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基于太赫兹成像检测技术与特征提取方法结合巴旦木饱满度检测方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1896-1904页

作者：胡军吕豪豪乔鹏贺永刘燕德华东交通大学智能机电装备创新研究院江西南昌330013 浙江大学机械工程学院浙江杭州310027

巴旦木是一种营养丰富的坚果,对巴旦木的品质进行检测具有重要的经济价值和实际意义。由于巴旦木具有较为坚硬的外壳,传统的检测手段较难实现内部检测,因此,采用新兴的太赫兹透射成像检测技术,开展巴旦木饱满度的检测研究。首先采集不... 详细信息

巴旦木是一种营养丰富的坚果,对巴旦木的品质进行检测具有重要的经济价值和实际意义。由于巴旦木具有较为坚硬的外壳,传统的检测手段较难实现内部检测,因此,采用新兴的太赫兹透射成像检测技术,开展巴旦木饱满度的检测研究。首先采集不同饱满度巴旦木的太赫兹透射图像,并且从太赫兹图像的感兴趣区域分别提取无样品区域、空壳区域和满仁区域的太赫兹光谱信息;为了提高模型的精度,减少计算量,采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、无信息变量消除(UVE)、连续投影算法(SPA)、蒙特卡罗无信息变量消除法(MCUVE)和遗传算法(GA)对太赫兹光谱信息进行特征提取,建立对应的最小二乘支持向量机(LS-SVM)、随机森林(RF)和K-近邻(KNN)定性判别模型,对巴旦木的饱满和空壳区域进行检测和鉴别。此外,对太赫兹特征图像转为JPG格式,接着转化为RGB格式进行G通道提取和图像二值化分离出外壳和果仁图像,检测饱满度为太赫兹特征图像的壳仁像素点之比;对原始图像进行轮廓提取和图像二值化分离出外壳和果仁图像,实际饱满度为原始图像的壳仁像素点之比。通过计算检测饱满度和实际饱满度的误差,证明了太赫兹透射成像技术检测巴旦木饱满度的可行性。建立的KS-GA-RF模型的鉴别效果最优,准确率为98.21%;通过壳仁像素点之比分别计算出对应的检测饱满度和实际饱满度,误差为16%。研究验证了采用太赫兹图、谱相融合的方法,可以很好地实现对巴旦木内部种仁饱满度可视化检测,为巴旦木的准确分级提供了新的思路,也为太赫兹成像技术检测其他坚果饱满度提供了理论参考,具有重要的应用价值。

关键词：巴旦木饱满度太赫兹透射成像特征提取 RF判别模型

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垃圾填埋场氧化亚氮排放控制研究进展

应用生态学报 2012年第5期23卷 1415-1422页

作者：蔡传钰李波吕豪豪吴伟祥浙江大学环境保护研究所杭州310029 浙江大学环境与资源学院杭州310029 浙江大学环境保护研究所杭州310029

填埋是国内外城市生活垃圾处理的一种主要方式.垃圾填埋场是温室气体氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)的重要排放源.作为一种高效痕量的温室气体,N2O具有极高的潜在增温效应,其每分子潜在的增温作用是二氧化碳(CO2)的296倍.而且N2O能在大气中... 详细信息

填埋是国内外城市生活垃圾处理的一种主要方式.垃圾填埋场是温室气体氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)的重要排放源.作为一种高效痕量的温室气体,N2O具有极高的潜在增温效应,其每分子潜在的增温作用是二氧化碳(CO2)的296倍.而且N2O能在大气中长期稳定存在,对臭氧层具有较强的破坏作用.本文针对垃圾填埋场N2O排放的控制研究,概述了垃圾填埋处理过程中主要排放源的N2O排放及其影响因素,提出了现阶段适应我国垃圾填埋场N2O排放控制的一系列措施,并展望了垃圾填埋场温室气体N2O排放控制理论和技术的研究方向.

