科研产出
基于无人机三维点云的玉米植株自动计数研究
《浙江农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：植株计数是农民、育种专家等在整个作物生长季评估作物生长状况和管理实践的最常用方法之一,可用来进行合理的田间规划以及管理.针对高密度种植试验区高通量获取玉米自动株数方法匮乏的问题,本研究利用无人机遥感平台,获取田间314个不同基因型的玉米高密度育种小区的数码影像和激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云数据,发展了一种结合玉米三维空间信息的固定窗口局部最大值算法,实现了高密度玉米育种小区成株数的自动检测,并对比了基于此两种不同数据源的检测精度.该方法以冠层高度模型(canopy height model,CHM)中包含的株高信息为基础,以玉米种植株距为固定窗口进行单株玉米种子点检测,并将检测到的种子点与目视解译的玉米位置进行空间匹配来进行精度的评估.结果表明,基于无人机数码影像构建3种空间分辨率CHM的综合检测精度分别为81.30%、83.11%和78.93%;基于无人机LiDAR的综合精度分别为82.33%、88.66%和81.46%;基于两种数据源构建的CHM,均在空间分辨率为0.05 m时,获得最佳的检测精度.此外,当空间分辨率相同时,LiDAR数据检测精度略优于无人机数码影像,无人机数码传感器由于其成本低、易于操作等优势,在大面积、高密度育种小区的玉米高通量单株检测中表现出更大的潜力.本研究实现了对密植玉米育种试验区玉米株数的自动计数,为表型筛选、田间管理和精准估产等提供依据.
关键词： 自动计数 无人机 高通量 局部最大值 冠层高度模型 大田育种
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基于转录组分析氯化钙对青圆椒采后机械损伤品质的影响
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究氯化钙处理对青圆椒采后机械损伤品质的影响，通过高处坠落的方法模拟青圆椒运输过程中受到的机械损伤，利用1 mmol/L氯化钙溶液浸泡处理，测定贮藏期间青圆椒的硬度、色泽及感官品质，并通过高通量测序技术进行转录组分析。结果表明，1 mmol/L氯化钙处理能延缓青圆椒转红、软化及腐烂。同时本研究确定了与青圆椒果实色泽转变、质地变化和风味香气产生的相关基因，鉴定了参与植物激素信号转导途径的关键酶和转录因子，分析了氯化钙处理对机械损伤青圆椒果实贮藏品质的影响。氯化钙可能通过抑制编码双功能15-顺式八氢番茄红素合酶（bifunctional 15-cis-phytoene synthase,PSY）和辣椒红色素/辣椒红色素合酶（capsanthin/capsorubin synthase,CCS）等基因的上调来抑制类胡萝卜素的合成，通过抑制纤维素合酶A（cellulose synthase A,Ces）、内切-1,3-β-葡萄糖苷酶（endo-1,3-β-glucosidase 4,β-Glu）和内切葡聚糖酶25（endoglucanase 25,EG25）等基因的下调来缓解其软化，并通过影响青圆椒中某些转录因子、植物激素和香气风味相关基因的表达，进而影改善有机械损伤的青圆椒果实的表观品质。结论：氯化钙处理可以有效延缓机械损伤青圆椒果实品质的劣变，延长青圆椒果实的贮藏期。
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对靶喷药系统压力波动特性的试验研究
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对精准对靶喷药系统作业中由于不同数量喷头反复启闭造成管路压力波动严重的问题，该研究开展了对靶喷药系统回流比例对管路压力波动影响的研究。设计了对靶喷药压力波动试验平台，基于AMESim建立对靶喷药压力波动系统仿真模型。设置系统初始压力0.2～0.4 MPa，回流比例为0～0.9，分别关闭1/5～4/5数量的喷头进行了仿真试验。结果表明，关闭喷头的占比越大，管路压力波动越大，当系统初始压力0.2 MPa，回流比为0，关闭4/5数量的喷头，管路压力从0.2 MPa上升至5.15 MPa，波动率达2 400%；系统初始工作压力越大，关闭喷头数量对压力波动影响越大。设置回流管路可有效减小管路压力波动，且回流比越大效果越明显，当系统初始压力0.2 MPa、回流比例为0.6时，部分喷头关闭的压力波动率最大为64.53%。