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基于采样点光谱信息窗口尺度优化的土壤含水率无人机多光谱遥感反演

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农业机械学报 2024年第1期55卷 316-327页

作者：靳亚红吴鑫淼甄文超崔晓彤陈丽郄志红河北农业大学城乡建设学院保定071001 农业农村部华北节水农业重点实验室保定071001 河北农业大学农学院保定071001 保定市灌溉试验站保定071000

针对空间异质性导致的土壤含水率反演误差较大的问题,分别以玉米灌浆期和小麦苗期的土壤含水率反演为例,利用无人机多光谱遥感技术获取喷灌和畦灌灌溉方式下的正射影像。将34组光谱特征变量按照滑动窗口法提取不同空间尺度的光谱信息平... 详细信息

针对空间异质性导致的土壤含水率反演误差较大的问题,分别以玉米灌浆期和小麦苗期的土壤含水率反演为例,利用无人机多光谱遥感技术获取喷灌和畦灌灌溉方式下的正射影像。将34组光谱特征变量按照滑动窗口法提取不同空间尺度的光谱信息平均值,通过极端梯度提升(Extreme gradient boosting, XGBoost)、支持向量机回归(Support vector machine regression, SVR)以及偏最小二乘回归(Partial least squares regression, PLSR)3种机器学习模型确定采样点光谱信息最优窗口尺度;然后,采用皮尔逊相关系数特征变量筛选法(Pearson correlation coefficient feature variable screening method, R)结合XGBoost和SVR模型对提取的34组光谱特征变量进行筛选,选取与土壤含水率敏感的特征变量;最后,估算土壤含水率。结果表明:喷灌方式下所选择的采样点最优光谱信息窗口尺度比畦灌小,其最优窗口尺度范围分别为11×11~21×21和15×15~29×29;采用皮尔逊相关系数特征变量筛选方法结合机器学习模型可有效提高土壤含水率反演精度;5种机器学习模型(R_XGBoost、R_SVR、XGBoost、SVR、PLSR)中R_XGBoost模型估算土壤含水率精度最优,在喷灌和畦灌方式下玉米灌浆期R_XGBoost模型的测试集决定系数R2分别为0.80、0.83,均方根误差(Root mean square error, RMSE)分别为1.27%和0.98%,小麦苗期R2分别为0.76、0.79,RMSE分别为1.68%和0.85%;土壤含水率反演模型在畦灌条件下的精度优于喷灌条件下。该研究可为基于无人机多光谱影像分析的信息挖掘和土壤水分监测提供参考。

关键词：土壤含水率窗口尺度无人机多光谱遥感机器学习特征变量反演

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滹沱河流域生态环境动态遥感评价

环境科学 2024年第5期45卷 2757-2766页

作者：李艳翠袁金国刘博涵郭豪河北师范大学地理科学学院石家庄050024 河北省环境变化遥感识别技术创新中心石家庄050024 河北省环境演变与生态建设省级重点实验室石家庄050024

滹沱河流域横跨山西和河北两省,自2000年以来由于经济发展,城市扩建,滹沱河一度断流,但随着国家对生态文明建设的重视和南水北调工程的实施,滹沱河流域生态保护成效显著提升.基于GEE平台选取MODIS数据、Landsat数据和夜光遥感数据等,利... 详细信息

滹沱河流域横跨山西和河北两省,自2000年以来由于经济发展,城市扩建,滹沱河一度断流,但随着国家对生态文明建设的重视和南水北调工程的实施,滹沱河流域生态保护成效显著提升.基于GEE平台选取MODIS数据、Landsat数据和夜光遥感数据等,利用生态环境指数(EI)中的生物丰富度指数、植被覆盖指数、土地胁迫指数和污染负荷指数以及遥感生态指数(RSEI)中的湿度指数相结合生成新的评价指标体系,利用变异系数法和熵权法对指标赋权并构建生态环境评价模型,对2000~2020年滹沱河流域进行生态环境质量评价和分级,并运用地理探测器对其驱动因子进行解释.结果表明:①时间尺度上,2000~2015年滹沱河流域的生态环境处于“衰退期”,2015~2020年滹沱河处于“恢复期”.从格网尺度上看,流域内中部地区生态环境质量呈现逐年提高的状态;流域内西部和东部地区,“衰退期”生态环境质量逐年降低,“恢复期”生态环境质量有所提高.②热点分析表明,滹沱河流域的生态环境质量呈现“中间高两侧低”的空间分布状态.冷点区域集中分布于东部和南部的城市乡镇地区,零星分布于西侧河谷地区.③地理探测分析表明,单因子探测驱动因子主要为人口密度、植被净初级生产力(NPP)、植被覆盖度(FVC)和地貌类型.交互探测的主导因子为“地貌类型+FVC”.随着生态文明建设不断深入和《滹沱河保护条例》的颁布实施,结合流域内不同的自然环境和社会特征等因子,滹沱河流域生态环境评价研究可为因地制宜地改善生态环境政策提供数据支持.

