检索结果-内蒙古大学图书馆

中国农业科学 2025年第6期58卷 1159-1172页

作者：宋岩柴明堂李王成孙利英吾连恩·赛尔奴杜天择宁夏大学土木与水利工程学院宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室

【目的】盐渍土是全球性的生态环境问题。快速精准的监测表层土壤水分、盐分信息为土壤盐渍化的治理和改良提供支持。【方法】本研究在小尺度上，将高精度光学遥感和图像数字处理技术相结合，提出一种基于土壤表观色彩参数（RGB）和纹... 详细信息

【目的】盐渍土是全球性的生态环境问题。快速精准的监测表层土壤水分、盐分信息为土壤盐渍化的治理和改良提供支持。【方法】本研究在小尺度上，将高精度光学遥感和图像数字处理技术相结合，提出一种基于土壤表观色彩参数（RGB）和纹理特征值预测土壤含水量、含盐量的定量估算方法。首先利用介电常数和含水量、电导率和含盐量之间的关系标定了土壤多参数传感器。其次利用图像数字处理技术，提取土壤的3种色彩参数（RGB）和纹理特征，并通过相关性分析等方法分别确定相关性最大的变量，并构建RGB、纹理特征同土壤含水量、含盐量的最优拟合模型。最后利用传感器法验证反演方法的精准度。【结果】土壤含水量与RGB拟合的三元回归模型拟合效果最好，R2为0.97。土壤含盐量与RGB和纹理特征的拟合中，当含盐量≥6%时，含盐量与土壤的表观白色占比拟合的一元多项式模型拟合效果最好，R2为0.97；当含盐量<6%时，含盐量与纹理特征值中的自相关拟合效果最好，R2为0.93。经过对比计算标定后的多参数传感器法和本文提出的反演方法得到的土壤含水量和含盐量，发现两种方法测量的土壤含水量相对误差范围为0.27%—9.48%，土壤含盐量相对误差范围为0.07%—8.64%，且绝对误差均<1%。【结论】本研究为土壤表观水盐信息的反演提供了一种方案，为土壤表层的水盐的快速、准确的测定提供了理论依据和技术支撑。

关键词：图像处理频域反射(FDR) 土壤色彩参数(RGB) 纹理特征土壤水盐含量

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基于神经辐射场的苗期作物三维建模和表型参数获取

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农业机械学报 2024年第4期55卷 184-192,230页

作者：朱磊江伟孙伯颜柴明堂李赛驹丁一民宁夏大学土木与水利工程学院银川750021 宁夏大学宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室银川750021

苗期作物三维结构的精准高效重建是获取表型信息的重要基础。传统的三维重建大多基于运动恢复结构-多视图立体视觉(Structure from motion and multi-view stereo,SFM-MVS)算法,计算成本高,难以满足快速获取表型参数的需求。本研究提出... 详细信息

苗期作物三维结构的精准高效重建是获取表型信息的重要基础。传统的三维重建大多基于运动恢复结构-多视图立体视觉(Structure from motion and multi-view stereo,SFM-MVS)算法,计算成本高,难以满足快速获取表型参数的需求。本研究提出一种基于神经辐射场(Neural radiance fields,NeRF)的苗期作物三维建模和表型参数获取系统,利用手机获取不同视角下的RGB影像,通过NeRF算法完成三维模型的构建。在此基础上,利用点云库(Point cloud library,PCL)中的直线拟合和区域生长等算法自动分割植株,并采用距离最值遍历、圆拟合和三角面片化等算法实现了精准测量植株的株高、茎粗和叶面积等表型参数。为评估该方法的重建效率和表型参数测量精度,本研究分别选取辣椒、番茄、草莓和绿萝的苗期植株作为试验对象,对比NeRF算法与SFM-MVS算法的重建结果。结果表明,以SFM-MVS方法重建点云为基准,NeRF方法重建的各植株点云点对距离均方根误差仅为0.128~0.395 cm,两者重建质量较接近,但在重建速度方面,本文研究方法相比于SFM-MVS方法平均重建速度提高700%。此外,该方法提取辣椒苗株高、茎粗决定系数(R^(2))分别为0.971和0.907,均方根误差(RMSE)分别为0.86 cm和0.017 cm,对各苗期植株叶面积提取的R^(2)为0.909~0.935,RMSE为0.75~3.22 cm^(2),具有较高的测量精度。本研究提出的方法可以显著提高三维重建和表型参数获取效率,从而为作物育种选苗提供更为高效的技术手段。

