基于图像的肉羊生长参数实时无接触监测方法

针对基于体尺、体质量的肉羊实时生长监测中体尺、体质量需要人工测量的不足,论文提出基于结构化限位装置及机器视觉技术的无接触肉羊生长参数测量方法,并讨论无接触方法获取的体尺数据与羊只生长特性的关系。首先,基于自主研发的无应激形态参数采集系统实时采集60只小尾寒羊的俯视图和侧视图,应用图像处理技术对所得到的图像进行分析,提取体高、臀高、体长、胸深、胸宽、臀宽3类6种体尺参数;无接触生长参数采集系统同时记录对应羊只的体质量。对无接触方法获取的体尺、体质量数据相关关系进行研究,并分别利用单因素线性回归、单因素非线性回归、多元线性回归、偏最小二乘回归、RBF网络拟合、SVM回归方法建立体尺与体质量关系模型。试验表明:体高、臀高、体长、胸深、胸宽、臀宽的最大相对误差分别为4.73%、2.55%、2.50%、3.95%、3.80%和2.90%;无接触方法获取的体高、体长、胸宽与体质量相关性大于0.8;在基于单因素的生长监测中可选择体长参数;多体尺能够较全面地表达羊只的生长状态,其中胸深、胸宽、体长是重要的监测参数;多因素非线性模型可以更全面、精准的体现羊只生长特性。论文提出的无接触方法可有效提升工作效率,节约50%的人工投入。同时,也可减少羊只的应激反应,是长期、实时监测羊只生长的实用方法,对推动精准、福利化养羊具有重要意义。     

家畜体尺自动测量技术研究进展

家畜体尺参数是评价家畜生产性能的关键指标之一,可为选取优良品种提供重要参考依据。人工测量家畜体尺费时费力、主观性强、有损动物福利。随着计算机技术的应用普及,家畜体尺自动测量技术发展较快,取得了较好的研究成果。该研究从家畜数据采集与预处理、家畜直线体尺测量、家畜围度体尺测量3个方面,阐述了家畜体尺自动测量技术的一般流程、常见技术、研究现状及方法优劣。首先,数据采集与预处理是家畜体尺自动测量的重要步骤,包括家畜图像数据的采集、分析与处理,输出便于体尺测点定位的数据,为家畜直线与围度体尺测量奠定基础;其次,家畜直线体尺测量技术基于数字图像处理和计算机视觉等方法,提取直线体尺测点并计算体尺测量值,是目前家畜体尺自动测量领域的主要研究内容;最后,因家畜围度体尺测量难度较大,其测量方法也是近年来相关领域研究的难点,胸围、腹围等体尺参数是家畜体质量和肉产量的重要参考指标,围度体尺测量主要包括体尺测点定位、围度体尺曲线拟合与尺寸计算。该研究还探讨了目前家畜体尺自动测量领域存在的成本高、自动化程度低、实时性与普适性差等问题,展望了未来该领域发展趋势,以期为开展家畜体尺自动测量技术与方法研究提供参考。     

基于点云旋转归一化的猪体体尺测点提取方法

家畜体尺测量是现代畜牧业研究的重要课题,而体尺测点的提取是体尺测量过程中的关键。为了解决猪体点云的三维体尺测点的自动提取问题,提出了一种基于旋转归一化的猪体体尺测点提取方法。对于采集的猪体点云数据,首先利用随机采样一致性算法删除地面区域并提取目标猪体,同时存储地面法向量;然后采用基于地面法向量矫正的主成分分析方法对猪体点云进行旋转归一化,将其统一到标准测量坐标系;最后利用体尺测点的几何形态特征和测点间的结构关系提取猪体体尺测点。试验结果表明,基于地面法向量矫正的主成分分析方法可以得到较好的旋转归一化结果,使猪体的体长,体高和体宽方向基本与坐标系的x轴,y轴,z轴相一致,体长、体宽、体高、臀宽和臀高测点提取结果与实际的体尺测点测量结果位置平均误差在16 mm以内,与其他体尺测点检测方法相比,该方法可以对输入猪体的点云方向进行校正,输入的猪体点云体高方向不需要和相机坐标系的任意一个坐标轴平行,降低了原始数据获取难度。该方法可为猪体的自动化体尺测量提供参考。     

