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2600010113
陕西
S43
基础研究
农业服务业
一、项目主要技术内容:
该项目属于农学-植物保护学研究方向,主要解决农作物病害绿色防控关键技术研究与应用等亟待解决的热难点问题。该项目历经多年企业自主攻关,不仅在农作物病害绿色防控关键技术研究与应用方面取得了重大突破,而且研发了“农药复配增效配方及绿色节本农药产品”,建立了“多方联合服务线”技术推广体系,实现产品配套实用技术从“公司”到“种植户”的全方位应用,取得了显著的经济社会效益。
该项目明确了农作物病害绿色防控关键技术,揭示了农药复配制剂的抗病机理以及配套实用技术,制定了多个作物病害综合防控技术操作规程,建立了作物病害实用性防控技术推广体系。
项目产品在增加防效、扩大防治谱、缓解抗性、降低成本、绿色环保、增加经济效益和社会效益等方面具有显著优势。在生产技术中使用了具有稳定、保护功能的助剂提高了产品性能,采用物理阻隔技术提高了有效成分的稳定性。悬浮剂制剂产品通过纳米化和微胶囊化,储存与使用稳定性更强,实现“长效控释”,减少施药次数,通过“减量化、精细化”,降低了农药对非靶标生物的刺激和风险,对作物、施药者更友好,减少污染,保护生态。
项目科研成果绿色节本农药产品按登记剂量使用,对芒果树炭疽病、观赏菊花细菌性角斑病、金橘树炭疽病、苹果树轮纹病、蔷薇科观赏花卉褐斑病、苹果树斑点落叶病等作物病害具有良好的防治效果。靶标范围广,涉及果树、蔬菜、观赏植物等,对于农业生产中的病害防治起到了极为关键的作用。
配方筛选方面,通过有效成分的有机组合,提高了有效成分的防治效果,无论从理论防效、室内生测试验及田间药效试验数据来看等,都将证实有效成分的最优组合。
配方技术方面,通过筛选使用合适的分散剂、润湿剂、吸附填料以及功能性的生物刺激素等,有效提高了作物的抗逆性,提高了作物对有效成分的吸收和利用,很好地提高了药剂防治效果。
二、授权专利、技术经济指标、应用推广及效益情况等:
1、获批国家授权发明专利“一种含溴菌腈的农药组合物”(专利授权号:201410817460.3)、“一种含溴菌腈与苯醚甲环唑的杀菌组合物”(专利授权号:200910023213.5)等5件。
2、在苹果、芒果、金橘、黄瓜、甜瓜及园艺作物上成功登记“27%春雷·溴菌腈可湿性粉剂”(登记证号PD20181250)等绿色安全节本农药新品6个,并制定了相应产品的企业标准。
3、研发部门研发了多个农药配方、产品及配套实用技术,制定了多个作物病害综合防控技术操作规程,联合龙头农业企业、农技人员、新型农业经营主体,建立了作物有害生物实用性防控技术推广体系;开展了对农户的针对性技术培训,多措并举,使推广服务工作更加精准高效;建立了“多方联合服务线”的技术服务推广体系,实现了产品配套实用技术从“公司”到“种植户”的全方位应用,常态化实现科技助农,助力科技扶贫,带动乡村振兴。
该项目共获有效授权发明专利5件,农药登记新产品6个,商标证书6件。据不完全统计,该成果近三年在海南、四川、广西等地区累计推广846万亩以上,取得经济社会效益1.57亿元以上。
农作物病害防治病害综合防控
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2600140628
甘肃
S661.2
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
①课题来源与背景:根据《甘肃省林业和草原局关于2021年自列省级林业和草原科技项目计划的通知》(甘林科函〔2021〕670号)精神,下达张掖市林业科学研究院省林业和草原科技计划项目《河西盐碱地梨树提质增效与水肥精准调控技术研究》(项目编号:2021kj017)。全球气候变化以及人类活动的强烈干扰,使得土壤盐渍化已成为全球干旱、半干旱地区最主要和影响最广泛的土地退化问题之一,也是限制土地高效利用和导致农业生产力水平低下的直接影响因素。加之近几十年以来农业活动强烈,对地下水的不合理开发利用造成土壤盐渍化程度日益加重。中国盐渍土面积达3690万hm2,且有逐年上升趋势,土壤盐渍化已经成为制约中国农业发展的重要限制因素。河西走廊盐渍化土壤总面积18960.0km2,占平原区细土总面积29337.5km2的64.6%。由于水资源匮乏,加之降水稀少、蒸发强烈及不合理灌溉方式造成了土壤次生盐渍化,盐分聚集在地表,土壤次生盐渍化现象十分普遍。
中国是世界梨果生产大国,仅次于柑橘和苹果,位居中国果树产业第三位,种植面积和产量均居世界首位。河西走廊中段的张掖市以其优越的气候条件成为甘肃省乃至全国主要的优质梨果生产基地,生产的梨果以个大、皮薄、质脆、味甜、汁多、营养品质好等优点而闻名全国。早酥梨于1956年在辽宁兴城由中国农业科学院果树研究所以苹果梨为母本,身不知为父本进行杂交,1969年选出并命名为早酥梨,在北方各省栽培表现良好,具有成熟期早、高产、稳产、抗旱、抗寒、抗逆性强等特点,自上世纪80年代引进已经发展成为河西地区的主栽品种。
②通过滴灌系统优化设计,实现灌溉条件下土壤水分非饱和运动,提升盐分淋洗效率,抑制盐分向上迁移,为果园高效脱盐与精确施肥提供装置,能有效缓解果园土壤盐碱危害,与传统大水漫灌与施肥相比,水和肥被直接输送到根系部位,可使养分充分利用和根系快速吸收,因水肥溶液在土壤中均匀分布,使得养分分布高度均匀,提高了根系的吸收效率,具有节水、节肥、节能、省力、提高作物产量和品质的优点。
