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无人机遥感的多植被指数土壤水分反演模型

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 207-214页

作者：李虎钟韵冯雅婷林震朱士江三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 三峡库区生态环境教育部工程研究中心湖北宜昌443002

土壤水分是影响农业生产的重要因素,在作物生长发育和最终产量上起着至关重要的作用,快速、高效地估算土壤水分已成为农林水资源监测的热点问题。利用高光谱反射率的特征波段计算植被指数、构建土壤水分反演模型已获得广泛的认可和应用... 详细信息

土壤水分是影响农业生产的重要因素,在作物生长发育和最终产量上起着至关重要的作用,快速、高效地估算土壤水分已成为农林水资源监测的热点问题。利用高光谱反射率的特征波段计算植被指数、构建土壤水分反演模型已获得广泛的认可和应用。针对反演土壤水分受植被覆盖度影响较大的问题,提出用多种植被指数组合削弱植被覆盖度对土壤水分反演的影响。在宜昌市仓屋榜试验基地选取30组柑橘树,在果树滴落线处收集土壤,通过烘干法测定土壤质量含水率,采样4次,共计120组土壤含水率;并利用ASD Field Spectral FR光谱仪(波长范围325~1 075 nm)及大疆精灵4多光谱版无人机获取了120组试验区蓝、绿、红、红边、近红外及短波红外波段光谱反射率,采用移动平均法对光谱数据进行降噪预处理,通过灰色关联法对9种植被指数进行比较分析,筛选出与土壤水分极显著相关的4种植被指数(p<0.01),各指数与土壤水分的相关性从高到低依次为裸土指数(BSI)、归一化蓝绿差异植被指数(NGBDI)、绿色归一化指数(GNDVI)、归一化差异植被指数(NDVI),其中BSI与土壤水分的相关性最高,相关系数为-0.687(N=120)。采用线性逐步回归法和非线性BP神经网络法建立了基于多种植被指数的土壤水分反演模型,依据决定系数(R^(2))、相对误差绝对值(ARE)、均方根误差(RMSE)作为反演模型的精度评价指标。结果表明:逐步回归模型和BP神经网络模型的土壤水分反演值与实测值之间的R^(2)分别为0.816、 0.889, RMSE分别为2.54%、 1.53%, ARE分别为21.13%、 8.88%,利用多植被指数组合的非线性BP神经网络算法基于植被指数建模对土壤水分反演的精度更高,在一定程度上可以克服植被覆盖度不同对土壤水分反演精度的影响,作为直接测定土壤水分的有效替代方法,为农业灌溉定量决策及科学管理提供科学参数。

关键词：土壤水分多光谱遥感植被指数逐步回归 BP神经网络

环境因子组合和负样本选取策略对花岗岩区崩岗易发性评价的影响

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农业工程学报 2024年第1期40卷 191-200页

作者：郭飞蒋广辉黄晓虎王秀娟夏栋陈洋李小伟三峡库区地质灾害教育部重点实验室宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院宜昌443002 三峡大学水利与环境学院宜昌443002 广东海洋大学电子与信息工程学院湛江524000 中南冶金地质研究所宜昌443003

不同环境因子组合和负样本选取策略对崩岗易发性评价结果存在较多不确定性。为探究其对评价结果的影响,该研究以江西省兴国县花岗岩区为例,利用地理探测器探测17个环境因子的统计量q值,根据累计q值百分比大小依次选择4、7、10和17个环... 详细信息

不同环境因子组合和负样本选取策略对崩岗易发性评价结果存在较多不确定性。为探究其对评价结果的影响,该研究以江西省兴国县花岗岩区为例,利用地理探测器探测17个环境因子的统计量q值,根据累计q值百分比大小依次选择4、7、10和17个环境因子进行组合;利用单随机欠采样、频率比法及改进频率比法等负样本选取策略构建与正样本等量的负样本数据集;采用随机森林模型进行易发性评价,并对评价结果进行对比分析。结果表明:1)3种负样本选取策略下的模型精度随着因子数量的增加先下降再上升,考虑4个环境因子的模型AUC(area under curve)值分别为0.729、0.909和0.909,较最优环境因子组合仅相差0.020~0.038,说明考虑主控环境因子,即可得到较为理想的精度;2)通过频率比法选取的负样本数据集更具合理性;3)研究区内高和极高易发区主要分布在兴国县西南部,而极低易发区主要分布在兴国县北部及东部,这与实际情况较吻合。该研究通过探究不同环境因子组合和负样本选取策略对崩岗易发性评价的影响,可为花岗岩区崩岗的防灾减灾提供科学依据。

