科研产出
基于无人机高光谱特征参数和株高估算马铃薯地上生物量
《光谱学与光谱分析 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：地上生物量(above-ground biomass,AGB)是评价作物长势及其产量估测的重要指标,对指导农业管理具有重要的作用.因此,快速准确地获取生物量信息,对于监测马铃薯生长状况,提高产量具有重要的意义.于马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期、成熟期获取成像高光谱影像、实测株高(heigh,H)、地上生物量和地面控制点(ground control point,GCP)的三维空间坐标.首先基于无人机高光谱灰度影像结合GCP生成试验田的DSM(digital surface model,DSM),利用DSM提取马铃薯的株高(Hdsm);然后利用无人机高光谱影像计算一阶微分光谱、植被指数和绿边参数,进而分析高光谱特征参数(hyperspectral characteristic parameters,HCPs)和绿边参数(green edge parameters,GEPs)与马铃薯AGB的相关性,每个生育期筛选出相关性较高的前7个高光谱特征参数和最优绿边参数(optimal green edge param-eters,OGEPs);最后基于HCPs,HCPs加入OGEPs,HCPs加入OGEPs和Hdsm的组合利用偏最小二乘回归(partial least square regression,PLSR)和随机森林(random forest,RF)估算不同生育期的AGB.结果表明:(1)提取的Hdsm与实测株高H高度拟合(R2=0.84,RMSE=6.85 cm,NRMSE=15.67%);(2)每个生育期得到的最优绿边参数不完全相同,现蕾期、块茎增长期和淀粉积累期OGEPs为Rsum,块茎形成期和成熟期OGEPs分别为Drmin和SDr;(3)与仅使用HCPs估算AGB相比,使用HCPs加入OGEPs,HCPs加入OGEPs和Hdsm在马铃薯不同生育期可以提高AGB估算精度,且以后者为自变量提高精度的幅度更大;(4)每个生育期利用PLSR和RF估算AGB的建模和验证R2从现蕾期到块茎增长期呈上升趋势,随后开始降低,整体上R2呈先上升后下降的趋势,通过PLSR方法构建的估算AGB模型效果优于RF方法,其中块茎增长期表现效果最好.因此,高光谱特征参数中结合最优绿边参数和株高,并使用PLSR方法可以改善马铃薯AGB的估算效果.
关键词： 马铃薯 地上生物量 高光谱特征参数 绿边参数 株高
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农业绿色发展背景下的小麦化肥减量化研究
《农业经济 》 2021 北大核心
摘要：目前中国小麦生产中,普遍存在着化肥过量施用问题.本研究参照中国小麦区域大配方施肥标准,测算了小麦主产区的化肥减量目标,并结合小麦主产区的化肥施用总量、播种面积、单位面积化肥施用强度及吨粮化肥施用量综合分析了小麦的化肥施用现状,精准识别了化肥急需减量的关键地区,并进一步探索了种植小麦的化肥减量路径.
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辽河流域土壤中微(中)塑料的丰度、特征及潜在来源
《环境科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：以辽河流域为研究对象,基于密度浮选原理,结合体视显微镜及显微红外光谱（μ-FTIR）,对辽河流域土壤中微（中）塑料的形貌、丰度及分布特征进行了系统地研究,并合理推测了影响微（中）塑料分布的主要因素及潜在来源.结果表明,土壤微（中）塑料平均丰度为（145.83±211.46） n·kg-1.微（中）塑料以碎片（46.00%）、<1 000μm （39.57%）、聚丙烯（PP）（41.71%）和白色（46.86%）为主.其中,聚乙烯（PE）主要形状是薄膜和碎片（96.91%）,PP主要形状是碎片（85.62%）,聚苯乙烯（PS）主要形状是泡沫,人造丝（Rayon）、聚酯纤维（PES）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）微（中）塑料以纤维状为主（> 85%）.工业活动（快递公司、塑料厂、服装厂）、农业活动（地膜覆盖、污水灌溉、污泥堆肥）、人口密度和污水处理厂等都可能会导致土壤中微（中）塑料丰度的较高水平.污水排放及其灌溉、塑料制品（农药瓶、化肥包装袋、塑料农膜、编织袋等）和用于装饰、包装、运输的泡沫材料等是辽河流域土壤中微（中）塑料的潜在来源.
