基于Mask R-CNN 的玉米干旱卷曲叶片检测

【目的】干旱胁迫严重影响玉米生长和产量水平,对玉米干旱胁迫快速、精确监测,及时制定相应的防灾减灾措施对保障玉米丰产稳产具有重要意义。对玉米干旱卷曲叶片进行监测是实现快速精确地监测玉米干旱胁迫的重要方法。【方法】文章使用单反相机获取干旱胁迫和适宜水分处理下的玉米植株数字图像,使用多边形框手动标注玉米卷曲叶片,建立玉米卷曲叶片目标检测数据集,使用目标检测模型Mask R-CNN对玉米卷曲叶片进行检测。【结果】目标检测模型进行玉米卷曲叶片检测的置信度高于98%,在IOU阈值为0.5时,卷曲叶片检测模型的均值平均精度为74.35%。【结论】目标检测算法能精确地对玉米卷曲叶片进行检测和分割,卷曲检测置信度高。基于叶片卷曲信息的玉米干旱胁迫识别具有快速、及时、精确等优点。随着作物表型组学的发展,目标检测算法可广泛应用于作物生物胁迫、非生物胁迫以及作物表型研究中感兴趣区域的识别和定位等研究。     

不同分级标准下土壤养分图的整合模型构建

【目的】针对我国土壤普查成果中不同省份或地区、甚至相同省份不同县市之间的土壤养分图分级指标不一致导致的全国土壤养分图整合困难的问题,提出不同分级标准下土壤养分图的整合模型,实现全国高精度土壤养分制图表达。【方法】分析土壤二次普查大、中比例尺多种土壤养分图在数据提取及整合时可能出现的问题,在保留原有图斑的土壤养分分级信息、属性数据、不同制图目的下视觉一致的前提下,采用组件式建模方式构建土壤养分分级体系整合模型。【结果】通过对我国第二次土壤普查成果1∶50万土壤有机质空间分布图的应用,该模型能够对分区调查的矢量化空间数据库进行提取、整合与表达,实现海量土壤养分制图中人机交互的智能表达,并通过对分级属性数据的提取,实现对不同区域土壤养分图的整合,便于重新制图并进一步生成土壤养分低值、中值、高值图。【结论】土壤养分分级体系整合模型可适用于环境、生态等其他领域的类似数据的分级整合与表达。     

果园采摘机器人研究综述

【目的】我国果园面积和水果产量位居世界首列,但是水果种植管理基本依赖人工,其中水果采收就属于高耗劳动力任务,需要大量的农村劳动力参与。但是近年来农村劳动力呈现出老龄化、逐渐减少和高成本化的趋势,这不仅会降低水果的采摘效率,还会造成果园投入成本和水果生产成本增加。为了缓解这一现象给水果产业带来的影响,研发果园采摘机器人将是果园生产低成本高效益的重要选择之一。果园采摘机器人属于多学科融合的技术载体,该研发会面临大量技术挑战。【方法】文章以文献整理和市场调查相结合对采摘机器人研究现状进行梳理,展现国内外多种类型的果园采摘机器人的科研成果,对目前存在的问题进行深入分析,探讨果园采摘机器人的基本系统组成、现存的难题,针对发现的难题提出对策。【结果/结论】果园采摘机器人在我国具有巨大的应用空间,但是由于研发难度大,国内外经济实用的果园采摘机器人产品还很少。需要加大智能采摘机器人的研发力度,综合多学科高新技术,大力开展智能采摘技术及装备的创新研究工作,提高机器人的精准化、便携化、低成本化,促进我国果园采摘机器人早日投入应用。     

