基于粒子群算法优化BP神经网络的土壤含水量短期预测模型

为提高土壤含水量预测精度,基于物联网监测数据,提出了粒子群算法(PSO)优化BP神经网络的土壤含水量预测方法。首先应用主成分分析法筛选出影响土壤含水量的关键影响因子,然后构建8-5-1的BP神经网络拓扑结构,应用粒子群算法优化BP神经网络的初始权值和阈值。结果表明:与传统BP神经网络相比,新模型优化了网络结构,避免了陷入局部最优解,具有良好的预测效果;模型的评价指标平均绝对误差、平均绝对百分误差、误差均方根分别为0.259 2、0.010 5和0.135 6,与单一BP神经网络相比,预测精度更高,可满足实际的土壤含水量预测的需要。     

Three SNPs within exons of INHA and ACVR2B genes are significantly associated with litter size in Dazu black goats

The aim of this study was to analyse the association between single-nucleotide polymorphisms within INHA and ACVR2B and litter size in Dazu black goats. In total, twenty-two SNPs were genotyped in 190 individuals by SNaPshot and resequencing. The results showed that three SNPs (SNP_1, SNP_12 and SNP_13 in this study) were detected to have significant additive genetic effect on the recorded goat litter size (p < .05). The SNP_1 (NC_030809.1), a non-synonymous substitution of G for T at chr2-g. 28314990 in the exon 2 of INHA gene (NM_001285606.1), resulted in homozygote 2 (HOM2) contributed 0.25 and heterozygote (HET) contributed 0.12 larger litter than homozygote 1 (HOM1). Meanwhile, SNP_12 (Chr22-g. 11721225 A > T) and SNP_13 (Chr22-g. 11721227 A > C) (NC_030829.1) simultaneously mutated at the first and third position of a triplet AAA (lysine, K) in the exon 4 of ACVR2B gene (XM_018066623.1) had estimated genetic effects of HOM1 (0.00) and HOM2 (0.03) larger than HET (−0.12). In conclusion, one SNPs (chr2-g. 28314990 T > G) within the exon 2 of INHA and two SNPs (Chr22-g. 11721225 A > T and Chr22-g. 11721227 A > C) i n the exon 4 of ACVR2B gene were highly recommended as candidate markers of litter size in Dazu black goats. A large-scale association study to assess the impact of these variants on litter size is still necessary.     

水分管理和钾肥施用对水稻产量和抗倒伏性的影响

探讨不同水分和钾肥管理对水稻产量和抗倒伏性的影响,为寒地水稻生产合理进行水分和钾肥管理提供理论依据。以当地主栽水稻品种龙粳31为材料,在淹水灌溉和干湿交替灌溉2种水分管理模式下,比较不施钾、钾肥基施和基肥∶穗肥=5∶5等3种钾肥管理形成的水稻群体,研究其对水稻产量和倒伏性能的影响。2种水分管理方式比较,干湿交替灌溉平均产量为8.33t/hm ²,比淹水灌溉增产3.48%;干湿交替处理有利于水稻植株重心高度降低,第1节（N1）、第2节（N2）节间长度缩短,单位节间干重增加,从而提高节间抗折力,N1、N2、第3节（N3）节间倒伏指数分别降低了13.23%、17.48%和15.27%。3种钾肥管理方式比较,施钾可以显著提高产量,产量表现为基肥∶穗肥=5∶5>钾肥基施>不施钾;钾可以促进水稻株高、鲜重、节间粗、茎壁厚、单位节间干重和节间抗折力提高,从而提高抗倒伏性能,3种钾肥管理水稻植株N1、N2、N3节间倒伏指数均为基肥∶穗肥=5∶5<钾肥基施<不施钾;对比于不施钾,钾肥基施处理N1、N2、N3节间倒伏指数分别降低了22.27%、22.04%和27.53%,基肥∶穗肥=5∶5处理N1、N2、N3节间倒伏指数分别降低了34.56%、35.48%和41.01%。结果表明通过干湿交替水分管理配合合理的钾肥管理可以明显提高水稻产量和降低植株倒伏风险。     

Development of a linear mixed-effects individual-tree basal area increment model for masson pine in Hunan Province,South-central China

