科研产出
基于LBPHSV+ResNet50融合的水稻冠层氮素营养监测方法
《中国农业大学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：为采用数码相机拍摄的水稻冠层图像来估测作物的氮素含量.以自然环境下获得的水稻冠层图像为研究对象,提出一种基于图像纹理色彩特征(LBPHSV)和ResNet50网络融合算法的氮素含量预测方法.LBPHSV+ResNet50融合算法是通过运用LBP算子和HSV颜色空间矩阵提取图像特征参数,将提取到的融合特征集作为ResNet50模型输入以加强对作物氮素营养的表征,并将预测结果与常用的多元线性回归、随机森林(RF)、支持向量回归模型、多层感知机、卷积神经网络、长短记忆网络(LSTM)及组合模型预测结果进行对比分析.结果显示:相比于浅层机器学习模型,深度学习算法能显著提高预测模型的准确率;LBPHSV+ResNet50融合模型的预测能力和泛化能力达到最优,R2和RMSE分别为0.97、0.02.相比于RF、LBP+LSTM、ResNet50,新模型的R2分别提升了16.36%、9.72%、16.55%和 1.13%,RMSE 分别下降了0.35、0.46、0.05 和 0.002.因此,LBPHSV+ResNet50融合模型在预测水稻氮素含量时可提供令人满意的性能,能够满足对水稻氮素营养无损精准监测的农业需求.
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基于RGB颜色空间的早稻氮素营养监测研究
《中国农业大学学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：针对双季稻区水稻过量施肥带来环境污染和成本提高问题,设计不同品种氮肥梯度大田试验,应用数码相机获取早稻冠层数字图像,研究不同色彩参数及早稻氮素营养指标的时空变化特征,以期确立双季早稻氮素营养预测模型。结果表明:不同品种同一氮肥处理下图像色彩参数差异不大;拔节期数字图像参数对氮素营养指标敏感;模型构建结果显示,图像参数INT与水稻氮素营养指标构建的模型决定系数(R2)最大,模型预测效果最佳,R2分别为0.895 7和0.924 7;进一步采用多元回归分析和BP神经网络分析法进行预测,预测效果均较好。对预测结果进行检验,发现品种对于模型的构建影响不大,以BP神经网络分析法构建的叶片氮浓度(LNC)模型和以INT为敏感色彩参数构建的叶片氮积累量(LNA)回归模型效果最优,而多元回归分析方法则效果不佳。早稻冠层RGB颜色空间敏感参数与氮素营养指标间相关性较好,可以实现氮素营养的无损监测诊断。
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基于便携式作物生长监测诊断仪的江西双季稻氮肥调控研究
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：建立基于便携式作物生长监测诊断仪的江西双季稻氮肥调控模型,利用模型推荐穗肥追氮量,实现江西双季稻氮肥追施的精确管理。基于不同株型品种和氮肥处理的田间试验资料,构建了双季稻叶面积指数光谱监测模型,利用拔节期的差值植被指数实时估测叶面积指数,进而结合江西双季稻高产栽培经验和建立的氮肥调控模型,对双季稻穗肥追氮量进行实时推荐,并和当地农户施肥方案和产量进行比较。双季稻关键生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期)的冠层差值植被指数DVI(810,720)与叶面积指数均呈显著正相关,线性函数拟合效果优于其他函数。利用独立试验资料对所建模型进行了检验,单生育期的模型预测效果优于全生育期模型;其中,拔节期的光谱监测模型表现最佳,早稻和晚稻叶面积指数的光谱监测模型的R2分别为0.880 6和0.878 8,模型预测早稻和晚稻叶面积指数的均方根误差、相对均方根误差、相关系数分别为0.30和0.25、7.28%和6.18%、0.923 2和0.926 9。氮肥调控模型推荐施肥应用表明,紧凑型品种的穗肥用量高于松散型品种;与农户方案相比,氮肥调控模型推荐施肥的调控方案在产量不降低的情况下减少氮肥用量6.58kg/hm2,提高氮肥农学利用率0.82个百分点、净收益103元/hm2和产投比0.9,而产量比农户方案略高或持平。与传统非定量农户施肥法相比,基于便携式作物生长监测诊断仪的双季稻氮肥调控方法可在保证产量的情况下,减少施氮量,提高氮肥农学利用率,获得更高经济效益,在江西双季稻生产中具有推广应用价值。
