科研产出
基于新型植被指数的冬小麦LAI高光谱反演
《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】本研究旨在分析冠层叶片水分含量对作物冠层光谱的影响,构建新型光谱指数来提高作物叶面积指数高光谱反演的精度。【方法】在冬小麦水肥交叉试验的支持下,分析不同筋性品种、施氮量、灌溉量处理下的冬小麦叶面积指数冠层光谱响应特征,并分析标准化差分红边指数(NDRE)、水分敏感指数(WI)与叶面积指数的相关性,据此构建一个新型的植被指数——红边抗水植被指数(red-edge resistance water vegetable index,RRWVI)。选取常用的植被指数作为参照,分析RRWVI对于冬小麦多个关键生育期叶面积指数的诊断能力,随机选取约2/3的实测样本建立基于各种植被指数的叶面积指数高光谱响应模型,未参与建模的样本用于评价模型精度。【结果】研究结果表明,随着生育期的推进,冬小麦的叶面积指数呈先增加后降低的变化趋势,不同的水肥处理对冬小麦叶面积指数具有较大影响。开花期之后冬小麦LAI显著下降,强筋小麦(藁优2018)在整个生育期叶面积指数均高于中筋小麦(济麦22);不同氮水平下冬小麦冠层光谱反射率在近红外波段(720—1 350 nm)随着施氮量的增加而增大,与氮肥梯度完全一致,其中2倍氮肥处理的近红外反射率达到最高;不同生育期下冬小麦冠层光谱反射率变化波形大体一致;各个关键生育期的NDRE和WI均存在较高的相关性,而NDRE与LAI的相关性明显优于WI,新构建的植被指数RRWVI与LAI的相关性均优于NDRE、WI;虽然8个常用的植被指数均与LAI存在显著相关,但RRWVI与LAI相关性达到最大,其拟合曲线的决定系数R2为0.86。【结论】通过分析各种指数所构建的冬小麦叶面积指数高光谱反演模型,新构建的RRWVI取得了比NDRE、NDVI等常用植被指数更为可靠的反演效果,说明本研究新构建的红边抗水植被指数可有效提高冬小麦叶面积指数的精度。
关键词： 冬小麦 高光谱 红边抗水植被指数 叶面积指数 标准化差分红边指数 归一化植被指数
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梨园常规施药与土壤重金属潜在污染风险评价
《果树学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】了解常规施药(每年8~10次)梨园土壤重金属污染程度。【方法】分别测定了北京平谷、大兴、密云、顺义、房山5个郊区46个常规施药梨园0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土层的镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)的含量,采用单因子和内梅罗综合(多因子)污染指数及单污染物与多污染物潜在生态风险指数对梨园土壤重金属潜在污染程度及风险进行分析和评价。【结果】各取样梨园的各土层Cd含量均超北京市土壤背景值(0.12 mg·kg-1),大部分地区超出国家土壤环境质量标准(0.6 mg·kg-1);Cr与Hg超北京市土壤背景值,但未超出国家土壤环境质量标准;其余检测元素均未超标。Cd在46个梨园的3个土层(除大兴40~60 cm土层外)的单因子污染指数均大于1,已造成了污染,其余检测元素均未造成污染。顺义区梨园40~60 cm土层的内梅罗综合(多因子)污染指数为重度污染水平,多污染物潜在生态风险指数(471.57)为重度风险水平,Cd的潜在生态风险指数(459.41)达到了严重风险水平;密云区梨园0~20 cm土层的多因子污染指数也为重度污染,多污染物潜在生态风险指数(202.5)为中度风险水平,Cd的潜在生态风险指数(184.56)达重度风险水平。大兴区20~40 cm土层、顺义区20~40 cm及0~20 cm土层的Cd潜在生态风险指数依次为157.50、93.76、89.66,处于较重风险水平;其他区梨园的Cd则为中低度风险水平。其余郊区、土层的其他单、多污染物潜在生态风险指数均为低度风险水平。【结论】顺义、密云地区测试梨园土壤已发生Cd污染。建议梨园减少含磷化肥农药使用,种植Cd超富集植物牛膝菊、碎米芥等。
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基于县域单元的我国水稻生产时空动态变化
