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灌溉、耕作和施氮对旱地农田土壤生态化学计量特征的影响

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生态学报 2024年

作者：吴姗薇吴金芝赵凯男张军李爽黄明李友军河南科技大学农学院

为了探讨灌溉、耕作和施氮对旱地农田土壤生态化学特征的影响，基于2019—2023年的3因素裂-裂区田间定位试验，设置主区为不灌溉（I0）和一次灌溉（I1）两个灌溉水平；裂区为翻耕（PT）、旋耕（RT）、深松（SS）三种耕作方式；裂-裂区... 详细信息

为了探讨灌溉、耕作和施氮对旱地农田土壤生态化学特征的影响，基于2019—2023年的3因素裂-裂区田间定位试验，设置主区为不灌溉（I0）和一次灌溉（I1）两个灌溉水平；裂区为翻耕（PT）、旋耕（RT）、深松（SS）三种耕作方式；裂-裂区为四种施氮模式，施氮时期因灌溉而异，I0下全部基施，I1下50%基施、50%灌溉前追施，但施氮量都分别为0（N0）、120（N120）、180（N180）和240（N240）kg/hm2，研究了2023年小麦成熟期0—100 cm整土及各土层土壤总碳（TC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量及其生态化学计量比。结果表明：（1）对于0—100 cm土层整土，I1与I0相比，土壤TC、TN和TP含量分别降低35.1%、15.0%和2.4%,C∶N、C∶P和N∶P分别降低14.7%、24.6%和10.5%；除土壤TN含量和N∶P外，土壤其他养分含量及其生态化学计量比在耕作方式间存在显著差异；随施氮量的增加，土壤TN和N∶P呈现先增加后稳定的趋势，但土壤TC、TP、C∶N和C∶P无显著变化。（2）灌溉、耕作和施氮对土壤养分含量及其生态化学计量比的影响效应因土层而异。I1显著降低0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm、60—80 cm和80—100 cm土层土壤TC和TN含量，但土壤TP含量仅在60 cm以下土层显著降低。其中，与I0相比，I1下土壤TC含量在各土层的降低幅度均随土层深度的增加而增大；土壤TN的降低幅度则随土层深度先降低后增加。SS较RT和PT能够提升各土层TC和TP含量，且提升幅度随土壤深度增加而减小。灌溉和耕作影响各土层的C∶N和C∶P，但灌溉仅对40 cm以下土壤N∶P有显著影响。施氮对土壤TN含量的影响随土层加深而减小，且不影响除土壤TN含量和表层土壤C∶N外的土壤养分含量及其生态化学计量比。（3）耕作和灌溉是影响旱地农田土壤养分和其生态化学计量比的主要因素，其贡献率分别为59%和19%，且灌溉可使耕作间的差异减小。综合来看，一次灌溉虽降低土壤TC、TN和TP含量及其比值，不利于土壤养分的维持，但其配合深松和施氮量180 kg/hm2可保障土壤肥力，实现旱地农田可持续发展。

关键词：灌溉耕作施氮总碳全氮全磷生态化学计量特征

增温条件下生物炭和腐殖酸改良铜污染土壤对小麦吸持养分的影响

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干旱地区农业研究 2024年

作者：云望舒刘德鸿寇太记赖路宽夏东方河南科技大学农学院

为了评价气候变暖条件下生物炭和腐殖酸对铜(Cu)污染土壤的改良效果,于2020年在河南省洛阳市,利用田间被动式夜间增温系统,以冬小麦为研究材料,设置了不同温度下[常温(NT)与夜间增温(HT)],Cu污染土壤中施用生物炭(CCu)、低用量腐殖酸(F1... 详细信息

