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    1. 干旱-复水处理下玉米差异表达bHLH基因的鉴定与分析
    谢小文, 张心悦, 付家旭, 邵京, 温鹏飞, 王同朝, 卫丽
    河南农业科学    2023, 52 (9): 33-44.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.09.004
    摘要2160)      PDF (5798KB)(215)    收藏
    为了挖掘玉米( Zea mays)抗旱相关bHLH(Basic helix‑loop‑helix)转录因子,对干旱-复水处理下玉米中差异表达的bHLH基因进行鉴定,并对其蛋白质理化性质、系统进化、染色体分布和复制关系、基因结构和蛋白质保守基序、启动子区顺式作用元件及干旱-复水处理下的表达量等进行分析。结果表明,在干旱-复水处理下玉米中共鉴定筛选出51个差异表达bHLH基因,编码氨基酸数目介于80~705个,分子质量介于21.26~92.17 ku,等电点介于4.54~12.41;bHLH基因分为16个亚族,其中,最大的亚族为Ⅺ(含有9个bHLH蛋白),最小的亚族为Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ和ⅩⅢ(均只有1个bHLH蛋白);bHLH基因不均匀地分布在玉米10条染色体上,其中有7对基因之间存在复制关系;外显子数目差别很大,有9个bHLH基因含有1 个外显子,27 个bHLH 基因含有2~5 个外显子,15 个bHLH 基因含有6 个及以上外显子;Motif 1和Motif 2在bHLH蛋白的保守基序中出现的频率较高,其次是Motif 3和Motif 5,出现频率最少的是Motif 6 和Motif 9;启动子区域含有ABRE、GARE-motif、P-box、AuxRR-core、MBS,TGACG-motif、CGTCA-motif、TCA-rich、TGA-element和TCA-element等植物激素和非生物胁迫响应元件。干旱-复水处理下,51 个玉米bHLH 基因呈现不同的表达模式,其中, ZmbHLH20ZmbHLH25ZmbHLH9ZmbHLH137ZmbHLH178等14 个基因正向响应干旱胁迫, ZmbHLH58ZmbHLH87ZmbHLH36ZmbHLH106等14 个基因负向响应干旱胁迫,它们是今后深入研究玉米bHLH 家族响应干旱的候选基因。
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    2. 大豆和玉米茬口对冬小麦根际土壤细菌群落结构和功能的影响
    郭辉, 连延浩, 赵志博, 任永哲, 王志强, 林同保
    河南农业科学    2024, 53 (7): 79-89.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.07.009
    摘要1292)      PDF (3686KB)(90)    收藏
    为探明黄淮海地区玉米茬口和大豆茬口微生物遗留效应的差异,于2023年在长达4 a(2019—2023年)的长期定位试验田中采集冬小麦拔节期的根际土壤样品,采用16S高通量测序技术并结合Tax4Fun2功能预测分析,研究玉米茬口(M)和大豆茬口(S)下冬小麦拔节期根际土壤细菌群落结构及功能对不施氮(N0)和常规施氮(N240,纯氮240 kg/hm2)共4个处理(MN0、SN0、MN240、SN240)的响应。结果表明,门水平下,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteriota)为冬小麦拔节期根际优势菌门,优势菌门相对丰度为66.66%~69.56%。N0施氮量S茬口的拟杆菌门相对丰度比M茬口显著增加了19.10%( P<0.05);N240施氮量S茬口的变形菌门相对丰度比M 茬口显著增加了11.90%( P<0.05)。目水平下,Vicinamibacterales 与伯克氏菌目(Burkholderiales)为优势菌目,优势菌目相对丰度为18.42%~19.68%。N0 施氮量S 茬口的Vicinamibacterales 相对丰度比M 茬口显著减少了13.69%( P<0.05),伯克氏菌目相对丰度显著增加了11.31%( P<0.05)。通过Tax4Fun2功能预测,与KEGG数据库对比发现,N0施氮量下新陈代谢分类中的7个二级功能途径相对丰度存在显著差异( P<0.05);进一步通过相关性分析发现,Vicinamibacterales和伯克氏菌目与氨基酸代谢途径存在极显著相关关系( P<0.01)。冬小麦土壤细菌有26个功能基因参与土壤氮循环途径,其中反硝化功能基因相对丰度最高。N0施氮量M茬口的norB、norC、nirS 型反硝化功能基因相对丰度显著高于S茬口( P<0.05)。综上,不同施氮量下茬口均造成冬小麦拔节期根际土壤细菌群落结构发生变化,不同茬口通过改变根际土壤细菌群落结构进一步影响细菌群落氮代谢功能。
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    3. 基于改进MobileNetV2 模型的农作物叶片病害识别研究
    王焕鑫, 沈志豪, 刘泉, 刘金江
    河南农业科学    2023, 52 (4): 143-151.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.04.017
    摘要1146)      PDF (2715KB)(280)    收藏
    为实现基于移动端的农作物叶部病害图像便捷识别,提高农作物病害识别效率进而更好地指导作物病害防治,基于改进的轻量级卷积神经网络MobileNetV2建立农作物病害识别模型。首先,建立含有15 种病害叶片和4 种健康叶片的农作物数据集,采用数据增强操作进行数据平衡。其次,对MobileNetV2 进行改进,引入高效通道注意力(Efficient channel attention,ECA)与注意力特征融合(Attentional feature fusion,AFF),并通过模型剪枝去除冗余层,建立了高性能的轻量级农作物病害识别模型。结果表明:改进MobileNetV2模型参数量与初始MobileNetV2参数量相比减少15.37%,同时识别准确率提升0.9个百分点,达到了98.4%。相比EfficientNet-b0、ShuffleNetV2-0.5X等经典卷积神经网络模型,改进的模型不仅识别准确率最高,且训练过程收敛速度更快。
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    4. 生物炭对黑胫病抗性不同烤烟品种根际土壤真菌群落结构的影响
    任志超, 李想, 李先锋, 毋丽丽, 王景, 彭志良, 刘国顺, 殷全玉
    河南农业科学    2024, 53 (1): 105-115.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.01.012
    摘要1084)      PDF (5609KB)(48)    收藏
    探究生物炭对黑胫病抗性不同烤烟品种根际土壤真菌群落结构的影响,为调控烟草微环境及综合防治烤烟黑胫病提供理论依据。采用盆栽试验,以黑胫病抗性不同的烤烟品种净叶黄(高感品种)、K326(中抗品种)、NC82(高抗品种)为材料,以未种植烟草为对照(CK),设置施生物炭与不施生物炭2个水平,共8个处理,通过高通量测序技术探究生物炭对黑胫病抗性不同烤烟品种根际土壤真菌群落结构的影响。结果表明,施入生物炭后黑胫病抗性不同烤烟品种的黑胫病发病率与病情指数均显著降低,对高感品种净叶黄、中抗品种K326 及高抗品种NC82 黑胫病的防治效果分别为56.52%、31.00% 和27.00%;不施生物炭条件下,高抗品种NC82和高感品种净叶黄的根际土壤真菌多样性相对较高,中抗品种K326相对较低,施用生物炭后中抗品种K326的真菌多样性显著升高,高感品种净叶黄和高抗品种NC82的真菌多样性均有不同程度的降低;LefSe分析表明,不施生物炭条件下,抗性不同烤烟品种根际土壤关键微生物类群存在显著差异,施入生物炭改变了根际土壤中关键微生物类群,品种间差异明显;主坐标分析(PCoA)表明,不施用生物炭条件下,3个烤烟品种根际土壤样本与不种植烟草土壤呈现明显的分离,施入生物炭改变了3个烤烟品种根际土壤真菌群落结构。综上,施入生物炭可以显著降低烤烟黑胫病发生,黑胫病抗性不同烤烟品种根际土壤真菌群落结构对施用生物炭的响应不同,在生产中,利用生物炭改良土壤和烟草微生态环境时需要考虑品种因素。
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    5. 基于水稻三维模型的表型参数提取及生物量估测
    程志强, 方圣辉
    河南农业科学    2023, 52 (7): 144-153.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.07.015
    摘要1057)      PDF (6848KB)(263)    收藏
