科研产出
PWM变量控制喷头雾化特性研究
《农机化研究 》 2019 北大核心
摘要：为研究基于高频电磁阀的变量喷雾系统对不同喷头的喷雾特性的影响,选取Lu120-02扇形、TR80-02型锥形和AD120-02型防漂3种不同喷头,采用基于高频电磁阀的变量喷雾系统,通过改变脉宽调制(PulseWidth Moderation,PWM)控制信号,测试了不同喷头在不同频率和占空比下的流量和雾滴粒径。结果表明:在高频信号下,3种不同类型的喷头流量和占空比均呈线性变化趋势,且和频率呈正相关性; AD120-02型喷头流量调节倍数在相同测量条件下均大于其余两种类型喷头,在10Hz达到最大调节倍数2.01倍; 3种喷头的雾滴的体积中值中径和控制信号的占空比、频率呈负相关性趋势变化; TR80-02号喷头雾滴分布相对跨度和粒径变化幅度均最小,其雾滴分布展现出最好的稳定性和均匀性。
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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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无人机影像光谱和纹理融合信息估算马铃薯叶片叶绿素含量
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用无人机平台搭载多光谱传感器在农业监测上已经有一些应用,但是利用无人机多光谱影像估算作物叶绿素含量的研究较少,特别是融合无人机多光谱影像光谱信息和纹理信息估算马铃薯叶绿素含量的研究更是罕见.基于此,该文利用2018年北京小汤山基地马铃薯各个典型生育期的无人机多光谱影像及实测的叶绿素含量数据,首先提取多光谱影像植被指数和纹理特征等变量,然后分析其与叶绿素含量相关性,筛选出较优特征变量,并开展基于调整R2和K折交叉验证的全子集分析估算马铃薯叶绿素含量.最后将植被指数与纹理特征通过主成分融合构建一种新的综合指标估算叶绿素含量.研究发现:1)多光谱植被指数和纹理特征估算叶绿素含量模型,K折交叉验证均优于调整R2;2)整个生育期,综合指标模型决定系数比植被指数模型、纹理特征模型均有提升,且标准均方根误差均降低.综合指标估算模型较优,多光谱植被指数模型次之,纹理特征模型较差.该研究可为马铃薯生长营养监测提供一种可行的方法,对马铃薯的栽培种植管理具有指导意义.
关键词： 无人机 农作物 遥感 马铃薯 叶绿素含量 多光谱 纹理特征 最优子集分析
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基于无人机数码影像的冬小麦氮含量反演
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：准确、快速地获取关键生育期冬小麦氮素含量,对农业管理者进行田间氮素施肥有重要的决策作用.利用无人机(unmannedaerialvehicle,UAV)搭载数码相机,可以短时间内获取冬小麦长势信息,实现对冬小麦氮素含量动态监测.该研究利用2015年北京市小汤山冬小麦无人机数码影像,采用3种阈值分割方法,将田间植株作物与土壤背景分离.对比影像分割方法的时效性与准确性,最终确定可见光波段差异植被指数VDVI(visible-band difference vegetation index)提取植被信息.按照试验方案要求,在不同的氮肥与水分胁迫管理下,将冬小麦3次重复试验分成48个试验小区,依据小区边界提取小区的红、绿和蓝通道的平均DN(digitalnumber)值,选取25个植被指数,同时与各个试验小区冬小麦不同器官氮含量进行相关性分析,筛选数码影像变量.由于植被指数之间耦合度较高,因此采用主成分分析对原始数据进行成分提取,提取特征向量参与建模,最后利用多元线性回归分析建立氮素反演模型,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和归一化的均方根误差(nRMSE)3个指标筛选出最佳模型,探究各器官氮素含量与数码变量的相关性.结果表明,实验室实测氮素含量与UAV数码影像氮素反演结果及基本一致.在反演模型构建精度方面,3种数据处理结果整体>部分>植被指数,反演效果叶氮>植株氮>茎氮.以冬小麦挑旗期为例,叶片氮含量整体信息提取验证模型的R2、RMSE和nRMSE分别为0.85、0.235和6.10%,比部分信息提取验证模型的R2高0.14,RMSE和nRMSE分别降低0.068和1.77个百分点;比植被指数信息提取验证模型的R2高0.43,RMSE和nRMSE分别降低0.141和3.67个百分点.研究表明,基于UAV数码影像利用多元线性回归构建冬小麦氮素含量反演模型,对试验小区整体提取作物信息的方式反演冬小麦叶氮含量效果最好,相比传统反演方法,模型稳定性更高,可为冬小麦田间水肥决策管理提供参考.