ABSTRACT

An individual-tree basal area increment model was developed for masson pine based on 26276 observations of 13,138 trees in 987 sample plots from the 7th (2004), 8th (2009), and 9th (2014) Chinese National Forest Inventory in Hunan Province, South-central China. The model was built using a linear mixed-effects approach with sample plots included as random effects since the data have a hierarchical stochastic structure and biased estimates of the standard error of parameter estimates could be a consequence of applying ordinary least square (OLS) for regression. In addition, within-plot heteroscedasticity and autocorrelation were also considered. The final mixed-effects model was determined according to the Akaike information criterion (AIC), Bayesian information criterion (BIC), log-likelihood (Loglik), and the likelihoodratio test (LRT). The results revealed that initial diameter (DBH), the sum of the basal area (m²/ha) in trees with DBHs larger than the DBH of the subject tree (BAL), number of trees per hectare (NT), and elevation (EL) had a significant impact on individual-tree basal area increment. The mixed-effects model performed much better than the basic model produced using OLS. Additionally, the variance structure of the model errors was successfully modeled using the power function. However, the autocorrelation structures were not defined because there was no autocorrelation amongst the data. It is believed that the final model will contribute to the scientific management of the masson pine.     

半干旱黄土丘陵区不同土地利用类型植物物种多样性研究

【目的】为了更好地利用半干旱黄土丘陵区的土地资源,促进该区域植被恢复,提高生物多样性,使区域生态环境有所改善。【方法】以半干旱黄土丘陵区龙滩流域的植被为研究对象,对该流域11种典型的土地利用类型(2种农地、自然荒草地、人工牧草地、撂荒草地、灌木林地、5种乔木林地)的植被物种组成和多样性进行了调查研究。【结果】流域内共调查到种子植物56科166属254种,其中裸子植物门3科7属13种,占流域总科、总属、总种的5.36%、4.22%、5.12%;被子植物门53科159属241种,占流域总科、总属、总种的94.64%、98.78%、94.88%。在被子植物门中,双子叶植物纲有50科134属205种,单子叶植物纲有3科25属36种,两纲物种分别占流域总种数的80.71%和14.17%,占该门物种总种数的85.06%和14.94%。不同土地利用类型植被多样性分析结果表明,物种丰富度表现为农地物种丰富度低,人工牧草地、撂荒草地和灌木柠条林地居中,乔木林地(山杏、山毛桃、油松、侧柏、青杨)和天然荒草地高;物种多样性表现为马铃薯农地的物种多样性低,覆膜农地、人工牧草地、撂荒草地及灌木柠条林地居中,自然荒草地和乔木林地比较高;物种均匀度表现为农地、撂荒草地、人工牧草地及灌木柠条林地的均匀度高,自然荒草地居中,乔木林地低。【结论】不同土地利用方式和植被演替恢复时间差异是产生植被多样性差异的基础,也是该区域植被恢复和物种多样性保护需要考虑的重要要素。     

AM真菌对桑树根围土壤团聚体的影响机制

为揭示丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal，AM)真菌对植桑土壤的影响及机制，采用盆栽试验研究接种摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae，Fm)和根内根生囊霉 (Rhizophagus intraradices，Ri)对土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、球囊霉素相关土壤蛋白 (Glomalin related soil protein, GRSP)及团聚体组成与稳定性的影响。结果表明：⑴ 接种Ri显著增加土壤大团聚体百分比，并提高平均质量直径 (Mean weight diameter, MWD)和几何平均直径 (Geometric mean diameter, GMD)、显著降低团聚体破坏率 (Percentage of aggregate destruction, PAD)。⑵ 接种Fm和Ri均显著增加微团聚体SOC含量，接种Fm显著降低大团聚体总GRSP含量，而接种Ri却显著增加大团聚体和微团聚体总GRSP含量及易提取GRSP含量。⑶ 接种AM真菌对整体SOC的效应为负，土壤总GRSP对SOC占比在25.5%~76.5%之间，土壤易提取GRSP对SOC占比在4.87%~5.93%之间，且Ri的接种效应高于Fm。⑷ 总GRSP、易提取GRSP和SOC对团聚体组成表现均为正向显著影响，其中易提取GRSP是主要驱动因子，而总GRSP是土壤团聚体稳定性的主要影响因子。综上，AM真菌作用下桑树根围土壤团聚体得以改善并趋于稳定，Ri的接种效应明显大于Fm；土壤团聚体的形成主要依赖易提取GRSP，而其稳定性主要受总GRSP影响。     