    基于二维图像的水稻表型检测方法缺乏空间维度信息,难以提取全面的水稻表型参数,因此建立水稻三维模型进而提取全面的水稻表型参数具有重要意义。体积是指示水稻生长状况的重要参数,如何在不破坏水稻植株的前提下获取水稻体积参数是当下研究中仍有待解决的问题。基于上述考虑,提出一种基于水稻三维模型的表型参数提取及生物量估测方法,实现在不破坏水稻植株的前提下提取水稻体积参数并估测水稻生物量。以盆栽水稻为对象,首先利用Alpha-shape算法重建其三维模型,然后提取并评估水稻株高、茎粗、植被覆盖度、体积参数,并基于体积参数估测水稻生物量。结果表明,空间雕刻方法可以重建高精度的水稻三维模型,并准确测算水稻表型参数及生物量,其中水稻株高、茎粗、单株植被覆盖度均方根误差( RMSE)和平均绝对百分比误差( MAPE)分别为63.27 mm、4.01 mm、5.04%和7.15%、14.91%、12.59%,水稻生物量RMSE 和MAPE 分别为62.44 g、19.25%,均优于现有三维重建软件的测算结果。
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    6. 有机肥替减化肥对赤红壤菜-稻轮作区甘蓝产量和养分利用的影响
    张立成, 李娟, 章明清, 辜祖超
    河南农业科学    2023, 52 (8): 87-95.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.08.010
    摘要1041)      PDF (1265KB)(93)    收藏
    为提高化肥利用效率,以圆球甘蓝中甘8号为试验材料,在闽南菜-稻轮作区设计5种施肥处理(习惯施肥、推荐施肥、有机肥替代25%化肥、有机肥替代50%化肥、有机肥替代100%化肥)和不施肥处理(对照,CK)进行田间试验,研究不同处理对甘蓝产量及养分利用的影响。结果表明,有机肥替减化肥能够促进甘蓝叶球生长,有机肥替代50%化肥处理叶球质量和叶球紧实度均高于其他施肥处理。有机肥替代50%化肥的施肥处理产量最高,达到3 824.13 kg/hm 2,显著高于有机肥替代25%化肥、有机肥替代100%化肥、习惯施肥和不施肥处理,但与推荐施肥处理相比较无显著差异。有机肥替代50%化肥、有机肥替代25%化肥的施肥处理分别具有较高的氮肥、磷肥利用效率,其分别为40.82%、30.82%。与习惯施肥相比,有机肥替代50%化肥的施肥处理甘蓝对氮肥利用效率增加了13.14个百分点。综合甘蓝产量和养分利用效率,推荐有机肥替代50%化肥作为闽南赤红壤菜-稻轮作区甘蓝生产中有机肥替减化肥的施用量。
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    7. 基于改进残差网络的苹果叶片病害识别研究
    陈聪, 于啸, 宫琪
    河南农业科学    2023, 52 (4): 152-161.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.04.018
    摘要1022)      PDF (5367KB)(308)    收藏
    苹果叶片病害形态相似、斑点大小不同,依靠人工和农业专家识别的传统方式效率较低。为此提出一种基于改进残差网络的苹果病害识别模型REP-ResNet。该模型在基准模型ResNet-50的基础上通过采用批标准化、激活函数、卷积层的残差结构顺序,加入通道注意力机制和并行卷积的方式进行改进。训练过程中,将公开数据集PlantVillage预训练的模型权重参数迁移至上述网络模型中重新训练,达到加快网络的收敛速度和提高模型识别能力的目的。采用数据扩充的方式解决训练过程中样本不均的问题。结果表明,REP-ResNet模型与基准网络模型相比识别准确率提高2.41个百分点。模型使用迁移学习的方式进行训练,在复杂背景下的苹果叶片病害识别中准确率达到97.69%,与传统卷积神经网络相比识别效果有较大提高。
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    8. 玉米花粉高温胁迫相关miRNA 的筛选及其靶基因分析
    李川, 张盼盼, 张美微, 牛军, 穆蔚林, 郭涵潇, 乔江方
    河南农业科学    2024, 53 (2): 1-16.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.02.001
    摘要1019)      PDF (4835KB)(180)    收藏
    以高耐热玉米品种郑单958、低耐热玉米品种先玉335为材料,以正常生长条件为对照,在花期进行高温胁迫,通过miRNA高通量测序筛选玉米花粉中的差异表达miRNA,然后预测其靶基因,并对靶基因的本体特征和代谢通路进行富集分析。结果表明,共筛选到818个miRNA前体序列。在郑单958高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT958 vs CK958)中共筛选到19个显著差异表达miRNA序列,其中15个miRNA序列上调表达,4个下调表达,3个miRNA序列达到极显著水平( P<0.01)。对这19个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了503个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、微管生物学过程、磷酸化作用、RNA聚合酶Ⅱ正向调控转录过程、甲基化作用等,KEGG富集较显著的代谢通路分别是谷胱甘肽代谢、碳代谢、花生四烯酸代谢、糖酵解/糖异生、叶酸生物合成等。在先玉335高温胁迫花粉与对照花粉对比组(HT335 vs CK335)中共筛选到15个显著差异表达miRNA 序列,其中7 个miRNA 序列上调表达,8 个下调表达,1 个miRNA 序列达到了极显著水平( P<0.01)。对这15个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了454个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化作用、蛋白质水解、DNA修复等,富集较显著的KEGG代谢通路分别是其他多糖降解、亚油酸代谢、代谢通路、硫胺素代谢、内质网内蛋白质加工过程等。在郑单958高温胁迫花粉与先玉335高温胁迫花粉对比组(HT985 vs HT335)中共筛选到85个显著差异表达miRNA序列,其中35个miRNA序列为上调表达,50个为下调表达,24个miRNA序列达到了极显著水平( P<0.01)。对这85个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了2 286个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质水解、跨膜转运等,富集较显著的代谢通路分别是鞘脂类代谢、淀粉和蔗糖代谢、其他多糖降解、代谢通路、半胱氨酸及甲硫氨酸代谢等。在HT958 vs CK958与HT335 vs CK335对比组中共筛选到94个显著差异表达miRNA序列,其中(预测全新)PC-3p-10069_1143、(预测全新)PC-3p-18335_646、(玉米)zma-miR164f-5p等28个miRNA序列达到了极显著水平( P<0.01)。对这94个显著差异表达miRNA的靶基因进行预测,共获得了4 569个基因转录本,其富集较多的GO生物学过程条目分别为转录调控DNA-模板、磷酸化作用、蛋白质磷酸化、蛋白质转运、蛋白质水解等,其富集较显著的KEGG代谢通路分别是内质网内蛋白质加工过程、真核生物核糖体生物合成、剪接体、鞘脂类代谢、内吞作用等。
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    9. 温度和含水率对烟叶热物理特性的影响及其预测模型建立
    陈家鼎, 何蓉, 肖庆礼, 袁明, 谭奇忠, 彭奎, 魏硕, 李生春
    河南农业科学    2023, 52 (6): 172-180.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.018
    摘要1016)      PDF (3074KB)(232)    收藏
    为全面了解烟叶不同组分的热物理特性,为烘烤、回潮和复烤等热加工工艺设计提供参考,采用热探针法分别测定10~70℃、含水率5%~30%的烤后烟叶叶片及主脉热扩散系数、导热系数、比热容,并分析变化规律,借助MATLAB软件以指数函数形式拟合温度、含水率与烟叶热物理特性参数值之间的相关性,构建烟叶热物理特性参数的经验数学模型,并通过试验进行验证。结果显示:(1)叶片和主脉的密度随含水率的增大而增大,含水率在5%~30% 时,叶片密度为562.79~684.84 kg/m 3,主脉密度为908.83~1 045.51 kg/m 3;(2)温度和含水率的提高都会使叶片和主脉热扩散系数增大,且含水率贡献率更大,叶片热扩散系数为0.092 33~0.219 00 mm 2/s,主脉热扩散系数为0.088 67~0.149 00 mm 2/s;(3)叶片和主脉导热系数随温度和含水率的增大而增大,叶片导热系数为0.088 13~0.435 37 W(/m·K),主脉导热系数为0.160 70~0.388 83 W(/m·K);(4)叶片和主脉比热容主要与含水率呈正相关,叶片比热容为1 520.623 44~3 123.569 52 J(/kg·K),主脉比热容为1 618.828 08~2 563.703 20 J(/kg·K);(5)对拟合经验模型进行验证,决定系数( R 2)介于0.93~0.99。综上,叶片和主脉的热物理特性差异较大,拟合的指数函数可以作为计算叶片和主脉对应热物理特性参数的经验数学模型。