基于移动GIS 的家庭农场精准施肥系统设计

【目的】家庭农场是目前中国大力发展的新型农业生产主体,精准施肥是满足家庭农场现代化生产管理需求的重要研究方向和技术难点。研究智能手机和移动GIS技术有助于实时、准确地对农场的养分进行便捷管理。【方法】智能手机端APP结合Web端管理系统成为实现家庭农场精准施肥的主要技术手段。文章对样本点的土壤养分数据进行Kriging插值,进而利用养分平衡法施肥模型对整个地块的土壤数据进行分析,得到精准施肥矢量图并同步到Web端,最终指导变量施肥机进行变量精准施肥作业。【结果】(1)整个系统通过移动端对地块进行管理并获取数据,利用数据管理层同步数据并上传至服务端生成推荐施肥方案,并导出至移动端和变量施肥机;(2)系统在河南、河北和北京3个实验基地进行了初步试验,从信息采集、录入到养分管理、生成施肥方案等过程均验证了系统的实用性;(3)相对于传统施肥,利用系统的精准施肥方案施氮肥可平均节约纯氮约18 kg/hm2。【结论】系统使用方式灵活、方便且对使用人员技术要求低,相对于传统管理模式,工作效率有显著提高。该系统的推广使用可降低化肥使用量,节约成本且可以减少环境压力,对促进农业信息化、现代化具有重要意义。     

双天线GNSS 精准平地控制系统试验

【目的】利用双天线GNSS的精准平地系统可以达到提高土地平整度、提高肥料利用率和降低水土流失的目的,可以提高农作物产量、提高平地机在不同地形作业的精度和效率,减少农民的劳动强度。【方法】GNSS精准平地控制系统通过GNSS移动站接收到的GNSS差分站发送的差分信号确定平地铲的高程和姿态角,向控制器发送指令调节电磁换向阀的开闭,通过控制液压油管中流量和流向实现实时精准调节平地铲高程和姿态角的工作目标。【结果】1.平整作业后土地最大高差从平整前的0.245 m高差缩减到0.139 m,平整度显著提升;2.该试验平地铲最大姿态角为1°,即平地铲变化范围小,始终保持平稳;3.试验田平整后记录点到基准平面距离小于2.5 cm的点占总试验田面积60%以上,平地效果良好。【结论】双天线GNSS精准平地控制系统定位精确可以达到厘米级、稳定性高、不受拖拉机行驶速度影响;液压系统响应快速,可以实现根据控制器信号精准调节平地铲高程和姿态角;系统整体设计合理,平地效果达到精准平地要求。     

金正大包膜控释肥对大蒜产量及经济性状的影响

在山东省大蒜主产区之一的金乡县,通过田间试验研究了控释肥不同品种及不同用量对大蒜产量及经济性状的影响。研究表明,与农民习惯施肥总养分等量的2个控释肥处理,大蒜及蒜薹产量均增产,其中高氮控释肥增产效果优于低氮控释肥;控释肥总养分量较农民习惯施肥减少20％情况下,二者产量没有明显差异。此外．施用控释肥显著提高了大蒜头比例,提升了大蒜商品性。     

不同钾肥用量对大葱产量及经济效益的影响

[目的]为山东章丘大葱生产合理施肥提供科学依据。[方法]在施N 258.75 kg/hm2和P2O5258.75 kg/hm2基础上,设计4种不同钾肥用量的处理,统计不同处理的株高、茎周长、葱白长、单株重,探索钾肥不同施用量对章丘大葱产量和生产收益的影响。[结果]在氮磷基础上增施钾肥可使大葱株高增加14.3~30.5 cm,茎周长增加1~1.3 cm,葱白长增加7.2~11.8 cm(增长13.8%~22.6%),单株重增加47.7~103.8 g。各施钾处理均比不施钾处理增产,180、262.53、45 kg/hm2的施钾处理分别比对照增产11.1%、14.3%和14.5%,净增产值3 828~4 844元/hm2,其中262.5 kg/hm2处理的净增产值最高。[结论]在当地土壤养分条件下,施钾262.5 kg/hm2,增产效果最好,经济效益最佳。     

分层施肥对玉米产量及氮肥利用率的影响

采用大田试验法,设置CK(对照:不施氮)、OPT(两次施肥:基、追肥均沟施尿素)、OPT1(分层施肥:上、下层均施尿素,全部一次性基施)和OPT2(分层施肥:上层尿素,下层腐植酸复合肥,全部一次性基施)4个处理,研究不同优化施氮处理对玉米氮养分吸收与利用、植株生长和产量及土壤氮素累积的影响。结果表明:与CK相比,OPT、OPT1和OPT2处理的氮素吸收、生物量干重及产量均显著提高,各优化施肥处理的氮肥表观回收率、农学利用率和偏生产力分别达到37.4%～39.4%、8.3～8.5 kg/kg和39.0～39.1 kg/kg,收获期玉米的氮吸收、生物量干重和产量分别提高68.6%～72.4%、43.4%～51.3%和27.2%～27.7%;与OPT处理相比,OPT1、OPT2处理能够使生长季0～30、30～60 cm土层的氮维持较高浓度,从而保证玉米氮素吸收和产量不降低,同时节省了玉米生育期追肥用工。分层施肥兼顾氮肥利用效率及作物产量、收益,同时节约了劳动力,在不使用缓控释肥条件下也可实现一次性施肥。     

