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基于北方苍鹰优化核极限学习机的玉米品种鉴别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1584-1590页

作者：倪金索丽敏刘海龙赵蕊黑龙江八一农垦大学信息与电气工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院黑龙江大庆163319

玉米作为我国种植最为广泛的农作物,其产量对于我国粮食安全具有重大意义,由于不同品种具有不同的特性,根据种植条件科学选种能够很大限度上提高产量并且降低生产成本,但不同玉米种子外观极其相似,导致科学选种工作产生了一定难度。该... 详细信息

玉米作为我国种植最为广泛的农作物,其产量对于我国粮食安全具有重大意义,由于不同品种具有不同的特性,根据种植条件科学选种能够很大限度上提高产量并且降低生产成本,但不同玉米种子外观极其相似,导致科学选种工作产生了一定难度。该研究基于近红外光谱技术结合核极限学习机(KELM)针对玉米品种分类问题构建鉴别模型,利用甜糯黄玉米、甜妃、昌甜、金色超人、香甜5号五种玉米种子,每种取(13±0.5)g作为一份样品,共计126个样品作为研究对象,对采集的近红外光谱数据进行标准正态变量变换(SNV)处理后采用竞争性自适应重加权采样法(CARS)对数据集进行降维。按照5∶1的比例将样本随机分为训练集和测试集,探讨北方苍鹰优化算法(NGO)对KELM模型性能的影响。分别使用NGO算法、粒子群算法(PSO)和灰狼算法(GWO)对KELM模型的两个重要参正则化参数C和高斯核函数γ进行寻优,选择五折交叉验证识别准确率最高时对应的C和γ作为建模参数,建立KELM分类模型。将各算法寻优后建立的KELM模型性能进行对比。实验发现,通过NGO算法寻优后建立的KELM模型性能高于其他两种算法优化的KELM模型,测试集识别准确率可达100%。在CARS降维的基础上分别建立CARS-NGO-KELM、CARS-PSO-KELM和CARS-GWO-KELM模型,结果表明,在面对降维后的数据时NGO算法仍能表现较好的性能,其测试集准确率和F 1值均达到了100%。为了验证样本数量对模型的影响,使用各品种样品数量同步后的共计90个样品重新训练KELM模型。结果表明,在同步各类样品数量后,各个模型在训练集和测试集上的表现均有提升。该研究在近红外光谱的基础上引入多种优化算法构建核极限学习机模型并将识别准确率提升至100%,实现了对玉米种子快速、无损、准确的品种鉴别,研究结果为玉米品种快速鉴别提供了一种新方法,同时也对监管部门具有一定的指导意义。

关键词：近红外光谱玉米北方苍鹰竞争性自适应加权采样核极限学习机

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基于光谱反射率的寒地水稻叶片氮含量预测

光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2582-2593页

作者：李红宇高正武王志君林添赵海成范名宇黑龙江八一农垦大学农学院作物系黑龙江大庆163319 农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室黑龙江大庆163319 黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院黑龙江齐齐哈尔161006

为实现利用水稻叶片光谱指数实时预测叶片群体的氮素含量,采集了不同年份中氮素、品种差异下寒地水稻主要生育期(T_(1)穗分化中期、T_(2)拔节期、T_(3)孕穗期、T_(4)齐穗期、T5蜡熟期)顶部3片全展叶(上1、上2、上3叶分别记作L1、L_(2)、... 详细信息

