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基于模型剪枝的棉花氮素营养水平诊断

农业工程学报 2024年第6期40卷 277-284页

作者：陈沛沛戴建国张国顺侯文庆穆正阳石河子大学信息科学与技术学院石河子832003 兵团空间信息工程技术研究中心石河子832003 新疆政法学院信息网络安全学院图木舒克843900

确定棉花的氮素营养水平是实施精准施肥的先决条件和基础。近年来,深度学习逐渐应用于氮素营养水平诊断中,但该方法对高性能设备的依赖性较高,限制了其在资源受限边缘设备上的部署应用。针对这一问题,该研究提出一种基于树莓派4B的棉花... 详细信息

确定棉花的氮素营养水平是实施精准施肥的先决条件和基础。近年来,深度学习逐渐应用于氮素营养水平诊断中,但该方法对高性能设备的依赖性较高,限制了其在资源受限边缘设备上的部署应用。针对这一问题,该研究提出一种基于树莓派4B的棉花氮素营养水平诊断方法。研究采用ResNet101网络构建诊断模型,并通过网络瘦身算法对模型进行剪枝优化,最终将剪枝比例为87%的模型部署在资源受限的树莓派4B上。试验结果表明:当剪枝比例达到87%时,模型精度损失2.55个百分点,同时剪枝后模型参数量、计算量和存储体积分别为4.37 M、1.05 G和16.65 MB,明显提高模型在计算能力有限设备上的推理速度,有助于快速、准确地评估田间棉花的氮素营养状况,从而实现对棉花的精准施肥,提高产量和质量。该研究不仅为实现棉花氮素营养水平的大面积快速诊断提供了技术参考,同时对于作物营养水平诊断的智能终端装备研发具有参考价值。

关键词：棉花氮模型氮素营养水平卷积神经网络模型轻量化边缘智能

施钾对新疆滴灌花生生长特性及产量的剂量效应

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中国油料作物学报 2024年第2期46卷 403-410页

作者：李锁丞柳延涛董红业孙振博李紫薇张春媛王开勇李强杨明凤石河子大学农学院新疆石河子832003 新疆农垦科学院作物研究所新疆石河子832000 新疆农业科学院经济作物研究所新疆乌鲁木齐830091 乌兰乌苏农业气象试验站新疆石河子832000

为提高新疆滴灌条件下的花生产量,研究钾肥适宜施用量,在新疆乌兰乌苏农业气象试验站,以花育9610(T1,新疆常播品种)和黑花5号(T2,高产品种)为材料,设置4个钾肥(K2O)梯度,K0,K1,K2和K3分别代表施用量为0、150、225和300 kg/hm^(2),按苗期... 详细信息

为提高新疆滴灌条件下的花生产量,研究钾肥适宜施用量,在新疆乌兰乌苏农业气象试验站,以花育9610(T1,新疆常播品种)和黑花5号(T2,高产品种)为材料,设置4个钾肥(K2O)梯度,K0,K1,K2和K3分别代表施用量为0、150、225和300 kg/hm^(2),按苗期15%、花针期40%、结荚期30%、饱果成熟期15%进行追肥。结果表明,花育9610和黑花5号花生的主茎高和侧枝长均随钾肥施用量增加基本呈抛物线形变化,干物质量均以K2水平最大,分别为84.37 g/株、89.37 g/株;与不施钾肥相比,K2处理主茎高、侧枝长分别比K0增加了17.91%和16.56%、7.4%和12.31%,根瘤数均在结荚期最高,分别为42.0个/株和45.3个/株;叶面积指数基本随钾肥施用量增加而增大,在出苗后90 d达到最大值;光合势随钾肥施用量增加也基本呈抛物线形态变化,K2处理出苗后75~90 d分别达到最大值4.38 m^(2)·d和4.51 m^(2)·d。两品种肥料贡献率、农学利用率均以K2处理最大,花育9610分别为26.06%和1.83 kg/kg,黑花5号分别为25.18%和1.67 kg/kg,两品种产量分别为9628.38 kg/hm^(2)和10368.35 kg/hm^(2),说明225 kg/hm^(2)可作为新疆滴灌花生钾肥施用参考用量。

关键词：花生钾肥滴灌生长特性产量

基于可见/近红外透射光谱的亚健康水心苹果检测

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食品与机械 2024年第7期40卷 117-125,182页

作者：王晨晨翟明灿李贺莫小明查志华吴杰石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室新疆石河子832003 绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心新疆石河子832003