关键词：滹沱河流域生态环境指数(EI) 遥感生态指数(RSEI) 谷歌地球引擎(GEE) 地理探测器

不同粒径对核桃青皮粉物理特性及功能特性的影响

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食品工业科技 2024年第13期45卷 91-98页

作者：敖婧芳沈荷玉王军罗安伟西北农林科技大学食品科学与工程学院陕西杨凌712100

为合理利用核桃青皮资源,探究粉碎处理对核桃青皮粉体的影响,本实验对不同粒径核桃青皮粉的物理特性(粒径分布、填充性、流动性、持水力、持油力、膨胀力和微观结构)及功能特性(活性物质含量、抗氧化能力)进行了研究。结果发现,经过粉... 详细信息

为合理利用核桃青皮资源,探究粉碎处理对核桃青皮粉体的影响,本实验对不同粒径核桃青皮粉的物理特性(粒径分布、填充性、流动性、持水力、持油力、膨胀力和微观结构)及功能特性(活性物质含量、抗氧化能力)进行了研究。结果发现,经过粉碎及过筛处理后,核桃青皮粉粒径具有显著性差异(P<0.05)。核桃青皮粉的松密度、持水力、持油力随粒径的减小不断下降,而休止角和滑动角不断增加,振实密度和膨胀力分别呈现先降低后增加和先增加后降低的趋势,傅里叶红外光谱表明,粉碎过程并未破坏粉体的分子结构;此外,粉碎度为200目的样品提取液的活性物质含量和抗氧化能力显著高于其他样品(P<0.05)。与粉碎度为100目的样品相比,200目样品提取液中总多酚、总黄酮、萜类物质和醌类物质含量分别提高了7.1%、19.5%、16.8%和16.4%。本实验为微粉碎在核桃青皮加工产业的实际应用提供了理论依据。

关键词：核桃青皮微粉碎粒径粉体特性活性物质抗氧化

规模化好氧堆肥底部曝气系统管道内流场仿真与试验

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农业工程学报 2024年第8期40卷 198-206页

作者：彭智昊郭兴强于双黄光群史苏安何雪琴中国农业大学工学院北京100083 青岛中海环境工程有限公司青岛266041

规模化好氧堆肥通过微生物的作用将较大堆体中的有机物质分解,转变成为稳定的腐殖质,是解决畜禽粪便污染问题实现其资源化利用的有效途径。底部曝气作为规模化好氧堆肥工程实施的关键研究对象。有效设计底部曝气系统可提高输氧效率,抑... 详细信息

规模化好氧堆肥通过微生物的作用将较大堆体中的有机物质分解,转变成为稳定的腐殖质,是解决畜禽粪便污染问题实现其资源化利用的有效途径。底部曝气作为规模化好氧堆肥工程实施的关键研究对象。有效设计底部曝气系统可提高输氧效率,抑制局部厌氧环境的形成,改善堆肥环境。该研究基于4种规模堆体(48、90、180、270 m^(3))所需风机和管道参数;建立了底部曝气系统流场模型,模拟分析了通风管道内及通风孔处的流速分布;并依据实例进行了深入分析。结果表明,对于较小规模堆体(48、90 m^(3)),不同布风方式对管道内和通风孔处流速分布的均匀性影响不大,而渐密布孔相比于均匀布孔可以提高其均匀性。对于较大规模堆体(180、270 m^(3)),可通过铺设多排管道的方式来提高其均匀性,其中四管相比于三管可以减少10%的动能损失;基于对工厂100 m^(3)堆体的实例仿真,发现仿真得到的流速与实际测量值没有显著差异,该研究结果可为后续工程建设提供理论依据和数据支撑。