为了评价气候变暖条件下生物炭和腐殖酸对铜(Cu)污染土壤的改良效果,于2020年在河南省洛阳市,利用田间被动式夜间增温系统,以冬小麦为研究材料,设置了不同温度下[常温(NT)与夜间增温(HT)],Cu污染土壤中施用生物炭(CCu)、低用量腐殖酸(F1Cu)、高用量腐植酸(F2Cu)的双因素盆栽试验,研究了成熟期小麦的干物质积累与分配、氮(N)、磷(P)和铜(Cu)素的吸收利用和转运迁移规律。结果表明,田间被动式增温系统在小麦全生育期平均增温0.56℃,达到了良好的增温效果。Cu污染使得小麦的生长受到抑制,各部位生物量与总生物量显著降低22.3%～76.0%。HT处理提高了冬小麦生物量(22.3%～27.83%),一定程度缓解了Cu污染对小麦生长的抑制效应;HT处理降低了Cu污染土壤中小麦植株的N、P含量在各组织之间的变化幅度,但对平均含量无显著影响;在CK处理下,对于Cu素转运而言,HT显著提升了Cu素由地下部向地上部转运量的229.62%,且显著增加了小麦植株中N、P的积累量(11.1%～45.5%)。施用腐殖酸和生物炭均减轻了Cu污染对小麦生长的抑制作用,在总生物量中表现为F2Cu>F1Cu>CCu。施用腐殖酸(F1Cu、F2Cu)对小麦N、P积累量有提升趋势;相比Cu处理显著提升了小麦植株N积累量的22.2%～100%。添加改良剂均有利于Cu由茎向穗迁移(9.6%～79.8%),而以CCu处理对其转运的促进更加明显。综上,施用腐殖酸、生物炭均可不同程度减缓Cu污染对小麦生长的危害,有助于提升小麦抵御Cu污染胁迫的能力,但改良重金属Cu污染土壤的农业效果可能在未来气候条件下会发生改变。

关键词：冬小麦夜间增温土壤铜污染生物炭腐殖酸

硒代蛋氨酸对黄曲霉毒素B1致家兔肺损伤的保护作用

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中国兽医学报 2024年第2期44卷 348-355页

作者：张智凯雷阳刘玉梅位兰梁文军丁轲张自强河南科技大学动物科技学院河南洛阳471000 南阳中农高盛生物工程有限公司河南南阳473300

硒代蛋氨酸(selenomethionine,SeMet)被认为具有良好的抗氧化性能,可以调节机体的多种生物功能,是一种良好的有机硒源。越来越多的证据表明,有机硒对预防霉菌毒素中毒有明显的拮抗作用,因此,本试验选取SeMet,旨在探讨SeMet对黄曲霉素B1(... 详细信息

硒代蛋氨酸(selenomethionine,SeMet)被认为具有良好的抗氧化性能,可以调节机体的多种生物功能,是一种良好的有机硒源。越来越多的证据表明,有机硒对预防霉菌毒素中毒有明显的拮抗作用,因此,本试验选取SeMet,旨在探讨SeMet对黄曲霉素B1(aflatoxin B1,AFB1)致兔肺部组织损伤的保护作用。将50只35日龄家兔分为5组,分别为对照组(基础饲粮)、模型组(0.3 mg/kg AFB1+基础饲粮)、低硒剂量组(0.2 mg/kg SeMet+0.3 mg/kg AFB1+基础饲粮)、中硒剂量组(0.4 mg/kg SeMet+0.3 mg/kg AFB1+基础饲粮)、高硒剂量组(0.6 mg/kg SeMet+0.3 mg/kg AFB1+基础饲粮),试验期共21 d。试验结束后,计算肺脏指数,进行HE染色和Masson染色并检测肺脏的氧化因子和炎性因子的含量。HE染色结果显示,模型组中肺部组织充血严重,毛细血管和支气管周围渗出大量的红细胞,肺间质红细胞浸润,肺泡囊体积缩小,Ⅱ型肺泡细胞萎缩、胞质浓缩、细胞核皱缩,淋巴细胞和巨噬细胞明显增多;Masson染色结果显示,模型组肺脏纤维化明显;饲料中添加SeMet可以改善家兔AFB1中毒引起的肺脏病理损伤。补充SeMet还提高了GSH-Px、SOD和T-AOC的活性,显著降低了MDA、TNF-α、IL-6和IL-1β的含量,有效缓解了AFB1中毒引起的氧化应激和炎症反应。综上所述,饲料中添加SeMet可以通过提高抗氧化酶的活性,降低炎性因子的表达,有效地改善AFB1致家兔肺脏的损伤,0.2 mg/kg SeMet的改善效果最为显著。