关键词：垃圾填埋场N2O排放温室气体

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畜禽粪便好氧堆肥过程氧化亚氮排放机制

应用生态学报 2012年第6期23卷 1704-1712页

作者：吴伟祥李丽劼吕豪豪王成邓辉浙江大学环境保护研究所杭州310029 浙江省水体污染控制与环境安全技术重点实验室杭州310029 浙江大学水环境研究院杭州310029

好氧堆肥是实现畜禽粪便处理及资源化的有效途径,但畜禽粪便好氧堆肥过程是全球温室气体N2O的潜在来源,与全球温室效应和大气臭氧空洞等问题密切相关.随着畜禽养殖规模的扩大和畜禽粪便堆肥产量的急剧提升,畜禽粪便好氧堆肥过程N2O排放... 详细信息

好氧堆肥是实现畜禽粪便处理及资源化的有效途径,但畜禽粪便好氧堆肥过程是全球温室气体N2O的潜在来源,与全球温室效应和大气臭氧空洞等问题密切相关.随着畜禽养殖规模的扩大和畜禽粪便堆肥产量的急剧提升,畜禽粪便好氧堆肥过程N2O排放问题日趋严重,堆肥过程N2O排放机制机理研究引发学者们的关注.本文综述了畜禽粪便好氧堆肥过程中N2O的产生途径、排放规律、排放影响因素及其相关微生物学机理研究动态,总结了该过程中减排N2O的措施,并对该领域的研究趋势进行了展望.

关键词：畜禽粪便氧化亚氮好氧堆肥硝化反硝化

堆肥过程放线菌演替及其木质纤维素降解研究进展

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应用与环境生物学报 2013年第4期19卷 581-586页

作者：邓辉王成吕豪豪王飞儿屠巧萍吴伟祥浙江大学环境与资源学院杭州310058

木质纤维素是一种产量大且难降解的生物质资源,相关降解微生物筛选及其菌剂研发是当前木质纤维素资源化利用研究的热点.本文综述了近年木质纤维素在堆肥过程中的降解及其中微生物活动的相关研究,重点阐述了堆肥过程放线菌种群演替特性... 详细信息

木质纤维素是一种产量大且难降解的生物质资源,相关降解微生物筛选及其菌剂研发是当前木质纤维素资源化利用研究的热点.本文综述了近年木质纤维素在堆肥过程中的降解及其中微生物活动的相关研究,重点阐述了堆肥过程放线菌种群演替特性和放线菌对木质纤维素的降解作用及机理的最新研究进展.众多研究表明放线菌在堆肥过程木质纤维素物料的降解中起着极其重要的作用;大量耐高温、抗酸碱和耐盐分冲击性降解木质纤维素的放线菌在堆肥过程得到富集,使堆肥成为高效木质纤维素降解性放线菌及其相关酶筛选的一个独特的种质资源.本文最后展望了该领域未来的研究方向,以期为木质纤维素的高效降解、高值化利用及相关降解微生物种质资源开发提供理论参考.

关键词：堆肥木质纤维素生物降解放线菌多样性

多枝柽柳幼苗生长及其根系解剖结构对水盐胁迫的响应

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草业科学 2016年第6期33卷 1164-1173页

作者：张瑞群马晓东吕豪豪新疆师范大学生命科学学院新疆特殊环境物种多样性应用与调控自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830054 荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011

本研究以塔里木河下游本土优势灌木多枝柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象,采用单因素盆栽控制试验,设置不同水分梯度(CK,75%FWC;D1,55%FWC;D2,35%FWC;D3,15%FWC;D4,水淹),不同盐分梯度(CK,基底盐的0.02%;轻盐胁迫S1,基底盐的0.2%;中盐胁迫S2,基底盐的0.5%;中高盐胁迫S3,基底盐的0.8%;高盐胁迫S4,基底盐的1.5%),研究水、盐胁迫对多枝柽柳幼苗生长、根系显微及超微结构的影响。结果表明,1)水分胁迫中,水淹处理60d后显著增加了幼苗株高、冠幅、生物量的积累(P<0.05),株高相对增长率、冠幅相对增长率分别是CK的1.9和0.9倍。盐胁迫下,随着盐浓度的增高,多枝柽柳幼苗的株高、冠幅相对增长率及生物量减小,S3处理下幼苗生物量显著下降83.42%(P<0.05)。2)盐胁迫下,随着盐浓度的增加根木质部导管孔径降低,S3处理组较对照组显著降低了64.15%(P<0.05),导管密度显著高于CK(P<0.05);水分胁迫下导管孔径和密度呈相反趋势。3)水、盐胁迫下,根细胞超微结构白色体中淀粉粒都有不同程度的肿胀变形,并伴有大量囊泡的产生。盐胁迫下细胞器有解体现象,中高盐胁迫S3下,白色体中淀粉粒膨大,膜破裂解体,细胞核核膜消失,而水分胁迫中未见解体现象,说明盐胁迫对多枝柽柳幼苗的影响大于水分胁迫。

