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基于XGBoost算法的可恢复耕地宜耕性评价——以湘阴县为例

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农业资源与环境学报 2024年第1期41卷 49-60页

作者：刘敏周健胡月明张林赵清林秦雅静陈瑗瑗湖南省国土资源规划院长沙410114 国土资源评价与利用湖南省重点实验室长沙410114 海南大学热带作物学院海口570228

为科学有序开展可恢复耕地资源的整治,本研究提出一种基于XGBoost算法的可恢复耕地的宜耕性评价方法。选取自然条件、区位条件、社会经济状况以及工程条件等4个方面的因素,涉及海拔高程、坡度级别、国家自然等、集块面积、国家经济等、... 详细信息

为科学有序开展可恢复耕地资源的整治,本研究提出一种基于XGBoost算法的可恢复耕地的宜耕性评价方法。选取自然条件、区位条件、社会经济状况以及工程条件等4个方面的因素,涉及海拔高程、坡度级别、国家自然等、集块面积、国家经济等、地块形状等36项影响因素为自变量,以现状可恢复耕地和耕种耕地二分类为因变量,分析各项影响因素对耕地宜耕性评价的重要程度,并进一步结合皮尔逊共线性分析和指标关联性分析,最终得到21项影响因素及其权重P值,优化后影响因素的权重P值相对稳定,其中自然因素对可恢复耕地宜耕性的影响权重最大,区位因素和工程因素权重次之,社会经济因素的权重最小。经过验证发现,预测耕种情况与实际耕种情况的符合率高达91.87%,且具有良好的泛化能力和鲁棒性,预测效果良好。借助上述模型预测得到的湘阴县可恢复耕地地块的宜耕潜力,形成如下认识:全县中西部平原区可恢复耕地宜耕潜力明显优于东部丘陵山区;可恢复耕地中未耕种和即可恢复地块的宜耕潜力高于工程恢复类地块,这些地块均属于良好的整治地块,可优先整治恢复为耕地;从可恢复耕地具体地类来看,坑塘和养殖坑塘类可恢复耕地的宜耕潜力最大,其次为其他林地类可恢复耕地;在耕地整治过程中,应结合可恢复耕地的宜耕性评价,合理有序地开展可恢复耕地的整治;此外,应开展精细化的耕地“非粮化”监测,实施差异化补偿政策,以遏制耕地“非粮化”。

关键词： XGBoost 可恢复耕地宜耕性宜耕潜力湘阴县

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农田地膜回收机械应用现状与发展

农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1271-1277页

作者：温浩军陈学庚陈浩缑海啸石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000

地膜覆盖栽培在我国农业生产中已被广泛应用,其为作物增产增收和保障我国粮食安全提供了重要支撑。随着覆膜年数和覆膜面积的不断增加,废旧地膜在土壤中的残留量逐渐增多,残膜污染已严重威胁到农业生产和自然环境,成为影响我国农业生产... 详细信息

地膜覆盖栽培在我国农业生产中已被广泛应用,其为作物增产增收和保障我国粮食安全提供了重要支撑。随着覆膜年数和覆膜面积的不断增加,废旧地膜在土壤中的残留量逐渐增多,残膜污染已严重威胁到农业生产和自然环境,成为影响我国农业生产可持续发展的突出问题。本文对现阶段国内残膜回收技术及装备进行分析,总结归纳了苗期、秋后和播前收膜相关产品的特点,并对目前本领域的研究方向和发展趋势进行了总结和展望,提出了适用于我国国情的残膜机械化回收发展对策。

关键词：农田地膜回收机械残膜污染

基于MTF变换的拉曼光谱和卷积神经网络的海水微塑料识别方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2420-2427页

作者：张蔚冯巍巍蔡宗岐王焕卿闫奇王清哈尔滨工程大学烟台研究院山东烟台264000 中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室(烟台海岸带研究所) 山东烟台264003 中国科学院大学北京100049

微塑料作为一种新型污染物,引起的污染问题在当今越发受到研究人员的关注。拉曼光谱有着无损样品,光谱特征峰位有代表性,便于识别样品种类的优点,一直以来是生物化学分析领域热门的检测方法之一。深度学习近年在特征提取、目标检测等领... 详细信息

