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基于生成对抗网络的树种识别方法

林业科学 2024年第2期60卷 97-105页

作者：苏彤许杰黑龙江八一农垦大学信息工程学院大庆163319 山东华宇工学院信息工程学院德州253034

【目的】利用卷积神经网络模型进行图像自动识别时,为防止模型过拟合通常需要大量训练样本。本研究为提高树种识别准确率,在原有叶片图像基础上进行图像样本扩充来保证训练质量,提出一种融合生成对抗网络与卷积神经网络的树种识别方法... 详细信息

【目的】利用卷积神经网络模型进行图像自动识别时,为防止模型过拟合通常需要大量训练样本。本研究为提高树种识别准确率,在原有叶片图像基础上进行图像样本扩充来保证训练质量,提出一种融合生成对抗网络与卷积神经网络的树种识别方法。【方法】在Pytorch框架下,采集10种常见树种(山杨、梣叶槭、榆、刺槐、紫丁香、杜仲、火炬树、山荆子、水曲柳、红端木)叶片图像作为研究对象。首先,采用均值滤波去噪和尺寸归一化对图像进行预处理。其次,以生成对抗网络生成的图像扩充数据集,其中,以深度卷积生成对抗网络(DCGAN)模型为基础并对其进行改进,建立残差条件深度卷积生成对抗网络(RC-DCGAN)模型,将随机噪声和类别标签作为生成器的输入,以控制样本生成过程;在生成器中嵌入残差结构,使生成模型学习更多特征信息,以提高生成图像质量。然后,将原始图像和扩充图像作为卷积神经网络(CNN)的训练集,一方面,使用RC-DCGAN模型和旋转、镜像、改变对比度等传统图像扩充方法,扩充图像11400幅;另一方面,将原始图像与生成图像、原始图像与传统扩充图像,分别输入至CNN中进行训练,并在原始图像的每个类别中随机挑选50幅对模型进行测试,以验证生成对抗网络对提升识别准确率的可行性。最后,确定适合试验要求的CNN分类模型,并与AlexNet模型、VGG-16模型、VGG-19模型、ResNet18模型的识别效果进行对比,以检验本研究方法的可行性。【结果】RC-DCGAN模型比DCGAN模型生成的图像质量更高,贴合真实图像;利用生成对抗网络扩充图像的方法与ResNet30树种识别模型,训练准确率为99.03%,平均验证识别准确率为97.20%;而在相同树种识别模型下,传统图像扩充方法的识别率为95.50%;在相同数据集下,AlexNet模型、VGG-16模型、VGG-19模型、ResNet18模型所获得的识别率分别为86.52%、87.57%、91.43%、93.25%,均低于本研究模型的识别率。【结论】联合生成对抗网络和卷积神经网络的方法对本研究10种树种叶片图像的识别准确率最高,且克服了使用传统图像处理扩充方法使模型泛化能力下降的问题,说明利用生成对抗网络对图像扩充的方法具有可行性和有效性,可为相关研究工作提供借鉴。

关键词：卷积神经网络树种识别生成对抗网络残差结构

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储藏对稻谷代谢产物的影响研究

中国粮油学报 2024年第1期39卷 1-11页

作者：程晓雨盛亚男冯玉超王长远黑龙江八一农垦大学食品学院大庆163319 国家杂粮工程技术研究中心大庆163319

利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对查哈阳地理标志稻米保护区的稻谷样本以及储藏1年后的稻谷样本进行代谢组学研究,探讨储藏对稻谷代谢产物的影响。本实验采用主成分分析和正交偏最小二乘法-判别分析的多元统计分析以及层次聚类分析... 详细信息

利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对查哈阳地理标志稻米保护区的稻谷样本以及储藏1年后的稻谷样本进行代谢组学研究,探讨储藏对稻谷代谢产物的影响。本实验采用主成分分析和正交偏最小二乘法-判别分析的多元统计分析以及层次聚类分析等方法对数据进行分析。结果显示,2021年和储藏样本分别定性到147、148个代谢产物,在数量上相差不大,但种类上存在差异。共筛选出39个差异代谢产物,层次聚类分析发现储藏前后稻谷代谢物的含量呈现反向变化趋势。代谢通路分析共筛选出8条与代谢物差异相关性最高的通路,可作为研究储藏对稻谷代谢通路影响中的参考物质。

关键词：稻谷储藏代谢产物气相色谱-质谱联用技术(GC-MS) 品质

多波长便携式有机污染物光谱快速检测装置的研制及应用

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分析化学 2024年第5期52卷 653-663页

作者：陈宇萍潘佳钏雷永乾刘长宇郏建波郭鹏然五邑大学环境与化学工程学院江门市五邑大学合成化学与清洁生产重点实验室广东省科学院测试分析研究所(中国广州分析测试中心) 广东省化学测量与应急检测技术重点实验室广东省科学院测试分析研究所(中国广州分析测试中心) 广东省水环境污染在线监测工程技术研究中心