关键词：多枝柽柳幼苗水、盐胁迫解剖结构超微结构

稳定碳同位素技术在土壤-植物系统碳循环中的应用

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应用生态学报 2008年第3期19卷 674-680页

作者：刘微吕豪豪陈英旭吴伟祥浙江大学环境与资源学院环境工程系杭州310029

碳作为重要的生命元素,在土壤-植物系统物质循环中发挥重要作用.作为一种天然的示踪物,稳定碳同位素(13C)较放射性同位素具有安全、无污染、易控制的优点,在土壤-植物生态系统碳循环研究中得到广泛应用.通过检测土壤-植物体系中稳定碳... 详细信息

碳作为重要的生命元素,在土壤-植物系统物质循环中发挥重要作用.作为一种天然的示踪物,稳定碳同位素(13C)较放射性同位素具有安全、无污染、易控制的优点,在土壤-植物生态系统碳循环研究中得到广泛应用.通过检测土壤-植物体系中稳定碳同位素的自然丰度或采用稳定碳同位素标记有机材料,能够较真实地了解植物的光合特性、光合产物在土壤-植物体系中的运转及其在土壤中的分解、转化等过程.本文概述了稳定碳同位素技术在植物光合作用及光合产物运转、古气候重建、土壤有机质周转以及植物-根际微生物相互作用等方面的研究进展,并针对当前研究中存在的问题提出了今后的研究展望.

关键词：稳定碳同位素碳循环光合作用土壤有机质根际微生物

生物质炭化还田对稻田温室气体排放及土壤理化性质的影响

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应用生态学报 2013年第8期24卷 2166-2172页

作者：刘玉学王耀锋吕豪豪陈义唐旭吴春艳钟哲科杨生茂浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所杭州310021 浙江省生物炭工程技术研究中心杭州310021 南京农业大学农业资源与生态环境研究所南京210095 国家林业局竹子研究开发中心杭州310012

通过水稻种植田间试验,研究了水稻秸秆直接还田、水稻秸秆与生活垃圾炭化后还田对稻田温室气体CH4、CO2和N2O排放及土壤理化性质和水稻产量的影响.结果表明:与直接还田相比,秸秆炭化后还田可显著降低稻田CH4和N2O的累积排放量,降幅分别... 详细信息

通过水稻种植田间试验,研究了水稻秸秆直接还田、水稻秸秆与生活垃圾炭化后还田对稻田温室气体CH4、CO2和N2O排放及土壤理化性质和水稻产量的影响.结果表明:与直接还田相比,秸秆炭化后还田可显著降低稻田CH4和N2O的累积排放量,降幅分别为64.2%～78.5%和16.3%～18.4%.与不添加生物炭相比,无论种植水稻与否,添加秸秆炭和垃圾炭均显著降低了稻田N2O的累积排放量;不种植水稻情况下,添加垃圾炭显著降低了稻田CO2的累积排放量,降幅为25.3%.秸秆炭对提高稻田土壤pH和速效钾含量的作用优于垃圾炭.两种生物炭均能显著提高稻田土壤有机碳含量,但对土壤容重、全氮、有效磷、阳离子交换量及水稻籽粒产量均未产生显著影响.与秸秆直接还田相比,秸秆炭化后还田对水稻增产的效果更佳.

