科研产出
肉牛联合育种关键技术应用的研究进展
《中国畜牧杂志 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：我国肉牛种质资源长期面临进口依赖性强、国内优质种牛缺失、肉牛育种企业利润低、管理效率低、区域联合育种效果不理想等问题，全面了解认识我国肉牛当前育种技术、扩繁培育技术、推广体系模式现状是解决问题的前提。本文综述了国内外肉牛遗传性状评定标准与关键技术，肉牛联合育种中的育繁推一体化模式，针对国内外肉牛育种、扩繁培育、推广模式中关键技术的现状进行对比研究，分析了我国肉牛育种当前存在的现状与问题，并在信息化技术应用、引进肉牛品种的利用、本土肉牛的培育等方面提出建议，旨在有效推动我国肉牛“育种、扩繁、推广”一体化进程，加快本土肉牛品种培育，提升我国肉牛联合育种水平。
关键词： 性状评定标准 性状评定技术 育繁推模式 肉牛联合育种
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小样本目标检测研究综述
《计算机科学与探索 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：目标检测是计算机视觉方向的热点领域,其通常需要大量的标注图像用于模型训练,这将花费大量的人力和物力来实现.同时,由于真实世界中的数据存在固有的长尾分布,大部分对象的样本数量都比较稀少,比如众多非常见疾病等,很难获得大量的标注图像.小样本目标检测只需要提供少量的标注信息,就能够检测出感兴趣的对象,对小样本目标检测方法做了详细综述.首先回顾了通用目标检测的发展及其存在的问题,从而引出小样本目标检测的概念,对同小样本目标检测相关的其他任务做了区分阐述.之后介绍了现有小样本目标检测基于迁移学习和基于元学习的两种经典范式.根据不同方法的改进策略,将小样本目标检测分为基于注意力机制、图卷积神经网络、度量学习和数据增强四种类型,对这些方法中使用到的公开数据集和评估指标进行了说明,对比分析了不同方法的优缺点、适用场景以及在不同数据集上的性能表现.最后讨论了小样本目标检测的实际应用领域和未来的研究趋势.
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利用无人机高光谱影像的冬小麦氮含量监测
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：作物氮含量影响作物的生长状况,合适的施氮量可以促进作物生长和提高作物产量,因此准确、快速地监测作物的氮含量十分必要.旨在探索将无人机成像高光谱获取的植被指数和光谱特征参数相结合以提高冬小麦关键生育期氮含量估算精度的潜力.首先,以无人机为遥感平台,搭载高光谱传感器获取了冬小麦拔节期、挑旗期、开花期和灌浆期 4 个主要生育期的高光谱遥感影像,并实测了各生育期的氮含量数据.其次,基于预处理后的高光谱影像,提取冬小麦各生育期的冠层反射率数据,并构造能较好反映作物氮素营养状况的 12 种植被指数和 12 种光谱特征参数.然后,计算了各光谱参数与冬小麦氮含量的相关性,并筛选出各生育期与氮含量相关性较强的植被指数和光谱特征参数;最后,利用逐步回归分析(SWR)构建基于植被指数、植被指数结合光谱特征参数的氮含量估算模型.结果显示:(1)选取的大部分植被指数和光谱特征参数与冬小麦氮含量都有较高的相关性.其中,植被指数的相关性高于光谱特征参数;(2)基于单个植被指数或光谱特征参数估算冬小麦虽然可行,但精度还有待进一步提高;(3)与单一植被指数或光谱特征参数相比,植被指数结合光谱特征变量利用 SWR方法构建的氮含量估算模型的精度和稳定性更高(拔节期:建模R2=0.64,RMSE=24.68%,NRMSE=7.96%,验证R2 =0.77,RMSE=23.13%,NRMSE=7.81%;挑旗期:建模R2=0.81,RMSE=15.79%,NRMSE=7.41%,验证R2 =0.84,RMSE=15.10%,NRMSE= 7.08%;开花期:建模R2 =0.78,RMSE=9.88%,NRMSE=5.66%,验证R2 =0.85,RMSE=9.12%,NRMSE=4.76%;灌浆期:建模R2=0.49,RMSE=13.68%,NRMSE=9.85%,验证R2=0.40,RMSE= 18.29%,NRMSE=14.73%).研究结果表明,结合无人机成像高光谱获取的植被指数和光谱特征参数构建的冬小麦氮含量估算模型精度和稳定性较高,研究结果可为冬小麦氮含量的空间分布和精准管理提供参考.
