科研产出
不同深度基质含水率变化规律与预测模型研究
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探明不同深度的基质含水率变化规律,使用干燥法分别对多个EC-5型传感器进行校准,并将4个传感器分别放置垂向距滴头5、10、15、20 cm 4个不同深度处,测量不同滴头流量及滴灌量条件下垂向基质含水率的变化,建立了不同深度基质含水率预测模型。试验结果表明,在滴灌开始后第1层（距滴头5 cm处）基质含水率最先上升并迅速达到较高水平,滴灌停止后水分将快速扩散至更深基质层,其含水率可提升至根系易利用水平（25.3%及以上）,水分快速运移时间持续1 h左右,随着初始基质含水率的降低,在相同滴头流量及灌溉量条件下,水分在垂直方向的运移程度更深,将第1层基质初始含水率、滴灌时间、预测时间、预测层高度差、滴头流量作为输入,利用遗传算法优化的BP神经网络算法与随机森林回归算法（RFR）,建立滴灌下基质不同深度含水率预测模型。将试验所预测的滴灌后基质含水率与实际测量的不同深度基质含水率进行对比分析,并对不同预测深度的预测结果进行误差分析,结果表明GA-BP预测模型及RFR预测模型的R2分别为0.866 4、0.946 5,即RFR算法建立的预测模型更加精确,并且预测深度越接近于第1层基质预测结果越准确。
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农田土壤环境监测渗漏池系统的构建技术及应用
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：粗放的农田管理措施导致耕地质量连年下降,过量的投入品从农田流失至河流湖泊,特别是农田养分、重金属和农残等的淋溶加剧了农业面源污染的风险.渗漏池作为农业环境监测的重要装置,可分析土壤渗滤液的各成分及其淋洗特征,建立运移模型,评估不同农业措施对农田生态系统的影响,进而为完善农田管理措施提供技术支持.该文针对农业环境研究中的主要渗漏池类型,归纳总结了各类渗漏池的构建与布设方法,对渗漏池中的土壤装填、土壤表层隔离和渗漏液取样的方法等进行了系统描述,分析了不同渗漏池类型的优缺点,讨论了影响渗漏池监测结果的主要因素,并结合渗漏池在农田环境监测中的发展现状,提出了建议与展望.总体而言,各类渗漏池各有优缺点,渗漏池的构建应以具体研究需求为导向,结合地质地形条件、作物种植环境及自身建设水平等情况,在试验可接受的偏差范围和建设预算内,有针对性地构建适宜自身条件平台的渗漏池,从而实现低成本和高精确度的研究体系.
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光谱分析技术在野生食用牛肝菌研究中的应用研究进展
《食品科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：牛肝菌具有重要的食药用和经济价值,是世界性美味野生食用菌。其质量安全可控是保障消费者健康及产业绿色持续发展的基础,建立全面、稳定、系统的质量评价方法有利于强化牛肝菌质量控制,对市场稳定发展具有重要意义。光谱分析技术具有简便、快速、实用性强等特点,能够弥补传统感官评定的缺陷,提高分析准确性,广泛用于牛肝菌品质研究,是评价牛肝菌品质优劣、鉴别真伪以及确保其质量稳定一致的重要技术支撑。本文对近年国内外光谱分析技术在野生食用牛肝菌研究方面的应用现状和进展进行综述,探讨了红外、紫外光谱及多光谱信息融合技术在牛肝菌产地、种类、贮藏年限鉴别评价等方面的应用前景,以期为牛肝菌的深入研究和合理开发利用提供参考。
关键词： 牛肝菌 红外光谱 紫外光谱 多光谱信息融合 鉴别与评价
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降雨强度对洱海流域凤羽河氮磷排放的影响
《环境科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：降雨形成的径流携带各种陆面物质进入河流湖泊是导致水质变化的重要因素,而不同降雨强度下的河流氮磷输出特征均有所差异,因此,为阐明雨强对高原湖泊典型流域污染物排放的影响,本研究以洱海流域上游的凤羽河为研究对象,基于连续3 a(2011～2013年)的出口断面水质水量监测,分析了4种降雨强度(小雨、中雨、大雨、暴雨)对水体氮磷浓度和形态的影响.结果表明,降雨强度对凤羽河氮磷排放的影响显著,所有组分的氮和磷浓度平均值在小雨(<10 mm)和中雨(10～25mm)时较低,在大雨(25～50 mm)和暴雨(50～100 mm)时较高;氨氮(NH_4+-N)(57. 14%～76. 85%)占总氮(TN)的质量分数大于颗粒态氮(PN)(23. 15%～42. 86%),溶解态总磷(TDP)(22. 73%～28. 00%)占总磷(TP)的质量分数小于颗粒态磷(PP)(72. 00%～77. 27%);不同形态的氮浓度比较为:TN> NH_4+-N> PN;不同形态的磷浓度比较为:TP> PP> TDP.