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赤霉素对露地栽培月季‘卡罗拉’生长发育的影响
《园艺学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：通过喷施不同浓度的GA_3(以喷水为对照),记录初花和谢花日期,于盛花期时调查花枝长、花柄长、株高及叶片长宽比等生长指标,研究赤霉素处理对露地栽培切花月季‘卡罗拉’生长发育的影响。结果表明,不同浓度GA_3处理对其株高、花枝长、花柄长均具有不同程度的促进作用。300 mg·L~(-1) GA_3处理,平均花枝最长,叶片长宽比值最大;300和400 mg·L~(-1) GA_3处理,平均花柄最长;500 mg·L~(-1) GA_3处理,平均株高最高。对300 mg·L~(-1) GA_3处理的植株材料进行扫描电镜观察及RT-PCR分析结果发现,RhGA2ox、RhGA20ox、RhGA_3ox及RhGID1基因表达上调,表明促进了体内GA_3的积累,诱导了生长素合成相关基因的表达,导致植物细胞伸长、细胞体积增大,因而促进植株增高、叶片变长;开花相关基因RhAP1、RhKSN和RhSOC1的表达先上升后下降;RhAP1、RhFT和RhSOC1的表达,尤其是开花素基因RhFT在21 d时的高水平表达可能造成比对照提早开花;而RhKSN基因高水平表达抑制了开花基因表达导致开花期延长。
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草莓呼吸特性与发酵阈值研究
《保鲜与加工 》 2019 北大核心
摘要：以红颜草莓为试材,采用密闭系统法,研究了不同温度(0、5、20℃)条件下,草莓包装环境内的气体体积分数变化和草莓的呼吸速率,拟合呼吸速率方程,并确定草莓的发酵阈值、乙醇含量及品质指标的变化。结果表明:密封盒内草莓的米氏模型参数拟合度较高,各方程决定系数(R2)值均在0.9以上。在0、5、20℃环境下,草莓果实的最大呼吸速率分别为5.49、9.09、26.32 mL CO2/(kg·h),最长贮藏时间分别为192、60、16 h,0℃和5℃环境下的发酵阈值比20℃环境下的低;果实的乙醇含量在最长贮藏时间点左右迅速升高;贮藏期间,果实硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量呈下降趋势,花色苷含量呈上升趋势。综上所述,各温度下密封盒内草莓的米氏模型参数拟合度较高,低温可以有效地抑制果实的呼吸强度,延缓果实品质的下降,延长其贮藏期。
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S/B和DS算法校正土壤水分对土壤有机质近红外光谱预测的影响
《光谱学与光谱分析 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：土壤水分对近红外光谱表现出强烈的吸收和对土壤有机质含量的预测造成干扰.研究选择41个样本作为校正集和9个样本作为预测集,所有样本做不同含水率(5%,10%,15%和17%)的处理.采用S/B和DS算法分别对预测结果和全光谱进行校正,消除土壤水分的影响.结果得出预测结果偏差减小和模型预测性能得到改善,Rp高于0.89和RMSEP低于0.885%.研究表明S/B和DS算法能有效消除土壤水分的影响和提高土壤有机质预测的准确性.
关键词： S/B算法 DS算法 土壤水分 土壤有机质 近红外光谱
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