关键词： 无人机 冬小麦 高光谱 氮含量 逐步回归 光谱特征参数
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低温贮藏对高品质番茄果实采后生理的影响
《北方园艺 》 2023 北大核心
摘要：以高品质番茄品种“京番308”为试材，在低温和常温条件下(5℃和25℃)贮藏，通过测定贮藏过程中番茄果实的硬度、可溶性固形物(TSS)、维生素C、丙二醛(MDA)、番茄红素、β-胡萝卜素、总酚、类黄酮含量，以及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和多酚氧化酶(PPO)活性，研究低温贮藏对高品质番茄果实采后生理的影响，以期为低温贮藏在高品质番茄采后贮藏保鲜中的应用提供参考依据。结果表明：低温贮藏可以有效减缓番茄果实硬度的下降，抑制MDA含量的增加和TSS、维生素C、番茄红素与β-胡萝卜素含量的减少，并降低了番茄贮藏期间的总酚和类黄酮含量。同时，低温贮藏还提高了抗氧化酶(POD)、CAT和APX的活性，增强了果实抗氧化能力。
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海南地区冬春作甜瓜病毒病病原鉴定与分析
《中国蔬菜 》 2023 北大核心
摘要：为探明海南地区冬春作甜瓜病毒病的主要病原种类和危害情况,2022—2023年冬春季从海南甜瓜主产区采集34份疑似感染病毒病的甜瓜样品,利用高通量测序(high-throughput sequencing)和聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术对甜瓜病毒病的病原种类进行鉴定和分析.结果表明:甜瓜黄斑病毒(melon yellow spot virus,MYSV)、西瓜银斑驳病毒(watermelon silver mottle virus,WSMoV)和中国南瓜曲叶病毒(squash leaf curl China virus,SLCCNV)引起的甜瓜病毒病在海南多个产区普遍发生.其中,MYSV检出率最高,为73.53%;其次为WSMoV,检出率61.76%;且呈现MYSV和WSMoV复合侵染现象,复合侵染率为47.06%.
关键词： 甜瓜病毒病 甜瓜黄斑病毒 西瓜银斑驳病毒 中国南瓜曲叶病毒 分类鉴定
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综合光谱纹理和时序信息的油茶遥感提取研究
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：具有极高营养价值且被誉为东方“橄榄油”的油茶树是我国南方地区重要经济林，我国是世界上油茶树分布最广的国家。提取油茶种植分布和面积对林业部门开展油茶的宏观管理和生产指导具有重要意义。以地处亚热带地物复杂且多山地丘陵的湖南省常宁市为研究区，该区域分布有大量农田和森林，且部分植被季节变化较大，对油茶的遥感提取带来了很大挑战。提出了基于春夏秋三期的GF-2号高分辨率卫星影像，综合植被指数、纹理特征、 PCA主成分3种特征，以及春夏、春秋、夏秋、春夏秋四种不同时序组合和随机森林（RF）算法共构建了17种分类场景（S1—S17）,运用随机森林（RF）、支持向量机（SVM）、最大似然（MLC）三种不同分类算法开展油茶遥感提取实验，筛选出最优特征组合、最佳分类季节与最优时序组合、最优分类方法。结果表明：仅基于光谱信息分类精度低，纹理特征的加入可大幅提升精度，而PCA对于精度的提升效果微弱；通过比较不同季节单时期的分类结果发现油茶提取精度最高的季节为夏季，夏季单时期影像在最优特征组合（S8）中油茶生产者精度（PA）为94.06%,油茶用户精度（UA）为92.57%;在分类场景S10—S17中实验发现，采用时序信息要比单时期影像有明显的精度提升，时序组合分类精度由高到低依次为：春夏秋、春夏、春秋、夏秋；综合光谱、纹理、时序信息通过随机森林（RF）、支持向量机（SVM）、最大似然（MLC）进行油茶提取，随机森林算法分类精度总体表现最好。采用春夏秋多时相遥感植被指数、纹理、 PCA的随机森林方法（S17）是分类精度最高的方案，总体精度（OA）和Kappa系数分别为96.85%和0.961 0,油茶生产者精度（PA）为98.31%,油茶用户精度（UA）为94.33%;采用春夏时相遥感植被指数、纹理的随机森林方法（S10）为兼顾计算效率与精度的最优方案，总体精度（OA）和Kappa系数分别为95.62%和0.9458,油茶生产者精度（PA）为96.93%,油茶用户精度（UA）为95.09%。所提出的最佳油茶遥感提取方案能够为亚热带地区油茶及其他经济林的遥感监测提供参考。
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北方寒区河流湿地土壤溶解性有机质荧光光谱特征
