科研产出
实测草坪蒸散量评价P-M模型在北京地区适用性
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了研究北京地区的参考作物蒸散(reference evapotranspiration,ET0)特征以及Penman-Monteith(P-M)模型的适用性,2012-2014年生长季,应用蒸渗仪实测了冷季型高羊茅(Festuca arundinacea)、暖季型野牛草(Buchloe dactyloides)和乡土草种青绿苔草(Carex leucochlora)3种草坪的蒸散,应用自动气象站监测了试验地的太阳辐射、温度、空气相对湿度、风速等气象参数,通过P-M模型计算获得了ET0。将同期的P-M模型计算值与实测值进行了不同天气以及不同尺度下的比较分析,应用线性回归斜率与决定系数(R2)以及均方根误差(root mean square error,RMSE)与一致性指数(d)等统计参数进行了一致性评价。结果表明,P-M模型计算ET0与实测值在日、周、月尺度上均呈现一致的变化趋势。北京地区ET0高峰出现于5月,蒸散速率分别为4.18±0.27(P-M模型)、4.43±0.98(高羊茅)、3.96±0.23(青绿苔草)、3.53±0.25 mm/d(野牛草),10月最低。P-M模型计算的ET0与太阳辐射、平均气温、最高气温均呈极显著的线性关系,其中ET0与太阳辐射回归的R2最高,达到0.885。天气影响P-M模型的准确性,P-M模型计算ET0与草坪实测值的比值随着太阳辐射的降低(从晴天到雨天)而升高。P-M模型高估了阴雨天下的ET0。P-M模型计算ET0与实测值的RMSE和d值均随评价尺度减小而增大。实测ET0在3种草坪间差异显著,高羊茅>青绿苔草>野牛草。P-M模型计算ET0与高羊茅实测值的一致性最高,具有接近1.0的回归方程斜率(0.99~1.03)、最小的均方根误差(0.62~1.05 mm/d)和最高的一致性指数(0.89~0.90)。P-M模型在北京地区有较好的适用性,但在阴雨天气及春季低温情况下会高估ET0。
关键词： 蒸散 草坪 模型 蒸渗仪 高羊茅 青绿苔草 野牛草
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华北平原农田耕作便利度评价研究
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：耕作便利是表征农田综合质量的重要因素。为准确反映现代农业发展对耕作便利条件的要求,基于农业机械效率视角界定农田耕作便利度,进而构建定量综合评价模型,并在华北平原项目区开展实证分析。结果表明:新界定的耕作便利度强化了农业机械耕作效率的影响,包括田间作业效率和机械通行效率两方面。明确了机械化耕作背景下的连片度、耕作距离和田间道路通达度3个关键指标的内涵与快速获取方法,为准确评价耕作便利度奠定了基础。耕作便利度评价结果显示:研究区82. 41%的耕地处于非常便利和比较便利的级别,平均地块面积大,集中连片且交通便利,是发展高效农业、推广机械化耕作的适宜区域;一般便利和不便利级别的田块平均面积较小,分布分散且远离居民点,机械耕作效率较低,不利于发挥规模效益。该研究可为耕地质量评价、高标准农田建设项目选址等提供技术支持。
关键词： 耕作便利度 耕地质量 评价 现代农业 效率 华北平原
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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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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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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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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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核酸适配体技术在霉菌毒素检测中的应用
《中国食品学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：近年来,食品和饲料中的霉菌毒素污染对畜产品安全和人类健康构成严重威胁,带来了巨大的经济损失。对霉菌毒素检测技术的开发成为食品安全领域重要的研究内容。核酸适配体是指利用指数富集系统进化技术(SELEX)体外筛选得到的一类能够特异性地识别目标物的寡核苷酸序列,具有筛选程序简单,易于合成,性能稳定等优点,目前在食品安全检测、环境污染物监测以及临床诊断方面展现良好的应用前景。本文在介绍核酸适配体及其应用优势的基础上,综述目前筛选到的霉菌毒素适配体,以及核酸适配体技术在霉菌毒素检测中的应用与发展趋势。
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基于时间序列红外图像的玉米叶面积指数连续监测
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对受田间变化光照影响冠层图像参数计算的精度及自动化程度仍然不高的问题,该文提出了一种基于冠层顶视单角度红外图像序列的玉米叶面积指数(leaf area index,LAI)获取方法。首先,在玉米整个生育期内获取冠层顶部垂直向下红外图像序列,针对冠层图像背景分割易受田间变化光照影响,提出了一种基于绿色植物"红边"现象和冠层图像背景正态分布模型的分割方法,方法计算简便精度高于支持向量机分割。在冠层参数解析阶段,根据玉米叶片球形分布假设,简化了顶视冠层图像的叶片投影函数(G函数),利用Beer-Lambert定律推导了图像冠层孔隙度计算叶面积指数的方法。试验结果表明:该方法与间接测量原理的商业化设备测量值具有较高的相关性,叶面积指数测量的决定系数为0.94。方法应用于2个不同年代品种冠层结构动态变化监测,能够准确反映冠层结构差异,建立了冠层孔隙度与植株干质量(R2=0.95,R2=0.94)植株鲜质量(R2=0.96,R2=0.89)的关系模型,该方法简化了玉米冠层结构参数测量过程,可为田间环境下冠层参数的自动连续监测提供了解决方案。
关键词： 作物 监测 图像分割 玉米 红外图像 叶面积指数 冠层孔隙度
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施硼对水稻幼苗吸收和分泌砷的影响
《环境科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：通过3组水培试验研究了营养液不同供硼(B)浓度和叶面施B对水稻(Oryza sativa L.)幼苗吸收、转运和分泌砷(As)的影响.在10μmol·L-1三价砷[As(Ⅲ)]或五价砷[As(Ⅴ)]处理下,营养液B浓度没有显著影响水稻体内As(Ⅲ)、As(Ⅴ)和总As的含量、转移系数和根吸收效率.叶面施B使得水稻幼苗地上部的B含量显著增加15.8倍,使得As(Ⅴ)处理条件下的根部As含量和As根吸收效率分别显著降低20.9%和18.0%,As(Ⅲ)处理条件下的根部As含量和As根吸收效率分别降低12.6%和13.8%(P<0.05),而地上部As含量降低不显著(P>0.05).在As(Ⅴ)处理下,叶面施B使根部B含量显著降低达47.1%,而As(Ⅲ)处理下根部B含量无显著变化.As(Ⅴ)处理下的水稻根部B含量平均比As(Ⅲ)处理高85.3%(P<0.05).叶面施B后,As(Ⅴ)处理下水稻根部中总As含量和As(Ⅴ)含量均与根部B含量呈显著正相关(P<0.05).As(Ⅲ)预处理后水稻幼苗根系外泌的As总量比As(Ⅴ)预处理高105.2%.叶面施B使As(Ⅲ)预处理水稻的As外泌量增加14.0%~16.9%(P>0.05),对As(Ⅴ)预处理的水稻As外泌无影响.水稻根部有45.9%~70.7%的As可以在1周内被外排到生长介质中.结果表明,营养液供B浓度为As浓度的4倍时仍不能减少水稻幼苗对As的吸收累积,而叶面施B有助于减少水稻对As的吸收.B通道不是As(Ⅲ)进入水稻根系的主要途径;As(Ⅴ)在水稻中的迁移分配机制可能与B的迁移运输有关.
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