PurposeIn order to improve the estimation accuracy of soil organic matter, this paper aims to establish a modified model for hyperspectral estimation of soil organic matter content based on the positive and inverse grey relational degrees.Design/methodology/approachBased on 82 soil sample data collected in Daiyue District, Tai'an City, Shandong Province, firstly, the spectral data of soil samples are transformed by the first order differential and logarithmic reciprocal first order differential and so on, the correlation coefficients between the transformed spectral data and soil organic matter content are calculated, and the estimation factors are selected according to the principle of maximum correlation. Secondly, the positive and inverse grey relational degree model is used to identify the samples to be identified, and the initial estimated values of the organic matter content are obtained. Finally, based on the difference information between the samples to be identified and their corresponding known patterns, a modified model for the initial estimation of soil organic matter content is established, and the estimation accuracy of the model is evaluated using the mean relative error and the determination coefficient.FindingsThe results show that the methods of logarithmic reciprocal first order differential and the first-order differential of the square root for transforming the original spectral data are more effective, which could significantly improve the correlation between soil organic matter content and spectral data. The modified model for hyperspectral estimation of soil organic matter has high estimation accuracy, the average relative error (MRE) of 11 test samples is 4.091%, and the determination coefficient (R-2) is 0.936. The estimation precision is higher than that of linear regression model, BP neural network and support vector machine model. The application examples show that the modified model for hyperspectral estimation of soil organic matter content based on positive and inverse grey relational degree proposed in this article is feasible and effective.Social implicationsThe model in this paper has clear mathematical and physics meaning, simple calculation and easy programming. The model not only fully excavates and utilizes the internal information of known pattern samples with "insufficient and incomplete information", but also effectively overcomes the randomness and grey uncertainty in the spectral estimation of soil organic matter. The research results not only enrich the grey system theory and methods, but also provide a new approach for hyperspectral estimation of soil properties such as soil organic matter content, water content and so on.Originality/valueThe paper succeeds in realizing both a modified model for hyperspectral estimation of soil organic matter based on the positive and inverse grey relational degrees and effectively dealing with the randomness and grey uncertainty in spectral estimation.
为了提高咖啡的质量和产量,实现咖啡叶病虫害高效精准检测,本文提出了一种基于改进YOLOv5s的咖啡叶病虫害识别方法.利用CARAFE上采样模块替换原始模型中的上采样模块,减少上采样过程中特征信息的损失,提升特征金字塔网络性能;在检测头前端引入GAM全局注意力机制,提取空间和通道不同维度的交互信息,增强病虫害的识别能力;用高效解耦头(Decoupled Head)替换原始耦合头区分回归和分类,加快模型收敛和提高检测精度;结果显示,改进后的模型准确率、召回率和平均精度均值分别为 91.6%、86.0%、91.4%;比原始YOLOv5s平均精度均值提升了 2.9%,精确度和召回率分别提升了 3.1%、2.7%;与当前主流的Faster R-CNN、SSD、YOLOv4-tiny、YOLOX和YOLOv7 等模型相比,平均精度均值分别提升了 8.2%、20.2%、37.7%、5.9%、9.7%.本文的方法对咖啡叶病虫害检测具有较高的准确率,可以为咖啡叶病虫害检测提供参考和依据.
环向拉伸实验是测试金属管材环向力学性能的重要试验方法.该文针对现有管材环向拉伸试验测试结果会受环向拉伸试样和夹具接触表面摩擦力影响的问题,基于环向拉伸试验原理提出一种多角度环向拉伸测试方法,并开展了多角度环向拉伸测试方法理论研究.以 316L不锈钢为例,设计了多角度环向拉伸测试方案,结合轴向拉伸试验对比验证了测试方案的可行性.该测试方法克服了传统环向拉伸试验方法受摩擦力影响的局限性,有助于提升金属管材环向力学性能参数测试结果准确性.