兼顾泵的利用率，回流比例建议小于0.6。系统初始压力0.3 MPa时，回流比例建议小于0.7；系统初始压力0.4 MPa时，回流比例建议小于0.8。根据对靶喷药压力波动容忍度要求，系统初始压力0.2 MPa时，喷施靶标在作业行中的占比量最佳回流比例关系为：靶标占比1/5的最佳回流比例区间为0.5～0.6；靶标占比2/5的最佳回流比例区间为0.5～0.6；靶标占比3/5的最佳回流比例区间为0.2～0.3；靶标占比4/5的最佳回流比例区间为0～0.1。系统初始压力0.3 MPa时，喷施靶标在作业行中的占比与最佳回流比例区间关系为：靶标占比1/5的最佳回流比例区间为0.6～0.7；靶标占比2/5的最佳回流比例区间为0.5～0.6；靶标占比3/5的最佳回流比例区间为0.2～0.4；靶标占比4/5的最佳回流比例区间为0～0.1。初始压力为0.4 MPa时，靶标占比1/5的最佳回流比例区间为0.7～0.8；靶标占比2/5的最佳回流比例区间为0.6～0.7；靶标占比3/5的最佳回流比例区间为0.4～0.5；靶标占比4/5的最佳回流比例区间为0～0.3。研究结果可为农业植保作业对靶变量施药技术应用及工况参数的选择提供依据，为精准对靶施药装置的进一步优化提供支撑。
关键词： 仿真 植保 对靶喷药 压力波动 AMESim 回流比
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基于不确定性分析的遥感分类空间分层及评估方法
《地球信息科学学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：空间分层是准确度量遥感分类不确定性程度及其空间分布的基础与关键.本文提出了一种基于不确定性分析的遥感分类空间分层及评估方法,首先基于随机森林算法获取像元后验概率,确定分类不确定性度量指标;其次,采用模糊C均值进行空间分层;最后,对分层结果合理性进行定性与定量评估,并与同尺度数据产品精度评价结果及后验概率不确定性分层方法进行对比分析.以北京市顺义区Landsat 8 OLI遥感影像数据为例,研究结果表明:①基于最大概率、模糊混淆指数和概率熵指标将顺义区分为不确定性大、中、小3层,相应的遥感数据层分类精度分别为62.28%、74.96%、79.31%;②分类不确定性空间分层结果与度量指标大小的空间分布基本一致,错分地类图层与不确定性大层的地类空间分布基本一致;③遥感数据和数据产品的各层地类空间特征、层分类精度大小趋势一致,与总体分类精度相比,不确定性大层的层分类精度降低,不确定性小层的层分类精度提高;④与后验概率不确定性分层方法相比,本研究不确定性大层的层分类精度降低1.08%,不确定性中层提高3.58%,不确定性小层提高0.16%,q值由0.19提高到0.24,空间分异性更高.证实了研发的遥感分类不确定性空间分层结果的合理性.研究旨在提出适用于遥感分类的不确定性分层方案,用于优化遥感分类训练样本和精度评价验证样本的空间布设.
关键词： 不确定性 空间分层 度量指标 遥感分类 随机森林 土地利用 模糊C均值 精度评价
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基于Faster R-CNN网络的茶叶嫩芽检测
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为有效识别茶叶嫩芽提高机械采摘精度、规划采摘路线以避免伤害茶树,针对传统目标检测算法在复杂背景下检测精度低、鲁棒性差、速度慢等问题,探索了基于Faster R-CNN目标检测算法在复杂背景下茶叶嫩芽检测方面的应用.首先对采集图像分别进行等分裁切、标签制作、数据增强等处理,制作VOC2007数据集;其次在计算机上搭建深度学习环境,调整参数进行网络模型训练;最后对已训练模型进行测试,评价已训练模型的性能,并同时考虑了 FasterR-CNN模型对于嫩芽类型(单芽和一芽一叶/二叶)的检测精度.结果表明,当不区分茶叶嫩芽类型时,平均准确度(AP)为54%,均方根误差(RMSE)为3.32;当区分茶叶嫩芽类型时,单芽和一芽一叶/二叶的AP为22%和75%,RMSE为2.84;另外剔除单芽后,一芽一叶/二叶的AP为76%,RMSE为2.19.通过对比基于颜色特征和阈值分割的茶叶嫩芽识别算法(传统目标检测算法),表明深度学习目标检测算法在检测精度和速度上明显优于传统目标检测算法(RMSE为5.47).可以较好地识别复杂背景下的茶叶嫩芽.