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    10. 污染石灰性土壤不同品种小麦籽粒对重金属的积累特征
    王秋红, 时倩茹, 彭爱华, 商艳萍, 孙发伟, 梁小东, 杨素勤, 张彪
    河南农业科学    2023, 52 (10): 72-81.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.10.008
    摘要970)      PDF (1705KB)(99)    收藏
    为给污染土壤安全生产筛选适宜小麦品种,以17种常见小麦品种为供试材料,在豫北某污染石灰性土壤种植,比较各品种小麦籽粒中重金属镉(Cd)、铅(Pb)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)元素的积累水平,并分析其根际土壤重金属有效态含量及其与籽粒元素含量的相关性。结果表明,试验地土壤Cd 含量为2.17 mg/kg,依据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018),试验地属于安全利用类土壤。不同小麦品种籽粒Cd含量差异明显,其中,小麦品种北10的籽粒Cd含量最低(0.12 mg/kg),其次是偃科048,偃展4110籽粒Cd含量最高。试验地各小麦品种籽粒Cd含量均超出《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中的限量值(0.10 mg/kg)。就籽粒Pb含量而言,品种间无明显差异,且均低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762—2017)限量值(0.20 mg/kg)。土壤有效态Cd含量占全Cd含量的比值较高,为46%。土壤有效态Cd含量与籽粒Cd含量之间呈极显著正相关关系。Fe、Zn是Cd的拮抗元素,本研究所选小麦品种中偃科048、北10、百农4199、西农979籽粒中Fe、Zn总量与Cd含量比值较高,因此,推荐其作为优先品种选用并配合土壤调理措施以实现安全生产。
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    11. 基于AquaCrop 模型的河南省冬小麦灌溉制度优化研究
    戎亚思, 李国强, 张杰, 张建涛, 王猛, 郑国清, 冯伟
    河南农业科学    2023, 52 (2): 151-161.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.02.017
    摘要959)      PDF (1465KB)(51)    收藏
    为验证AquaCrop模型在河南省的适用性,并探讨冬小麦最优灌溉制度,分别于2016—2018年和2019—2020年,在河南周口进行冬小麦不同灌水频次田间试验,先后校准AquaCrop模型参数和独立验证模型模拟效果,并利用验证后的AquaCrop模型,分析不同降雨年型条件下16种灌溉情景对冬小麦耗水量、蒸腾量、籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率的影响。结果表明,冬小麦冠层覆盖度模拟 值与实测值的决定系数( R 2)介于0.84~0.94,一致性指数(d)介于0.93~0.98,均方根误差(RMSE)介于4.7%~9.4%。冬小麦生物量模拟值与实测值的R2 介于0.94~0.95, d介于0.93~0.98, RMSE介于2.1~2.2 t/hm 2。冬小麦籽粒产量、水分利用效率模拟值与实测值的相对误差( RE)均在10%以内。以籽粒产量和水分利用效率最高为目标,冬小麦的最优灌溉方案为:于干旱年拔节期、开花期和灌浆期,每次灌水75 mm;于平水年拔节期和开花期,每次灌水75 mm;于丰水年拔节期灌水75 mm。
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    12. 河南省芝麻种植气候适宜度时空变化研究
    胡峰, 张建涛, 张杰, 高桐梅, 赵巧丽, 郑国清, 李国强, 刘立杰
    河南农业科学    2023, 52 (8): 56-68.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.08.007
    摘要895)      PDF (3493KB)(144)    收藏
    为明确河南省芝麻气候适宜度时空分布特点,指导芝麻生产布局,根据芝麻光温水需求规律,采用模糊数学方法,构建芝麻生长发育气候适宜度模型,并利用河南省15个气象监测站点1961—2019年逐日气象数据,计算芝麻温度、光照、降水适宜度和综合气候适宜度。结果表明,15个站点芝麻温度适宜度(0.938~0.956)>光照适宜度(0.568~0.657)>降水适宜度(0.492~0.595),综合气候适宜度为0.641~0.712。1961—2019年,河南省芝麻光照适宜度和综合气候适宜度呈显著下降趋势,每10 a分别下降0.032和0.012;温度适宜度和降水适宜度变化趋势不显著。光照、降水适宜度和综合气候适宜度从北往南逐渐降低,而温度适宜度从西北往东南逐渐增加。可见,河南省芝麻温度适宜度较高,热量资源丰富;光照适宜度随年份降低,光照资源逐渐不利于芝麻生长;降水适宜度较低,降水是限制河南芝麻生产的主要气象因子。在河南芝麻生产中,巩固豫东南驻马店、周口等芝麻传统产区的优势,扩大气候适宜度高值区域豫北、豫东的种植范围,同时完善排灌配套设施,对提高芝麻气候资源利用率,保证河南芝麻稳产增产具有重要意义。
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    13. 氮肥及有机物料配施对黄壤冬油菜-玉米轮作田土壤微生物群落的影响
    魏全全, 顾小凤, 芶久兰, 张萌, 饶勇, 肖华贵
    河南农业科学    2023, 52 (6): 41-50.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.005
    摘要882)      PDF (6331KB)(110)    收藏
    探讨氮肥及有机物料配施对黄壤冬油菜-玉米轮作田土壤微生物群落的影响,为贵州黄壤地力改善以及冬油菜和玉米丰产提质提供科学依据。2018—2021年连续4 a在贵州省贵阳市开展氮肥配施不同有机物料长期定位试验,设置5个处理[不施氮肥+磷钾肥(T1,CK);氮肥+磷钾肥(T2);氮肥+磷钾肥+秸秆(T3);氮肥+磷钾肥+生物炭(T4);氮肥+磷钾肥+商品有机肥(T5)],于2021年5月油菜收获后采集不同处理土壤样品,研究不同处理对土壤微生物群落的影响。结果表明,T1—T5处理的细菌OTU数量分别为3 557、3 413、3 315、3 452、3 468个,真菌OTU数量分别为1 530、1 196、1 488、1 428、1 579个。氮肥及有机物配施后的T2—T5 处理,土壤细菌群落Chaol 指数、Shannon 指数较T1 分别增长0.67%~7.79%、0.30%~1.36%,Simpson指数降低2.94%~11.76%;土壤真菌群落Chaol指数、Shannon指数较T1分别增长9.64%~20.66%、29.55%~61.86%,Simpson指数降低55.83%~89.52%。群落相对丰度以及线性判别分析(LEfSe)结果显示,与T1处理相比,氮肥及有机物料配施改变土壤中细菌优势菌种的丰度,变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度分别提高1.74%~24.05%、9.03%~29.06%、2.13%~12.12%,酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度分别下降17.78%~42.79%、12.61%~14.68%;土壤真菌子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、Unclassified_k_Fungi、罗兹菌门(Rozellomycota)的相对丰度分别下降2.79%~41.84%、33.14%~54.85%、4.13%~69.97%、37.64%~79.47%,担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度提升29.78%~249.21%,镰刀菌属( Fusarium)的相对丰度下降4.95%~55.77%。综上,氮肥及有机物料配施均能改善黄壤冬油菜-玉米轮作田土壤中微生物环境,改变土壤微生物群落组成和多样性;配施有机物料有提升土壤有益菌群、降低或抑制有害菌群的作用,可改善黄壤地力。