为实现利用水稻叶片光谱指数实时预测叶片群体的氮素含量,采集了不同年份中氮素、品种差异下寒地水稻主要生育期(T_(1)穗分化中期、T_(2)拔节期、T_(3)孕穗期、T_(4)齐穗期、T5蜡熟期)顶部3片全展叶(上1、上2、上3叶分别记作L1、L_(2)、L_(3))的光谱反射率,探究其变化规律以及光谱指数与叶片氮素含量的关系,并用P-k、均方根误差(RMSE)、对称平均绝对百分比误差(SMAPE)、校正均方根误差(RMSEC)、交互验证均方根误差(RMSECV)、相对预测性能(RPD)对模型精度进行验证。结果显示:提高氮肥投入量,叶片反射率在可见光区域内呈降低趋势,在近红外平台叶片反射率上升。随着生育期的推进,在可见光区域内,不同品种L1叶反射率先降低后上升,L_(2)、L_(3)叶的反射率一直上升,与叶片氮素百分含量的敏感波段为500~550和650~700nm。对光谱指标和叶片氮素百分含量进行相关分析,生育前期以下位叶片的光谱指标相关系数高,生育后期则相反,筛选出T_(1)时期L_(2)叶指标FD-NDNI、T_(2)时期L_(2)叶指标GM2、T_(3)时期L_(2)叶指标Lic2、T_(4)时期L1叶指标MRESRI以及T5时期L1叶指标Ctr1适宜作为不同时期预测叶片氮素含量的最佳指标,预测叶片氮素含量的回归方程R2分别0.54^(**)、0.60^(**)、0.66^(**)、0.62^(**)、0.51^(**),均达到极显著水平;验证指标的P-k值分别为0.00、0.04、0.06、0.01、0.04;RMSE分别为0.39、0.58、0.22、0.54、2.56;SMAPE分别为1.11、1.41、1.03、1.64、3.89;RMSEC分别为0.17、0.15、0.13、0.13、0.13;RMSECV分别为0.18、0.14、0.12、0.12、、0.14;RPD分别为2.46、2.19、3.15、1.74、3.01,其中T_(3)时期L_(2)叶指标Lic2的预测效果表现最佳。借助筛选的光谱指标能够实现快捷、无损和实时预测水稻不同生育时期的氮素营养状况,促进高产优质的寒地水稻可持续发展。

关键词：寒地水稻反射率叶片含氮量光谱指标预测模型

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两边连接屈曲约束钢板墙优化布置

建筑结构学报 2024年第1期45卷 108-116页

作者：刘文洋孙玉宗郭巍张荣花黑龙江八一农垦大学土木水利学院黑龙江大庆163319

两边连接屈曲约束钢板墙的布置方式对结构体系的刚度、承载力和边缘构件的内力有显著影响。通过对两边连接屈曲约束钢板墙边缘梁的承载力需求进行理论分析,提出通过屈曲约束钢板墙交错布置的方式降低边缘梁的承载力需求。以10层3跨平面... 详细信息

两边连接屈曲约束钢板墙的布置方式对结构体系的刚度、承载力和边缘构件的内力有显著影响。通过对两边连接屈曲约束钢板墙边缘梁的承载力需求进行理论分析,提出通过屈曲约束钢板墙交错布置的方式降低边缘梁的承载力需求。以10层3跨平面钢框架结构为研究对象,采用有限元分析的方法对两边连接屈曲约束钢板墙的优化布置进行研究,通过水平荷载作用下结构荷载-位移曲线和边缘梁内力的对比,分析采用不同布置方案时结构体系的受力性能。结果表明:单跨布置屈曲约束钢板墙时,单块钢板墙交错布置、钢板墙二一间隔布置、两块钢板墙交错布置等方案可作为优选方案;多跨布置屈曲约束钢板墙时,边跨交错布置、人字形布置、X形布置可作为优选方案。采用提出的屈曲约束钢板墙优化布置方案可以使结构具有较大的侧向刚度,同时减小边缘梁的内力。

关键词：屈曲约束钢板墙两边连接边缘梁承载力需求交错布置

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豌豆肽-大豆复配豆乳粉冲调品质及风味特性

食品科学 2024年第10期45卷 89-97页

作者：吕文庆孙菁茹张舒曹荣安刁静静王长远黑龙江八一农垦大学食品学院黑龙江大庆163319 国家杂粮工程技术研究中心黑龙江大庆163319 黑龙江省杂粮加工及质量安全工程技术研究中心黑龙江大庆163319

