基于不同初始接菌量的铜绿假单胞菌生长模型

基于单细胞生长流动成像系统,探究铜绿假单胞菌单细胞生长规律,并运用随机建模方法建立单细胞与群体细胞生长之间的关系,获得不同初始接菌量下铜绿假单胞菌生长迟滞时间以及最大生长速率的分布,通过代入Baranyi模型修改式,结合单细胞水平建模(Individual-based modeling,Ib M)的方法,对不同初始接菌量下铜绿假单胞菌的随机生长过程进行模拟。结果表明,随着初始接菌量的增大,铜绿假单胞菌生长迟滞期减小,25℃下平均迟滞时间由2.91 h减小至2.55 h,变异系数由29.90%减小至2.96%,35℃下平均迟滞时间由1.49 h减小至0.99 h,变异系数由22.53%减小至4.64%。最大生长速率随不同初始接菌量变化不明显,其主要受温度的影响,由25℃下约0.70 ln CFU/h增加至35℃下约1.00 ln CFU/h,变异系数变化无明显规律。通过Ib M模拟群体细胞生长发现,虽然单细胞的生长具有随机性,但随着初始接菌量的增大,微生物群体细胞生长的变异性逐渐降低,最终呈现出决定性生长的状态。相较于传统采用确定性模型进行的微生物生长建模,单细胞水平的生长动力学研究可为食品安全风险评估以及风险决策者提供更加准确与直观的风险指导。     

铜绿假单胞菌单细胞与群体细胞生长规律模拟与验证

采用单细胞生长流动成像系统,观测并探究铜绿假单胞菌单细胞生长规律,运用随机建模的方法构建单细胞与群体细胞之间的关系,模拟铜绿假单胞菌群体细胞的生长并进行验证。同时,通过多次模拟实验来探究不同初始接菌量对铜绿假单胞菌细胞生长迟滞期的影响。结果表明,在25℃和35℃条件下,模拟曲线基本能够呈现实际测得群体细胞生长的趋势,模拟方法可以用来实现对群体细胞生长的预测。同时,对初始接菌量为0、1、2、4、8、16和100个/mL的铜绿假单胞菌生长进行多次模拟表明,在25℃和35℃下,其生长迟滞时间随初始接菌量的增大分别由12.52 h降低为6.33 h,由8.61 h降低为4.01 h。通过单细胞水平模拟群体细胞生长过程,能够更加明显地体现出细菌细胞生长过程中的不确定性与变异性,为深入研究细菌细胞生长迟滞现象以及准确预测微生物的生长提供借鉴。     

食品货架期预测研究进展与趋势

作为食品领域的重要研究方向,货架期预测已成为国内外研究的热点问题。在整理和总结现有相关研究文献的基础上,阐述了食品货架期预测的研究机理,梳理了相关研究思路与方法;对当前研究中采用的5种方法(基于化学动力学的方法、基于微生物生长动力学的方法、BP神经网络方法、威布尔危险值分析方法和Q10模型等基于温度的方法)进行了比较分析;对应用于肉类、水产品、果蔬等不同类别食品并取得良好预测效果的品质指标及所采用的模型方法进行了总结和分析。最后分析了食品货架期预测研究的现状,并展望了发展趋势。     

单细胞蛋白概况及其应用的探讨

介绍生产单细胞蛋白的微生物种类,综述单细胞蛋白的生产原料、特征及营养评价,并展望其在食品中的应用前景。     

单细胞蛋白概况及其应用的探讨

介绍生产单细胞蛋白的微生物种类,综述单细胞蛋白的生产原料、特征及营养评价,并展望其在食品中的应用前景.     