作物分子生态学研究与展望

从分子水平研究作物与环境的关系及其作用规律已成为当代作物栽培学研究的重要内容,也是现代分子生态学的热点问题之一。作者从作物生长发育相关基因的遗传生态特性入手,着重分析在作物生长发育过程中的遗传分子生态特性与环境分子生态效应,在此基础上,提出应根据各作物各生长发育阶段相关基因的遗传生态特性,制定科学的调控技术,以实现作物高产、优质、高效、环境友好、安全的生产目的。并进一步阐述了当前作物分子生态学亟待解决的几个理论问题及主攻方向。     

基于机器视觉的猪体体尺测点提取算法与应用

无应激获取猪体的体尺、体质量,是猪福利养殖中的一个重要任务,为解决机器视觉提取自然站立姿态下猪体的体尺测点识别率低的问题,该文通过在线摄像机获取120d龄长白猪的彩色图像,以猪体体尺传统的测量位置为研究基础,结合猪舍现场实际情况,提出了复杂背景下猪体个体信息提取的算法、基于包络分析的猪体头部和尾部的去除算法以及具有一定弯曲姿态的复杂猪体体尺测点坐标提取的算法,并利用Matlab2010软件实现了其算法。验证试验结果表明:通过背景减法和去除噪声算法可去除背景干扰,有效识别猪体信息;测点提取算法可准确提取自然姿态下猪的个体轮廓,识别其体尺测点,实现了猪体的体长、体宽等体尺量算的9个体尺测点的坐标提取,经验证,对猪体体长的实测值平均相对误差最小,其平均相对误差仅为0.92%;其次为腹部体宽,其平均相对误差为1.39%;而对猪体肩宽和臀宽的检测误差较大,平均相对误差分别为2.75%和3.03%。本研究可应用于猪体无应激量算体尺、估算猪体体质量,为开展福利养殖提供了一种新方法。     

整株干物质量分配指数模型模拟冬小麦各器官形态参数

作物生长机理模型可以定量描述作物生长发育及其与环境因子的动态关系,具有通用性、动态性和预测性的特点,但基于生长机理模型模拟结果的作物虚拟技术与方法尚缺乏研究。针对基于生理过程的小麦功能模型与三维结构模型之间不能很好衔接的问题,该文开展越冬期后不同小麦品种的主茎干物质量在不同器官之间的分配研究,以有效积温和干物质量为连接纽带,构建小麦叶片、叶鞘、茎秆、穗各器官的几何特征模拟模型,并用独立数据进行了验证。结果显示:穗干物质量分配指数模拟效果最好,RRMSE值和EF值分别为6.58%和0.98;叶片、叶鞘和茎秆的分配指数模拟效果较好,RRMSE值分别为13.86%、10.83%和14.87%,EF值分别为0.98、0.97和0.91。麦穗形态参数模型和叶鞘长度模型具有非常好的模拟性能;叶片长度和最大叶宽模型、茎秆长度和直径模型具有较好的模拟性能;叶鞘形态参数模型对于叶鞘展开宽度的模拟效果一般,需要在后续研究中对拟合方程和模型参数进一步修正。该系列模型以干物质量为参数输入,能够生成小麦主茎三维形态模拟所需的各器官逐日几何特征参数,参数反映了品种特性、生长环境及气象因素对作物生长的影响,是一种实现小麦功能模型与结构模型实际结合的有效方法。     

