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基于数据同化系统的作物产量预测研究进展
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作者 赵钰 杨武德 +2 位作者 段丹丹 冯美臣 王超 《浙江大学学报(农业与生命科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期161-171,共11页
数据同化系统融合了遥感数据和作物生长模型的优势,是实时监测农业生产状况的有力手段。本文在简要介绍作物产量遥感估测方法的基础上,重点对数据同化算法的发展情况、多源遥感数据在数据同化上的应用潜力、数据同化系统的不确定性以及... 数据同化系统融合了遥感数据和作物生长模型的优势,是实时监测农业生产状况的有力手段。本文在简要介绍作物产量遥感估测方法的基础上,重点对数据同化算法的发展情况、多源遥感数据在数据同化上的应用潜力、数据同化系统的不确定性以及数据同化系统的尺度效应4方面进行论述。并且针对农业应用现状,提出未来应充分挖掘多源遥感数据、多作物生长模型集合和数据算法的优势,最终实现以机理模型为纽带的作物估产模式,并为制定田间管理策略、规划粮食产业布局和制定进出口贸易政策提供有力的数据和技术支撑。 展开更多
关键词 产量 数据同化系统 多作物生长模型集合 多源遥感数据
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一种反应型荧光探针的构建及其在环境水汞离子检测中的应用
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作者 王倩 刘永浪 +4 位作者 吴露芳 张文锦 左晓玲 杨武德 吴翀 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1392-1400,共9页
汞因具有高毒性、迁移性等特点对环境及人体产生巨大的伤害.因此,建立便捷、高效、快速检测Hg^(2+)的分析方法具有重要意义.本文以半花菁染料为荧光基团,N,N-二甲氨基硫代甲酸酯为识别基团,设计合成了一种反应型荧光探针Cy-DMTC.荧光光... 汞因具有高毒性、迁移性等特点对环境及人体产生巨大的伤害.因此,建立便捷、高效、快速检测Hg^(2+)的分析方法具有重要意义.本文以半花菁染料为荧光基团,N,N-二甲氨基硫代甲酸酯为识别基团,设计合成了一种反应型荧光探针Cy-DMTC.荧光光谱滴定分析显示探针Cy-DMTC能够特异性识别Hg^(2+),且灵敏度高、抗干扰能力强.随着Hg^(2+)浓度增加,其512 nm处荧光强度不断增强且呈现出强绿色荧光,同时产生了显著的stokes位移(156 nm).探针的荧光强度与Hg^(2+)浓度在2.0×10^(−6)—12.5×10^(−6) mol·L^(−1)范围内呈现良好的线性相关(R^(2)=0.9955),检出限为8.65×10^(−8) mol·L^(−1).机理研究证实由于Hg^(2+)诱导硫代甲酸酯发生水解反应,导致电荷转移荧光增强,从而实现对Hg^(2+)的定性定量检测.探针Cy-DMTC已被成功应用于实际水样中Hg^(2+)的检测,可为Hg^(2+)的检测提供了一种高效的解决方案. 展开更多
关键词 荧光探针 半花菁 N N-二甲氨基硫代甲酸酯 汞离子 反应型探针
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施用有机肥对谷子产量、品质及经济效益的影响 被引量:2
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作者 夏凡 李翠芳 +6 位作者 王志刚 王超 宋晓彦 孙晶京 穆婷婷 杨武德 冯美臣 《山西农业科学》 2023年第3期278-284,共7页
为研究有机肥对谷子产量、品质及经济效益的影响,采用大田试验,以晋谷57为试验材料,设置不施肥(T0,为对照)、化肥(常规施氮量180 kg/hm^(2),T1)、有机肥6 250 kg/hm^(2)(T2)、有机肥8 750 kg/hm^(2)(T3)和有机肥11 250 kg/hm^(2)(T4)共... 为研究有机肥对谷子产量、品质及经济效益的影响,采用大田试验,以晋谷57为试验材料,设置不施肥(T0,为对照)、化肥(常规施氮量180 kg/hm^(2),T1)、有机肥6 250 kg/hm^(2)(T2)、有机肥8 750 kg/hm^(2)(T3)和有机肥11 250 kg/hm^(2)(T4)共5个处理,对比分析不同处理下谷子的产量及产量构成因素、品质和生物活性物质,并进行成本和效益核算,以期为谷子合理施用有机肥和发展有机旱作农业提供技术支撑。结果表明,不同处理下谷子产量为3 025.25~6 265.20 kg/hm^(2),其中,T3处理产量为6 265.20 kg/hm^(2),较T0处理显著提高。Pearson相关分析法分析产量与产量构成因素发现,产量与穗长、穗粗、单穗粒质量、单穗质量、千粒质量和出谷率呈极显著正相关。从谷子籽粒品质来看,T1~T4处理均可以改善籽粒品质,T3处理下的蛋白质、脂肪和淀粉含量增幅最高,分别较对照增加1.74%、0.76%和7.28%;T3处理还显著提高了籽粒中多酚、黄酮和叶酸含量。由于肥料投入较低,T2处理下的经济效益最高,与T0处理相比提高8 157.80元/hm^(2)。施用有机肥对提高谷子产量、改善籽粒品质和提高籽粒生物活性物质含量均有一定的促进作用,8 750 kg/hm^(2)有机肥对谷子产量、籽粒品质和生物活性物质效果最佳,可作为有机肥推荐使用量。 展开更多