关键词：易发性随机森林崩岗地理探测器环境因子组合负样本选取策略

不同香型大曲微生态结构及其发酵特性相关性分析

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食品科学 2024年第13期45卷 104-114页

作者：徐锦冯文聪朱澳迪李良董孝元常煦陈茂彬方尚玲工业发酵省部共建协同创新中心发酵工程教育部重点实验室工业微生物湖北省重点实验室湖北工业大学生物工程与食品学院湖北武汉430068 黄鹤楼酒业有限公司湖北武汉430050 湖北安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000

以清香型、浓香型和酱香型白酒大曲为研究对象,采用理化分析、顶空固相微萃取气相色谱-质谱检测和高通量测序技术,探究不同香型大曲微生态与理化指标和酒质特征风味化合物的潜在关系。结果表明,清香大曲的糖化力和发酵力最高,浓香型大... 详细信息

以清香型、浓香型和酱香型白酒大曲为研究对象,采用理化分析、顶空固相微萃取气相色谱-质谱检测和高通量测序技术,探究不同香型大曲微生态与理化指标和酒质特征风味化合物的潜在关系。结果表明,清香大曲的糖化力和发酵力最高,浓香型大曲的酯化力和淀粉含量最高,酱香型大曲的酸度最高。3种香型大曲优势细菌属包括乳酸杆菌属(Saccharopolyspora)、魏斯氏菌属(Weissella)、芽孢杆菌属(Bacillus);优势真菌属包括复膜孢酵母属(Saccharomycopsis)、曲霉属(Aspergillus)、嗜热霉菌属(Thermomyces)。相关性分析表明,芽孢杆菌属与糖化力、液化力、发酵力、癸酸乙酯、苯乙醇呈正相关;嗜热霉菌属与己酸乙酯、异戊醇、乳酸乙酯、乙酸、川芎嗪呈正相关。

关键词：不同香型大曲理化指标特征风味化合物微生物群落相关性分析

不同香型白酒酿造大曲微生物群落与理化指标关联分析

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中国酿造 2024年第7期43卷 147-153页

作者：毛文定冯文聪孙威陈晖廖蓓方尚玲陈茂彬湖北工业大学生物工程与食品学院工业发酵省部共建协同创新中心发酵工程教育部重点实验室湖北武汉430068 湖北安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000

该研究对4种不同香型大曲(浓香大曲HN2、凤香大曲FX1、酱香大曲LJ1、清香大曲FQ1)的理化指标进行分析,通过高通量测序技术分析微生物群落组成结构间的差异,并对理化指标及微生物优势菌属进行Spearman相关性分析。结果表明,曲样FX1糖化... 详细信息

该研究对4种不同香型大曲(浓香大曲HN2、凤香大曲FX1、酱香大曲LJ1、清香大曲FQ1)的理化指标进行分析,通过高通量测序技术分析微生物群落组成结构间的差异,并对理化指标及微生物优势菌属进行Spearman相关性分析。结果表明,曲样FX1糖化力、酯化力最高,曲样FQ1液化力、发酵力最高;厚壁菌门(Firmicutes)在曲样HN2、LJ1相对丰度较高;葡萄球菌属(Staphylococcus)、泛菌属(Pantoea)、枝芽孢杆菌属(Virgibacillus)分别在曲样HN2、FX1、LJ11中相对丰度较高,曲样FQ1中链霉菌属(Streptomyces)相对丰度较高;4个曲样中子囊菌门(Ascomycota)相对丰度较高,复膜孢酵母属(Saccharomycopsis)、嗜热真菌属(Thermomyces)、曲霉属(Aspergillus)分别在曲样FQ1、LJ1、HN2相对丰度较高。相关性分析结果表明,Pantoea、Furfurilactobacillus与糖化力之间具有极显著正相关性(P<0.01),Companilactyobacillus与酯化力存在极显著正相关性(P<0.01),植物乳杆菌属(Lactiplantibacillus)及Saccharomycopsis等与发酵力具有极显著正相关性(P<0.01)。

关键词：酿酒大曲微生物群落结构理化指标相关性分析

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鱼类行为生态水力学模型研究现状与发展趋势

湖泊科学 2024年第5期36卷 1323-1335页

作者：李敏讷王妍王新源李晓兵林晨宇陈小龙陈求稳石小涛三峡大学三峡库区生态环境教育部工程研究中心宜昌443002 三峡大学湖北省鱼类过坝技术国际科技合作基地宜昌443002 中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222 南京水利科学研究院生态环境研究所南京210029

水利工程运行与鱼类资源保护如何协同发展,是我国水电开发与水生态环境保护需要重点开展的研究,其中基于鱼类行为学、生态水力学及计算机科学等多学科交叉融合的鱼类行为生态水力学模型为水电开发背景下鱼类行为响应及其生境质量演变提... 详细信息

