基于局部保留降维卷积神经网络的高光谱图像分类算法

为提高高光谱遥感图像的分类精度,通过局部保留判别式分析与深度卷积神经网络(DCNN)算法,提出了基于局部保留降维卷积神经网络的高光谱图像分类算法。首先,用局部保留判别式分析对高光谱数据降维,再用二维Gabor滤波器对降维后的高光谱数据进行滤波,生成空间隧道信息;其次,用卷积神经网络对原始高光谱数据进行特征提取,生成光谱隧道信息;再次,融合空间隧道信息与光谱隧道信息,形成空间-光谱特征信息,并将其输入到深度卷积神经网络,提取更加有效的特征;最后,采用双重优选分类器对最终提取的特征进行分类。将本文方法与CNN、PCA-SVM、CD-CNN和CNN-PPF等算法在Indian Pines、University of Pavia高光谱遥感数据库上进行性能比较。在Indian Pines、University of Pavia数据库上,本文算法识别的整体精度比传统CNN方法的整体精度分别高3. 81个百分点与6. 62个百分点。实验结果表明,本文算法无论在分类精度还是Kappa系数都优于另外4种算法。     

基于Mask R-CNN的复杂背景下柑橘树枝干识别与重建

为了获取自然环境下完整柑橘果树枝干信息,以引导采摘机器人进行避障采摘作业,提出了一种基于Mask R-CNN模型与多参数变量约束的柑橘果树枝干识别与重建方法。该方法采用网格化的标记方式对果树枝干进行标记,完成了对柑橘果树枝干的小区域识别;然后对该模型获得的离散mask进行最小外接矩处理,以获得更精确的目标区域;接着利用多参数变量约束完成同一枝干mask(掩码)的划分;最后为了使重建枝干更符合实际枝干的生长姿态,以及完善未识别区域的检测,对同一枝干mask中心点进行了四次多项式拟合。实验结果表明,模型在测试集下的平均识别精确率为98. 15%,平均召回率为81. 09%,果树单条枝干平均拟合误差为11. 47%,果树枝干整体平均重建准确率为88. 64%。     

基于人工嗅觉系统的土壤有机质检测方法研究

为了实现土壤有机质快速、准确的测量,提出了一种基于人工嗅觉的土壤有机质含量检测方法。首先,由不同温度控制的10个气体传感器所构成的阵列对土壤样品气体进行采集;然后,提取每个传感器响应曲线上的7个特征(包括最大值、最小值、平均值、平均微分系数、响应面积、第30秒的瞬态值和第60秒的瞬态值),构建嗅觉特征空间;对特征空间优化后,采用回归算法建立预测模型。为减小不同测定算法、异常样本以及冗余特征对模型预测性能的影响,在应用蒙特卡罗抽样(Monte Carlo sampling,MCS)法剔除异常样本的基础上,采用主成分分析(Principal component analysis,PCA)法对特征空间进行降维处理,评估了包括偏最小二乘法回归(Partial least square regression,PLSR)、支持向量机回归(Support vector machine regression,SVR)和BP神经网络(Back propagation neural network,BPNN)等3种建模方法对土壤有机质含量的预测性能,选用决定系数R2、均方根误差(RMSE)和预测偏差比(RPD)评价各模型的预测性能。测试集验证结果表明,PLSR、SVR和BPNN这3种模型的预测值和样本的观测值之间的R2分别为0. 86、0. 91和0. 85,RMSE分别为2. 49、2. 05、2. 68 g/kg,RPD分别为2. 49、3. 02和2. 32。SVR模型的预测性能高于PLSR模型和BPNN模型,可对土壤有机质含量进行准确预测。     

降镉剂和水分管理对早稻产量及稻米镉污染的阻控效果

为了探明降镉剂和水分管理对稻米镉污染的阻控效果,采用大田试验,研究了HR降镉剂和石灰对早稻产量及其构成要素的影响,并对其降低水稻植株和稻米镉含量的效果进行了分析。结果显示:淹水灌溉下糙米及茎叶镉含量较常规灌溉分别低52.5%和37.1%;2种土壤修复剂能极显著减少稻米及茎叶镉含量,且HR降镉剂降镉效果优于石灰和空白对照;不同处理能促进水稻产量提高,增产幅度在2.5%~10.2%。综合考虑稻米镉含量及产量情况,认为A_1B_2和A_2B_2处理稻米镉含量低且产量水平较高。     

