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基于三维点云的大豆植株器官分割及表型分析

中国农业科技导报 2023年第8期25卷 115-125页

作者：肖奕同刘帅侯晨连刘琦李富忠张吴平山西农业大学软件学院山西太谷030801

为了解决大豆等多分枝作物叶片成簇、叶片相互遮挡带来的高通量表型测量困难问题,提出了基于植株三维点云的器官分割及表型参数测量方法。以分枝期大豆植株为研究对象,采集植株多视角图像,利用三维重建技术得到植株稠密点云、过滤点云... 详细信息

为了解决大豆等多分枝作物叶片成簇、叶片相互遮挡带来的高通量表型测量困难问题,提出了基于植株三维点云的器官分割及表型参数测量方法。以分枝期大豆植株为研究对象,采集植株多视角图像,利用三维重建技术得到植株稠密点云、过滤点云噪声并还原实际尺度;以法线微分差异算法、改进的区域生长算法以及点云曲率特征实现植株各器官的分割;最后采用有向包围盒、改进的三角剖分法以及最邻近算法提取植株叶面积、叶宽、叶长、叶倾角和茎粗等表型参数。试验结果表明,器官分割后冠层叶片点云平均分割率为84.24%,单叶点云分割率均高于95.29%,表型参数测量值与人工实测值具有较强相关性,叶面积、叶宽、叶长、叶倾角和茎粗测量值与人工实测值的决定系数分别为0.9879、0.9613、0.9626、0.9311和0.9634,均方根误差分别为0.5417 cm2、0.1412 cm、0.1755 cm、3.2796°和0.0475 cm。提出的方法对叶片相互粘连的植株具有较好的分割效果,为多分枝作物的器官分割及表型参数测量提供了有效的解决方案。

关键词：三维点云器官分割叶片分割表型参数测量

旱作条件下保护性耕作对土壤结构和容重影响试验研究

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土壤通报 2023年第1期54卷 46-55页

作者：邓子正黄明镜张吴平王国芳山西农业大学资源环境学院山西太谷030800 山西农业大学有机旱作农业研究院/省部共建有机旱作农业国家重点实验室(筹) 山西太原030031 山西农业大学软件学院山西太谷030800

【目的】明确外源有机物和耕作方式及其交互作用对土壤容重、团聚体表征物理指标变化的影响。【方法】依托半湿润偏旱区国家农业环境晋中长期耕作试验观测平台,设置免耕(NT)、深松(SU)、旋耕(RT)、翻耕(CT)以及耕作与秸秆耦合作用下免耕... 详细信息

【目的】明确外源有机物和耕作方式及其交互作用对土壤容重、团聚体表征物理指标变化的影响。【方法】依托半湿润偏旱区国家农业环境晋中长期耕作试验观测平台,设置免耕(NT)、深松(SU)、旋耕(RT)、翻耕(CT)以及耕作与秸秆耦合作用下免耕+秸秆覆盖还田(NTS)、深松+秸秆还田(SUS)、旋耕+秸秆还田(RTS)、翻耕+秸秆还田(CTS)共8种处理,连续5年进行玉米连作田间试验,通过测定和比较土壤水稳性团聚体(WSA)和容重,探讨了耕作方式及其与秸秆还田措施配合的培肥改良土壤效果。【结果】(1)与CT相比,NT和SU土壤水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、> 0.25 mm团聚体含量(R_(0.25))分别得到了显著提升(31.94%,36.61%;23.29%,26.09%;14.42%,12.63%)。(2) 0~40 cm土层的容重,RTS最小,SU次之。相比CT,NT、SU、RT在土层垂直方向上,随着土层深度的增加,对土壤容重影响效果均在逐步减弱。秸秆和耕作的耦合作用,对容重的影响呈随机分布。0~10 cm表层,相比CTS,NTS、RTS措施下容重分别显著降低了21.07%和15.78%,且土壤容重升序排列为:NTS、RTS、SUS、CTS。(3)相关性MWD、GMD、> 2 mm团聚体含量,两两之间均极显著正相关。此外,NT和RT,容重与MWD、GMD、> 2 mm团聚体含量显著负相关。【结论】深松作为改良旱地壤质黏土物理性质的重要耕作措施,连续实施不但可以促进土壤水稳性团聚体的形成,而且有助于增强团聚体的稳定性,改善土壤紧实度。因此,建议将深松耕作作为研究区普适性技术推广。