关键词：苗期作物三维重建神经辐射场表型参数叶面积

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宁夏盐碱区排水沟不同类型岸边带氨氧化过程及其影响因子

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应用生态学报 2025年

作者：孙西燕祁若曈李宏旭郑兰香宁夏大学生态环境学院宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室

氨氧化过程是岸边带氮循环的重要环节，为探究宁夏银北盐碱区排水沟不同类型岸边带土壤氨氧化过程，选取宁夏第三排水沟砾石芦苇混合带、芦苇带、高盐地肤带、马蔺护坡带和裸土带5种不同类型的岸边带，测定土壤潜在硝化速率（PNR）和环... 详细信息

氨氧化过程是岸边带氮循环的重要环节，为探究宁夏银北盐碱区排水沟不同类型岸边带土壤氨氧化过程，选取宁夏第三排水沟砾石芦苇混合带、芦苇带、高盐地肤带、马蔺护坡带和裸土带5种不同类型的岸边带，测定土壤潜在硝化速率（PNR）和环境因子，并基于宏基因测序和qPCR技术分析氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）的群落结构和功能基因。结果表明：岸边带总的潜在硝化速率(PNRtotal)为0.47～1.37 μmol N·g-1·d-1，且AOA的潜在硝化速率(PNRAOA)大于AOB的潜在硝化速率(PNRAOB)；AOA amoA基因拷贝数(2.63×106～2.06×107copies·g-1)显著高于AOB amoA(7.14×105～9.55×106copies·g-1)。芦苇带、砾石芦苇混合带以及马蔺护坡带的潜在硝化速率和amoA基因拷贝数均高于高盐地肤带和裸土带，岸边带硝化过程由AOA主导。AOA均来源于亚硝化球菌门，优势属为未分类菌属unclassified＿f＿＿Nitrososphaeraceae和Candidatus Nitrosocosmicus。不同类型岸边带铵态氮、亚硝态氮、硝态氮、电导率、总有机碳和总氮等理化因子存在显著差异，PNRAOA和PNRtotal受到铵态氮、总氮、总有机碳和pH的显著影响，PNRtotal与AOA amoA基因拷贝数呈极显著正相关。结构方程模型表明pH和总有机碳是岸边带硝化过程的主要影响因子，AOA amoA基因拷贝数对硝化速率有显著的正向影响。

关键词：岸边带潜在硝化速率氨氧化微生物 amoA基因结构方程模型(SEM)

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基于Sentinel-2的青铜峡灌区水稻和玉米种植分布早期识别

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干旱区地理 2024年第5期47卷 850-860页

作者：朱磊王科丁一民孙振源孙伯颜宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室宁夏银川750021

及时准确地掌握灌区内作物种植分布对于灌溉水资源高效配置、农田精准管理具有重要指导意义。以宁夏青铜峡灌区为研究对象,利用多时相Sentinel-2卫星数据,通过水稻和玉米早期特征分析,提取关键的“水淹”信号和“植被”信号,构建时序归... 详细信息

及时准确地掌握灌区内作物种植分布对于灌溉水资源高效配置、农田精准管理具有重要指导意义。以宁夏青铜峡灌区为研究对象,利用多时相Sentinel-2卫星数据,通过水稻和玉米早期特征分析,提取关键的“水淹”信号和“植被”信号,构建时序归一化差异水体指数(MNDWI)和归一化植被指数(NDVI)特征值数据集,并通过样本分析关键特征阈值,构建水稻和玉米早期种植分布决策树模型,提取2022年宁夏青铜峡灌区水稻和玉米种植的空间分布。结果表明(:1)玉米和水稻苗期的后半段5月15—31日,水淹信号和植被信号是区分二者关键时期。(2)基于早期作物物候特征的方法,在5月16—31日获取的水稻和玉米图像制图精度高于90%,用户精度超过91%,总体精度超过90%,Kappa系数高于0.88,明显高于同时期随机森林方法的分类精度。(3)本研究提出的方法在早期水稻和玉米种植分布提取方面具有较强的适用性,并且能够在时空尺度上以较少的实地样本进行延展,同时在时间上也更有优势。因此,该方法为青铜峡灌区水稻和玉米种植分布早期调查提供了重要的方法支撑。