关键词：堆肥仿真模拟规模化好氧堆肥底部曝气管道流速分布均匀性分析

Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性研究

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稀有金属 2024年第1期48卷 11-16页

作者：林笑罗阳王子龙于敦波肖伟杨伦伟有研稀土新材料股份有限公司北京100088 有研工程技术研究院有限公司材料计算中心北京100088

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性影响。进行了TbCu_(7)型SmFe超胞的搭建,并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu_(7)... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合实验数据研究Nb元素掺杂对亚稳相TbCu_(7)型SmFe结构稳定性影响。进行了TbCu_(7)型SmFe超胞的搭建,并由计算结果分析了晶胞参数c/a比值、Nb元素占位、高温下Nb元素占位及Nb含量对TbCu_(7)结构稳定性影响。由计算结果可得,相对于Fe-3g,Fe-6l晶位,Nb元素取代Fe-2e晶位时晶胞具有最低的结合能与形成能,说明Nb进入晶胞结构时优先占据Fe-2e晶位,并且此时结构最稳定;当温度大于870℃时,Nb元素在Fe-2e晶位的占位概率开始下降,Fe-61,Fe-3g晶位的概率开始升高。同时X射线衍射(XRD)图谱表明在850℃左右,TbCu_(7)型SmFe开始向2∶17型SmFe转变,这说明计算结果和实验结果可以很好地吻合起来,由此证明Nb元素占据Fe-2e晶位对结构有很好的稳定作用;随着Nb含量的增加,晶胞发生膨胀,晶胞参数c/a比值开始增大,从另一方面也说明Nb元素的添加可以有效地稳定TbCu_(7)结构。

关键词：钐铁氮第一性原理亚稳相稳定性

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浅海孤立子内波作用下的三维声场空间特性

声学学报 2024年第4期49卷 855-867页

作者：宋扬莫亚枭郭仕栋冯嘉宝郑广赢哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 中国科学院水声环境特性重点实验室(声学研究所) 北京100190 中国电子科技集团公司第三研究所北京100015 汉江国家实验室武汉430000 声呐技术重点实验室杭州310023

针对浅海环境下孤立子内波对声场空间特性的影响,以三维抛物方程理论及高精度根式算子近似方法为基础,建立了适应孤立子内波环境的三维声场计算方法。充分考虑孤立子内波传播特点与浅海中点源柱扩散形式的声场结构特征,形成以直角坐标系... 详细信息

针对浅海环境下孤立子内波对声场空间特性的影响,以三维抛物方程理论及高精度根式算子近似方法为基础,建立了适应孤立子内波环境的三维声场计算方法。充分考虑孤立子内波传播特点与浅海中点源柱扩散形式的声场结构特征,形成以直角坐标系−柱坐标系的联合环境处理的声场计算形式,通过改变环境参数输入形式,提升了计算效率,并研究了孤立子内波影响下的三维声场分布特性。结果表明,平坦海底情况下,内波影响下的三维声场垂直和水平分布结构均发生变化,且随频率增加而增大,尤其是声源深度在跃层附近时变化更为明显;非平坦海底环境下,三维声场受到非水平海底和内波的双重调制作用,导致孤立子内波影响下的声场水平分布变化进一步加剧,从而在一定程度上反映出海底地形这一大尺度非均匀性对声场产生的水平折射效应以及对声传播特性的影响。

关键词：孤立子内波三维声场非水平海底空间特性抛物方程

基于区块链的三文鱼冷链多链协同监管模型研究

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农业机械学报 2024年第1期55卷 360-370页

作者：孙传恒杨晓虎罗娜陈枫徐大明邢斌天津农学院计算机与信息工程学院天津300384 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 农产品质量安全追溯技术及应用国家工程研究中心北京100097

在冷链行业集群式发展的背景下,为解决在三文鱼冷链多链协同过程中由于监管数据持续性与碎片化所带来的跨链签名数据传输且真实性验证效率缓慢的问题,设计了基于区块链的三文鱼冷链多链协同监管模型,该模型包括基于聚合签名算法的数据... 详细信息

在冷链行业集群式发展的背景下,为解决在三文鱼冷链多链协同过程中由于监管数据持续性与碎片化所带来的跨链签名数据传输且真实性验证效率缓慢的问题,设计了基于区块链的三文鱼冷链多链协同监管模型,该模型包括基于聚合签名算法的数据验证与冷链模式监管的方法,该方法在提升跨链监管数据真实性验证效率的同时保证了三文鱼冷链监管的细粒度与完整性。最后,基于以太坊平台实现了三文鱼冷链多链协同监管模型的原型系统。经系统性能测试,在监管性能方面,多链架构监管性能相较于单链架构平均提高17.98%,且随着区块链交易增多,多链架构监管性能优势将更加明显;在真实性验证效率方面,根据验证时间曲线的趋势线斜率分析,传统验证算法的斜率为57.448,而聚合签名算法的斜率为0.553。这表明随着签名数量的增加,聚合签名算法在验证效率方面具有明显的优势;在通信消耗方面,传统签名算法所需要的签名通信量在理论极限值下最多可达到4 875 B,而聚合签名算法所需的签名通信量即使在未压缩的情况下也一直保持在96 B。测试结果表明,在三文鱼冷链场景中,聚合签名与验证的方法在数据批量传输批量验证的条件下具有良好的效率优势,为可信冷链监管、集群式冷链发展提供借鉴与参考。

