基于离散元法的稻麦周年地区土壤仿真物理参数标定

为获得可用于稻麦周年地区土壤流动的离散元仿真模拟参数,该研究利用EDEM中Hertz-Mindlin with EEPA接触模型对稻麦周年地区黏重土壤进行相关参数标定,以土壤材料参数(土壤颗粒间静摩擦系数、恢复系数、动摩擦系数、土壤剪切模量及土壤泊松比)和接触模型参数(黏附力强度、接触黏附能和接触塑性比)为标定对象,以室内试验及不同参数组合下仿真得到的土壤休止角为响应值,基于响应面优化标定土壤离散元仿真参数。研究应用Plackett-Burman试验对8个初始参数进行筛选,发现土壤—土壤静摩擦系数、动摩擦系数以及接触黏附能对颗粒堆休止角影响显著。在通过最陡爬坡试验确定显著性参数最优值区间的基础上,根据Box-Behnken试验结果建立休止角与显著性参数的二阶回归模型并对其进行优化,得到显著性参数的最佳组合为:土壤颗粒间静摩擦系数0.35、动摩擦系数0.23及接触黏附能3.78 J/m~2、土壤剪切模量10 MPa、土壤颗粒间恢复系数0.2、土壤泊松比0.2;黏附力强度-0.001 N、接触塑性比0.5。以最优水平组合进行仿真验证试验,验证结果与室内测试结果进行对比验证,二者相对误差仅为1.9%,标定所得的参数可为稻麦周年地区作业条件下的农业机械触土部件设计与优化提供基础数据。     

不同种类浮游植物对CO2浓度升高的响应

本研究采用实验生态学的方法，以金藻、硅藻、绿藻3个门中的4种常见饵料藻叉鞭金藻(Dicrateria sp.)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、小球藻(Chlorella vulgaris)和亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)为研究对象，分析比较不同浮游植物的细胞数量和质量对CO2浓度升高引起的海水酸化的响应情况。结果显示，与对照组相比，(1) CO2浓度升高显著提高了这4种藻的生长速率(P<0.05)；其中，亚心形扁藻平均比生长速率最高，比对照组高出13.5%；小球藻次之，为5.9%；叉鞭金藻和三角褐指藻均为2.2%。(2) CO2浓度升高使浮游植物细胞内的碳(C)含量增加、氮(N)含量降低，C/N提高；种间差异较大，其中，亚心形扁藻的C/N、C/P值、小球藻的C/P值和三角褐指藻的C/N值显著提高，叉鞭金藻不显著。(3) CO2浓度升高使小球藻单位细胞叶绿素a含量显著提高，小球藻通过提高光合作用能力促进生长，而另外3种藻叶绿素a含量与对照组无显著差异；三角褐指藻最大光化学量子产量(Fv/Fm)在实验初期显著升高；叉鞭金藻非光化学淬灭(NPQ)显著降低，快速光曲线初始斜率(α)显著增加；三角褐指藻和亚心形扁藻潜在的最大光合作用能力(rETRmax)显著升高(P<0.05)，但CO2浓度升高对4种藻的光化学淬灭(qP)均没有显著影响(P>0.05)。可见，亚心形扁藻、小球藻和三角褐指藻在高CO2浓度下虽然生长速率加快，但营养质量降低。不同种类的浮游植物对CO2浓度升高的响应不同，这种差异可能会使未来海洋浮游植物群落结构发生变化；浮游植物C/N、C/P值的改变可能通过食物链对次级生产者，诸如浮游动物、滤食性贝类等产生影响。     

不同蛋白水平日粮对金华黄牛生产性能的影响

研究旨在探究不同蛋白水平日粮对金华肉牛生产性能的影响。选取体重145 kg左右的金华肉牛24头,随机分为3组,分别饲喂蛋白水平为13.45%(L组)、14.95%(M组)、16.6%(H组)的日粮。结果表明:采用中蛋白水平日粮饲喂的试验组平均日增重高于采用高蛋白和低蛋白水平的两个试验组,且料重比均低于其它两组。高蛋白水平组平均日增重最低,饲料成本却最高。各组间瘤胃液中乙酸含量差异性显著(P<0.05)。三个试验组的瘤胃液中乙酸/丙酸的值差异不显著(P>0.05)。H组与M、L组中瘤胃液总挥发性脂肪酸含量差异显著(P<0.05)。三个蛋白梯度对金华黄牛的血液生化指标均无显著影响(P>0.05)。试验结果显示,中蛋白水平(14.95%,DM)的日粮对金华黄牛生产性能影响最佳,瘤胃发酵参数和血清生化指标数据说明了日粮中添加蛋白水平过高并不能被动物机体消化吸收,从而使饲料资源转化利用率降低,造成了饲料资源的浪费和养殖成本的提高。     