关键词：青铜峡灌区 Sentinel-2 归一化植被指数归一化差异水体指数决策树水稻玉米

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基于SEBAL模型的宁夏蒸散发遥感估算

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节水灌溉 2024年第5期 115-124页

作者：李南郭子龙柴明堂朱磊丁一民宁夏大学土木与水利工程学院银川750021 宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室银川750021

宁夏地处干旱半干旱地区,地表蒸散发较为强烈,目前对于区域尺度蒸散发的反演是一大难点,常见的蒸散发产品分辨率较低。基于SEBAL模型对宁夏地区地表蒸散发进行了反演,并采用现有数据集对其估算精度进行了验证,结果发现,利用P-M模型和气... 详细信息

宁夏地处干旱半干旱地区,地表蒸散发较为强烈,目前对于区域尺度蒸散发的反演是一大难点,常见的蒸散发产品分辨率较低。基于SEBAL模型对宁夏地区地表蒸散发进行了反演,并采用现有数据集对其估算精度进行了验证,结果发现,利用P-M模型和气象站水面蒸发数据验证,相关系数R2的平均值都保持在0.80和0.79以上,利用MOD16蒸散量产品验证,得到R2的平均值保持在0.90以上,均方根误差的平均值为1.03,偏差的平均值为1.76;宁夏地表蒸散量时空变化特征,在空间上,基本呈现为北部平原向南部山区增加趋势特征,在时间上,2001-2021年蒸散量整体呈上升趋势;分析不同土地利用类型地表蒸散量的分布规律,不同土地利用类型地表蒸散量的能力大小依次为:林地>耕地>水域>草地>城市建设用地>裸地,蒸散量均值依次为10.18、8.18、8.12、7.83、7.70、7.48 mm/d。研究结果表明,基于SEBAL模型反演得到的地表蒸散量有较高的精确度,同时该结果具有较高的分辨率以及在干旱半干旱地区有更广的适用性。

关键词：蒸散发土地利用类型遥感反演生态环境

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基于神经辐射场的苗期蔬菜三维建模和表型参数获取

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农业机械学报 2024年

作者：朱磊江伟孙伯颜柴明堂李赛驹丁一民宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室

苗期蔬菜三维结构的精准高效重建是获取表型信息的重要基础。传统的三维重建大多基于运动恢复结构-多视图立体视觉（Structure from motion and multi-view stereo，SFM-MVS）算法，计算成本高，难以满足快速获取表型参数的需求。本研... 详细信息

苗期蔬菜三维结构的精准高效重建是获取表型信息的重要基础。传统的三维重建大多基于运动恢复结构-多视图立体视觉（Structure from motion and multi-view stereo，SFM-MVS）算法，计算成本高，难以满足快速获取表型参数的需求。本研究提出一种基于神经辐射场（Neural radiance fields，NeRF）的苗期蔬菜三维建模和表型参数获取系统，利用手机获取不同视角下的RGB影像，通过NeRF算法完成三维模型的构建。在此基础上，利用点云库（Point cloud library，PCL）中的直线拟合和区域生长等算法自动分割植株，并采用距离最值遍历、圆拟合和三角面片化等算法实现了精准测量植株的株高、茎粗和叶面积等表型参数。为评估该方法的重建效率和表型参数测量精度，本研究分别选取了辣椒、番茄、草莓和绿萝的苗期植株作为试验对象，对比了NeRF算法与SFM-MVS算法的重建结果。结果表明，以SFM-MVS方法重建点云为基准，NeRF方法重建的各植株点云点对距离均方根误差仅为0.128～0.395 cm，两者重建质量较接近，但在重建速度方面，本文研究方法相比于SFM-MVS方法平均重建速度提高了700%。此外，该方法提取辣椒苗株高、茎粗的决定系数(R2)分别为0.971和0.907，均方根误差（RMSE）分别为0.86 cm 和0.017 cm，对各苗期植株叶面积提取的R2为0.909～0.935，RMSE为0.75 ～3.22 cm2，具有较高的测量精度。本研究提出的方法可以显著提高三维重建和表型参数获取效率，从而为蔬菜育种选苗提供更为高效的技术手段。

