基于多源Sentinel数据的县域冬小麦种植面积提取

冬小麦是我国主要的粮食作物之一,及时准确地获取冬小麦种植面积对农业政策的制定具有重要意义。以河南省扶沟县为研究区域,以多生育期Sentinel-1A和Sentinel-2A/B遥感影像为数据源,构建光谱特征、植被特征和极化特征的多生育期数据集,分析各类地物的特征曲线,采用随机森林算法对单生育期单传感器、单生育期多传感器、多生育期单传感器和多生育期多传感器的遥感影像进行精细分类,实现县域冬小麦制图。结果显示：单生育期的雷达影像无法满足制图要求,拔节期的总体精度最高,仅为62.9%,多生育期雷达影像分类精度达到81.9%,基本满足制图要求;单生育期的光学影像和融合影像在成熟期的精度最高,总体精度分别为93.4%和95.1%,Kappa系数分别为92.4%和94.8%,可以绘制较为精准的冬小麦分布图;多生育期融合影像绘制的扶沟县2019年冬小麦空间分布图,总体精度为96.8%,结果最优。研究结果表明融合的多生育期遥感影像可以为县域冬小麦种植面积的提取提供技术依据。     

不同播期和灌水条件下冬小麦生物量变化与产量模拟

为了阐明播期和灌水对冬小麦生物量积累动态特征的影响并实现不同播期与灌水条件下的产量模拟,在吴桥实验站2年（2017—2019年）播期水分大田试验基础上,结合2011—2017年播期水分文献资料,采用“小麦钟”模型发育指数来定量模拟冬小麦的发育期,以Logistic模型定量模拟不同播期和水分处理对地上部生物量积累动态的影响,并建立冬小麦生物量模型,进而构建冬小麦产量模型。结果表明,播期通过影响冬小麦生长旺盛期来影响生物量积累;播期推迟,冬小麦生长旺盛期缩短而使生物量减小。不同水分处理造成的地上部最大生物量的差异主要由生物量的最大积累速率决定,生物量最大积累速率随灌水量的增大呈先增加后下降趋势。基于冬前积温和生长季供水量建立冬小麦生物量与产量模型,冬小麦地上部生物量实测值和模拟值的均方根误差（RMSE）和归一化均方根误差（NRMSE）分别为1980.2kg/hm2和15.7%,产量实测值和模拟值的RMSE和NRMSE分别为839.7kg/hm2和10.6%。基于发育指数的Logistic模型能较好地模拟冬小麦的生物量积累,对不同播期与灌水条件下的产量具有较好的预测效果。足墒播种条件下,冬小麦适宜冬前积温为200~600℃·d,生长季适宜供水量为200~450mm。该研究为华北地区合理调控播期灌水措施提供了科学依据,为不同播期与灌水条件下冬小麦产量预测提供了思路。     

基于EDEM的小麦精量排种器设计与试验

为实现小麦的精量排种,设计了一种精量小麦排种器。对排种器进行设计计算,最终确定排种器为锥盘式,型孔数量为50个,锥角为30°。采用EDEM软件进行仿真分析,结果显示:当转盘转动速度为19.38r/min、型孔长度平均值为7.95mm、小麦种子外层厚度为8.20mm时,作业合格率为89.55%,单粒率可达到50.80%,符合排种器的作业要求。试验结果表明:排种器具有行间的排量较足和一致性好的特质,在小麦的播种过程中,系数的变异已经控制在10%以内。根据测量的秧苗数量计算面积,小麦每667m 2可达到4万株,分蘖的数量为3~10株,分蘖完成后每667m 2达25万株,可以满足小麦种植的实际需求。     

双孢菇工厂化生产环境因子调控系统设计

双孢菇工厂化生产中环境因子是影响双孢菇的生长发育的主要因素。为此,针对双孢菇高效工厂化生产对环境条件的要求,开发了控温、调湿装置,设计了多因素模糊控制策略,实现了环境温湿度、培养料土温湿度的综合调控。试验结果表明:系统正常运行状态下,培养料土温度控制偏差小于0.7℃,温度上升响应速度大于0.4℃/h;环境湿度调控偏差小于3.5%,湿度上升响应速度大于5%/h;喷淋后培养料土各点位均处于最适含水量范围,含水量标准差约为4.04%。所设计环境调控系统整体性能稳定可靠,能够满足双孢菇生长所需环境要求。该系统可为双孢菇工厂化生产环境自动精准调控提供技术支撑。     

