水分与氮素及其互作对水稻产量和水肥利用效率的影响研究进展

了解水分、氮素及其互作对水稻产量与水、氮利用效率的影响,对协同提高水稻产量与水氮利用效率有重要意义。本文概述了水稻节水灌溉技术、氮肥利用效率与氮肥施用技术、水分与氮素对水稻产量及水氮利用效率的耦合效应、作物-土壤关系及水氮调控机制等方面取得的进展;讨论了存在的问题,这些问题包括:高产水稻作物与土壤的水氮互作效应尚不明确;高产水稻水氮耦合与高效利用的分子机理不清楚;协同提高水稻产量与水氮利用效率的调控途径尚未掌握。针对这些问题,建议今后重点研究:高产水稻作物与土壤的水氮互作效应及其机制;水氮互作调控水稻吸收利用水分和氮素的生理与分子机理;协同提高水稻产量和水氮利用效率的调控途径与关键技术。     

基于快速卷积神经网络的果园果实检测试验研究

近年来,基于数字图像处理和机器学习算法的果实自动识别检测研究已经越来越成熟。针对传统检测方法检测过程中难以满足实时性要求的缺点,采用了基于Faster-RCNN的果实快速检测模型。模型由卷积神经网络(CNN)和区域提议网络(RPN)组成,首先由CNN进行卷积和池化操作提取特征,然后由RPN选取候选区域,通过网络全连接层参数共享,由目标识别分类器和边界框预测回归器得到多个可能包含目标的预测框,最后通过非极大值抑制挑选出精度最高的预测框完成目标检测。分别对桃子、苹果和橙子的三种果实进行检测,采用迁移学习方法,使用已经预训练好的两种深度神经网络模型ZFnet和VGG16,通过数据集的训练对Dropout及候选区域数量进行参数调整完成网络调优。检测并分析果实不同布局形态下模型的检测效果。试验结果表明,当Dropout取值为0.5或0.6,候选区域数量为300时网络模型最佳,ZFnet网络中,苹果平均精确度为92.70%,桃子为90.00%,而橙子为89.72%。VGG16网络中,苹果平均精度为94.17%,桃子为91.46%,橙子为90.22%。且ZFnet和VGG16的图像处理速度分别达到17 fps和7 fps,能够达到果实实时检测的目的。     

新型果园宽幅联合仿形修剪机设计与研究

针对目前修剪机修剪形状单一,适应性差,修剪机械通用性能低的问题,通过理论分析、三维模型设计、性能试验相结合的方法,设计针对新型果园的宽幅联合仿形修剪机。主要对该整机的机架结构、切割装置、传动系统、液压系统进行了设计,并分别对机架结构和切割装置的机构进行运动分析。试验结果表明:该修剪机切割高度范围为500～4 000 mm,向左最大移动幅度为1 530 mm,向右最大移动幅度为740 mm,左右最大摆角幅度为±25°,最大切割直径为60 mm,修剪漏割率为7.3%,修剪合格率为90.9%,切割断面质量和修剪形状符合农艺学的要求。该机适应性强,通用性能高,能满足多种修剪树形的需要。     

铅(Pb2+)和镉(Cd2+)对火炬树种子萌发及幼苗生长的影响

【目的】研究不同浓度重金属铅(Pb^2+)和镉(Cd^2+)对火炬树Rhus typhina种子萌发及幼苗生长的影响,探索火炬树对重金属铅、镉胁迫的耐受程度及机理。【方法】采用培养皿滤纸发芽法,分别用不同浓度Pb^2+(300、600、900、1200、1500 mmol/L)、Cd^2+(140、280、420、560、700 mmol/L)溶液处理火炬树种子,测定种子发芽率、发芽指数、幼苗胚根长和茎长、硫代巴比妥酸(TBARS)含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性及过氧化物酶(POD)活性。【结果】与对照相比,不同浓度Pb^2+、Cd^2+均对火炬树种子的发芽率、发芽指数和幼苗生长有抑制作用,但低浓度Pb^2+可促进根长和芽长的伸长。随着Pb^2+和Cd^2+溶液浓度的增加,幼苗叶片中SOD活性和可溶性蛋白含量表现为先增加后降低,POD活性和TBARS含量均逐渐升高。其中,Cd^2+浓度为700 mmol/L时,发芽率、发芽指数、芽长和SOD活性达到最低值,而TBARS含量最高;Pb^2+浓度为1500 mmol/L时,根长达到最低值,POD活性达到最高值;Pb^2+浓度为600 mmol/L时,可溶性蛋白含量最高。【结论】Pb^2+浓度为300 mmol/L时会抑制火炬树种子萌发,但会促进幼苗生长,其余浓度Pb^2+、Cd^2+胁迫下,火炬树种子与幼苗受到一定影响,但是均较好完成了萌发与幼苗生长,并表现出多种积极的适应性特征,未出现无根苗现象,火炬树较其他木本植物对铅、镉2种重金属表现出更强的耐性。本试验结果可为今后选用火炬树作为重金属污染土壤的植物修复材料提供理论参考。     

上海水稻精量机械穴直播技术研究与应用

以上海地区主推水稻品种为材料,在精量机械穴直播条件下,开展了不同类型水稻品种的小区试验和示范,明确了精量机械穴直播水稻的生育特性、抗倒伏性、群体建成和产量表现,并分析了采用水稻精量机械穴直播后土壤的微生物群落结构的变化和水稻生产经济效益。试验示范结果表明,精量机械穴直播水稻生育期明显缩短,单株分蘖力强,群体结构合理,穗粒结构协调,干物质积累多,抗倒能力较强,增产优势明显,节本低耗,生产效率显著提高,是目前极具生产潜力的一种新型高效低耗种植模式,适合上海都市农业发展的需求,也顺应了水稻低碳种植发展趋势,具有广阔的应用前景。