为强化豆乳粉的品质功效,丰富其风味,探讨添加不同比例豌豆肽对豆乳粉品质、功效及风味的影响。以溶解度、结块率、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率、胆固醇清除率等为评价指标,考察豆乳粉的... 详细信息

为强化豆乳粉的品质功效,丰富其风味,探讨添加不同比例豌豆肽对豆乳粉品质、功效及风味的影响。以溶解度、结块率、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率、胆固醇清除率等为评价指标,考察豆乳粉的冲调品质以及产品的体外生物功能;采用傅里叶变换红外光谱仪、纳米粒度仪、激光共聚焦扫描显微镜、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用等技术手段分析复配豆乳粉结构特性、风味品质的变化。结果表明,当豌豆肽添加量为30%时,复配豆乳粉的蛋白含量较纯大豆豆乳粉提升了13.05%,溶解度提升了11.23%,结块率降低了4.20%,DPPH自由基清除率提升了19.84%,胆固醇清除率提升了21.25%;且在70℃的冲调温度下,各项指标显著优于原豆乳。结构分析结果发现豌豆肽的添加改变了复配豆乳粉中蛋白质的二级结构,平均粒径变小,乳液粒径分布均一,从而提高了复配豆乳粉的溶解性。风味分析结果发现添加豌豆肽豆乳粉的香叶基丙酮、肉豆蔻酸、3-甲硫基丙醛、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪等关键性呈味物质发生改变,己醛、反式-2-壬烯醛、壬醛、正己醇、1-辛烯-3-醇、萘等豆腥味物质含量降低。

关键词：豌豆肽-大豆复配豆乳溶解度风味物质

基于玻璃化转变的稻谷干燥变温控制系统设计与试验

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农业工程学报 2024年第6期40卷 29-39页

作者：车刚杨潇鹏王洪超万霖董永忠陈正发潘衡黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 黑龙江省农机智能装备重点实验室大庆163319 黑龙江省北大荒米业集团有限公司哈尔滨150090

针对稻谷在变温干燥过程中变温节点不明确、温度波动范围大和响应时间慢等问题,该研究设计了一种基于玻璃化转变的稻谷变温干燥控制系统。根据稻谷玻璃化转变曲线,确定变温控制策略,运用Logistic回归分析建立混配阀门开度和稻谷温度之... 详细信息

针对稻谷在变温干燥过程中变温节点不明确、温度波动范围大和响应时间慢等问题,该研究设计了一种基于玻璃化转变的稻谷变温干燥控制系统。根据稻谷玻璃化转变曲线,确定变温控制策略,运用Logistic回归分析建立混配阀门开度和稻谷温度之间的控制模型并通过最小二乘法辨识模型参数。利用遗传算法对模糊隶属度函数进行优化,目标函数值迭代至0.118收敛,寻得最优幅宽。在Simulink仿真试验中,稻谷温度设定为42℃时,模糊PID控制的响应时间为66.43 s,且超调量为3.600%,优化后的模糊PID控制响应时间为37.06 s,且超调量为0.120%;在150 s加入5 s的外部信号干扰,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少4.19 s且超调量减小0.050%;在稳态时输入升温信号,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少16.79 s且超调量低0.338%。利用自主研制的干燥试验台进行变温试验,在变温响应试验中,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制在目标温度和梯度升温调节时间中分别缩短了37.56 s和18.63 s;在温度稳定性试验中,稻谷温度变化范围为41.9~42.1℃,平均相对误差小于0.4%,变异系数小于0.5%;在建三江国家农业高新技术示范区浓江农场进行生产性验证,优化后的模糊PID控制系统响应时间小于30 s,稳态温度误差在±0.15℃,平均相对误差小于0.5%。测试数据表明变温干燥控制系统性能稳定,满足实际干燥作业的生产工艺需求。