关键词：三文鱼冷链冷链监管多链跨链聚合签名

富硒稻谷在35℃条件下储藏品质、糊化特性及食用品质的变化规律

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食品科学 2024年第3期45卷 117-124页

作者：王邓琳熊银王月慧武汉轻工大学食品科学与工程学院湖北武汉430048 武汉轻工大学硒科学与工程现代产业学院湖北武汉430048

为研究富硒稻谷储藏期间的品质变化规律,以湖北恩施(‘稻晶两优’(E0、E1))及湖北荆州生产(‘鄂中6号’(X0、X1))的富硒稻谷和非富硒稻谷为研究对象,模拟高温储藏条件(35℃、相对湿度50%),放入人工气候培养箱中加速陈化180 d,每30 d测... 详细信息

为研究富硒稻谷储藏期间的品质变化规律,以湖北恩施(‘稻晶两优’(E0、E1))及湖北荆州生产(‘鄂中6号’(X0、X1))的富硒稻谷和非富硒稻谷为研究对象,模拟高温储藏条件(35℃、相对湿度50%),放入人工气候培养箱中加速陈化180 d,每30 d测定其储藏特性、糊化特性及食味品质并进行分析。结果表明:随着储藏时间的延长,富硒稻谷和非富硒稻谷的各指标的变化趋势一致,但变化程度不同。储藏到180 d时,非富硒稻谷(X0、E0)的发芽率分别为69.7%和65.7%,脂肪酸值分别上升了40.43%、59.74%,α-淀粉酶活力分别为0.26、0.22 U/g;富硒稻谷(X1、E1)的发芽率分别为66.7%和64.0%,脂肪酸值分别上升了53.99%和78.47%,α-淀粉酶活力分别为0.24、0.19 U/g,与对照组相比,富硒稻谷的发芽率低、α-淀粉酶活力较低,脂肪酸值高,表明富硒稻谷在储藏品质上未表现出明显优势。储藏180 d时,非富硒稻谷(X0、E0)的丙二醛含量分别为0.36μmol/g和0.28μmol/g,游离酚含量分别为341.78μg/g和371.59μg/g,游离巯基含量分别为0.68μmol/g和0.64μmol/g;富硒稻谷(X1、E1)的丙二醛含量分别为0.31μmol/g和0.24μmol/g,游离酚含量分别为368.33μg/g和399.22μg/g,游离巯基含量分别为0.89μmol/g和0.74μmol/g,与对照组相比,富硒稻谷的丙二醛含量低,游离酚和游离巯基含量高,表明富硒稻谷在储藏过程中具有一定的抗氧化能力。在糊化特性、质构特性及食用品质上,与对照组相比,在相同的储藏期,富硒稻谷的峰值黏度高、糊化温度低,米饭硬度小、黏性大、弹性大,食味评分高。综上,富硒的稻谷在35℃下储藏过程中具有更好的抗氧化能力和食味值,但在抗陈化方面并未展现出优势。

关键词：富硒稻谷加速陈化储藏特性糊化特性

异质性光下玉米光合补偿限制与光合同化物的关系

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第9期32卷 1462-1469页

作者：马翠娥刘宇邱茜杜俊波孙歆四川农业大学农学院成都611130

在异质性光环境中,植物通常会表现出光合补偿现象以增强对光能的利用。而有些植物的光合补偿会受到明显的限制,但其中所涉及的生物学特征和机制并不清楚。本研究以光合补偿受限的玉米植株为材料,对比分析了异质性光(HL)和同质性光(FL)... 详细信息

在异质性光环境中,植物通常会表现出光合补偿现象以增强对光能的利用。而有些植物的光合补偿会受到明显的限制,但其中所涉及的生物学特征和机制并不清楚。本研究以光合补偿受限的玉米植株为材料,对比分析了异质性光(HL)和同质性光(FL)下未遮光叶片的解剖结构、气体交换特征、光合同化物及关键合成酶含量,探讨光合补偿限制相关的生物学过程及其机制。结果表明:与FL相比,HL处理下叶片的厚度、相对叶肉细胞面积、相对维管束鞘细胞面积、相对维管束面积和维管束鞘与维管束接触长度较小。同时,HL处理下叶片的净光合速率和气孔导度较低。此外,HL处理下叶片的淀粉含量较低,蔗糖含量变化不大,而蔗糖磷酸合成酶含量较高。因此,HL处理下光合补偿受限与叶片解剖结构限制及气孔行为相关。光合补偿受限时,未遮光叶片中光合产物合成减少,但其会更多地向蔗糖合成方向分配。然而,由于叶片解剖结构的限制,叶片蔗糖的输出能力较弱。这些结果为进一步解析植物适应异质性光环境的特征和机制,以及选育适合间套作等栽培模式的品种提供了基础。

关键词：玉米异质性光叶片解剖结构光合补偿限制光合同化物