关键词： 氮 肥料 作物 便携式作物生长监测诊断仪 双季稻 差值植被指数 氮肥调控 叶面积指数 产量
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施氮和木薯–花生间作对作物产量和经济效益的影响
《植物营养与肥料学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】研究分析不同木薯–花生间作与木薯净作、花生净作之间作物产量和经济效益的差异,揭示木薯–花生间作模式的间作优势和最优模式,以期为木薯–花生合理间作和氮肥高效利用提供理论依据。【方法】于2015和2016年,设计施氮(180 kg/hm~2)、不施氮两个水平和木薯净作、花生净作、木薯间作1行花生、木薯间作2行花生及木薯间作3行花生五种模式,研究了施氮和不同木薯–花生间作对作物产量和经济效益的影响。【结果】施氮显著增加净作和间作木薯的单株薯数、鲜薯产量和鲜生物产量;施氮显著提高花生净作的荚果产量和生物产量,显著降低三种间作模式的荚果产量和生物产量;施氮显著提高木薯的氮素积累总量、各时期氮素积累量以及净作花生的氮素积累总量,但降低了三种间作模式花生的氮素积累总量;施氮提高五种种植模式的总产值和经济效益。三种间作模式木薯的鲜薯产量和氮素积累总量显著低于木薯净作,花生的氮素积累总量、荚果产量和生物产量显著低于花生净作,总产值和经济效益显著高于木薯和花生净作。系统氮素积累总量从高到低的顺序为木薯间作3行花生、木薯间作2行花生、花生净作、木薯间作1行花生和木薯净作。三种间作模式的产投比大于花生净作,而小于木薯净作。随着花生行数的增加,木薯氮素积累总量随之降低,花生氮素积累总量、荚果产量和生物产量随之显著增加,间作优势和土地当量比随之显著提升,总产值和经济效益随之增加。【结论】与净作相比,木薯间作2行和3行花生模式间作优势明显,经济效益显著提升,系统氮素积累总量显著增加,土地利用率提高31%~62%。
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施氮和木薯-花生间作对木薯养分积累和系统养分利用的影响
《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】木薯-花生间作是一种生态高效的种植模式,研究分析施氮和木薯-花生间作对木薯氮磷钾素积累和系统氮磷钾素利用的影响规律,以期为木薯-花生合理间作和养分高效利用提供理论依据。【方法】试验于2015和2016年,以木薯品种华南205和花生品种粤油200为材料,设计不施氮、施氮2个水平和木薯单作、花生单作、木薯间作1行花生、木薯间作2行花生及木薯间作3行花生共5种种植模式,研究不同木薯-花生间作系统的木薯养分积累和系统养分利用特征。【结果】随着木薯生育时期的推进,块根氮磷钾素的积累量和分配率增加;茎秆氮磷钾素积累量和氮素分配率增加,磷钾素分配率先增加后降低;叶片氮磷钾素积累量先增加后降低,分配率下降。不同生育时期、不同施氮水平和不同种植模式间块根、茎秆、叶片和植株的氮磷钾素积累量变化规律存在差异。同一种植模式,施氮处理生产100 kg荚果所需氮钾量、生产100 kg鲜薯所需氮磷钾量、木薯氮素收获指数、木薯磷钾肥偏生产力、钾素间作优势、系统氮钾素积累总量和系统内木薯氮磷钾素比例较不施氮处理提高或显著提高,而花生氮钾素利用效率、花生磷素积累总量、木薯氮钾素利用效率、木薯钾素收获指数、系统内花生氮磷钾素比例、氮素间作优势和氮磷钾素的土地当量比较不施氮处理降低或显著降低。