A calibration method of detecting soil water content based on the information-sharing in wireless sensor network

In agricultural production, there is contradiction between the cost and accuracy of detection during the course of acquiring soil water content (θ) online. This conflict is one of the core issues of automatic water-saving irrigation technology in agriculture. At the same time, capacitive soil moisture sensor (CSMS) has received considerable attention, for it can acquire θ with low cost and high precision, and meet the application requirements of wireless sensor network (WSN). But CSMS is vulnerable to the soil temperature (T_s) and salinity (S_s) in the measurement process. Therefore, this study took EC-5 sensor for example to establish water detection calibration models of soil temperature and salinity for single sensor, using Least Squares Support Vector Machines on MatLAB (LS-SVMlab) as the tool. On this basis, we explored the spatial variability of T_s and S_s, and then a method, which could be used to calibrate the output signals of sensors in multi-point network, was proposed based on the information-sharing (T_s or S_s) technology of WSN. Through laboratory experiment, we effectively reduced the impact of soil temperature and salinity on the single sensor. In example analysis, we investigated the detection precision and costs under different information-sharing radiuses (r). And the results indicated that the method we proposed based on the information-sharing technology of WSN could successfully calibrate the influence of soil temperature and salinity on sensors in multi-point network, and it was an efficacious approach to determine the balance between the calibration accuracy of moisture sensor and the investment of agricultural production. For example, while the calibration precision of soil temperature and salinity is respectively 1%, the costs can be reduced by 30%.     

海南岛日最低、最高气温空间插值研究

为探索适用于海南岛日最低、最高气温空间插值的方法,研究以经度、纬度、海拔、坡度、坡向、海陆距离、NDVI等为环境变量,采用多元线性回归(multiple linear regression,MLR)、地理加权回归(geographically weighted regression,GWRK)、多元线性回归克里格(multiple linear regression-Kiging,MLRK)和地理加权回归克里格(geographically weighted regression-Kriging,GWRK)等4种方法对海南岛2016年1月1日—6月30日的日最低、最高气温进行了插值。结果表明:4种方法对日最低气温插值的总的平均绝对误差:MLRGWRGWRKMLRK,但GWR、GWRK、MLRK对日最低气温插值的总的平均绝对误差十分接近,对日最高气温有相同的规律。MLRK对日最低、最高气温的总体平均绝对误差分别为0.50℃和0.73℃。GWRK、MLRK对逐日最低气温插值的平均绝对误差也十分接近,对日最高气温也有相同的规律。无论是对日最低气温还是对日最高气温,MLRK、GWRK插值空间分布的主要差异均在站点稀疏的山区。因此,在海南岛,宜采用多元回归克里格(MLRK)对日最低、最高气温进行空间插值。     

自然低温胁迫下3种桉树的叶绿素荧光特性研究

对临安市3种桉树幼苗叶片叶绿素荧光特性进行研究,结果表明,自然低温下,各桉树表现出不同的适应性,总的来说,邓桉>柳桉>巨桉;自然低温(日最低气温-3.6℃)对柳桉和巨桉造成较大损害,而邓桉可通过维持相对较高的光化学效率,以及利用不断增加的qN来进行耗散,具有较强的抵抗低温胁迫伤害的能力。     

草地贪夜蛾缅甸虫源迁入中国的路径分析

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E. Smith)对非洲和南亚国家的入侵已对全球粮食安全造成重大影响,该虫2018年年底已在缅甸形成虫源基地,并零星进入中国云南西南部地区。本文利用历史数据分析了缅甸和华南地区春、夏两季(3-8月)925 hPa夜间平均风温场,并模拟预测了缅甸地区草地贪夜蛾在此期间进入中国的迁飞轨迹以及主要降落和波及的地区。结果表明:3-4月盛行的微弱西风不利于远距离迁移,但成虫的自主飞行可形成对云南和广西局部地区的近距离入侵;进入5月份后,随着西南夏季风的加强,云南和广西全境成为缅甸虫源的主要迁入地,并可能波及贵州、广东、海南和湖南等省。因此,4月份之前要重点监控云南和广西地区草地贪夜蛾的发生与为害,此后,应将监控区域扩大至中国中南部地区的各个省份。     

湟源县30年0℃活动积温变化特征分析

本文探索了湟源县30年0℃活动积温的变化特征,一是对年际变化特征、高积温年、低积温年进行特征分析;二是将湟源县1987—2016年的0℃活动积温划分为3个10年际进行分析。详细分析内容为不同尺度下的积温最高值、最低值、平均值、极差和距平差。结果表明,30年0℃活动积温整体呈上升趋势,前期11年(1987—1997年)积温均为负距平;中期8年(1998—2005年)积温小幅震荡,后期11年(2006—2016年)积温均为正距平。30年的0℃活动积温平均值为2209.49℃·d,1987年0℃活动积温为最低值1 953.00℃·d;2013年0℃活动积温为最高值2 496.40℃·d。     

阿拉善右旗近50年气温变化特征分析

本文通过整理右旗1969—2018年气温逐年气象观测资料，对右旗近50a平均气温年际变动、季节性变化趋势、突变特点展开研究。得出结论：50a来右旗温度呈0.39℃/10a的速度增加，在20世纪九十年代之后増温明显，且有显著的阶段性波动特点。季节性气温都是以不同速度在增加，春季平均气温增加发展趋势在四季中极为明显。由最高气温季节平均值可知，春季最大，其次秋季夏季冬季，由此可知，最低温度季节性均值是春季最大，其次夏季秋季冬季。年和四季平均最低气温的增加波动,使得平均气温日较差呈减小态势。     