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：溶解性有机质(DOM)是土壤中活跃的有机成分,其来源和组成可指示土壤腐殖化程度及与外部环境间的相关关系.为科学地监测与评价湿地土壤环境质量,采集黑龙江省碾子山雅鲁河国家湿地公园内不同植被条件下的表层(0~20 cm)土壤,应用三维荧光光谱-平行因子分析法,测定DOM荧光光谱,并进一步分析土壤理化指标对DOM组成的影响.结果表明:5种植被类型(包括9种群系)条件下土壤DOM腐殖化指数在2.562~9.052之间,落叶阔叶林和落叶阔叶灌丛土壤腐殖化程度高于草甸,其次为沼泽,水生植被最低;荧光指数介于1.407~1.586,土壤DOM来源兼具外生源和自生源特征,落叶阔叶林和芦苇[Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.]沼泽表现为明显的外生源特征,而水生植被及稗[Echinoch-loacrus-galli(L.)P.Beauv.]沼泽具有明显的自生源特征;生物指数在0.482~0.662范围内,新近自生源贡献率均较低.土壤DOM中识别出3类5种有机组分,类腐殖质(紫外类富里酸和可见类富里酸)相对比重最大,外生源特征明显的土壤样品中含量多;其次为类蛋白质(类酪氨酸和类色氨酸),自生源特征较强的土壤样品中含量多;类腐殖酸(胡敏酸)最低,多存在于旱生-中生环境中.土壤含水量、pH值、总有机碳含量对DOM组成具有显著或极显著的影响,3项理化指标与类蛋白质含量成正相关,与类腐殖质含量成负相关,含水量、总有机碳含量与类腐殖酸含量成负相关.总体上看,在该湿地公园内,落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛土壤偏弱酸性,含水量、总有机碳含量低,腐殖化程度高,外生源特征明显,类腐殖质和类腐殖酸含量高,其次为草甸及沼泽植被,而水生植被条件下土壤近中性,含水量、总有机碳含量高,腐殖化程度低,自生源特征明显,类蛋白质含量高.本研究结果可为以该湿地公园为代表的北方寒区永久性河流湿地土壤环境质量监测与评价提供基础数据.
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基于无人机成像高光谱估算马铃薯植株氮含量
《光谱学与光谱分析 》 2023 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：植株氮含量（PNC）是评价作物长势和氮营养状况的重要指标，因此，准确高效地获取PNC信息，对动态监测马铃薯长势及精准施控氮肥具有重要意义。首先于马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期获取无人机高光谱影像，并基于预处理的影像提取5个生育期冠层的原始光谱和一阶微分光谱；其次将提取的冠层光谱与马铃薯PNC进行相关性分析，筛选出PNC的敏感波长；然后分别利用灰度共生矩阵和1～3阶颜色矩，提取冠层原始光谱特征波长处高光谱图像的纹理和颜色2种图像特征，并将提取的特征与马铃薯PNC进行相关性分析，筛选出相关性较高的前5个图像特征；最后分别基于光谱特征、图像特征和图谱融合特征利用弹性网络回归（ENR）、贝叶斯线性回归（BLR）和极限学习机（ELM） 3种方法建立马铃薯PNC估算模型。结果表明：（1）马铃薯5个生育期的冠层光谱特征波长存在差异，但多数位于可见光区域。（2）冠层原始光谱特征波长图像的纹理和颜色特征与PNC的相关性较高，且现蕾期到淀粉积累期的相关性明显高于成熟期。（3）基于单一光谱特征和单一图像特征构建的马铃薯PNC估算模型在现蕾期到淀粉积累期效果较好，成熟期效果较差。（4）现蕾期到淀粉积累期，基于图谱融合特征的马铃薯PNC估算效果明显优于单一光谱特征和单一图像特征。（5）马铃薯各生育期，基于同种变量利用ENR构建的PNC估算模型效果较好，BLR次之，ELM较差。其中，以图谱融合特征为模型变量，利用ENR构建的PNC估算模型精度和稳定性最好，5个生育期的建模R~2分别为0.91、 0.75、 0.82、 0.77和0.69, RMSE分别为0.24%、 0.31%、 0.26%、 0.22%和0.29%, NRMSE分别为6.59%、 9.79%、 9.58%、 7.87%和11.03%。该研究可为马铃薯的氮营养监测提供一种快捷高效的技术手段。
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限根处理下根系矿质元素和微生物互作对番茄生长及品质的影响
《中国蔬菜 》 2023 北大核心
摘要：以瑞粉882为试材，采用限根栽培方式，分别设定0.5、1、4、15 L（CK）4种限根体积处理，研究不同限根处理下根系矿质元素和微生物互作对番茄植株生长和果实品质的影响。结果表明，限根处理均显著降低了番茄植株的株高、叶面积及单果质量；但能不同程度地提高果实品质，其中0.5 L限根体积处理的果实可溶性固形物、可溶性糖、VC含量均显著高于对照，较对照分别提高了35.48%、36.09%、29.69%。根系受限后根系悬浮液EC值增加，p H值降低，根系活力提高，但对全氮、全磷、全钾的吸收比例不同，其中根系中全氮、全钾含量升高，全磷含量降低。根系微生物方面，限根栽培增加了细菌、放线菌数量，但减少了真菌数量。综合分析可知，限根栽培番茄植株的根系受垂直和水平方向的限制，根系微环境含盐量高、养分含量失衡，从而导致植株生长矮小，但0.5 L限根体积可以显著提高果实中可溶性固形物、可溶性糖、VC含量。
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