③一方面河西走廊由于气候干旱,滴灌区存在土壤中的盐分随灌溉水向湿润峰外围迁移,若得不到有效淋溶则在土壤中积累,造成土壤盐碱化,地表存在盐分积聚的问题,养分也随之流失,造成肥料浪费,导致土壤污染,进而影响梨产量和品质;另一方面肥料配比不合理、区域施肥水平差异大、养分管理水平低是影响中国梨产业可持续发展的突出问题。加之盐碱地土壤粘性大,导水率低,水分下渗慢等特点,以往的粗放式漫灌、凭经验灌溉施肥等管理水平,不仅制约着果品产量和品质的提高,也造成水资源浪费和肥料的流失问题。滴灌由于具有明显的增产、节水、省肥、省工、提高作物品质等作用,已经开始替代原来的大水漫灌,覆膜减少了蒸发,减少盐分的上移,同时采用水盐调控模式能降低投入成本。
④在河西走廊盐碱地上利用水肥调控滴灌经济林栽培,并综合考虑产量和品质的研究尚少。该研究采用膜下滴灌水盐调控模式,通过研究不同水肥组合对早酥梨调控前后土壤含水量、有机质含量、土壤盐分分布、梨树新梢生长、果品品质等指标的影响,确定最佳水肥配置比例组合,以期形成适合河西走廊梨种植的水盐调控水肥一体化技术,对提高梨产量与品质至关重要,为河西走廊盐碱地上利用水肥调控进行果树栽培提供一定的理论依据和技术支撑。该技术适用于干旱半干旱区盐碱地经济林栽培。
⑤由于项目研究内容多,技术难度较大,在集成滴灌盐碱地原土种植模式、土壤基质势控制滴灌土壤水分非饱和运动盐分淋洗技术、设计滴头正下方20cm深度处(特征点)土壤基质势的不同控制阈值水平处理方面的研究内容不够完善,有待于进一步开展试验。建议适当给予一定的项目资金补助,继续立项,加深对河西盐碱地水肥调控试验的研究,对有效掌握和控制作物根区水分状况,阐明土壤基质势对梨树生长耗水的影响规律,研究不同土壤基质势控制灌溉下土壤盐分淋洗和梨生长与品质的关系,确定水盐调控关键参数,提出梨滴灌精准水盐调控盐碱地原土高产优质栽培技术,总结合适不同果树品种的盐碱地水肥调控技术和模式,对河西地区盐碱地经济林栽培具有重要的意义。
梨树滴灌系统施肥栽培技术
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2600141394
甘肃
S661.4
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
①课题来源与背景:垂丝海棠(Mallus halliana Koehen)又名倒挂珍珠,分布于甘肃河西走廊干旱、盐碱生境,具有较强的抗性。2005年以来该课题组相继搜集武威、敦煌等地垂丝海棠资源15份,利用盆栽试验、水培实验从显微结构、光合等生理特性鉴定了其抗旱性;在甘肃盐碱地进行了砧木生态适应性与砧穗互作的初步试验,研究表明其抗旱、耐盐碱具有成为石灰质土壤上优质苹果砧木的潜质。对不同生境垂丝海棠组培苗进行抗性比较试验,获得抗盐碱性能强的株系‘9-1-6’。与其他砧木资源相比垂丝海棠的高抗盐机理仍不明确;该课题申请国家自然基金地区基金项目,研究高抗株系‘9-1-6’的抗盐生理与分子机理,为将其开发为优质苹果砧木提供理论依据。
②研究目的与意义:苹果产业在中国北方农民增收、农业结构调整及生态环境改善等方面发挥重要作用。西北黄土高原地区光照充足、昼夜温差大、海拔适宜,已成为中国乃至世界最大的苹果优生区,但在该区域,70%以上的土壤为盐碱土壤,且栽培中由于有机肥缺乏、化肥增施过量,导致土壤次生盐渍化问题日趋蔓延,果树树体营养失衡、果实品质下降,严重制约了该区域苹果产业的进一步发展。生产中选用抗盐性较强的砧木是对抗盐胁迫的最直接手段。但生产中育苗公司砧木的单一化、一方化与苗木供应的全国化、多点化流通矛盾始终存在,给果树生产带来巨大的潜在危机。由于砧木选择不当造成减产、生长不良现象时有发生。适地适砧、因地制宜选择区域适宜的砧木既是生产的急需也是育苗者的急需。解析盐高抗砧木的生理机理、挖掘盐胁迫响应关键基因并解析其分子调控机理,能够为苹果的抗逆分子育种提供理论依据和基因资源,对产业可持续发展具有重要意义。
③主要论点与论据:该试验以耐盐砧木垂丝海棠‘9-1-6’和盐敏感砧木山定子为材料,通过盆栽试验法,在100mM NaCl(SS)(pH7.0)短期(3d)和长期(40d)胁迫下,通过根茎叶显微结构观察、生理指标及光合参数测定,阐明其耐盐的生理机制;进行离子组学、代谢组学及整合组学的分析,揭示其响应盐胁迫的分子机理。相比盐敏感砧木山定子,高抗系砧木垂丝海棠‘9-1-6’在盐胁迫下能通过保持较完整的叶片组织结构和适应茎结构的变化达到形态上的耐盐;能通过抗氧化酶和渗透调节系统的调节以及内源激素的平衡、较完善的叶片结构和较高的叶绿素含量保持较强的光合性能提高其生理上的耐盐性;根部和茎基部积累较多Na+减少了向地上部的运输和积累,使叶中积累量大大减少,从而保持了叶中较低的K+/Na+比值;地下根部和茎基部具有较强拒Na+能力,为主要拒Na+部位;幼叶和老叶为主要泌Na+部位,使其具有较高的避盐能力。整合组学分析表明,蔗糖作为信号分子:促进氨基酸及相关蛋白的表达,调控了渗透平衡;激活了CYP75B1进而诱导黄酮类化合物及生物碱的合成,控制ROS的稳态;激活了T31B5_170的表达促进了生长素信号的传递。差异表达基因MhPRI1、MhPYL、MhABF、MhANS、MhANR等基因在拟南芥、烟草与苹果愈伤中耐盐性中扮演着重要作用。
④创见与创新:首次对甘肃境内河西走廊干旱盐碱生境下的垂丝海棠耐盐机理进行了解析,从形态、生理、解剖、分子水平上明确了甘肃境内及中国苹果主产区苹果砧木资源的耐盐水平,并筛选到了数个关键基因。