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梨中硫酰氟残留的顶空气相色谱法测定
《江苏农业科学 》 2021 北大核心
摘要：建立顶空气相色谱法（headspace gas chromatography,简称HS-GC）测定梨中硫酰氟残留量的分析方法。采用顶空毛细管气相色谱法测定,HP-PLOT-Q毛细管气相色谱柱（30 m×0.53 mm, 40μm）,进样口温度为200℃,分流比为20∶1,柱温为70℃,检测器为ECD,温度为250℃,载气为N2,恒流为4.5 mL/min,进样量为1 mL,优化顶空平衡温度、时间等,以顶空进样器注入气相色谱仪进行分离检测,外标法定量分析。结果表明,硫酰氟在0.001～1.000 mg/L范围内线性关系良好,相关系数r>0.99,方法检出限（limit of detection,简称LOD,S/N=3）为0.001 mg/kg,定量限（limit of quantitation,简称LOQ）为0.01 mg/kg。在0.01、0.50、1.00 mg/kg添加水平下,硫酰氟在梨中的回收率为85.5%～103.3%,相对标准偏差为2.17%～6.01%。说明该方法操作简便,重现性好,结果准确可靠,可用于梨中硫酰氟残留的测定。
关键词： 硫酰氟 梨 顶空气相色谱法 残留 定量限 方法检出限 HP-PLOT-Q色谱柱
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全球农业机器人研发趋势预测及对我国的启示
《中国农机化学报 》 2021 北大核心
摘要：农业机器人已被公认为农业领域最具潜力的新兴技术之一。掌握国际农业机器人研发趋势,分析技术热点,能够为制定我国农业机器人的战略或计划提供决策支持。本文综合应用专家咨询、定性调研以及定量分析等方法开展研究。通过回溯国内外农业机器人的发展历程,分析归纳出该领域的研究热点与前沿,包括机器视觉、定位与导航、采收机器人、渔业机器人和挤奶机器人等。并结合我国未来几年的战略需求和重点发展方向进行分析,提出机器人技术成熟度目前处于初级阶段,预计未来十年实现成熟应用、更多种类的农业机器人将实现商业化、农业机器人的发展将更具智能化、农业机器人未来有较大的市场潜力等趋势预判。针对我国未来在农业机器人的基础研究、技术研发和产业布局等方面的前沿规划提出加强前沿布局,提高农业装备制造水平、提高基础研究质量,重视相关专利布局、引导和加强企业在农业机器人产业创新中的作用等建议。
关键词： 农业机器人 研发布局 计量分析 技术热点 研究前沿 趋势预判
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饲粮钙和有效磷水平对0~6周龄北京油鸡新配套系生长性能和血清生化指标的影响
《动物营养学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：本试验旨在研究饲粮不同钙和有效磷水平对0～6周龄北京油鸡（简称油鸡）新配套系雏鸡生长性能和血清生化指标的影响。试验采用3×3因子设计,饲粮钙水平分别为0.85%、0.90%、0.95%,有效磷水平分别为0.35%、0.40%、0.45%。选择油鸡新配套系1日龄公母混合雏鸡1 296只,随机分为9组,每组9个重复,每重复（笼）16只（公母各占1/2）。各组随机饲喂所配制的9种试验饲粮。测定0～3周龄、4～6周龄、0～6周龄雏鸡生长性能,测定6周龄血清生化指标。结果表明:1)饲粮钙和有效磷水平对0～3周龄、4～6周龄、0～6周龄雏鸡的生长性能没有显著的单独以及互作影响（P>0.05）。0～3周龄饲粮钙水平为0.85%组周平均体增重最高（144.88 g）,料重比最低（1.78）。4～6周龄饲粮钙水平为0.95%、有效磷水平为0.35%组的周平均体增重最高（226.95 g）;2)饲粮钙和有效磷水平显著影响0～6周龄雏鸡血清白蛋白含量和碱性磷酸酶活性（P<0.05）,钙水平为0.95%组的血清碱性磷酸酶活性最高,有效磷水平为0.35%组的血清白蛋白含量最高,不同钙磷水平对其他血清生化指标影响不显著（P>0.05）。综合考虑生长性能和血清生化指标,建议油鸡新配套系0～3周龄适宜钙水平为0.85%、有效磷水平为0.35%;4～6周龄适宜钙水平为0.95%、有效磷水平为0.35%。若考虑0～6周龄全期,则建议采用钙水平为0.95%、有效磷水平为0.35%较为合适。
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香蕉酒香气成分的萃取及其气相色谱检测条件的优化
《食品安全质量检测学报 》 2021 北大核心
