基于高光谱和参数优化支持向量机的水稻施氮水平分类研究

为探索水稻氮素营养的快速、无损诊断方法以及构建基于高光谱技术的水稻氮素营养状况分类识别模型。本研究以 4种不同施氮水平的“中嘉早 17”水稻分蘖期顶部第三完全展开叶叶片(简称顶三叶)为研究对象,测定各叶片的可见光到近红外波段(350～ 2500 nm)内的光谱数据,对所获取的光谱数据进行平滑处理和归一化处理,以消除噪声及量纲的影响,并采用主成分分析(PCA)的方法进行数据降维至 22维,同时分别选用基于网格搜索算法、粒子群算法和遗传算法优化参数的支持向量机进行水稻氮素营养状况分类识别模型的建立。研究结果表明:1)不同施氮水平下的水稻叶片光谱反射率曲线走势大致相同,但不同施氮水平下 780～ 1 300、1 400～ 1 850及 1 900～ 2500 nm波段光谱反射率存在一定的差别;2)优化参数后的 SVM模型与默认参数下的 SVM模型相比,其训练集与测试集分类识别效果都要优于默认参数下的 SVM模型。其中,以遗传算法优化参数的 SVM模型识别分类效果最佳,训练集和测试集识别准确率分别为 99.375%、98.750%,测试集的4种施氮水平(施氮量从低到高)识别准确率分别为 100%、95%、100%和 100%。结果表明利用高光谱技术能够很好地进行水稻氮素营养状况的定性诊断研究。为快速水稻氮素营养诊断提供了一种新途径,为精确施氮提供了技术支撑和理论依据。     

粘虫高毒力白僵菌菌株筛选及其感菌后虫体内保护酶活性的变化

为获得生物学性状良好且对粘虫具有高毒力的球孢白僵菌菌株,本研究以8株球孢白僵菌(Beauveria bassiana)菌株为材料,根据菌株产孢量、萌发率和生长速率差异筛选优势菌株,然后测定优势菌株孢子悬浮液对粘虫3龄幼虫的致死率,以及3龄幼虫感染高毒力白僵菌后体内抗氧化酶和解毒酶活性的变化。结果表明,8株球孢白僵菌菌株生长特性各项指标均存在显著差异,菌株Bb314、Bb345、Bb412和Bb378的生长速率、产孢量和孢子萌发率高于其他4个菌株。菌株Bb314孢子悬浮液对粘虫3龄幼虫致死率最高,达69%。Bb314侵染粘虫后,感染前期虫体酚氧化酶(PO)和过氧化物酶(POD)活性显著提高,于36 h达峰值;过氧化氢酶(CAT)活性在感染初期(24 h)时低于对照,处理48 h后达到峰值,并显著高于对照;谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)和羧酸酯酶(CarE)活性分别在处理36 h和48 h后达到高峰,并显著高于对照。以上结果表明,菌株Bb314可能通过影响粘虫幼体内抗氧化酶和解毒酶活性的动态平衡,进而影响其生理代谢。本研究为开发粘虫生防菌的潜力菌株提供了参考。     

小麦秸秆热解过程中碳和微量元素迁移转化规律

为研究小麦秸秆热解过程中碳元素和微量元素的迁移转化规律,依托连续式作物秸秆分段均匀炭化联产系统,基于热解炭化生产工艺,测算及分析碳元素在秸秆热解过程中的存在形式及迁移转化量,利用HSC Chemistry软件模拟微量元素在秸秆热解炭化过程中的组分变化,分析了8种微量元素的迁移转化规律,为生物质热解机理的进一步研究提供支撑,为提高秸秆热解炭品质提供强有力保证。结果表明:经测试及测算得到的碳元素迁移足迹图符合碳元素质量守恒定律,碳元素迁移到热解炭中41.12%,以固定碳存在;22.83%迁移到焦油中,以大分子长链烃和环链烃存在;26.62%的碳元素以六碳内的短链烃存在于热解气;4.71%迁移到木醋液中为醛、酮、酸等。小麦秸秆中含量在100μg/L以上的8种高富集微量元素里,K、Na、Ca、Mg主要以硫酸盐、磷酸盐及氯化物形式存在于热解炭中,Al、Fe多以氧化物、硫化物以及硅、氧共融物形态被大量保留在热解炭中,而P、S元素在热解炭化过程中的析出主要是有机结合物的分解。     