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    14. 基于无人机多光谱的不同施硒水平荞麦冠层叶绿素估测模型研究
    马纬, 武志明, 余科松
    河南农业科学    2023, 52 (3): 161-172.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.03.018
    摘要859)      PDF (3820KB)(77)    收藏
    为验证采用低空无人机(UAV)搭载多光谱相机进行荞麦冠层叶绿素含量估测的可能性,同时探索硒元素(Se)对荞麦冠层叶绿素及光谱特征的影响规律,以晋荞6号甜荞和晋荞9号苦荞为研究对象,在山西省晋中市太谷区开展了试验研究。通过无人机搭载多光谱相机采集了不同施硒水平下荞麦冠层的多光谱图像,并同步在田间测得叶绿素相对含量,首先分析了不同施硒水平下2种荞麦冠层叶绿素含量的变化规律,其次通过提取多光谱图像的光谱信息获得荞麦5个波段下的光谱信息,在此基础上分析了荞麦在盛花期与灌浆期的光谱特征规律,运用5个波段下的反射率构建了11种植被指数,将16个光谱变量与实测冠层叶片叶绿素含量进行了皮尔逊相关性分析,采用偏最小二乘法回归(PLSR)、主成分回归(PCR)、支持向量机回归(SVR)、反向传播神经网络(BPNN)构建了多光谱波段反射率-植被指数的荞麦叶绿素含量遥感监测模型,并通过精度检验确定最优估算模型。结果表明,适量喷施硒肥可增加荞麦叶绿素含量,过量施加会抑制叶绿素含量。5个波段中,蓝、红、红边、近红外均表现出较强的相关性,其中近红外波段相关性高且较为稳定;植被指数方面,标准化降水指数(SPI)、绿色叶绿素指数(GCI)、绿色归一化差异植被指数(GNDVI)、归一化绿光指数(NGI)、转换优化土壤调节植被指数(TOSAVI)、转换叶绿素吸收比指数(TCARI)、三角植被指数(TVI)这7种植被指数的| r|为0.50~0.91,存在较好的相关性。在盛花期,运用BPNN的预测效果最好,预测集相关系数 R 2 P达0.97,预测集均方根误差RMSE 为0.95;在灌浆期,运用SVR的预测效果优于其他模型,预测集 R 2 P为0.96, RMSE为0.45;在开花期—灌浆期,PLSR表现最好,预测集R2P 为0.98, RMSE为0.28。而就模型而言,SVR相较于其他模型表现出更高的稳定性和准确性,预测集 R 2 P在0.94~0.96,RMSE 在0.45~0.82, RPD均大于3.00。表明无人机低空遥感可实现田间荞麦冠层叶绿素含量的快速监测,为无人机低空预测荞麦叶绿素含量的模型算法优化提供了参考。
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    15. 基于改进ShuffleNet V2 的柑橘病害识别研究
    于雁南, 莫泳彬, 严继池, 熊春林, 窦世卿, 杨荣峰
    河南农业科学    2024, 53 (1): 142-151.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.01.016
    摘要850)      PDF (3756KB)(110)    收藏
    大型卷积神经网络因模型复杂难以部署于实际应用,而轻量级网络因优化模型结构而导致精度往往不如前者理想。针对上述问题,对ShuffleNet V2进行改进,提出一种轻量化MAM-ShuffleNet柑橘病害识别模型。首先,在ShuffleNet V2中引入混合注意力模块(Mixed attention module,MAM),提升模型对病害特征提取能力。其次,利用Ghost模块优化网络中卷积层,有效降低网络模型参数量和计算成本。最后,调整网络结构中ShuffleNet V2单元堆叠次数,进一步简化网络参数。结果表明,在自建柑橘叶片数据集中,MAM-ShuffleNet模型平均识别准确率达到97.7%;与原始ShuffleNet V2相比,其参数量降低了45.7%,识别准确率提升了1.2百分点;综合性能明显优于ResNet50、DenseNet121等模型。
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    16. 48 份黑果枸杞种质主要表型和品质性状的遗传多样性研究
    王晓洁, 黎美霞, 陶蕾, 张波, 何昕孺, 米佳, 戴国礼, 徐文娣
    河南农业科学    2023, 52 (9): 78-90.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.09.008
    摘要849)      PDF (3738KB)(151)    收藏
    为明确野生黑果枸杞种质资源主要表型和品质性状遗传多样性,对48份黑果枸杞种质资源的18种主要表型、品质性状(15个数量性状、3个质量性状)进行描述性统计、主成分、相关性、聚类分析。结果表明,黑果枸杞种质资源具有丰富的遗传多样性,数量性状的遗传多样性指数在1.431~2.095,其变异系数在19%~189%,其中多样性指数最高的是果实纵径,其次是果实横径、枝粗、枝长、单枝成熟果实数和叶宽;质量性状遗传多样性指数在0.745~1.007,其中果实形状的多样性指数最高,叶片形状的多样性指数为0.948,果实颜色的多样性指数为0.745。主成分分析结果表明,前6 个主成分累计贡献率达80.09%,果实纵径、果实颜色、叶面积、花色苷含量、果实横径和枝粗可作为反映黑果枸杞产量及品质的主要指标。相关性分析结果表明,果实横径、平均单果质量、单簇叶片数间呈极显著正相关关系( P<0.01),花色苷含量、果实颜色、单枝成熟果实数呈极显著正相关关系( P<0.01),果柄长与果实形状、果实颜色、花色苷含量和枝粗均呈极显著负相关关系( P<0.01)。基于种质间性状的遗传差异,48份黑果枸杞种质被聚为六大类,聚类结果与样品群落分布具有较强的相关性。综上,48份黑果枸杞种质资源主要表型、品质性状遗传多样性较丰富。
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    17. 农田洪涝灾害信息遥感自动提取方法研究
    王来刚, 徐少博, 黎世民, 郭燕, 程永政, 贺佳
    河南农业科学    2022, 51 (11): 163-170.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.11.019
    摘要823)      PDF (11315KB)(49)    收藏
    为提高农田洪涝灾害信息提取效率,探索了有效的遥感影像水体自动提取方法,以2021年7月下旬河南省浚县农田洪涝灾害为研究对象,在灾前、灾中和灾后以Sentinel-2遥感数据归一化水体指数(NDWI)、改进的归一化水体指数(MNDWI)、多波段水体指数(MBWI)和B12波段作为多维特征,采用多维非监督水体自动提取方法提取水体面积。同时利用Canny-Edge-Otsu 水体自动提取方法分别对MBWI、MNDWI、NDWI 3种水体指数和GF-3数据的HV极化波段进行阈值分割,提取农田洪涝灾害信息,并对不同数据源和不同方法提取农田洪涝灾害信息的精度进行对比分析。结果表明,多维非监督水体自动提取方法集成了多种水体指数和波段作为多维特征,灾前和灾后水体提取误差分别为6.99%和7.45%,低于Canny-Edge-Otsu水体自动提取方法;MBWI、MNDWI与NDWI 3种水体指数相比,MBWI水体提取误差最小,NDWI提取误差最大,但均易将建筑物和云阴影地区误判为水体;灾后基于GF-3的洪水提取误差为15.57%,高于Sentinel-2影像,但GF-3遥感影像不受云雨天气影响,能够在洪涝灾害应急监测中提供有力的数据支撑。
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    18. 芍药不同品种群种质资源表型多样性分析
    王慧娟, 王二强, 符真珠, 李艳敏, 王晓晖, 王占营, 袁欣, 高杰, 王利民, 张和臣
    河南农业科学    2022, 51 (12): 110-121.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.12.013
    摘要817)      PDF (2859KB)(158)    收藏
