科研产出
基于LabVIEW的植物离子吸收多参数检测系统软件研发
《农业大数据学报 》 2021
摘要：无机离子是农作物植株生长环境中重要组成部分,具备调节生理活动的功能。在生长过程中获得植物与环境养分离子的吸收信息有助于揭示植物的养分吸收机理,辅助农业科研人员或生产者监测植物生长状态。本文以植物离子吸收动力学为依据,设计了一款在线、活体、多通道的植物离子吸收多参数检测软件系统。研究在水培环境下,基于液态离子选择性微电极和NI-9205采集卡获取的离子电信号,在软件中转换为离子浓度,再通过自动拟合出的离子浓度耗竭曲线实现离子吸收动力学特征参数的实时在线获取。该软件系统基于LabVIEW软件平台进行开发设计,结合Actor Framework (操作者框架)多线程并发式的设计模式和面向对象的设计思想,完成了用户交互界面、数据采集、数据处理与分析以及数据库应用等模块化设计。对多任务系统层级间的异步通信结构进行分析与搭建,并基于高内聚、低耦合的设计原则,构建抽象的数据消息接口隔离上下层模块,增强软件的可靠性和扩展性。在数据处理与分析模块的核心业务逻辑中,嵌入服从能斯特方程的电压-浓度标定转换算法,并完成植物离子吸收动力学特征参数提取的具体流程。经过实验测试,该系统能够实时准确的完成离子电压信号的采集、浓度的标定与转换、特征多参数的获取,可满足农业科研和生产中对植物离子吸收动力学特征参数自动在线监测的需求,为营养学研究和栽培管理措施制定提供依据。
关键词： LabVIEW 操作者框架 面向对象 数据采集 异步通信 科学数据采集
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文献计量分析在快速检索文献中的应用-以土壤氨挥发为例
《中国农学通报 》 2021 CSCD
摘要：为解决关注的研究领域中检索关键文献效率低的问题,本研究利用R语言bibliometrix包,以土壤氨(NH3)挥发为例,进行文献计量分析(包括关键词共现分析、共词分析及高被引论文分析),探索文献计量分析在Web of Science核心数据库中精确快速检索文献的方法.研究发现,第一次文献检索时,输入少量简单关键词(土壤氨挥发),检索出来的文献数量达到3573篇,且其中的高被引论文多数与主题词关系不大.对第一次检索结果进行文献计量分析,根据关键词聚类、共词分析结果,增加了关键词进一步检索文献,进行上述过程2次后,检索的文献数目已降至160篇,其中的Top 10高被引论文与检索主题(土壤NH3挥发)紧密相关.此时,假设需进一步精确查找关于土壤NH3挥发与水分、温度、管理方面研究文献,再次分别增加关键词进一步检索,分别检索出26、20和28篇相关文献,且关键词及高被引论文分析结果也再次验证了方法的准确性.本研究中利用文献计量分析快速检索权威、关键文献的方法切实可行.在大数据背景下,文献计量结合R-bibliometrix工具,有助于快速、精确地检索关键文献、获取科研思路及解决方法.