[目的]实现亚健康水心苹果的无损检测。[方法]分别采用对数函数法和研究提出的幂函数法消除果实直径对光谱衰减的影响,并分别转换为格拉姆角差场图、格拉姆角和场图、马尔可夫变迁场图、递归图以及对称极坐标图,通过添加卷积注意力模块... 详细信息

[目的]实现亚健康水心苹果的无损检测。[方法]分别采用对数函数法和研究提出的幂函数法消除果实直径对光谱衰减的影响,并分别转换为格拉姆角差场图、格拉姆角和场图、马尔可夫变迁场图、递归图以及对称极坐标图,通过添加卷积注意力模块的ResNet50网络模型挖掘与水心程度相关的图像深层特征,经t分布随机邻域嵌入方法降维并聚类分析后,将最适宜图像特征输入到改进粒子群算法优化的支持向量机、极限学习机、k近邻和随机森林分类器进行水心苹果三分类。[结果]幂函数法消除直径对透射光谱影响的效果优于对数函数法,格拉姆角差场图像特征可视化后,轮廓系数、CH分数和戴维森堡丁指数分别为0.93,0.88,0.24,均优于其余图像转换方法。ResNet50-IPSO-ELM取得了最高的分类准确率,为96.8%,测试集中对3种水心程度苹果的总体判别准确率可达96.3%,平均查准率、平均查全率和平均加权调和均值分别为87.2%,95.8%,92.3%。[结论]该模型不仅对多数类的无水心果、健康水心果保持较高分类准确率,也对少数类的亚健康水心果具有较高的判别能力。

关键词：苹果水心可见/近红外光谱光谱修正深度特征无损检测

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不同矿化度水源膜下滴灌棉田土壤水盐动态和作物生长模拟

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 108-122页

作者：孔春贤杨广刘承岳苏军贾伟康田浩赵丽冉茂林潘月王海龙石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832003 寒旱区生态水利工程兵团重点实验室新疆石河子832003 现代节水灌溉兵团重点实验室新疆石河子832003 石河子市水利工程管理服务中心新疆石河子832000 新疆玛纳斯河流域管理局水利管理中心第二水利管理站新疆石河子832000

为构建适用于干旱区膜下滴灌条件的土壤水盐动态分布和棉花生长模型,基于2020—2021年的田间试验,经过对SWAP模型的土壤、土壤水力功能和作物生长等模块进行率定和验证,对灌溉水矿化度为1、2、3、4、5、6 g·L^(-1)时的土壤水盐分布特... 详细信息

为构建适用于干旱区膜下滴灌条件的土壤水盐动态分布和棉花生长模型,基于2020—2021年的田间试验,经过对SWAP模型的土壤、土壤水力功能和作物生长等模块进行率定和验证,对灌溉水矿化度为1、2、3、4、5、6 g·L^(-1)时的土壤水盐分布特征、作物生长过程和干物质累积分配进行数值模拟。结果表明:(1)土壤含水率与土壤含盐量的模拟精度以20~100 cm土层较好,0~20 cm土层模拟精度较差,其中土壤含水量的模拟效果优于土壤含盐量;随着灌溉水源矿化度的增加,土壤含水率和含盐量的模拟误差逐渐变小。(2)不同矿化度水源膜下滴灌棉花叶面积指数模拟效果较好(R2=90.72%,RMSE=0.35 cm^(2)·cm^(-2),NRMSE=8.73%,IOA=0.98)。(3)不同矿化度水源膜下滴灌棉花茎干物质累积量模拟效果较好(R2=89.08%,RMSE=6.12 g,NRMSE=23.16%,IOA=0.96)。研究结果表明,SWAP模型可以较好地对不同矿化度水源膜下滴灌的土壤水盐动态分布和棉花生长过程进行模拟。

关键词：棉花膜下滴灌 SWAP模型水盐运移作物生长数值模拟

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膜杂捆料多级破碎机设计与试验

农业工程学报 2024年第2期40卷 187-195页

作者：严义其坎杂王吉亮陈绍杰杨崇科李佳莉张炳成严伟哲冯震李亚萍石河子大学机械电气工程学院石河子832000 新疆农垦科学院机械装备研究所石河子832003 石河子开发区锐益达机械装备有限公司石河子832003 绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心石河子832000

针对棉田机收膜杂捆料中膜-土-秆分布不均、相互裹绕且体积过大,无法直接进行有效破碎的问题,通过分析膜杂捆料的破碎过程,确定了一种先破捆、再破碎的破碎方案,并设计了一种包含均匀喂料装置、直刀破捆装置、Y型甩刀破碎装置的膜杂捆... 详细信息

