Revisiting rice breeding methods – evaluating the use of rapid generation advance (RGA) for routine rice breeding

Rice production needs to increase in the future in order to meet increasing demands. The development of new improved and higher yielding varieties more quickly will be needed to meet this demand. However, most rice breeding programmes in the world have not changed in several decades. In this article, we revisit the evidence in favour of using rapid generation advance (RGA) as a routine breeding method. We describe preliminary activities at the International Rice Research Institute (IRRI) to re-establish RGA on a large scale as the main breeding method for irrigated rice breeding. We also describe experiences from the early adoption at the Bangladesh Rice Research Institute. Evaluation of RGA breeding lines at IRRI for yield, flowering time and plant height indicated transgressive segregation for all traits. Some RGA lines were also higher yielding than the check varieties. The cost advantages of using RGA compared to the pedigree method were also empirically determined by performing an economic analysis. This indicated that RGA is several times more cost effective and advantages will be realized after 1 year even if facilities need to be built. Based on our experience, and previous independent research empirically testing the RGA method in rice, we recommend that this method should be implemented for routine rice breeding in order to improve breeding efficiency.     

Detect unique molecular structure associated with physiochemical properties in CDC varieties of oat grain with unique nutrient traits [Feed Type vs. Milling Type] in comparison with barley grain using advanced molecular spectroscopy as a non-destructive biological tool

The objective of this study was to determinate grain unique protein inherent molecular structure that are related physiochemical and nutrient profiles in CDC developed oat varieties [CDC Nasser (Feed Type) and CDC Seabiscuit (Milling Type)] grown in cool climate condition in western Canada in comparison with conventional barley variety of CDC Meredith as a control using advanced molecular spectroscopy. Multivariate analyses, including an agglomerative hierarchical cluster analysis (CLA) and principal component analysis (PCA), were performed to identify protein molecular structural differences among the grains. The results revealed that CDC Seabiscuit contained greater (P < 0.05) protein structural Amide I and II than CDC Nasser and CDC Meredith, while the greater (P < 0.005) structural Amide I to II area and height ratios was detected in CDC Meredith. New oat grains had greater (P < 0.05) β-sheet height than barley grains, however, there was no difference in α-helix to β-sheet ratio values among the varieties. In conclusion, CDC Nasser and CDC Meredith had no difference in protein molecular structural features, while CDC Seabiscuit contains different protein structural characteristics as compared to CDC Meredith grain. The molecular structure features are highly associated with physiochemical and nutrient profiles in grains, which indicate that it also affect nutrient utilization and availability.     

基于YOLO v3与图结构模型的群养猪只头尾辨别方法

在利用视频监控技术对群养猪只进行自动行为监测时,对猪只准确定位并辨别其头尾位置对提高监测水平至关重要,基于此提出一种基于YOLO v3(You only look once v3)模型与图结构模型(Pictorial structure models)的猪只头尾辨别方法。首先,利用基于深度卷积神经网络的YOLO v3目标检测模型,训练猪只整体及其头部和尾部3类目标的检测器,从而在输入图像中获得猪只整体及头尾部所有的检测结果;然后,引入图结构模型,描述猪只的头尾结构特征,对每个猪只整体检测矩形框内的头尾部位组合计算匹配得分,选择最优的部位组合方式;对部分部位漏检的情况,采取阈值分割与前景椭圆拟合的方法,根据椭圆长轴推理出缺失部位。在实际猪场环境下,通过俯拍获得猪舍监控视频,建立了图像数据集,并进行了检测实验。实验结果表明,与直接利用YOLO v3模型相比,本文方法对头尾定位的精确率和召回率均有一定提高。本文方法对猪只头尾辨别精确率达到96.22%,与其他方法相比具有明显优势。     