中国3个主栽烟草品种的差异蛋白质组学研究

【目的】从全蛋白质组学水平研究烟草,筛选具有重要特性的蛋白质,阐明其相关代谢通路,使得烟草的基础科学研究和品种培育工作有所突破。【方法】利用苯酚法提取中国3个主栽烟草品种红花大金元、K326和云烟87叶片的蛋白质,酶解后采用串联质量标签技术(tandem mass tag,TMT)标记,结合二维液相色谱串联质谱技术(2D LC-MS/MS)对3个烟草品种叶片的蛋白质组成进行分析,运用Proteome Discoverer软件提取谱图后在MASCOT搜索引擎上鉴定蛋白质和肽段,并对鉴定的蛋白质进行系统的生物信息学分析,包括数据相关性分析、分层聚类分析和主成分分析,同时按照2倍上下调的原则采用火山图筛选不同品种烟草中表达差异显著的蛋白质,最后利用KEGG通路分析烟草中重要蛋白质的分布及功能。【结果】鉴定红花大金元、K326和云烟87烟草样品的蛋白质Group总数为3 079,蛋白质ID数为10 343。从分层聚类分析和主成分分析中蛋白质的整体表达情况可见,K326和云烟87蛋白质表达情况较相似,而红花大金元与前两者相差较大。后续的差异蛋白质筛选也验证了该结果,表现为云烟87和K326之间仅存在29个差异表达的蛋白质,其中13个蛋白质覆盖8条代谢通路,包括类黄酮生物合成,参与类黄酮合成路径的查尔酮合成酶在K326中的相对含量显著高于云烟87。红花大金元和云烟87之间有160个蛋白质差异表达,其中103个蛋白质覆盖42条代谢通路,包括谷胱甘肽代谢,相对定量结果显示谷胱甘肽代谢途径相关的3种酶,谷胱甘肽过氧化物酶、磷脂过氧化氢物谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽S-转移酶在红花大金元中的含量均显著低于云烟87。红花大金元和K326之间存在119个差异蛋白质,其中89个蛋白质覆盖41条代谢通路,包括外源物质细胞色素P450代谢。筛选获得的重要差异蛋白质的相对定量结果显示一些与抗性相关的蛋白质,如蛋白酶抑制剂,在云烟87中的表达量远低于K326和红花大金元,同时结果表明红花大金元中的超氧化物歧化酶含量处于较低水平。【结论】TMT技术结合2D LC-MS/MS可对不同品种烟草的叶片蛋白质进行有效地分离和鉴定,鉴定出的蛋白质大部分是参与光合作用、物质代谢或者与抗逆性相关。     

1.8％阿维菌素和0.5％甲维盐对草原毛虫的防治效果

[目的]探究2种生物杀虫剂对青海省草原毛虫的防治效果。[方法]采用茎叶常量喷雾施药方法,研究了1.8%阿维菌素和0.5%甲维盐对青海省草原毛虫的防治效果。[结果]选择在草原毛虫3龄期施药,1.8%阿维菌素和0.5%甲维盐的施用剂量均为150ml/hm2时的防治效果均达90%以上,与对照药剂1.2%苦.烟乳油喷施剂量300 ml/hm2的防治效果差异不显著,且对牧草和益虫安全。[结论]1.8%阿维菌素和0.5%甲维盐均适宜在青海省大面积防治草原毛虫中推广应用。     

黄土丘陵区不同植被类型根际土壤微团聚体及颗粒分形特征

 【目的】研究黄土丘陵区坡耕地退耕后不同植被根际土壤微团聚体及颗粒的分形特征,为该地区植被恢复中土壤质量评价和生态恢复的持续健康发展提供科学依据。【方法】通过室内分析,运用分形理论,研究黄土丘陵区墩山小流域天然草地、人工草地和人工灌木等6种植被根际土壤微团聚体以及颗粒组成的分形特征。【结果】黄土丘陵区坡耕地退耕后,不同植被对土壤微团聚体以及颗粒组成影响不同。无论是根际还是非根际,天然草地0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm微团聚体含量以及土壤团聚状况、团聚度均高于人工灌木和人工草地,而0.25—0.05 mm、0.05—0.01 mm土壤颗粒含量以及分散系数、分散率低于人工灌木和人工草地,根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数高于人工灌木和人工草地。除柳枝稷外,根际土壤团聚状况和团聚度高于非根际,分散系数和分散率低于非根际;不同植被根际微团聚体分形维数和颗粒分形维数均低于非根际土。相关性分析表明,与非根际相比,根际土壤微团聚体及颗粒分形维数与土壤基本理化性质相关性更显著。【结论】黄土丘陵区坡耕地退耕后,天然草地对于土壤微团聚体的改善作用优于人工灌木和人工草地。与非根际相比,根际土壤具有更好团聚结构,而且根际土壤分形特征能更好反映土壤性质的变化规律,因此可作为该地区植被恢复过程中土壤质量评价的指标。     