多视角深度相机的猪体三维点云重构及体尺测量

对活体牲畜三维重构,数据采集方式、快速配准融合方法、表型体尺测量方法缺乏成熟有效的方案,导致目前活体牲畜的自动体尺测量技术难以在养殖场中推广应用。该文以猪为研究对象运用消费级深度相机KinectV2从正上方和左右两侧3个不同角度同步获取在采集通道中自由行走猪的局部点云。局部点云采用邻域曲率变化法去噪,并运用基于轮廓连贯性点云配准融合,最后采用多体尺数据精确估算技术测定包括体长、体高、胸宽、腹围等数据。该文分别对比实验室中模型猪由传输带以5种不同速率经过通道和养殖场内25头猪逐一经过通道,2种情况下采集数据进行各项体尺测算结果。其结果显示模型猪在传输带上以0、0.3、0.6、0.9和1.2 m/s等5种不同速率下测量体长、体高、胸宽、腹围值与实测值的平均相对误差分别为1.77%、1.36%、2.74%和2.17%。养殖环境下对25头猪同样4种体尺值与实测值的平均相对误差分别为2.56%,2.32%,3.89%和4.51%。试验结果发现养殖场活体猪测量最小误差可以达到实验室环境下的效果,但是最大相对误差变化较大,其原因在于养殖场中猪自由行走采集数据时行为姿态发生很大变化。     

农牧交错带牧业系统波动性及影响因子分析

牧业系统波动是影响到农牧交错带农户生计和生态安全的重大问题。该研究以羊只总数为牧业系统特征变量,选取年降水量、年平均气温、有效灌溉面积、粮食播种面积、粮食总产量、当年造林面积、草地面积、植被指数、农业劳动力人数和农民人均纯收入为影响因子。用经验模态分解法获得羊只总数及其10个影响因子的波动分量和趋势量;进而运用集对分析法对羊只总数与其影响因子的相应波动分量进行对比分析。结果表明,1954—2013年盐池县羊只总数波动较大,羊只总数及其10个影响因子存在3~4、7~15、22~26、40~45 a的准周期性波动,22~26 a准周期是羊只总数波动中最重要的。对羊只总数波动影响最大的因子是粮食播种面积,其次是年降水量,二者的综合影响率占75%。年平均气温、粮食总产量和造林面积也有一定影响。羊只总数波动分量的周期越长,受农业的影响越大;越短则受气候的影响越大。经济社会对羊只总数的波动影响很小。气候因子在3、7~9和30 a准周期上影响羊只总数波动,是其主控因子;而粮食总产量、当年造林面积是羊只总数波动的反向调节因子,其他6个因子兼有主控和反向调节两方面的作用。基于以上各主要影响因子的作用机理,构建有效的农林牧复合系统将是实现盐池县牧业系统稳定发展的必然出路。     

池塘水产养殖精准投喂系统研制与试验

针对传统池塘养殖多依靠经验粗放式投喂而导致生产效率低、环境压力大、养殖风险高的问题，该研究提出一种适配池塘养殖的精准投喂系统。该系统主要包括水质监测、决策控制、驱动执行和远程监控等模块。以影响鱼类摄食需求的关键因子溶解氧、温度、体质量等为输入参数，以摄食需求量为输出参数，基于蚁群优化算法的模糊PID控制技术实现精准投喂。为验证系统的实用性和有效性，以精养草鱼为对象开展池塘养殖对比试验，从调控性能、生长性能、经济效益和环境效益等方面进行综合评价。结果表明：所提出的精准投喂系统控制性能稳定可靠，控制误差小于7%，与传统投喂系统相比，Nash-Sutcliffe效率系数（N_NS）提高至0.913，均方根误差（R_RMSE）降低16.10。草鱼生长参数不存在显著差异性（P>0.05），但饵料系数显著降低11.73%（P<0.05），养殖收益提高1.46万元/hm²，吨产减排约241.40 kg。所研制的精准投喂系统具有较好的综合应用性能，可为其他养殖模式、鱼类精准投喂设施研发提供参考和技术支持。     