关键词： 文献计量分析 共现分析 共词分析 文献检索 方法 土壤氨挥发 R语言
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EDTA螯合钙对无土栽培生菜生长及品质的影响
《北方园艺 》 2021 北大核心
摘要：以"富兰德里"生菜（Lactuca sativa‘Flandria’）为试材,采用基质栽培的方法,研究了EDTA螯合钙对无土栽培生菜生长的影响,以期探索用EDAT螯合钙替代游离钙离子作为无土栽培营养液钙源的可行性,避免营养液施配过程中钙肥有效性降低的问题。结果表明:与对照CK相比,T1、T2处理生菜在冠部鲜质量、品质性状上未表现出明显差异,且符合生产商品性要求。随着营养液螯合钙浓度的进一步增大,生菜的SPAD值虽然有所增加,但累积蒸腾耗水、地上部鲜质量和营养液利用效率均受到显著抑制。因此,采用螯合钙剂作为无土栽培作物营养液的钙源时,要注意控制营养液的螯合钙浓度不宜超过20 mg·L-1,防止产量降低、营养液利用效率下降。
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光谱关键变量筛选在农产品及食品品质无损检测中的应用进展
《光谱学与光谱分析 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：农产品及食品的品质与安全一直以来都是人们关注的焦点,不仅关系着人们的身体健康,而且关系着社会稳定甚至国家安全。由于农产品及食品的品质不合格引发的安全事件备受社会各界的广泛关注。对农产品及食品的品质的监管长久以来都是分析检测领域的重点和难点。我国人口众多,对农产品和食品的消费量非常大。面对如此大量农产品及食品品质的无损快速检测需求,光谱法以其快速、无损、高效、环境友好、可现场检测等诸多特点,为农产品及食品品质的无损快速分析提供了良好的解决方案。然而,传统的光谱法在检测过程中所使用的数据量十分庞大,不仅在建立校正模型过程中会消耗大量时间,而且难以完成大量农产品及食品的品质在线高通量无损快速检测。大量数据的计算成为限制光谱类分析仪器工作效率的主要瓶颈之一,并且大量数据的计算对仪器设备的硬件配置也提出了非常高的要求,从而间接地提高了光谱分析技术的应用成本。近年来,关键变量筛选技术脱颖而出,并成为光谱分析的一个新热点。通过筛选,采用少量关键变量建立校正模型即可得到和全谱数据建模准确度相差无几的分析结果,从而可以有效提高分析仪器的工作效率并间接地降低光谱分析技术的应用成本,进而为农产品及食品品质的高通量检测提供了可靠的技术支持、为满足人民日益增长的美好生活需要提供科技保障。针对光谱关键变量筛选在粮食及粮食作物、蔬菜、水果、经济作物、肉类、食品品质与安全领域的无损检测应用进行综述,对光谱关键变量筛选技术的应用从筛选方法、应用范围、应用效果等方面进行了分类总结归纳,并就光谱关键变量筛选技术在农产品及食品品质无损检测中的应用从变量筛选方法特点及趋势、所选变量的稳定性和可靠性、所选变量的实际意义等方面进行了展望。
关键词： 光谱分析 关键变量筛选 无损检测 农产品品质 食品品质与安全
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基于需求的京津冀地区生态系统服务价值时空变化研究
《北京大学学报(自然科学版) 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：在分析生态系统服务供需逻辑关系的基础上选择指标,评估京津冀地区生态系统服务需求状况,划定需求类型区.基于2000和2015年土地利用现状数据,分析生态系统服务价值的时空变化,并提出相应的土地利用策略.结果表明:1)人类对生态系统有物质、环境和文化三大需求,对应生态系统供给、调节、支持和文化4大功能中的9项服务,可以从人口数量、经济水平、产业发展和教育水平4个方面来评估;2)京津冀地区生态系统服务需求空间差异较大,可以划分为极高需求区、高需求区、中需求区和低需求区;3)在所研究的时段内,京津冀地区生态系统服务总价值降低,县域生态系统服务总价值和地均价值在空间上呈现总体上从北往南逐步降低的特征;4)不同需求类型区的生态系统服务价值分布不均衡,2000—2015年间各类型区价值都有所降低,不同类型区的土地利用策略不同.