冀东稻区基于低温复合菌系HT20的秸秆腐解因素研究

为探索低温启动型且具有纤维素强分解能力的复合菌系HT20作用下秸秆腐解的影响因素。采用室内培养试验,通过响应曲面优化法Box-Behnken设计建立HT20添加量、温度、秸秆含水率和尿素添加量与秸秆腐解率之间的模型,结合大田微区模拟试验验证HT20实际田间应用效果,并与常用的4种秸秆腐熟剂进行比较。结果表明:秸秆腐解率受HT20添加量、温度、秸秆含水率的影响显著,且各影响因素间交互作用对秸秆腐解率影响显著,尿素添加量与HT20添加量之间交互作用对秸秆腐解率影响不显著。与不添加腐熟剂(CK)和常用腐熟剂相比,HT20腐解速率提高20.10%～81.46%,腐解时间缩短17.62～183.41d,养分提高5.44%～71.49%,微生物数量增加1.57%～76.14%。表明,低温复合菌HT20在冀东滨海稻区还田秸秆腐解中起到了主导作用。研究结果为本地秸秆还田中低温复合菌系HT20的施用提供理论指导,为我国北方稻区秸秆还田提供技术支撑。     

低氮胁迫下不同氮效率玉米品种的氮代谢与物质生产差异

以氮高效品种‘正红311’和氮低效品种‘先玉508’为试验材料,通过室内水培研究低氮胁迫下不同氮效率玉米品种的氮代谢与物质生产差异。结果表明,低氮胁迫下玉米幼苗根系与叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酸合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性,可溶性蛋白含量,地上部、根系和单株干物质与氮积累量及根系氮吸收效率均显著下降,但‘正红311’的各指标降幅均低于‘先玉508’;根冠比、根冠氮分配比和根系氮物质生产力均显著升高,但‘正红311’根冠比、根冠氮分配比的增幅均低于‘先玉508’,而根系氮物质生产力的增幅较‘先玉508’更高。氮高效品种‘正红311’的NR、GS、GDH活性及可溶性蛋白含量均高于氮低效品种‘先玉508’,且对低氮胁迫响应更高效,使得其根系氮吸收效率和物质生产能力显著高于‘先玉508’,而根冠比和根冠氮分配比显著低于‘先玉508’,有效地维持地上部与根系的干物质与氮的协调分配,保证其物质生产与氮积累,提高其对低氮环境的适应能力。因此,氮高效品种在肥沃地区种植可减少氮肥施用,发挥其氮高效特性,而在丘陵地区推广则有利于保证玉米的高产稳产。     

生物炭添加量对冬小麦花后干物质积累及转运的影响

【目的】提高微咸水灌溉效率并降低土壤盐渍化风险。【方法】以冬小麦为研究对象,设计避雨条件下不同微咸水-生物炭处理(CK,淡水;B0,5 g/L微咸水;B15,5 g/L微咸水及15 t/hm²生物炭;B30,5 g/L微咸水及30 t/hm²生物炭;B45,5 g/L微咸水及45 t/hm²生物炭)的田间试验,探讨了微咸水灌溉下生物炭添加量对土壤特性和冬小麦花后干物质积累及转运的影响机制。【结果】生物炭添加后土壤表层(0~20 cm)体积质量降低了2.27%~8.33%,总孔隙度增加了4.52%~13.47%,有机质量增加了30.02%~111.12%,土壤表层(0~20 cm)及主根区(0~40 cm)钠吸附比降低了23.88%~33.27%和22.34%~30.80%;15 t/hm²能够促进盐分淋洗,降低了微咸水灌溉下土壤含盐量,然而高剂量时将加剧盐分累积。单独微咸水灌溉下冬小麦生长受抑,最终产量下降了12.04%。生物炭能够缓解盐胁迫下叶片早衰,促进光合作用能力,并增加花前干物质转运量及花后干物质积累量,进而获取了更高的籽粒质量和收获指数。B15、B30、B45处理的最终产量较B0处理分别增加9.18%、7.73%、2.74%。【结论】15 t/hm²添加量的生物炭效果最佳,可促进微咸水资源的农业利用。     