辐照技术消减食物过敏原致敏性研究进展

食物过敏是当前威胁人类健康的重大食品安全问题之一。辐照技术可以消减食物过敏原,是一项颇具发展潜力的物理消敏技术。本文介绍了辐照消敏技术的特点、原理和发展历程,阐述了辐照消减动物源过敏食物牛乳、鸡蛋、虾、鱼等过敏原致敏性和植物源过敏食物花生、大豆、小麦、坚果等过敏原致敏性的研究进展,分析了辐照消减食物过敏原的效果和影响因素,探讨了辐照消敏技术的发展方向,以期为辐照消敏技术的研究和应用提供参考。     

稳定性氮肥减施对春玉米氮素吸收及土壤无机氮供应的影响

  【目的】  稳定性氮肥减量施用在玉米上表现出良好的稳产和增产效果,但缺乏针对不同土壤和气候条件下春玉米生产的推荐施用量。为此,我们在辽中、辽南地区春玉米上开展了稳定性氮肥一次性施用最佳用量试验。  【方法】  2017年在辽宁省沈阳市和海城市两地开展田间试验。供试稳定性氮肥中同时添加了脲酶抑制剂和硝化抑制剂。两个试验区均设置了不施氮处理 (CK)、普通尿素常规施氮量 (CK1) 和普通尿素减氮10%对照 (CK2)。沈阳试验区设置稳定性氮肥比其CK1 (244 kg/hm2) 分别减氮10%、15%、20% 3个处理 (S1、S2、S3),海城试验区设置比其CK1 (217 kg/hm2) 分别减氮10%、15% 2个处理 (S1、S2)。采集玉米生长季内各生育时期的土壤样品和植株样品,测定土壤无机氮含量和植株不同部位养分含量,每个小区单独采收,记录产量。  【结果】  与CK1相比,稳定性氮肥能显著提高玉米产量 (P < 0.05),且以减氮15%的S2处理肥效稳定,沈阳试验较CK1增产、增收幅度分别为7.5%、1795元/hm2,较CK2增产、增收幅度分别为11.1%、2808元/hm2;而海城试验产量与CK1没有显著区别,收入减少184元/hm2,与CK2相比,增产19.5%,增收2685元/hm2。与CK1相比,稳定性氮肥处理氮素表观利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力依次提高10.4%～12.4%、3.4%～6.2%和6.5%～10.8%;与CK2相比,分别提高10.2%～12.2%、3.3%～6.1%和3.3%～7.6%。与普通尿素相比,施用稳定性氮肥显著提高了玉米生育中后期植株氮素吸收强度,稳定性氮肥各处理氮素总积累量表现为S2 > S1 > S3 > CK1 > CK2。土壤无机氮含量主要在0—20、20—40 cm土层表现出较大差异,总体上稳定性氮肥处理 (S1、S2、S3) 耕层土壤无机氮含量在玉米生育前期 (苗期、拔节期) 低于普通尿素处理 (CK1、CK2),在玉米生育中后期 (大喇叭口期至成熟期) 0—40 cm土层无机氮含量显著高于普通尿素处理,但总体上无机氮含量在0—40 cm土层中变化幅度较普通尿素处理平缓。  【结论】  稳定性氮肥减施可以维持或提高土壤无机氮含量。在沈阳试验点,稳定性尿素施氮量减少15％时,玉米的产量和经济效益、氮素累积总量和氮素表观利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力等都最高;而在海城试验点,由于普通尿素投入量相对较低,最佳稳定性尿素推荐量为减氮10%。     

