科研产出
自动监测装置用温室粉虱和蓟马成虫图像分割识别算法
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了监测温室黄瓜作物虫害种类、数量变化情况以预测虫害发展趋势,该文以粉虱和蓟马为例,提出了一种基于Prewitt、Canny边缘检测算子分割和SVM(support vector machine)的温室粉虱和蓟马诱虫板的图像识别算法。该方法利用HSI(Hue-Saturation-Intensity)颜色空间的I分量与L*a*b*颜色空间的b分量二值图像中害虫目标与背景的高对比性,再分别相应地利用Prewitt算子和Canny算子进行单头害虫边缘分割,再经过形态学处理,最后融合这两幅二值图像完成单头害虫区域的提取。然后提取害虫的5个形态特征(面积、相对面积、周长、复杂度、占空比)及9个颜色特征(Hue-Saturation-Value颜色空间、HSI颜色空间、L*a*b*颜色空间各分量的一阶矩),并对这14个特征参数进行归一化处理,将特征值作为SVM的输入向量,进行温室粉虱和蓟马的诱虫板图像识别。通过分析比较不同向量组合的BP(back propagation)与SVM的害虫识别率、4种不同SVM核函数的害虫识别率,发现颜色特征向量是粉虱和蓟马识别的主成分,且SVM的识别效果优于BP神经网络、线性核函数的SVM分类性能最好且稳定。结果表明:平均识别准确率达到了93.5%,粉虱和蓟马成虫的识别率分别是96.0%和91.0%,能够实现温室害虫的诱虫板图像识别。该研究可以为虫害的监测与预警提供支持,为及时采取正确的防治措施提供重要的理论依据。
关键词： 图像处理、图像分割 算法 边缘检测 支持向量机 颜色空间 虫害监测
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覆膜时期对3种地膜在全膜双垄沟播玉米田应用效果的影响
《灌溉排水学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】明确化学除草地膜、黑色地膜和白色地膜在全膜双垄沟播玉米田的最佳覆膜时期。【方法】采用田间试验的方法,测定了3种地膜在不同时期覆膜的控草、增产、增收效应。【结果】化学除草地膜和黑色地膜在不同时期覆膜,对田间杂草均有理想的控制效果,阔叶杂草株防效和鲜质量防效分别超过85%和95%,禾本科杂草株防效和鲜质量防效分别超过60%和75%;对玉米出苗率、叶绿素相对量等无明显影响;对玉米株高、株高整齐度、产量性状、产量及经济效益均有较明显影响,提前覆膜有利于改善各农艺性状并明显提高玉米产量和经济效益,化学除草地膜和黑色地膜上年秋覆膜较播期覆膜分别增产4.19%和9.85%、分别增收839.51和1 855.31元/hm2。白色地膜在不同时期覆膜,对田间杂草的控制效果均明显低于化学除草地膜和黑色地膜,但推迟至播期覆膜亦可起到较好的控草作用,阔叶杂草和禾本科杂草的鲜质量防效分别达到90.21%和74.70%;对玉米出苗率、果穗粗度无明显影响;对玉米叶绿素相对量有一定的影响,在玉米幼苗期以顶凌期覆膜较高,播期覆膜的次之,在玉米快速生长期则无明显影响;对玉米株高、株高整齐度、双穗率、穗有效长度、穗粒数、百粒质量、产量及经济效益有明显影响,均随覆膜时期的提早而明显降低,上年秋覆膜较播期覆膜减产19.09%、减收3 861.73元/hm2。【结论】在陇东旱塬区杂草严重或较重发生条件下,化学除草地膜和黑色地膜以上年秋季覆膜最佳,顶凌期覆膜次之;白色地膜在土壤墒情较好时应尽量安排在玉米播期覆膜。
关键词： 全膜双垄沟播玉米田 地膜种类 覆膜时期 除草效果 玉米产量
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县域“旱改水”项目遴选布局方法与实证研究
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：从分析遂溪县"旱改水"建设适宜性和空间稳定性入手,提出了基于耦合协调度模型和冷热点分析方法的"旱改水"建设项目遴选布局方法。结果表明,遂溪县开展"旱改水"建设潜力较大,其中高、中适宜区占耕地总面积的81.08%,主要分布在中东部乡镇;稳定性与适宜性的空间分布差异显著,高稳定性地块主要集中在北坡镇和广前公司,在其余乡镇也有分布;容易改造地块占耕地总面积的41.04%,主要分布在北坡镇、界炮镇、杨柑镇和广前公司等,该类耕地自然禀赋较好、基础设施完备,并且与城镇、交通干线有一定距离,建设占用的可能性较小;"旱改水"建设适宜性和空间稳定性耦合协调的热点区主要分布在杨柑镇、北坡镇、界炮镇和广前公司等中部乡镇,是"旱改水"项目布局的优先选择区域;结合研究区实际,确定遂溪县"十三五"期间"旱改水"建设区总面积462.75 hm2。该研究为科学遴选、布局"旱改水"建设项目提供了方法借鉴。
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结球甘蓝高密度遗传图谱构建及抽薹时间相关QTL定位
《甘肃农业大学学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】未熟抽薹是早春结球甘蓝产量损失的原因之一,为了进一步明确甘蓝抽薹性状的遗传基础.【方法】以易抽薹、晚熟、不结球的‘R_4P_1’为父本和晚抽薹、早熟、圆球的‘R_2P_2’为母本构建了126个重组自交系群体F7-8,从1 230个分子标记中筛选出408个多态性分子标记,并对控制甘蓝抽薹性状的QTL进行标记定位.【结果】387个分子标记定位到9个连锁群中,覆盖长度838cM,标记间平均图距2.2cM;在第8染色体上定位到1个与抽薹时间相关的QTL(qbt-2-2),其贡献率为9.1%,加性效应为-1.23,分子标记为CB10139.【结论】本研究构建的遗传图谱标记数量多,平均密度大,准确性高,标记CB10139可用于晚抽薹资源的筛选及耐抽薹甘蓝品种培育.