玉米空间分层施肥装置结构优化与试验

针对玉米分层施肥作业中开沟宽度大、回土效果差导致的肥料分层效果不明显、各层肥量难以控制等问题，设计了一种各层肥量可调的空间分层施肥装置，肥料可在土壤中形成半包围种子的分布状态。通过理论分析和设计计算确定了空间分层施肥装置的基本结构参数，明确了影响分层施肥装置内肥料颗粒运动的主要因素。运用离散元法对分层施肥装置工作过程进行仿真分析，选取施肥调节片前端宽度、后端宽度和安装角为试验因素，以上层和中层排肥口出肥量为试验指标，进行二次正交旋转组合仿真试验，建立了试验指标与影响因素的回归模型，仿真结果表明，当施肥调节片前端宽度为3.61mm，后端宽度为21.52mm，安装角为43.23°时，上、中、下3层排肥口施肥量比例为最佳施肥比例3∶3∶4。为验证仿真分析结果，在不同作业速度和不同施肥量条件下，进行了空间分层施肥装置的样机性能试验，试验结果表明，空间分层施肥装置能够实现各层肥量的目标施肥配比，在不同作业速度和不同施肥量下各层施肥量变异系数不大于4.3%，各层肥料深度误差在10mm以内，各层肥料横向距离误差在6mm以内，工作性能稳定。     

农产品中农药残留检测技术研究进展

通过综述农产品农药残留现状及检测技术研究进展,分析比较有关农产品农药残留的国内外标准,指出我国农药残留标准存在的一些问题,并对有关检测技术提出建议。     

中国工业大麻种业创新发展策略研究

工业大麻是重要的经济作物，中国是工业大麻生产和出口大国。然而，工业大麻种业发展滞后对我国工业大麻高质量发展提出严峻挑战的问题。本研究采用实地调研和文献综述的方法，分析了当前国内工业大麻种业的发展态势和存在的问题，探讨我国工业大麻种业创新发展路径。研究表明，我国工业大麻种业构建了全国行业标准和地方法律规范相结合的政策保障体系，推动了育种创新主体由公益性科研院所向企业转变，创建了以多用途为特色的育种技术体系，形成了良种区域化的种植格局和技术服务体系，奠定了该产业创新发展的基础。但缺乏国家层面或跨区域协同的工业大麻法规体系、育种繁种技术资源分散和低效率共存、面临国外种业知识产权布局先发优势挑战、商业化育种体系不完善等问题成为主要障碍。因此，提出了加快完善政策保障体系、培育多元育种体系、打造生产经营体系、构建国际合作体系，以期提升工业大麻种业创新发展能力。     

基于Landsat和MODIS数据融合的农牧区NPP模拟

天山北坡是中国重要的农牧业发展基地,利用遥感数据准确获取植被净初级生产力(Net primary productivity,NPP)的时空信息,对于合理分配农牧业草地资源具有重要意义。由于受到天气影响及卫星传感器受到时间分辨率和空间分辨率的限制,获取既具有中空间分辨率、又具有高时间分辨率的遥感数据比较困难。本文基于中空间分辨率Landsat 8 OLI数据与高时间分辨率MODIS数据,采用遥感数据时空融合STARFM算法,获取中空间分辨率和高时间分辨率序列的遥感数据,以天山北坡中段区域为实验区,结合CASA模型,对区域内植被NPP进行模拟。结果表明,2016年内8个时期,融合后的NDVI数据与对应时刻的Landsat 8 OLI NDVI数据的相关系数不小于0.759,偏差在0.006 2～0.009 4之间,均方根误差在0.074～0.135之间;利用融合数据与CASA模型协同模拟的NPP具有良好的空间细节信息,NPP模拟值与野外实测值决定系数R~2为0.860 1,表明两者具有较好的相关性。本研究为多源遥感影像融合技术与光能利用率模型协同模拟NPP提供了新的思路。     