本文建立螺虫乙酯及其代谢物在辣椒基质残留的液相色谱-质谱检测方法,研究螺虫乙酯及其代谢物在辣椒中的消解动态和最终残留量.样品经乙腈提取、N-丙基乙二胺吸附剂(PSA)净化,通过辣椒基质标准曲线外标法进行定量,对不同采收阶段的辣椒样品残留量进行测定.结果表明:建立的QuEChERS-HPLC-MS/MS方法在0.02-0.50 mg/kg范围内具有良好的线性,添加回收率在82.62%～96.33%之间,相对标准偏差在1.72%～12.38%之间,其检出限、准确度、精密度均可满足辣椒中螺虫乙酯及其代谢物检测需求;山东潍坊、湖南张家界两地的消解动态试验结果符合一级动力学方程,半衰期分别为0.77 d、1.84 d,10 d内消解率达到 100%;辣椒中螺虫乙酯及其代谢物的最终残留量低于方法检出限(0.02 mg/kg),均低于CAC及各国限量标准;普通人群的螺虫乙酯国家估算每日摄入量是 0.215 mg,占日允许摄入量的 6.83%,说明螺虫乙酯残留量通常不会对普通人群健康产生不可接受的风险,明确螺虫乙酯在辣椒种植过程中施用不会造成危害性残留,为螺虫乙酯在辣椒上的安全使用提供依据.
当前我国农田土壤重金属污染形势严峻,为降低稻田土壤镉(Cd)的生物有效性,减少稻米对Cd的吸收积累,实现中轻度Cd污染稻田土壤的安全利用.通过在浙江嘉兴和金华两地,连续开展3年田间试验,研究植酸修饰复合生物炭在不同施用量下对稻田土壤中Cd迁移转化的影响.结果表明,与不施肥和常规施肥相比,施用植酸修饰复合生物炭显著提升酸性土壤pH值,使嘉兴和金华两处稻田土壤中可交换态Cd含量分别下降53.57％～64.84％和52.43％～65.17％,并显著减少稻米对Cd的吸收积累(降低幅度大于61％),且对水稻产量有一定的增产作用.总体上,施用植酸修饰复合生物炭具有中和土壤酸化作用,使土壤中Cd由可交换态向铁锰氧化物结合态转化,从而降低土壤中Cd的生物有效性,减少稻米对Cd的吸收积累,最终实现Cd污染稻田土壤的安全利用.
本文基于Sentinel-2多光谱遥感影像数据,使用监督分类方法、随机森林方法和卷积神经网络方法对江西省森林沼泽湿地进行信息提取.同时,使用混淆矩阵(Confusion Matrix)来判定三种遥感影像数据分类方法的精度.结果表明,三种遥感影像信息提取方法中,监督分类方法的精度相对较差、湿地分类混淆情况较为严重,其次为随机森林方法,卷积神经网络方法最优.本研究能够为地区湿地信息提取与遥感分类提供科研分析依据,为湿地保护和资源开发提供数据支持.
农业高校大学生游泳运动员受课业学习、训练方法、场馆设施条件等因素的影响,导致训练水平不足,同时缺乏科学指导和创新的训练理念,严重影响了运动水平的提升及优异成绩的取得.间歇性训练是运动训练众多方法中的一种,在专业运动训练中运用广泛,推动间歇性训练在农业高校大学生游泳运动中的运用,是提升训练效果的重要途径和方法.文章综合分析了近些年间歇性游泳训练在大学生群体中运用的相关文献,对间歇性训练的基本理论、具体方法进行了详细的阐述,并将实验研究结果对有氧耐力相关生理指标做了详细的列举,针对间歇性训练对农业高校大学生游泳运动员有氧耐力的影响做出了综合述评.