关键词 谷子 有机肥 产量 品质 经济效益
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典型山西黄土高原区土壤有机质的空间异质性及空间插值预测 被引量:1
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作者 张小美 高春瑞 +7 位作者 闫晓斌 杨莎 乔星星 王超 杨武德 Fahad Shafiq 冯美臣 李广信 《山西农业科学》 2023年第7期785-792,共8页
农田土壤有机碳库储量是评估其固碳减排潜力的重要依据,而土壤有机碳(SOC)周转受到气候(温度和降水)、地形(坡度和高程)等环境变量的影响。为了明确环境变量因子对SOC的影响及实现SOC的空间插值预测,为理解小尺度SOC的空间异质性及精确... 农田土壤有机碳库储量是评估其固碳减排潜力的重要依据,而土壤有机碳(SOC)周转受到气候(温度和降水)、地形(坡度和高程)等环境变量的影响。为了明确环境变量因子对SOC的影响及实现SOC的空间插值预测,为理解小尺度SOC的空间异质性及精确制图提供一定理论和实践参考,研究利用反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)、普通克里格插值(OK)、多元线性回归(MLR)、回归克里格法(RK)、回归反距离加权法(MIDW)、回归径向基函数法(MRBF)等7种插值方法,探寻地形因子和气候因子与SOC的关系,并选出能更好预测SOC空间分布的空间插值模型。结果表明,SOC含量与高程(-0.255^(**))、温度(-0.246^(**))、坡度(-0.214^(**))及降水量(-0.085^(*))均呈显著负相关关系,其中高程与SOC的关系最为密切。对比不同插值模型的预测表现可知,MLR的均方根误差为0.083,小于OK、RBF、IDW、RK、MRBF、MIDW的均方根误差;MRBF的平均绝对误差为2.506,小于OK、RBF、IDW、MLR、RK、MIDW的平均绝对误差;MRBF的皮尔逊相关系数为0.674,大于OK、RBF、IDW、MLR、RK、MIDW的皮尔逊相关系数,因此,基于MRBF方法的SOC预测效果最好。 展开更多
关键词 土壤有机碳 影响因素 空间分析 插值方法 地形 数字土壤制图
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基于多元统计分析的冬小麦干旱综合指标构建及监测研究
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作者 谢永凯 冯美臣 +3 位作者 秦明星 杨武德 刘敏 孟万忠 《天津农业科学》 CAS 2023年第5期17-24,共8页
为了实现水分胁迫后冬小麦干旱指标综合表现的定量监测,以2017—2018、2018—2019年的冬小麦水分胁迫试验为基础,选择冬小麦叶片含水量(LWC)、叶绿素密度(ChD)、游离脯氨酸含量(Pro)以及抗氧化物酶中的超氧化物歧化(SOD)、过氧化氢酶(C... 为了实现水分胁迫后冬小麦干旱指标综合表现的定量监测,以2017—2018、2018—2019年的冬小麦水分胁迫试验为基础,选择冬小麦叶片含水量(LWC)、叶绿素密度(ChD)、游离脯氨酸含量(Pro)以及抗氧化物酶中的超氧化物歧化(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性等生理参数作为研究对象,利用主成分分析方法(PCA)构建了冬小麦干旱综合指标(Comprehensive drought index,CDI)。结合相关分析法和逐步多元线性回归(CA+SMLR)、偏最小二乘法和逐步多元线性回归(PLS+SMLR)及连续投影算法(SPA)对光谱反射率进行了特征波段提取,综合利用化学计量学方法,对冬小麦生理生化及CDI指标监测展开了研究。结果表明:通过CA+SMLR提取的特征波段个数较少,并且所构建的SMLR模型表现一般;利用SPA构建的监测模型表现优于CA+SMLR和PLS+SMLR 2种方法,可以实现对冬小麦CDI指标优化目的。利用多元回归分析方法构建的模型对比,发现基于全谱建立的PLSR模型表现(R^(2)=0.885,RMSEC=0.221,RPD=2.772;R^(2)=0.631,RMSEP=0.441,RPD=1.625),其预测效果最好;SPA方法提取特征波段建立的MLR模型表现(R^(2)=0.647,RMSEC=0.387,RPD=1.355;R^(2)=0.672,RMSEP=0.376,RPD=1.500)次之。综上,通过CDI模型的构建,为实现水分胁迫后冬小麦生理参数综合表现的高光谱监测提供了参考。 展开更多