关键词：家兔 SeMet AFB1 肺

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基于点云精准分割的奶牛臀宽自动测量方法

南京农业大学学报 2024年第5期47卷 1028-1036页

作者：洪星姬江涛段意洁张瑞红高颂河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471003

[目的]奶牛臀宽是奶牛生长繁殖的重要评判标准,目前臀宽测量依旧以人工测量为主,费时费力,而且容易受主观因素影响。本文提出一种基于点云精准分割的奶牛臀宽自动测量方法。[方法]搭建奶牛后俯视深度图像采集系统,对原始数据进行处理,利... 详细信息

[目的]奶牛臀宽是奶牛生长繁殖的重要评判标准,目前臀宽测量依旧以人工测量为主,费时费力,而且容易受主观因素影响。本文提出一种基于点云精准分割的奶牛臀宽自动测量方法。[方法]搭建奶牛后俯视深度图像采集系统,对原始数据进行处理,利用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)方法剔除奶牛周围的背景。基于PointNet++神经网络,将奶牛坐骨结节进行分割并获取臀部区域。检测奶牛臀部区域的轮廓线,利用坐骨结节与尾巴之间的凹陷来判定坐骨结节的位置,最终计算出奶牛的臀宽。[结果]点云分割模型在交并比50%下的平均准确率可达94.2%,体尺测量的最大绝对误差为-5.53 cm,平均相对误差为5.84%。而奶牛在尾巴自然下垂状态时绝对误差为-2.02~2.22 cm,平均相对误差为3.79%。[结论]本文方法在奶牛尾巴自然下垂时效果最好,能够较好地实现奶牛臀宽自动检测。

关键词：奶牛深度图像体尺测量点云处理

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低温处理对桃种子贮藏物质及抗氧化酶活性的影响

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河南科技学院学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 9-15页

作者：侯小进张梦刘克帅蔡祖国陈莹莹王保全河南科技学院园艺园林学院河南新乡453003 新乡市果树研究所河南新乡453006

桃种子打破休眠需要一定的需冷量,生产上常采用层积处理的方式打破桃种子的休眠.为了探究层积过程中物质含量的变化,以“锦香”和“秋彤”种子为试验材料,将破核后的桃种用湿毛巾包裹放入4℃条件下的冰箱,分别在15 d、30d、45 d、60d取... 详细信息

桃种子打破休眠需要一定的需冷量,生产上常采用层积处理的方式打破桃种子的休眠.为了探究层积过程中物质含量的变化,以“锦香”和“秋彤”种子为试验材料,将破核后的桃种用湿毛巾包裹放入4℃条件下的冰箱,分别在15 d、30d、45 d、60d取样,对其进行生理指标的测定.结果表明,“锦香”和“秋彤”种子的蛋白质含量在45 d时达到高峰,60d时发生降低;可溶性糖含量随着低温处理时间的延长均呈现下降的趋势,表明可溶性糖含量与低温处理时间呈现显著的负相关;SOD酶活对照组均为最高,分别在30 d、45 d有上升的趋势;POD酶活与对照相比整体呈上升的趋势;MDA含量在45d时均为最低.SOD、POD、MDA共同保护了细胞结构的完整性.通过对不同品种桃种子贮藏物质及抗氧化酶活性进行测定,分析贮藏物质和酶活性动态变化与桃种子休眠解除的关系.研究结果为明确桃种子萌发障碍以及休眠现象的产生提供重要的理论依据.

关键词：桃种子休眠低温处理贮藏物质抗氧化酶

复合菌系及矿物元素对玉米秸秆降解效果的影响

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 57-65页

作者：张俊伟刘雪纯张朋振薛琳琳赵龙妹曹平华范收武李旺河南科技大学动物科技学院河南洛阳471023 洛阳欧科拜克生物技术股份有限公司河南洛阳471600

【目的】研究不同菌株组合及不同矿物元素含量对玉米秸秆降解效果的影响。【方法】以风干粉碎过2 mm筛的玉米秸秆为供试样品,以预试验筛选的降解玉米秸秆细菌菌株贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloli... 详细信息