    以109份不同品种群的芍药种质资源为研究材料,通过方差分析、变异系数和多样性指数分析、相关性分析、主成分及聚类分析,对38个表型性状(数量多态性状4个、定性多态性状27个、二元性状7个)进行多样性分析。结果表明:109份芍药种质资源变异程度较高,遗传多样性丰富。其中,数量性状的变异系数均值为17.59%,株高的变异系数最大(24.71%),多样性指数均值为2.00,同样以株高的为最大值(2.10);质量性状的多样性指数(1.06)低于数量性状(2.00),花色的多样性指数最高(1.82),花型次之(1.67)。相关性及主成分分析结果显示,性状间呈极显著相关和显著相关的分别有67对和53对,14个主成分的累计贡献率为69.905%,株高、株型、柱头大小、花期、茎态等是影响芍药表型差异的主要性状。采用层次聚类将芍药种质资源分为4类,株高、株型、花色、叶缘缺刻等表型性状与品种聚类的相关性较大。其中前3类以国内传统中国芍药品种为主;国外引种的涵盖3个品种群的芍药种质资源单独聚为一类,株型多半开张,茎秆粗壮,与国内传统种植品种的表型差异较大,反映了种源及长期育种目标的差异。
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    19. 基于改进YOLOX模型的芝麻蒴果检测方法研究
    王川, 赵恒滨, 李国强, 张建涛, 高桐梅, 赵巧丽, 郑国清
    河南农业科学    2022, 51 (11): 155-162.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.11.018
    摘要809)      PDF (7366KB)(78)    收藏
    为实现密集条件下芝麻蒴果的准确检测,提出基于YOLOX模型的芝麻蒴果检测定位方法(CEYOLOX模型)。该模型以CSPDarknet-53作为主干特征提取网络,在路径聚合网络PANet中增加104×104大尺度特征层,增强对目标细粒度特征信息的获取;通过引入注意力机制模块获取目标重要的轮廓特征和空间位置信息;将传统的NMS替换为更有利于重叠目标检测的Soft-NMS算法来降低漏检情况。结果表明,在IoU阈值为0.5时,CE-YOLOX模型在全部测试集上的调和均值(F 1)、召回率、平均精度分别为0.99、98.65%、99.71%,与原模型YOLOX相比,该模型分别提升了0.05、6.27个百分点、3.28个百分点。通过蒴果计数试验,CE-YOLOX模型计数准确率为96.84%,比YOLOX模型提高了5.28个百分点。改进后的模型CE-YOLOX适用于密集条件下芝麻蒴果检测。
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    20. 基于迁移学习和残差网络的谷子病害识别研究
    张红涛, 罗一铭, 谭联, 杨加蓬, 王宇
    河南农业科学    2023, 52 (12): 162-171.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.12.018
    摘要795)      PDF (2368KB)(87)    收藏
    针对谷子病害提出了一种基于迁移学习和残差网络(Residual CNN)的谷子病害图像识别方法。首先,建立由谷子白发病、谷瘟病、红叶病、锈病等4种病害图像以及正常谷子叶片图像组成的原始样本集;然后,采用基于超绿特征的最大类间方差法实现原始图像的分割,建立谷子病害分割图像数据集,并对该数据集进行扩充处理;最后,基于扩充后的谷子病害分割图像数据集,利用迁移学习和残差网络的思想建立谷子病害识别模型。结果表明,该模型的识别率达到98.2%,相较于基于支持向量机(SVM)的谷子病害识别模型提高了8.9百分点,同时该模型的训练时间相较于基于卷积神经网络(CNN)的谷子病害识别模型减少17.69 min。表明基于迁移学习和残差网络的谷子病害识别模型可有效地对4种谷子叶片病害进行识别。
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    21. 不同品种马铃薯块茎Cd 吸收特征及食用安全性评价
    柴冠群, 周礼兴, 王丽, 刘桂华, 秦松, 曹艳, 范成五
    河南农业科学    2023, 52 (3): 73-81.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.03.008
    摘要776)      PDF (1379KB)(108)    收藏
    在黔西北T、Y两地镉(Cd)污染耕地采用田间试验法,以黔西北主要种植的21个马铃薯品种为研究对象,分析品种与环境的作用效应,探讨不同品种马铃薯块茎Cd吸收特征及其食用安全性,为黔西北马铃薯的安全种植提供参考。结果表明,Y地不同品种马铃薯产量介于3 564.3~15 271.8 kg/hm 2,均值为9 200.1 kg/hm 2;T地不同品种马铃薯产量介于1 825.9~16 305.6 kg/hm 2,均值为6 754.0 kg/hm 2;T、Y两地均以转心乌块茎产量最高;品种、环境及品种与环境互作对马铃薯块茎产量均有极显著影响。Y地不同品种马铃薯块茎Cd含量介于0.061~0.153 mg/kg,均值为0.094 mg/kg;T地不同品种马铃薯块茎Cd含量介于0.055~0.111 mg/kg,均值为0.080 mg/kg;品种、环境及品种与环境互作对马铃薯块茎Cd含量均有极显著影响。Y、T两地参试的21个马铃薯品种块茎Cd超标率分别为38.09%、14.29%,两地青薯9号块茎Cd含量均最低。食用安全性评价显示,食用研究区超标马铃薯品种对人体健康风险较小,但结合块茎Cd含量,建议Cd超标马铃薯品种作为工业原料使用更安全。
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    22. 海拔高度对刺梨根际土壤真菌与细菌多样性的影响
    李银凤, 刘晓柱
    河南农业科学    2023, 52 (10): 82-91.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.10.009
    摘要729)      PDF (7299KB)(99)    收藏
    为研究海拔高度对刺梨根际土壤真菌与细菌多样性的影响,从而为分离根际促生菌提供参考,采用高通量测序技术分析了不同海拔[1 550 m(B1)、1 650 m(B2)、1 750 m(B3)、1 850 m(B4)、2 050 m(B5)]刺梨根际土壤真菌与细菌种群组成以及其潜在功能。结果表明,不同海拔刺梨根际土壤真菌与细菌物种数不同,B2样本的真菌与细菌物种数相对较多,B3样本真菌与细菌物种数相对较少。海拔高度对刺梨根际土壤真菌与细菌的分布具有重要影响,镰孢霉属(Unclassified_g__ Fusarium)相对丰度随海拔高度增加表现出先降低、再升高、再降低的趋势,鞘氨醇单胞菌(Uncultured_Sphingomonadaceae_bacterium_g__ Sphingomonas)则表现出先降低、再升高的趋势。此外,刺梨根际土壤真菌与细菌具有多种功能,根际真菌功能的分布随海拔不同而不同。综上,海拔高度影响刺梨根际土壤真菌与细菌组成与多样性。
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    23. 基于YOLOv3 改进算法的烟叶原料烟草甲识别方法研究
    张卫正, 陈赛越扬, 王艳玲, 帖金鑫, 丁佳, 李萌, 李灿林, 苏晓珂, 甘勇
    河南农业科学    2023, 52 (11): 157-166.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.11.017
    摘要719)      PDF (10647KB)(107)    收藏
    为了解决烟叶原料中烟草甲人工识别效率低、不准确的问题,实现烟草甲的精准、智能识别,提出一种基于YOLOv3改进算法的烟草甲识别模型。首先采用Random Mix数据增强技术扩充烟草甲数据集;然后,通过引入K-means++算法重新聚类锚框,改进YOLOv3对于烟草甲的识别能力;使用SIoU Loss改进YOLOv3的边界框损失函数,提高模型定位的准确性,加速模型收敛;最后加入特征细化模块过滤冲突信息,优化模型对烟草甲数据集中小目标识别的精准度。结果表明,改进的YOLOv3网络模型对测试集中烟草甲的平均检测精确率、召回率、F1分数和平均精度均值(mAP)分别达到93.26%、88.25%、0.90和94.59%,分别比现有的YOLOv3算法提高了12.21百分点、11.79百分点、0.12、12.40百分点,可为烟草甲的有效识别提供支撑。
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    24. 盐碱胁迫下不同倍性水稻4 种转录因子家族基因的表达模式分析
    黄海, 瞿小杰, 刘金海, 彭赞文
    河南农业科学    2023, 52 (6): 22-33.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.003
    摘要687)      PDF (1817KB)(83)    收藏
