科研产出
基于PC-RELM的养殖水体溶解氧数据流预测模型
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：养殖水体中溶解氧浓度一直是最重要的水质参数之一。为了精准地对水体溶解氧进行调控，提高养殖生产效率，降低养殖风险，该研究考虑外部天气条件对溶解氧的影响以及溶解氧自身的昼夜变化特征，提出一种基于正则化极限学习机（principal component analysis and clustering method optimized regularized extreme learning machine,PC-RELM）的养殖水体溶解氧数据流预测模型。首先，采用主成分分析法判断影响溶解氧浓度的强重要性因子，降低预测模型的数据维度；其次，利用熵权法计算各时刻点的天气环境指数，并利用快速动态时间规整算法（fast dynamic time warping,FastDTW）完成时间序列数据流在不同天气环境下的相似度度量；然后使用k-means算法对时间序列的相似度进行聚类分簇，并基于分簇结果完成正则化极限学习机预测模型的构建，实现溶解氧浓度的估算。最后将PC-RELM模型应用到无锡南泉试验基地养殖池塘的溶解氧预测调控过程中。试验结果表明：PC-RELM的预测均方根误差值（root mean square error,RMSE）为0.961 9，与PLS-ELM（partial least squares optimized ELM）、最小二乘支持向量机（least square support vector machine,LSSVM）以及BP神经网络模型进行对比，其RMSE值分别降低了41.54%、54.58%和67.16%。该预测模型可以有效地捕捉不同天气条件下溶解氧的变化特点，具有较高的预测精度和效率。
关键词： 溶解氧 养殖 水质 聚类 快速动态时间规整算法 正则化极限学习机
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南流江口陆源物质输送的季节性差异及其影响
《中国环境科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：通过对南流江丰水期（2015年7月）、枯水期（2016年4月）河口表层沉积物中有机质含量和同位素组成的变化来揭示陆源入海物质输送的季节性差异,评估其对近海环境的影响.结果表明,枯水期水体悬浮颗粒物（SPM）含量自河口向外随水深增加逐步降低（平均值为0.030g/L）,丰水期洪水前SPM含量较低（平均值为0.020g/L）,洪水后SPM含量显著增高（平均值为0.047g/L）,证明枯水期浪、潮对表层沉积物扰动较大使颗粒物大量悬浮,而丰水期浪、潮的影响较小,以洪水控制为主.不同季节沉积物中总有机碳（TOC）、总氮（TN）平均含量相当, TOC平均含量均接近0.46%,丰水期和平水期TN含量分别为0.054%和0.062%,但空间分布差异明显,丰水期在河口东侧半封闭海湾中有机质含量较高,枯水期有机质呈斑块状分布.根据同位素组成特征来看,丰水期陆源有机质自河口向外输送,沿河口向南形成高陆源有机质沉积带,半封闭海湾中以海源有机质为主;而枯水期陆源有机质贡献呈现明显的自河口向外快速降低趋势.丰水期颗粒物自河口向外输送后快速堆积,枯水期在浪、潮作用下使区域内物质强烈混合,这是该区域中沉积环境的主要特征,也是导致周边海域水体环境质量呈现明显的季节性差异的原因之一,后期水体环境治理过程中应充分考虑如何有效的进行季节性调控.
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烹饪方式对凡纳滨对虾(Penaeus vannamei)脂质及挥发性物质的影响
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究风味差异的形成机制，以凡纳滨对虾为研究对象，研究蒸制和微波加热2种烹饪方式对脂质组成、脂质氧化水解程度及挥发性物质的影响。结果表明，凡纳滨对虾在烹饪后总脂和脂质组成（磷脂、甘油三脂及游离脂肪酸）含量均显著降低（P＜0.05）。蒸制和微波加热的对虾，其脂质组成也有所差别，与蒸制相比，微波加热虾肉中的磷脂含量偏高，而游离脂肪酸含量偏低。鲜虾烹饪后饱和脂肪酸含量显著下降，不饱和脂肪酸含量显著上升（P＜0.05），可能与磷脂的水解有关。蒸制和微波加热加速了脂质的氧化水解，酸价和硫代巴比妥酸反应物值均显著升高（P＜0.05）。电子鼻分析结果显示鲜虾、蒸制和微波加热虾肉的气味特征有明显不同，且微波加热气味变化更大。采用气相色谱-离子迁移谱从虾肉中分离鉴定出25种挥发性物质，其中2,3-戊二酮、2-丁酮、2-甲基丁醛、己醛、1-辛烯-3-酮和戊醛等是熟虾肉主要的风味物质，且在微波加热的样品中含量更高。Pearson相关性分析结果表明，脂质的氧化水解对风味形成有重要贡献，游离脂肪酸中的C14:0、C15:0、C16:1、C18:1n9c、C18:2n6c、C18:3n3与虾肉特征气味形成密切相关。
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稻虾轮作模式面源污染排放特征及其能值评估