《作物学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：水稻是我国最重要的粮食作物之一,阐明近几十年来水稻的时空动态变化特征,对于优化水稻布局、促进水稻生产的可持续发展具有重要意义。本研究基于1985年以来的县域水稻生产数据,分析了我国水稻产量、面积和单产的时空动态变化特征和水稻生产重心迁移轨迹,在此基础上量化了水稻面积和单产对总产的贡献度。结果发现,我国水稻产量变化以49年周期为主, 21年为辅,面积变化周期为26年,单产变化周期为60年; 1985—2015年间,在水稻种植区域内,近50%地区产量上升,约70%播种面积减少,80%以上区域单产增加;我国水稻产量、面积重心分别向东北方向迁移229 km和225 km,而东北稻作区产量、面积重心分别向北偏东方向迁移238 km和242 km;我国水稻生产主导因素中单产占比由56.3%下降至28.3%,面积由34.7%上升至63.1%。结果表明,全国各稻作区单产提升、东北早熟单季稻区面积增加、华中双单季稻区和华南双季稻区面积减少是我国水稻种植面积变化的主要特征。因此,合理布局我国水稻的种植面积和持续提高的水稻单产是稳定和提升我国水稻产量的主要措施,充分利用光热资源、提高机械化程度和比较效益是促进我国水稻生产发展的关键途径。
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低场核磁共振分析聚乙二醇对萌发期水稻种子水分吸收的影响
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究聚乙二醇(PEG,polyethylene glycol)处理下水稻种子萌发过程中内部水分分布和变化规律,进而揭示水稻耐旱性在水分吸收规律上的重要特征。应用低场核磁共振的T2弛豫谱和质子密度加权成像分析了PEG处理下水稻种子萌发过程中的水分变化,研究了利用蒸馏水(对照)和质量分数分别为10%、20%PEG6000处理对两个水稻品种旱9710、辽星1发芽指标的影响,以及对两个水稻品种萌发0、6、22、48、72 h吸水量的影响,确定单位质量核磁信号幅值与水稻种子湿基含水率的回归函数关系。发芽指标检测结果显示:旱9710耐旱性高于辽星1。质子密度加权成像结果显示:在水分吸收初期,水分子直接通过种子表面裂缝进入种子体内,胚乳中的淀粉粒等物质开始吸水膨胀,种子体积增大。24 h后,种子内营养物质向种胚流动。PEG处理下,水稻种子吸水量明显减少,发芽速度明显降低,且PEG质量分数越高,发芽速度越慢。基于核磁共振理论及T2弛豫谱的多组分特征,当反演频率为10 000时,水稻种子萌发过程中的水分分为束缚水与自由水两部分。T2弛豫谱结果表明:在蒸馏水和质量分数分别为10%、20%PEG处理下,种子湿基含水率和核磁信号幅值均逐渐增长。PEG处理下,核磁信号幅值增长相比对照处理显著降低(P<0.05)。PEG处理抑制了两个水稻品种种子对水分的吸收,PEG质量分数越高,抑制作用越强。PEG处理24 h后,耐旱性强的水稻品种吸水率相比对照处理的降低幅度小于耐旱性弱的品种。回归分析表明,3种处理下,核磁信号幅值和湿基含水率具有一致的线性关系(R2=0.983),由回归方程可以求得水稻种子萌发过程中各状态水分的含量。试验为研究水稻种子萌发过程对干旱胁迫的反应机制,开发种子水分微观活体无损检测技术等方面的研究提供理论支持和数据参考。
关键词： 核磁共振 种子 水分 核磁共振成像 干旱胁迫 萌发过程
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不同构造冷藏车厢体的冷却性能模拟与对比
《制冷学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：本文针对4种结构不同的冷藏车厢体,在相同的运输时间下采用同样货物堆码方式,以苹果为实验材料,利用CFD模拟4种厢体在特定风速、特定制冷温度下其内部温度分布情况,并对厢体冷却性能(温度分布、冷却时间、冷却均匀性)进行对比与分析。经过模拟180 min的冷藏运输结果表明:同时安装侧通风槽及地导轨与单独安装侧通风槽的厢体内部货物温度变异系数分别为0.001 3、0.001 5,冷藏运输后温度在3~4.5℃范围内的货物比重分别为62.06%、59.26%,货物平均温度分别为4.3℃、4.6℃;无导轨型厢体与单独加装地导轨厢体货物的温度变异系数分别为0.002 4、0.002 1,冷藏运输后温度在3~4.5℃范围内的货物比重分别为52.54%、53.44%,货物平均温度分别为5.0℃、4.9℃。结果表明:温度的最大均方根误差分别为0.221℃、0.198℃,最大平均相对误差为18.35%、16.91%,风速模拟值与实测值的最大偏差为0.3 m/s,得出实验值与模拟值有较好的一致性。
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悬挂式深松机耕整地耕深检测方法研究