黄地老虎成虫对15种植物挥发物的电生理和行为反应

【目的】 筛选对黄地老虎Agrotis segetum雌性成虫具有引诱活性的植物挥发物,为黄地老虎食诱剂的研发提供候选物质【方法】 利用触角电位仪(EAG)测试黄地老虎雌性成虫对15种植物挥发物的电生理反应,通过风洞试验,评价每种物质对黄地老虎雌性成虫的吸引作用。【结果】 黄地老虎雌性成虫触角对4种挥发物(癸烷、对乙基苯乙酮、2-甲基壬烷和3,3-二甲基辛烷)没有明显的EAG反应,对其余11种挥发物(1,2-二乙苯、1,4-二乙苯、丁酸丁酯、4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯、桉叶油醇、乙酸叶醇酯、芳樟醇、β-月桂烯、壬醛、罗勒烯和β-蒎烯)的电生理反应明显,且反应程度随着挥发物浓度的增加而增加,在最大测试浓度100 μg/mL时产生最强烈的电生理反应。在风洞测试中,黄地老虎雌性成虫对1,2-二乙苯、1,4-二乙苯、丁酸丁酯、癸烷、4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯、对乙基苯乙酮、桉叶油醇、乙酸叶醇酯、芳樟醇、β-月桂烯、壬醛、3,3-二甲基辛烷、罗勒烯和β-蒎烯14种挥发物表现出明显的行为趋好。【结论】 筛选出对黄地老虎雌性成虫具有电生理和行为吸引活性的植物挥发物组分。     

氮素用量对设施韭菜气体交换及叶绿素荧光参数的影响

【目的】研究不同氮素用量对设施韭菜气体交换及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以1年生韭菜作为材料,通过U₁(CK,0)、U₂9.2 kg/(667m²·y)、U₃18.4 kg/(667m²·y)、U₄27.6 kg/(667m²·y)、U₅36.8 kg/(667m²·y)、U₆46.0 kg/(667m²·y)、U₇55.2 kg/(667m²·y)、U₈64.4 kg/(667m²·y)8个处理,测定气体交换参数(净光合速率、胞间CO₂浓度、蒸腾速率、气孔导度)、叶绿素荧光动力学参数(光下稳态荧光、电子传递速率、光适应下PSII反应中心激发能捕获效率、CO₂同化的量子效率、非光化学淬灭系数和光化学淬灭系数)。【结果】韭菜叶片气体交换及叶绿素荧光动力学参数均随着氮素浓度的增加均表现出先增加后减少的趋势,光合参数的最施氮素用量为13.40~33.73 kg/(667m²·y),叶绿素荧光参数的最施氮素用量在27.72~40.76 kg/(667m²·y)。【结论】综合光合参数与叶绿素荧光参数,宁夏地区设施韭菜氮素用量为27.72~33.73 kg/(667m²·y)(即尿素施用量为60.25~73.33 kg/(667m²·y)。     

生物炭浸提液对小白菜种子萌发及幼苗荧光作用的影响

生物炭被广泛应用于低产地改良以及重金属污染土壤修复，但是其应用可能对植物存在潜在毒性。为了揭示生物炭的潜在植物毒性，用不同来源、不同浓度生物炭浸提液对小白菜种子进行处理，检测种子萌发以及幼苗生长相关指标。结果显示，酒糟生物炭和梨木生物炭浸提液对小白菜种子萌发以及幼苗生长具有明显作用，但不同生物炭浸提液以及不同浓度浸提液影响差异较大。①酒糟生物炭和梨木生物炭浸提液原液均显著降低小白菜种子萌发(P<0.05)，但稀释后的浸提液却促进小白菜种子萌发，尤其是稀释50倍后梨木炭浸提液和酒糟炭浸提液处理的小白菜种子萌发率分别比对照高16.67%和8.33%；②生物炭浸提液可提高小白菜幼苗株高和根系活力，尤其浸提液原液处理的植株株高、根系活力显著高于对照(P<0.05)；酒糟生物炭浸提液的促进作用明显低于梨木生物炭；③生物炭浸提液均可提高小白菜幼苗叶片叶绿素含量、光化学效率（Fv/Fm）、实际量子产量（ΦPSⅡ）和表观光电子传递速率（ETR）等，且供试植株幼苗叶片叶绿素含量、Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR等随生物炭浸提液浓度增加而增加；但酒糟浸提液对小白菜幼苗叶片荧光作用的影响低于梨木生物炭浸提液；④生物炭浸提液能显著降低幼苗丙二醛含量 (P<0.05)，且其随生物炭浸提液浓度增加而降低。由此表明，酒糟生物炭和梨木生物炭浸提稀释液均可提高小白菜种子萌发率及幼苗根系活力，增强幼苗叶片的荧光作用，但酒糟生物炭浸提液的影响作用低于梨木生物炭。     

基于几何模型的绿萝叶片外部表型参数三维估测

为快速高效获取叶类植物叶片的外部表型参数、掌握植株生长状况，以绿萝叶片为研究对象，提出一种基于几何模型的叶长、叶宽与叶面积的三维估测方法。利用微软Kinect V2相机，自80cm高度垂直位姿获取绿萝叶片局部点云，并进行直通滤波去噪与包围盒精简等预处理，测量得到点云外形参数，输入预先建立的SAE网络分类预测得到几何模型参数，并基于曲面参数方程建立叶片几何模型。采用粒子群优化算法计算几何模型离散点云和局部点云间的空间距离，进行空间匹配，利用遗传算法求解最优匹配模型的内部模型参数，输出最优匹配模型的叶长、叶宽与叶面积作为估测结果。实验共采集150片绿萝叶片的局部点云数据，将估测结果和真实值进行数学统计与线性回归分析，得出叶长、叶宽与叶面积估测的平均误差分别为0.46cm、0.41cm和3.42cm2，叶长估测R2和RMSE分别为0.88和0.52cm，叶宽R2和RMSE分别为0.88和0.52cm，叶面积R2和RMSE分别为0.95和3.60cm2。实验表明，该方法对于绿萝叶片外形参数的估测效果较好，具有较高实用价值。