【目的】研究不同菌株组合及不同矿物元素含量对玉米秸秆降解效果的影响。【方法】以风干粉碎过2 mm筛的玉米秸秆为供试样品,以预试验筛选的降解玉米秸秆细菌菌株贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)以及真菌菌株棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)和黑曲霉(Aspergillus niger)为供试菌株(分别命名为HL-1、HM-6、MN-1、M1-2),根据菌株的多样性,以丰富度为依据,用4株菌株组配了15组降解组合,并通过抽样分析确定4株菌株在复合菌系中的贡献程度,以降解秸秆中粗纤维(CF)质量分数为指标来筛选最佳复合菌系。在确定最佳复合菌系的基础上,通过单因素试验和正交试验探究不同含量P、N、Ca对秸秆CF降解的影响;最后以CF质量分数为主要指标、活菌数及羧甲基纤维素酶(CMCase)和滤纸酶(FPAase)活性为辅助指标,确定最佳矿物元素含量组合。【结果】①由菌株多样性和抽样效应分析结果可知,复合菌系J(HL-1+HM-6+M1-2)降解效果最好,秸秆降解后CF质量分数为31.59%,较原始玉米秸秆CF质量分数(34.65%)降低了3.06个百分点,CF降解率达到8.83%。②单因素和正交试验结果表明,向复合菌系J中添加0.7 g/kg P、0.7 g/kg N和0.5 g/kg Ca,降解6 d后秸秆中活菌数为10.73×10^(8)CFU/mL,CMCase和FPAase活性分别为8.12和2.51 U/g,CF质量分数为27.49%,较原始玉米秸秆下降了7.16个百分点,CF降解率达到20.66%。【结论】在该试验条件下,向筛选的最佳复合菌系J(HL-1+HM-6+M1-2)中添加适宜矿物元素P、N、Ca,有利于玉米秸秆的降解。

关键词：玉米秸秆降解贝莱斯芽孢杆菌解淀粉芽孢杆菌棘孢曲霉黑曲霉矿物元素

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改进多头注意力机制的车道检测方法

计算机工程与应用 2024年第2期60卷 264-271页

作者：葛泽坤陶发展付主木宋书中河南科技大学信息工程学院河南洛阳471023 河南科技大学河南省机器人与智能系统重点实验室河南洛阳471023

针对基于卷积神经网络(convolution neural network,CNN)的车道线检测方法存在的网络处理效率低和对车道线细长结构的建模能力不佳的问题,提出一种基于改进多头注意力机制(multi-head self-attention,MHSA)的轻量级车道检测方法。引入MH... 详细信息

针对基于卷积神经网络(convolution neural network,CNN)的车道线检测方法存在的网络处理效率低和对车道线细长结构的建模能力不佳的问题,提出一种基于改进多头注意力机制(multi-head self-attention,MHSA)的轻量级车道检测方法。引入MHSA,融合Fuse MBConv、MBConv模块与特征压缩模块,降低模型的参数,同时利用上下文信息嵌入模块,建立兼顾检测精度和推理速度的全局注意力网络;利用Transformer的编码和解码器以及前向反馈网络将车道线参数化,结合匈牙利拟合损失函数提高所提出方法对车道线细长结构的建模能力。在TuSimple数据集对所提出的方法进行验证,结果表明,所提出的方法识别精度达到96.3%,推理速度达到95帧/s,同时在Apollo无人驾驶平台上的运行速度达到60帧/s,能够满足实时检测的要求。

关键词：多头注意力机制上下文信息轻量级车道检测方法无人驾驶平台

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羽毛降解菌的筛选鉴定及转录组分析

西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-11页

作者：张朋振薛琳琳杨小进范收武李旺河南科技大学动物科技学院洛阳欧科拜克生物技术股份有限公司

【目的】从自然环境中筛选、鉴定高效降解羽毛细菌,并通过转录组学筛选该菌株中差异表达基因(DEGs),以探明其降解羽毛的分子机制。【方法】利用梅花桩采样法采集长期堆放羽毛的土壤,利用羽毛发酵培养基筛选分离可高效降解羽毛的细菌,对... 详细信息