关键词：水稻秸秆炭生活垃圾炭甲烷二氧化碳氧化亚氮水稻土

盐胁迫下生物炭添加对紫苏生长及根际微生物群落的影响

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农业环境科学学报 2024年

作者：陈军豪杨生茂汪玉瑛何莉莉刘玉学甘毅吕豪豪浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所浙江省生物炭工程技术研究中心浙江农林大学现代农学院

为揭示生物炭对盐土理化性质和紫苏(Perilla frutescens L.)生长的影响规律，采用盆栽试验，研究了不同生物炭添加量(炭土质量分数0、1%、3%)处理下不同浓度(盐土质量分数0、2‰、4‰、6‰)盐分胁迫对土壤养分、结构、微生物群落结构以... 详细信息

为揭示生物炭对盐土理化性质和紫苏(Perilla frutescens L.)生长的影响规律，采用盆栽试验，研究了不同生物炭添加量(炭土质量分数0、1%、3%)处理下不同浓度(盐土质量分数0、2‰、4‰、6‰)盐分胁迫对土壤养分、结构、微生物群落结构以及紫苏产量、品质等影响。结果表明：生物炭施加能够提高盐胁迫下紫苏株高、整株干鲜比、叶片光合色素含量、叶片可溶性蛋白含量和可溶性总糖含量。相同浓度盐分胁迫条件下，3%生物炭处理相较于0%生物炭处理，土壤有机质、全氮、速效钾、有效磷含量以及土壤pH、最大持水率显著提高(P<0.05)，另外土壤EC、容重显著降低(P<0.05)。在2‰的盐浓度胁迫下，生物炭施加对土壤酶活性有显著的提高作用(P<0.05)。在2‰的盐浓度胁迫下，3%炭施加量处理相较于0%生物炭处理能够显著提高(P<0.05)土壤微生物多样性，变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)为土壤中的优势群落，盐胁迫下土壤微生物的丰富度与多样性随着生物炭的施加显著提高(P<0.05)。绿弯菌门(Chloroflexi)相对丰度随生物炭施加量的增大而增加，放线菌门与土壤EC呈显著正相关(P<0.05)，与有效磷、全氮、速效钾、有机质、pH呈显著负相关(P<0.05)。研究认为，生物炭能够改善土壤EC和土壤容重等理化性质，缓解根系盐胁迫，提高紫苏株高、整株干鲜比；生物炭施入提高土壤酶活性、增加土壤微生物群落丰度与多样性，进一步改善紫苏根系微环境，实现紫苏的品质提升。

关键词：生物炭紫苏盐土理化性质微生物

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大麦长期肥料效率和土壤养分平衡

作物学报 2013年第4期39卷 665-672页

作者：唐旭陈义吴春艳杨生茂刘玉学吕豪豪马义兵李菊梅浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所浙江杭州310021 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

基于19年田间定位试验,通过测定氮、磷、钾肥不同配施处理下,大麦地上部生物量、产量及籽粒和秸秆中各养分含量,研究了大麦生长期土壤和环境养分供应状况、肥料效率和土壤养分表观平衡。结果表明,不施肥条件下,平均每年大麦可从土壤和... 详细信息

基于19年田间定位试验,通过测定氮、磷、钾肥不同配施处理下,大麦地上部生物量、产量及籽粒和秸秆中各养分含量,研究了大麦生长期土壤和环境养分供应状况、肥料效率和土壤养分表观平衡。结果表明,不施肥条件下,平均每年大麦可从土壤和环境中吸收氮、磷和钾素44.5、10.7和52.5kghm-2;大麦籽粒中氮、磷、钾含量平均为17.3、3.48和4.18gkg1,秸秆中为4.85、0.64和17.50gkg1。所吸收的氮素和磷素分别有75.7%和83.5%被转运至籽粒中,但钾的转运率仅为18.8%。大麦生产单位籽粒所需的氮素和钾素相当,约为吸磷量的5～6倍。每生产1000kg籽粒,需要吸收氮素22.3kg、磷素4.0kg和钾素20.5kg。19年平均氮、磷和钾肥的表观利用率分别为29.0%、12.8%和71.8%,累积回收率为75.3%、63.6%和203.2%。在氮磷钾平衡施肥条件下,每年土壤氮素和磷素可盈余18.4kghm-2和6.9kghm-2,但是土壤钾素平均每年亏缺43.8kghm-2;这种基础养分供给处理可维持每年大麦产量2350kghm-2左右。

关键词：长期定位施肥大麦籽粒产量养分供应能力肥料效率平衡施肥