针对地表水中有机污染物现场、快速和准确检测的需求，采用紫外发光二极管(UV-LED)研制了一种多波长便携式光谱检测装置，并开发了相应的光谱检测方法。通过测量荧光光谱和吸收光强度，结合多波长光谱相关性计算方法对目标物进行分析，... 详细信息

针对地表水中有机污染物现场、快速和准确检测的需求，采用紫外发光二极管(UV-LED)研制了一种多波长便携式光谱检测装置，并开发了相应的光谱检测方法。通过测量荧光光谱和吸收光强度，结合多波长光谱相关性计算方法对目标物进行分析，可对在260～370 nm紫外区有响应的有机污染物进行定性和定量检测。应用本装置和建立的方法对多环芳烃(PAHs)和罗丹明B进行检测，在吸收模式下，蒽和罗丹明B的线性范围分别为10～100 mg/L和8.5～100 mg/L；在荧光模式下，蒽和罗丹明B的线性范围分别为0.006～50 mg/L和0.02～0.78 mg/L；在吸收/荧光双模式下，蒽和罗丹明B的检测范围可分别扩大到0.006～100 mg/L和0.02～100 mg/L。在吸收和荧光模式下，本方法检测地表水中PAHs的加标回收率分别为97.4%～105.1%(蒽)和84.5%～91.2%(蒽、萘和芘)，两种模式下均具有良好的检测准确性。采用优化的多波长光谱相关性计算方法对PAHs混合物进行识别验证，结果表明，在目标物的线性浓度范围内，本方法用于识别含有单一或混合目标物的两种不同浓度溶液时，其相似度可达到75%以上；在识别两种不同物质的溶液时，相似度低于25%，表明本方法对目标物具有较好的识别性。本研究将荧光和吸收光谱双检测模式结合，拓展了光谱法在水质污染物快速识别和检测中的应用范围，为地表水中PAHs的现场快速检测提供了有效手段。

关键词：荧光光谱多波长紫外发光二极管地表水多环芳烃快速检测

“双免”模式下不同播种密度对寒地水稻秧苗素质及酶活性的影响

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黑龙江农业科学 2024年第5期 1-6页

作者：张家智赵羽涵杨晓贺姚亮亮张茂明邱磊王自杰丁俊杰黑龙江省农业科学院佳木斯分院/三江平原主要作物育种栽培重点实验室黑龙江佳木斯154007 黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省植物抗性研究中心黑龙江大庆163319

为有效缓解当前寒地水稻生产成本高、用工难、生产效率低等问题,促进节本增效和农业可持续发展,以垦粳8号为供试品种,采用单因素随机区组设计,播种量设4个水平处理(B_(1)、B_(2)、B_(3)和B_(4)干种子量分别为100,200,250和300 g·盘^(-1... 详细信息

为有效缓解当前寒地水稻生产成本高、用工难、生产效率低等问题,促进节本增效和农业可持续发展,以垦粳8号为供试品种,采用单因素随机区组设计,播种量设4个水平处理(B_(1)、B_(2)、B_(3)和B_(4)干种子量分别为100,200,250和300 g·盘^(-1)),常规处理(CK,100 g·盘^(-1)),研究“双免”技术下不同播种密度对水稻出苗率、秧苗素质、α-淀粉酶活性及抗氧化酶活性的影响。结果表明,“双免”模式下,显著或极显著提高了水稻苗期出苗率、成苗率、胚乳残留量,B_(3)处理较CK处理出苗率、成苗率和胚乳残留量2年平均增加10.77%、13.16%和46.19%;但随着播种量的增加,秧苗的茎基宽、根数、第一叶耳间距以及地上部干物质量均呈降低趋势。“双免”模式下水稻苗期α-淀粉酶活性破胸期-立针期极显著高于常规对照,1.1叶期-2.1叶期极显著低于常规对照;随着播种密度的升高α-淀粉酶活性(立针期-2.1叶期)呈先降低后升高趋势,且随着种子的萌发生长α-淀粉酶活性呈逐渐降低趋势。水稻苗期叶片抗氧化酶活性“双免”模式均低于常规对照,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶趋势一致,均随着播种密度的升高呈逐渐降低趋势。

