科研产出
多尺度遥感产品在太行山绿化工程中的适用性分析
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了评估不同尺度遥感产品在重大林业工程中的适用性,该研究以北京市太行山绿化工程为例,基于2017年多尺度遥感产品MCD12Q1、NLCD-China和FROMGLC10,构建面积偏差系数和均方根误差评价森林面积估算差异性,定量评估不同遥感产品森林的分类精度、空间一致性并分析潜在原因,计算多尺度遥感产品在太行山绿化工程中的优先级指数。结果表明,1)太行山绿化工程整体来看,FROMGLC10遥感产品的适用性要优于NLCD-China和MCD12Q1;2)区县层面上3种不同尺度遥感产品适用性存在差异;3)森林分类的定义、数据源及时相选择、空间分辨率和分类方法是遥感产品适用性选择的制约因素。该研究为北京市太行山绿化工程实时监测、定量评估与资源核算工作的数据选择提供理论支持。
关键词： 林业 遥感 监测 面积偏差系数 精度评价 空间一致性 优先级指数
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基于高光谱技术建筑反射隔热涂料厚度检测技术的研究
《光谱学与光谱分析 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：作为一类新型建筑涂料,反射隔热涂料凭借其节能、环保等优势已广泛应用于建筑的施工建设;建筑反射隔热涂料性能的高、低直接影响建筑节能、环保性能的优劣,且对建筑室内环境具有较大影响.建筑反射隔热涂料主要通过对太阳辐射(可见光-近红外)与建筑辐射(热红外)的反射、吸收等作用实现其节能、环保作用.对于特定建筑反射隔热涂料,其与光的相互作用主要取决于涂料的施工参量,如涂料施工厚度.利用高光谱技术定量分析建筑反射隔热涂料的反射、吸收特性,研究涂料施工参量(厚度)对建筑反射隔热涂料性能的影响规律,为涂料施工检测提供科学技术支撑.研究借助高光谱技术,测定涂料不同施工厚度的光谱数据,分析涂料光谱特征随施工厚度增加的演变规律,研究可表征涂料施工厚度的涂料指数,并将涂料光谱数据及由其构建的涂料指数分别与涂料厚度进行相关性分析,提取并筛选对涂料施工厚度敏感的指标,构建涂料施工厚度检测模型,探寻适用于涂料施工厚度检测的方法.研究表明:(1)位于420~1 070 nm区间的光谱数据对0.1~2.5 mm的涂料厚度较为敏感且其与涂料施工厚度的相关系数r均较高且相对稳定,表明该光谱区间对涂料厚度的敏感性较好,可用于涂料厚度的检测;(2)与原始光谱相比,涂料指数可有效提升光谱对涂料厚度的敏感性,在5类涂料指数中由484和479 nm构建的RCI指数是表征涂料厚度的最佳参量;(3)在5类涂料指数中,基于RCI指数构建的涂料厚度检测模型的精度最高,为最优模型,其R~2=0.973, RMSE=0.185, RPD=4.018.
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夏玉米-冬小麦轮作期土壤呼吸的温度敏感性分析
《中国农业气象 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：研究土壤呼吸和温度敏感性(Q10)的季节变化对丰富农田土壤的碳循环理论具有重要理论和现实意义.采用动态密闭气室法于2018年6月-2019年6月连续监测北京夏玉米-冬小麦轮作期间农田土壤呼吸速率,研究不同作物生育期Q10值和土壤呼吸变化特征,综合分析土壤温度和土壤含水率对土壤呼吸的影响.结果表明:日内尺度上不同作物生育期土壤呼吸变化均呈单峰型,对土壤温度昼夜变化的响应关系呈顺时针近椭圆曲线;Q10具有明显的季节变化特征,夏玉米苗期、拔节-抽雄、开花-成熟3个时期Q10分别为2.27、6.13、1.28,在整个夏玉米季,土壤体积含水率在19.52%~45.43%变化,水分解释了50%的土壤呼吸变化(P<0.05),临界值土壤体积含水率为27.84%(田间持水量的83.83%),土壤温度只能解释夏玉米季土壤呼吸速率变化的3%(P>0.05),Q10为1.29.冬小麦出苗-分蘖期、越冬期、返青-拔节期、孕穗-抽穗期、开花-成熟期Q10分别为4.17、8.41、6.57、2.53、1.92,与土壤温度呈显著负相关关系(P<0.05),温度能够解释冬小麦季土壤呼吸变化的88%(P<0.01),Q10为2.50.在整个轮作周年,土壤温度和土壤含水率分别解释54%(P<0.01)、28%(P<0.05)的土壤呼吸变化,周年尺度的Q10为1.72.可见,在气候变化背景下,使用Q10预测土壤呼吸需采用合适的时间尺度,同时注意土壤水分对Q10模型适用性的影响.