核酸适配体传感器在常见食源性致病菌检测中的应用及发展

食源性致病菌是食源性疾病的重要诱因,早期的筛查技术已不能满足对食源性致病菌的快速、准确检测要求。核酸适配体因其小尺寸、易修饰、亲和性高、热稳定等优点而被广泛应用,研究者们运用核酸适配体传感器开发了针对食源性致病菌的众多检测方法,用于快速筛查食源性致病菌。该文介绍了食源性致病菌的常用检测方法,总结归纳了核酸适配体的筛选程序,列举了核酸适配体传感器在食源性致病菌检测中的应用,分析了其在应对样品的快速高效检测要求时的发展趋势,以求为食源性致病菌的检测方法改进提供更多思路。     

植物叶脉可视化造型研究

提出了植物叶脉可视化建模方法,包括植物叶的形态几何建模及植物叶脉的形状建模.植物叶的形态几何模型采用矩形形状变形;同时对植物叶脉的形状建模提出了多种构建方法.利用非线性多项式生成羽状叶序,提出了基于种子生长的随机迭代方法生成网状脉及基于叶片生长方法生成掌状脉序.方法简单易行,可控性好,易于构造各种不同类型的叶脉.通过给出的树叶模拟结果,表明其仿真效果较好.     

基于状态机的植物生长模型可视化研究

在分析植物生长形态生理变化的基础上,揭示植物生长时空状态的变化规律,提出基于状态机的植物生长模型,并引入随机矢量真实预测植物的生长。根据该模型构建植物生长的可视化算法,合理组织有关植物生长的数据,并开发一个原型系统验证了该模型的有效性。     

改进的非参数时间序列模型在地下水位动态预报中的研究

针对地下水位动态预测常用方法中存在的不足,在借鉴相似预测理论思想的基础上,提出以最大相似度准则来刻画时间序列预测中各个样本的关联性,给出了以最大联系度来定量测度地下水位历史样本之间的相似度,提出了改进的非参数时间序列模型在地下水位动态预报的建模步骤和求解思路,并将五元联系度模型应用于中牟县18号观测井的地下水埋深年内预报中。预报结果表明,改进的非参数地下水位动态预报模型预测值与实测值具有较好的拟合优度,两者呈现较强的趋势性,同时模型的有效性和可靠性经后验差法检验表明预测精度较高,泛化能力较好。     

基于条件植被温度指数的夏玉米生长季干旱预测研究

为验证条件植被温度指数(VTCI)在夏玉米生长季干旱预测中的适用性,以河北中部平原为研究区,应用求和自回归移动平均(ARIMA)模型及季节性求和自回归移动平均(SARIMA)模型,对该地区VTCI时间序列数据进行分析建模预测。首先基于49个气象站点所在像素的VTCI时间序列数据,选取不同长度时间序列建立ARIMA模型,并分析时间序列长度与预测精度间关系,以期为时间序列长度选择提供依据;然后选择理想长度的VTCI时间序列数据,分别建立ARIMA模型和SARIMA模型,用于研究区域2017年夏玉米生长季VTCI预测,并分析评价两模型预测精度;最后采用性能较好的ARIMA模型逐像素建模预测,得到2016-2018年9月上旬至下旬VTCI预测结果。结果表明:基于ARIMA模型的VTCI预测精度与时间序列长度未呈现明显的相关关系,但随时间序列长度增加,模型预测精度逐渐趋于稳定;ARIMA模型对干旱的预测精度高于基于SARIMA模型,其1步、2步、3步VTCI预测结果均方根误差较SARIMA模型分别降低0. 06、0. 07、0. 09;ARIMA模型在不同年份夏玉米生长季VTCI1~3步的预测精度稳定性较好,2016-2018年1步、2步和3步VTCI预测结果绝对误差绝对值大于0. 20的像素平均百分比分别为5. 84%、6. 38%、8. 72%。     

宁夏粮食产量主要影响因子分析

通过对可能影响宁夏回族自治区17个县粮食产量的19个因子进行主成分分析,选出了影响当地粮食产量的6个主要因子,对这6个因子进行多元线性回归分析,建立了多元线性回归统计模型;同时采用通径分析方法对这19个因子进行分析,再与多元线性回归分析结果综合得到结论,二者有很好的相通性,但通径分析方法的结果更全面,不仅能得到各因子对粮食产量的直接影响程度,还可分析到其间接影响效果。综合结果表明:各因子对粮食产量的直接作用大小顺序依次为有效灌溉面积、氮肥、粮食作物播种面积、农用机械总动力、复合肥、磷肥,从间接因素看,除了粮食作物播种面积以外,其它各因子通过有效灌溉面积对粮食产量均有较大的间接作用。     