为克服光谱估测中的不确定性和提高光谱估测精度,本文利用灰色系统理论和模糊理论建立土壤有机质高光谱估测模型.基于山东省济南市章丘区和济阳区的121个土壤样本数据,首先对土壤光谱数据进行光谱变换,根据极大相关性原则选取光谱估测因子;然后,利用区间灰数的广义灰度对建模样本和检验样本的估测因子进行修正,以提高相关性.最后,利用模糊识别理论建立土壤有机质高光谱自反馈模糊估测模型,并通过调整模糊分类数进行模型优化.结果表明,利用区间灰数的广义灰度可有效提高土壤有机质含量与估测因子的相关性,所建估测模型精度和检验精度均显著提高,其中20个检验样本的决定系数为R2=0.9408,平均相对误差为6.9717％.研究表明本文所建立的土壤有机质高光谱自反馈灰色模糊估测模型是可行有效的.
为探索培养基改良剂的特性及其对黑麦草生长特性的影响,本文首先以全磷石膏、全营养土和添加了改良剂的磷石膏(改良剂包括稻壳粉、玉米秸杆粉、油菜秸杆粉、煤渣、石英砂等)为基质种植黑麦草,观察其生长表现;然后用稻壳粉和煤渣分别以5种比例加入磷石膏(磷石膏:稻壳粉=20:1～60:1,磷石膏:煤渣=3:1～20:1)作为基质并以全营养土、全磷石膏为对照种植黑麦草,分析黑麦草的生长特性和基质的理化指标,评价改良效果.结果表明,添加改良剂后黑麦草的生长表现显著优于全磷石膏组;生长表现最好的两个组分别是磷石膏:稻壳粉(20:1)和磷石膏:稻壳粉(30:1):在一定范围内,稻壳粉添加越多越利于黑麦草生长,煤渣添加越多越不利于黑麦草生长;稻壳粉或煤渣可改善基质的pH、SMC和容重,且用量越大改善效果越明显.因此,稻壳粉是比较理想的磷石膏改良剂,基质的容重、毛管孔隙度及SMC可用于评价磷石膏改良剂的改良效果.
对于土壤微生物而言,其群落分布受到一系列因素影响,且呈现出复杂性和多样性特点,其中较为直接的制约因素就是根系分泌物,此外,土壤养分也受到的制约,为了探究根系分泌物作用机理,本文通过连续三年的实验对比分析,借助于根系分泌物溶液的研究方式,对比不同浓度下的群落分布特点,同时对土壤酶活性及微生物量的影响进行分析,并剖析其对微生物群落分布的作用,探究微生物商的反应机理.通过对比分析得知:(1)杨树根系分泌物具有多样性,其中占比较高的分别是酯类、烃类、酰胺类,其相对含量均在9％以上,其中酯类共计10种,相对含量达到54.12％;此外还包括苯酚类、酮类;从根系分泌物含量的角度来看,超过5％的合计七种,主要是顺-9-十八碳烯酸、3-乙基-5-十八烷等;(2)受根际分泌物浓度的差异影响,对于土壤有机碳、全氮、全钾而言,其含量存在较为明显的差异,且这种差异达到了0.05的显著检验水平,对于速效磷、活性酶及量碳来说亦是如此,此外,还包括微生物商、基础呼吸,但全磷较为例外,其差异并没有受到分泌物的显著制约,且未通过显著检验;与对照组相比,无论是低浓度处理LC,还是中浓度处理MC,其含量均更高;但是高浓度处理下HC,并没有突出差异,未通过显著检验;综合来看,对于根系分泌物而言,其无论是对土壤养分及酶活性,还是微生物群落分布,其低浓度下的促进作用与高浓度下的抑制效应并存;(3)虽然根际分泌物浓度存在较大的差异,但对于微生物的平均吸光值并没有产生突出的影响效应,对于物种丰度及多样性指数来说亦是如此,其差异并没有通过0.05的显著水平;与对照组相比,无论是低浓度处理LC,还是中浓度处理MC,其含量均更高;但是高浓度处理下HC,并没有突出差异,未通过显著检验;(4)通过成分分析得知,受低浓度根系分泌物处理下的影响,其土壤微生物分布及新陈代谢等方面与对照组较为接近,与高浓度处理下存在尤为突出的差异,综合来看,其对单一碳源的利用能力存在尤为突出的差异,其群落分布特点差异突出.