关键词：耕作措施土壤结构体容重土壤团聚体

晋南农作区耕地有机质空间分布特征及影响因素研究

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江苏农业科学 2022年第2期50卷 219-225页

作者：张旭梦张吴平黄明镜王国芳高莉闫琳琳山西农业大学资源环境学院山西太谷030800 山西农业大学软件学院山西太谷030800 山西农业大学有机旱作农业研究院/省部共建有机旱作农业国家重点实验室(筹) 山西太原030031

为探究环境因子和不同种植管理因素对耕地土壤有机质含量空间分布特征的影响,以山西省运城市垣曲县作为研究区,利用地统计学与地理信息系统相结合的方法,分析耕地土壤有机质含量的空间分布格局,采用Pearson相关分析和方差分析讨论耕地... 详细信息

为探究环境因子和不同种植管理因素对耕地土壤有机质含量空间分布特征的影响,以山西省运城市垣曲县作为研究区,利用地统计学与地理信息系统相结合的方法,分析耕地土壤有机质含量的空间分布格局,采用Pearson相关分析和方差分析讨论耕地土壤有机质含量的影响因素。结果如下:(1)垣曲县耕地有机质含量介于3.90~34.40 g/kg之间,平均含量15.99 g/kg,变异系数为29.33%,属于中等变异。(2)垣曲县土壤有机质含量半方差函数的最优模型为球状模型,块金系数为49.94%。(3)耕地土壤有机质含量整体呈现中间低四周高的空间分布格局,东部含量稍高于西部,北部含量稍高于南部,其中东北部有机质含量最高。(4)Pearson相关分析结果显示,距村距离、耕层厚度、pH值与有机质含量呈极显著负相关关系,海拔、地面坡度、田面坡度与有机质含量呈极显著正相关关系(P<0.01),与最高地下水位呈显著正相关关系(P<0.05)。(5)定性因素中,土壤质地组间差异不显著,地貌类型、土壤类型、成土母质、土壤结构、熟制与典型种植作物组间均差异显著。研究区耕地土壤有机质含量受结构性因素和耕作管理措施综合影响。定量因素与定性因素都对耕地土壤有机质含量起重要作用。

关键词：土壤有机质空间分布影响因素晋南地统计学地理信息系统

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结构与功能反馈机制下根系生长向性模拟

农业工程学报 2009年第S2期25卷 110-117页

作者：张吴平刘建宁李保国山西农业大学资源与环境学院太谷030801 山西农业科学研究院畜牧研究所太原030032 中国农业大学资源与环境学院植物-土壤相互作用教育部重点实验室北京100193

借助于根系生长发育的功能-结构模型,模拟了根系生长的向地性、向水性与向肥性。研究中采用Voxel体元对根系生长的土壤区域进行离散化,并设定各Voxel元8个顶点的土壤含水量、养分浓度;采用根系功能-结构模型描述了不同生长周期下根系在... 详细信息

借助于根系生长发育的功能-结构模型,模拟了根系生长的向地性、向水性与向肥性。研究中采用Voxel体元对根系生长的土壤区域进行离散化,并设定各Voxel元8个顶点的土壤含水量、养分浓度;采用根系功能-结构模型描述了不同生长周期下根系在三维土壤空间的生长;采用空间碰撞检测技术,确定各根元所占据的Voxel元,并以根元中点坐标与其所占据的Voxel元的各顶点距离倒数作为权重,计算根元生长区域的土壤平均含水量与养分浓度;利用三基点阻力法,计算得到土壤含水量、养分浓度对根元库强的校正系数,重新计算当前周期下根系可利用的生物量在组成根系的各根元中的分配,并调整根元的生长方向。最后,在设定的不同土壤含水量与土壤养分分布情景下,模拟了根系的空间生长与分布。模拟结果显示借助根系的功能-结构模型,在特定的情景下,能够模拟根系生长过程中的向地性、向水性与向肥性。根系在空间生长是一个复杂的过程,在特定的条件下,能够通过一定的农业措施,如灌溉、施肥,改变其空间生长与分布,使得作物高效地利用土壤水分、养分资源,从而实现可持续发展的生态农业。