    以二倍体水稻( Oryza sativa L.)桂育12及其同源四倍体水稻为试验材料,研究二倍体、四倍体水稻中bZIP(Basic leucine zippers)、MYB(V⁃myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)、AP2/ERF(APETALA2/ethylene response factor)、WRKY转录因子家族基因在盐碱胁迫条件下的表达模式变化,为解析不同倍性水稻的耐盐碱机制奠定基础。结果表明,不同倍性水稻中同一转录因子基因对盐碱胁迫的响应不同。在盐胁迫条件下, OsbZIP05、OsbZIP45、OsJAMYBOsDREB1A(Dehydration responsive element binding protein 1A)等基因在四倍体水稻中的诱导(抑制)程度高于二倍体水稻; OsbZIP49、 OsbZIP61、CSA(Carbon starved anther)、 OsWRKY5、OsDREB41OsAP211等基因在四倍体水稻中的表达趋势与二倍体水稻完全相反。在碱胁迫条件下, OsbZIP61、CSA、OsJAMYBOsWRKY70基因在四倍体水稻中的诱导(抑制)程度高于二倍体水稻; OsbZIP49、OsWRKY1、OsWRKY8、OsWRKY24、 OsWRKY45、 OsWRKY72、OsWRKY76、OsDREB1AOsEREBP2(Ethylene⁃responsive element binding protein 2)等基因在四倍体水稻中的表达趋势与二倍体水稻完全相反。综上,盐碱胁迫条件下同一转录因子基因在不同倍性水稻中的表达模式有较大的差异,并且碱胁迫引起四倍体水稻中转录因子基因的表达模式更加复杂。
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    25. 秸秆覆盖对黑土区土壤微生物量、酶活性及大豆产量的影响
    孔凡丹, 周利军, 郑美玉, 张作合, 杨则已, 吴娟
    河南农业科学    2024, 53 (1): 87-95.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.01.010
    摘要680)      PDF (3173KB)(78)    收藏
    为了探究秸秆覆盖量对黑土区土壤微生物量、酶活性及大豆产量的影响,以垦丰16为试验材料,分别设置无秸秆覆盖(CK)、0.5 kg/m 2秸秆还田覆盖(T1)、1.0 kg/m2秸秆还田覆盖(T2)、1.5 kg/m 2秸秆还田覆盖(T3)4种处理,测定大豆生育期内耕作层土壤细菌、真菌、放线菌数量以及脲酶、过氧化氢酶活性和大豆产量,对比分析不同秸秆覆盖量对土壤微生物量、酶活性及大豆产量的影响。结果表明,大豆全生育期内土壤细菌数量呈先升高后降低的趋势,其中T2处理细菌总数量最大,分别较T1、T3、CK处理提高33.08%、9.30%、65.38%;真菌数量呈先升高后降低、再升高再降低的趋势,其中T2处理真菌总数量最大;放线菌数量整体上呈先升高后降低的趋势,随着秸秆覆盖量的增加而增加。各处理脲酶活性表现为T1>T2>T3>CK,且秸秆覆盖处理分别较CK处理提高32.64%、29.42%、18.23%;过氧化氢酶活性表现为T2>T3>T1>CK,不同处理酶活性均在开花期达到最高。秸秆覆盖处理大豆产量显著高于CK,秸秆覆盖量对大豆产量的影响并未随着秸秆覆盖量的增加而持续增加,T2处理产量最高。大豆产量与脲酶活性、细菌数量呈极显著正相关关系,与真菌数量呈显著正相关关系;过氧化氢酶活性与脲酶活性、真菌数量呈显著正相关关系。综上,1.0 kg/m 2秸秆覆盖是黑土区最优秸秆覆盖量。
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    26. 玉米逆境胁迫响应基因ZmTPR1 的表达和功能分析
    曹丽茹, 梁小菡, 马晨晨, 叶飞宇, 庞芸芸, 李伟亚, 张新, 鲁晓民
    河南农业科学    2024, 53 (1): 12-21.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.01.002
    摘要646)      PDF (2292KB)(156)    收藏
    在前期干旱-复水处理玉米转录组测序基础上,发现了一个响应干旱胁迫的基因 ZmTPR1(Tetratricopeptide repeat 1),对该基因进行生物信息学分析,并探究其在不同组织及逆境胁迫下的表达模式,利用CRISPR-Cas9技术敲除拟南芥中的同源基因 AtTPR1,分析干旱胁迫条件下纯合突变体植株的表型和生理生化指标,初步探究该基因的功能,为培育抗旱玉米品种提供基因资源。结果表明, ZmTPR1 基因位于玉米的第3号染色体,编码421个氨基酸,具有保守的卷曲螺旋结构域,可能参与玉米对植物激素、干旱等胁迫的响应。 ZmTPR1 基因在玉米各组织中均表达,在幼茎中的表达量最高;干旱、高温、盐和缺氮胁迫均可诱导 ZmTPR1 基因的表达,干旱胁迫后表达量上调最明显;干旱胁迫后 ZmTPR1 基因在抗旱玉米自交系郑36中的表达量均极显著高于敏旱玉米自交系B73。敲除 AtTPR1 基因后拟南芥抗旱能力下降, Attpr1 突变体在干旱胁迫下生长受到严重抑制,叶片萎蔫甚至干死,同时相对含水量、叶绿素含量、净光合速率及过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性极显著降低,丙二醛含量极显著升高。综合来看, ZmTPR1 基因参与玉米对多种非生物胁迫的响应过程,并在响应干旱胁迫中发挥着重要的作用。
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    27. 基于实例分割的玉米虫害检测研究
    赵康迪, 单玉刚, 袁杰, 赵元龙
    河南农业科学    2022, 51 (12): 153-161.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.12.018
    摘要629)      PDF (5388KB)(149)    收藏
    为实现玉米虫害精准、快速识别,提出基于实例分割的卷积神经网络结合迁移学习的虫害检测方法。以草地贪夜蛾的卵、幼虫、成虫为检测对象,使用数据增强对图像数据进行扩充,将Yolact++模型在COCO数据集上的预训练权重迁移至草地贪夜蛾的检测。使用focal loss中解决难易样本不均衡的思想,优化模型中的损失函数。以Detnet模型改进Yolact++模型中Resnet主干模型部分,提高对小目标检测的效果。训练过程中使用卷积层先冻结再解冻、局部与全局相结合的训练方法,获得最优权重模型,并对模型进行测试。结果表明:该方法与YoloV3+迁移学习、SSD+迁移学习、Yolact+迁移学习、Yolact++等检测算法相比,对复杂背景图像检测有更好的准确率与漏检率,测试的准确率达到96.32%,漏检率为5.51%,误检率为5.33%。
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    28. 基于AquaCrop 模型的芝麻作物参数敏感性分析及模型适用性评价
    李梦瑶, 关皓月, 张建涛, 黄明, 李丰, 戎亚思, 李友军, 李国强
    河南农业科学    2024, 53 (7): 149-159.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2024.07.017
    摘要608)      PDF (3280KB)(75)    收藏
    为探明AquaCrop模型芝麻作物参数校准方法,验证模型适用性,以2022—2023年试验数据为基础,通过查阅文献资料,确定芝麻参数初始值和取值范围,采用EFAST方法对AquaCrop模型53个作物参数进行全局敏感性分析、模拟结果的不确定分析并进行参数校准验证。结果表明,对各处理最大生物量均敏感的参数有27个,其中全局敏感性指数( TS i)均大于0.3的参数有CDM、CDSE、POFE、RSWT、PSENSP、PSTOSP、RSWB和ECSW;对各处理籽粒产量均敏感的参数有14个,其中 TSi均大于0.2的参数有POHX、RSWT、CDSE、DMCON、PSTO和PSTOSP。校准验证过程中冠层覆盖度和地上部生物量模拟值和实测值决定系数( R 2)分别介于0.875~0.954、0.951~0.970;标准均方根误差( NRMSE)分别介于11.5%~18.1%、18.9%~27.7%;纳什效率系数( NSE)分别介于0.873~0.940、0.930~0.959。籽粒产量模拟值与实测值相对误差介于0.03~0.07。本地化后的AquaCrop模型能够较好地模拟芝麻生长发育过程,可用于芝麻优化管理或未来产量预测。
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    29. 黔西北镉污染耕地安全生产四季豆品种筛选
    柴冠群, 周礼兴, 秦松, 范成五, 刘桂华, 王丽, 蒋亚
    河南农业科学    2023, 52 (6): 51-60.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.006
    摘要602)      PDF (1385KB)(73)    收藏
