检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2023年第10期39卷 183-192页

作者：朱学岩陈锋军郑一力李志强张新伟北京林业大学工学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

为解决自然条件下的油橄榄品种识别问题,该研究以油橄榄品种佛奥、莱星、皮削利和鄂植8号为研究对象,融合双线性网络与注意力机制,提出双线性注意力EfficientNet模型。针对不同品种油橄榄表型差异很小的特点,搭建双线性网络以充分提取... 详细信息

为解决自然条件下的油橄榄品种识别问题,该研究以油橄榄品种佛奥、莱星、皮削利和鄂植8号为研究对象,融合双线性网络与注意力机制,提出双线性注意力EfficientNet模型。针对不同品种油橄榄表型差异很小的特点,搭建双线性网络以充分提取油橄榄图像中的特征信息。在此基础上,选用兼顾了速度和精度的EfficientNet-B0网络为特征提取网络。针对自然条件下油橄榄品种识别易受复杂背景干扰的问题,将CBAM(convolutional block attention module,CBAM)注意力与双线性网络结合,使模型在提取油橄榄图像特征时,能够聚焦到对油橄榄品种识别起关键作用的特征上。经测试,所提模型对4个油橄榄品种识别的总体准确率达到90.28%,推理时间为9.15 ms。Grad-CAM(gradient-weighted class activation mapping,Grad-CAM)热力图可视化结果也表明,所提模型在识别油橄榄品种时重点关注了果实以及部分叶子区域。消融试验结果表明,在EfficientNet模型中引入CBAM注意力和搭建双线性网络后,总体准确率分别提高了5.00和10.97个百分点。并且,对比试验结果表明,与双线性ResNet34、EfficientNet-SE注意力、双线性ResNet18、双线性VGG16和双线性GoogLeNet等模型相比,所提模型的总体识别准确率分别高12.78、11.53、11.11、10.70和5.00个百分点。该研究为解决自然条件下的油橄榄品种识别提供了依据,同时也可为其他作物的品种识别提供参考。

关键词：图像处理模型品种识别油橄榄 EfficientNet-B0 CBAM注意力 Grad-CAM

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采用改进的EfficientNet识别苹果叶片病害

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农业工程学报 2023年第18期39卷 201-210页

作者：王瑞鹏陈锋军朱学岩张新伟北京林业大学工学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

该研究针对当前自然环境下的苹果叶片病害识别中病害病斑小、空间分布特征不同以及特征相近病害识别困难的问题,设计DEFL (DenseNet121+EfficientNet with focal loss and label smoothing)模型。首先,该模型以并行的EfficientNet-B0网... 详细信息

该研究针对当前自然环境下的苹果叶片病害识别中病害病斑小、空间分布特征不同以及特征相近病害识别困难的问题,设计DEFL (DenseNet121+EfficientNet with focal loss and label smoothing)模型。首先,该模型以并行的EfficientNet-B0网络和DenseNet121网络为特征提取网络,以提升模型特征提取能力,其次引入结合标签平滑策略的焦点损失函数以加强模型对识别困难样本的关注。经测试,所提模型的识别准确率为99.13%,平均精度均值为98.47%。消融试验表明两项改进分别使模型平均精度均值提高了7.99和3.15个百分点。对比试验结果表明,DEFL模型平均精度均值较于ResNet50、Inception V3、ResNeXt模型以及分别融合这3种模型的EfficientNet-B0模型分别高出14.53、13.17、14.61、 6.4、 7.71以及8.91个百分点,模型规模分别小18.73、 7.7、 12.2、 83.62、 69.6以及60.09MB。Grad-CAM(gradient-weighted class activation mapping)热力图可视化结果表明所提模型重点关注了叶片病变区域。UMAP(uniform manifold approximation and projection)特征降维可视化结果表明所提模型提取的特征更具区分度。实际应用验证取得了97.73%的总体准确率以及95.82%的平均精度均值。综上,该研究提出的DEFL模型能够为苹果病害防治提供有效参考。

关键词：病害图像识别苹果叶片 EfficientNet DenseNet121

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基于SSR分子标记的175份蜡梅种质遗传多样性分析和指纹图谱构建