关键词：水稻 “双免”模式播种密度秧苗素质酶活性

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固氮氧化亚铁钩端螺旋菌产次生矿物的条件优化及矿物鉴定

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微生物学通报 2024年

作者：张翠静张爽刘涛赵丹晏磊黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院黑龙江省寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院农业农村部东北平原农业绿色低碳重点实验室

【背景】固氮氧化亚铁钩端螺旋菌培养过程中会产生大量次生矿物。【目的】通过条件优化探究固氮氧化亚铁钩端螺旋菌产次生矿物的最优条件，为后续生物次生矿物的应用提供材料。【方法】通过单因素试验探究pH、温度、转速、装液量对固氮... 详细信息

【背景】固氮氧化亚铁钩端螺旋菌培养过程中会产生大量次生矿物。【目的】通过条件优化探究固氮氧化亚铁钩端螺旋菌产次生矿物的最优条件，为后续生物次生矿物的应用提供材料。【方法】通过单因素试验探究pH、温度、转速、装液量对固氮氧化亚铁钩端螺旋菌次生矿物合成产量的影响，并根据实验结果设计响应面试验对产矿条件进行优化。对制备的次生矿物进行表征测试。【结果】单因素试验结果表明，在pH 3.00，温度35.0℃，转速150 r/min条件下次生矿物产量分别达到最高，装液量对次生矿物产量影响不显著。选取pH、温度、转速进行响应面试验得到产次生矿物最优条件为：pH 2.82、温度31.7℃，转速135 r/min。优化后产量由单因素试验中最高值57.714 mg/(L·h)提高到65.436mg/(L·h)。X射线衍射（x-ray diffraction， XRD）结果表明矿物结晶度较差，是一种无定形羟基高铁矿物，扫描电子显微镜（scanning electron microscope， SEM）结果表明矿物呈现表面片层短针状结构、具有较大的比表面积。【结论】通过单因素试验和响应面试验优化了次生矿物的生物合成条件，为下一步次生矿物的应用打下了良好的基础。

关键词：固氮氧化亚铁钩端螺旋菌次生矿物响应面法生物氧化

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不同种子处理剂对水稻恶苗病的防效分析

现代化农业 2024年第9期 34-36页

作者：徐欣欣赵利娟史志明曹宝祥张照云张文修同江市农业技术推广中心黑龙江同江156400 嫩江市农业技术推广中心黑龙江省农垦科学院

为筛选出防治水稻恶苗病种子处理剂,2023年进行了不同种子处理剂对水稻恶苗病的防效,试验表明,每千克水稻种子采用35g/L精甲·咯菌腈悬浮种衣剂4mL+60g/L戊唑醇种子处理悬浮剂1mL进行种子包衣处理,随后采用25%氰烯菌酯悬浮剂2000倍液进... 详细信息

为筛选出防治水稻恶苗病种子处理剂,2023年进行了不同种子处理剂对水稻恶苗病的防效,试验表明,每千克水稻种子采用35g/L精甲·咯菌腈悬浮种衣剂4mL+60g/L戊唑醇种子处理悬浮剂1mL进行种子包衣处理,随后采用25%氰烯菌酯悬浮剂2000倍液进行浸种防控恶苗病效果较好,可以提高水稻秧苗素质和产量。

关键词：种子处理剂水稻恶苗病秧苗素质防控效果

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诺丽对冠部牙本质粘接强度及纳米渗漏的影响

口腔疾病防治 2024年第6期32卷 420-427页

作者：周可莹李艳萍李海清何丽娜潘爽牛玉梅哈尔滨医科大学附属第一医院哈尔滨医科大学口腔医学院黑龙江哈尔滨150000 黑龙江省医院口腔医学中心黑龙江哈尔滨150036

目的探讨诺丽(Morinda citrifolia juice,MCJ)联合乙二胺四乙酸盐(ethylene diaminete traacetic acid,EDTA)根管冲洗对冠部牙本质粘接强度及纳米渗漏的影响,并与临床上最常用的根管冲洗液次氯酸钠(sodi⁃um hypochlorite,NaClO)相比较,为临床应用提供参考。方法本研究已通过单位伦理审查委员会批准。选取63颗因正畸拔除的人前磨牙,去除表面釉质暴露牙本质平面后,根据冲洗液不同随机分为对照组(蒸馏水组)和6个实验组,即:A组2.5%NaClO、B组5.25%NaClO、C组6%MCJ、D组2.5%NaClO⁃17%EDTA、E组5.25%NaClO⁃17%EDTA和F组6%MCJ⁃17%EDTA(n=9),分别用相应冲洗液浸泡20 min后,在其表面分层堆积4 mm×4 mm×3 mm的Z350树脂块,每组选取6个样本,低速切割机将每个样本切割成1 mm×1 mm×8 mm的试件条,进行微拉伸粘接强度测试,随后在体视显微镜下观察断裂类型;每组剩余的3个样本经老化后切割成1 mm厚的薄片,进行界面纳米渗漏测试以及扫描电子显微镜下观察树脂⁃牙本质粘接界面。结果各组微拉伸粘接强度测试值均有显著性差异(P<0.05),对照组粘接强度最高。实验组中,B组粘接强度最低,以粘接界面破坏为主;F组粘接强度最高,以混合破坏为主。各组纳米渗漏值均有显著性差异(P<0.05),对照组纳米渗漏值最低。实验组中,B组纳米渗漏值最高、树脂突较细,F组纳米渗漏值最低、树脂突粗大且密集。结论NaClO浓度越高,冠部牙本质的粘接强度及边缘封闭性越差;MCJ联合EDTA根管冲洗对冠部牙本质的粘接强度和边缘封闭性的影响小于NaClO联合EDTA根管冲洗。