微塑料作为一种新型污染物,引起的污染问题在当今越发受到研究人员的关注。拉曼光谱有着无损样品,光谱特征峰位有代表性,便于识别样品种类的优点,一直以来是生物化学分析领域热门的检测方法之一。深度学习近年在特征提取、目标检测等领域的发展成就引人瞩目。针对准确高效的微塑料检测方法问题,探索了基于马尔可夫变迁场(MTF)变换的拉曼光谱和卷积神经网络的微塑料识别可行性。采集了11种微塑料样品的拉曼光谱,每种样品采集100条光谱,并通过光谱平移、添加噪声、光谱叠加等方式数据强化扩充了光谱数据集,利用MTF将一维拉曼光谱数据转换为彩色二维图像,获得二维图像形式的光谱数据集。设计一种主体为多个小尺寸卷积核的卷积神经网络(SSMKB-CNN)模型,包括1个输入层、6个卷积层、2个池化层、1个平坦层、2个全连接层与1个输出层。选择Dropout与带权重衰减的自适应矩估计优化器以避免过拟合现象,采用阶梯式学习速率保证模型充分习得数据深层特征。分类性能的评价标准采用混淆矩阵、精确率、召回率、F1分数与整体准确率。模型的分类结果与基于二维图像光谱数据集的AlexNet、VGG16和ResNet50三个深度卷积神经网络模型和基于一维光谱数据集的随机森林(RF)、K-最邻近(KNN)和三种核函数(rbf、Linear、Poly)的支持向量机(SVM)机器学习分类器的分类结果进行对比。通过分析训练曲线及混淆矩阵的分类结果,四种CNN模型的损失与准确曲线走势平稳,均能达到良好的训练效果,其中提出的SSMKB-CNN模型准确率达到了97.04%,综合精确率、召回率和F1分数分别为97.05%、95.06%和97.02%,均明显优于用于比较的另外三种经典神经网络模型以及三种机器学习分类器。一轮训练时长为9s,训练时间少于三种CNN模型,综合分类性能最佳。实验结果表明,基于结合MTF变换的拉曼光谱的SSMKB-CNN模型能够准确高效地提取光谱特征并作出种类预测,利用拉曼光谱实现微塑料样品的定性识别,可以为海水中微塑料实际样品的准确客观的识别技术提供方法新思路参考。

关键词：马尔可夫变迁场拉曼光谱微塑料神经网络

引种捕食螨胡瓜新小绥螨在中国的适生区分布预测

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生态学报 2024年第12期44卷 5219-5229页

作者：李玉闯郭倩倩刘怀李广云西南大学植物保护学院昆虫学及害虫控制工程重庆市重点实验室重庆400715 西南大学长江上游农业生物安全与绿色生产教育部重点实验室重庆400715

胡瓜新小绥螨(Neoseiulus cucumeris)是一种商业化的广食性生防天敌,可以防治多种农业害螨和害虫,具有重要的经济和生态价值。但是作为一种外来引种的捕食螨,它在我国的适生区域分布以及气候变化对其分布的影响尚不明确。根据胡瓜新小... 详细信息

胡瓜新小绥螨(Neoseiulus cucumeris)是一种商业化的广食性生防天敌,可以防治多种农业害螨和害虫,具有重要的经济和生态价值。但是作为一种外来引种的捕食螨,它在我国的适生区域分布以及气候变化对其分布的影响尚不明确。根据胡瓜新小绥螨的现有分布点和19个生物气候因子,利用刀切法评估关键气候因素的重要性,并采用Maxent生态位模型分别预测了目前和未来气候条件下它在中国分布情况,分析了其在中国的潜在适生区域的变化。结果表明模型预测得到的受试者工作特征曲线ROC曲线下的面积AUC(Area under curve)值为0.87,表明模型的准确度好。最冷季节的降水量(Bio_19)、等温性(Bio_3)和气温季节性(Bio_4)是影响胡瓜新小绥螨适生性的最重要的环境因子,对模型的贡献率分别为36.2%、25%和18.1%。目前胡瓜新小绥螨的适生区面积约占我国陆地面积的60%,在未来气候条件下,其适生区域有进一步扩大的趋势,在2050年其中高度适生区域扩张至63%。不同时期胡瓜新小绥螨的分布中心比较稳定,均分布于四川省内,但有向东北迁移的趋势。本研究明确了胡瓜新小绥螨在中国适宜的释放区域及可能定殖的区域,为该引种天敌的合理利用提供了理论依据。

关键词：胡瓜新小绥螨 MaxEnt模型潜在分布环境因子

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周期性羽化昆虫形成机制

生态学报 2024年第11期44卷 4478-4488页

作者：张宇凡王小艺佛山市林业科学研究所佛山528222 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林保护学重点实验室北京100091

当昆虫类群表现为长生命周期k(k>1)年时,成虫的羽化表现为非周期性、周期性和过渡周期性3种形式。非周期性即为成虫每年均羽化,周期性即为成虫每k年才羽化1次,过渡周期性为非周期昆虫逐渐进化为羽化周期性的必经阶段,不同年份羽化的同... 详细信息