⑤社会经济效益,存在的问题:挖掘苹果盐胁迫响应关键基因并解析其调控机理,能够为苹果的抗逆分子育种提供理论依据和基因资源,对苹果产业可持续发展具有重要意义。同时若该砧木的已开发利用,可以极大程度上缓解苹果砧木抗盐水平低,产量受限的现状,对于该省陇东黄土高原雨养农业区苹果产业的发展具有重要意义。
⑥成果简介:西北黄土高原产区是中国最大的苹果优生区,而土壤的盐渍化问题已成为该地区苹果产业的发展主要限制因子。生产中利用耐盐砧木是降低土壤盐渍化影响的有效措施。该试验以耐盐砧木垂丝海棠‘9-1-6’(Malus halliana Koehen)和盐敏感砧木山定子(Malus baccata Borkh)为材料,通过盆栽试验法,在100mM NaCl(SS)(pH7.0)短期(3d)和长期(40d)胁迫下,比较两种砧木幼苗的光合荧光、抗氧化酶活性、渗透调节物质、钠、钾离子含量、茎叶解剖结构、拒盐和泌盐能力差异,揭示‘9-1-6’的耐盐生理机理;进行组学分析,揭示响应盐胁迫的分子机理。1)盐胁迫下,‘9-1-6’和山定子叶片、表皮、栅栏组织厚度均显著减小。(2)盐胁迫显著降低叶片净光合速率在内的光合参数,且‘9-1-6’的降幅均小于山定子。(3)长期盐胁迫下,两种砧木叶片ROS清除系统酶活性均呈先升后降的趋势。(4)两种砧木叶片的SPAD、IAA、ZT、iPA和IAA/ABA随盐胁迫时间延长显著下降,Chlase、MDcase、PaO、ABA和JA均显著增加,‘9-1-6’的变幅均小于山定子。‘9-1-6’的拒钠和泌钠能力显著高于山定子。(5)盐碱复合胁迫下共有70通路被显著富集,16个代谢物相关的酶被鉴定。主要参与能量代谢、次生代谢产物的合成、苯丙素生物合成、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢及淀粉和蔗糖代谢等过程。(6)筛选、鉴定关键差异表达基因MhPRI1、MhPYL、MhABF、MhANS、MhANR等基因在拟南芥、烟草与苹果愈伤中耐盐性中扮演着重要作用。
垂丝海棠抗盐机理苹果砧木
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2600142173
甘肃
TS255.35
应用技术
食品、饮料、烟草及饲料生产专用设备制造
1.课题来源与背景:传统的果丹皮是由山楂为主要原料制成的一款休闲零食,因山楂含有多种维生素、酒石酸、柠檬酸、山楂酸、苹果酸等,还含有黄酮类、内脂、糖类、蛋白质、脂肪和钙、磷、铁等矿物质,所含的解脂酶能促进脂肪类食物的消化。因此果丹皮已逐步成为了以消积化滞为主要功效的一款零食,老少皆宜。近几年该产品不仅成为了家庭必备,也逐步成为了各大餐馆赠送的餐前开胃和餐后消滞食品。近几年来,不少食品研究工作者以传统果丹皮为基础,添加番茄、猕猴桃、香菇等制作新型果丹皮。但都仅局限于研究阶段,并未被人们所喜爱。分析原因,主要是因为上述原材料的添加,没有根本性的改善果丹皮的功效。
橄榄中含有的黄酮类化合物,具有降低胆固醇、缓解冠心病,降低血压等功效。因此,将橄榄和山楂结合制备的果丹皮可以增加果丹皮的功效。但由于橄榄果中的果胶含量远低于山楂,在制备果丹皮时为了便于成型,需加入果胶等添加剂,但这样又会降低新型果丹皮的口感。
2.技术原理及指标:1)主料的水溶性精选。该成果在对主料进行选择时,将橄榄果通过挤压法粉碎后,去籽。将粉碎后去籽的橄榄果放冻干机内冻干。将冻干后的橄榄果粉继续粉碎后过60-120目筛,备用。将山楂果直接去籽。将去籽的山楂果放冻干机内冻干。将冻干后的山楂果放入自封袋后,放入4℃-10℃冰箱保存,备用。2)橄榄果丹皮的制备。首先将冻干后的山楂果和水放入不粘锅中加热,边加热边按压搅拌,使得山楂果彻底融化,继续加热搅拌,直至山楂果酱变得粘稠,之后取出过60-120目筛后放凉加入橄榄果粉,白砂糖,搅拌均匀后,加热翻炒,直至橄榄山楂酱更加粘稠至橄榄山楂酱的下滴速度为1-2滴/分钟。然后用刮刀将橄榄山楂酱平铺于平板上,厚度为3-6cm。将铺有橄榄山楂酱的平板放置于温度为20-35℃,风扇速度为50%-80%的烘箱中的下层,恒温干燥6-8个小时后取出,切割成长5-10cm,宽4-6cm的长方形后,卷成圆柱状后,放入包装袋中。山楂果、橄榄果粉、白砂糖、水的重量比为1:0.05-0.30:1-2.5.:0.8-2。
3.技术创造性与先进性:
1)该研究利用药典中指出橄榄果具备的解酒功效,将橄榄果与山楂果进行结合制作出一款新型果丹皮。
2)该研究利用橄榄中含有多酚类化合物可以调节心血管疾病的特点,一级山楂果中果胶含量高的特点制作出来一款新型的果丹皮。
3)据相关报道表明:橄榄果对食品中的细菌,霉菌,酵母菌等有显著的抑制作用,而且橄榄果中的多酚类化合物,维生素C,类胡萝卜素等还具有抗氧化作用。因此该研究利用橄榄果的这一特点,将其既做为原材料又做为抗氧化剂和杀菌剂,来延长橄榄果丹皮的保鲜期,从而制作出了一款零添加的橄榄果丹皮。
4)该研究采用冻干技术将鲜果冻干后果丹皮。解决了在保证营养成分的基础上对原材料进行保存的问题。
4.技术成熟度及应用情况,适用范围和安全性:该成果主要用于食品安全、食品加工、农产品加工。在农产品生产基地、监管单位、农贸市场、大型超市、进出口口岸等对农产品的副产物进行再利用,以保障消费者身心健康。该成果已经完成产业化和应用推广,技术成熟度较高。
