科研产出
基于超像素分割的田间小麦穗数统计方法
《中国农业科学 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】小麦穗数是产量构成的重要因素。通过图像处理技术快速准确地统计小麦穗数,为作物长势监测和产量估测提供重要依据。【方法】本研究以经氮肥梯度处理后不同长势的小麦为研究对象,首先,通过简单线性迭代聚类算法(simple linear iterative cluster,SLIC)对田间小麦图像进行超像素分割的预处理;提取并分析图像的部分颜色特征参数,选择适宜的颜色特征参数训练分类器;选择准确率最高的分类器对图像进行分类处理,识别麦穗。其次,对麦穗识别结果进行二值化;经腐蚀、膨胀等一系列形态学计算提取麦穗主体并进行区域统计;提取麦穗骨架,检测骨架角点数,结合角点数与区域统计结果计算小麦穗数;最后,通过线性回归分析方法验证了无氮(0)、低氮(1/2常规施氮量)、正常氮(常规施氮量)、高氮(2倍的常规施氮量)4个氮水平麦穗统计结果。【结果】(1)利用超绿值(E_g)和归一化红绿指数(D_(gr))作为分类特征可以有效地识别麦穗、土壤和叶片;(2)相较于直接基于像素进行图像处理,经超像素分割处理后麦穗识别结果更理想,识别出麦穗主体清晰,形态更为完整;(3)经比较,高氮水平下小麦长势较好,穗数统计准确率最高,为94.4%,无氮水平下小麦长势较差,穗数统计准确率最低,仅为81.9%;排除无氮情况后,长势较均匀的氮水平混合样本中麦穗计数准确率达到92.9%,相较于长势差异较大的混合样本准确率提高了8.3%。【结论】在一般环境下,利用超像素和颜色特征的麦穗自动统计方法可以快速准确地对大田小麦进行穗数计算,长势过弱以及差异过大区域不推荐使用,研究结果为小麦大田估产提供了新的参考。
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落葵种子蛋白提取工艺优化及其抑菌和抗氧化特性分析
《南方农业学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]优化落葵(Basella alba L.)种子蛋白提取工艺,并分析其抑菌和抗氧化特性,为开发利用落葵种子蛋白提供参考依据.[方法]采用盐析法提取落葵种子蛋白,以大肠杆菌为指示菌,通过比较不同浸泡缓冲液、浸泡时间、料液比和硫酸铵饱和度提取蛋白的抑菌效果,选出影响较大的因素进行正交试验从而确定最佳提取方案;通过牛津杯抑菌试验评价落葵种子蛋白对33株菌的抑菌效果,同时对其还原力及清除DPPH自由基能力进行测定.[结果]3个因素对落葵种子蛋白提取效果的影响排序为料液比>硫酸铵饱和度>浸泡时间;其最佳提取工艺为:浸泡时间14 h、料液比1:8、硫酸铵饱和度95%,在此条件下提取物的蛋白含量可达33.00 mg/mL,大肠杆菌抑菌圈直径为19.68 mm.落葵种子蛋白抑菌范围较广,对红酵母、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌、藤黄球菌、副溶血性弧菌、假单胞菌、气单胞菌、大肠杆菌等33株菌均具有良好的抑菌效果.落葵种子蛋白还原力测定的半最大效应浓度(EC50)为4.867 mg/mL,对DPPH自由基清除率的半抑制浓度(IC50)为27.817 mg/mL.[结论]落葵种子蛋白具有良好的抑菌效果和抗氧化特性,有作为天然抑菌剂和抗氧化剂的潜在价值.