关键词 主成分分析 干旱综合指标 特征波段 模型表现
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苗药有柄石韦降血糖作用及其分子机制研究 被引量:1
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作者 常姣 隋怡 +6 位作者 孙文娟 何韩娇 胡书苑 童平珍 易旭 杨武德 龙毅 《山地农业生物学报》 2023年第1期54-63,共10页
研究有柄石韦提取物对糖尿病小鼠血糖的影响及机制。采用腹腔注射链脲佐菌素(STZ)复制糖尿病小鼠模型,将成模的小鼠分为模型组、阳性药物组(二甲双胍)、有柄石韦组(高、低)、正常组,每组6只,连续灌胃14 d,检测小鼠一般指标及空腹血糖(FB... 研究有柄石韦提取物对糖尿病小鼠血糖的影响及机制。采用腹腔注射链脲佐菌素(STZ)复制糖尿病小鼠模型,将成模的小鼠分为模型组、阳性药物组(二甲双胍)、有柄石韦组(高、低)、正常组,每组6只,连续灌胃14 d,检测小鼠一般指标及空腹血糖(FBG);小鼠胰腺进行HE染色及免疫组化观察,并通过网络药理学初步探究有柄石韦治疗糖尿病潜在的作用机制靶点。结果表明:与模型组比较,糖尿病小鼠体质量增加,但饮食饮水量无明显变化,FBG明显降低(P<0.01),胰腺病理损伤改善;网络药理学筛选出有柄石韦治疗糖尿病9个有效成分,对应321个靶点,以“糖尿病”为关键词,整理出1687个靶点,成分与疾病取交集得到82个靶点,将交集靶点进行蛋白网络互作(PPI),筛选出度值>30的15个核心靶点;将交集靶点进行基因本体(GO)分析和基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析,筛选出前20条通路对应的靶点,并根据度值筛选出前15个核心靶点,与PPI网络中有9个共同靶点。苗药有柄石韦能够降低糖尿病小鼠的FBG,对胰岛β细胞具有增殖、修复作用,其中AKT1可能是有柄石韦治疗糖尿病的关键靶点,从而使有柄石韦对胰岛β细胞进行修复来达到降血糖的目的,值得深入研究。 展开更多
关键词 有柄石韦 糖尿病 降糖 网络药理学
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基于网络药理学探究金钱草治疗水肿作用机制
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作者 张敏杰 杨武德 +4 位作者 於祥 罗国勇 张艳 龙毅 梁珊珊 《中医临床研究》 2023年第30期129-134,共6页
目的:基于网络药理学探讨金钱草治疗水肿的分子机制。方法:基于中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、Swiss Target Prediction数据库及Uniprot数据库筛选出金钱草的有效成分,GeneCards数据库、DrugBank数据库及OMIM数据库筛选出水... 目的:基于网络药理学探讨金钱草治疗水肿的分子机制。方法:基于中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)、Swiss Target Prediction数据库及Uniprot数据库筛选出金钱草的有效成分,GeneCards数据库、DrugBank数据库及OMIM数据库筛选出水肿的靶点基因,Cytoscape 3.9.1构建中药活性成分-靶点-水肿疾病网络图,STRING数据库绘制蛋白质-蛋白质相互作用(Protein-protein Interaction,PPI)网络图。用Metascape进行关键靶基因基因本体论(GO)富集分析与京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。结果:获得中药金钱草活性成分10个,涉及靶点129个。网络分析显示靶点主要涉及对激素的反应、对类固醇激素的反应、氧化还原酶活性、蛋白激酶结合、核受体活性等生物过程;富集分析显示,相关基因主要通过调节磷脂酰肌醇3激酶(Phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)-蛋白激酶B(Akt)信号通路、花生四烯酸代谢、丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase,MAPK)信号通路等信号通路发挥治疗作用。结论:金钱草作用机制涉及PI3K-Akt信号通路、花生四烯酸代谢、MAPK信号通路等,初步揭示了金钱草治疗水肿的关键靶点及信号通路,其作用是多靶点、多通路的,为从分子层面以金钱草治疗水肿提供了一定的参考依据。 展开更多