5.应用情况及存在的问题:该成果的实施及应用,体现了健康、绿色、环保、高效的理念,符合绿色食品的质量要求,从整体上能够丰富和发展中国的绿色保健食品和油橄榄加工产业,实现优势油橄榄资源的可持续发展,并形成当地的支柱产业。应用前景广阔,商品化生产条件具备,具有较高的经济效益和社会效益,其产品也具有较强的市场竞争力和推广应用价值,能够取得预期结果,风险系数较低。科技研发及服务是一项需要连续进行、长期服务的工作,产品技术研发、推广应用一般需要2~3年或更长的时间,而该成果实施周期短,未能在更多的油橄榄企业推广转化。希望能建立长效服务支持机制。
6.历年获奖情况:无。
橄榄果丹皮制备方法休闲零食
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2600140740
甘肃
S661.1
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
(1)课题来源与背景:秦安县苹果种植面积61.37万亩,总产量可达84.9万吨,产值约23.77亿元,虽然前景喜人但也存在果品品质整体不高、生产成本不断增加、化肥农药施用过量、产品销售渠道不畅、市场竞争力不强、产业链条延伸不够等诸多问题。针对上述问题,于2021年开始,把“互联网+”模式下苹果绿色高质量发展产销关键技术集成应用作为重点科技示范推广项目作为解决苹果产业存在问题的切入点,向甘肃省科技厅申报《“互联网+”模式下苹果绿色高质量发展产销关键技术集成应用》,2021年10月列为省级民生科技计划项目。
(2)技术原理及性能指标:项目集成运用了水肥一体化、增施有机肥应用、果品加湿冷藏保鲜延期贮藏等技术,有效解决苹果生长季的养分需求,改良了苹果园土壤结构,提升了苹果的产量、品质和肥料利用率。土壤有机质含量和土壤含水量方面分别提升0.2%、3.61%,土壤孔隙度增加,容重降低0.24,减少肥料投入成本15%,节水节电20%~30%,减少人工成本85%。苹果贮藏期严冬盛夏温度控制贮藏保鲜技术核心是冬季低温条件下,防止库内温度过高发生热害;夏季高温条件下,防止库内温度过低造成冻害,温度控制指标是库内温度控制在1℃±0.5℃,相对湿度90%-95%。如在降水量正常年景下,黄元帅苹果入库贮藏每框果品喷雾处理3次效果最为明显。
(3)技术的创造性和先进性:增施有机肥、水肥一体化、病虫害绿色防控、果园机械化应用、高光效整形修剪、果品冷藏保鲜延期销售等集成技术的应用,对提高苹果产业的标准化、节约化、省力化具有重要意义,对促进全县果品产业化肥减量增效、防治农业面源污染、提高耕地肥力水平、节约生产成本、保障农产品质量安全,促进秦安苹果绿色食品生产,具有积极的示范带动作用。技术先进性主要体现在解决秦安苹果产后初加工水平低、产业链条短、销售期集中、销售价格不高等问题。其中:水肥一体化、有机肥替代化肥、病虫害绿色防控等增效省力栽培技术,是解决规模经营果园长期存在的劳务用工量大、用工成本高、总体效益严重下滑的根本出路。苹果贮藏期严冬盛夏温度控制贮藏保鲜技术可有效解决苹果冷藏保鲜中冬季低温情况下,以自然温度替代冷库温度,极易导致果品发生冻害的问题,以及季高温情况下习惯性拉温频繁,导致库内温度低于贮藏适宜温度要求,导致果品发生冻害的问题。苹果冷藏保鲜加湿处理延期贮藏技术可有效解决元帅系、金帅系苹果贮藏过程中发生霉心、黑皮等损失率过高的难题。
(4)技术的成熟度、使用范围和安全性:甘肃苹果产业起步虽晚,但发展迅速,已成为国内苹果产业的重要力量。苹果品质领先全国,尤其在红富士和元帅系品种和品质超越日本原产地的产品,优于美国的蛇果。甘肃省苹果生产正呈现出规模化、区域化、标准化和产业化的发展势头,并在智慧水肥一体化、有机肥替代化肥、果园机械化耕作、果品冷藏保鲜延期销售、病虫草害绿色防控等领域取得了显著的进步。苹果产业已经形成了“产、加、销”一体化的经营模式,并且在省内外广泛推广。一些知名农产品生产企业,如海升集团等,不仅拥有自己的原料生产基地,还建立了初加工保鲜设施,实行统一包装、统一品牌和统一销售。这表明甘肃苹果产业在生产、加工和销售方面都具有强大的竞争力。该项目集成应用的智慧水肥一体化、有机肥替代化肥、果园机械化耕作、果品冷藏保鲜延期销售、病虫草害绿色防控等技术在国内苹果主产区如山东省、陕西省,以及省内天水、平凉等苹果主产区得到了广泛的推广应用,并且技术成型成熟,安全可靠。这些技术不仅可以应用于甘肃省内主要的苹果产区,还可以适用于国内同类的苹果产区。
(5)应用情况及存在问题:
一是在秦安县东润农业发展有限公司的苹果生产基地,建立了1820亩的苹果高质量发展关键集成技术核心示范区,重点应用增施有机肥、水肥一体化、病虫害绿色防控、果园机械化、高光效整形修剪等技术。示范区年平均亩产量达2369公斤,两年生产优质苹果8622吨,总产值6681.15万元,新增总产量901.8吨,新增总产值699.12万元,总新增纯收益647.82万元。
二是在五营镇、陇城镇、莲花镇20村的3210户果农及等7家合作社规模种植主体中,应用水肥一体化、病虫害绿色防控等技术6600亩,年平均亩产量2290公斤,两年生产优质苹果30228吨,总产值22657.80万元,新增总产量1926吨,新增总产值1485.99万元,新增纯收益1248.39万元。三是在秦安县东润农业开发有限公司冷库基地,开展果品入库加湿及温度精确控制技术冷藏并延期销售果品1650吨,其中2021年至2022年冷藏入库苹果800吨,2022年至2023年冷库入库850吨。两年市场销售1140吨,电商平台网络销售510吨。累计新增销售收入370万元,累计新增纯收益238万元。四是东润农业开发有限公司还建成了科技信息服务平台,对1820亩基地生产情况进行实时监控调度,实现了智能监控系统全覆盖;同时,天水大地湾“冒冒粮”苹果基地电商销售平台两年通过电商销售果品510吨。以上集成技术的应用显著提升了苹果的产量、品质和经济效益,但也存在一些问题,如销售渠道的拓宽、市场竞争力的提升等,需要进一步探索和解决。