SSR座位与秦川牛及其杂种牛生长性状的相关性分析

本研究以秦川牛及其与利木赞牛、德国黄牛以及红安格斯牛的杂交F1代(4月龄)共4个牛群体总计164个个体为研究对象,以体尺性状作为衡量牛生长发育性状的指标,运用最小二乘线性模型,分析了10个SSR座位与生长发育性状的相关性。结果表明,10个多态SSR座位基因型对秦川牛及其杂交后代的生长发育性状效果不一:在ETH225座位,CH基因型(152/172)在4个群体内的体高、十字部高、尻长均显著低于其它基因型;BM1500座位,BC基因型(150/164)在十字部高、胸围、体重指标上高于BD型(150/170);HEL5座位,BD基因型(160/170)、EH基因型(172/180)在多项指标上大于其他基因型;BM2113座位,CG基因型(144/164)在体高、体长、腰角宽、胸围和体重指标上大于CF(144/160)、BF(142/160)基因型;CSSM66座位,BG基因型(183/211)在体高、十字部高、胸围指标高于AE基因型(181/207);HEL9座位BG基因型(158/178)在体高,十字部高、胸围、尻长和体重指标上大于EJ基因型(166/186)。本研究的结果旨在为科学评价秦川牛的遗传资源价值和良种选育提供理论依据。     

绵羊mtDNA D-环序列与微卫星DNA遗传多样性和系统发育分析

采用mtDNA D-环序列和微卫星DNA两种标记方法,对9个绵羊群体225只个体进行遗传多样性和系统发育分析。结果表明：两种方法在遗传多样性分析中得出的结论一致,即在研究的9个绵羊群体中青海藏羊的遗传多样性最丰富,而湖羊和岷县黑裘皮羊遗传多样性都较低。但在系统发育分析中,通过mtDNA D-环序列和微卫星DNA座位数据构建系统发育树,结果表现为很大的不同。由于微卫星DNA符合孟德尔遗传规律,能够反映群体间的亲缘关系,构建的系统发育树结构可靠。mtDNA是核外遗传物质,具有母系遗传的特点,在反映群体间的亲缘关系上不具优势。此外,青海细毛羊和甘肃高山细毛羊的育种实践表明它们的遗传来源相似,亲缘关系相近,这与微卫星DNA座位数据构建系统发育树反映的结果一致,因此,在群体的亲缘关系研究上,微卫星DNA数据分析的结果比mtDNA序列分析结果更可信。172个单倍型序列网络关系分析表明研究的9个绵羊群体可能有三个母系起源。     

规模化羊场羊舍夏季环境与小尾寒羊的行为观察

如何建立与完善舍饲养羊工艺模式,以满足羊只生物学特点和行为学特性的要求,正受到越来越多的关注。该文在对规模化舍饲养羊场的羊舍环境进行测试分析的基础上,对小尾寒羊的行为表现进行了连续2周的观察。结果表明,舍饲环境下小尾寒羊的行为谱主要由采食、反刍、休息和运动4个行为变量构成,处于不同生育阶段的小尾寒羊之间行为存在着一定的差异。躺卧是小尾寒羊的一种基本行为,环境温度对羊只的躺卧区域选择及躺卧姿势有很大影响。在集约化舍饲环境下,虽然可以为羊只提供较为理想的羊舍小气候环境,但因饲养环境单调,空间狭小,羊只的某些固有行为得不到正常表达。     

利用微卫星DNA标记分析7个绵羊群体遗传多样性与系统发育

摘要:实验室检测了甘肃藏羊、甘南藏羊、湖羊、青海藏羊、小尾寒羊、滩羊、岷县黑裘皮7个绵羊群体268只个体15个微卫星座位等位基因,进而开展了等位基因变异分析、杂合度分析、哈代—温伯格比率检验、遗传距离估算、系统发生树构建和遗传结构推导。结果表明：7个绵羊群体在15个微卫星座位上共发现187个等位基因。哈代—温伯格比率偏差检验中共发现43个“群体-座位”偏离了哈代—温伯格比率,其中湖羊偏离哈代-温伯格比率的“群体-座位”数最多。群体杂合度分析表明青海藏羊群体的遗传多样性较丰富,而湖羊和岷县黑裘皮羊的遗传多样性较低。遗传距离和系统发生树的分析表明,滩羊、小尾寒羊和湖羊亲缘关系较近,类群起源上享有共同的祖先,岷县黑裘皮羊与其它6个绵羊群体遗传关系较远,7个绵羊群体的遗传结构推演为三类。     