关键词 金钱草 网络药理学 水肿 信号通路
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基于光谱变换的低温胁迫下冬小麦叶绿素含量估测研究 被引量:16
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作者 张雪茹 冯美臣 +3 位作者 杨武德 王超 郭小丽 史超超 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期1351-1359,共9页
近年来,冻害已成为影响我国冬麦区的农业气象灾害之一,及时、快速、准确地获取冬小麦叶绿素含量对于监测冬小麦冻害发生具有极其重要的意义。本研究通过低温胁迫试验,在拔节期对两个冬麦品种进行-6℃,4 h、8 h和12 h的胁迫处理后,测定... 近年来,冻害已成为影响我国冬麦区的农业气象灾害之一,及时、快速、准确地获取冬小麦叶绿素含量对于监测冬小麦冻害发生具有极其重要的意义。本研究通过低温胁迫试验,在拔节期对两个冬麦品种进行-6℃,4 h、8 h和12 h的胁迫处理后,测定其冠层光谱反射率,并对原始光谱数据进行15种典型变换处理,分析比较不同光谱变换下冬小麦叶绿素含量的PLSR模型,筛选出能够表征低温胁迫下冬小麦叶绿素含量的最佳光谱变换方式。结果表明,随低温胁迫时间的延长,两个冬小麦品种叶绿素含量呈降低趋势,随着低温胁迫后天数的增加,各处理与对照的差异逐渐减小。胁迫后5 d,近红外区域反射率有较大升高,并随低温胁迫后时间的延长而升高;在可见光区域,短期内差异不明显。胁迫后10 d、20 d、35 d,黄、红波段逐渐趋于水平,同时近红外区域反射率差异逐渐缩小,可见光区域光谱反射率出现不同程度的上升。对原始光谱数据进行15种典型变换处理,发现原始光谱的倒数、对数、幂、平方根等变换难以提高与叶绿素含量的相关性,且建模效果较差。除原始光谱对数的一阶微分(T6)外,其他微分变换处理的叶绿素含量诊断模型都优于原始光谱。综合考虑模型的校正、验证效果、模型最佳因子数以及相对分析误差的大小,二阶微分变换处理(T15)叶绿素含量校正模型的R2和RMSE分别为0.930、0.340,验证模型的R^2为0.753,表明基于T15的光谱变换数据可实现低温胁迫下叶绿素含量的准确估算,为最佳光谱变换方式。 展开更多
关键词 冬小麦 叶绿素含量 光谱变换 低温胁迫 偏最小二乘法
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干旱胁迫对冬小麦冠层光谱及红边参数的影响 被引量:8
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作者 肖璐洁 杨武德 +2 位作者 冯美臣 孙慧 王超 《山西农业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第5期92-98,共7页
[目的]干旱是影响我国北方麦区的重要气象灾害之一。及时准确获取和掌握麦田干旱情况,对各级政府部门做出相应决策、采取积极有效的防旱、抗旱措施具有重要意义。作物冠层光谱分析是进行作物长势监测及灾害诊断的基础和有效手段,探索干... [目的]干旱是影响我国北方麦区的重要气象灾害之一。及时准确获取和掌握麦田干旱情况,对各级政府部门做出相应决策、采取积极有效的防旱、抗旱措施具有重要意义。作物冠层光谱分析是进行作物长势监测及灾害诊断的基础和有效手段,探索干旱胁迫下冠层光谱特征的变化规律,可为作物田间干旱遥感监测的展开提供先决条件。[方法]利用野外光谱测量仪对干旱胁迫下冬小麦冠层光谱进行采集,并对光谱特征及红边参数变化趋势进行分析。[结果]在可见光波段,光谱反射率为成熟期>灌浆期>抽穗期>开花期>拔节期>孕穗期;在近红外波段,光谱反射率为抽穗期>开花期>拔节期>孕穗期>灌浆期>成熟期。随着生育期的推进,红边幅值先增大后减小(max=0.0076,min=0.0013),红边位置先红移后蓝移(max=739 nm,min=700 nm),红边面积先增加后减小(max=0.31673,min=0.07069)。干旱胁迫越重,绿峰越不明显,红谷越浅,近红外平台越低;干旱胁迫越轻,绿峰越凸出,红谷越深,近红外平台越高。随着干旱胁迫程度的增大,红边幅值逐渐减小(max=0.008,min=0.00571)、红边位置逐渐蓝移(max=737 nm,min=727 nm)红边面积也逐渐减小(max=0.32065,min=0.24366)。[结论]研究结果可为实现快速、精准的农业干旱遥感监测提供参考及依据。 展开更多
关键词 冬小麦 干旱胁迫 冠层光谱 红边参数
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燕麦β-葡聚糖含量及其检测方法研究进展 被引量:11