(6)历年获奖情况:无。
苹果贮藏保鲜技术病虫害防治
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2600010616
陕西
B842.1
基础研究
社会人文科学研究与试验发展
高质量的影像已经成为人们传递信息、记录生活和表达情感的重要载体,然而受天气条件、成像传感器性能、图像信息处理算法、网络传输与显示设备等诸多因素的影响,真实环境下获得的影像中往往不可避免地存在各种不同类型的失真,进而影响人们的观看体验和对有效信息的感知。视觉质量评估研究人们对图像、视频等视觉媒体主观感知质量的客观化评价理论与方法,即通过模拟人眼视觉系统的感知特性,同时借鉴生理、心理学机理,对视觉信号的质量(包括失真、美感等)进行定量化评价,且评价结果与人的主观感受保持一致。作为一项共性基础技术,视觉质量评估在底层视觉、计算成像、画质调试、智慧摄影、AI内容生成等众多关键领域有重大的需求,近年来在学术界受到了广泛的关注。同时,国内外众多头部企业,如华为、腾讯、OPPO、VIVO、谷歌、苹果、Adobe等,也都成立了专门的影像质量评价研究部门,对该技术开展持续攻关。开展视觉质量评估理论与方法研究,形成具有自主知识产权的图像与视频质量评估核心技术,对推动中国智能影像产业迈向高端、实现高质量发展具有重要意义。
该项目在多项国家自然科学基金、陕西省自然科学基金,以及OPPO、腾讯、华为等知名企业产学研项目的联合资助下,以人眼视觉通路的感知机理和美学心理认知特性为理论基础,围绕视觉质量评估的核心问题,从以下三个方面开展了前沿探索和研究:(1)图像质量评估中的跨失真共享先验表征机理;(2)视频质量评价中复杂时空失真的运动调谐机制;(3)图像美学评价中的认知心理学机理。该项目旨在突破现有视觉质量评估方法的局限,通过对人眼视觉系统的感知特性和认知心理学机理更准确地模拟和学习,构建与人类主观感受更加一致的视觉质量评估新方法。
该项目成果可为计算成像、影像画质调试、视觉内容生成等关键领域提供理论与方法支撑,推动智能影像相关产业提质升级。
主要科学发现如下:
(1)揭示了人眼视觉通路的层次化特性在评估静态图像失真中的表征机理,提出了一种基于跨失真共享先验表征学习的无参考图像质量评估方法。通过模拟人类大脑皮层腹侧通路的层次化视觉表示机制,构建了一种基于多样化失真深度元知识学习的无参考图像质量评价新框架,通过有效捕捉图像不同失真类型之间的层次化共性规律,解决了现有图像质量评估方法跨失真泛化难的问题。
(2)揭示了人脑视觉皮层的运动响应特性对动态视频失真评估的影响机理,提出了一种基于运动调谐特性的无参考视觉质量评估方法。通过模拟视觉皮层背侧通路进行运动感知的速度调谐特性,针对视频中的复杂时空失真耦合效应构建了时域多尺度表征模型,突破了视频质量评价中的动态时空失真建模难题,有效提升了视频质量评估的性能。
(3)揭示了人类心理认知特性与视觉审美偏好间的内在关联机制,提出了性格特质引导的图像美学评估新框架。通过深入挖掘人的性格差异对视觉审美偏好的影响,提出了一种新的图像美学评估范式,能够有效利用人的大五性格特征同时辅助大众化与个性化的图像美学评估任务,解决了传统图像美学评价方法在建模人类高层次美学认知特性上的局限性,为图像美学评价提供了崭新的理论视角和实践路径。
该项目面向视觉质量评估前沿,深入研究了图像与视频的失真、美学表征理论与评估方法,突破了人眼视觉系统感知特性和美学心理学认知机理在视觉质量评估中的建模难题,形成了一系列理论与技术成果。
项目实施过程中共计发表相关学术论文60余篇(其中中科院一区和CCFA类论文50余篇,含IEEE汇刊长文40余篇)。5篇代表性论文在谷歌学术被引用958次,他引807次;在WebofScience核心合集和Scopus数据库中被引用686次,他引576次。5篇论文入选ESI高被引论文,授权国家发明专利11项。培养博士研究生10名,其中6人已任长安大学、中国矿业大学、重庆邮电大学等高校副教授,4人获校级优秀博士论文奖;培养硕士研究生40余名,2人获省级优秀硕士学位论文奖,7人获校级优秀硕士论文奖。
该项目在实施过程中与OPPO、华为、腾讯、昊一源等头部企业开展了广泛的产学研合作。所提出的图像美学评估算法应用于OPPOColorOS智能操作系统、景观设计效果图评估、VIVO蓝心大模型的美学能力评测等,图像质量评估算法应用于MOMA直播相机、扫描图像画质增强等;所提出的视频质量评估算法在腾讯会议、华为昇腾910AI芯片中实现部署;获CVPRNTIRE人像质量评估竞赛冠军、OPPO产学研优秀合作伙伴奖等。
视觉质量评估理论人眼视觉系统认知心理学
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2600010275
陕西
S661.1
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