关键词： 降雨强度 面源污染 氮、磷形态 小流域 高原农业区
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香蕉树中度荫蔽下充分灌水提高干热区咖啡产量及品质
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究香蕉荫蔽栽培下灌溉对干热区小粒咖啡产量和品质的影响,以5 a生小粒咖啡为研究对象,通过大田试验,设3个灌水水平:充分灌水(FI)、轻度亏缺灌水(DIL:75%FI)和重度亏缺灌水(DIS:50%FI),4个荫蔽栽培模式:无荫蔽(S0:单作咖啡)、轻度荫蔽(SL:4行咖啡间作1行香蕉)、中度荫蔽(SM:3行咖啡间作1行香蕉)、重度荫蔽(SS:2行咖啡间作1行香蕉),并运用主成分分析和TOPSIS法对生豆营养品质(总糖、蛋白质、脂肪、咖啡因、绿原酸、粗纤维和水浸出物)进行综合评价。结果表明:小粒咖啡干豆产量受荫蔽栽培模式和灌水水平极显著的影响(P<0.01),其中FISM处理的干豆产量最高(5 854.34 kg/hm2),且百粒干质量最大,而该处理的百粒体积和百粒鲜质量与各处理中的最大值相比差异不显著(P>0.05)。小粒咖啡大多生豆营养品质在不同荫蔽栽培模式和灌水水平下差异显著(P<0.05),蛋白质、脂肪、绿原酸和水浸出物含量间呈极显著正相关(P<0.01)。主成分分析法和TOPSIS法均表明,FISS处理的综合品质最优,其次是FISM处理,而DISS0处理的最差。与FIS0相比,FISM处理的产量增加14.32%,而FISS处理减少15.69%。从小粒咖啡提质增产的综合效益考虑,建议干热区小粒咖啡灌水处理和香蕉荫蔽栽培模式的最佳组合选用中度荫蔽栽培下充分灌水,该结果可为干热区小粒咖啡水光管理提供理论依据和实践参考。
关键词： 灌溉 品质 主成分分析 咖啡豆 荫蔽模式 产量 TOPSIS法
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17种分类算法在牛肝菌种类鉴别研究中的应用
《光谱学与光谱分析 》 2019 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：由于部分毒菌与野生食用菌形态和生物学特征相似,农民仅凭经验采集,难免将两者混淆,从而导致严重的食品安全事故。云南省作为国内野生食用菌产量最高、出口量最大的省份,野生食用菌产业发展为云南农村经济发展做出了突出贡献,对不同种类野生食用菌进行快速鉴别,有利于野生食用菌产业的健康发展;分析食用菌亲缘关系,对食用菌育种工作具有积极作用。七种牛肝菌样品,采自云南及周边七个产地,利用FTIR光谱仪分别采集菌柄和菌盖红外指纹图谱,基于低级与中级数据融合策略,将预处理后的菌柄和菌盖FTIR光谱数据进行融合,结合Decision Trees,Discriminant Analysis,Logistic Regression Classifiers,Support Vector Machines,Nearest Neighbor Classifiers和Ensemble Classifiers中的17种算法,分别建立菌柄、菌盖、低级数据融合和中级数据融合模型,每个分类模型连续进行10次运算,通过比较训练集分类正确率平均值,确定牛肝菌种类鉴别最佳分类算法。中级数据融合数据集进行系统聚类分析(HCA),对推测不同种类牛肝菌样品的亲缘关系进行鉴定。结果显示:(1)菌柄、菌盖和低级数据融合模型最佳分类算法均为Linear Discriminant,训练集分类正确率分别为92.8%,96.4%和97.6%。中级数据融合模型最佳分类算法为Subspace Discriminant,训练集分类正确率为100%;(2)菌柄、菌盖、低级数据融合和中级数据融合最佳分类模型,全部样品分类正确率平均值分别为93.61%,95.54%,96.99%和99.88%,中级数据融合模型优于其他三种模型,表明中级数据模型可以将相似度较高的样品区分开,且减少了产地对种类鉴别的影响;(3)中级数据融合模型数据集进行HCA,华丽牛肝菌和美味牛肝菌聚类距离最小,表明这两种牛肝菌化学信息较相似,亲缘关系较近;(4)华丽牛肝菌与皱盖疣柄牛肝菌聚类临界值距离最大,表明样品化学信息差异较大,亲缘关系较远。综上表明,基于中级融合策略将不同部位FTIR光谱数据融合,结合Subspace Discriminant与HCA,可以准确鉴别不同种类牛肝菌和快速推测样品亲缘关系,可作为野生食用菌种类鉴别与亲缘关系推测的一种新方法。