关键词：牙本质诺丽次氯酸钠复合树脂微拉伸粘接强度纳米渗漏粘接界面场发射扫描电子显微镜

硝化/脲酶抑制剂和生物炭对设施农业土壤微生物及碳氮循环影响的研究进展

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江苏农业科学 2024年第9期52卷 1-11页

作者：郭延轲赵长盛刘伟高新国李鲁震刘绪振董亚男齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省分析测试中心山东济南250014

在我国设施农业生产快速发展的形势下,肥料的高投入量和低利用率的问题亟待解决。氮肥以硝态氮淋溶、温室气体排放的方式释放到自然环境中,在影响土壤微生物环境和碳氮循环过程的同时,加剧生态污染。针对氮肥高投入量带来的设施农业土... 详细信息

在我国设施农业生产快速发展的形势下,肥料的高投入量和低利用率的问题亟待解决。氮肥以硝态氮淋溶、温室气体排放的方式释放到自然环境中,在影响土壤微生物环境和碳氮循环过程的同时,加剧生态污染。针对氮肥高投入量带来的设施农业土壤养分流失问题,了解硝化/脲酶抑制剂和生物炭对设施土壤微生物及碳氮循环的影响机制,对维持微生物群落动态平衡、温室气体减排、提高设施农业生产力具有重要指导意义。本文综述硝化/脲酶抑制剂、生物炭影响土壤养分循环的作用机制,对多种抑制剂的现存优缺点和生物炭特性进行系统分析,总结三者近年来在设施农业中的研究应用进展,包括硝化/脲酶抑制剂和生物炭的单独施用与联合施用对微生物活性、温室气体排放、土壤质量、作物产量的影响,探究3种物质在田间的最佳施用方式及施用量。考虑到硝化/脲酶抑制剂和生物炭在现阶段的应用仍存在局限性,本文在讨论新型硝化/脲酶抑制剂发展现状的同时,对3种物质未来发展趋势和使用方法进行展望,以期为硝化抑制剂、脲酶抑制剂、生物炭在设施农业中的合理应用提供科学依据。

关键词：微生物碳氮排放硝化抑制剂脲酶抑制剂生物炭设施土壤

固相柱净化-高效液相色谱-串联质谱法测定辣椒红色素中的苏丹红

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安徽农业科学 2024年第17期52卷 185-188,193页

作者：张金磊鲁立良陈永发刘长勇新疆农垦科学院分析测试中心新疆石河子832000

[目的]建立一种高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)同时测定辣椒红色素中4种苏丹红染料的方法。[方法]辣椒红色素样品经正己烷提取,分子印迹柱净化,高效液相色谱柱ZORABX SB-Aq C_(18)(3.0 mm×100 mm,3.5μm)分离,乙腈-0.1%甲酸水梯度... 详细信息

[目的]建立一种高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)同时测定辣椒红色素中4种苏丹红染料的方法。[方法]辣椒红色素样品经正己烷提取,分子印迹柱净化,高效液相色谱柱ZORABX SB-Aq C_(18)(3.0 mm×100 mm,3.5μm)分离,乙腈-0.1%甲酸水梯度洗脱,ESI^(+)电喷雾扫描,多反应监测(MRM)模式下对辣椒红色素中苏丹红进行测定,外标法定量。[结果]4种苏丹红染料在10~200 ng/mL均呈现良好的线性关系,检出限为5μg/kg,定量限为10μg/kg,加标量为10、20、50μg/kg(n=6)时,平均回收率为71.0%~119.0%,相对标准偏差为1.53%~6.18%。[结论]该方法适用于辣椒红色素中4种苏丹红染料的定性定量分析。

关键词：辣椒红色素高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS) 苏丹红

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