基于无人机可见光影像的树种和树冠信息提取——以晋西黄土区蔡家川流域为例

为探究无人机遥感技术在黄土高原森林资源调查中的适用性,以晋西黄土区蔡家川流域为研究区,以无人机可见光影像为遥感数据源,基于面向对象最邻近分类法,识别并提取研究流域的树种和树冠信息,并与样方调查数据进行对比分析,评估无人机影像提取植被信息的精度及其适用性。结果表明:面向对象最邻近分类法对于郁闭度较低的林分和经济果木林的树种提取效果极好,但复杂植被类型会导致提取精度下降。在农地子流域和人工林子流域上,树种提取的分类混淆矩阵Kappa系数分别为0.898和0.728。面向对象最邻近分类法对人工林和经济果木林的树冠提取精度较高,与实测数据线性回归的决定系数(R²)在0.7以上,但对次生林的树冠提取效果相对较差,R²仅有0.422 3。将该方法拓展应用至流域尺度,识别结果显示,蔡家川流域内人工林子流域主要为刺槐、油松和侧柏混交林,经济作物主要为苹果,油松的林分密度为1 744株·hm^-2,平均冠幅为2.24 m,苹果的林分密度为382株·hm^-2,平均冠幅为4.26 m;农地子流域有苹果树912株,林分密度为439株·hm^-2,平均冠幅为3.84 m。结果表明,基于无人机遥感影像,利用面向对象最邻近分类法可以高效、准确地提取林木株数、郁闭度和平均冠幅,从而有效提高黄土区植被调查的效率。     

麦瘟病与小麦抗麦瘟基因研究进展

小麦麦瘟病,由梨孢菌小麦专化型(Magnaporthe oryzae, sp. Triticum, MoT) 侵染所致,最早于1985年在巴西发现,随后传播到其他南美国家。2016与2017年,麦瘟病登陆亚洲,相继在孟加拉国和印度暴发,对亚洲乃至全世界的小麦生产形成了潜在威胁。近年来,世界各国的科学家对麦瘟病进行了广泛和深入的研究,取得了较大进展。本文对小麦麦瘟病病原菌、侵染过程、流行因素和小麦抗病基因的研究进展进行了综述,并介绍了小麦麦瘟病抗性评价的方法。本研究组研究发现,在人工接种条件下,水稻来源的稻瘟病菌株(MoO)可侵染小麦引起典型麦瘟症状。笔者认为,虽然目前我国还没有麦瘟病发生的报道,但部分地区存在麦瘟病的发病条件,随着全球气候变暖麦瘟病有暴发的可能,需引起高度重视。建议加快麦瘟病发病机理及小麦抗性基因发掘的研究,以提升我国麦瘟病的研究水平,并为预防麦瘟病的发生未雨绸缪。     

近代以来凉山彝族地区的农业生产及其动力

凉山彝族地区的农业生产,既是近代中国农村经济发展的一个缩影,又有自身特点。在生产条件上,基本继承了传统因素,既反映了传统农作经验的延续性,也是人多地少、劳动力水平低下的被动选择。与此同时,虽然面临社会变迁与外在力量的推动,但农具、种植、灌溉以及畜力等方面的现代因素少有出现。在农作物结构以及粮食产量方面,仍以传统粮食作物为主,粮食总产量有缓慢的增加。在畜牧业发展的过程中,畜牧产品作为贸易中的主要交换物,发挥着重要作用,畜牧业作为经济发展的一大动力,客观上促进了凉山彝族地区的商业往来。随着人口增加和劳动力的大量投入,农业生产得到一定程度的发展,农民的生存环境较之前有所改善,但农民一直处于贫困状态,直至新中国成立以后才有所好转。