针对棉田机收膜杂捆料中膜-土-秆分布不均、相互裹绕且体积过大,无法直接进行有效破碎的问题,通过分析膜杂捆料的破碎过程,确定了一种先破捆、再破碎的破碎方案,并设计了一种包含均匀喂料装置、直刀破捆装置、Y型甩刀破碎装置的膜杂捆料多级破碎机。以破碎刀辊转速、喂入速度、定刀数量作为主要影响因素,以残膜破碎合格率作为评价指标,进行三因素三水平试验,确定优化参数指标为试验在破碎刀辊转速1 125 r/min;喂入速度为0.012 m/s;定刀数量1个的因素水平下,此时膜杂捆料破碎合格率达到75.15%,满足后续加工工艺要求。该装置的研究对残膜资源化利用关键技术问题具有重要意义和应用价值。

关键词：农业机械试验残膜资源化利用膜杂捆料破碎机器

核桃蛋白的结构、营养价值、制备、功能特性及在食品中的应用

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食品科学 2024年第15期45卷 329-337页

作者：吴萍周际松邓乾春董娟金伟平尚伟刘昌盛彭登峰中国农业科学院油料作物研究所农业农村部油料加工重点实验室湖北省油脂与植物蛋白工程技术研究中心湖北武汉430062 武汉轻工大学食品科学与工程学院湖北武汉430023 石河子大学食品学院新疆石河子832003

我国核桃年产量479.59万t,位居全球第一。核桃营养价值丰富,核桃仁中油脂和蛋白质的含量分别为65%~69%和15%~20%。核桃制油后的副产物饼粕资源丰富,但其加工效益低,主要用于饲料和肥料,高值化利用潜力未被发掘。研究发现核桃饼粕中含有... 详细信息

我国核桃年产量479.59万t,位居全球第一。核桃营养价值丰富,核桃仁中油脂和蛋白质的含量分别为65%~69%和15%~20%。核桃制油后的副产物饼粕资源丰富,但其加工效益低,主要用于饲料和肥料,高值化利用潜力未被发掘。研究发现核桃饼粕中含有大量的蛋白质(42%~54%),且其氨基酸组成丰富、比例适宜人体吸收,蛋白质的真实消化率为86.22%,生物价可达98.77%,是一种优质植物蛋白。因此,高效利用核桃饼粕中的蛋白质资源是提升其高值化利用的重要途径。本文综述了核桃蛋白的组成、结构和营养价值,概述了核桃蛋白的制备方法和功能特性,总结了修饰改性对其功能特性和消化率的影响,并介绍了核桃蛋白在食品中的应用潜力。

关键词：核桃蛋白组成结构营养价值提取功能特性修饰改性

基于无人机热红外遥感图像提取滴灌棉花冠层温度及精度评价

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新疆农业科学 2024年第3期61卷 565-575页

作者：党旭伟林馨园贺正陈燕慈宝霞马学花郭晨荔贺亚星刘扬马富裕石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003 南京农业大学农学院南京210095 现代农业生产信息化管理与应用技术国家地方联合工程研究中心(新疆兵团) 新疆石河子832003

【目的】提高基于热红外遥感图像滴灌棉花冠层温度提取精度,为棉花水分状况精准监测提供技术支撑。【方法】以不同水分处理的苗期、蕾期棉花为研究对象,利用无人机获取试验小区热红外遥感图像,使用便携式手持测温仪测量田间辐射校正板... 详细信息

【目的】提高基于热红外遥感图像滴灌棉花冠层温度提取精度,为棉花水分状况精准监测提供技术支撑。【方法】以不同水分处理的苗期、蕾期棉花为研究对象,利用无人机获取试验小区热红外遥感图像,使用便携式手持测温仪测量田间辐射校正板及水桶中的水温,对热红外影像进行温度校正。采用Otsu算法、Canny边缘检测算法对热红外遥感图像进行掩膜处理剔除土壤背景,通过波段运算提取棉花冠层温度,绘制棉花冠层温度频率直方图并对其进行优化。利用便携式手持测温仪同步测量棉花冠层温度,与提取的冠层温度进行一致性分析,验证热红外遥感图像提取棉花冠层温度的精度。【结果】Canny边缘检测算法剔除土壤背景提取冠层图像准确率大于Otsu算法(91.90%>82.52%、92.76%>80.60%),剔除土壤背景效果最优。Otsu算法和Canny边缘检测算法剔除土壤背景后构建的冠层温度直方图均呈偏态分布,但Canny边缘检测算法剔除土壤背景后构建的冠层温度直方图形状比Otsu算法光滑,噪声少,并且Canny边缘检测算法2年冠层平均温度最低(29.95、30.54℃),与实测温度差值最小(2.78、3.43℃)。去除Canny边缘检测算法的温度直方图两端1%温度信息后,提取的冠层温度与实测温度相关性最高(2年试验r由0.88、0.93提高到了0.94、0.95),RMSE最低(2年RMSE由2.78、2.87℃下降到1.59、1.43℃)。【结论】Canny边缘检测算法提高了无人机热红外遥感图像棉花冠层温度提取精度,且温度直方图两端1%温度优化后有助于提高棉花冠层温度提取精度。