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生物工程学报 2024年第1期40卷 252-268页

作者：王秀军赵彦贝王静李子航张纪堂李庆卫北京林业大学园林学院林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 鄢陵县林业局河南许昌461200

理清蜡梅品种资源、构建指纹图谱是推动蜡梅科学研究和产业发展的重要基础。利用简单重复序列(simplese quence repeats,SSR)分子标记技术,对鄢陵地区175个蜡梅(Chimonanthus Praecox L.)品种(系)的遗传多样性进行了研究,使用NTSYSpc2.... 详细信息

理清蜡梅品种资源、构建指纹图谱是推动蜡梅科学研究和产业发展的重要基础。利用简单重复序列(simplese quence repeats,SSR)分子标记技术,对鄢陵地区175个蜡梅(Chimonanthus Praecox L.)品种(系)的遗传多样性进行了研究,使用NTSYSpc2.1软件中的UPDM聚类方法分析品种间的遗传多样性。利用基于贝叶斯模型的Structure v2.3.3软件解析175份种质的遗传结构。通过一般线性模型(general linear model,GLM)对性状和标记进行关联分析。在遗传多样性分析中,平均等位基因数(number of alleles,Na)为6.857,平均期望杂合度(heterozygosity,He)为0.4963,平均观测杂合度(observed heterozygosity,Ho)为0.5037,蜡梅Nei’s平均基因多样性指数为0.4949,平均Shannon信息指数为0.9958,表明鄢陵地区蜡梅群体内具有较丰富的遗传多样性。群体结构和UPDM聚类分析均表明可将175个品种(系)分为7个类群。在GLM模型中有15个标记位点与8个表型性状显著(P<0.05)关联,表型变异解释范围为14.90%-36.03%。利用11对多态信息含量(polymorphic information content,PIC)最高的引物,构建175份蜡梅品种(系)资源SSR标记的指纹图谱。本研究综合分析了鄢陵地区蜡梅的遗传多样性与SSR分子标记,并构建了蜡梅核心种质资源库,为蜡梅新优品种选育、品种鉴定、资源保护与利用等工作提供理论支撑。

关键词：蜡梅种质资源调查遗传多样性指纹图谱简单重复序列(SSR)分子标记

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基于改进YOLOv7的油茶果实成熟度检测

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农业工程学报 2024年第5期40卷 177-186页

作者：陈锋军陈闯朱学岩沈德宇张新伟北京林业大学工学院北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

为确保油茶果实处于最佳成熟度进行采摘,提高油茶果实的出油率及茶油品质,该研究针对自然环境下油茶果实多被遮挡的问题,以原始YOLOv7模型为基础进行改进,提出一种油茶果实成熟度检测方法。首先,在主干网络中引入十字交叉注意力机制(cri... 详细信息

为确保油茶果实处于最佳成熟度进行采摘,提高油茶果实的出油率及茶油品质,该研究针对自然环境下油茶果实多被遮挡的问题,以原始YOLOv7模型为基础进行改进,提出一种油茶果实成熟度检测方法。首先,在主干网络中引入十字交叉注意力机制(criss-cross attention,CCA)加强对被枝叶遮挡果实成熟度特征的提取能力;其次,使用基于距离和交并比的非极大值抑制(distance-iou non-maximum suppression,DIoU-NMS)算法代替传统非极大值抑制(nonmaximum suppression,NMS)算法,从而加强模型对相互遮挡果实的检测能力;最后,以训练集中3 098张油茶果实图像训练改进的YOLOv7模型,验证集中442张图像用于在训练过程中评估模型,并对测试集中885张图像进行测试。改进后的YOLOv7模型在测试集下的精确率P为93.52%,召回率R为90.25%,F1分数为91.86%,平均精度均值mAP为94.60%,平均检测时间为0.77 s,模型权重大小为82.6 M。与Faster R-CNN、EfficientDet、YOLOv3、YOLOv5l和原始YOLOv7模型相比,平均精度均值mAP分别提升7.51、5.89、4.21、4.21和2.91个百分点。试验证明,改进的YOLOv7模型为实现油茶果实的智能化采摘提供理论依据。