Genotypic Variation for Tolerance to Transient Drought During the Reproductive Phase of Brassica rapa

Brassica rapa L. is a genetically diverse parent species of the allotetraploid species, oilseed rape (B. napus) and a potential source of drought tolerance for B. napus. We examined the effect of a 13‐day drought stress period during the early reproductive phase, relative to a well‐watered (WW) control, on subsequent growth and development in nine accessions of B. rapa and one accession of Brassica juncea selected for their wide morphological and genetic diversity. We measured leaf water potential, stomatal conductance, water use, and leaf and bud temperatures during the stress period and aboveground dry weight of total biomass at maturity. Dry weight of seeds and reproductive tissue were not useful measures of drought tolerance due to self‐incompatibility in B. rapa. The relative total biomass (used as the measure of drought tolerance in this study) of the 10 accessions exposed to drought stress ranged from 47 % to 117 % of the WW treatment and was negatively correlated with leaf‐to‐air and bud‐to‐air temperature difference when averaged across the 13‐day stress period. Two wild‐type (B. rapa ssp. sylvestris) accessions had higher relative total and non‐reproductive biomass at maturity and cooler leaves and buds than other types. We conclude that considerable genotypic variation for drought tolerance exists in B. rapa and cooler leaves and buds during a transient drought stress in the early reproductive phase may be a useful screening tool for drought tolerance.     

苏州城市公园景观的温湿效应研究

为研究苏州城市公园内不同景观类型的温湿效应,选取苏州市区苏州公园、桐泾公园、白塘生态植物园、苏州中国花卉植物园等4个公园内乔草密林、乔灌草混合林、乔草疏林、草坪、园内广场等5种景观类型作为研究对象,公园外道路作为对照。利用手持式温湿度仪测定不同类型样地1.5 m高度的空气温湿度。研究结果表明:(1)和园外道路、园内广场相比,有植被景观类型在不同季节均具有降温增湿效果;(2)不同景观类型中,乔草密林的降温增湿效果最好;(3)在夏季,公园的平均温度、湿度和园外道路相比,有极显著、显著差异;(4)在夏季,公园整体的降温增湿效果和公园面积、水体面积占比没有明显的相关性。这些结果可以给公园规划建设、市民出行游玩提供一定参考。     

低温胁迫对蓝莓枝条呼吸作用及生理生化指标的影响

为明确蓝莓枝条不同部位的耐低温能力,利用人工模拟低温胁迫的方法研究了蓝莓1年生枝条尖端、1年生枝条基端和2年生枝条对低温胁迫的生理响应。结果表明:低温胁迫下蓝莓不同部位枝条的各生理指标之间虽然具有一定的相关性,但不同生理指标的相关系数差异较大,即蓝莓枝条不同生理过程对低温的敏感性明显不同。其中,0℃时1年生枝条特别是其尖端的呼吸速率明显高于2年生枝条,但其呼吸作用对低温也特别敏感,当温度降低到-10℃时即均发生明显的降低,且1年生枝条尖端的降低幅度最大。另外,低温胁迫下1年生枝条尖端的丙二醛(MDA)含量和相对电导率增加幅度也明显大于1年生枝条基端和2年生枝条,即1年生枝条尖端对低温胁迫更为敏感。低温胁迫下不同部位枝条虽可以通过增加可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)等渗透调节物质,以及增强SOD和POD等抗氧化酶活性的方式来提高其抗寒能力,但当温度降低到-40℃时,不但抑制了蓝莓1年生枝条尖端可溶性蛋白的合成,并且1年生枝条尖端和基端的SOD活性较-20℃时也有不同程度的降低,即-40℃时1年生枝条特别是其尖端蛋白质合成的抑制以及抗氧化酶活性的降低可能是导致其蓝莓在我国北方大兴安岭地区易发生冻、干梢现象的主要原因。而1年生枝条基端和2年生枝条具有较强抗低温能力的原因除了其本身代谢活性较低,对低温不敏感外,低温下有效积累渗透调节物质和增强抗氧化酶的活性在降低其膜质过氧化程度和电解质外渗方面发挥了重要的作用。     

基于PCA-SVR-ARMA的狮头鹅养殖禽舍气温组合预测模型

为提高狮头鹅养殖禽舍气温预测精度,提出了基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR)融合自回归滑动平均(Autoregressive Moving Average,ARMA)模型的狮头鹅养殖禽舍气温组合预测模型。在建模过程中,运用主成分分析法筛选狮头鹅养殖禽舍气温的关键影响因子,消除变量之间冗余信息,约简预测模型结构;采用SVR-ARMA构建狮头鹅禽养殖舍气温组合预测模型,先通过SVR对气温进行预测,再由基于ARMA模型的残差预测值修正气温预测结果。利用该模型对广东省汕尾市2018年7月21日至2018年7月30日期间的狮头鹅养殖禽舍气温进行预测。结果表明,该组合预测模型取得了良好的预测性能,与标准BP神经网络、标准SVR、PCA-BPNN(反向传播神经网络,BackPropagationNeuralNetwork)、PCA-SVR和PCA-BPNN-ARMA等模型对比分析,其评价指标平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差分别为0.183 2℃、0.454 0℃和0.005 9,均表明所提出的组合模型具有更高的预测效果,不仅能够满足狮头鹅养殖禽舍气温实际精准调控的需要,还为狮头鹅健康养殖和种苗繁育环境精细化管理提供决策。