考虑零部件间间接连接关系的模块划分方法

模块化的产品架构可以缩短研发周期、提高研发效率和产品可靠性,有效解决大规模生产和多样化客户需求之间的矛盾。针对现有模块划分方法常忽略零部件间间接连接关系对模块划分的影响,造成重要设计依赖信息遗失的问题,建立了基于电容类比法的节点相似度模型,量化了零部件间直接和间接连接关系共同作用的效果,实现了模块的精确划分。首先,采用区间直觉模糊集分析了零部件之间的综合关联关系,将综合关联自相关矩阵映射为复杂网络;然后,建立了基于电容类比法的节点相似度模型,并以该相似度模型为中心度测度,提出了一种网络层次聚类(Network hierarchical clustering,NHC)算法,实现了复杂农机装备的模块精确划分;最后,对联合收获机脱粒装置进行模块划分,验证了NHC算法的有效性。采用NHC算法获得的划分方案的平均模块度比改进的GN算法提高了24.6%,获得的产品结构树比改进的GN算法更合理。     

Management model for decision support when applying low quality water in irrigation

Use of low quality water for irrigation of food crops is an important option to secure crop productivity in dry regions, alleviate water scarcity and recycle nutrients, but it requires assessment of adverse effects on health and environment. In the EU-project “SAFIR¹” a model system was developed that combines irrigation management with risk evaluation, building on research findings from the different research groups in the SAFIR project. The system applies to field scale irrigation management and aims at assisting users in identifying safe modes of irrigation when applying low quality water. The cornerstone in the model system is the deterministic “Plant-Soil-Atmosphere” model DAISY, which simulates crop growth, water and nitrogen dynamics and if required heavy metals and pathogen fate in the soil. The irrigation and fertigation module calculates irrigation and fertigation requirements based on DAISY's water and nitrogen demands. A Water Source Administration module keeps track of water sources available and their water quality, as well as water treatments, storage, and criteria for selection between different sources. At harvest, the soil concentrations of heavy metals and pathogens are evaluated and the risk to consumers and farmers assessed. Crop profits are calculated, considering fixed and variable costs of input and output. The user can run multiple “what-if” scenarios that include access to different water sources (including wastewater), water treatments, irrigation methods and irrigation and fertilization strategies and evaluate model results in terms of crop yield, water use, fertilizer use, heavy metal accumulation, pathogen exposure and expected profit. The management model system can be used for analysis prior to investments or when preparing a strategy for the season.     

农业干旱卫星遥感监测与预测研究进展

干旱是影响农业生产的主要气候因素。传统的农业干旱监测主要是基于气象和水文数据,虽然能提供监测点上较为精确的干旱监测结果,但是在监测面上的农业干旱时,仍存在一定的局限。遥感技术的快速发展,尤其是目前在轨的卫星传感器感测的电磁波段涵盖了可见光、近红外、热红外和微波等波段,为区域尺度农业干旱监测提供了新的手段。充分利用卫星遥感数据获得的丰富地表信息进行农业干旱监测和预测具有重要的研究意义。本文从遥感指数方法、土壤含水量方法和作物需水量方法三个方面阐述了基于卫星遥感的农业干旱监测研究进展。农业干旱预测是在干旱监测的基础上进行时间轴的预测,本文在总结干旱监测进展的基础上,进一步简述了以干旱指数方法和作物生长模型方法为主的农业干旱预测研究进展。     

基于多时相多参数融合的麦玉轮作小麦产量估算方法

为了进一步提高冬小麦产量预测的准确性,针对麦玉轮作体系缺乏直接把前茬作物信息纳入到当季作物的产量估算及管理中的研究状况,利用前茬玉米季中长势遥感信息及产量信息,融合小麦拔节期、灌浆期及成熟期长势遥感信息、播前施肥信息及土壤特性信息等多时相多模态数据,基于GPR算法,建立多时相多模态参数融合的麦玉轮作体系小麦产量估算模型,结果显示：基于多生育期的产量估算模型较单生育期最优产量估算模型性能有所提升,R²提高0.01～0.03。其中基于拔节期产量估算模型精度略低于多生育期产量估算模型,但精度相近。基于多模态参数融合的产量估算模型中,除玉米作物信息与土壤特性信息融合构建的产量估算模型,多模态参数融合的产量估算模型精度较相应低模态参数融合的产量估算模型精度高。四模态参数融合的GPR模型决定系数R²为0.92,RMSE为213.75 kg/hm²,较其他模型,R²提高0.02～0.41。对于小麦产量估算模型,各模态参数影响由大到小依次为施肥信息、小麦遥感信息、土壤特性信息、玉米作物信息。玉米作物信息对于多模态参...     