关键词：设计试验玻璃化转变稻谷变温干燥模糊PID控制

真空冷冻与热风干燥对腐竹品质特性及微观结构的影响

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食品工业科技 2024年第16期45卷 57-63页

作者：万霖田雨琪车刚陆博远王洪超陈正发黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江省农机智能装备重点实验室黑龙江大庆163319

针对腐竹干燥易褐变导致品质变差问题,以黑龙江东北特产九三黄大豆制作的鲜腐竹为研究对象,采用真空冷冻干燥(vacuum freezing drying,VFD)和热风干燥(hot air drying,HAD)对腐竹进行干制加工,获取两种干燥方法对腐竹品质特性及微观组... 详细信息

针对腐竹干燥易褐变导致品质变差问题,以黑龙江东北特产九三黄大豆制作的鲜腐竹为研究对象,采用真空冷冻干燥(vacuum freezing drying,VFD)和热风干燥(hot air drying,HAD)对腐竹进行干制加工,获取两种干燥方法对腐竹品质特性及微观组织结构等参数的影响。结果表明,两种干燥工艺对腐竹中蛋白质含量的影响达到显著差异水平(P<0.05),对腐竹L^(*)、a^(*)和b^(*)值的差异性影响为极显著(P<0.01)。VFD制备腐竹的蛋白质含量和脂肪含量均较高,颜色鲜亮淡黄,表面有自然油质光泽,内部组织结构较为疏松,孔隙分布均匀,VFD腐竹复水1 min时复水比达到1.90 g·g^(-1),与HAD干燥制备的腐竹相比,VFD腐竹的硬度最低、咀嚼性最好,品质均一,感官评价得分最高。综上,真空冷冻干燥适用于蛋白质含量高的腐竹干制加工。

关键词：真空冷冻干燥热风干燥腐竹品质特性微观结构

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不同改良剂对黑土区大豆连作土壤养分平衡及细菌群落的影响

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干旱地区农业研究 2024年第4期42卷 127-135页

作者：孙义卓蔡姗姗陈雪丽王伟郭伟高中超刘媛媛刘慧莹孙海燕孙磊黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江大庆163000 黑龙江省黑土保护利用研究院黑龙江哈尔滨150086 黑龙江省农业科学院黑龙江哈尔滨150086

为明确不同碱性土壤改良剂对黑土区大豆连作障碍的缓解效果,于2023年设置6种不同施肥处理,即不施肥(CK)、常规施肥(CF)、磷肥减量+钙镁磷肥改良剂(CPK)、常规施肥+生物炭(CBK)、常规施肥+生石灰(CNK)及常规施肥+腐植酸肥料(CHK),测定土... 详细信息

为明确不同碱性土壤改良剂对黑土区大豆连作障碍的缓解效果,于2023年设置6种不同施肥处理,即不施肥(CK)、常规施肥(CF)、磷肥减量+钙镁磷肥改良剂(CPK)、常规施肥+生物炭(CBK)、常规施肥+生石灰(CNK)及常规施肥+腐植酸肥料(CHK),测定土壤理化性质和土壤微生物细菌群落多样性和丰富度等指标。结果表明:与CK、CF处理相比,施用改良剂使土壤有机碳含量增加3.9%~6.9%,全氮含量增加17.0%~41.0%,速效钾含量增加13.9%~21.8%;大豆产量提升9.8%~32.1%,其中CBK处理下大豆产量提升幅度最大。改良后土壤细菌的优势菌门与改良前相同,但细菌的丰富度及多样性升高;与CK和CF处理相比,除CNK处理外的其他改良剂处理变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度提高10.6%~16.6%。土壤微生物多样性与土壤理化性质的相关性分析表明,土壤pH值与土壤微生物Alpha多样性指数多呈正相关关系,土壤交换性酸含量则与Alpha多样性指数呈负相关关系;土壤有效磷含量与Simpson指数呈显著负相关关系。综上所述,施用改良剂能优化大豆连作土壤的理化性质及微生物环境,同时提高大豆产量,常规施肥配施生物炭处理效果最佳。