《湖泊科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探明稻虾轮作模式面源污染排放特征并合理评价该模式的环境可持续性,通过对江汉平原稻虾轮作模式小龙虾养殖排放尾水中总氮(TN)、总磷(TP)、COD和氨氮(NH3-N)浓度进行监测,对稻虾轮作模式稻田养殖小龙虾的排污系数进行了估算,并采用等标污染负荷法进行了主要污染物解析.运用能值分析方法对稻虾轮作模式进行了包含面源污染的能值评估,对比单季稻模式,对其可持续发展能力进行了定量评价.结果表明:江汉平原稻虾轮作模式小龙虾养殖排放尾水中 TN、TP、COD 和 NH3-N 的浓度范围分别为 0.53~5.36、0.12~0.70、6.60~78.39 和 0.34~1.75 mg/L,TN、TP 和COD平均排放浓度高于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类水质标准.等标污染负荷法分析结果表明TN的等标负荷比最高,是稻虾轮作模式面源污染控制的关键污染物.稻虾轮作模式小龙虾养殖排放尾水中TN、TP、COD和NH3-N的排污系数分别为2.994、0.458、35.132和1.405 kg/t,表明稻虾轮作模式面源污染排放系数较低,对环境污染程度总体较小,但也应引起重视,并纳入农业面源污染源排放监测网络当中.包含面源污染的能值分析结果表明,与单季稻模式相比,稻虾轮作模式的可更新资源投入占比、能值产出率和可持续指数更高,环境负载率更低,表明当前的稻虾轮作模式虽然存在一定面源污染风险,但仍具有可持续发展竞争优势.研究结果为估算稻虾轮作模式的面源污染负荷提供了基础数据,为农业面源污染防治和稻虾轮作模式的可持续发展提供了参考依据.
关键词： 稻虾轮作 面源污染 能值分析 等标污染负荷 排污系数
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禁渔初期鄱阳湖流域柘林水库鱼类资源时空分布格局及影响因子
《湖泊科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了解长江十年禁渔初期鄱阳湖流域柘林水库鱼类资源时空分布格局及其影响因子,于2020年9月（秋季）、12月（冬季）和2021年4月（春季）、7月（夏季）,采用渔获物抽样和水声学探测相结合的方法对柘林水库鱼类群落和资源密度的时空动态进行调查,并利用广义可加模型（generalized additive model,GAM）识别了影响鱼类资源变化的关键因子。调查期间共采集鱼类5目12科36属54种,鲤形目鱼类占比最高为70.38%,鳙(Hypophthalmichthys nobilis、?（Hemiculter leucisculus）和黄尾鲴（Xenocypris davidi）为优势种。水声学探测结果表明,鱼类密度（ind./1000 m~3）具有明显的时空异质性,春、夏季（10.42±17.57和16.34±11.89）显著高于秋、冬季（2.74±3.33和2.02±5.07）,中游（3.18±4.76）则显著低于上、下游（11.20±15.66和5.37±9.33）。GAM模型对鱼类密度的总偏差解释率为84.6%,其中经纬度、季节、叶绿素a浓度和溶解氧对鱼类密度的影响效应显著,水深和总氮的影响不显著。鱼类主要分布在29.12°～29.30°N,115.05°～115.15°E区域,显著影响鱼类分布的溶解氧和叶绿素a浓度范围分别为9～12 mg/L和5～15μg/L。柘林水库鱼类呈现小型化趋势,为维护生态系统稳定性和鱼类多样性,后续需加强对鱼类群落结构和时空分布格局影响的机制方面的相关研究。
关键词： 鱼类资源 水声学 广义可加模型 鄱阳湖流域 柘林水库 时空分布
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基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法
《地球物理学报 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：南黄海新近系沉积层与其下方中-古生代海相地层之间速度差异大，存在强波阻抗界面，导致接收的浅部和中深部地层的反射波振幅差异极大.一般全波形反演方法未考虑不同界面反射波振幅的差异，对南黄海浅部沉积层速度的反演效果好，而对中深部地层速度的反演效果差.为此，本文提出一种基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法.该方法对中深部弱反射波数据施加较大的权重，对浅部强反射波数据施加较小的权重，从而均衡浅、中和深部地层反射波的振幅，使得自浅至深所有地层速度均能得到较好反演效果.同时，该方法利用海底地震资料和拖缆地震记录积分的低频成分反演低波数背景速度场，利用拖缆资料的高频成分提高反演模型的分辨率，充分发挥了拖缆和海底地震资料的优势互补作用，获得了比仅使用单一资料更好的反演结果.根据地震剖面和钻井资料，建立了南黄海中部隆起的速度模型.利用该理论模型的合成地震记录对本文方法进行了测试和分析，验证了本文方法的正确性和有效性.