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集水区耕作对干热河谷冲沟沟头溯源侵蚀过程的影响
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探明集水区耕作对金沙江干热河谷冲沟沟头溯源侵蚀过程的影响,该文选取一条仍处于发育阶段的冲沟沟头及其集水区构建了4个原位试验小区,集水区分别为裸地(无人类活动且植被盖地低于5%)和一年3次耕作2种处理,然后进行原位放水冲刷试验来模拟冲沟沟头溯源侵蚀过程。结果表明:1)随着冲刷时间的持续,两种处理下原位试验小区各部位的土壤侵蚀速率时间变化趋势一致,均呈先减少后逐渐趋于稳定趋势,耕作活动会显著增加集水区的土壤侵蚀速率(约为裸地的1.62倍),耕作对沟壁、沟床部位的土壤的侵蚀速率并无显著影响。2)耕作后,冲沟沟头不同部位的径流阻力系数均出现了显著增加,与裸地相比,耕作后集水区、沟床的阻力系数分别提高了约6.96倍和2倍。与此同时,随着冲刷时间的增加,裸地冲沟的径流阻力系数呈现出先增大后逐渐趋于稳定的趋势,而耕作后冲沟的径流阻力系数则呈现出先减小后逐渐趋于稳定的趋势。3)随着冲刷时间的持续,两种处理下冲沟沟头的径流能耗、侵蚀单位土体的径流能耗均呈现出先增加后趋于稳定的趋势;集水区农耕活动并未对冲沟各部位的径流总能耗产生明显影响,但耕作会对侵蚀单位土体的径流能耗产生显著影响,耕作状态下集水区侵蚀单位土体径流能耗比裸地降低了约50%。因此,在集水区部位进行耕作活动,会导致集水区径流阻力系数增加和侵蚀单位土体径流能耗降低,并显著增加坡沟系统的侵蚀量,但是对冲沟溯源侵蚀速率影响有限。
关键词： 土壤 侵蚀 水动力 耕作 冲沟 冲刷试验 干热河谷区
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FTIR结合化学计量学对三七地下部位鉴别及皂苷含量预测
《光谱学与光谱分析 》 2019 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：当今中药市场上掺假现象屡见不鲜,不良商贩利用三七须根粉末假冒主根和剪口粉末,严重影响三七的质量与药效。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合化学计量学建立三七主根、剪口和须根粉末鉴别及四种皂苷含量快速预测模型,为快速三七质量控制提供基础。采集三七主根、剪口和须根红外光谱,超高效液相色谱(UPLC)测量样品中三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1和人参皂苷Rd含量。采用纵坐标归一化及二阶导数对原始红外光谱进行预处理;Kennard-stone算法将60个样本分为2/3训练集与1/3预测集。训练集数据结合支持向量机(SVM)判别建立三七主根、剪口和须根粉末鉴别模型,最佳核函数c和g采用交叉验证进行网格式搜索,预测集数据用于对判别模型进行外部验证。正交信号校正偏最小二乘回归(OSC-PLSR)建立三七中四种皂苷含量预测模型,红外光谱采用一阶、二阶导数及Savitsky-Golay平滑5点、7点、9点、11点预处理。60个样本分为2/3训练集与1/3预测集,训练集数据建立OSC-PLSR模型,预测集数据对OSC-PLSR模型的预测结果进行外部验证。