关键词：图像识别模型油茶果实成熟度检测 YOLOv7 注意力机制 DIoU-NMS

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天然云冷杉林树木生长与树木大小、竞争和树种多样性的关系

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北京林业大学学报 2024年第5期46卷 64-72页

作者：张岚棋杨华张晓红北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 国家林业和草原局国际合作交流中心北京100714

【目的】林分内林木大小、竞争和树种多样性等多方面因素影响着林木的生长,而胸高断面积生长量通常被用来描述树木生长状态。本文利用长白山云冷杉针阔混交林主要树种的单木胸高断面积生长量建立随机森林模型,研究和量化影响树木生长的... 详细信息

【目的】林分内林木大小、竞争和树种多样性等多方面因素影响着林木的生长,而胸高断面积生长量通常被用来描述树木生长状态。本文利用长白山云冷杉针阔混交林主要树种的单木胸高断面积生长量建立随机森林模型,研究和量化影响树木生长的环境因素,旨在为该地区的云冷杉针阔混交林生长预估提供理论依据。【方法】连续24年(1987—2010年)对总样木数为6903株的固定样地进行数据调查,应用随机森林算法,选取单木、竞争因子、多样性和气候方面共11个调查因子,对混交林中6个主要树种建立胸高断面积生长量模型,并使用10折交叉验证法来优化超参数mtry和评估模型结果。【结果】(1)臭冷杉、云杉、红松、椴树、枫桦、白桦6个主要树种胸高断面积生长量模型的决定系数分别为0.663、0.683、0.695、0.459、0.384和0.568。(2)单木胸高断面积是最重要的因子,对树木生长有着很强的正向影响;竞争因子和树木大小多样性是影响树木生长的主要因素,单木胸高断面积生长量随着竞争因子、树木大小多样性增加而下降。(3)树种多样性对树木生长的影响比较有限,树种多样性指数和混交度的增加会一定程度加快云杉、臭冷杉和红松的生长速度;而气候因子对树木生长的影响则相对较小。【结论】树木生长在很大程度上依赖于其自身的生长潜力,在外界环境中主要受到来自林木间竞争和树木大小多样性的抑制,而树种多样性的增加也能在一定程度促进林内优势树种的生长;随机森林模型能够很好地量化和显出各变量与单木胸高断面积生长量之间复杂的关系,可以作为森林管理评价工具,为森林生长收获预估提供新的方法。

关键词：树木生长树木大小竞争树种多样性随机森林模型

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姜黄素增溶技术研究进展

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食品与发酵工业 2024年第14期50卷 342-348页

作者：郭玉任迪峰郭子烟刘相君翟星辰北京林业大学生物科学与技术学院林木资源高效生产全国重点实验室林业食品加工与安全北京市重点实验室北京100083

天然多酚类化合物姜黄素具有广泛的生物和药理活性,在食品工业中常作为食用色素,用于面制品、肉制品及功能饮料的生产加工,在增加食品色香味的同时,还能发挥功效,促进机体健康;在医学领域具备抗癌、抗血栓、抗心衰、抑制炎症反应及降血... 详细信息

天然多酚类化合物姜黄素具有广泛的生物和药理活性,在食品工业中常作为食用色素,用于面制品、肉制品及功能饮料的生产加工,在增加食品色香味的同时,还能发挥功效,促进机体健康;在医学领域具备抗癌、抗血栓、抗心衰、抑制炎症反应及降血压等潜能,具有很高的药理应用价值。但姜黄素因难溶于水,稳定性差,易降解,使其在体内难以被吸收,生物利用率低,这极大地阻碍了姜黄素在食品和药品等领域的应用。该文通过查阅大量国内外相关文献,对近年来姜黄素增溶技术的研究进展进行综述,概括出可通过包合、微乳、固体分散、吸附及胶束五大类技术来改善姜黄素的水溶性,提高生物利用度,为姜黄素在食品科学、生物医药及化妆品等领域的进一步开发利用提供参考和借鉴。