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静液压传动拖拉机定速巡航控制系统设计与试验
《农业机械学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对现有农机速度调节策略功率匹配度不高、燃油经济性差的问题,以静液压传动拖拉机为平台,基于CAN总线设计了拖拉机定速巡航控制系统。该系统由拖拉机工况采集、负载检测、油门控制、变量泵排量调节、作业负载调节、通信等模块组成。设计了油门调节机构和负载调节装置,获取并解析了拖拉机工况数据,建立了静液压传动拖拉机油门开度、变量泵排量与速度对应的数学模型,制定了发动机转速与变量泵排量协同控制策略。分别在水泥路面空载、田间空载和平地作业3种工况下进行了协同控制策略试验,在平地作业工况下进行了定油门控制策略、油门排量耦合控制策略和油门排量协同控制策略试验。结果表明,3种工况下,协同控制策略的速度控制绝对误差分别为0.005、0.007、0.012 m/s;在达到相同目标速度的前提下油门排量协同控制策略降低了发动机转速。拖拉机定速巡航控制系统能够在保证速度控制精度的前提下,减小燃油消耗。
关键词： 拖拉机 定速巡航控制系统 静液压传动 协同机制策略 功率匹配
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田间条件下生物炭与化肥配施对土壤氮磷纵向迁移、结球生菜产量品质及土壤微生物数量的影响
《环境科学学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为探讨生物炭对农田化肥面源污染的防控效果,本文以北运河流域（北京段）下游"上壤下砂"、施肥量大、易漏水漏肥菜田为研究对象,分析了田间条件下不同用量生物炭配合化肥底施和施炭基肥对土壤氮磷纵向迁移、结球生菜产量品质及土壤微生物数量的影响.结果表明:与单施化肥（T1）相比,（1）化肥配施生物炭750 kg·hm-2（T2）、2250 kg·hm-2（T3）、4500 kg·hm-2（T4）和施炭基肥（T5）处理20～40 cm土壤硝态氮含量分别降低41.20%、39.60%、24.20%和13.78%,0～20 cm土壤有效磷（Olsen-P）含量分别提高26.30%、24.70%、32.60%和11.20%,40～60 cm土壤Olsen-P含量分别减少27.30%、26.10%、33.50%和41.30%,T3和T5处理20～40 cm土壤Olsen-P含量分别减少19.90%和12.50%,表明农田配施生物炭或者施炭基肥可提高耕层土壤供磷量,并有效阻控耕层硝态氮和Olsen-P向下层土壤淋溶迁移;（2）化肥配施生物炭（T2～T4）对结球生菜产量、维生素C（Vc）和硝酸盐含量均无显著影响,施炭基肥（T5）处理结球生菜生物产量显著增加了14.36%（p<0.05）,Vc含量显著提高了20.00%（p<0.05）;（3）T4和T5处理土壤细菌数量分别减少57.49%和47.50%（p<0.05）,且T5处理土壤真菌数量减少46.67%（p<0.05）.综合考虑不同土层氮磷、结球生菜产量品质及土壤微生物数量变化,推荐生物炭配施量为750～2250 kg·hm-2,并建议进一步加强生物炭对农田土壤微生物群落的影响监测.
关键词： 生物炭 炭基肥 结球生菜 土壤硝态氮 土壤Olsen-P 微生物数量
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面向土壤环境质量等级划分的统计推断与加密采样优化方法研究综述
《农业环境科学学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：环境质量等级划分是土壤环境调查和监测的一项重要目标。不同于总体估计和空间插值,等级划分只需要准确估计污染物浓度与等级划分阈值之间的大小关系,同时由于土壤环境质量等级具有空间连续性,加密采样时应该将样点布设在等级过渡地带,准确获取等级边界。但是初步调查的样点一般较为稀疏,导致等级估计结果具有较大的不确定性,难以反映真实的等级过渡情况,而且具体应用对两类等级划分错误也有不同的控制要求,构成了土壤环境质量等级划分及加密采样面临的特殊问题。本文分析梳理了国内外土壤环境质量等级划分统计推断与加密采样布局优化方法的研究进展,归纳总结了以等级划分为目的的统计推断方法与加密采样布局优化方法体系,并探讨了下一步研究的方向,为我国目前开展的农用地土壤环境类别划分、工矿企业土壤污染修复区确定等重大需求提供方法选择依据。
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服务融合趋势下农业生产托管组织方式创新研究
《北方园艺 》 2021 北大核心
摘要：农业生产托管逐步成为规模化农业服务的一个重要发展方向。目前关于农业服务规模经营的学术研究远远滞后于发展实践。针对目前研究的不足,该研究结合我国农业生产托管最新实践和黑龙江、山西、江苏、甘肃等省份的走访调研,着眼于服务规模经营视角下农业生产托管服务商的组织方式创新,总结提炼了横向联合扩大服务规模、纵向联合延长产业链条、交叉联合提供全方位服务、线上线下搭建信息化资源共享平台等服务融合创新方式,并分析了农业生产托管在推动农业服务型规模经营方面存在的问题,从而深入探讨农业生产托管服务融合创新的有效手段,并提出相关针对性建议,为农业生产托管的模式规范和政策优化提供参考依据。
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