关键词：可视化模拟模型模型向地性根系生长

基于数据挖掘探讨虞鹤鸣教授治疗眩晕的用药规律

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基于数据挖掘探讨虞鹤鸣教授治疗眩晕的用药规律

作者：吴平岭南京中医药大学

学位级别：硕士

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典型矿区植被覆盖度时空分布特征及影响因素

生态学报 2020年第17期40卷 6046-6056页

作者：王国芳毕如田张吴平张茜荆耀栋山西农业大学资源环境学院太谷030801 山西农业大学软件学院太谷030801

植被状况可以直接或间接地反映采煤对生态环境的影响。以长河井工煤矿、离柳井工煤矿、平朔露天煤矿3个典型矿区为研究区域。以Landsat数据为数据源,基于地形调节植被指数的像元二分模型提取植被覆盖度;采用趋势分析、线性回归斜率、稳... 详细信息

植被状况可以直接或间接地反映采煤对生态环境的影响。以长河井工煤矿、离柳井工煤矿、平朔露天煤矿3个典型矿区为研究区域。以Landsat数据为数据源,基于地形调节植被指数的像元二分模型提取植被覆盖度;采用趋势分析、线性回归斜率、稳定性分析方法,分析了3个典型矿区2001-2016年植被覆盖度的时空变化特征;运用“以时间换空间”的方法,采用相关分析方法对植被覆盖度变化的自然影响因素进行了分析。结果表明:(1)近16年3个典型矿区植被覆盖度呈增加趋势,长河、离柳、平朔矿区的增长速率分别为0.09%/10 a、0.10%/10 a、0.08%/10 a(P>0.05)。(2)空间上,长河、离柳、平朔矿区植被覆盖度变化不明显比例分别占到66.63%,59.90%,62.25%,呈增加趋势的比例仅分别占28.14%、32.55%、27.81%,而呈减少趋势的比例分别占到5.23%、7.55%、9.94%。长河矿区明显改善的区域位于自然植被和耕作区的北部和东北部,离柳矿区明显改善的区域位于以低植被覆盖度为主的北部,平朔矿区明显改善的区域位于复垦的中西部。(3)不区分植被类型时,3个矿区的植被覆盖度变化与高程、高程与温度的交互作用表现出显著相关性(P离柳>平朔矿区;区分植被类型时,草地与坡度的相关性不显著(P>0.05),与降雨量、高程存在显著正相关(P<0.05);灌木林与温度相关性不显著,与高程和降雨量的交互作用存在显著正相关;旱地与高程、高程与温度的交互作用存在显著相关性;疏林地与坡向、降雨量与坡向坡度的交互作用均没有表现出相关性;有林地与高程降雨量的交互作用表现出显著正相关性。探讨不同植被类型对自然因素的响应,可为矿区植被结构的选择,矿区复垦提供参考依据。

关键词：典型矿区植被覆盖度时空分布植被类型影响因素

山西省参考作物蒸散量的时空变化特征及影响因素分析

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灌溉排水学报 2017年第4期36卷 59-65页

作者：孙晶华张吴平吴亚楠魏强山西农业大学资源环境学院山西太谷030801

利用山西省及周边地区共计35个气象站点1957—2014年的逐日气象数据,使用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET_0),采用一元线性回归和反距离加权插值法分析ET_0的时空变化特征,并采用逐步回归分析对ET_0的影响因素进行研究。结果... 详细信息

利用山西省及周边地区共计35个气象站点1957—2014年的逐日气象数据,使用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET_0),采用一元线性回归和反距离加权插值法分析ET_0的时空变化特征,并采用逐步回归分析对ET_0的影响因素进行研究。结果表明,1年ET_0随时间的变化特征呈现混合模式,以下降趋势为主。2多年平均ET_0空间分布差异显著,区域内存在2个高值区、2个次高值区和2个低值区。秋季ET_0的空间分布特征与年ET_0的空间分布最为接近,而冬季,春季和夏季ET_0的空间分布特征与年ET_0的空间分布相差较大。3各站点年ET_0受同时期气象要素的影响程度由大到小的排序为:风速、温度、相对湿度、日照时间或降水量。全省不同站点多年平均年ET_0受气象要素的影响程度由大到小的排序为:风速、温度、相对湿度、日照时间、降水量。全省不同站点多年平均年ET_0受地理要素的影响程度由大到小的排序为:海拔、纬度。