摘要：目的优化检测香蕉酒香气成分的气相色谱条件,筛选出最优色谱条件。方法使用正交设计试验法设计试验方案,考察了载气流速、起始温度和升温程序等七个因素三个水平的参数对分离效果的影响,引入综合评价函数Q作为分离效果评价指标,并对函数中的权重系数γ的不同取值进行数据处理分析。结果γ取值为10最合理,得到的最优色谱条件为:毛细管色谱柱（固定相SH-Rtx-5,30m×0.25mm,0.25μm）,载气N2的流速为1mL/min,H2流速为30mL/min,空气流速为200mL/min,尾吹气流速为24mL/min,进样量为1μL,分流比为10:1,进样口温度为230℃,初始柱温为50℃,保持5min,然后以8℃/min程序升温至114℃,继续以10℃/min程序升温至220℃,并保持25 min,氢火焰离子化检测器的温度为250℃。其验证试验结果与推论一致。结论得到的最优气相色谱条件对香蕉酒香气成分的分离效果好,为下一步研究提供了有益的参考。
关键词： 香蕉酒 香气成分 气相色谱法 正交设计试验 评价指标
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改进Mask R-CNN的温室环境下不同成熟度番茄果实分割方法
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：基于深度神经网络的果实识别和分割是采摘机器人作业成功的关键步骤,但由于网络参数多、计算量大,导致训练时间长,当模型部署到采摘机器人上则存在运行速度慢,识别精度低等问题。针对这些问题,该研究提出了一种改进Mask R-CNN的温室环境下不同成熟度番茄果实分割方法,采用跨阶段局部网络（Cross Stage Partial Network,CSPNet）与Mask R-CNN网络中的残差网络（Residual Network,ResNet）进行融合,通过跨阶段拆分与级联策略,减少反向传播过程中重复的特征信息,降低网络计算量的同时提高准确率。在番茄果实测试集上进行试验,结果表明以层数为50的跨阶段局部残差网络（Cross Stage Partial ResNet50,CSP-ResNet50）为主干的改进Mask R-CNN模型对绿熟期、半熟期、成熟期番茄果实分割的平均精度均值为95.45%,F1分数为91.2%,单张图像分割时间为0.658 s。该方法相比金字塔场景解析网络（Pyramid Scene Parsing Network,PSPNet）、DeepLab v3+模型和以ResNet50为主干的Mask R-CNN模型平均精度均值分别提高了16.44、14.95和2.29个百分点,相比以ResNet50为主干的Mask R-CNN模型分割时间减少了1.98%。最后将以CSP-ResNet50为主干的改进Mask R-CNN模型部署到采摘机器人上,在大型玻璃温室中开展不同成熟度番茄果实识别试验,该模型识别正确率达到90%。该研究在温室环境下对不同成熟度番茄果实具有较好的识别性能,可为番茄采摘机器人精准作业提供依据。
关键词： 图像处理 机器视觉 模型 番茄 成熟度分割 Mask R-CNN 残差网络 跨阶段局部网络
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丁香油-壳聚糖复合膜涂膜处理对鲜切甜瓜品质的影响
《食品工业科技 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：目的:研究丁香油-壳聚糖复合膜涂膜处理对鲜切甜瓜菌落总数和品质的影响。方法:以未涂膜处理作为对照组,具有广谱抑菌作用的ε-聚赖氨酸涂膜处理作为阳性对照组,评价丁香油-壳聚糖复合膜涂膜处理在4℃贮藏5 d对鲜切甜瓜菌落总数、失重率、硬度、电导率、色度、pH、可溶性固形物含量和VC含量的影响。结果:ε-聚赖氨酸和丁香油-壳聚糖复合膜涂膜处理均能延缓鲜切甜瓜品质劣变。与阳性对照组相比,丁香油-壳聚糖复合膜涂膜处理组的菌落总数降低了一个数量级,以5.0 lg （CFU/g）为货架期菌落总数的阈值,复合膜组的货架期比对照组和阳性对照组分别延长了2.1和1.5 d;并且复合膜涂膜处理降低果肉细胞损伤程度,降低产品失重率18.18%,维持鲜切甜瓜原有的橘红色,提高鲜切甜瓜的硬度19.65%,提高鲜切甜瓜可溶性固形物含量8.18%。结论:丁香油-壳聚糖复合膜涂膜处理降低鲜切甜瓜表面菌落总数,并延缓其品质劣变。
关键词： 鲜切甜瓜 壳聚糖 丁香油 ε-聚赖氨酸 复合膜涂膜保鲜
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基于机器视觉的小麦种子活力检测方法
《江苏农业科学 》 2021 北大核心
摘要：种子发芽试验是种子检测的重要环节。传统的发芽检测采用人工检测方式,存在费时费力、且受人为主观因素影响较大等问题。以小麦种子为研究对象,设计一种小麦种子垂直发芽装置,基于形态学分析设计了种子发芽点检测方法,借助芽点位置对胚根、胚芽长度进行检测,实现种子发芽快速判别。通过7 d的发芽试验计算小麦种子的发芽率、发芽指数、平均发芽指数,与人工检测结果进行对比,该方法测定的小麦种子发芽率的准确率达100%,发芽指数、平均发芽指数误差分别为1.68%、2.40%。该装置和方法实现了种子活力参数的检测分析,为农作物种子快速检测提供了研究基础。
关键词： 种子活力检测 发芽率 机器视觉 小麦 种子发芽试验 发芽指数
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