同一施氮水平,间作花生的氮磷素积累总量、氮磷钾肥偏生产力显著低于单作花生,间作木薯的氮磷钾肥偏生产力、钾素利用效率和磷素收获指数低于单作木薯。随着间作花生行数的增加,氮磷钾素的土地当量比和间作优势、系统内花生氮磷钾素比例、花生的氮磷钾素积累总量和氮磷钾肥偏生产力提高或显著提高,系统内木薯氮磷钾素比例下降。【结论】与单作模式相比,木薯间作2行和3行花生模式虽降低了系统内单一作物的产量、氮磷钾肥偏生产力和氮磷钾素积累总量,但提高了系统氮磷钾素积累总量,表现出明显的间作优势,氮磷钾素间作优势分别为63.91—112.11、19.37—42.67和68.29—105.62 kg·hm~(-2)。
关键词： 木薯 花生 间作 施氮 养分积累 系统养分利用 间作优势
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紫云英还田对单季稻田氨挥发的影响
《核农学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：为探究紫云英还田对单季稻田氨挥发损失的影响,以我国南方单季稻-紫云英种植模式为研究对象,采用盆栽试验,设置不施氮(CK)、尿素单施(N)、尿素与紫云英配施(NM)3个处理,研究紫云英还田对南方单季稻田NH_3挥发动态特征的影响。结果表明,N和NM的氨挥发通量在氮肥施用后第3天达到峰值(分别为10.8 kg·hm~(-2)·d-1和9.27 kg·hm~(-2)·d-1),之后迅速下降。在整个监测期间,氨挥发累积量分别为93.4 kg·hm~(-2)和79.8 kg·hm~(-2),分别占氮素施用量的25.7%和21.9%。田面水中铵态氮含量和pH值以及分蘖期土壤中羟胺还原酶活性与氨挥发速率或累积量呈显著线性正相关关系。与N相比,NM显著降低表面水中铵态氮含量以及水稻分蘖期土壤中羟胺还原酶活性(37.8%),最终显著降低外源氮素NH_3挥发累积量和挥发系数(14.6%和14.8%)。综上,NM可有效减少单季稻田外源氮素NH_3挥发损失,从而提高氮素养分利用率,降低氮素养分的环境风险。本研究结果为紫云英在缓解模式内氮肥气态损失,提高氮素当季利用率提供了理论依据。
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稻草高茬-紫云英联合还田改善土壤肥力提高作物产量
《农业工程学报 》 2017 EI 北大核心 CSCD
摘要：研究旨在探讨稻草留高茬套种绿肥、稻草-绿肥联合还田下的生产及土壤肥力特征,为南方稻区综合利用稻草和绿肥提供理论及技术支撑。2012—2016年设置定位试验,研究高茬稻草-绿肥联合还田下的绿肥和水稻产量、土壤碳氮库活性及其他养分特征。试验包括5个处理:冬闲+稻草不还田(CK),冬闲+稻草全量还田(RS),冬种紫云英+稻草不还田(MV),冬种紫云英+稻草低茬全量还田(MV+LRS),冬种紫云英+稻草高茬全量还田(MV+HRS),各处理施用等量化肥。结果表明:稻草-绿肥联合还田提高绿肥产草量及其含氮量,与MV相比,分别增加了13.1%和6.8%(MV+LRS)、32.2%和5.2%(MV+HRS);增加水稻产量,以MV+HRS处理最高,4 a平均产量较RS、MV增加556.8和412.8 kg/hm2。2013和2015年,MV+HRS处理水稻产量高于MV+LRS。稻草-绿肥联合还田培肥地力效果明显,土壤有机质、全氮含量均比CK、RS和MV增加;且联合还田下有效养分提升更为全面。与稻草和绿肥单独应用相比,稻草-绿肥联合还田还能提升土壤微生物量氮及可溶性有机碳氮含量。可见,稻草-绿肥联合还田能够改善绿肥生长、提高水稻产量、提升土壤肥力;其中,高茬稻草与绿肥联合还田下的紫云英和水稻产量最高,土壤肥力也优于低茬处理,是综合利用稻草和绿肥资源的较好方式。
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氮肥与密度互作对红壤旱地秋芝麻的影响
