基于马利奥特装置的无土栽培营养液管理控制系统研究

赵燕东; 高宇; 施伟; 张馨; 郑文刚; 薛绪掌; 《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD

摘要：营养液配置及灌溉控制技术已成为无土栽培中的关键技术，然而目前营养液管理控制中存在配置流程繁琐、营养液配比不精准及灌溉策略单一等问题，阻碍了无土栽培技术的大面积推广应用。针对上述问题，设计了一种基于马利奥特装置的营养液管理控制系统，该系统主要由营养液配制系统与营养液灌溉控制系统两部分组成。通过EC（电导率）和pH值传感器实时获取营养液成分，建立配液系统，依据不同作物营养需求自动、快速配置目标营养液。根据不同用户的需求，结合作物栽培区的气象参数和应用环境，制定了3种不同的灌溉策略：参比蒸散灌溉模式、光照辐射灌溉模式、定时灌溉模式。实验表明，该系统可以快速、准确地实现营养液的管理控制，为作物的无土栽培技术的大面积推广应用奠定了基础。

关键词： 无土栽培 马利奥特装置 营养液 配液系统 灌溉策略

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基于卷积神经网络的农机图像自动识别研究

雷雪梅; 张光强; 姚旗; 刘伟渭; 邱帅; 《中国农机化学报 》 2022 北大核心

摘要：基于农机物联网技术的农机作业监管系统通过采集机具图像来判断农业机具类型和作业状态,但是由于图像数据量大,人工抽查方式工作量大、效率低,难以满足监管识别需求.构建包括播种机、翻转犁、起垄机、深松机和旋耕机等类型的图像数据集,并在Google公司的深度学习平台Tensorflow下对机具图像数据集进行标注和图像预处理.设计针对实际监管需求和图像特点的卷积神经网络模型,并通过减少过拟合与提高训练效率对模型进行优化.模型训练试验结果显示:本文设计的机具识别网络在验证集上的识别率达到98.5%,相同试验条件下,LeNet-5模型在验证集上的识别率为81%,ResNet-50模型在验证集上的识别率为98.8%,但是在识别效率上,ResNet-50模型完成训练需要近60 h,识别一张图片需要0.3 s,而本文设计的机具识别网络完成训练仅需要30 h,识别一张图片只需要0.1 s.为进一步验证模型的实用性,选取200张图像进行测试,测得模型对各类机具图像的精确度平均值为98.47%,召回率平均值为98.37%,F1-score平均值为98.41%,表明模型具有良好的鲁棒性,实用性良好.

关键词： 农机机具 卷积神经网络 图像识别 深度学习

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基于多源空间数据与空地协同的植被覆盖度估算-以东亚干草草原为例

柳絮; 张宁; 徐晓天; 安超; 许士翔; 李程; 《测绘通报 》 2022 北大核心 CSCD

摘要：植被覆盖度是植物生长状态的综合体现,是研究全球变化与植被变化的重要指标.本文基于多源空间数据和地面数据的协同,估算了东亚干草草原木本和草本覆盖度.估算结果表明,多源数据和地面测量数据相融合的方法提高了估算精度;模型对木本覆盖度的估算更稳健;估算结果改善了对草原地区木本覆盖的低估.估算模型有效地反映了草原低矮分散的木本植物,为分析草原大尺度植被覆盖度的格局和动态提供了参考.

关键词： 植被覆盖度;多源空间数据;空地协同;东亚干草草原

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基于透射光和反射光图像同位分割的小麦品种识别方法研究

闫宁; 张晗; 董宏图; 康凯; 罗斌; 《浙江农业学报 》 2022 北大核心 CSCD

摘要：为提高基于机器视觉的小麦品种识别准确性,本文通过透射光和反射光同位图像分割对种子颜色特征参数进行了优化提取.采用透射光图像辅助反射光图像分割的方式从种子图像中分割出胚部区域,并分别提取小麦整粒、种胚、胚乳区域的颜色特征参数.以济麦22、济麦44、京麦9、京麦11共4个品种种子作为研究对象,利用HALCON机器视觉软件获取种子的颜色特征参数,通过偏最小二乘法判别分析法(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)建立分类模型.结果表明:通过透射光图像辅助反射光图像分割后,融合的更多种子颜色参数信息,使得4个品种的小麦种子识别正确率均获得提升.济麦和京麦间混杂识别正确率从种粒反射光颜色特征的95%提升到融合了透射光、胚和胚乳颜色特征的99%以上,济麦22和济麦44混杂识别正确率从73.28%提高到84.60%,京麦9和京麦11混杂识别正确率从74.15%提高到83.73%.通过透射光特征进一步融合分析种子胚和胚乳图像所包含的颜色特征可有效提高小麦品种识别正确率.