基于微根管技术的玉米根系生长监测

为了研究玉米根系生长规律，该文利用固城农业气象试验站内设置的大型根剖面系统，采用微根管观测法，对试验地上玉米主要生育期的根系生长动态进行定期直接跟踪监测，并以方形整段标本法作为参照标准，对试验数据采用MATLAB软件辅助图像处理和现代统计方法进行分析。结果表明：微根管法与方形整段标本法对得出的根长密度随深度增加呈递减型有较好的一致性，两者相关系数达到0.83以上，通过0.05的显著性检验；由观测数据建立的回归方程能较好地反映土壤中玉米根系生长规律，进一步表明微根管法是一种破坏性较小、可准确定位跟踪植物根系在土壤中生长动态变化的先进技术，对植物根系生长研究有较好的推广应用价值。     

基于随机森林模型的山体滑坡空间预测研究

滑坡灾害空间分布的准确预测是实现防灾减灾的重要途径。以2010年福建省顺昌地区滑坡资料为基础数据,分别应用随机森林模型和逻辑回归模型对福建顺昌地区山体滑坡发生与滑坡因子之间的关系进行实证分析,通过模型变量筛选、模型精度分析,探讨了随机森林模型在我国南方山体滑坡空间预测中的适应性。结果表明:随机森林模型对滑坡发生数据的拟合效果比逻辑回归模型好,其对顺昌地区滑坡发生数据的预测精度为90.8%,而逻辑回归模型的预测精度为81.8%;随机森林模型对研究区滑坡发生的泛化能力比逻辑回归模型好,其预测出高危险区和较高危险区所包含的滑坡比总和为66.05%,而逻辑回归模型为63.34%。研究结果表明随机森林模型的性能优于逻辑回归模型,可用于顺昌地区基于滑坡因子的未来滑坡发生的预测预报。     

基于XGBoost-Shapley的玉米不同生育期LAI遥感估算

针对当前快速准确获取叶面积指数（Leaf area index, LAI）时大部分遥感预测方法将光谱信息作为模型主要特征,忽略时序变化特征的问题,利用无人机搭载五通道多光谱相机获取研究区玉米不同生育期的影像数据,基于该数据计算玉米相应生育期植被指数,然后采用植被指数建立各生育期子模型,采用Shapley理论计算子模型均方根误差对全生育期模型均方根误差的贡献度,从而确定各子模型权重,根据权重组合形成具有LAI时序变化特征的估算模型,分别基于支持向量回归（SVR）、多层感知机（MLP）、随机森林（RF）和极限梯度提升树（XGBoost）算法构建组合估算模型。结果表明：采用Shapley理论构建的组合LAI估算模型估算效果优于直接构建的全生育期LAI估算模型。相较于SVR-Shapley、MLP-Shapley以及RF-Shapley模型,XGBoost-Shapley模型的估算效果最佳（R²为0.97,RMSE为0.021,RPD为6.9）。将最优模型XGBoost-Shapley应用于研究区LAI预测,预测结果符合不同生育期玉米长势。本研究为大田玉米长势遥感监测提供...     

基于模糊理论外来入侵生物风险评估研究文献综述

生物入侵造成的环境严重性,使得国内外学者对有害生物风险评估作了比较深入的研究。文章通过回顾总结外来入侵生物风险评估有关文献研究的基础上,对多指标综合评估法、生物气候相似距法、生态气候模型法和专家系统法等评估方法进行了综述研究,并对未来外来有害生物风险评估的前景作了初步展望,以期为有害生物风险评估理论研究与发展提供借鉴。