关键词：苗期蔬菜三维重建神经辐射场表型参数叶面积

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基于低成本多视角立体视觉的辣椒苗三维重建与策略优化

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中国农村水利水电 2025年第4期 123-129页

作者：朱磊程瑞英丁一民孙振源郭政江伟宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室宁夏银川750021

基于立体视觉的三维重建技术有效降低了植株表型无损测量中的影像获取成本,但算力消耗较大。开展三维重建策略优化研究,对于提高植株表型信息的采集效率具有重要意义。研究构建了以手机为影像获取手段的多视角成像系统,获取了30株辣椒... 详细信息

基于立体视觉的三维重建技术有效降低了植株表型无损测量中的影像获取成本,但算力消耗较大。开展三维重建策略优化研究,对于提高植株表型信息的采集效率具有重要意义。研究构建了以手机为影像获取手段的多视角成像系统,获取了30株辣椒苗的影像数据,进一步结合运动恢复结构与多视图立体视觉(SFM-MVS,Structure From Motion-MultiPle View Stereo)算法,在2160个不同分辨率和不同数量影像组合情景下,分别重建了辣椒苗三维点云。通过重建速度、精度、稳定性以及植株表型参数(叶长、叶宽)准确性的评估,优化植株三维点云重建方案。结果表明,当分辨率为480 p,图片数量大于45幅时,重建成功率达到80%,点云间平均距离误差均小于0.05 cm,提取的表型参数值与实测值的R2均到了0.96以上。同时,该情景下单株平均重建时间为344 s,仅为参照情景(分辨率为1080 p、图片数量为120幅)耗时的10%。综上,在辣椒苗的重建中可将分辨率和图像数量分别设置为480 p和45,从而优化表型测量效率。研究结果可为基于三维重建的辣椒苗表型参数快速无损测量提供参考。

关键词：三维重建多视角立体视觉点云模型表型参数

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根系影响下的土壤三维干缩裂纹模拟

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中国农村水利水电 2025年

作者：朱磊邵绪云张一凡万愉快宁夏大学土木与水利工程学院宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室

植物根系可以通过机械加固直接增加土壤强度，抑制其附近土壤开裂。本文基于三维土壤开裂模型，结合以趋势项和随机波动项为特征的非平稳随机场，建立了描述根系影响下三维土壤干缩开裂过程的数值模型。该模型通过引入三维根系密度分布... 详细信息

植物根系可以通过机械加固直接增加土壤强度，抑制其附近土壤开裂。本文基于三维土壤开裂模型，结合以趋势项和随机波动项为特征的非平稳随机场，建立了描述根系影响下三维土壤干缩开裂过程的数值模型。该模型通过引入三维根系密度分布函数，并利用临界应变与根密度的指数函数关系将根系对土壤的加固作用具现在非平稳随机场中。采用闵可夫斯基密度（即面积密度、长度密度和欧拉数密度）来量化裂纹模式。通过现场实验结果对模型参数进行率定和验证，并对模型的精度进行了评价。实验与模拟裂纹图像的闵可夫斯基密度及裂纹深度相对频率的决定系数在0.7697～0.9983之间，均方根误差在0.005～0.083之间，偏差在0.0148～0.0810之间，一致性指标大于0.9617，表明新构建的模型能够很好地模拟根系影响下的三维土壤干缩开裂。此外，敏感性分析表明，土壤表面裂纹分布随着根系三维径向分布密度函数（Radial Distribution Density Function，RDDF）的横向分布半径的增加而减少，裂纹深度相对频率则受极半径的影响更加明显。研究成果对于干旱条件下的土壤结构变化具有一定意义。

关键词：干燥裂纹裂纹深度三维裂纹模型闵可夫斯基密度

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硫酸钠盐渍土冻结温度计算模型构建及验证

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冰川冻土 2024年第1期46卷 211-220页

作者：孙利英柴明堂李王成宋岩李曼宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 宁夏回族自治区黄河水联网数字治水重点实验室宁夏银川750021