关键词：姜黄素生物活性增溶方法生物利用率应用价值

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长白落叶松人工林优势高广义代数差分生长模型

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林业科学 2024年第12期60卷 1-12页

作者：罗光成何潇雷相东吴璧芸向玮北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091

【目的】以长白落叶松人工林为研究对象,探究不同立地类型的立地质量差异,实现从立地分类到立地分级,精准评价长白落叶松人工林立地质量。【方法】基于吉林省一类调查和二类调查固定样地数据,采用广义代数差分法构建林分优势高生长差分... 详细信息

【目的】以长白落叶松人工林为研究对象,探究不同立地类型的立地质量差异,实现从立地分类到立地分级,精准评价长白落叶松人工林立地质量。【方法】基于吉林省一类调查和二类调查固定样地数据,采用广义代数差分法构建林分优势高生长差分模型。通过偏相关分析筛选对长白落叶松优势高生长具有显著影响的主导立地因子并形成立地类型(ST),应用K-Means算法对立地类型聚类形成立地类型组(STG),分别以ST、STG作为随机效应构建优势高生长混合效应模型,引入指数函数、幂函数、常数加幂函数消除异方差,采用一阶自回归、复合对称和自回归移动平均3种结构考虑自相关性,选出最优混合效应模型,根据立地类型组30年生的优势高进行立地分级。【结果】最优差分模型M1.1的调整决定系数(R_(a)^(2))为0.865,相对均方根误差(rRMSE)为7.756%。对林分优势高具有显著影响(P<0.01)的立地因子(偏相关系数)为海拔(0.379)、土层厚度(-0.247)、腐殖质层厚度(0.190)、坡位(0.113)、坡度(0.067),前3项为主导立地因子,形成45个立地类型。45个立地类型聚类形成5个立地类型组,考虑立地类型组的混合效应模型M1.7最优,赤池信息准则(AIC)为4402.492、贝叶斯信息准则(BIC)为4451.014,相较M1.1的AIC和BIC分别下降7.42%、7.04%。利用M1.7将5个立地类型组划分为5个立地等级,30年生的优势高依次为18.7、17.6、16.2、14.4和12.8 m。【结论】Richards、Korf、Hossfeld较其他基础模型更适宜推导差分模型;海拔、土层厚度、腐殖质层厚度是影响长白落叶松优势高生长的主导立地因子;获得立地类型与立地等级的对应表。

关键词：广义代数差分法长白落叶松混合效应模型立地质量评价

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事件触发式多智能体分层安全强化学习运动规划

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控制与决策 2024年第11期39卷 3755-3762页

作者：孙辉辉胡春鹤张军国北京林业大学工学院北京100083 淮南师范学院机械与电气工程学院安徽淮南232038 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

针对深度强化学习序贯决策过程中面临的动作安全性问题,研究一种事件触发式多智能体分层安全强化学习运动规划方法.首先,基于受限马尔可夫决策模型,构建一种具备安全约束的多智能体深度确定性策略梯度框架,该框架针对不同状态空间,以事... 详细信息

针对深度强化学习序贯决策过程中面临的动作安全性问题,研究一种事件触发式多智能体分层安全强化学习运动规划方法.首先,基于受限马尔可夫决策模型,构建一种具备安全约束的多智能体深度确定性策略梯度框架,该框架针对不同状态空间,以事件触发的方式实现运动策略的分层学习;然后,通过引入李雅普诺夫评价网络,建立带有条件约束的目标动作选择机制,并利用拉格朗日乘子法,解决多目标约束求解困难的问题,保证机器人内部决策的安全性;最后,在多机器人强化学习场景中对所提出方法进行实验.实验结果表明:触发式多智能体分层安全强化学习方法使得机器人的状态轨迹从危险状态中快速恢复至安全空间,增强了策略的安全性和多机协同运动规划能力.