关键词： 结球甘蓝 抽薹性状 重组自交系 遗传连锁图谱 QTL定位
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一种面向土壤重金属含量检测的X射线荧光光谱预处理方法研究
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：土壤重金属的污染影响着农作物的产量和质量。传统的土壤重金属检测方法步骤繁琐、检测费用高且速度慢。利用X射线荧光光谱(XRF)分析技术检测土壤中重金属含量,具有处理简单、现场、快速、无损等优点。由于土壤背景复杂,包含大量噪声和无关信息,建立XRF校正模型前,对光谱的预处理能有效的去除不相干信息,保留有用信息,对XRF预测模型的精度有重要影响。主要研究光谱预处理方法对重金属含量预测模型精度的影响。首先,采用向前间隔偏最小二乘(Fi PLS)作为校正模型,对比了无预处理、去趋势处理(DT)、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、小波去噪(WT)、SNV+DT、卷积平滑(SG)+一阶导数、卷积平滑(SG)+二阶导数等7种不同预处理条件下的土壤重金属模型的检测精度。初步结果表明,多元散射校正预处理方法效果较好,与原始光谱相比,相关系数r从原始的0. 988提高到0. 990,预测均方根误差RMSEP、相对误差平均从原来的20. 809和0. 166分别降低到19. 051和0. 121。其次,在多元散射校正预处理方法的基础上,针对多元散射校正方法以线性表达式描述非线性关系的局限性,提出了局部加权线性回归多元散射校正(LWLRMSC)和偏最小二乘多元散射校正(PLSMSC),并比较了它们的建模效果。LWLRMSC是基于加权思想,在预测一个点的值时,选择适当的核函数和权重分配策略进行预测点的线性回归,来解决简单线性回归的欠拟合状况; PLSMSC是基于PLS建模思想,考虑了自变量和因变量的最大相关性,来减少拟合误差及失真问题。结果表明,PLSMSC具有最佳的预处理效果,五种重金属Cu,Zn,As,Pb,Cr预测值和实际值的R分别为0. 989,0. 973,0. 991,0. 989和0. 986,RMSEP分别为8. 805,58. 360,7. 671,12. 549和20. 851,相比于传统的MSC方法不仅在精度方面有大幅度的提升,且具有更好的泛化性能,能消除光谱噪声,提升有效信息贡献度,为土壤重金属含量预测模型选取合适的预处理方法提供了理论支撑。
关键词： XRF 预处理 土壤重金属 偏最小二乘回归 向前间隔偏最小二乘
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测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响
《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】测墒补灌是近年来研究的一种小麦节水灌溉新技术。论文旨在探索测墒补灌与施氮对冬小麦生长的影响,为该区节水、节氮提供依据。【方法】采用漫灌的方式设置测墒补灌和施氮两因素田间试验,补灌设置4个处理,于冬小麦拔节期、开花期依据0—40 cm土层土壤质量含水量进行测墒补灌,补灌至土壤田间持水量的50%(W1)、60%(W2)、70%(W3)、80%(W4)。施氮设置4个处理,不施氮(N0)、施纯氮180 kg·hm-2(N180)、240 kg·hm-2(N240)和300 kg·hm-2(N300)。在此处理下研究了测墒补灌和施氮对冬小麦产量及水分、氮素利用效率的影响。【结果】(1)各施氮处理下,补灌量的增加可增加冬小麦籽粒产量,当补灌量至土壤田间持水量的60%—80%范围内时,冬小麦籽粒的增产效应差异不显著。各补灌处理下,当施氮量超过240 kg·hm-2时籽粒产量无显著性变化。本试验条件下当补灌至土壤田间持水量的60%,施氮量为240 kg·hm-2时冬小麦籽粒产量达到最高,为8 104.6 kg·hm-2。(2)增加施氮量和补灌量均可显著增加麦田总耗水量,但当施氮量超过240 kg·hm-2时,施氮的提高效果不显著。补灌量的增加会显著增加麦田总耗水量,但当补灌至土壤田间持水量60%(W2)、70%(W3)时较补灌至80%(W4)处理显著降低耗水量,说明有利于节约灌水而获得较高产量。(3)相同施氮处理下,补灌量的增加可显著提高冬小麦水分利用效率,当补灌量增至土壤田间持水量的60%时,冬小麦水分利用效率达到最大值,为14.7 kg·hm-2·mm-1。相同补灌处理下,增施氮肥可显著提高冬小麦水分利用效率,但施氮量不宜超过240 kg·hm-2,否则将导致水分利用效率降低。(4)相同施氮处理下,应控制补灌量至土壤田间持水量的60%时冬小麦氮素干物质生产效率及氮素利用效率最高,为60.1 kg·kg-1、22.4 kg·kg-1。相同补灌处理下,施氮量应控制在240 kg·hm-2时可获得较高的氮素干物质利用效率及冬小麦氮素利用效率最高,为63.9 kg·kg-1、23.5 kg·kg-1。【结论】本试验条件下当施氮量为240 kg·hm-2、冬小麦拔节期、开花期补灌至土壤田间持水量的60%时冬小麦籽粒产量、水分利用效率、氮素干物质利用效率、氮素利用效率均最高,为最优的节水、节氮、高产组合,推荐其作为该区域适宜水、氮用量。