水利工程运行与鱼类资源保护如何协同发展,是我国水电开发与水生态环境保护需要重点开展的研究,其中基于鱼类行为学、生态水力学及计算机科学等多学科交叉融合的鱼类行为生态水力学模型为水电开发背景下鱼类行为响应及其生境质量演变提供了研究技术及评估新方法。鱼类运动模型的基本原理为以水动力环境为基础,通过融合鱼类行为规律实现鱼类运动过程的模拟。本研究系统调研和梳理总结了近20年来国内外鱼类行为生态水力学模型的相关研究,重点聚焦模型如何准确构建及合理运用。首先介绍了模型的基本结构及主要组成要素,重点阐述了不同生境尺度中鱼类行为规则设置时考虑的因素,包括过鱼设施微生境、坝区水环境及河流生态系统;然后详细剖析了鱼类运动模型科学构建及运用过程中的难点,包括鱼类行为规则的复杂多样性、行为模型与水动力模型的融合以及模型的有效和合理运用;最后从人工智能算法、多尺度与多维度信息融合以及模型对生境要素的预测运用3个方面对未来运动模型研究进行展望,为开展符合我国坝情、水情及鱼情的鱼类行为生态水力学模型研究工作提供一定的科学依据。

关键词：鱼类行为生态水力学运动模型不同生境模型构建模型运用

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葛洲坝至胭脂坝长江干流段江豚活动规律

湖泊科学 2024年第4期36卷 1163-1172页

作者：石小涛朱梦娜王克雄郝玉江李冬晴陈伟王楠楠季怀耀庞凯文俞晓伟柯森繁三峡大学水利与环境学院宜昌443002 三峡大学湖北省鱼类过坝技术国际科技合作基地宜昌443002 三峡大学生物与制药学院宜昌443002 中国科学院水生生物研究所中国科学院水生生物多样性与保护重点实验室武汉430072

长江江豚是我国一级保护野生动物,也是长江生态系统的指示性物种,其种群数量恢复情况及活动规律一直备受关注。本文选择长江宜昌段江豚活动频繁的葛洲坝下游至胭脂坝江段为研究区域,于2021年6月2022年5月采用定点目测、水上流动监测与... 详细信息

长江江豚是我国一级保护野生动物,也是长江生态系统的指示性物种,其种群数量恢复情况及活动规律一直备受关注。本文选择长江宜昌段江豚活动频繁的葛洲坝下游至胭脂坝江段为研究区域,于2021年6月2022年5月采用定点目测、水上流动监测与无人机监测相结合的方法分区监测长江江豚的游泳行为,分析长江江豚的活动规律,构建了长江江豚出水头次的零膨胀泊松回归模型,识别影响长江江豚出水头次的关键因素,建立长江江豚出水头次与各因素间的相关关系。结果表明:(1)葛洲坝至胭脂坝长江干流段监测到最大江豚出水头次为19头次,长江江豚集群规模以2~3头最为常见,占比达58.1%;长江江豚主要表现出4种行为特征,各行为占比从大到小依次为:玩耍>休息>摄食>抚幼。(2)长江江豚在葛洲坝下游近坝区(A区,葛洲坝至至喜长江大桥)出水头次最多,且在秋冬季节累计出水头次多于春夏季节,冬季累计出水头次最高,达252头次。(3)长江江豚出水头次与电站下泄流量呈显著负相关;浊度增大,长江江豚出水的概率减小。本文研究结果对长江江豚生态保护策略及长江十年禁渔效果评估具有重要参考价值。

关键词：长江江豚活动规律电站下泄流量葛洲坝

流速、照度与群体个体交互对鳙幼鱼趋流游泳行为的综合影响

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生态学杂志 2024年第4期43卷 946-958页

作者：向露露石小涛林晨宇石尚上张金玉杨梓静魏浪金志军湖北省鱼类过坝技术国际科技合作基地三峡大学湖北宜昌443002 三峡大学三峡库区生态环境教育部工程研究中心湖北宜昌443002 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵阳550000

水流、光照与集群个体交互作用是影响鱼类过坝效率的关键因素,明确三者对鱼类运动特性的综合影响对提高水电工程过鱼效果意义非凡。本研究以鳙(Aristichthys nobilis)幼鱼为对象,设置不同照度、流速、群体大小水平进行实验,考察不同工... 详细信息