美国德克萨斯州高地平原区地下水灌溉管理方法研究

德克萨斯州高地平原区是美国灌溉和旱地作物的生产基地,其灌溉水源主要来源于奥加拉拉(Ogallala)地下水含水层。然而,自从1950年灌溉农业发展以来,由于对奥加拉拉含水层地下水的过度开采,使得区域地下水位严重下降,有些地区地下水位下降超过50 m。为了保护地下水资源和实现地下水可持续利用,2000年以来美国德克萨斯州高平原地区在节水压采方面开展了一系列工作,取得了较好的成效。采取的主要措施包括:用德克萨斯州高地平原蒸腾蒸发网络(The Texas High Plains Evapotranspiration Network, TXHPET)进行灌溉及地下水管理,改变作物品种,改进灌溉技术,改变种植结构,保护性耕作方法,加强降雨管理,将小部分灌溉农田转为旱作农田等。该区域1958年的灌溉面积为183万hm~2,1974年灌溉面积达到峰值,为242万hm~2;1989年灌溉面积降为159万hm~2,由于喷灌技术的推广应用,2000年灌溉面积恢复到187万hm~2。1958年大多数灌区为地面灌溉,仅有11%的灌溉面积为喷灌。1974年之后,灌溉总面积在减少,主要灌溉方式转为喷灌,中心支轴式喷灌面积稳步增长。自1989年之后,喷灌在该区域快速发展,2000年喷灌面积已占该区域灌溉面积的72%。早期的喷灌系统在较高压力下运行,自20世纪80年代,低压喷灌系统已全面使用。我国华北地区长期超量开采地下水与美国德克萨斯州高原区地下水超采情况及问题相似。兹系统介绍了美国德克萨斯州高地平原区在地下水超采情况下采取的综合措施拟为我国地下水超采地区的地下水管理工作提供技术与经验参考。     

贵州省食用菌产业现状与可持续性发展分析

笔者分析了贵州省食用菌产业特点与产业优势,认为贵州食用菌产业在自然条件、交通条件以及政策条件等方面均具有较大优势;全省食用菌规模逐渐扩大,品牌效应凸显。进一步总结了贵州省食用菌产业存在的问题,即缺乏行业规范,产品结构较为单一,行业人才匮乏。继而提出了贵州省食用菌产业可持续性发展建议,即加大食用菌产业的开发程度,加强科技支撑及专业人才培养,政府统筹,建立行业标准,重视菌渣的综合开发利用,以实现本省食用菌产业的后发赶超和可持续性发展。     

夹指链式残膜回收机脱膜装置设计与试验

针对现有残膜回收机脱膜困难的问题,该研究设计了一种夹指链式残膜回收机脱膜装置,主要由刮板总成、曲柄摇杆机构和膜杂分离机构等组成,可一次性完成脱膜、膜杂分离和输膜作业。为增加夹指随夹指链转过上收膜轮的过程中与刮板接触的次数,将刮板总成中的刮板设为双层,并通过作业过程分析对其结构参数进行设计;使用ADAMS软件对刮板末端运动轨迹进行仿真分析,并根据仿真结果对曲柄摇杆机构的杆件长度及安装角进行设计;通过对残膜受力情况的分析,确定了曲柄摇杆机构的安装位置;通过运动学分析获得了夹指不被漏刮时上收膜轮角速度与曲柄角速度比的最大值;为实现输膜与膜杂分离,设计了往复摆动式膜杂分离机构,并通过作业机理分析及性能试验对相关部件的结构参数进行设计。田间试验结果表明,当机具作业速度为4.5 km/h、刮板宽度为100 mm、曲柄回转中心与上收膜轮中心间的水平安装距离为290 mm、竖直安装距离为200 mm、上收膜轮角速度与曲柄角速度比为0.5、输膜筛相邻棒条间的安装距离为50mm时,残膜回收率为93.12%,脱膜率为98.2%,含杂率为16.08%,能够满足残膜回收机田间作业要求。研究成果可为相关装置的设计提供参考。