7个牛品种PON1基因的EcoRⅤ和AluⅠ酶切多态性分析

对氧磷酶是一种与高密度脂肪酸高度相关的脂酶,且被认为在脂肪代谢和心血管病发生方面起着关键的作用。本研究旨在对对氧磷酶１基因的酶切多态性与牛的生长和胴体性状进行关联分析。基于这一目标,应用RFLP技术对18头安格斯,23头晋南牛,20头利木赞,28头鲁西牛,26头秦川牛,29头西门塔尔牛和29头夏洛莱牛进行了基因型分型,SAS 9.1的GLM过程中的Duncan’s 检验对不同基因型之间进行了多重比较分析,结果表明,EcoRⅤ位点与体重、日增重、眼肌面积和嫩度之间存在显著生物学相关,并且AG基因型个体与其它基因型相比在日增重和嫩度上存在显著差异（p< 0.05）,而AA基因型个体相对于其它基因型具有较大的眼肌面积（p< 0.05）。而AluⅠ位点则与体重、净肉重和嫩度之间具有显著的生物学意义（p< 0.05）.且AA型个体相对来说均优于其它基因型个体（p< 0.05）。品种间的比较表明,除实验牛始重相对趋于一致外,国外肉牛专门化品种在其它方面均优于国内品种。因此,本实验所研究的两个位点可作为牛肉多汁性（嫩度）的标记,为肉牛的选种提供生物学基础。     

夏季运动场遮阳对舍饲小尾寒羊行为和生理指标的影响

为改善运动场的热湿环境，减少太阳辐射给舍饲小尾寒羊造成的热应激，该文作者于2004年夏季在内蒙古赤峰市某规模化羊场，采用了运动场架设遮阳棚的方式。该试验着重对遮阳棚(试验组)和露天运动场(对照组)的温热环境，以及小尾寒羊的行为和生理指标等方面进行了测试分析。试验结果表明，架设遮阳棚后，可以明显地改善舍饲运动场的热湿环境，遮阳棚内的温湿指数(THI)、辐照度和地面温度均显著小于露天运动场；遮阳棚可以使小尾寒羊比较稳定地休息与反刍，同时随着外界环境THI值的增大，选择遮阳棚的羊的数量以及羊在遮阳棚内的活动时间都随之增加；运动场遮阳有利于减缓小尾寒羊的生理应激，可以使小尾寒羊在高温时段保持正常的生理指标。     

聚类分析在黄瓜育种中的应用

本文提出在育种中通过聚类划分品系的新思想,对全部目标性状做聚类分析,同类者放入同一品系中选育较好,不同类者可放入同一品系或不同品系。通过聚类分析可清楚地看出目标性状间的关系,为制定育种方案提供客观、清晰的理论依据。供中国黄瓜科研工作者参考,并期望对提高国内黄瓜遗传研究与育种利用水平有所帮助。     

12个地方鸡种遗传多态性的AFLP指纹分析

利用6对AFLP引物组合对中国12个地方鸡种进行了遗传检测，构建了各个品种的AFLP DNA指纹图谱，根据AFLP分析结果, 统计了每个引物组合在各个品种中检测到的多态性条带和特异性条带，计算了12个地方鸡种的遗传相似系数和遗传距离，并据此构建了UPGMA聚类关系图，分析了所研究鸡种的遗传关系。结果表明：6对AFLP引物组合在12个地方鸡种中共检测到279条多态性条带，平均每个引物组合产生46.5条多态性标记，同时在每个品种群体中还检测到了数量不等的特异性条带，其中寿光鸡和东乡黑鸡最多，为9条，旧院黑鸡和兴义矮脚鸡最少，为1条。12 个鸡种聚为3类，鸡种间的遗传相似系数及聚类结果与所保存的地方鸡种的地理分布、现实状况是相吻合的。从而表明AFLP指纹用于我国地方鸡种遗传多态性分析、品种的鉴定及品种间的亲缘关系分析是可行的。