基于无人机遥感影像的玉米冠层温度提取及作物水分胁迫监测

针对当前无人机热红外遥感提取冠层温度不准确、监测作物水分胁迫状况精度不高的问题,该研究以不同水分处理的拔节期夏玉米为研究对象,利用无人机获取试验区域热红外和可见光图像资料,分别采用Otsu算法、EXG-Kmeans算法和Otsu-EXG-Kmeans算法获取冠层区域图像,并对提取结果进行精度评价,而后采用最优算法求得对应作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index,CWSI）,通过分析CWSI同土壤含水率相关关系以及CWSI日平均变化趋势来监测玉米水分亏缺状况。结果表明：1）相比于其他方法,Otsu-EXG-Kmeans算法对冠层温度提取精度更高（用户精度为95.9%）,提取的冠层温度更接近实测温度（r=0.788）,可以准确获取图像冠层温度。2）相比于冠层温度,CWSI与土壤含水率的相关性更高（r= -0.738）,CWSI日平均变化趋势更符合实际情况,可更加精确地监测玉米缺水状况。该研究为无人机遥感精准监测作物水分胁迫状况提供参考。     

基于DSSAT作物模型的中美大豆主产区单产模拟与验证

开展基于作物模型的大面积作物产量估测研究,可以为及时掌握全球重点地区农作物的生产情况提供数据支撑。该研究以大豆为监测作物,选取中国吉林省和美国爱荷华州作为研究区域,基于DSSAT作物估产模型中的SOYGRO大豆模型,利用分辨率为0.5°×0.5°的生育期气象要素以及500 m×500 m绿色叶绿素植被指数,进行遥感数据融合作物模型估测大豆单位产量的模拟与验证研究。结果显示,2008-2017年,美国爱荷华州大豆单位产量模拟值的平均误差为16.8%,均方根误差为762.8 kg/hm~2,平均偏差为107.2 kg/hm~2;中国吉林省大豆单位产量估测的平均误差为36.3%,均方根误差为1 088.4 kg/hm~2,平均偏差为-237.9 kg/hm~2。在县域尺度下,大豆单位产量模拟值与调查值的拟合度较好,尤其在产量较低的年份,其中美国爱荷华州的产量相关系数最高可达0.78,中国吉林省的相关系数偏小,为0.59,表明对美国爱荷华州大豆单位产量的估测精度优于中国吉林省。研究所建立的大豆单位产量估测技术路线,可以为中美两国主产区作物单位产量的大面积有效估测提供参考。     

设施果园自动对靶精准变量施肥控制系统

针对目前果园条施肥过程中缺乏精准变量对靶施肥装置的问题,该研究研制了一种排肥轮槽口体积可根据果树目标施肥量及冠层直径大小自动调节,排肥轮转速随施肥车速自动变化的果园精准变量自动对靶施肥装置与控制系统。该装置采用外槽轮式结构,槽口体积可连续调节自动变化。采用激光雷达传感器实时探测果树冠层位置,使用霍尔传感器检测施肥车行驶速度,以STM32F407VET6单片机为核心设计了控制器。分别以尿素、复合肥、有机复合肥3种颗粒肥料为试验材料,标定了不同排肥轮槽口开度在不同排肥轮转速下的排肥量,单个槽口排肥量与排肥轮转速呈负线性关系,决定系数R2不小于0.93;建立了单棵果树目标施肥量与排肥轮转速、施肥车速、槽口体积以及果树冠层直径4个变量之间的关系及排肥轮转速控制规则。室内台架试验结果表明,单棵柑橘树实际施肥量与给定目标施肥量相对误差最大为5.17%,变异系数最大为1.47%,可在施肥车速变化情况下准确施用不同颗粒肥料。大棚柑橘果园自动对靶施肥试验结果表明,单棵柑橘树实际施肥量与给定目标施肥量相对误差最大为4.83%,变异系数最大为6.96%,且施肥均在果树冠层直径范围内完成。该装置能够根据果树冠层直径大小对靶按需施肥,适应不同种类颗粒肥的少量或较大量定量施肥,满足不同大小果树不同需肥量的精准变量自动施肥要求。     