关键词： 南黄海 波形反演 联合反演 海底地震资料 振幅加权 速度模型 强波阻抗界面
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远洋渔业多波束声呐主机高效散热设计与验证
《农业工程学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了解决多波束渔用声呐主机在远洋渔船高温、高湿环境下工作时面临的散热问题，该研究从多波束渔用声呐主机的散热分析出发，运用传热学和结构设计的相关理论，对渔用声呐主机进行了热设计。首先运用系统分析法对声呐主机整个散热过程中的结构和散热方式展开研究；然后，利用热仿真软件对声呐主机的散热过程进行仿真，对比信号处理机在不同风道设计方案下声呐主机的整机温度的变化，多款散热风扇对整机散热效果的影响，在不同环境温度下（20、30、40、50℃）声呐主机的散热能力，以及热设计前后的温度分布；最后，搭建了声呐主机散热测试平台，验证声呐主机的真实散热能力。结果表明，强迫对流与自然冷却结合的散热方式可以解决声呐主机的热量堆积问题。仿真结果表明，4条风道的设计可作为声呐主机的散热方案，选用的FFB0612SHE和FFB0612EHE散热风扇符合声呐主机的散热要求，通过热设计可使声呐主机的温升控制在25℃以内，热量堆积现象大幅改善。散热试验结果表明，热设计后的渔用声呐主机散热能力大幅提升，声呐主机的温升控制在25℃以内，各板卡之间的温度控制在5℃以内，验证了仿真分析结果，在热源与主机外部环境之间形成了一条低热阻的通道。研究结果提高了声呐主机的工作稳定性，为声呐主机在远洋渔船高温、高湿环境下的正常工作提供了解决方案和理论分析方法。
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裂腹鱼类系统进化及高原适应性研究进展
《湖泊科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：裂腹鱼类是分布于青藏高原及其周边地区的一群鲤科鱼类,随着青藏高原的隆升由原始的鲃亚科鱼类逐渐演化为适应于寒冷、高海拔和急流等恶劣环境的一个自然类群,其共同特征是肛门和臀鳍基部两侧各有一列特化的鳞片(臀鳞),具有生长缓慢、性成熟晚、寿命较长、繁殖力低等生活史特征.裂腹鱼类是四倍体起源,多倍体化事件在其进化过程中发挥了重要的作用.裂腹鱼类特殊的地理分布、形态特征、遗传结构和生活史对策使其成为研究多倍体鱼类和高原适应机制的重要材料,并受到科学家们的广泛关注.本文综合分类学、系统发育与生物地理学、遗传学和生物学等领域,重点从考古学和系统学等多角度对裂腹鱼类的起源与进化进行论述,基于转录组学阐述裂腹鱼类高原适应的分子机制,较为全面地总结了高原多倍体鱼类的系统进化及极端环境适应.
关键词： 青藏高原 裂腹鱼类 生物地理学 系统进化 高原适应性
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基于CycleGAN和注意力增强迁移学习的小样本鱼类识别
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：围绕水产养殖水下目标精准识别的产业发展需求，针对小样本目标识别精度低、模型算法场景适应能力差等问题，提出一种基于改进循环对抗网络（Cycle constraint adversarial network, CycleGAN）样本扩增和注意力增强迁移学习的小样本养殖鱼类识别方法。利用水下采样装备收集实际养殖场景和可控养殖场景大黄鱼图像，并以可控场景图像作为辅助样本集。利用CycleGAN为基础框架实现辅助样本到实际养殖场景图像的迁移，并提出一种基于最大平均差异（Maximum mean discrepancy, MMD）的迁移模型损失函数优化方法。在迁移学习阶段使用ResNet50为基础框架，并引入SK-Net（Selective kernel network）注意力机制优化模型对不同感受野目标的感知能力，提升模型对无约束鱼类目标的识别精度。试验结果表明，本文方法有效提升了小样本鱼类目标的识别能力，鱼类识别召回率达到94.33%,平均精度均值达到96.67%,为鱼类行为跟踪和表型测量提供了有效的技术支撑。
关键词： 大黄鱼识别 循环对抗网络 注意力增强 SK-Net 迁移学习 注意力机制
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食品中甲霜灵残留的样品前处理技术及检测方法研究进展
《分析试验室 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：甲霜灵作为一种农田中常用的杀菌剂,主要用于防治豌豆、马铃薯、水稻等农作物的霜霉病、黑胚病、薯晚疫病等.不规范使用甲霜灵会造成农药残留,残留的甲霜灵通过食物链富集效应导致食品安全问题.目前,对于甲霜灵检测的样品前处理技术包括QuEChERS法、分散液-液微萃取法、温度控制分散液-液微萃取法、基质固相分散萃取法、磁固相萃取法等.检测方法包括色谱法、色谱-质谱法、基质辅助激光解吸电离-成像质谱法、胶体金免疫层析法以及酶联免疫吸附法.本文综述了近年来食品中甲霜灵残留的样品前处理技术及检测方法,并对其发展方向进行了展望,旨在为食品中甲霜灵残留的检测和监控提供参考.
关键词： 甲霜灵 样品前处理 检测 基质辅助激光解吸电离-成像质谱
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