关键词： 机器视觉;小麦;品种识别;透射光;胚部;胚乳;颜色特征

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中熟高产菜心新品种-"18A1菜心"

徐涛; 武长见; 彭春雨; 聂力保; 牛靖琅; 《农业知识 》 2022

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北方秋冬茬设施番茄补光方案的模糊Borda组合评价

黄媛; 李瑜玲; 康艺凡; 杜亚茹; 张燕; 杨英茹; 《中国瓜菜 》 2022 北大核心

摘要：为评价秋冬茬设施番茄栽培中不同补光时段和时长对番茄生理、生长、产量和品质的综合影响,以大果型番茄合作906为试材,分别设置盖棉被前开始补光2 h至棉被放下后补光2 h(T1)、盖棉被后补光4 h(T2)、盖棉被后补光6 h(T3)、棉被揭开前补光4 h(T4)、棉被揭开前补光6 h(T5)等5组处理,对照组(CK)不进行补光,测定了植株的株高相对生长速率、叶片光合速率、水分利用率、光能利用率以及果实可溶性固形物含量、果形指数、果肉厚度和单穗质量共8项指标,利用灰色关联法对评价指标进行权重确定和打分,评分由高到低排名依次是T4>T3>T2>T5>T1>CK,利用信息量权重评价法的结果显示T3>T4>T2>T1>T5>CK,基于熵值法的TOPSIS评价法的评价结果为T2>T4>T3>T1>T5>CK.因此,利用模糊Borda法综合了3种单一评价方法的排名和序值信息,通过计算最终表明,针对北方地区秋冬茬番茄栽培管理中,在1穗花现蕾后,每日于棉被放落后进行6h补光对番茄生长和产量、品质的提升最佳.

关键词： 设施番茄;灰色关联法;信息量权重;熵值法;模糊Borda法

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两种镉积累型小麦根际微生物群落结构及功能多样性

孙乐妮; 吴兵兵; 徐志豪; 李泽龙; 张胜全; 杨恩东; 周佳慧; 《生态学报 》 2022 北大核心 CSCD

摘要：为探究不同积累型小麦品种对根际微生物群落结构及功能多样性的影响,以镉低积累型小麦济麦22和镉高积累型小麦冀5265为研究材料,采用分离培养法和Biolog-Eco微平板法分析根际细菌数量、可培养优势群落结构以及微生物群落功能多样性.结果表明:污染土壤济麦22根际总细菌数量和抗Cd细菌数量均显著高于冀5265,而非污染土壤中两品种间无差异.污染土济麦22根际发现较多产脲酶和高镉抗性菌株(200 mg/L).污染土济麦22根际优势菌多为Arthrobacter sp.和Bacillus sp.,冀5265根际优势菌主要为Streptomyces sp.;非污染土济麦22与冀5265根际优势菌群相似,均以Bacillussp.为主.Biolog试验结果表明,两个小麦品种根际微生物群落对碳源的利用能力存在差异,济麦22根际微生物AWCD值、Mc Intosh指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数在污染土和无污染土中均显著高于冀5265.因此,污染土壤中不同积累型小麦品种根际微生物群落结构及功能多样性均存在差异,该研究结果对于揭示高低积累型小麦根际微生物机制提供了重要参考依据.