关键词： 落葵种子蛋白 单因素 正交试验 提取工艺 抑菌 抗氧化
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密云水库鲢鱼、鳙鱼营养成分分析与评价
《水产科学 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为全面了解密云水库鲢鱼、鳙鱼的营养特征,以密云水库秋季鲢鱼和鳙鱼为研究对象,对其肌肉的水分、蛋白质、粗脂肪、灰分、矿物质元素含量以及氨基酸、脂肪酸组成进行分析。研究结果表明,密云水库鲢鱼和鳙鱼肌肉蛋白质含量分别为(18.40±0.40)%和(18.60±0.57)%,粗脂肪含量为(0.60±0.10)%和(1.48±0.91)%,富含人体所需的钾、钠、钙、镁、磷等常量元素及铁、锰、锌、硒等微量元素;鲢鱼、鳙鱼肌肉中,18种常见氨基酸均被检出,其中谷氨酸含量高,必需氨基酸分别占氨基酸总量的40.00%和40.16%,必需氨基酸指数分别为99.15和98.76;鲢鱼、鳙鱼肌肉中分别检出脂肪酸12种和19种,相对含量均表现为多不饱和脂肪酸>饱和脂肪酸>单不饱和脂肪酸,而多不饱和脂肪酸中均以二十二碳六烯酸相对含量最高,其次为二十碳五烯酸,两者之和分别达30.64%和23.79%。研究结果表明,密云水库鲢鱼、鳙鱼是良好的蛋白质来源,氨基酸组成合理,富含矿物质和有益脂肪酸,具有很好的营养价值和可食用性。
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急性热应激对西伯利亚鲟肝功指标及肝脏热休克蛋白表达的影响
《四川农业大学学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】探究急性热应激对西伯利亚鲟(Acipenser baeri)肝脏功能的影响。【方法】将(34.905±3.761)g西伯利亚鲟从23℃水体迅速移至30℃水体中,在热应激3、6、12、24、48和96 h检测血清谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶活力(AST)和总蛋白含量(TP),并利用实时荧光定量PCR法(qRT-PCR)检测肝脏hsp70和hsp90βmRNA的相对表达量。【结果】西伯利亚鲟血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶活力均呈现先升高后降低的趋势,在高温胁迫48 h达到峰值。血清总蛋白和白蛋白含量整体维持恒定。肝脏hsp70和hsp90β的相对表达量均在热应激后迅速上升,在6 h达到峰值,96 h降至0时刻水平。【结论】急性热应激对西伯利亚鲟幼鱼的肝脏功能产生一定影响,但是在胁迫96 h后均恢复到正常水平;肝脏中热休克蛋白70和90均参与生理调节,以应对热应激对肝脏细胞的损伤。
关键词： 西伯利亚鲟 急性热应激 谷丙转氨酶 谷草转氨酶 热休克蛋白
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西伯利亚鲟MHCⅡβ基因克隆、组织分布及细菌感染后的表达变化
《大连海洋大学学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为研究鲟鱼主要组织相容性复合体(Major histocompatibility complex,MHC)基因的分子特征和表达,利用RACE技术克隆获得了西伯利亚鲟Acipernser baerii MHCⅡβ cDNA序列1443 bp,包括开放阅读框(OFR)801 bp,编码184个氨基酸。Blast分析显示,由MHCⅡβcDNA基因推导的氨基酸序列同其他物种的一致性为46%～83%,通过Smart站点分析,该序列具有SMART MHC_Ⅱ_beta结构域、SMART IGc1结构域和跨膜螺旋结构域;实时定量分析表明,正常情况下MHCⅡβ mRNA在西伯利亚鲟10种组织中均有表达,其中脾、头肾和血液中表达量较高,皮肤和肉中表达量极低(P<0.05);感染维氏气单胞菌Aeromonas veronii 40 h后,脾脏中MHCⅡβ mRNA的表达量显著低于未感染的对照组(P<0.05),直至93 h时恢复至对照组水平且有显著性变化(P<0.05)。研究表明,MHCⅡβ基因参与了西伯利亚鲟的免疫反应。
关键词： 西伯利亚鲟 主要组织相容性复合体基因(MHCⅡβ) 实时定量 细菌感染
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小麦种行肥行精准拟合变量施肥控制系统研究
《农业机械学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对黄淮海地区化肥施用过量和肥料利用率低的问题,基于GNSS拖拉机自动导航技术和液压控制技术,提出一种小麦种行、肥行精准拟合的新模式,设计了一种小麦种肥精准拟合变量施肥控制系统.通过安装在拖拉机上的自动导航系统进行施肥作业,记录导航线和施肥作业轨迹,根据机具幅宽和肥(种)管位置分布,对施肥导航线进行平移,从而完成导航播种作业,同时记录播种导航线和播种作业轨迹,实现种行、肥行精准对行作业.小麦种行、肥行精准拟合变量施肥控制系统可以根据用户设置的目标施肥量,实时计算液压电动机目标转速,同步将目标转速指令发送给施肥控制器,控制器根据光电编码器反馈的电动机转速信号,调节电液比例阀开度,进而驱动液压电动机带动排肥执行机构进行排肥,实现液压电动机转速的闭环控制,一次完成带施、旋耕、深层条施的同步变量施用.田间试验结果表明,种、肥精准对行误差最大为6 cm,误差在3 cm以内占90%以上,完全满足黄淮海地区宽窄行种植模式下的作业需求;浅层排肥量最大误差为2. 70%,变异系数最大为0. 05;深层排肥量最大误差为7. 95%,变异系数最大为0. 08,完全满足田间试验需要.田间试验设置常规施量、减量12%施肥二水平三重复,测产结果表明,与常规施肥3 900 kg/hm2的产量相比,减量12%施肥的产量达到3 945 kg/hm2.