为分析不同施硒量条件下接种AM真菌菌种对丹参幼苗期生理指标的影响,本文使用盆栽法种植单身作物,并将施硒量(Na2SeO3)设定为四个浓度水平,将试验植物分为接种组和对照组.结果发现,接种AM真菌的组别的丹参幼苗的生理质量要显著优于未接种组别并促进其对硒元素的吸收.当硒浓度水平为20 μg·mL-1和40 μg·mL-1时,其生长指标和生理指标表现优异.同一浓度水平下,接种AM真菌丹参幼苗组别绿素含量和蛋白质含量呈现显著优势,丙二醛和脯氨酸含量均保持在较低水平,表明接种AM真菌能提升植物的抗逆性.同时还发现,接种AM真菌对丹参幼苗的可溶性糖水平不具备直接影响.
树干削度方程是描述干形的重要指标,其准确性能够直接决定树干材积的估算结果.本研究以鲁中山区三个主要针叶树种侧柏、赤松和黑松人工林为研究对象,对比常见的树干削度方程,筛选各树种的最优基础方程,并采用连续自回归误差结构(CAR)、设定误差权重值等方法解决同一树干测量数据间自相关性和异方差问题,构建树干削度预估方程.采用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)等统计指标评价模型的拟合和检验效果.结果表明,与传统最小二乘方法对比,利用CAR方法能够显著提高模型预测精度,其R2分别为0.9487、0.9476、0.9168,而利用传统方法的R2分别为0.9311、0.9363、0.8911.构建的树干削度方程能够服务于立木材积表和出材率表编制,对精确估计鲁中山区林分蓄积量、生物量和碳储量具有重要意义.
为探索白榆(Ulmus pumila)对外生菌根真菌的侵染响应,本文以白榆为宿主树种,选取3种外生菌根真菌褐环乳牛肝菌(Suillus luteus)、点柄乳牛肝菌(S.granulatus)与粘盖乳牛肝菌(S.bovinus)进行了人工菌根合成、光合及生长效应等内容的初步研究,试验用幼苗由种子萌发,分别采用固体和液体二种菌剂进行接种处理,接种后在高智能光照室持续培育90 d.接种幼苗高生长、总叶绿素含量、干旱胁迫下接种幼苗高生长效应与未接菌的幼苗指标差异显著(P＜0.05),白榆接种处理净光合速率(Pn)、光化学淬灭系数(qP)、最大光化学效率(Fv/Fm)对照CK始终明显低于3个接种处理,非光化学淬灭系数(NPQ)对照CK始终明显高于3个接种处理.由此从光合基础上证实了对幼苗接种有助于提高其适应性和抗逆性.
为研制口味丰富、营养价值更全面的鸡蛋干产品,本研究基于单因素试验,分析了熟制新鲜番茄添加量、食盐添加量、白砂糖添加量、复合磷酸盐添加量以及蒸煮时间对番茄鸡蛋干质量的影响,在此基础上利用Box-Behnken响应面法结合模糊数学感官评价法,得出番茄鸡蛋干的最优配方:以100 g全蛋液为基础,添加8％熟制新鲜番茄、0.4％复合磷酸盐、1.3％食盐、1.5％白砂糖、5％柠檬汁和0.5％番茄粉,入模沸水蒸煮300 s,再焖煮300 s,在121℃、20 min条件下灭菌.以最优配方加工得到的番茄鸡蛋干,品质风味佳、Q弹咸香、具有番茄风味,结果表明蔬菜风味鸡蛋干具有广阔的发展前景.