所属科学技术领域:该技术隶属于农业植保、有机农业、农业新材料等多学科交叉研究领域。该项目以轻简化技术驱动农业新质生产力革新,促进果业植保技术变革,通过技术创新与模式优化以提升陕西果业国际竞争力,加速中国从苹果生产大国向强国跨越,为保障食品安全、强化特色农业优势提供战略支撑。项目针对黄土高原苹果优生区果园土壤贫瘠、果树生长势弱、果实套袋成本高、果实品质差等制约苹果产业高质量发展的卡脖子问题,团队在20多年矿源腐植酸生态治理材料研究成果基础上,通过多学科交叉与技术融合,构建了苹果提质增效“五位一体”腐植酸免套袋关键集成技术,形成了系列化科技成果,并在全国范围内示范推广应用。项目实现了从“0”到“1”的技术性突破,也实现了从“1”到“万”亩的示范面积的提升和质的飞跃,综合效益凸显。
1.主要技术内容:
(1)从矿源腐植酸构效关系研究入手,为农业全过程设计安装了腐植酸“芯片”,从根本上解决了农业生态空间系统化治理的科学问题,构筑了土肥和谐绿色农业新理念。通过对矿源腐植酸超分子表面活化改性、构效解析、自组装功能化设计,从根本上揭示了多官能团腐植酸天然活性物质,能够改善土壤团粒结构、刺激作物生长、解磷解钾固氮的机理,及具有吸水保水性和交联络合的结构特征。
(2)从苹果提质增效技术研发入手,利用腐植酸+农业生态治理理念,建立了果业高质量发展的“五位一体”集成技术体系,形成了腐植酸技术专利池和系列化应用产品。利用腐植酸多官能团的吸水保水性,研发出土壤调理、沙地治理和盐碱地治理技术和系列化产品;利用小分子黄腐酸的亲水性开发出可叶面喷施的植物营养技术和适合水肥一体化的有机液体肥;利用腐植酸的络合交联特性,开发出可替代传统套袋技术的免套袋膜技术;利用腐植酸稀溶液依数性及能显著降低植物表面冰点特性,开发出可提高作物抗寒能力的腐植酸防冻剂;利用腐植酸良好的界面活性和生物相容性,研制出可显著改变水果表面属性的裂果防治技术及产品。苹果提质增效“五位一体”腐植酸关键集成技术,对果树进行全程养护调理,确保了土壤地力提升,果树抗逆性提高,病虫害减少,树体营养充足,果实品质改善。
(3)从轻简化栽培技术变革入手,研发出具有国际领先水平的免套袋苹果面膜技术,从根本上解决了常温下水果曲面即喷快速成膜的核心问题,彻底解放了劳动生产力,降低了生产成本,减少了环境污染,提高了果实品质。
全日照免套袋膜技术是利用腐植酸抗菌交联成膜性,通过食品级有机多糖改性,研制的一种可优化苹果表面细胞组织结构,促进养分吸收的有机营养主剂A剂,通过大中微量元素螯合形成了无机交联营养助剂B剂,A剂B剂先后喷施果树果实即喷成膜,彻底解决了苹果的防护问题和营养补给问题。苹果面膜具有透光透气性,确保了苹果表面的气体交换、物质交换和能量交换不受影响,促进光合作用,提高花青素转化,改善果实感观质量,提升了果实的内在品质。
(4)从科技成果应用角度入手,开展了腐植酸苹果免套袋技术的示范推广工作,截止2024年年底已在全国建立示范基地156个,覆盖了十多个省市自治区,产品质量显著提升,经效益明显提高,被央视1台、新华社、光明日报等百家媒体关注,为技术全面推广应用奠定了良好的社会基础。该技术也得到陕西省果业中心、秦创原“三项改革”和“春种基金”的政策大力支持,市场快速拓展,社会需求逐年递增,免套袋技术成为果业高质量发展的新质生产力和科技引擎。
2.主要技术成果:
(1)开发出国际领先的腐植酸型专利新技术。US11839864B2、NL2029934;
(2)构建了苹果提质增效腐植酸“五位一体”专利技术池。地力提升技术
(ZL201610235585.4),果树营养技术(ZL201911303432.9),免套袋膜技术
(ZL202110210068.2),裂果防治技术(ZL202211013011.4、ZL202010067709.9),果树防冻技术(ZL202211518521.7、ZL202110572164.1)。膜剂技术空白并制定了腐植酸系列标准。果品免套袋膜剂标准
(Q/SHXPWJC001-2021),含腐殖酸水溶肥标准(Q/SHXPWJC002-2022),腐植酸型大枣裂果防治膜剂标准(Q/SHXPWJC003-2023)等。
3.技术经济指标:项目实施提升了果实品质和产量:可溶性固形物含量达15%以上,VC含量达1.5mg/g以上,干物质含量达22mg/g以上,生产成本降低40%以上,亩节约成本1000元以上,亩增产10%-30%,收益2000元/亩以上。
4.应用及效益情况:该项目已实现“四链融合”,进入产业化实施阶段。在全国十多个省市自治区建立156个示范基地推广应用,示范面积达3.2万亩以上,直接经济效益达7.3亿元。被央视一台等多家媒体关注和报道,社会效益显著。项目的实施减少了白色污染,产生了良好的生态效益。
苹果有机液体肥果树
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2600142313
甘肃
TS255.35
应用技术
食品、饮料、烟草及饲料生产专用设备制造
1.课题来源与背景:课题来源:甘肃省科学技术厅自然科学基金项目,项目编号21JR7RA727。
课题背景:苹果性温味甜,营养均衡,是世界四大水果之冠。据美国农业部公布数据显示,2022年中国苹果种植面积3132.12万亩,占世界种植面积50%以上,产量4100万吨,世界占比47.94%,种植面积和产量均居全球第一。如何化解鲜果积压滞销等问题,并充分挖掘苹果营养价值,保持苹果产业稳定健康发展,是需要解决的问题。