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基于HSV阈值法的无人机影像变色松树识别
《南京林业大学学报(自然科学版) 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]提出一种色调-饱和度-明度(HSV)阈值划分方法,提高变色松树的调查效率,为疫木的砍伐提供数据支撑.[方法]基于变色松树与其他地类在"H-V空间"上的差异建立变色松树阈值提取规则;对比分析HSV阈值法和红-绿-蓝(RGB)阈值法在不同情景下提取得到的变色松树识别结果,并对识别结果的精度进行评价.[结果]①变色松树样本在"H-V空间"散点云图中有明显的聚类现象,而在"G-R空间"散点云图中呈条带状分布.②RGB色彩空间中的R和G之间存在较强的相关性,直接采用阈值法提取变色松树时漏分误差较大.HSV阈值法由于在色彩变换过程中能够分离出色调值H和亮度值V,便于进行阈值划分,对基于无人机数据的变色松树识别的总体精度要优于RGB阈值法.③HSV阈值法对变色松树的识别适合于病死松树发展的后期监测,在对借助高分辨率影像提取的发病前松树分布进行掩膜后,可实现60%~65%的变色松树提取精度.[结论]HSV阈值法对于基于无人机影像的变色松树监测具有一定的优势,能提高人工判读的效率,可为基于无人机影像的变色松树监测提供理论和方法支撑.
关键词： 松材线虫病 变色松树 无人机影像 HSV色彩模型 RGB色彩模型
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表征冬小麦倒伏强度敏感冠层结构参数筛选及光谱诊断模型
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对倒伏胁迫下冬小麦冠层结构变化规律不清、冠层光谱响应机理不明的问题,以灌浆期倒伏冬小麦为研究对象,分析不同倒伏强度下冬小麦冠层结构参数变化规律,通过光谱探测视场内的茎、叶、穗面积比率与倒伏角度的相关性分析,筛选出表征倒伏强度的敏感冠层结构参数,采用传统光谱变换方法与连续小波变换方法对倒伏冬小麦冠层高光谱数据进行处理分析,筛选冠层结构参数的敏感波段和小波系数,采用偏最小二乘法构建冠层结构参数与高光谱特征参量的响应模型,并利用野外实测样本验证模型精度(建模集样本28个,验证集样本13个)。研究结果表明:倒伏后的冬小麦茎叶比与倒伏角度的相关性最高(-0.687,P<0.01),能较好地表征冬小麦倒伏强度,且茎叶比随着倒伏角度的减小而增加;基于连续小波变换的冬小麦倒伏灾情诊断模型优于常规光谱变换方法,检验样本的决定系数为0.632(P<0.01);以冠层茎叶比预测结果进行倒伏灾情等级划分的精度可达84.6%。因此,不同倒伏强度的冠层茎叶比与冬小麦冠层光谱之间的响应规律可以有效区分倒伏灾情等级,有助于为区域尺度的冬小麦倒伏灾情遥感监测提供先验知识。
关键词： 作物 灾害 预测 倒伏 冬小麦 高光谱 茎叶比 连续小波变换
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冬小麦叶片光合特征高光谱遥感估算模型的比较研究
《中国农业科学 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】光合作用是农作物产量和品质形成的基础,农作物光合参数的准确定量遥感反演不仅能够了解农作物的生长发育和有机物累积状况,还能为基于遥感的生态系统过程模型提供参考。为快速准确的估算光合特征参量,本研究综合原始光谱、3种传统光谱变换技术和4种模拟方法构建冬小麦3种光合参数的高光谱反演模型,探讨高光谱反演冬小麦光合参数的可行性,对比不同类别光谱和模拟方法的适用性。【方法】本研究基于氮肥施用条件冬小麦气体交换和高光谱田间试验,获取不同叶位叶片的最大净光合速率(Amax)、PSⅡ有效光化学量子产量(Fv′/Fm′)、光化学猝灭系数(qP)和高光谱反射率,并对原始高光谱进行倒数、对数和一阶微分变换。