高分辨率遥感影像可有效辨识梯田措施的分布,但难以识别梯田措施的类型与质量,为探索高效、精准的梯田措施类型与质量识别技术,本文以沂蒙山泰山国家级水土流失重点治理区费县为研究区域,基于GF-6遥感影像、DEM(12.5 m)、70个典型点等多源数据,采用遥感解译、地面调查、无人机遥感和随机森林等方法,开展梯田措施类型识别、空间预测及质量判定研究,从而为梯田精细化管理、水土流失防治等提供重要支撑.结果表明:(1)研究区梯田措施492.28 km2,分布于区域南、北两侧,以耕地为主.随海拔升高、坡度增加,梯田总体上呈现田面宽度变窄、埂坎坡度变陡、埂坎高度渐低的趋势;(2)梯田措施类型分类和质量评价模型指标贡献率均以地形因子最高,分别为54.16％、57.45％,其次为人为活动因子,贡献率分别为35.45％、37.5％,梯田措施类型分类模型验证精度87.27％,质量评价模型验证精度69.23％;(3)研究区以石坎梯田为主,图斑数量8085个,占梯田措施面积的89.46％,土坎梯田图斑数量635个,占梯田措施10.54％.石坎梯田质量总体略优于土坎梯田,区域东北部和中南部的梯田质量好,西南部的梯田质量较差.
为了分析昆明市宠物源性大肠杆菌的耐药情况,并为临床合理使用抗菌药物提供依据,本研究对采自昆明市3家宠物医院犬猫的26份棉拭子和5份灌洗液样品进行大肠杆菌的分离鉴定,并基于肠杆菌基因间重复共有序列(ERIC-PCR)对分离株进行分型;使用纸片扩散法检测分离菌株的耐药性,并检测了其耐药基因携带情况.共分离到30株大肠杆菌,分离率为96.77％,其中犬源性14株,猫源性16株;ERIC-PCR分型显示将30株大肠杆菌可分为9个亚型,健康犬猫与非健康犬猫源性大肠杆菌分型差异较大.耐药性实验显示分离株对氨苄西林(93.33％)耐药率最高,其次较高的是红霉素(90.00％)、四环素(83.33％)、复方新诺明(76.67％),而对多粘菌素B、亚胺培南均不耐药;分离株中26株菌(86.67％)为多重耐药菌,且具有多种耐药谱;ESBLs基因检出率:blaTEM(70％)、blaCTX-M(36.67％)其它耐药基因检出率分别为tetA(73.33％),qnrS(33.33％),acc(6')-Ib-cr(26.67％),sull(26.67％).综上健康与非健康犬猫源性大肠杆菌基因型差异明显;昆明宠物源性大肠杆菌多重耐药形势严峻,临床中对氨苄西林、红霉素、四环素、和复方新诺明应减少或停止使用.
为解决现有分割网络中小面积区域像素表达能力差、区域上下文信息类别被混淆、区域分布不规则等导致的鸡蛋沙壳区域分割性能不佳的问题,本文以此类鸡蛋图像为研究对象,提出了一种基于上下文信息的鸡蛋沙壳区域实例分割方法(Global-Local Contexts based Instance Segmentation Model for Egg Sand-shell Region,GL-ISR).首先,对沙壳区域特征进行全局(Global Context Information Module,GCIM)和局部(Local Context Information Module,LCIM)上下文信息建模,前者利用金字塔池化对特征图进行多尺度上下文加权聚合以收集不同像素区域的上下文信息,后者则通过构建Label Map与Label Prior Layer监督上下文依赖类别以区分上下文信息来源;其次,将两部分上下文与原特征图进行聚合,以增强沙壳区域特征表达能力,从而提高模型的分割性能.为验证所提模型的有效性,本文在包含3类区域、7160幅沙壳蛋图像的自标注数据集上进行了实验.结果表明,GL-ISR在IoU阈值为0.5和0.75情况下分别取得70.02％和44.16％的最优mAP值,在IoU阈值介于0.5至0.95之间取得最优平均mAP值48.22％,显著优于其他模型.具体地,GL-ISR的在光滑区域、面状沙壳和点状沙壳上分别取得85.16％、46.39％和41.17％的像素精准度,即使在分割难度较大的点状沙壳区域上,该模型的像素精准度仍保持在40％以上.因此,上述实验结果表明了 GL-ISR模型在鸡蛋沙壳区域分割方面的有效性,可为沙壳蛋品质改良提供理论基础.