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：耕深作为深松作业质量的重要指标,长期以来无法实现在线评估,目前以人工抽测为主,误差大,效率低。以提高农机深松耕整地作业质量为目标,提出一种基于深松机组姿态估测的耕深检测方法及系统。首先分析了牵引拖拉机以及悬挂式深松机在作业过程中的运动轨迹,建立了拖拉机与深松机作业耕深检测模型。该模型通过检测安装在拖拉机后悬挂杆和悬挂式深松机上的姿态传感器输出角度,实时计算深松机耕深。为验证该检测模型的精度,设计了基于嵌入式ARM内核的耕深检测传感器和深松作业检测系统,该系统集卫星定位系统(GPS)、移动网络传输(GPRS)、数据存储(SD卡)等于一体,能实时采集深松机作业耕深、作业位置、作业速度及航向信息,数据存储在检测系统的终端设备中,并通过移动网络传送至远程数据中心做进一步融合处理,以对深松作业质量进行综合评价。将耕深检测传感器进行静态标定,耕深检测标定误差小于0.88 cm,平均误差小于0.21 cm,均方根误差小于0.66 cm。利用标定后的传感器及深松作业检测系统在田间开展多组试验,试验结果显示该系统耕深检测最大误差为1.18 cm,多组试验数据的平均误差小于0.45 cm,均方根误差小于0.64 cm,表明该系统耕深检测精度和稳定性较高。
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基于叶绿素荧光光谱和反射光谱的甜瓜种子品种鉴别
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：甜瓜的品种多样,富含多种营养成分,甜瓜种子品种不纯将对甜瓜生产造成一定危害,研究采用种子的叶绿素荧光光谱结合反射光谱的分析方法鉴别甜瓜种子品种,以甜瓜品种"一特白"、"一特金"、"京蜜7号"、"京蜜11号"、"伊丽莎白"为研究对象。构建了甜瓜种子品种鉴别光谱系统,包括激发光源单元、光谱数据采集单元和数据处理单元,使用该系统获取不同品种甜瓜种子的光谱数据。对光谱数据分别进行一阶导数(first derivative,FD),Savitzky-Golay(SG)平滑,FD结合SG平滑预处理。采用主成分分析(principal component analysis,PCA)方法降低光谱数据的维数,提取主成分。使用两种不同分组方法将样品按照3∶1的比例分为训练集和验证集,并分别采用Fisher判别和Bayes判别分析方法建立甜瓜种子品种的判别模型。本文比较了仅使用叶绿素荧光光谱与使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建立判别模型的判别结果,结果显示,使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建模的判别结果优于仅使用叶绿素荧光光谱建模的判别结果,Fisher判别分析和Bayes判别分析的验证集样品品种的判别正确率均达到98.0%。研究结果表明,采用叶绿素荧光光谱结合反射光谱鉴别甜瓜种子品种具有可行性。
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智能机械减量施用苯磺隆对播娘蒿防治效果及对小麦安全性
《植物保护 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：通过在田间条件下进行两因素裂区试验,研究了3种不同施药机-智能防飘、智能普通和常规施药机在推荐剂量和减量20%条件下施用苯磺隆对冬小麦田间杂草播娘蒿的防治效果和对小麦的安全性.结果表明:施药机种类和施药剂量及其二者的交互作用均未对播娘蒿的防治效果和对小麦的营养生长产生显著影响;施药机种类因素对小麦产量产生了显著影响,智能机械施药处理小麦产量显著高于常规施药机处理;而除草剂剂量因素对小麦产量的影响并不显著.可见,智能施药机在降低20%的除草剂使用量条件下可以达到与常规施药机相当的除草效果,而且对小麦的增产效果更优.该研究结果有助于推动我国农田杂草化学防治中智能机械在除草剂减量使用中的大规模应用.
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鱼类类胡萝卜素着色研究进展
《上海海洋大学学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：类胡萝卜素(carotenoid)是影响鱼类体色特性的主要色素,但鱼类自身不能合成这一色素,因此必须从食物中摄入。鱼类类胡萝卜素着色过程涉及对类胡萝卜素的代谢与沉积过程,色素细胞的分化和空间排列,以及与其他色素和色素细胞间的相互作用,这一过程非常复杂,但我们对其机理知之甚少。综述了类胡萝卜素着色效果与鱼类遗传特性、生理状态以及环境因素之间的相关关系,对该研究领域发展趋势进行了讨论和展望,期望为我国研究鱼类体色的形成机制提供一些新的信息。
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