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作者 张美俊 杨武德 +3 位作者 王超 路花 杨富 严威凯 《山西农业科学》 2019年第4期690-694,共5页
燕麦β-葡聚糖具有独特的生理功效,对β-葡聚糖开展研究可促进燕麦资源的开发和利用。综述了燕麦β-葡聚糖结构、国内外不同燕麦资源β-葡聚糖含量差异,对比分析了检测燕麦β-葡聚糖含量的不同方法,提出采用近红外光谱技术检测燕麦β-... 燕麦β-葡聚糖具有独特的生理功效,对β-葡聚糖开展研究可促进燕麦资源的开发和利用。综述了燕麦β-葡聚糖结构、国内外不同燕麦资源β-葡聚糖含量差异,对比分析了检测燕麦β-葡聚糖含量的不同方法,提出采用近红外光谱技术检测燕麦β-葡聚糖对加快燕麦品质育种进度具有重要意义。 展开更多
关键词 燕麦 Β-葡聚糖 含量 检测方法
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生/醋延胡索饮片及配方颗粒的指纹图谱研究及5种生物碱的含量测定 被引量:4
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作者 孙萍萍 郭正红 +5 位作者 杨武德 羊波 沈成俊 沈祥春 陶玲 肖婷 《中国药房》 CAS 北大核心 2020年第20期2462-2468,共7页
目的:建立生/醋延胡索饮片及配方颗粒的指纹图谱,并测定其中5种生物碱成分(原阿片碱、延胡索乙素、延胡索甲素、盐酸小檗碱、盐酸巴马汀)的含量。方法:采用高效液相色谱法。色谱柱为Agilent TC-C18,流动相为0.1%磷酸水溶液-甲醇(梯度洗... 目的:建立生/醋延胡索饮片及配方颗粒的指纹图谱,并测定其中5种生物碱成分(原阿片碱、延胡索乙素、延胡索甲素、盐酸小檗碱、盐酸巴马汀)的含量。方法:采用高效液相色谱法。色谱柱为Agilent TC-C18,流动相为0.1%磷酸水溶液-甲醇(梯度洗脱),流速为1.0 mL/min,检测波长为280 nm,柱温为30℃,进样量为10μL。以盐酸巴马汀为参照,利用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统(2012版)》建立11批生延胡索饮片、7批生延胡索配方颗粒、12批醋延胡索饮片、11批醋延胡索配方颗粒的指纹图谱并进行相似度评价;采用上述HPLC法测定41批生/醋延胡索饮片及配方颗粒中原阿片碱、延胡索乙素、延胡索甲素、盐酸小檗碱、盐酸巴马汀的含量。结果:生延胡索饮片及其配方颗粒分别确定共有峰12、20个,醋延胡索饮片及其配方颗粒分别确定共有峰14、16个;各批次同类样品的相似度分别为0.529~0.981、0.342~0.985、0.711~0.999、0.437~0.998。原阿片碱、延胡索乙素、延胡索甲素、盐酸小檗碱、盐酸巴马汀检测质量浓度的线性范围分别为1.9~38.0、2.0~40.0、2.2~44.0、2.6~52.0、2.3~46.0μg/mL(R2均大于0.9990),加样回收率为100.12%~100.98%(RSD=1.05%~1.90%,n=9),精密度、重复性、稳定性(24 h)、耐用性试验的RSD均小于2.0%。不同批次的生/醋延胡索饮片及配方颗粒中上述5种生物碱成分的平均含量分别为0.24~0.46、0.37~0.82、0.24~0.58、0.07~0.75、0.24~0.76 mg/g,RSD为12.27%~147.48%。结论:成功建立生/醋延胡索饮片及配方颗粒的指纹图谱;醋制前后延胡索饮片及配方颗粒指纹图谱相似度不一,且其中上述5种生物碱含量差异较大。 展开更多
关键词 延胡索 醋制 高效液相色谱法 生物碱 指纹图谱 含量测定
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《精确农业概论》“金课”建设“1223”模式的实践与探索 被引量:1
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作者 肖璐洁 杨武德 +2 位作者 张淑娟 冯美臣 孙敏 《农业技术与装备》 2020年第10期116-117,119,共3页
农业现代化和新农科人才培养对涉农高校农学类专业开设的精确农业概论课程建设水平的要求不断提升。而教学实践中存在的理论与实践脱节、教学方法僵化、内容陈旧、实践薄弱、考核单一等问题亟待改进。文章提出围绕新农科人才培养目标,... 农业现代化和新农科人才培养对涉农高校农学类专业开设的精确农业概论课程建设水平的要求不断提升。而教学实践中存在的理论与实践脱节、教学方法僵化、内容陈旧、实践薄弱、考核单一等问题亟待改进。文章提出围绕新农科人才培养目标,突出理论实践并重,教学方法与内容创新,日常考察、形成性评价与考试结合的考核方法构建“1223”精确农业概论课程“金课”建设模式,以期对优化课程建设、提升教学效果发挥作用。 展开更多
关键词 精确农业概论 金课 课程建设