关键词：山西省参考作物蒸散量时空变化影响因素

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多尺度EGLSN的构建及耕地地力模拟研究

中国生态农业学报 2015年第3期23卷 345-353页

作者：张迁迁毕如田张吴平梁艳山西农业大学资源环境学院太谷030801

准确获得区域耕地地力是配方施肥的基础。本文依据景观生态学"过程、尺度与等级"原理,通过探索山西省耕地地力影响因素的等级与作用过程的控制范围,提出生态气候、地貌景观、利用措施、土壤条件、养分管理5个从大到小的不同尺度,构建了... 详细信息

准确获得区域耕地地力是配方施肥的基础。本文依据景观生态学"过程、尺度与等级"原理,通过探索山西省耕地地力影响因素的等级与作用过程的控制范围,提出生态气候、地貌景观、利用措施、土壤条件、养分管理5个从大到小的不同尺度,构建了多尺度EGLSN(eco-climate,geomorphologic landscape,land use&measure,soil condition,nutrient management)耕地地力模拟模型。根据山西省117个县(市、区)的土壤调查GPS采样点数据进行统计获得模型相关参数,应用多尺度EGLSN模型针对山西省北部的忻府区、中部的榆次区和南部的襄汾县3个典型区域,选择了积温、地形、地貌、平整措施等指标计算作物产量,进行耕地地力模拟。模拟结果误差检验表明,榆次区地貌景观尺度、利用措施尺度、土壤条件尺度、养分管理尺度模拟单产与土壤调查GPS点数据单产的标准根均方误差(NRMSE)依次为32%、27%、15%、4%,襄汾县4个尺度单产的NRMSE依次为35%、28%、13%、7%,忻府区4个尺度单产的NRMSE分别是31%、26%、14%、3%。忻府区、榆次区和襄汾县3个典型区域总产量相对生态气候尺度基准偏差的检验结果中,地貌景观尺度模拟精度分别为83%、80%和82%,利用措施尺度模拟精度为93%、90%和91%,土壤条件模拟精度分别是95%、95%和91%,养分管理尺度模拟精度依次达到96%、95%和93%。这一模拟方法适用于多尺度耕地地力模拟研究,可为大尺度耕地地力模拟及配方施肥提供借鉴。

关键词：多尺度EGLSN模型耕地地力地貌景观利用措施土壤条件养分管理山西省

绿色金融与生态低碳农业发展:理论逻辑与实践路径

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西南金融 2024年第3期 56-66页

作者：张洪瑞吴平四川农业大学经济学院四川成都611130

发展生态低碳农业是赓续农耕文明的内在要求,是破解环境约束的重要抓手,是推进乡村振兴的关键举措,也是实现共同富裕的有效路径。绿色金融通过优化资金配置,为推进农业生态化、低碳化、绿色化提供资金支持。本文基于金融结构、金融功能... 详细信息

发展生态低碳农业是赓续农耕文明的内在要求,是破解环境约束的重要抓手,是推进乡村振兴的关键举措,也是实现共同富裕的有效路径。绿色金融通过优化资金配置,为推进农业生态化、低碳化、绿色化提供资金支持。本文基于金融结构、金融功能、外部性和长尾效应的理论视角,建构绿色金融与生态低碳农业发展的支持逻辑、互动逻辑和实践逻辑,化解农业生态低碳转型的融资约束、特征约束和现实约束,厘清绿色金融对生态低碳农业发展的支持作用及二者的良性互动效应,并提出绿色金融助力中国特色生态低碳农业发展的实践路径,为推进人与自然和谐共生的中国式现代化提供理论支持和政策启示。

关键词：绿色金融低碳农业农业碳排放碳减排绿色低碳转型农业强国乡村振兴中国式现代化