当昆虫类群表现为长生命周期k(k>1)年时,成虫的羽化表现为非周期性、周期性和过渡周期性3种形式。非周期性即为成虫每年均羽化,周期性即为成虫每k年才羽化1次,过渡周期性为非周期昆虫逐渐进化为羽化周期性的必经阶段,不同年份羽化的同生群在密度上产生了显著差异,形成了小同生群和优势同生群。自然界中表现出完全羽化周期性的昆虫种类是较少的,但由于其高种群密度的成虫同步性羽化现象,对比非周期性昆虫更易暴发成灾。为明确周期性昆虫演化进程并为林区虫害防控提供理论指导,总结了周期性昆虫的种类和生活特性,不同年间的气候异质性、自然灾害、扩散到未分布区域、天敌、种间和种内竞争等因素均有可能成为过渡周期现象形成的最初驱动力,生活史延长、寄主-天敌互作、低温驱动效应、天敌不敏感-捕食者饱足效应、种间和种内竞争等是促使昆虫羽化周期性形成的可能机制。在林区管理实践中,应提前评估害虫羽化周期性产生的趋势和程度。当成虫表现出完全羽化周期性,应在集中羽化年份内采取见效快的综合防控策略,降低唯一同生群密度至经济阈值以下。当成虫表现出过渡周期性,应加大优势同生群防治力度、降低小同生群防治频率,以及采取天敌林间释放和保育技术以平衡天敌对目标害虫的不同发育阶段种群的控制作用大小,遏制或减缓天敌-寄主互作驱动下的周期性演化进程,逐渐实现由过渡周期阶段向非周期性的逆转。当成虫表现出非周期性,应减少专化性天敌的释放和针对害虫特定阶段的防治措施使用频率,优先选择作用于所有发育阶段且致死率不存在显著差异的防治手段,避免因人为干扰产生的周期性演化和进一步的成灾。

关键词：周期性昆虫进化假说过渡周期现象成灾林区管理

熊果酸的生理功能及其在动物生产中的潜在应用价值

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动物营养学报 2024年第7期36卷 4213-4221页

作者：张喜闻王敏李响赵玉蓉湖南农业大学动物科学技术学院长沙410128

熊果酸属五环三萜类化合物,具有抗氧化、抗炎、改善组织纤维化以及调控糖和脂代谢等生理功能,具有广阔的开发前景。本文阐述了熊果酸的来源、提取工艺、生物合成、生理功能及其在动物生产中的潜在应用价值,为熊果酸在畜禽饲粮中的科学... 详细信息

熊果酸属五环三萜类化合物,具有抗氧化、抗炎、改善组织纤维化以及调控糖和脂代谢等生理功能,具有广阔的开发前景。本文阐述了熊果酸的来源、提取工艺、生物合成、生理功能及其在动物生产中的潜在应用价值,为熊果酸在畜禽饲粮中的科学应用提供参考。

关键词：熊果酸生理功能提取工艺应用价值

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滴灌系统叠片过滤器结构参数优化

农业工程学报 2024年第7期40卷 133-141页

作者：袁寄望朱德兰孙少博郑长娟 KHUDAYBERDI Nazarov 柳昌新西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 塔什干国立农业大学农业生物学院塔什干100140

针对不同级配含沙水和灌水器类型的叠片过滤器结构选型问题,该研究选取常用叠片过滤器,通过组合不同叠片数量改变相邻叠片间孔径,设计了多种不同泥沙处理能力的过滤器。对5种泥沙粒径级配条件下5种孔径叠片过滤器的性能开展试验研究,根... 详细信息

针对不同级配含沙水和灌水器类型的叠片过滤器结构选型问题,该研究选取常用叠片过滤器,通过组合不同叠片数量改变相邻叠片间孔径,设计了多种不同泥沙处理能力的过滤器。对5种泥沙粒径级配条件下5种孔径叠片过滤器的性能开展试验研究,根据不同工况下叠片过滤器运行周期内的水头损失、堵塞时段水头损失增长速率、过滤器的堵塞均匀度以及灌水器流量偏差率等指标,采用模糊数学综合评价方法,构建综合考虑灌溉含沙水、叠片过滤器和滴灌灌水器的多目标评价模型。结果表明:基于叠片孔径可调的过滤器可以实现拦截不同粒径范围泥沙的目标,5种孔径过滤器拦截泥沙粒径(拦截率大于90%的沙粒段中最小粒径级配的中值粒径)分别为49、82、100、127和150μm;随着过滤器孔径减小,粒径越细小的含沙水对水头损失增大作用越显著。不同级配含沙水和灌水器类型条件下叠片过滤器性能综合评价结果与试验结果相符,通过对综合评价指标值排序,筛选出灌溉含沙水、过滤器、灌水器三者最优的匹配方式,能够同时实现灌水器堵塞程度轻微和过滤器性能稳定。提出的叠片过滤器结构参数配置决策方案,可为叠片过滤器的合理配置和使用提供参考。