土的冻结温度是使土体物理力学性质发生显著变化的关键温度,盐渍土中由于盐分存在使冻结温度的预测变得困难。本文提出了一种适用于硫酸盐渍土有盐分析出时的冻结温度计算模型,分别对硫酸钠自由溶液、硫酸钠盐渍土及石英砂的冻结温度变... 详细信息

土的冻结温度是使土体物理力学性质发生显著变化的关键温度,盐渍土中由于盐分存在使冻结温度的预测变得困难。本文提出了一种适用于硫酸盐渍土有盐分析出时的冻结温度计算模型,分别对硫酸钠自由溶液、硫酸钠盐渍土及石英砂的冻结温度变化规律展开了研究。首先,依据固液两相平衡时化学势的规律、冰晶表面曲率影响以及盐分结晶析出对溶液浓度的影响,构建了自由溶液、盐渍土及石英砂的冻结温度预测模型;然后,开展室内冻结试验得到了冻结温度测量值,通过计算测量值与计算值二者的均方根误差(RMSE)、显著性水平(α)及一致性系数(LA),验证了本文模型的精度与适用性。结果表明:土样中初始含水率越小,土样表面的毛细作用和吸附作用越强,使土样冻结温度越低。在土样孔隙中盐溶液有效浓度越大,冻结温度越小。由于盐分结晶的影响,有效浓度随盐浓度增大先增大后减小,然后保持不变。土样孔隙半径越小,冰晶表面曲率影响越大,冻结温度越低。该研究成果能为盐渍土盐冻胀变形及人工冻结中的温度参数分析提供一种新的方法。

关键词：硫酸钠盐渍土冻结温度相变盐分析出冰晶表面曲率热力学模型

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不同供氮水平下宁夏枸杞养分吸收利用特征研究

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干旱区研究 2025年第4期42卷 754-765页

作者：窦家晅徐利岗苑蒙飞汤英宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 宁夏黄河水联网数字治水重点实验室宁夏银川750021 宁夏水利科学研究院宁夏银川750021

为探明宁夏枸杞养分需求规律,以4年生“宁杞七号”为研究对象,基于无土栽培营养液循环利用试验装置,以氮素浓度为控制指标设置4个处理(150 mg·L^(-1)、210 mg·L^(-1)、270 mg·L^(-1)和350 mg·L^(-1)),监测枸杞长势... 详细信息

为探明宁夏枸杞养分需求规律,以4年生“宁杞七号”为研究对象,基于无土栽培营养液循环利用试验装置,以氮素浓度为控制指标设置4个处理(150 mg·L^(-1)、210 mg·L^(-1)、270 mg·L^(-1)和350 mg·L^(-1)),监测枸杞长势、产量、品质指标,并检测全生育期枸杞对各营养元素的吸收量。结果表明:枸杞对大中量元素的吸收量为N>K>Ca>Mg>P,微量元素为Fe>B>Mn>Zn>Cu;春梢生长期N、K吸收最高分别为1.578 g·d^(-1)、0.954 g·d^(-1),始花期P、Fe、B吸收最高为0.029 g·d^(-1)、9.321 mg·d^(-1)、3.935 mg·d^(-1),夏果期Ca、Mg、Mn、Zn、Cu吸收最高,为0.254 g·d^(-1)、0.764 g·d^(-1)、1.113 mg·d^(-1)、0.498 mg·d^(-1)、0.184 mg·d^(-1);产量与N、P、K吸收量相关系数分别为0.95、0.98、0.84,与各微量元素不具有显著相关关系。利用TOPSIS熵权法分析确定T4处理(N素浓度350 mg·L^(-1))最优,则生产1000 kg枸杞干果需吸收N 269.92 kg、P 5.96 kg、K 133.93 kg、Ca 135.73 kg、Mg 48.81 kg、Mn 534.04 g、Fe 1729.08 g、Zn 96.79 g、Cu 41.08 g、B 737.49 g,利用比例为N:P:K:Ca:Mg=10:0.22:4.96:5.03:1.81,Fe:Mn:Zn:Cu:B=10:3.09:0.56:0.24:4.27。

关键词：枸杞营养元素吸收养分利用特征 TOPSIS熵权法宁夏

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