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基于随机蛙跳和支持向量机的冬小麦叶面积指数估算 被引量:11
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作者 孙晶京 杨武德 +1 位作者 冯美臣 肖璐洁 《山西农业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第5期120-128,共9页
[目的]作物叶面积指数(LAI)与其长势密切相关,通过研究小麦冠层光谱的不同预处理方法、波段选择方法和模型构建方法的不同组合,找出适用于小麦LAI估算的最佳预测模型,为快速准确监测冬小麦LAI提供参考。[方法]本研究以冬小麦为研究对象... [目的]作物叶面积指数(LAI)与其长势密切相关,通过研究小麦冠层光谱的不同预处理方法、波段选择方法和模型构建方法的不同组合,找出适用于小麦LAI估算的最佳预测模型,为快速准确监测冬小麦LAI提供参考。[方法]本研究以冬小麦为研究对象,测定其在不同生育时期的LAI与冠层光谱反射率,研究了原始光谱、一阶和二阶导数光谱与LAI之间的相关系数并采用随机蛙跳算法对其进行特征波段的提取,最后基于选取的特征波段,使用偏最小二乘回归(PLSR)和最小二乘支持向量回归(LS-SVR)分别构建LAI预测模型。[结果]结果表明,二阶导数光谱不仅可以改善红边区域波段与LAI之间的相关系数,在725 nm处其相关系数达到0.662,而且提高了特征波段的选择概率,在732 nm处,其选择概率达到0.688。相比采用相关系数和竞争自适应重加权采样(CARS)所建的模型,用随机蛙跳选择的特征波段构建的模型预测精度更高,校正集决定系数达到0.956,验证集决定系数达到0.902,校正集均方根误差降低到0.367,验证集均方根误差降低到0.601。此外,在LAI的预测模型中,LS-SVR的性能优于PLSR。[结论]采用二阶导数预处理结合随机蛙跳特征波长选择算法并使用LS-SVR构建的LAI预测模型性能最佳,可为快速检测LAI提供一种可行的解决方案。 展开更多
关键词 可见光/近红外光谱 叶面积指数(LAI) 光谱变换 随机蛙跳 最小二乘-支持向量回归(LS-SVR)
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预处理对土壤有机质光谱估算的影响 被引量:8
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作者 杨莎 王超 +7 位作者 杨武德 冯美臣 刘婷婷 乔星星 李广信 张煊 徐菁 张月 《山西农业科学》 2020年第10期1637-1640,1645,共5页
为实现土壤有机质(SOM)含量的实时、动态监测,以晋南麦区169个土壤样本为研究对象,通过测定其SOM含量与高光谱,采用多种常规预处理光谱相结合的方法,分析预处理光谱与SOM含量间的相关性,并选择光谱特征波长,构建基于光谱波长的SOM含量... 为实现土壤有机质(SOM)含量的实时、动态监测,以晋南麦区169个土壤样本为研究对象,通过测定其SOM含量与高光谱,采用多种常规预处理光谱相结合的方法,分析预处理光谱与SOM含量间的相关性,并选择光谱特征波长,构建基于光谱波长的SOM含量监测模型。结果表明,SOM含量与光谱反射率成反比;通过不同预处理方法与SOM含量相关性分析,筛选出最佳特征波长为580、567、571、560、535、672、673、674、678 nm,MSC+1st耦合多元逐步回归(MLR)构建的模型R2为0.74,RPD为1.52,模型精度最高,误差最小,更利于实现SOM含量的光谱监测。经比较分析,多种预处理方法相结合较单一预处理方法更有利于建立估测模型。 展开更多
关键词 土壤有机质 高光谱技术 光谱预处理 模型
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基于高光谱植被指数的冬小麦产量监测 被引量:10
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作者 张松 冯美臣 +4 位作者 杨武德 王超 孙慧 贾学勤 武改红 《山西农业科学》 2018年第4期572-575,共4页
为了研究利用不同生育时期的植被指数监测冬小麦产量,以2 a不同肥料处理的冬小麦为研究对象,分析不同生育时期植被指数与冬小麦产量的关系,构建冬小麦产量的光谱植被指数监测模型。结果表明,植被指数能有效监测冬小麦产量,其中,孕穗期... 为了研究利用不同生育时期的植被指数监测冬小麦产量,以2 a不同肥料处理的冬小麦为研究对象,分析不同生育时期植被指数与冬小麦产量的关系,构建冬小麦产量的光谱植被指数监测模型。结果表明,植被指数能有效监测冬小麦产量,其中,孕穗期和抽穗期植被指数的监测效果较好,孕穗期的校正均方根误差(RMSEC)和决定系数(R_C^2)分别为1 131.42和0.78,抽穗期的RMSEC和R_C^2分别为1 015.59和0.77,拔节期的监测效果次之,灌浆期和成熟期的监测效果较差;但从作物生产角度考虑,拔节期监测冬小麦产量具有更重要的现实意义。研究表明,利用拔节期植被指数能够实现冬小麦产量的早期估测。 展开更多