【目的】从自然环境中筛选、鉴定高效降解羽毛细菌,并通过转录组学筛选该菌株中差异表达基因(DEGs),以探明其降解羽毛的分子机制。【方法】利用梅花桩采样法采集长期堆放羽毛的土壤,利用羽毛发酵培养基筛选分离可高效降解羽毛的细菌,对其进行形态学描述和分子生物学鉴定。以筛选菌株为研究对象,将其分别接种于羽毛发酵培养基(试验组)和LB培养基(对照组)中,培养36 h后收集2个处理组菌体进行转录组测序,之后对试验组与对照组中DEGs进行筛选,利用GO功能注释和KEGG富集分析对DEGs进行注释,探索DEGs在羽毛降解菌降解过程中起关键作用的功能和通路。【结果】筛选得到1株高效降解羽毛的菌株XS6,培养24 h后其能将羽毛发酵培养基(羽毛10.0 g/L)中羽枝降解97%,角蛋白酶活性为201.2 U/mL;且培养36 h后,在培养基中检测到了亚硝酸盐。经形态学和分子生物学鉴定,菌株XS6为白色芽孢杆菌。转录组测序结果表明,在2个处理组之间共筛选出655个DEGs,其中表达上调基因148个,表达下调基因507个。GO功能注释结果显示,DEGs注释到3大类32个功能组中,其中与代谢过程、细胞过程、细胞、细胞部分、催化活性有关的基因注释较多。KEGG富集分析结果显示,DEGs主要在能量和物质代谢途径、信号传导途径、生物合成途径富集。【结论】成功获得了1株高效降解羽毛的白色芽孢杆菌XS6,其在降解羽毛过程中参与了菌株间的协同作用、能量代谢以及生物大分子物质的合成。

关键词：羽毛降解降解菌转录组学降解机制

玉米赤霉烯酮降解菌的筛选鉴定及降解效果评价

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-10页

作者：薛琳琳张朋振杨小进范收武李旺河南科技大学动物科技学院洛阳欧科拜克生物技术股份有限公司

【目的】筛选高效实用的玉米赤霉烯酮(ZEN)降解菌株,并初步探究其降解机制及降解效果。【方法】以ZEN为唯一碳源,从发霉饲料和土壤样品中筛选菌株,通过形态学观察、16S r DNA测序分析对菌株进行鉴定;以培养时间为变量对菌株生长速率和ZE... 详细信息

【目的】筛选高效实用的玉米赤霉烯酮(ZEN)降解菌株,并初步探究其降解机制及降解效果。【方法】以ZEN为唯一碳源,从发霉饲料和土壤样品中筛选菌株,通过形态学观察、16S r DNA测序分析对菌株进行鉴定;以培养时间为变量对菌株生长速率和ZEN降解率进行相关分析;通过测定菌株不同活性成分及失活处理后的ZEN降解率对降解活性物质进行初步分析定位;对比探究硫酸铵沉淀法(硫酸铵饱和度分别为30%,40%,50%,60%,70%和80%)和单宁-聚乙二醇法(单宁质量浓度分别为2,5,10,15和20 mg/m L;聚乙二醇质量浓度分别为6,8,10,12和14 mg/m L)对粗降解酶的提取效果;通过SDS-PAGE凝胶电泳测定目标活性蛋白的分子质量,最后以菌株和粗酶液调节霉变玉米粉的水分质量分数,测定ZEN的降解效果。【结果】筛选得到试验菌株XJ-140,经鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens),该菌在培养24 h时可降解93.75%的ZEN(2μg/m L)。菌株XJ-140以胞外酶降解ZEN为主,同时辅以细胞壁吸附。硫酸铵沉淀法(硫酸铵饱和度60%)和单宁-聚乙二醇法(最优单宁质量浓度为10mg/m L,最优聚乙二醇质量浓度为10 mg/m L)提取粗降解酶的ZEN降解率分别为37.14%和51.49%,单宁-聚乙二醇法提取效果更优。初步推断目标活性蛋白的分子质量在61 ku或28 ku。此外,菌株XJ-140的发酵液和粗酶液均能够降解霉变玉米粉中的ZEN。【结论】筛选的菌株XJ-140通过胞外酶降解ZEN,实际应用中对ZEN污染的玉米粉有一定清除效果。

关键词：玉米赤霉烯酮解淀粉芽孢杆菌降解酶降解效果