关键词：滴灌叠片过滤器灌水器水力性能优化配置

不同贮藏温度下鳊鱼、南美白对虾和花蛤生物胺的比较分析

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食品与发酵工业 2024年第6期50卷 63-71页

作者：苗麒曲映红周惠敏王静玉上海海洋大学食品学院上海201306 上海水产品加工及贮藏工程技术研发中心上海201306

通过比较鳊鱼、南美白对虾和花蛤在常温(25℃)和冷藏(4℃)下生物胺的差异,并分析生物胺与pH、总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVBN)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)、菌落总数(total viable counts,TVC)的相关性,旨在研究不同贮藏温度下鱼肉、虾肉和贝肉中生物胺的差异变化,以判断3种水产品在不同贮藏温度下最佳货架期。结果表明,鳊鱼中尸胺和苯丙胺变化最显著(P<0.05),在4℃贮藏8 d最终含量分别为2.94、3.24 mg/kg;在25℃贮藏2 d最终含量分别为20.51、2.48 mg/kg;南美白对虾中腐胺、尸胺和酪胺变化最显著(P<0.05),在4℃贮藏8 d最终含量分别达到了24.65、17.87、6.26 mg/kg,在25℃贮藏2 d最终含量分别为22.02、25.02、13.76 mg/kg;花蛤中腐胺、尸胺和组胺变化最显著(P<0.05),在4℃贮藏8 d最终含量分别为3.04、3.18、1.58 mg/kg,在25℃贮藏2 d最终含量分别为5.68、8.25、2.21 mg/kg。鳊鱼在常温(25℃)和冷藏(4℃)条件下苯丙胺和尸胺均与pH、TVBN、TBA和TVC表现出极显著相关性(P<0.01);南美白对虾中腐胺、尸胺和酪胺均与pH、TVBN、TBA和TVC表现出高度相关性;花蛤中腐胺、尸胺和组胺均与pH、TVBN、TBA和TVC表现显著相关性(P<0.05)。因此可将苯丙胺和尸胺作为鳊鱼的特征生物胺;腐胺、尸胺和酪胺作为南美白对虾的特征生物胺;腐胺、尸胺和组胺作为花蛤的特征生物胺,为以鳊鱼、南美白对虾和花蛤为代表的常食用的鱼虾贝类水产品进行风险监测,提供在运输贮藏保鲜过程中的最佳货架期。

关键词：鳊鱼南美白对虾花蛤贮藏生物胺新鲜度指标

灌溉量和氮肥增效剂对夏玉米产量及水肥利用的影响

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 123-132,168页

作者：张俊王小昌崔晓路李澳旗赵璐胡田田西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 陕西省农业宣传信息中心陕西西安710048

为探究水分和氮肥增效剂对夏玉米生长及水肥利用的综合影响,通过设置40 mm(W1)和60 mm(W2)两个灌水水平下不施氮肥(N0)、施用氮肥(U)、氮肥+硝化抑制剂(U+DCD)、氮肥+脲酶抑制剂(U+NBPT)、氮肥+双效抑制剂(U+N+D)5种氮肥施用措施,开展... 详细信息

为探究水分和氮肥增效剂对夏玉米生长及水肥利用的综合影响,通过设置40 mm(W1)和60 mm(W2)两个灌水水平下不施氮肥(N0)、施用氮肥(U)、氮肥+硝化抑制剂(U+DCD)、氮肥+脲酶抑制剂(U+NBPT)、氮肥+双效抑制剂(U+N+D)5种氮肥施用措施,开展夏玉米田间试验。结果表明:相较于施用氮肥处理,氮肥配施增效剂可以显著提高夏玉米产量、成熟期地上生物量、净收益、水分利用效率和氮肥偏生产力,增幅分别为5.92%~13.82%、5.85%~18.07%、11.12%~24.30%、12.35%~41.83%和5.93%~13.80%,其中氮肥配施双效抑制剂效果较优;氮肥配施脲酶抑制剂和双效抑制剂可以降低夏玉米农田土壤氨挥发累积量和成熟期土壤硝态氮残留量,前者效果最优。相比于W1,W2水平下氮肥配施双效抑制剂处理玉米产量、成熟期地上生物量、净收益、水分利用效率和氮肥偏生产力分别提高10.54%、15.51%、19.40%、20.31%和27.36%;氮肥配施脲酶抑制剂处理农田土壤氨挥发累积量和硝态氮残留量分别降低11.33%和48.46%。综合考虑夏玉米施肥灌水方案的经济效益、环境效益、水肥利用效率和玉米植株生长,构建模糊综合评价体系,得到最优处理为灌水量60 mm下氮肥配施双效抑制剂。

关键词：灌溉量氮肥增效剂土壤氨挥发土壤硝态氮残留夏玉米产量水肥利用