关键词 冬小麦 产量 高光谱遥感 植被指数
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基于冬小麦冠层高光谱的干生物量监测 被引量:5
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作者 赵钰 李振海 +4 位作者 杨贵军 王建雯 段丹丹 杨武德 冯美臣 《山西农业科学》 2019年第4期536-540,共5页
冬小麦地上干生物量(AGB)能够表征麦田生态系统生产力的大小,提取AGB光谱特征信息和实现其准确估算,对于掌握冬小麦长势情况具有重要的作用。基于连续2 a的氮运筹试验,利用连续投影算法(SPA)提取原始光谱和一阶微分光谱的重要波段,并基... 冬小麦地上干生物量(AGB)能够表征麦田生态系统生产力的大小,提取AGB光谱特征信息和实现其准确估算,对于掌握冬小麦长势情况具有重要的作用。基于连续2 a的氮运筹试验,利用连续投影算法(SPA)提取原始光谱和一阶微分光谱的重要波段,并基于所提取的光谱特征利用多元线性回归(MLR)方法构建AGB的光谱监测模型。结果表明,利用SPA算法可有效降低光谱维度,基于原始光谱所筛选的重要波段分别为528,671,734,910,1 235 nm,而基于一阶微分光谱所筛选的波段为530,669,740,817,1 209 nm;基于一阶微分处理所建立的模型校正集与验证集模型均达到了较高的精度,Y=-5.01+2 043.86R530-7 772.11R669+348.54R740+14 462.04R817+14 196.13R1209,其R2,RMSE和RPD分别为0.72,1.92 t/hm2和2.53;验证集R2和RMSE分别为0.67,2.25 t/hm2。研究表明,结合SPA和MLR可以实现冬小麦AGB的实时估算,研究结果对冬小麦生长状况监测具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 高光谱 冬小麦 地上干生物量 一阶微分
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黄土高原台塬区域麦田土壤养分的管理分区 被引量:4
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作者 原亚超 冯美臣 +4 位作者 王超 乔星星 杨武德 李广信 岳彧 《山西农业科学》 2020年第5期745-750,760,共7页
为探索适宜黄土高原边缘台塬区域麦田土壤养分的管理分区方法,找出对产量影响较大的土壤养分因子,以闻喜县麦田作为研究对象,将地形因子、土壤类型和土壤养分作为输入因子,分别采用K均值聚类、模糊C均值聚类、分级分区3种方法进行管理分... 为探索适宜黄土高原边缘台塬区域麦田土壤养分的管理分区方法,找出对产量影响较大的土壤养分因子,以闻喜县麦田作为研究对象,将地形因子、土壤类型和土壤养分作为输入因子,分别采用K均值聚类、模糊C均值聚类、分级分区3种方法进行管理分区,以变异系数作为评价指标,找出适宜该区域麦田土壤养分的管理分区方法。结果表明,闻喜县的麦田地形因子、土壤养分的空间变异性较大,适宜进行管理分区;较未分区前,K均值聚类、模糊C均值聚类、分级分区均能降低麦田土壤养分的变异系数,其中,分级分区降低幅度最大,达27.07%;地形因子和土壤养分的主成分分析表明,地形因子对主成分的贡献较大,地形因子与土壤养分呈负相关关系。黄土高原边缘台塬区域地形复杂,地形因子掩盖了麦田土壤养分对产量的影响,导致K均值聚类和模糊C均值聚类分区不适宜该区域管理分区。分级分区是适合该区域的麦田土壤养分管理分区方式。 展开更多
关键词 台塬区域 分级分区 K均值聚类 模糊C均值聚类 麦田
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基于Sentinel-2A影像的县域冬小麦种植面积遥感监测 被引量:7
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作者 王蓉 冯美臣 +1 位作者 杨武德 张美俊 《山西农业科学》 2019年第5期854-860,共7页
小麦种植面积遥感监测是小麦估产的基本要素,准确而及时地提取不同灌溉类型冬小麦种植面积及其空间分布信息可为冬小麦长势监测以及产量评估提供科学依据。以山西省闻喜县冬小麦为研究对象,以Sentinel-2A影像为基础数据源,选择主成分(P... 小麦种植面积遥感监测是小麦估产的基本要素,准确而及时地提取不同灌溉类型冬小麦种植面积及其空间分布信息可为冬小麦长势监测以及产量评估提供科学依据。以山西省闻喜县冬小麦为研究对象,以Sentinel-2A影像为基础数据源,选择主成分(PCA)、红边归一化植被指数(RENDVI)、纹理特征等3个特征变量,结合实地调查样本点,采用随机森林算法,提取冬小麦种植面积,并结合数字高程模型(DEM)提取雨养区和灌溉区冬小麦种植面积。结果表明,Sentinel-2A遥感数据适合作为县域尺度冬小麦监测的数据源;主成分分析、纹理特征和RENDVI的引入可以提高单时相遥感影像对县域冬小麦分类的识别能力;随机森林算法和数字高程模型结合可以实现雨养区和灌溉区冬小麦种植面积的提取。 展开更多