盐碱土入渗下修正Green-Ampt模型参数确定与验证

为进一步探究盐碱土的入渗机理,实现科学的盐碱土农业生产与灌溉,基于传统Green-Ampt模型,根据盐碱土的入渗特性引进扩散率D(θ),并结合对土壤剖面含水量分布的划分假定对模型进行修正。利用5种盐碱土进行一维积水入渗试验,采用入渗率、湿润锋数据验证该修正模型。结果显示：修正模型模拟值与实测值的一致性良好,进行相关分析得到5种盐碱土入渗率R2平均值为0.983,平均绝对误差均小于0.05;湿润锋R2平均值为0.868,平均绝对误差均小于3.50。将修正模型参数饱和导水率、湿润锋面基质吸力值与盐碱土盐分离子含量进行相关分析,结果显示基质吸力值随K++Na+含量的减少而减小,饱和导水率随K++Na+含量的减少而增大。该修正模型经验证可应用于不同盐渍化程度的盐碱土入渗过程模拟,从而为深入盐碱土水分入渗机制研究与加快盐碱土农业生产提供理论支持。     

基于GF-1和Sentinel-2时序数据的茶园识别

由于茶园大多分布在地形复杂的山区,地块破碎,分布零散,形状差异大、植被混杂且茶园所处环境长期受到云雨的影响,增加了茶园遥感识别的难度与不确定性,针对这一问题,该研究提出了利用高分1号(GF-1)和哨兵2号(Sentinel-2)时序数据提取茶园的方法,以浙江省武义县王宅镇为研究区,采用GF-1号为主要数据源,并利用MODIS地表反射率产品和Sentinel-2反射率数据,基于时空融合算法得到时间分辨率5 d的10 m Sentinel-2完整的时序数据。综合利用GF-1在空间细节方面的优势和重建的Sentinel-2高观测频率时序数据在反映茶树生长过程方面的优势,分别基于GF-1的光谱和纹理特征及GF-1的光谱、纹理特征和Sentinel-2时序特征两种特征组合方式,采用随机森林算法提取茶园。结果表明,GF-1光谱、纹理信息结合Sentinel-2时序信息分类结果的准确率、错误率、精确率、召回率和F1分数分别为96.91%、3.09%、89.00%、83.09%和0.86,仅基于GF-1光谱和纹理信息的分类准确率、错误率、精确率、召回率和F1分数分别为94.72%、5.28%、73.09%、84.61%和0.78,添加时序信息分类结果总体优于未添加时序信息的分类结果。表明高空间分辨率结合高频率时序遥感数据是提高茶园分类精度的有效手段。     

低温等离子体耦合Fe2O3催化剂去除粮食仓储环境中磷化氢

为了探究低温等离子体（Non-Thermal Plasma,NTP）耦合催化剂对粮仓中磷化氢（PH3）的去除效果,该文采用介质阻挡放电低温等离子体与催化剂耦合的反应装置,研究了NTP与Fe2O3催化剂耦合对PH3去除率的影响,并对耦合反应后的催化剂进行表征,分析产物及反应机理。结果表明,载体和催化剂与NTP耦合改变了NTP的放电状态,提高了PH3去除率;不同载体负载Fe2O3后,在输入功率超过53 W时,NTP与Fe2O3催化剂耦合对PH3去除率均高于无填充,Fe2O3/Al2O3与NTP耦合效果最好,去除效率达到了100%。耦合前后催化剂的表征结果表明,耦合反应之后,Fe2O3/Al2O3催化剂的比表面积降低了11.23%,Fe3+/(Fe2++Fe3+)含量提高了21.06%,Osur/(Olatt+Osur+Oads)含量减少了2.24%,Fe含量降低了4.69%,P含量增加了4.34倍。产物分析表明耦合后生成的主要产物为磷酸。研究结果表明NTP耦合Fe2O3/Al2O3催化剂具有很好的PH3去除效果,为粮食仓储行业去除磷化氢提供理论依据。     

Screening of Feather Degrading Bacteria and Optimization of Fer-mentation Conditions from Poultry

The purpose of this experiment was to isolate and screen the microorganisms from the soil where chicken feathers were piled for a long time and identify them bi...     