根据3种光合参数和4种光谱的相关性分析结果,筛选显著性水平优于0.01的波段作为输入变量,采用偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)、多元线性回归(MLR)和人工神经网络(ANN)等方法建立冬小麦叶片光合参量反演模型,以建模和验证的决定系数(R~2)和均方根误差(RMSE)为依据,对不同模型的模拟精度进行比较分析。【结果】(1)3种光合参数和4种光谱的相关性分析结果表明,原始、倒数和对数光谱对3种光合参数(Amax、Fv′/Fm′和qP)的敏感谱区均集中在400—750 nm波谱区间,一阶导数光谱对3个光合参数的敏感谱区为470—560、630—700和700—770 nm波谱区间。(2)Amax、Fv′/Fm′和qP的最优反演模型组合分别为基于倒数光谱的MLR模型、基于一阶导数光谱的MLR模型和基于原始光谱的MLR模型。模型的建模R2分别为0.75、0.65和0.65,验证R2分别为0.73、0.59和0.44,表明基于高光谱模拟Amax和Fv′/Fm′切实可行,模拟qP的有效性需要进一步验证。(3)不同变换的光谱表现能力不同,以PLS模拟Amax为例,光谱的表现能力顺序为原始光谱>倒数光谱>对数光谱>一阶导数光谱。(4)不同模型的估算能力也存在明显差异,以基于原始光谱的Amax模拟为例,不同模型的估算能力顺序为MLR>PLS>ANN>SVM。【结论】通过对比分析4种光谱和4种模拟方法对3种冬小麦光合参数的高光谱反演结果发现,Amax和Fv′/Fm′可以很好通过高光谱进行模拟,而高光谱对qP解释能力偏低,有待进一步研究。高光谱信息对冬小麦光合参量具有较强的敏感性,同时受光谱类型和模拟方法的影响,可以用来监测冬小麦光合能力的动态变化,为把握农作物生长状况提供依据。
关键词： 光合参量 偏最小二乘 支持向量机 多元线性回归 神经网络 高光谱
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饲料蛋白质和脂肪水平对草金鱼生长性能、观赏品质及氮磷排泄的影响
《动物营养学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：为研究草金鱼(Carassius auratus red var.)饲料的适宜蛋白质和脂肪水平,本试验采用双因素试验设计,设4个蛋白质水平(30%、35%、40%、45%)和2个脂肪水平(5%、10%),共配制8种试验饲料,分别标记为P30L5、P30L10、P35L5、P35L10、P40L5、P40L10、P45L5、P45L10(P代表饲料蛋白质水平,L代表饲料脂肪水平)。选取初始体重为(10.20±0.61) g的草金鱼幼鱼720尾,随机分为8组,每组3个重复,每个重复30尾,以8种试验饲料饲喂8周后测定其生长性能、观赏品质、血清生化指标及氮磷排泄指标。结果表明:1) P30L10组蛋白质效率最高(2.31%),增重率、特定生长率、肥满度均较高,而饲料系数最低(1.30)。饲料蛋白质和脂肪水平对上述指标均有显著的交互作用,尤其对蛋白质效率影响极显著(P<0.01)。2)饲料蛋白质和脂肪水平的交互作用显著影响鱼体表亮度和黄度值(P<0.05)。P30L10组鱼体表亮度值最高(67.38),红度值与其他组无显著差异(P>0.05),但黄度值低,观赏品质最好。3)各组血清生化指标测定值均处于健康鱼体的参考值范围内。4)饲料蛋白质和脂肪水平的交互作用显著影响粪氮、氮排泄量、粪磷、磷排泄量(P<0.05),与P45L10组相比,P30L10组上述指标分别降低了44.44%、38.51%、47.06%、22.41%(P<0.05)。综上,饲料蛋白质水平为30%、脂肪水平为10%时,草金鱼生长性能、观赏品质最好,在保障草金鱼质量不变甚至提升的前提下,通过增加饲料脂肪水平达到节约蛋白质的目的,且氮磷排泄量最低,对水质影响最小。
关键词： 蛋白质水平 脂肪水平 交互作用 草金鱼 观赏品质 水质污染
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