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长穗偃麦草幼穗离体培养高频再生体系的建立
《植物生理学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：以长穗偃麦草(Elytrigia elongata)幼穗为外植体, MS为基本培养基,研究了不同植物生长调节物质配比对其愈伤组织诱导、分化和生根的影响。结果表明,长穗偃麦草幼穗诱导最佳培养基为MC+3 mg·L-1 2,4-D,诱导率达66.67%, 4周后可见淡黄色愈伤组织。最佳分化培养基为MC+0.1 mg·L-1 2,4-D+3mg·L-1 6-BA,分化率为64.44%, 4周后出现芽点,同时伴随根毛发生。最佳生根培养基为MR+0.5 mg·L-1 NAA,生根率为100%,移栽后全部成活?
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基肥定深施用装置排肥口位置与施肥深度关系模型
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对中国黄淮海地区冬小麦基肥施用过程中化肥无序投送造成的过量施用、利用率低的问题,结合现有的冬小麦旋耕施肥作业的农艺特点,该研究提出一种基于旋耕覆土的基肥定深条施投送方法。通过对旋耕刀、后抛土块进行运动学分析,建立了基肥定深施用装置排肥口位置与施肥深度关系模型,搭建了旋耕施肥试验平台,设计了2组递进试验,应用该平台对建立的排肥口位置与施肥深度关系模型进行大田试验验证,在旋耕机构的结构参数和工作参数一定的情况下,根据建立的关系模型对排肥管的安装位置进行依次调整,试验设置80、100、120、140和160 mm共计5种肥料目标投送深度,然后对5种肥料目标投送深度下的肥料实际位置深度进行测量。试验结果表明,肥料的实际位置深度均值与对应目标投送深度的偏差最大值为9 mm,偏移率最大值为8.75%,肥料的实际投送位置深度和目标投送深度基本吻合。该研究可以为中国黄淮海地区冬小麦基肥的精准定深实施及其相关联合机具开发提供理论依据。
关键词： 机械化 肥料 模型 基肥施用 定深施肥 数学建模 旋耕理论 精准农业
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基于三维数字化的玉米株型参数提取方法研究
《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】玉米株型参数获取是玉米精确化育种和栽培研究的重要环节,研究解决玉米株型参数获取中存在的测量标准不一致、测量精度低、数据难以可视化、算法提取参数精度低等问题具有重要意义。【方法】本文利用三维数字化仪获取玉米植株骨架结构,提出玉米茎、叶、雄穗和雌穗器官三维数字化获取标准规程。通过将植株三维数字化数据旋转至与Z轴正方向平行并平移至坐标系原点进行数据标准化,进一步根据三维数字化数据位置关系,结合各株型参数的定义实现了株高、叶片着生高度、叶片最高点高度、叶长、叶宽、叶展、叶倾角及叶方位角等主要株型参数的提取,同时提出一种新的玉米植株方位平面计算方法,通过构建植株方位平面与各叶方位角角度差绝对值之和作为目标优化函数,进一步对该L1优化问题进行迭代求解得到植株方位平面,当叶数量是偶数时,方法可以给出精确的方位平面区间,在此基础上,引入dev值作为评价植株叶相对植株方位平面偏离度的指标。【结果】利用6个品种吐丝期玉米植株三维数字化数据和人工测量参数数据进行株型参数提取方法验证。结果表明,方法提取的叶长、叶倾角、方位角误差较小,RMSE分别为3.44 cm、3.41°和8.23°,叶长和叶倾角的MAPE分别为4.06%和4.72%,叶宽因叶片在叶脉垂直平面上的曲线形态不一致导致误差相对较大,RMSE和MAPE分别为0.80 cm和7.21%。与传统负方向能量均值法相比,所提出新的玉米植株方位平面计算方法给出了玉米植株方位平面更确切的定量化描述,对于玉米株型的定量评价具有一定价值。【结论】基于三维数字化的玉米株型参数提取方法为玉米株型参数的提取与分析提供了一种精确、便捷、可视的技术手段,对于玉米株型表型组学、玉米功能结构模型及玉米株型优化研究具有重要作用。
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