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空怀绵羊粪便微生物和血液代谢组特征分析
《动物营养学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：本试验旨在研究空怀绵羊的粪便微生物和血液代谢组特征,探索断奶后自然交配群体中母羊妊娠失败的可能原因.绵羊处于相同饲养管理条件下,通过B超检测妊娠与否,将绵羊分为妊娠组和空怀组(n=6),分别采集粪便和血液样本,经过Illumina MiSeq测序和液相色谱串联质谱(LC?MS/MS)分析微生物多样性和血清差异代谢物.结果表明:1)与妊娠组相比,空怀组Shannon指数显著降低(P<0.05);主坐标分析(PCoA)和相似性分析(ANOSIM)结果表明,在门和属水平,妊娠组和空怀组粪便微生物组成存在显著差异(P<0.05);与妊娠组相比,空怀组粪便放线菌门(Actinobacteriota)相对丰度显著下调(P<0.05),粪便脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、Turicibacter相对丰度显著上调(P<0.05),粪便瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、棒状杆菌属(Corynebacterium)相对丰度显著下调(P<0.05).2)妊娠组与空怀组共发现78种血清差异代谢物[投影变量重要性(VIP)值>1、P<0.05],其中空怀组血清LysoPC(O?18:0)含量显著高于妊娠组(P<0.05),血清脱氧肌苷、berteroin和C16-鞘氨醇含量显著低于妊娠组(P<0.05);差异代谢物显著富集于11条信号通路(P<0.05).3)普氏分析显示妊娠组与空怀组的微生物组学相对丰度和代谢组学表达量趋势显著一致(P<0.05),微生物与代谢物相关性分析发现脱硫弧菌属相对丰度与3a,7a,12b-三羟基-5b-胆烷酸含量呈显著正相关(P<0.05).综上所述,与妊娠绵羊相比,空怀绵羊粪便微生物和血清代谢物组成呈现明显差异,肠道菌群与血清代谢物的相互作用能够影响母羊的妊娠生理状态.
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2020年北京房山酿酒葡萄霜霉病发生动态监测
《植物保护 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：霜霉病是世界范围内葡萄上的一种重要流行性病害。2020年,本研究系统调查了北京市房山区3个酿酒葡萄酒庄中4个不同葡萄品种的霜霉病发生情况,并记录了实时温湿度、降雨数据和用药时间,还分析了葡萄霜霉病的发生与降雨、相对湿度和用药时间的关系以及不同葡萄品种对霜霉病感病性的差异。结果表明:房山3个酿酒葡萄酒庄在2020年5月29日初次观察到霜霉病病叶,6月-8月病叶率增长缓慢,8月份以后,病叶率大幅增加,霜霉病严重。6月-8月期间,有多次降雨和相对湿度大于90%的持续时间达到了病原菌侵入和产孢的条件,但降雨后及时用药减缓了葡萄霜霉病的发展,3个酿酒葡萄酒庄的霜霉病病叶率均低于2.86%。4个品种最终的平均病叶率调查结果表明‘赤霞珠’(病叶率83.19%)和‘梅鹿辄’(63.77%)对霜霉病的感病性要高于‘霞多丽’(40.86%)和‘马瑟兰’(39.71%)。本次调查明确了房山3个酿酒葡萄酒庄的霜霉病发生初始时间和病害发展,分析了4个酿酒葡萄品种在不同气象和用药条件下造成霜霉病病叶率差异的可能原因,为今后葡萄霜霉病的田间防治和管理提供借鉴。
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桃品质的无损检测技术研究进展
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：桃果实营养物质丰富，是消费者青睐的水果之一。但桃在生长、采摘和贮藏过程中易受到损害而导致品质下降，严重影响桃的经济价值，因此桃品质检测技术对于保障果实商业价值具有至关重要的作用。传统的检测方法具有耗时长、成本高、对样品有破坏性等缺点，而基于声学特性、力学特性、介电特性、光学特性和电子鼻的无损检测方法，特别是基于光学特性的检测方法，因其无损、快速、准确的优势而发展迅速，目前在桃果实内外部品质检测中得到广泛的应用，然而目前对其优缺点及今后的发展方向缺乏系统总结。本文综述应用上述无损检测技术，尤其是基于光学特性和电子鼻的无损检测方法，评估桃果实外部品质（大小、形状、色泽、香气、表面缺陷）和内部品质（品种、糖度、可滴定酸含量、硬度、冷害、虫害等）的最新研究进展，总结分析了其在桃品质检测中存在的问题，并对桃品质无损检测研究方向进行展望，以期为桃品质无损检测技术的研究提供参考。
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快速多重SSR法在玉米种子纯度鉴定中的分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：近几年,随着中国玉米品种数量的激增,对制种基地玉米种子纯度质量检测提出了新的挑战.为更快、更准确地鉴定玉米种子纯度中的自交苗和异型株,本研究采用9对优异SSR引物,建立了快速PCR程序,可在28 min内完成PCR扩增.采用TaKaRa Multiplex PCR assay kit体系,基于快速PCR和多重PCR,建立了快速9重PCR体系,结合碱裂解DNA提取法和荧光毛细管电泳,1 h 30 min内可完成SSR纯度鉴定基因分型全流程.采用快速9重PCR体系对一份96粒'郑单958'检测样品进行纯度鉴定,共检测出93个正常个体,2个自交个体,1个异型株,鉴定结果与常规PCR结果完全一致.该快速PCR体系扩增结果稳定、重复性强、节约成本、峰型易判断,能大大提高检测工作效率,对种子纯度鉴定、品种真实性检测以及SSR基因型检测有较高应用价值及前景.
关键词： 玉米;种子纯度;多重PCR;快速PCR
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