2.研究目的与意义:苹果因其酸甜的口感和独特的香气,在果蔬加工行业中使用广泛。但传统加工方式对苹果的营养损失较大且安全性不高,因此人们不断探索提高食品营养和功能性的加工方法和先进技术。在提高食品营养价值的方法中,发酵是最有前途的方法之一。
中国拥有悠久的发酵历史,1000多年前人们就利用微生物发酵原理制作泡菜、浆水、醋等食品。利用发酵技术可以改善食品风味并延长保质期,具有简单、高效、低成本的特点。益生菌是指通过摄入适当的量,对食用者有健康益处的活的微生物,具有抑菌消炎、增强机体免疫力、抗肿瘤等功效。人们获取益生菌主要途径是通过摄入发酵乳制品,研究发现全球约有75%的人存在乳糖不耐受症状,同时乳制品还有胆固醇含量过高、牛奶蛋白过敏等缺陷,很大程度限制了人们获取益生菌。苹果营养全面且均衡,富含碳水化合物、有机酸、维生素和矿物质元素等,大量研究表明,苹果可作为益生菌发酵的良好基质。该课题立足该省苹果资源优势现状,结合益生菌发酵优势,将益生菌与苹果有机结合起来,经发酵后的苹果浆不仅保留了苹果的营养,更赋予了益生菌保健功能。该项目的实施,既能消化利用苹果过剩资源,又利于环境保护,这对推进苹果加工业多元化发展和减污降碳、绿色发展具有重要的研究意义。
3.主要论点论据:应用于苹果发酵的菌株多为适宜牛奶发酵的动物源菌株,并且发酵基质多为苹果汁,这导致了发酵饮品风味不纯正,膳食纤维、矿物质和维生素等营养物质的大量损失。该项目以苹果为原料,筛选适宜苹果浆发酵的植物源益生菌,同时利用微生物对苹果进行全果浆发酵,通过响应面方法优化发酵工艺,分析发酵过程中理化性质、营养品质及挥发性风味物质的变化。同时,利用非靶向代谢组学技术进一步分析发酵前后多酚、黄酮及酚酸类物质组成及抗氧化功能的差异,开发出一款富含益生菌、健康营养的果蔬饮品。
4.创见与创新:
①筛选更适宜苹果浆发酵的植物源益生菌,利用微生物发酵对苹果进行全果浆发酵,运用响应面方法优化确定发酵工艺条件。
②利用非靶向代谢组学技术进一步分析发酵前后多酚、黄酮及酚酸类物质组成及抗氧化功能的差异,探究酚酸与抗氧化能力之间的相关性。
③突破市场上同类产品均以果汁发酵为主的现状,选用苹果全果浆进行益生菌发酵,并利用超声波辅助复合酶法进行预处理,有效提高原料生物利用率,最大限度保留了膳食纤维、矿物质等营养物质。
5.社会经济效益,存在问题:苹果饮料制品多将苹果留汁去皮渣,造成资源浪费的同时污染环境。发酵苹果浆利用全果浆发酵,综合了益生菌发酵和苹果果浆的优点,使原料风味与发酵风味浑然一体,经发酵后的苹果浆不仅保留了苹果的营养,更赋予了益生菌保健功能。该项目迎合健康营养的市场需求,可带来一定的经济和社会环境效益。同时,项目的实施符合国家供给侧结构性改革政策,将对消化利用苹果过剩资源,缓解供需矛盾,延长产业链,稳定苹果产业起到重要作用,成果推广应用前景较好。
6.历年获奖情况:无。
苹果果浆发酵工艺益生菌
-
2600140571
甘肃
S661.1
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
一.课题来源与背景:
1.课题来源:“苹果连作障碍绿色综合防控试验示范”(项目编号:23CXNE0012)项目是甘肃省科技厅立项的“技术创新引导计划-乡村振兴专题”项目,由甘肃林业职业技术大学张继东教授负责实施,共资助经费10万元,项目研究项目起止时间为2023年9月1日-2025年8月30日。
2.课题背景:随着国家对土地非粮化的管控升级,老旧果园正逐渐成为有限的存量园地资源,苹果连作障碍绿色综合防控技术会在将来果园更新、品种优化等方面发挥越来越大的作用。受耕地面积、栽培条件的限制,及经济利益的驱使和地域品牌效应的影响,苹果产业正处于转型升级关键期,许多老果园要更新换代,需要在原地再植,在挖老园建新果园的过程中,很多果园并不具备轮茬数年,彻底改良老果园土壤的条件,寻求克服或减轻连作障碍的方法是苹果产业亟待解决的一个重大问题。
二.技术原理及性能指标:
1.技术原理:通过物理和化学等综合措施进行苹果连作障碍土壤改良试验,并通过休耕、轮作、间作、套种、换位定植、定植坑改土、合理施肥等农艺措施进行连作障碍防控试验研究,总结提出苹果育苗地连作障碍防控和再植苹果园连作障碍防控关键技术,不仅对传统老果园转型升级以及提高果品质量有重要意义,而且对苹果产业助推乡村振兴战略具有积极作用。
2.性能指标:
(1)主要技术指标:开展了“苹果连作对土壤化学性质及酶活性的影响”“生物质炭和有机肥配施对苹果重茬育苗地土壤理化性质和微生物群落特征的影响”试验,结果表明:土壤碳氮失衡及酸碱环境变化是引起苹果连作障碍关键因素,生物质炭配施有机肥能有效缓解苹果重茬育苗地连作障碍;对试验点土壤进行了养分检测,制订了土壤施肥方案;制订了“苹果园连作障碍综合防控技术要点”和“苹果育苗地连作障碍综合防控技术要点”。
在《中国农业科技导报》2024年第8期发表《生物质炭和有机肥配施对苹果重茬育苗地土壤理化性质和微生物群落特征的影响”》论文1篇,在《南方农业》2024年第11期发表《天水市苹果产业标准化发展现状及建议》论文1篇;提交科技报告1份。
(2)主要经济指标:建立育苗试验示范点2处,面积43亩,三年共新增销售额322.2万元,新增利润255.06万元;建立再植苹果园试验示范点2处,面积309亩,三年共新增销售额647.82万元,新增利润180.2万元。
(3)人才队伍建设:在项目实施过程中,张彩霞、周璐琼、杨琦琦、康涛、王元、牛勤、张小燕、赵斌、李宏彦、杨建宁、王小龙、张守江等12名教师、果业科技工作者、苹果种植骨干和11名学生参与项目,为今后项目的示范推广奠定了人才基础。