结果显示:(1)二阶导数可有效的分离原始谱图的叠合隐蔽谱峰,并提高谱图的分辨率;(2)交叉验证网格式搜索计算出最佳核函数c=2.828 43,g=4.882 81×10~(-4),此时训练集判别正确率为100%;(3)SVM判别模型核函数设置为最佳核函数,预测集数据外部验证正确率为100%,所有样本均被正确鉴别;(4)三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1和人参皂苷Rd最优含量预测模型预测值与UPLC检测值接近,预测效果良好。FTIR结合SVM判别能对三七主根、剪口和须根粉末快速鉴别,结合OSC-PLSR能对四种皂苷含量进行准确预测。该方法准确可靠,可为中药材三七提供快速有效的质量控制。
关键词： 傅里叶变换红外光谱 三七 地下部位鉴别 皂苷含量预测 化学计量学
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云南有毒蜜粉源区蜂蜜中的主要有毒生物碱分析
《中国食品学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：云南有毒蜜粉源区发生中毒事件的蜂蜜多采自中华蜜蜂蜂群,以中华蜜蜂和蜂蜜为研究对象,通过中华蜜蜂采访有毒蜜粉源植物的行为观测和蜂蜜孢粉学检测,进行蜂蜜溯源分析。中华蜜蜂对昆明山海棠、南烛、草乌和曼陀罗植株的花朵均会表现出采访行为。在溯源分析的基础上选择雷公藤甲素、阿托品和乌头碱为高效液相色谱检测的标准品,选用Symmetry C18,流动相乙腈∶水体积比为1∶9,梯度洗脱,流速1 m L/min,检测波长220nm,柱温为室温,测定中华蜜蜂蜂蜜样品中的主要天然有毒物质。结果表明:不同有毒蜜粉源区中华蜜蜂蜂蜜样品中含天然有毒物质的情况不同,雷公藤甲素为主要检出有毒物质,其在25~500 g/m L范围内线性良好,加标回收率在107.28%~119.78%之间。研究有毒蜂蜜中的主要天然有毒物质,能为蜂蜜溯源、安全性评价和监测评估食用蜂蜜中毒提供参考。
关键词： 有毒蜜粉源区 中华蜜蜂蜂蜜 雷公藤甲素 乌头碱 阿托品 高效液相色谱检测
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傅里叶变换红外光谱和紫外光谱数据融合对牛肝菌种类的鉴别
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：采集5种共272份牛肝菌样品的傅里叶变换红外光谱和紫外光谱,结合多光谱信息融合策略,建立牛肝菌种类快速鉴别的方法。多元散射校正(multiplicative signal correction,MSC)及二阶导数(second derivative,2D)等预处理方法对原始光谱进行优化,比较优化处理对区分不同种类牛肝菌影响;利用优化处理后的光谱数据及融合数据建立偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)模型和支持向量机(support vector machine,SVM)判别模型。结果显示:1)经过2D和MSC预处理后,不同种类牛肝菌的PLS-DA鉴别效果优于未优化模型,表明2D+MSC预处理优化了光谱信息并提高了分类准确度;2)基于傅里叶变换红外光谱、紫外光谱、低级融合和中级融合数据分别建立PLS-DA模型,预测正确率为86.87%、66.67%、78.89%和95.56%;建立SVM判别模型,预测正确率分别为88.89%、74.44%、91.11%和100.00%,表明中级融合技术对不同种类牛肝菌鉴别效果显著,优于其他技术;3)中级融合技术在PLS-DA模型和SVM判别模型中对样品的预测正确率分别为95.56%和100.00%,表明SVM判别模型对牛肝菌种类区分效果优于PLS-DA模型。采用中级融合技术建立SVM判别模型,快速鉴别牛肝菌种类,为牛肝菌种类鉴别和质量控制提供可靠、稳定的方法。
关键词： 数据融合 牛肝菌 种类鉴别 紫外光谱 傅里叶变换红外光谱
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