养分管理措施对干热河谷火龙果土壤肥力的影响

为阐明火龙果地不同养分管理方式下土壤矿质养分变化特征，揭示土壤肥力质量变化规律，设置施用农家肥（farmyard manure，FM）、套种绿肥（alfalfa，AF）、施用生物有机肥（bio-organic fertilizer，BOF）与凋落物覆盖（litter coverage，LC）4种养分管理方式，通过分析不同处理的土壤肥力指标变化，明确不同养分管理方式对火龙果地土壤肥力质量的影响。结果表明：不同养分管理方式的土壤理化性质变化规律各异，在LC方式下pH低于7，呈弱酸性，其余养分管理方式下均呈弱碱性；LC对土壤有机碳（soil organic carbon，SOC）、有效磷（available phosphorus，AP）、有效锰（available manganese，AMn）、有效铁（available iron，AFe）等土壤养分增效显著，AF对SOC、全氮（total nitrogen，TN）、全钾（total potassium，TK）增效作用较弱，FM以及BOF下SOC及多数有效态元素含量相对较低；土壤速效养分受到pH的影响较大，大量元素与微量元素多呈极显著正相关；不同养分管理方式的土壤质量综合指数表现为，LC（1.793）>AF（0.949）>FM（-0.995）>BOF（-1.747）。LC为土壤养分积累较为适宜的管理方式，其次为AF，FM次之，BOF对土壤养分的积累效应最低，但其对提高作物产量具有较好的作用。     

草地灌丛化土壤碳氮地球化学循环

灌丛化(shrub encroachment)是全球陆地生态系统重要的生态现象之一,是影响草地碳库的重要过程。灌丛化由全球气候变化、降雨、火烧和生物活动等多因素共同作用形成,对区域环境、气候、土壤性质和碳循环影响显著。目前灌丛化对生态系统的影响仍存在分歧,表现在不同气候和降雨梯度下灌丛化后土壤有机碳/氮储量、养分循环和土壤温室气体排放等差异。本文总结和归纳了灌丛化形成与控制因素、灌丛化对团聚体稳定性、酶活性和土壤碳、氮循环的影响。灌丛化改变了土壤团聚体稳定性和酶活性,进而影响土壤呼吸以及土壤生源物质的存储、分解和循环,这将显著影响区域乃至全球气候变化。因此分析提出,今后应进一步加强对灌丛化形成过程长期的定位观察研究,以便了解灌丛化的可控因素,并加强对灌丛化后土壤有机碳库、土壤团聚体稳定性变化对碳氮循环进程和全球气候变化的影响研究。     

人地协调视角下农村居民点利用质量评价与提升策略

农村居民点高质量利用是乡村振兴的一种具体表现，综合开展农村居民点质量评价、全面改善质量障碍要素是科学编制村庄规划和优化农村要素配置的基础。该研究以北京市平谷区为例，从土地集约利用和人居环境品质相互协调的视角界定农村居民点利用质量内涵并构建评价体系，综合运用熵权-TOPSIS法、变异系数修正的弹性系数法和障碍度诊断模型，对农村居民点利用质量进行评价并提出相应的提升策略。结果表明：1）平谷区农村居民点土地集约利用水平中等偏高，人居环境品质和农村居民点利用综合质量则中等偏低。2）平谷区农村居民点类型表现为中等质量主导、高质量次之、低质量偏少，对应着从脱钩F弱型、脱钩T弱型、正向挂钩F强型、负向挂钩F弱型、正向挂钩T强型、负向挂钩T弱型、正向挂钩T-F同强型、负向挂钩T-F同弱型的村庄数量依次降低。3）平谷区农村居民点高质量利用的障碍要素主要体现在规模强度、空间布局、生活环境和生产环境4个维度，从高质量到低质量利用类型，障碍因素数量增多、作用程度逐渐增大。4）平谷区应充分发挥生态环境优势，在"整体化、集约化、人本化和善治化"战略导向下，按照"高质量利用类适当优化、中等质量利用类同步调控、低质量利用类系统整治"策略，分类有序地推进农村居民点质量提升。     

生物炭对酸化茶园土壤性状和真菌群落结构的影响

为探讨生物炭长期施用对酸化茶园土壤改良和真菌群落结构的影响,分析了按生物炭用量0、2.5、5、10、20、40 t·hm^-2施用5年后的茶园土壤性状和真菌群落结构变化。结果表明,施用生物炭5年后的茶园土壤pH提高了0.16~1.11,可溶性有机碳含量提高了52.6%~92.3%,而铵态氮和硝态氮含量以10 t·hm^-2处理最高。施用生物炭5年后的土壤性质变化,进一步影响了真菌群落结构,表现为Chao指数、ACE指数和Shannon指数随生物炭用量增加呈先增加后降低的趋势;提高生物炭施用量对茶园土壤次要作用的真菌（LDA值<3.50）丰度的增加效果高于优势真菌（LDA值>3.50）的效果,其中被孢霉属、木霉属、毛壳菌属的相对丰度增加,黑盘孢属的相对丰度降低。