关键词：滴灌棉花无人机热红外遥感图像冠层温度精度

滴灌条件下施氮量对不同氮效率水稻品种物质积累及养分吸收的影响

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作物学报 2024年第8期50卷 2025-2038页

作者：宋志文赵蕾毕俊国唐清芸王国栋李玉祥石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832000 上海市农业生物基因中心上海201106 新疆农垦科学院/农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室/水肥资源高效利用兵团重点实验室新疆石河子832000

研究滴灌条件下施氮量对不同氮效率品种关键生育时期干物质积累和氮素吸收转运及产量的影响,为干旱半干旱区滴灌水稻高产高效生产提供技术参考。试验于2021—2022年开展,以氮高效品种(T-43)和氮低效品种(LX-3)为供试材料,采用裂区设计;... 详细信息

研究滴灌条件下施氮量对不同氮效率品种关键生育时期干物质积累和氮素吸收转运及产量的影响,为干旱半干旱区滴灌水稻高产高效生产提供技术参考。试验于2021—2022年开展,以氮高效品种(T-43)和氮低效品种(LX-3)为供试材料,采用裂区设计;设置4个施氮水平,分别为N0(0 kg hm^(-2))、N1(150 kg hm^(-2))、N2(300 kg hm^(-2))和N3(450 kg hm^(-2))。分析滴灌水稻在抽穗期和成熟期干物质积累、氮素吸收利用及产量对施氮量的响应差异。结果表明:(1)施用氮肥可以增加滴灌水稻干物质积累量(1.99%~26.02%)和氮素积累量(25.67%~97.69%),提高水稻产量(23.75%~66.75%);但过量施氮(450 kg hm^(-2))会减小对干物质积累的促进作用,导致结实率和穗粒数下降,使氮素主要集中在秸秆中,最终降低水稻对氮素的利用效率。(2)在同一施氮条件下,T-43的有效穗数、结实率、抽穗期叶片和穗部干物质及氮素积累量均高于LX-3(分别为1.65%~5.19%、0.42%~8.47%、7.61%~19.68%、19.81%~40.73%、19.81%~30.23%和20.14%~49.65%),最终产量高于LX-3(4.23%~28.47%)。(3)氮素利用效率对施氮量的响应存在品种间差异(P<0.05)。与LX-3相比,T-43有更高的氮肥农学利用效率、氮素回收率和氮肥偏生产力(分别高1.05%~25.23%、5.86%~20.05%和10.09%~18.01%)。综上所述,在滴灌栽培条件下,选用氮高效品种(T-43),配施300 kg hm^(-2)氮肥表现出更佳的氮素吸收转运能力和更高的产量,能更好地利用养分资源,是本试验最佳的品种和施氮量组合方式。

关键词：滴灌水稻氮效率品种干物质积累氮素积累氮素利用

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西北地区不同园艺设施类型的发展现状与趋势

北方园艺 2024年第17期 137-143页

作者：王惠孙园朝刘天翔郭文忠海云瑞崔辉梅石河子大学农学院新疆石河子832003 北京农林科学院智能装备技术研究中心北京100089 宁夏农林科学院农业经济与信息技术研究所宁夏银川750002

设施农业在我国现代农业发展中扮演着至关重要的角色。其中,园艺设施是设施农业生产中的一个关键领域,主要目的是突破季节性限制,实现农作物高效生产。其设计和结构建造通常需要密切考虑当地的气候条件、地质特点、水文情况、市场需求... 详细信息

设施农业在我国现代农业发展中扮演着至关重要的角色。其中,园艺设施是设施农业生产中的一个关键领域,主要目的是突破季节性限制,实现农作物高效生产。其设计和结构建造通常需要密切考虑当地的气候条件、地质特点、水文情况、市场需求以及人才和技术资源。该研究通过文献和数据分析的方法重点研究了西北地区不同园艺设施的发展现状及趋势,通过分析西北五省三大园艺设施类型(塑料大棚、连栋温室、日光温室)的设施发展情况并归纳总结,寻找园艺设施现存的问题。该研究结果可为西北地区现代化设施园艺高效发展提供参考依据,并有望对西北地区园艺设施产业的未来快速发展提供借鉴。

关键词：园艺设施西北地区发展现状趋势