关键词 Sentinel-2A 随机森林算法 冬小麦 面积提取
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氮运筹对冬小麦氮素积累量和氮素吸收利用效率的影响 被引量:5
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作者 高宏伟 杨武德 +3 位作者 冯美臣 王超 Muhammad Saleem Kubar 岳彧 《山西农业科学》 2020年第3期392-395,共4页
为探明冬小麦生产过程中氮肥的合理施用时期、基追比例及施用量,增加冬小麦氮素积累量和提高氮素吸收利用效率,实现氮肥资源高效利用,通过田间试验,比较分析了不同追肥时期(拔节期、开花期和灌浆期)、基追比(6∶4和5∶5)和施氮水平(0、7... 为探明冬小麦生产过程中氮肥的合理施用时期、基追比例及施用量,增加冬小麦氮素积累量和提高氮素吸收利用效率,实现氮肥资源高效利用,通过田间试验,比较分析了不同追肥时期(拔节期、开花期和灌浆期)、基追比(6∶4和5∶5)和施氮水平(0、75、150、225、300 kg/hm^2)下冬小麦氮素积累量和氮素吸收利用效率的差异。结果表明,追肥时期、基追比例和施氮量均影响冬小麦氮素积累量及氮素吸收利用效率,并且存在互作效应;追肥时期、基追比例和施氮量对各器官氮素积累量的影响基本表现为:拔节期>开花期>灌浆期、基追比6∶4>基追比5∶5以及施氮量为225 kg/hm^2时最大;氮素吸收效率和氮素农学利用效率随施氮量的增加而递减。冬小麦适宜的追肥时期为拔节期、基追比为6∶4、施氮量225 kg/hm^2,该氮肥运筹方式下,其籽粒氮素积累量最高,为250.30 kg/hm^2。研究结果可为冬小麦合理施氮和栽培技术提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 冬小麦 基追比 施氮量 氮素积累量 氮素吸收利用效率
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干旱胁迫下冬小麦植株含水量的高光谱监测 被引量:1
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作者 张月 张煊 +6 位作者 闫晓斌 杨武德 冯美臣 肖璐洁 宋晓彦 张美俊 王超 《山西农业科学》 2022年第12期1638-1646,共9页
为实现干旱胁迫下冬小麦植株含水量(PWC)的定量监测,对冬小麦进行干旱胁迫,在获取冬小麦关键生育时期的冠层光谱及植株含水量基础上,采用5种常规预处理分析方法,优化原始光谱信息并分析各预处理光谱与PWC之间的关系,并利用连续投影算法(... 为实现干旱胁迫下冬小麦植株含水量(PWC)的定量监测,对冬小麦进行干旱胁迫,在获取冬小麦关键生育时期的冠层光谱及植株含水量基础上,采用5种常规预处理分析方法,优化原始光谱信息并分析各预处理光谱与PWC之间的关系,并利用连续投影算法(SPA)提取冬小麦PWC的光谱特征,建立并比较基于全谱(PLSR)和光谱特征波段(SPA-MLR)的冬小麦PWC光谱监测模型。结果表明,与原始光谱相比,预处理光谱可以显著提高其与冬小麦PWC的相关性,且光谱波段570、680、740、970、1410、1510、2000 nm与冬小麦PWC存在紧密关系;同时采用SPA方法提取并证实光谱区域650~800、950~1200、1400~1500、1900~2200 nm包含冬小麦PWC的重要信息。对比PLSR和SPA-MLR这2类模型表现可知,相同预处理光谱条件下的PLSR模型优于SPA-MLR模型,其中基于全谱的PLSR模型中,一阶微分预处理(1st)光谱条件下的冬小麦PWC的PLSR模型监测效果最优(Rc^(2)=0.957、RMSEc=0.017、RPDc=4.788),基于特征波段的MLR模型中,MSC预处理光谱条件下模型整体表现最好(Rc^(2)=0.814、RMSEc=0.036、RPDc=2.243),且具有实践上的应用潜力。综上可见,光谱预处理在一定程度上可以提高与PWC相关关系和影响监测模型表现,而构建模型方法可能对模型估算精度产生更为积极的效果,同时证实高光谱技术能够敏感响应干旱胁迫条件下冬小麦植株含水量,且可以实现其准确定量监测。 展开更多
关键词 干旱 冬小麦 高光谱 预处理 响应特性
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