关键词： 土壤呼吸速率 温度敏感性 Q10值 夏玉米-冬小麦轮作
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基于Faster R-CNN的松材线虫病受害木识别与定位
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：松材线虫病是一种毁灭性松树传染病,其传播速度快、发病时间短、致病力强,及时发现、确定受害木的位置,并采取安全处理措施是目前控制松材线虫病蔓延的有效手段.本文通过小型无人机搭载可见光RGB数码相机获取超高空间分辨率影像,采用Faster R-CNN目标检测算法实现对染病变色松树的自动识别,与传统受害木识别方法不同,本文考虑了其他枯死树和红色阔叶树对受害木识别的影响.实验结果表明,根据受害木的冠幅大小修改区域生成网络中的锚框(anchor)尺寸,并考虑其他枯死树和红色阔叶树的影响,有利于提高受害木识别效果和检测精度.改进后受害木识别总体精度从75.64%提高到82.42%,提高了6.78个百分点,能够满足森林防护人员对受害木定位处理的需求.通过坐标转换的方式得到受害木的精确位置信息与空间分布情况,结合点位合并过程,最终正确定位出494棵受害木.本文通过无人机遥感结合目标检测算法能监测松材线虫病的发生和获取受害木的分布情况,可为松材线虫病的防控提供技术支持.
关键词： 松材线虫病 无人机影像 Faster R-CNN 目标识别 定位
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基于云原生技术的土壤墒情监测系统设计与应用
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：该研究针对全中国尺度的土壤墒情监测需求,构建基于自动监测站原位监测与多源专题数据的土壤墒情数据获取感知技术体系,提出数据质量控制清洗策略并建立数据校正插补模型.系统基于云原生技术设计,将模块以微服务形式灵活开发部署,通过容器技术打包运行独立实例,布设了墒情数据上报采集、可视化分析和数据挖掘应用等核心模块.依托空间分析和WebGL技术开发3D WebGIS数据分析功能模块,实现协同土壤墒情、土地利用、海拔高程等多源数据可视化分析与制图,深入挖掘数据价值,实现墒情估算和基于水量平衡的灌溉决策应用服务.系统已在中国21个省份得到应用,建立自动监测站970个,采集监测数据6000余万条,为用户掌握土壤墒情现状、指导农业节水灌溉、获取可靠科研数据等应用提供数据与技术服务.
关键词： 土壤墒情 监测 系统设计 数据感知 WebGIS 深度学习
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融合无人机影像光谱与纹理特征的冬小麦氮营养指数估算
《农业现代化研究 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：基于无人机数码影像,探讨融合光谱信息与纹理特征构建的"图-谱"指标对冬小麦氮营养指数的估算能力,为冬小麦氮素营养精准探测提供一种可靠的技术手段.利用无人机数码影像及相应的生物量和植株氮含量数据,分析了图像指数、纹理特征与氮营养指数的相关性,然后将图像指数与纹理特征相乘或相除融合形成"图-谱"融合指标,分析"图-谱"融合指标与氮营养指数的相关性,整合灰色关联度和方差膨胀因子,筛选对氮营养指数敏感的"图-谱"融合指标,最后用偏最小二乘法分析图像指数、纹理特征及"图-谱"融合指标估测氮营养指数的能力.结果表明:"图-谱"融合指标较图像指数、纹理特征与氮营养指数的相关性有了较大的提高,利用"图-谱"融合指标构建的氮营养指数模型估算精度(R~2=0.644 3)高于图像指数及纹理特征构建的氮营养指数模型(R~2分别为0.593 8及0.584 5),而且"图-谱"融合指标构建的模型验证结果均方根误差最小,为0.114 0.基于光谱信息和纹理特征融合的"图-谱"指标可以有效提高冬小麦氮营养指数的反演精度,为冬小麦氮素营养诊断反演提供了一种有效的思路.
关键词： 无人机 数码影像 纹理特征 氮营养指数 图-谱融合指标
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华北平原中部夏玉米农田不同施氮水平氨挥发规律
《中国土壤与肥料 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：以华北平原中部地区潮土为对象,研究了撒施不同水平尿素对夏玉米季氨挥发的影响,为合理施用氮肥和减少农田氨挥发损失提供依据.结合当地农民种植与施氮习惯,试验设置8个施氮水平,分别为0(N0)、50(N1)、100(N2)、150(N3)、200(N4)、250(N5)、300(N6)、400(N7)kg·hm-2,利用田间试验原位测定-密闭室连续抽气法测定氨挥发.结果表明,夏玉米种植体系在施入氮肥后发生了明显的氨挥发,且氨挥发主要发生在施肥后5 d内,在施肥后1~3 d出现氨挥发速率峰值,基肥与追肥后氨挥发通量最大分别达到N 2.35、5.30 kg·hm-2·d-1,基肥期氨挥发量在N 3.76~9.82 kg·hm-2,追肥期氨挥发量在N 5.79~27.29 kg·hm-2.在整个夏玉米生长期间,氨挥发量随着氮肥施用量的增加而增加.施氮量为200 kg·hm-2条件下,氨挥发量相对较低,夏玉米产量为10721.87 kg·hm-2,高于其他施氮水平处理的玉米产量.可见,合理的氮肥用量能够兼顾产量和生态环境,京郊夏玉米田间土壤在200 kg·hm-2的氮肥水平下,玉米产量最高且氨挥发损失较低.