关键词： 小麦 镉高低积累型 Biolog-Eco微平板 根际微生物群落结构 功能多样性

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基于优化植被指数的多生育期茶叶游离氨基酸含量估算

段丹丹; 刘仲华; 赵春江; 赵钰; 王凡; 《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD

摘要：不同季节的茶叶外形和品质均具有较大差异,针对运用植被指数检测不同季节茶鲜叶游离氨基酸含量存在难度,选取了10个茶树品种3个季节(春茶、夏茶和秋茶)茶鲜叶中游离氨基酸含量数据和高光谱数据进行分析.首先,对原始光谱数据进行5种光谱变换:倒数T1/R对数T1gR、一阶微分TR、倒数的一阶微分T(1/R)和对数的一阶微分T(1gR),并进一步利用不同光谱变换优化了经典植被指数,最终比较了经典植被指数和优化植被指数对不同季节茶鲜叶游离氨基酸模型的影响.结果 表明:茶鲜叶建模集和验证集游离氨基酸含量的变化趋势从大到小均为春茶游离氨基酸含量、秋茶游离氨基酸含量、夏茶游离氨基酸含量;光谱变换优化后的植被指数与茶鲜叶游离氨基酸含量的相关性均高于经典植被指数与茶鲜叶游离氨基酸含量相关性,相关系数绝对值范围为0.10 ~ 0.30;基于TlgR-VI构建的多元线性回归(MLR)模型在不同季节的建模集和验证集中均得到了较好的精度,且适用于多生育时期茶鲜叶氨基酸含量的估测.基于TlgR-VI构建的全生育时期MLR具有较高的精度,建模集决定系数R2和均方根误差(RMSE)分别为0.38和0.72%,验证模型精度R2和RMSE分别为0.20和0.84%.光谱预处理在不同品种、不同生长季的茶鲜叶游离氨基酸检测中具有正效应,优化植被指数为茶叶品质估算提供了有益的技术支持.

关键词： 茶叶;游离氨基酸;光谱变换;优化植被指数;多元线性回归

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基于THz-TDS技术的培氟沙星和氟罗沙星抗生素定性定量检测研究

曹瑶瑶; 李霞; 白军朋; 徐蔚; 倪盈; 董创; 仲红丽; 李斌; 《光谱学与光谱分析 》 2022 EI 北大核心 CSCD

摘要：作为两种常用的喹诺酮类抗生素,培氟沙星和氟罗沙星残留问题引起人们的高度关注,研发快速、高效的检测手段成为一种需求.采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对鱼粉基质中的培氟沙星、氟罗沙星进行了研究.制备培氟沙星、氟罗沙星、聚乙烯和鱼粉纯净物质以及培氟沙星-鱼粉和氟罗沙星-鱼粉17种不同浓度二元混合物的压片样品,共106个;对所有压片样品进行太赫兹光谱测量和分析;利用连续投影算法(SPA)结合支持向量机(SVM)和反向传播神经网络(BPNN)建立定性判别模型,对培氟沙星-鱼粉和氟罗沙星-鱼粉这两种混合物进行分类判别;利用特征频率处吸收系数建立偏最小二乘回归(PLSR)、BPNN、多元线性回归(M L R)定量预测模型,分别对两种混合物进行定量预测.结果表明:纯净培氟沙星在0.775和0.988 T Hz存在明显吸收峰,纯净氟罗沙星在0.919和1.088 T Hz存在明显吸收峰,聚乙烯对太赫兹波基本没有吸收,鱼粉无吸收峰,两种抗生素与鱼粉混合后的峰值出现在纯净抗生素的吸收峰附近;在定性判别中,S V M判别结果最佳,预测集判别准确率、精确率、召回率、F1得分分别为97.06%,97.22%,97.06%和97.06%;定量回归中,SPA-BPNN模型用于预测培氟沙星-鱼粉结果最佳,预测集相关系数(Rp)、预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.9849和0.0095,SPA-MLR模型用于预测氟罗沙星-鱼粉结果最佳,Rp和RMSEP分别为0.9827和0.0406.研究表明THz-TDS技术对鱼粉基质中培氟沙星、氟罗沙星进行定性定量检测是可行的,为畜禽行业中培氟沙星和氟罗沙星实际检测提供理论和技术参考.

关键词： 太赫兹时域光谱 培氟沙星 氟罗沙星 定性判别 定量检测

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基于距离度量的高光谱遥感图像空间聚类方法

吴亚楠; 李西灿; 董士伟; 潘瑜春; 王怡蓉; 牛冲; 《现代电子技术 》 2022

摘要：文中首先构建了高光谱遥感图像空间聚类分析技术框架;其次从距离度量相似性方面进行空间聚类的类别划分,并重点阐述了不同类型的聚类方法原理和研究进展;最后分析了不同聚类算法聚类质量限制因素及解决措施.结果表明高光谱遥感图像空间聚类的类别划分为两大类:直接利用距离度量相似性,如划分聚类;间接利用距离度量相似性,如模糊聚类、密度聚类和谱聚类.另外,针对高光谱遥感图像空间聚类存在的初始点敏感、参数设置敏感、时间/空间复杂度大等聚类质量限制因素,有针对性地提出了改变初始聚类中心的选择方式、寻找自适应参数确定方法、矩阵低秩近似等解决措施.文中研究可为高光谱遥感图像空间聚类的相关工作提供理论基础和技术支撑.

关键词： 高光谱遥感图像;距离度量;空间聚类;聚类选择;类别划分;限制因素分析

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