    以13个当地推广种植的四季豆品种为材料,在黔西北地区L地与Y地的Cd污染耕地,采用田间小区试验研究不同品种四季豆Cd吸收富集差异,探讨品种与环境对其作用效应,并筛选出适宜黔西北地区种植的四季豆Cd低富集品种。结果表明,四季豆产量与Cd含量均受品种、环境及品种与环境互作的极显著影响。同一地点不同品种四季豆Cd含量差异显著,最高值(红皮秋紫架豆)与最低值(帮达二号)可相差10倍。L、Y两地不同品种四季豆对土壤Cd的富集系数分别为0.06%~0.50%、0.13%~0.93%,供试的13个品种四季豆Cd含量均表现为安全水平。13个四季豆品种中帮达二号产量最高,在L、Y两地分别达18 513.6、19 287.9 kg/hm 2。综上,13个四季豆品种均可作为黔西北类似Cd污染区安全生产的推荐品种,其中帮达二号因高产、低Cd含量等被优先推荐。
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    30. 镍污染稻田低积累水稻品种筛选及健康风险评价
    张秀锦, 张容慧, 蔡景行, 王国坤, 柴冠群, 黄承玲, 范成五
    河南农业科学    2023, 52 (6): 61-69.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.007
    摘要578)      PDF (1270KB)(34)    收藏
    为筛选出适用于黔中地区稻田安全生产的镍(Ni)低积累水稻品种,采用田间试验法,以黔中地区主栽的10个水稻品种为研究对象,测定不同部位Ni含量,研究Ni在稻米中的累积和转运特征,并对10个水稻品种进行聚类分析及健康风险评价。结果表明,10个水稻品种中宜香优800稻米Ni含量最低,为0.372 mg/kg;乐优891稻米Ni含量最高,为2.136 mg/kg。宜香优800稻米对Ni的富集能力及Ni由稻壳向稻米转运的能力均低于其他9个水稻品种。基于稻米Ni含量对水稻品种聚类的结果表明,宜香优800为低值类(第Ⅰ类)品种。健康风险评价显示,10个水稻品种对不同人群的THQ(目标危害系数)值均小于1,无健康风险。宜香优800的THQ值最低,结合稻米Ni含量,推荐其作为黔中地区Ni低积累水稻品种。
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    31. 丁酸梭菌对肉鸡生长、肠道形态及屏障功能的影响
    李文嘉, 徐彬, 魏凤仙, 邓文, 马慧慧, 王琳燚, 白杰, 孙全友, 席燕燕, 李绍钰
    河南农业科学    2023, 52 (1): 144-153.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.01.015
    摘要546)      PDF (1910KB)(154)    收藏
    为研究日粮中添加丁酸梭菌(Clostridium butyricum)对肉鸡生长性能、肠道形态以及肠道屏障功能的影响,选取健康且规格一致的1日龄爱拔益加公仔鸡324只,随机分为3个处理,每个处理6个重复,每个重复18 只。对照组(CON)饲喂基础日粮,抗生素组(ANT)和丁酸梭菌组(CB)分别饲喂含10 mg/kg维吉尼亚霉素和1×10 9 cfu/kg丁酸梭菌的日粮。试验周期为42 d。分别于21、42日龄,以重复为单位统计分析各组的生长性能和肠道组织形态,以及肠道黏膜细胞焦亡和肠道屏障相关基因mRNA表达丰度等指标。结果表明,与对照组相比,抗生素组和丁酸梭菌组的平均日增质量(ADG)以及末质量(FBW)分别显著升高6.31%、8.43%和6.26%、8.31%。42日龄,丁酸梭菌组半胱天冬酶-1(Caspase‑1)、白介素-18(IL‑18)和白介素-1β(IL‑1β)水平较对照组分别显著下降24.91%、42.96%和19.91%。与对照组相比,丁酸梭菌组空肠绒毛高与绒毛高/隐窝深(V/C)比值分别显著提高13.40%和54.20%;回肠隐窝深度显著降低32.62%,V/C比值显著升高60.76%。42日龄,与对照组相比,丁酸梭菌和抗生素组空肠黏膜 IL-1β、肿瘤坏死因子-α( TNF-α)、 Caspase-1IL-18 mRNA相对表达水平显著降低,且丁酸梭菌组闭合小环蛋白-1( ZO-1)和闭合蛋白-1( Claudin-1)mRNA表达水平均显著上调。综上,日粮中添加1×10 9cfu/kg丁酸梭菌能提高肉鸡的生长性能和饲料利用率,改善肉鸡肠道形态,提升肠道免疫和屏障功能,并能在一定程度上缓解肉鸡的肠道细胞焦亡。
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    32. 基于主成分、灰色关联和DTOPSIS 分析的176份糯高粱种质资源综合评价
    吴国江, 周伟, 余忠浩, 李岩, 吕静波, 王振国, 周亚星
    河南农业科学    2023, 52 (5): 40-51.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.05.006
    摘要477)      PDF (1325KB)(140)    收藏
    为筛选出适宜在西辽河平原推广利用的优质糯高粱种质资源,对176份糯高粱种质资源的16个主要农艺性状进行分析,并采用主成分分析法、灰色关联度法和DTOPSIS法3种分析方法相结合进行综合评价。结果表明,176份糯高粱种质资源主要农艺性状的变异系数介于6.69%~47.84%,各性状指标间总体上存在显著或极显著相关性。通过主成分分析,将176份糯高粱种质资源的16个主要农艺性状综合成为了9个相互独立的综合指标(主成分),这9个主成分的累计贡献率达87.169%。基于主成分分析法求出的综合评价得分、根据灰色关联度法求出的加权关联度、根据DTOPSIS法求出的相对贴近度分别筛选出排名前30的种质资源,并结合这3种方法进行综合评价,从176份参试种质资源中选出了10份综合性状优良的种质资源,分别为QNR、9705、2011-30、忻粱52、102A、护脖矬P4、Jan-88、9701、0657、4126,为西辽河平原地区糯高粱品种选育奠定了基础。
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    33. 优质小麦品种郑麦119 品质及其稳定性分析
    秦毛毛, 刘艳喜, 王雯斐, 常阳, 周正富, 雷振生, 吴政卿
    河南农业科学    2023, 52 (2): 21-30.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.02.003
    摘要458)      PDF (1832KB)(105)    收藏
    以郑麦119为研究对象,分析其在2019—2021年3个年度、12个市(县)共36个环境下的品质指标,探讨其品质稳定性,为该品种的种植区域合理布局及推广应用提供依据。结果表明,郑麦119的平均面粉吸水率为65.5%,面团稳定时间为12.1 min,湿面筋含量为36.7%,拉伸面积为117.1 cm 2,最大拉伸阻力为524.6 BU,达到国家优质强筋小麦标准。年际间,郑麦119籽粒容重、硬度、吸水率、稳定时间、拉伸面积、最大拉伸阻力等指标均无显著性差异;地区间,籽粒容重和峰值黏度差异较大,籽粒水分含量、籽粒硬度、面粉白度、形成时间、稳定时间、延伸度、最低黏度、最终黏度和回升值差异不显著。说明该品种品质表现稳定。另外,郑麦119三年峰值黏度和最终黏度均值分别为3 001.8 cP和3 118.3 cP,表明其具有良好的淀粉糊化特性。在制品试验中,郑麦119制作的面包内部结构细腻平滑且面包芯气孔细密,烘焙品质好,综合评分与郑麦366相当,且高于市售商用面包粉;制作的面条,爽滑且抗褐变能力强,蒸煮品质佳,综合评分与郑麦366和市售河套雪花粉相当。证实该品种为面包、面条兼用型小麦品种。
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    34. 基于转录组学分析肠道菌群发酵褐藻胶寡糖对沙门氏菌的作用机制
    程佳莹, 肖梦诗, 任昕淼, 于颖, 付晓丹, 牟海津
    河南农业科学    2023, 52 (6): 139-149.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.015
    摘要419)      PDF (6493KB)(130)    收藏
    为探究褐藻胶寡糖(Alginate oligosaccharides,AOS)在肠道环境中对沙门氏菌的影响,使用酶解法获得AOS,评价AOS的体外模拟消化特征,利用体外模拟发酵模型对鸡肠道菌群发酵AOS过程中的细菌总数和沙门氏菌总数定量,并利用转录组学分析沙门氏菌在肠道环境中对AOS的响应。结果表明,在模拟胃肠液中,AOS还原糖含量和分子质量都没有明显变化,AOS不易被消化。当AOS被肠道细菌发酵时,菌群中沙门氏菌的相对丰度从4.6%降到1.1%。转录组学和实时荧光定量PCR分析表明,沙门氏菌鞭毛组装、双组分系统、侵染、毒力关键基因的表达量下调。可见,AOS的肠道菌群代谢产物可以抑制沙门氏菌的生长和毒性。
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    35. 我国保护性耕作的研究进展