关键词：强化学习安全约束运动规划多智能体事件触发

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过表达胡杨PeCPK7提高拟南芥耐盐性

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北京林业大学学报 2024年第11期46卷 62-75页

作者：张小萌殷可欣安珂悦赵紫焱赵瑞陈少良赵楠周晓阳北京林业大学生物科学与技术学院林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京林业大学验室与设备管理处北京100083

【目的】研究胡杨PeCPK7在植物耐盐过程中的作用,旨在进一步揭示植物耐盐的生理与分子调控机制。【方法】根据NCBI基因组数据库中胡杨PeCPK7 CDS序列,克隆PeCPK7基因,利用DNAMAN进行氨基酸序列比对,并用Mega 7软件进行进化树构建。以过... 详细信息

【目的】研究胡杨PeCPK7在植物耐盐过程中的作用,旨在进一步揭示植物耐盐的生理与分子调控机制。【方法】根据NCBI基因组数据库中胡杨PeCPK7 CDS序列,克隆PeCPK7基因,利用DNAMAN进行氨基酸序列比对,并用Mega 7软件进行进化树构建。以过表达PeCPK7拟南芥(PeCPK7-OE1、PeCPK7-OE2和PeCPK7-OE3)、野生型(WT)和转空载体对照(VC)拟南芥株系为试验材料,对各基因型拟南芥进行不同盐浓度处理,从生理生化和分子生物学水平研究胡杨PeCPK7在盐胁迫中的响应机制。【结果】(1)PeCPK7蛋白与其他物种中的CPK7有高度相似性,并与毛果杨PtrCPK7家族亲缘关系最近。(2)盐处理胡杨幼苗,PeCPK7的相对表达量在盐胁迫6 h后达到最大值,至48 h时恢复至最初状态。(3)PeCPK7定位于细胞质中。(4)在盐处理后,过表达PeCPK7拟南芥株系的生存率和根长均显著高于野生型(WT)和转空载体(VC)拟南芥;并且根细胞膜受损伤程度显著低于WT和VC。(5)在根中积累的Na^(+)和H_(2)O_(2)显著低于WT和VC,Ca^(2+)显著高于WT和VC;并且Na^(+)外排和K^(+)内流显著高于WT和VC。(6)盐胁迫下,过表达株系的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性升高幅度显著高于WT和VC。(7)过表达株系的叶绿素含量、PSⅡ最大光量子效率、实际光合量子产量、相对电子传递速率和光合速率高于WT和VC,而胞间CO_(2)浓度低于WT和VC。【结论】过表达胡杨PeCPK7能够提高拟南芥的耐盐能力,本研究将为利用基因工程提高植物的耐盐性提供理论依据。

关键词：胡杨盐胁迫钙依赖型蛋白激酶 PeCPK7 离子平衡活性氧

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不同郁闭度林下施用污泥产品对菘蓝重金属富集的影响

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北京林业大学学报 2024年第8期46卷 139-147页

作者：王书婷彭祚登杨文彬杨扬杨海婷马富亮白家云熊建军林木资源高效生产全国重点实验室(北京林业大学) 北京100083 北京城市排水集团有限责任公司北京100044

【目的】为探究林下施用污泥产品对套作菘蓝的安全性和品质的影响,在不同郁闭度林下开展了污泥对菘蓝重金属富集影响的试验。【方法】分别在不同郁闭度(0.3、0.6、0.8)的林下撒施0、30 t//hm2污泥产品后种植菘蓝,比较分析各生长期不同... 详细信息

【目的】为探究林下施用污泥产品对套作菘蓝的安全性和品质的影响,在不同郁闭度林下开展了污泥对菘蓝重金属富集影响的试验。【方法】分别在不同郁闭度(0.3、0.6、0.8)的林下撒施0、30 t//hm2污泥产品后种植菘蓝,比较分析各生长期不同处理对菘蓝药用部位养分吸收、重金属富集和有效成分含量的影响。【结果】(1)施用污泥产品提高了菘蓝组织中的氮、磷、钾含量,对全氮含量的改善最佳。(2)施用污泥产品增加了菘蓝组织对重金属镉、砷和锌的富集作用,降低了菘蓝叶片对汞的富集作用。(3)施用污泥产品降低了菘蓝根部有效成分的含量,但提高了重度郁闭林下菘蓝叶片中靛玉红的含量。【结论】按目前的标准施用30 t/hm2污泥产品会导致菘蓝组织中重金属富集较高,从而影响菘蓝的药用品质。

关键词：郁闭度污泥菘蓝重金属

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