倒木基质对长苞铁杉种苗生长及生理特性的影响

以高腐烂(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)等级的长苞铁杉倒木作为长苞铁杉种子萌发的基质和覆盖物,探讨倒木基质对长苞铁杉种子的萌发和幼苗生长的影响,以期为长苞铁杉的更新提供新的途径和思路。研究中选择直径>20 cm、Ⅲ~Ⅴ腐烂等级的长苞铁杉倒木为试验材料,分不同等级倒木与黄壤土按质量比例2:8、5:5、8:2、1:0、CK（对照,只有黄壤土）探讨倒木作为基质对长苞铁杉种子萌发的影响,以不同等级倒木按照覆盖住种子的不同覆盖厚度2.5、5、7.5、10 mm、CK（对照,只覆盖绵沙）研究倒木覆盖对长苞铁杉种子萌发的影响,结果表明,倒木基质对长苞铁杉种子发芽和幼苗生长均具有一定的促进作用。（1）第Ⅲ等级和第Ⅴ等级的倒木在木:土=5:5处理下种子发芽率与幼苗根长均显著高于其他配比处理。（2）第Ⅳ等级的倒木在木:土=8:2时长苞铁杉发芽率显著高于其他配比处理,在木:土=5:5处理显著影响长苞铁杉幼苗的根长和叶长;各腐烂等级(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)的倒木在木:土=1:0处理下,长苞铁杉幼苗CAT活性、PPO活性、SOD活性均显著高于对照组(CK);第Ⅴ等级倒木对长苞铁杉幼苗POD活性影响显著。（3）第Ⅲ等级倒木覆盖7.5 mm处理下,长苞铁杉种子发芽率显著高于对照组(CK),覆盖5 mm处理下幼苗根长显著高于对照组(CK);不同腐烂等级(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)倒木覆盖5 mm处理对长苞铁杉幼苗的叶长有显著影响;第Ⅲ等级倒木覆盖处理下长苞铁杉种子发芽率优于其他等级,但与对照组(CK)无显著差异。     

轮作及农艺措施对减轻向日葵列当危害的影响

向日葵列当对向日葵生产带来严重危害,目前向日葵生产中主要通过化学除草、选择抗性品种进行防除。通过合理轮作是减轻列当危害的有效手段,但是如何选择轮作作物、其防除效果如何并不清晰。采用向日葵连作重茬土壤进行盆栽试验,并进行田间调查,研究结果表明：向日葵与燕麦、小麦和马铃薯轮作均可不同程度地降低向日葵列当寄生率,其中向日葵—燕麦—向日葵轮作对列当耗减最多,与对照组（向日葵连作）相比列当寄生率降低30%。向日葵—燕麦—向日葵—燕麦—向日葵、向日葵—小麦—向日葵—小麦—向日葵轮作列当寄生率均低于50%,两者差异不显著,而显著低于向日葵—马铃薯—向日葵—马铃薯—向日葵轮作处理。田间调查结果显示向日葵的花盘直径与列当寄生数呈负相关,地膜覆盖对向日葵列当寄生影响不大。综合得出,燕麦是一种良好的向日葵列当诱捕作物,适合在内蒙古等食用向日葵主产区推广应用。     

Nitrogen Vertical Distribution and Status Estimation Using Spectral Data in Maize

Nitrogen (N) is often distributed in a vertical gradient and the symptom of N deficiency usually appears earlier in the lower leaves than in the upper ones. As for hyperspectral technology, identifying the sensitive leaves and the effective index are the two key factors for timely N topdressing. The results of this paper showed that the N contents in the lower leaves produced significant difference among different N rate treatments (a = 0.001) and showed an extremely significant relationship with soil nitrate nitrogen at 30 days after emergence. Taking the optimal treat as a reference, Nitrogen Stress Index (NSI) and Nitrogen Spectral Stress Index (NSSI) of the lowest two leaves could indicate plant N deficiency and guide nitrogen topdressing. NSI or NSSI could change regularly with the nitrogen stress degree and indicate the necessary amount of N topdressing. NSSI is relatively a better indicator since it comes from a fast, timely, uncontaminated, and nondestructive method.