    秦猛, 董全中, 薛红, 张明明, 李微微, 宋欢, 翟玲侠
    河南农业科学    2023, 52 (7): 1-11.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.07.001
    摘要398)      PDF (1252KB)(327)    收藏
    保护性耕作是通过少耕、免耕以及地表覆盖秸秆等措施,减少农田水土流失,保护农田生态环境,获得生态、经济和社会效益协调发展的环境友好型耕作模式。为减少土壤侵蚀、荒漠化以及盐碱化等导致的耕地退化,土壤管理方式需要由传统的耕作转向保护性耕作,以保护土壤环境、稳粮增收。介绍了保护性耕作对农业可持续发展的重要性,系统阐述了保护性耕作的发展现状,分析了未来保护性耕作的发展重点与难点,并对保护性耕作未来的发展方向进行展望,为健全保护性耕作发展体系提供参考。
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    36. 紫云英与化肥配施对水稻生长及磷素利用的影响
    张济世, 刘春增, 吕玉虎, 王守刚, 曹卫东, 张玉亭
    河南农业科学    2022, 51 (11): 82-90.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.11.010
    摘要382)      PDF (8309KB)(74)    收藏
    紫云英还田替代部分化肥是豫南稻区节肥增效的主要技术措施。为探讨等量紫云英还田条件下,不同化肥减量配施对土壤磷素供应和水稻磷素吸收的影响,依托豫南稻区紫云英与化肥配施的田间定位试验(始于2008年),共设6个处理[不施肥(CK)、单施化肥(F100)、等量紫云英还田(22.50 t/hm 2)与不同用量化肥配施(100%化肥,MVF100;80%化肥,MVF80;60%化肥,MVF60;40%化肥,MVF40)],通过分析2021年的数据,研究紫云英与化肥配施对土壤有效磷含量、植株磷含量及积累量、叶面积指数和成熟期干物质积累的影响。结果表明,MVF100、MVF80处理成熟期总干物质积累量较F100处理分别显著提高了8.52%、7.14%;MVF100 处理成熟期秸秆干物质积累量较F100 处理显著提高了12.84%;MVF80处理成熟期穗干物质积累量较F100处理增加了11.05%,但紫云英与化肥配施处理成熟期穗干物质积累量和F100处理之间差异不显著。紫云英与化肥配施处理孕穗期叶面积指数均低于F100处理,而MVF100、MVF60处理成熟期叶面积指数高于F100处理。各施肥处理土壤有效磷含量、植株磷含量和积累量均显著高于CK,整体上与F100处理无显著差异。其中,孕穗期土壤有效磷含量、植株磷含量和积累量均以MVF100处理最高,成熟期均以MVF60处理最高。综合考虑,豫南稻区紫云英还田22.50 t/hm2可替代20%~40%的化肥,替代效果和单施化肥无显著差异。随后,通过显著相关的二次曲线关系发现,适量的土壤有效磷含量和叶面积指数可提高成熟期穗干物质积累量,而要达到最高的成熟期穗干物质积累量所需的最佳成熟期土壤有效磷含量为7.56 mg/kg,叶面积指数为7.02,以MVF60处理接近最佳值。综上,我国南方稻田紫云英还田22.50 t/hm 2与60%化肥配施效果较好。
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    37. 油莎豆基因组大小、倍性和系统发育分析
    王会伟, 朱世新, 张新友, 王艳, 杨铁钢, 张向歌, 王树峰, 李春鑫
    河南农业科学    2023, 52 (1): 34-41.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.01.004
    摘要354)      PDF (2024KB)(256)    收藏
    为明确黄淮地区油莎豆主栽品种和特色种质资源的基因组特性及与其近缘类群的系统发育关系,利用流式细胞仪和基因组Survey分析对6个油莎豆材料基因组大小、倍性进行评估,并基于核糖体DNA的外转录间隔区(External transcribed spacer,ETS)和内转录间隔区(Internal transcribed spacer,ITS)序列分析其与近缘类群间的系统发育关系。流式细胞仪分析结果表明,6 个油莎豆材料基因组在0.808 6~0.858 5 Gb,均值为0.826 4 Gb;基因组Survey分析结果表明,3种粒型油莎豆材料豫油莎2号、豫油莎3号、YYS-4 的基因组大小、重复序列占比、GC 含量、杂合率分别为0.697 9 Gb、81.02%、34.7%、0.28%,0.778 7 Gb、84.45%、36.4%、0.08%,0.790 6 Gb、83.75%、34.9%、0.19%;基因组Survey分析和花粉粒染色结果显示,3种粒型油莎豆材料均为三倍体。系统发育分析结果显示,6个油莎豆材料聚为油莎豆分支,该分支与香附子和头状穗莎草构成的分支形成亲缘关系较近的姐妹群,并与其余的C4植物(碎米莎草、长尖莎草等)构成C4植物分支。
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    38. 烤烟新品种许金101 烘烤特性及烟叶质量研究
    刘芳, 宋笑龙, 宗胜杰, 孟智勇, 朱银峰, 孙焕, 马浩波, 张国平
    河南农业科学    2022, 51 (12): 172-180.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.12.020
    摘要342)      PDF (2259KB)(161)    收藏
    为明确自育烤烟新品种许金101的烘烤特性及烟叶质量,以主栽品种中烟100为对照,研究暗箱和烘烤过程中许金101烟叶变黄、失水、叶绿素降解以及多酚氧化酶(PPO)活性等变化规律,对烤后烟叶的外观质量、感官评吸质量、中性致香物质以及主要化学成分进行差异分析。结果表明,在暗箱条件下,许金101中部烟叶和上部烟叶完全变黄分别需要72 h和48 h,变褐3成时间分别为120 h和72 h,变黄指数和变褐指数均比中烟100高,整体易变黄、易变褐;失水均衡性分别为1.16和0.47,失水均衡性均较好;叶绿素降解速率在72 h分别达到1.32%/h和1.37%/h,降解量达到94.88%和98.71%,降解特性较好;烘烤24~96 h的平均PPO活性分别为0.409 U和0.420 U,中部叶耐烤性较差,上部叶耐烤性中等;许金101的烘烤特性稍好于中烟100,但初始烘烤方案对许金101烤后烟叶质量有较大影响,整体质量稍差于中烟100。综合分析认为,许金101品种易烤性较好,但耐烤性一般,为彰显许金101品种特色,需根据其烘烤特性设置配套烘烤工艺,变黄前期适当降低干湿球温度差以减少烟叶水分损失,后期适当增大干湿球温度差以提高排湿力度,促干防褐变,保证烟叶安全定色,以提高其使用价值和经济价值。
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    39. 生态因素影响烟草香味特征的研究进展
    刘晶晶, 崔光周, 段旺军, 王卫民, 张力, 贾玮, 许自成, 许嘉阳
    河南农业科学    2023, 52 (2): 1-11.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.02.001
    摘要332)      PDF (1699KB)(489)    收藏
    香味物质是衡量烟叶质量的重要品质因素,优质烟叶香气风格的形成易受生态因素的制约。对烟草中4种重要的香气前体物进行了介绍,分析了不同香型烟草香味物质含量差异。从非生物因子(光照、温度、降雨量、土壤、海拔)和生物因子(土壤微生物)2个方面综述了不同生态因素对烟草香味物质的影响,并进一步讨论了香味物质与烟草香味特征的关系,总结了香气前体物和生态因素对烟草香味的影响特征。最后对未来研究方向做出了展望,以期为烟草合理化种植和提质增香等方面研究提供新思路。
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    40. 纳米基因载体在植物遗传转化中的应用进展
    安义伟, 梁慧慧, 仲崇佳, 孙迪虎, 生嘉诚, 张震, 李浩, 郭光辉
    河南农业科学    2022, 51 (12): 1-9.   DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.12.001
    摘要323)      PDF (1364KB)(275)    收藏
    利用纳米材料构建的纳米基因载体在植物遗传转化领域具有特殊的优越性,已成功应用于多种植物的遗传转化。主要阐述了纳米基因载体的特征、分类,综述了无机纳米基因载体、天然高分子纳米基因载体、人工合成高分子纳米基因载体在植物遗传转化中的应用进展,并对纳米基因载体在植物遗传转化领域的应用前景进行了展望。
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