(4)科普成效:项目实施期间编印了《苹果连作障碍绿色综合防控试验示范项目培训手册》,开展培训3次,在秦安县王铺镇师山村培训150余人,在麦积区五龙镇周山村培训30余人,在麦积区新阳镇培训110余人,共计290余人。
三.技术的创造性与先进性:项目实施期间在技术创造性与先进性开展了以下4个方面的工作:1.开展的“苹果连作对土壤化学性质及酶活性的影响”试验研究表明:苹果连作导致土壤化学性质恶化,加剧了土壤养分耗竭;当连作15年时,SOM、TP及关键酶活性下降速率最大,表明此时期是防治连作障碍的关键时期,为苹果园可持续发展提供理论支撑。
2.开展的“生物质炭和有机肥配施对苹果重茬育苗地土壤理化性质和微生物群落特征的影响”试验研究表明:生物质炭600kg/hm2配施有机肥15000kg/hm2能够显著增加土壤中速效养分的含量,提高细菌群落的多样性,减少有害微生物的积累,适用于苹果育苗地连作土壤的改良。
3.制订了“苹果园连作障碍综合防控技术要点”和“苹果育苗地连作障碍综合防控技术要点”。
4.在秦安县王铺镇师山村举办的“苹果连作障碍绿色综合防控试验示范”的专题培训,秦安县人民政府网站进行了报道,天水市科技局和天水在线网站进行了转载,进一步扩大了项目的推广范围,提升了项目成果在苹果生产中的知名度和可信度,促进项目成果在苹果产业中大面积推广应用。为同类项目的实施,提供了借鉴作用。
四.技术的成熟程度,适用范围和安全性:项目总结提出的“苹果园连作障碍绿色综合防控技术”和“苹果育苗地连作障碍绿色综合防控技术”,通过试验和示范表明,技术成熟、可靠,可在苹果产业发展过程中广泛使用;在再植苹果园和苹果重茬育苗范围进行应用;在土壤熏蒸操作时,要按照严格要点操作要求,进行规范操作,确保人畜安全,提升使用效果。
五.应用情况及存在的问题:建立育苗示范点2个43亩,再植苹果园示范点2个309亩,共4个352亩。分别是天水洁通农业科技有限公司和天水牛勤种植农民专业合作社育苗示范点,天水市秦安县王窑镇张洼村和天水市甘谷县大石镇河南村苹果园示范点。由于时间所限,示范点和应用面积均较少,下一步将继续申请实施苹果连作障碍绿色综合防控示范推广项目,扩大示范点数量和示范面积,最终达到苹果连作障碍绿色综合防控技术的全覆盖。
六.历年获奖情况:项目主持人张继东因在社会服务培训工作中表现突出,2024年4月,被甘肃省人社厅、甘肃省教育厅评为甘肃省继续教育工作突出个人,将在社会服务培训中持续推广项目成果。
苹果土壤施肥栽培技术
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2600141307
甘肃
S661.1
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
1.课题来源与背景:项目是围绕苹果支柱产业,采取苹果绿色发展的形式,按照高质量的标准要求,通过实施“冷链技术”和农产品产地批发市场产销关键技术”的集成应用,示范推广适合区域特色的生态型绿色苹果产销一体化技术的集成应用,积极探索有效运行机制,最终实现增加企业收入的目标。同时,为甘肃苹果主产区提高苹果生产的科技含量、提高果农技术素质、提高苹果生产的组织化程度、提高市场竞争力。项目于2021年10月获得省级民生科技专项-乡村振兴专题立项,支持专项资金15万元,项目编号:21CX6NE1782。
2.技术原理及性能指标:针对秦安县县林果业发展起步早,品种老化,集约化程度低,种植业、养殖业等产业在发展过程中还不同程度地存在一些不足的方面,在魏店镇孙阴屲村建立绿色苹果生产示范基地1处面积300亩,在魏店镇王窑、侯萍、大湾、梨树、焦湾、陈寨、伏峡7村示范推广绿色苹果生产技术4700亩,总面积5000亩;建设科技信息平台一个。
3.技术的创造性与先进性:项目旨在通过大力示范推广绿色苹果标准化生产、开展果品入库加湿及温度精确控制技术示范冷藏果品,延长苹果贮藏期,进行果品网络直销,果品错季上市销售和直播带货销售增加收益;建设科技信息平台和农产品产地批发市场。为“秦安苹果”产业提质增效和“秦安苹果”品牌提档升级提供技术支撑,推动该县苹果产业健康可持续发展。
4.技术的成熟程度,适用范围和安全性:项目旨在瞄准国内国际市场,借鉴欧美果品生产发达国家普遍推行的果品综合管理制度的技术要求,建立和完善绿色苹果生产技术体系及管理制度,结合秦魏店镇自然条件和现有生产水平,重点示范推广病虫综合控制技术、果园养分资源综合管理技术、优质果品生产技术、农业节水技术、农业信息技术、苹果冷链技术和农产品产地批发市场产销集成应用技术以及集成应用技术等,形成绿色苹果生产技术操作规范技术指南,建立苹果质量和产销一体化集成应用的保障和监控体系。项目实施后,通过加强农产品品质的管理,提高苹果的安全性和营养价值,减少了食品安全问题的发生。同时,冷链技术可以避免食品腐烂和污染等问题,为消费者提供更加安全、新鲜、优质的农产品。
5.应用情况及存在的问题:项目亩产量2000Kg,果实品质良好,平均单果重240克,可溶性固形物含量16%以上,优果率85%以上。核心示范基地苹果亩均年增收1256元,年总增收64.35万元;辐射带动区苹果亩均年增收562元,年总增收287.95万元;进行果品网络直销5162.8吨,果品错季上市销售和直播带货销售增加收益386.9万元。年新增产值689.7万元,年新增销售额386.9万元,年新增利润212.6万元。项目需进一步加强技术推广应用,扩大应用区域。
苹果果品管理制度冷链技术