《中国油料作物学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：为提高红壤旱地秋芝麻的产量、品质和氮肥利用率,以赣芝5号为供试品种,设3个密度(D_122.5万株/hm~2、D_230.0万株/hm~2、D_337.5万株/hm~2)和4个氮肥水平(N_00、N_152.5kg/hm~2、N_2105.0kg/hm~2、N_3157.5kg/hm~2),分别于2014年在江西省东乡县和2015年在进贤县进行田间小区试验,研究施氮量和种植密度对芝麻产量、品质及氮肥利用率的影响。结果表明,两年两地均表现为N_2条件下芝麻产量较N_0显著增加(分别增加49.82%和76.53%)。2014年东乡点D_3处理的芝麻产量较D_处理显著增加18.44%,但2015年进贤点较D_显著减少12.35%。随着氮肥用量的增加芝麻籽粒含油量呈现先增加后降低的趋势,蛋白质含量则呈现逐渐增加的趋势;施用氮肥显著减少了17.8%~20.0%的芝麻素含量,而对芝麻林素无显著影响。随着密度的增加芝麻单株蒴果数和千粒重都随之降低,而不同密度对芝麻品质无明显影响;N_2水平时,不同密度处理的氮肥农学利用率和偏生产力稳定在3.29~4.84和9.89~11.17kg/kg。综上所述,红壤旱地芝麻适宜氮肥用量为105kg/hm~2,进贤县及其周边区域的单秆型品种适宜密度为22.5万株/hm~2,而东乡县及其周边区域适宜密度为37.5万株/hm~2,能够达到高产优质的目的,值得在红壤旱地上大面积应用推广。
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生物黑炭和氮肥耦合提升红壤地力的效果
《江苏农业科学 》 2016 北大核心
摘要：以江西省典型红壤旱地为对象,采用生物黑炭(用量0、6、12、24、48 t/hm2)与氮肥(用量90、120、150 kg/hm2)配施的方法来研究其对典型旱地红壤基础地力的提升效果。结果表明:旱地红壤的容重不同程度降低,0~15 cm土层以C5N3处理降幅最高,达14.90%,与对照相比降幅增加11.01百分点,且随着生物黑炭用量的增加,容重大致上逐渐减小;总孔隙度不同程度提高,0~15 cm土层C5N3处理的总孔隙度比处理前提高了9.32百分点,显著高于其余处理(P<0.05);土壤养分有机碳、总氮含量均有不同程度提高,0~15 cm土层有机碳含量以C4N2处理提高最多,与对照相比变化量提高了50.06百分点,总氮含量以C4N3处理最好,全氮含量相对变化量比对照提高了40.38百分点;油菜产量与对照相比提高2.90%~49.26%,其中C4N3处理产量最高,比CK高680.94 kg/hm2,显著高于其余处理(P<0.05)。
关键词： 生物黑炭 氮肥 耦合 红壤旱地 物理结构 土壤养分 油菜产量
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氮、磷、钾肥料用量对泉薯9号生长和产量的影响
《江西农业学报 》 2016
摘要：研究了氮、磷、钾肥不同用量(N:0、60、120、180 kg/hm2;P2O5:0、45、90、135 kg/hm2;K2O:0、90、180、270 kg/hm2)对泉薯9号在红壤旱地上生长及产量的影响。结果表明,氮肥对甘薯营养生长和产量有良好的促进作用,甘薯叶片叶绿素含量(SPAD值)、主茎长、一次分枝数、一次分枝长、全株叶片数和甘薯产量均随施氮量的增加而增加。磷肥对甘薯营养生长影响较小,不同用量之间的甘薯营养生长指标差异不显著,但磷肥对甘薯产量有明显的影响,随着磷肥用量的增加,产量呈抛物线形态。施钾在0~180 kg/hm2之间对甘薯营养生长的影响较小,当用量达270 kg/hm2时,则对甘薯营养生长有一定的抑制作用。钾肥有利于提高产量,随着钾肥用量的增加,甘薯产量呈直线增长趋势。
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