长期化肥配施不同有机肥对土壤和玉米中重金属累积的影响

  【目的】  明确长期化肥配施有机肥对重金属元素在土壤和农作物籽粒、秸秆中积累的影响及其环境效应,为安全高效施肥提供科学依据。  【方法】  在北京市农林科学院新型肥料长期定位试验站进行了为期10年的田间试验,其种植模式为冬小麦–夏玉米轮作,试验处理为不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、氮磷钾 + 鸡粪堆肥的有机肥料 (NPKJF)、氮磷钾 + 污泥堆肥的有机肥料 (NPKWN)、氮磷钾 + 垃圾堆肥的有机肥料 (NPKLJ) 和氮磷钾 + 秸秆粉碎还田 (NPKJG) 共6个处理,施肥处理依据等氮量施肥原则,每季作物施 N 180 kg/hm2、P₂O₅ 90.0 kg/hm2、K₂O 90.0 kg/hm2。在玉米收获后测定了玉米秸秆、籽粒和0—20 cm耕层土壤中重金属全量。  【结果】  添加污泥处理显著提高了土壤中Cd、Hg、As、Cu、Zn的含量,单因子污染指数分别比对照提高了45.10%、150.00%、104.00%、44.60%、65.80%。不同施肥处理对土壤中全量Cd、Cr、Hg、Cu、Zn存在一定的富集效果。各处理重金属单项污染指数在0.02～0.46,远小于1,综合污染指数为0.23～0.36,均小于0.7,试验区土壤重金属均为无污染等级。施用有机废弃物堆肥的处理玉米籽粒Cd、Cu、Zn含量比对照显著增加,各处理间Hg、As、Cr、Pb、Ni含量差异不显著,连续10年定位施肥后试验站土壤以及玉米籽粒中重金属含量均未超标。同一作物不同部位对重金属的富集能力不同,玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤Pb、Cu、Zn含量存在正相关性,玉米秸秆中Cd、Hg、Cr、Ni含量与土壤中Cd、Hg、Cr、Ni含量呈正相关或者显著负相关。  【结论】  在施氮总量不变的前提下,连续施用供试有机堆肥10年后,土壤重金属含量均未超标,土壤重金属单项污染指数在0.02～0.46,综合污染指数为0.23～0.36,无污染风险。只有污泥堆肥需要加强土壤Cd的监测。玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤相应重金属含量存在正相关性,秸秆中Cd、Pb、Hg、Zn与Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈正相关,而秸秆中Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈负相关。     

基于深度学习的小浆果一体化智能采摘与分选研究进展

小浆果因具有较高的营养价值和保健作用深受人们喜爱,被国际市场誉为第3代水果。随着市场需求量的增加,林业小浆果的智能采摘与分选成为一种新的趋势。目前,由于现有技术自动化和智能化程度不高,导致大量人力、物力的投入。深度学习方法的飞速发展促进了检测技术的精确作业和检测精度的提高。文中概述了深度学习的发展进程,通过总结国内外关于深度学习方法在小浆果采摘与分选中的应用,提出深度学习方法在实际应用过程中存在的问题及解决措施,并展望深度学习方法在小浆果智能采摘与分选检测方面的发展趋势。     

机器视觉在木材缺陷检测领域应用研究进展

为了提高木材利用率,采用机器视觉来实现木材缺陷快速而稳定的检测,不仅可以克服人工检测效率低、劳动强度大、准确率低等弊端,而且对提高木材加工企业的智能化水平具有重要意义。文中概述了机器视觉检测技术及设备的国内外研究现状,介绍基于机器视觉检测木材缺陷所涉及的相关理论和算法研究,以及相关图像处理算法的优缺点;针对机器视觉应用在木材缺陷检测领域存在的不足,提出机器视觉木材表面检测应进一步向人工智能方向发展,以提高木材缺陷检测效率及准确性。     

天牛科昆虫信息化合物研究现状

天牛科昆虫是危害严重的林业害虫,给林业生产造成重大损失。昆虫信息化合物的鉴定及应用,在害虫综合治理(IPM)中发挥着重要的作用。到目前为止,已从100多种天牛科物种中鉴定出信息化合物质,天牛亚科(Cerambycinae)、沟胫天牛亚科(Lamiinae)和椎天牛亚科(Spondylidinae)鉴定出雄性天牛的聚集信息素组分,花天牛亚科(Lepturinae)和锯天牛亚科(Prioninae)物种主要是鉴定出雌性天牛释放性的性信息素组分。这些信息素组分在不同亚科、不同属和种之间重叠率高,同一种组分可以在多种天牛物种中发挥作用,调节昆虫行为活动的信息化学物质在害虫治理中具有应用潜力和广阔的前景。对国内外已研究的天牛科信息素组分进行系统分析,可为今后鉴定新的天牛科信息素组分提供依据,加快我国天牛科信息素组分鉴定和应用进程。     

复合阻燃剂对杨木胶合板性能的影响

研究以硼酸、磷酸、氯化铵和锰化物为主要成分制备多元素复合阻燃剂,用浸渍法处理杨木单板并压制成胶合板,检测胶合板各项性能。结果表明:该阻燃剂对胶合板的阻燃性能有积极影响,其中热释放速率(HRR)降低26.32%,总释放热(THR)降低90.04%,总烟释放量(TSR)降低68.40%,同时胶合板的甲醛释放量降低了14.82%,说明该阻燃剂不仅有良好的阻燃效果和抑烟效果,还具有一定的甲醛捕捉能力。该阻燃剂对胶合板力学性能有一定的负面影响,板材胶合强度、弹性模量、静曲强度均有一定程度降低,但仍能达到GB/T 9846-2015《普通胶合板》标准要求。