关键词：土壤改良剂连作大豆土壤酸化土壤养分细菌群落结构微生物多样性

玉米蛋白水解物对幽门螺旋杆菌感染诱导小鼠胃损伤的拮抗作用

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食品科学 2024年第12期45卷 136-143页

作者：李冠龙刘晓兰苗正飞郑喜群齐齐哈尔大学食品与生物工程学院黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江省玉米深加工理论与技术重点实验室黑龙江齐齐哈尔161006 黑龙江八一农垦大学食品学院黑龙江大庆163319

目的:研究玉米蛋白水解物对幽门螺旋杆菌感染诱导小鼠胃损伤的保护作用。方法:以健康的昆明雄性小鼠为研究对象,适应性喂养7 d后,随机分为正常组、模型组、CPN200组(200 mg/kg m_(b))、CPN400组(400 mg/kg m_(b))、CPN600组(600 mg/kg m... 详细信息

目的:研究玉米蛋白水解物对幽门螺旋杆菌感染诱导小鼠胃损伤的保护作用。方法:以健康的昆明雄性小鼠为研究对象,适应性喂养7 d后,随机分为正常组、模型组、CPN200组(200 mg/kg m_(b))、CPN400组(400 mg/kg m_(b))、CPN600组(600 mg/kg m_(b))和阳性对照组,通过灌胃幽门螺旋杆菌建立感染小鼠胃部模型,连续灌胃玉米蛋白水解物5周后,测定小鼠胃组织中抗氧化能力、炎症因子和核转录因子相关指标水平和小鼠胃组织形态学变化。结果:与模型组相比,玉米蛋白水解物干预可以显著提高机体抗氧化水平,超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶水平显著提高(P<0.05),丙二醛水平显著降低(P<0.05)。小鼠胃组织中促炎因子和趋化因子肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、髓过氧化物酶、单核细胞趋化蛋白1、角质细胞趋化因子水平均显著降低(P<0.05)。与模型组相比,小鼠胃组织中核转录因子信号通路Toll样受体4、髓样分化因子88以及核转录因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)等关键代谢物水平均显著降低(P<0.05)。结论:玉米蛋白水解物可以显著升高机体抗氧化水平,减轻脂质过氧化程度,降低胃组织炎症反应和抑制NF-κB信号通路反应,从而起到对幽门螺旋杆菌感染诱导小鼠胃损伤的拮抗效果。

关键词：玉米蛋白水解物幽门螺旋杆菌胃损伤抗黏附

4-甲基-2-氧代-6-芳氨基-二氢-吡喃-3-腈衍生物的合成

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有机化学 2024年第2期44卷 644-649页

作者：高宝昌石雨田媛张治国张婧如孙宇峰毛国梁戴凌燕东北石油大学化学化工学院黑龙江大庆163319 黑龙江省科学院大庆分院植物化学研究所黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院黑龙江大庆163319

2-吡喃酮衍生物在药物领域表现出了巨大的应用潜力,已有很多该类骨架结构用作合成药物活性分子前体.因此,探索新型2-吡喃酮衍生物的合成方法非常重要.以β-酮酰胺衍生物和氰基乙酸乙酯为原料一步反应合成了2-吡喃酮衍生物,具有产物收率... 详细信息

2-吡喃酮衍生物在药物领域表现出了巨大的应用潜力,已有很多该类骨架结构用作合成药物活性分子前体.因此,探索新型2-吡喃酮衍生物的合成方法非常重要.以β-酮酰胺衍生物和氰基乙酸乙酯为原料一步反应合成了2-吡喃酮衍生物,具有产物收率高(82%~93%)、反应条件温和产物后处理方便等优点,为2-吡喃酮生物的合成提供了新策略.

关键词： 2-吡喃酮 β-酮酰胺环化