基于中国知网和Web of Science 的无人机文献计量分析

【目的】通过文献计量学的方法，对无人机发展近况进行研究。【方法】在中国知网 和Web of Science 两大数据库平台上对无人机相关文献进行检索，基于CiteSpace 文献分析软 件，对两大平台的无人机相关文献发表量、国家分布、被引量、发表机构、研究方向、研 究热点和无人机机型进行文献计量学分析。【结果】两大平台发文量变化趋势相似，在Web of Science 我国和美国的发文量占比最大，但平均被引用量西班牙、澳大利亚、法国、德国、 英国和美国6 个国家高于平均值，我国最低；在CNKI 中国航空院校的发文量最大，Web of Science 上前十发文机构我国和美国占据九席；在CNKI 以航空航天科学与工程的发文量最高 （44%），在Web of Science 工程学的文章数量占比最大（55%）；遥感、测绘、无人机在农业 上的应用和四旋翼无人机在两大平台上均是目前的研究热点，且国内对固定翼无人机和无人 直升机的研究较少。【结论】各国对无人机的研究日益增加，主要以我国和美国为主。我国 应紧跟国际研究热点，继续加大无人机研究深度，特别是固定翼无人机和无人直升机，巩固 我国无人机行业在国际上的地位。     

钾肥用量和施用时期对棉花产量品质和棉田钾素平衡的影响

【目的】研究钾肥用量和施用时期对棉花产量、 纤维品质、 钾肥利用率和棉田钾素平衡的影响,确定钾肥正确的用量和合适的施用时期,可为棉花主产区科学施肥提供依据。【方法】连续2年在山东平原县、 河北威县、 新疆昌吉市进行田间试验。钾肥用量试验山东设K2O 0、 30、 60、 120、 180、 240 kg/hm2,河北设K2O 0、 37.5、 75、 150、 225、 300 kg/hm2,新疆设K2O 0、 18.75、 37.5、 75、 112.5、 150 kg/hm2。钾肥施用时期试验3地点均设不施钾 (CK)、 钾肥100%基施、 钾肥50%基施+50%花期追施、 钾肥50%蕾期+50%铃期追施、 钾肥50%蕾期+50%吐絮期追施、 钾肥50%花期+50%吐絮期追施。【结果】山东、 河北、 新疆试验点上棉花开花期后累积的钾占整个生育期钾素累积量的54%~62%、 70%~73%、 49%~67%。施用钾肥增加皮棉产量和收益,钾肥用量对棉花产量的影响2013年比2012年明显,三个地点钾肥用量对产量的影响新疆山东河北,其最高产量施钾量分别为142、 240、 174 kg/hm2,经济最佳施钾量分别为136、 212、 150 kg/hm2。钾肥不同用量除影响某些纤维指标外,对品质的影响没有显著差异。秸秆不还田时,山东和河北试验点钾肥用量180 kg/hm2 和150 kg/hm2时可以维持棉田钾素平衡,而在新疆所有钾肥用量下棉田钾素都是负平衡。河北和新疆50%钾肥蕾期+50%钾肥铃期追施、 山东50%钾肥基施+50%钾肥开花期追施的皮棉产量、 钾肥的农学效率和施钾经济效益高于其他施用时期。钾肥施用时期影响纤维长度、 断裂比强度或纤维伸长率,但因地点和试验年份而不同。施钾时期对纤维整齐度和马克隆值没有显著影响。【结论】钾肥用量对棉花纤维品质没有显著影响,主要影响棉花产量和经济效益。山东试验点钾肥的适宜用量为K2O 180~240 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%基施+50%开花期追施; 河北试验点钾肥的适宜用量为K2O 150~180 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%蕾期+50%铃期追施; 新疆试验点钾肥的适宜用量为K2O 112.5~150 kg/hm2,最佳施用时期为钾肥50%蕾期+50%铃期追施。