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中国玉米品种保护现状分析
《中国农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：【目的】植物新品种保护制度可以维护育种者的合法权益,推动种子产业化和发展现代种业,进而促进农业发展和保障国家粮食安全。通过分析中国玉米品种保护信息,掌握中国植物新品种保护工作在玉米(Zea mays L.)物种开展情况,并从知识产权角度了解中国玉米种业的现状。【方法】通过品种权公告等资料搜集、整理和校验,将玉米品种保护分为9种状态进行统计,最后汇总为一张表格代表了20年来植物新品种保护的玉米品种信息。【结果】1999—2018年,植物新品种保护接受申请的玉米品种数为7 570个,获得授权的玉米品种数为3 609个,其中,申请的杂交种与自交系比例为1.33﹕1、授权的杂交种与自交系比例为1.88﹕1。截止到2018年年底,处于申请保护阶段的玉米品种数为3 060个,处于授权保护阶段的玉米品种数为2 448个,处于撤销申请阶段的玉米品种数为901个,处于终止阶段的玉米品种数为1 161个,其中,授权品种的审查时长平均为3.9年。1 340个单位或个人作为申请人提交过玉米品种保护申请,其中,种业公司和科研院所分别占65.0%和28.4%;739个单位或个人作为品种权人获得过玉米品种权保护,种业公司和科研院所分别占59.7%和33.9%;申请人和品种权人最多的省份均为北京市,江西省、青海省、西藏自治区、香港、澳门和台湾省没有出现申请人和品种权人。【结论】玉米是中国植物新品种保护申请和授权数量最多的物种。在时间上,玉米品种保护申请的变化趋势分为起步、平稳、井喷3个时期,玉米品种授权的变化趋势分为不稳定、高峰、低谷和稳增4个阶段;在空间上申请人和品种权人主要集中于东北、华北及黄淮海地区。申请和授权的品种类型虽然以杂交种为主,但自交系的重视程度在逐年提升。种业公司是申请人和品种权人的主体,但科研院所的平均授权效率最高。总体上,育种单位对玉米品种保护关注度有大幅提升但提交申请的品种质量有待提升,审批机构工作开展同时也面临量大、高效的需求,外国公司在中国玉米品种保护参与度有提升空间。
关键词： 玉米 植物新品种保护 事务数 品种数 品种类型 品种保护状态
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收获期对玉米籽粒含水率及籽粒机收质量的影响
《中国农业科技导报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：籽粒机收是我国玉米生产发展的趋势和方向,选用熟期适宜、抗倒性好、脱水快的玉米品种并农机农艺结合、良种良法配套是实现玉米籽粒机收的技术途径.选用以耐密抗倒伏、早熟脱水快的玉米骨干自交系京2416为父本组配选育并通过国审的3个早熟耐密玉米新品种京农科728、MC812、MC121,以及郑单958、先玉335两大主导品种,在黄淮北部夏播区北京通州开展籽粒机收试验,设置生理成熟期(H1)及生理成熟后5(H2)、10(H3)、15(H4)、20(H5)d共5个机收籽粒收获期处理,研究并明确了收获期对不同玉米品种籽粒含水率及籽粒机收质量的影响,为黄淮北部夏播区机收籽粒玉米品种选择和适期机收提供指导.结果 表明:①参试玉米品种京农科728、MC812、MC121、先玉335和郑单958夏播出苗至成熟分别为101、106、105、111、113 d.②H1、H2、H3、H4、H5五个不同收获期条件下,籽粒含水率平均为31.2%、29.4%、27.6%、26.0%、24.4%;不同品种生理成熟后的籽粒平均脱水速率差异显著,表现为京农科728 [0.039%·(℃·d)-1] >MC812[0.037%·(℃·d)-1] >MC121 [0.032%·(℃·d)-1]>先玉335[0.031%·(℃·d)-1]>郑单958[0.026%·(℃·d)-1].③H1、H2、H3、H4、H5五个收获期,籽粒破碎率平均为7.4%、6.8%、6.2%、5.4%、5.0%,杂质率平均为1.2%、1.0%、0.8%、0.6%、0.6%,落粒率平均为3.7%、3.4%、3.3%、3.3%、3.1%;在H4收获期,早熟品种京农科728、MC812和MC121的籽粒破碎率、杂质率和落粒率均达到国家机收标准,而郑单958和先玉335因籽粒破碎率高不适宜机收籽粒.④相关性分析表明,籽粒含水率与破碎率、杂质率和落粒率均极显著正相关,落粒率与破损率和杂质率极显著正相关.由此说明,收获期是影响玉米籽粒含水率和籽粒机收质量特别是籽粒破碎率的重要因素,在黄淮北部夏播区选择早熟、脱水快、收获时籽粒含水率低的品种以及适期收获是实现玉米籽粒机收的关键;京农科728、MC812和MC121熟期早、脱水快,在黄淮北部6月15日夏播条件下生理成熟后15 d即可机收籽粒,而郑单958和先玉335熟期偏长且后期脱水相对较慢,在黄淮北部夏播区不宜机收籽粒.
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