水流、光照与集群个体交互作用是影响鱼类过坝效率的关键因素,明确三者对鱼类运动特性的综合影响对提高水电工程过鱼效果意义非凡。本研究以鳙(Aristichthys nobilis)幼鱼为对象,设置不同照度、流速、群体大小水平进行实验,考察不同工况下鱼体的趋流性、上溯积极性和游泳稳定性,量化其在3种因素叠加作用下的非疲劳游泳行为。结果表明:鳙幼鱼趋流性随流速递增显著增加,0.15与0.25 m·s^(-1)流速间递增趋势最为显著(3个照度水平下均P<0.001),随光照变化因流速而异,且在明亮群体条件下得到显著提升;光照可有效消除单尾鳙幼鱼的逆流后退趋势,且集群个体交互作用对鱼群上溯有明显促进作用;流速能有效提高鳙幼鱼的游泳稳定性,照度能够显著提高群体稳定性,三尾组各流速下的稳定性均随照度增大显著增加(0.15~0.65 m·s^(-1)流速下均P<0.05),而集群个体交互作用在黑暗环境中会削弱其稳定性;可通过调整鱼道进口和下行通道上游入口中的水流、光照和集群情况,优化鱼类的过坝环境,从而提升过鱼效果。

关键词：鳙鱼类洄游行为策略集群个体交互作用过鱼设施

富含谷胱甘肽酵母制品在葡萄酒酿造中的应用进展

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食品与发酵工业 2024年第11期50卷 336-343页

作者：任天赐张方方李莹孙悦宁夏大学食品科学与工程学院宁夏银川750021 安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443003 宁夏大学葡萄酒与园艺学院宁夏银川750021 葡萄与葡萄酒教育部工程研究中心宁夏银川750021 宁夏葡萄与葡萄酒研究院宁夏银川750021

葡萄酒酿造过程中由于存在较高浓度乙醇、大量酚类物质和溶解氧等因素,易出现发酵缓慢、葡萄酒氧化褐变、香气损失等问题。富含谷胱甘肽酵母制品(glutathione-enriched inactive dry yeast derivatives,g-IDYs)是一种以活性酵母为原料... 详细信息

葡萄酒酿造过程中由于存在较高浓度乙醇、大量酚类物质和溶解氧等因素,易出现发酵缓慢、葡萄酒氧化褐变、香气损失等问题。富含谷胱甘肽酵母制品(glutathione-enriched inactive dry yeast derivatives,g-IDYs)是一种以活性酵母为原料制得的非活性酵母制剂,其能够在葡萄酒中释放大量谷胱甘肽,具有改善发酵迟缓、提高葡萄酒抗氧化能力、增加葡萄酒风味、减少SO_(2)使用量等功能。目前,市场上g-IDYs产品多样,其有效成分差异较大,且在葡萄酒酿造中作用机制不明晰,增加了其有效解决生产问题的应用难度。该文对g-IDYs产品的主要功能成分、在葡萄酒酿造中的应用,以及各物质成分在葡萄酒酿造中作用机制及抗氧化性和测定方法进行了简要综述,为g-IDYs在葡萄酒酿造中的合理使用提供理论参考。

关键词：酵母制品谷胱甘肽葡萄酒抗氧化

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β-石竹烯产生菌的筛选和提取工艺优化

中国酿造 2024年第4期43卷 91-97页

作者：牟飞燕何夷敏夏博宇董孝元陈晖常煦陈茂彬方尚玲湖北工业大学生物工程与食品学院工业发酵省部共建协同创新中心湖北武汉430068 黄鹤楼酒业有限有限公司湖北武汉430000 安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000

为筛选出高产β-石竹烯(BCP)菌株,该研究通过顶空固相微萃取(HS-SPME)-气相色谱质谱(GC-MS)法对清香型白酒和大曲中香气成分进行检测,采用传统分离技术对大曲中产β-石竹烯(BCP)菌株进行初筛,将初筛菌株接种麸曲测定BCP含量进行复筛,并... 详细信息

为筛选出高产β-石竹烯(BCP)菌株,该研究通过顶空固相微萃取(HS-SPME)-气相色谱质谱(GC-MS)法对清香型白酒和大曲中香气成分进行检测,采用传统分离技术对大曲中产β-石竹烯(BCP)菌株进行初筛,将初筛菌株接种麸曲测定BCP含量进行复筛,并采用分子生物学技术对其进行菌种鉴定。对麸曲中β-石竹烯提取条件进行优化,并将筛选菌株进行小坛发酵应用。结果表明,该清香型原酒中β-石竹烯含量为0.02 g/L,大曲中β-石竹烯相对含量为0.85%。从大曲中初筛出5株霉菌(SDA1~SDA5),通过复筛得到β-石竹烯相对含量最高(1.04%)菌株SDA3被鉴定为戴尔根霉(Rhizopus delemar)。在提取试剂为无水乙醇、提取时间为2 h条件下,BCP含量为37.98 mg/L。与仅添加大曲相比,加入菌株SDA3强化麸曲用于小坛发酵,其产白酒中β-石竹烯的含量从13.65 mg/L提高至24.65 mg/L。

关键词： β-石竹烯大曲白酒霉菌筛选鉴定强化麸曲