20.5%多·福·甲维盐悬浮种衣剂田间示范效果试验研究

进行20.5%多.福.甲维盐悬浮种衣剂对大豆根腐病及大豆孢囊线虫的防治效果试验,结果表明:用20.5%多.福.甲维盐悬浮种衣剂进行种子包衣可有效防治大豆根腐病、孢囊线虫病,但效果不如35%多克福大豆种衣剂好,生产上推荐药种比为1∶60。     

种植模式对核桃幼林土壤微团聚体组成与分形维数的影响

【目的】筛选核桃林下适宜的复合种植模式,并分析其对培肥土壤和提高林地经济效益的影响。【方法】在四川省雅安市大渡河干热河谷区,于核桃林下设置了4种种植模式,即核桃+甘蓝+甘蓝(HGG)、核桃+甘蓝+马铃薯(HGM)、核桃+白菜+大豆(HBD)、核桃纯林(HCK),并以农地(玉米+马铃薯,NCK)为对照,测定不同种植模式林下土壤的微团聚体组成和分形维数(D)、物理性质、养分含量和微生物数量,并探讨D和特征微团聚体组成比例(PCM)、微团聚体各粒级含量及土壤理化性质、微生物数量的关系。【结果】与NCK相比,4种复合种植模式林下土壤中的粒径0.25 mm土壤微团聚体含量均显著增加,粒径0.02 mm土壤微团聚体含量显著降低;不同种植模式林下土壤的D和PCM值由大到小依次表现为NCKHCKHBDHGMHGG。与NCK相比,HGG、HGM、HBD、HCK种植模式的土壤自然含水量及非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度分别增加12.2%～50.4%,2.4%～14.8%,2.8%～29.1%和2.6%～23.1%,体积质量降低4.6%～17.6%;有机质、全氮和碱解氮含量分别增加5.1%～14.9%,3.9%～12.5%和25.1%～112.5%;细菌、放线菌、真菌和总微生物数量分别增加21.4%～54.3%,19.2%～58.1%,17.8%～58.4%和21.2%～54.6%。相关分析表明,D和PCM值与土壤自然含水量、孔隙度、养分含量和微生物数量均呈极显著负相关,与体积质量呈极显著正相关。【结论】大渡河干热河谷区采用"核桃+甘蓝+甘蓝"种植模式,能有效改善核桃幼林林下土壤微团聚体组成,降低土壤D和PCM,提高土壤养分含量和微生物数量,是该地区最佳的核桃林下复合种植模式。     

基于GCM泾河流域未来温度变化的降尺度预测

【目的】分析泾河流域21世纪温度变化的趋势,为流域未来气候变化情景的构建及当地农业的可持续发展提供参考依据。【方法】基于泾河流域18个气象站点的日平均温度和日最高、最低温度实测数据,以及美国国家环境预报中心(NCEP)的再分析资料、英国Hadley气候预测与研究中心的全球气候模型HadCM3在A2和B2情景下模拟的大气环流因子,利用统计降尺度模型SDSM,对泾河流域21世纪3个时期(2020s,2050s,2080s)温度的时空变化进行预测。【结果】A2、B2情景下,泾河流域未来3个时期(2020s,2050s,2080s)的温度变化均表现出明显的上升趋势,且随时间的推移增幅增大。3个时期的温度变化具有季节差异,日平均温度在A2、B2情景下均以夏季变化最为显著(A2:1.2,2.5,4.5℃;B2:1.3,2.4,3.2℃);日最高温度在A2情景下以秋季变化最为显著(1.0,2.4,3.8℃),B2情景下则以冬季变化最为显著(1.0,2.0,2.9℃);日最低温度在A2情景下以夏季变化最为显著(1.1,2.4,4.4℃),B2情景下则以秋季变化最为显著(1.4,2.3,3.3℃)。温度变化同时也存在空间差异,以东南-西北方向增幅较高,东南部是高增长的中心,东北部和西南部增幅相对较小。【结论】泾河流域未来3个时期(2020s,2050s,2080s)的温度有明显上升,并具有一定的时空差异和季节差异。