为探索不同施肥量和不同栽培密度的组合对大豆农艺性状和产量的影响,以期提升大豆栽培生产效率,在保护生态环境的同时获得较高的大豆产量.本文以鲜食秋大豆品种萧农秋艳为试验材料,考察不同栽培密度(10,15,20万株·hm-2)和氮肥施用量(75,112.5,150 kg·hm-2)组合对大豆光合性能,农艺性状和产量的影响.结果表明:在栽培密度为15万株·hm-2,氮肥施用量为112.5kg·hm-2处理下,萧农秋艳大豆产量较高,农艺性状较好,光合性能较强.较常规氮肥施用量减少25％,配合适当增加栽培密度的措施,萧农秋艳大豆产量较高,植株光合效率较高,农艺性状优良,且对生态环境友好.
中国干旱半干旱区土地利用及景观格局变化对西北干旱区生态维护与经济发展发挥着重要的作用.本文从土地利用变化和景观格局变化两个角度,利用GIS技术和Fragstats4.2软件,对我国2000-2020年干旱半干旱地区的土地利用和景观格局指数进行分析,对21年间的土地利用和景观格局变化模式进行研究,发现:(1)土地利用变化较为显著,且在全时段处于不平衡状态,草地与未利用地双向转换频繁.未利用地面积减少和建设用地面积增加为主要特点,建设用地面积变化幅度最大、动态度最强.(2)我国干旱半干旱区景观在整个研究期间呈现破碎化程度增加、异质性降低、形态日趋复杂的特点(3)土地利用变化深刻影响景观格局,人类活动是土地利用转变的重要驱动因子.人类对该地区土地利用程度的不断提高所造成的景观破碎程度的增加以及该地区景观优势度的直接改变,也从另一个侧面印证了景观格局改变的重要推动因素是人类活动.
为研究马尾松凋落物对土壤氮循环与微生物的影响,本文采用原位分解和室内化验相结合的方法,连续4年研究了年份和季节马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性及其二者的交互作用.结果表明:(1)随着季节的变化,不同年份马尾松凋落物的分解系数呈一致的变化规律,均表现为秋季和夏季高于春季和冬季.相同季节马尾松凋落物的分解系数随着年份的增加而增加,而不同年份春季和秋季马尾松凋落物分解系数基本相等,说明年份对马尾松凋落物分解系数的影响主要集中在夏季和秋季;(2)不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量、微生物量氮含量和氮转化率均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,相同季节马尾松凋落物分解过程中土壤氮含量、微生物量氮含量和氮转化率随着年份的增加而增加,而不同年份春季和秋季基本相等;(3)不同年份马尾松凋落物分解过程中土壤微生物酶活性(脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、天冬酰胺酶和N-乙酰氨基葡萄糖核苷酶)、土壤微生物呼吸(自养呼吸、异养呼吸和微生物总呼吸)和微生物代谢熵均表现为秋季和夏季高于春季和冬季,不同年份春季和秋季基本相等;(4)交互作用分析显示,年份显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性(P＜0.05),季节极显著影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性(P＜0.01),而年份和季节共同影响了马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性(P＜0.05).季节对马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性的影响高于年份的影响,并且年份对马尾松凋落物分解过程中土壤氮转化和微生物活性的影响主要集中在夏季和秋季.
