基于卷积神经网络的小麦产量预估方法

小麦产量是评估农业生产力的重要指标之一,针对小麦产量人工预估困难,提出将卷积神经网络运用于小麦产量预估,为农业生产力的预估提供参考,指导农业生产管理决策。利用无人机分别在河南省新乡、漯河两地进行图片采集,并以之构建麦穗数据集,分为正样本(麦穗)和负样本(叶子和背景)。针对小麦常规的生理形态和生长环境,设计卷积神经网络识别模型,以图像金字塔构建多尺度滑动窗口,以非极大值抑制(NMS)去除重叠率较高的目标框,实现对单位面积内麦穗的计数,并利用随机采样的方式对大田麦穗进行单位面积图像采样,以采样图像中麦穗数量的平均值作为产量预估基准,进一步实现麦穗产量预估。随机抽取100幅不同小麦图片进行测试,与人工计数结果进行对比,准确率达到97.30%,漏检率为0.34%,误检率为2.36%,误差率为2.70%。试验结果表明,此方法能够克服环境中的多种噪声干扰,能够在不同光照条件下对麦穗进行计数和产量预估。     

纵横刀组协同式马铃薯种薯切块装置设计与试验

针对马铃薯种薯切块机械化程度低的问题,设计了一种纵横刀组协同式马铃薯种薯切块装置,对其关键部件进行设计,通过对马铃薯种薯切割过程的力学分析、运动学分析和能量学分析,建立了切种能量的数学模型,确定了影响马铃薯切种效果的主要因素。以切种效率、切种合格率为评价指标,以圆盘刀半径、输送辊与圆盘刀垂直中心距、圆盘刀轴转速和夹持辊轴转速为试验因素,进行了四因素四水平正交试验。对正交试验结果进行方差和极差分析,结果表明:当圆盘刀半径为180 mm、输送辊与圆盘刀垂直中心距为190 mm、圆盘刀轴转速为115 r/min、夹持辊轴转速为56 r/min时,切种效率为74.5 kg/min,切种合格率为98.8%,满足马铃薯切种作业要求。     

柔性机械式大豆精量排种器设计与试验

针对免耕播种作业时沙土和碎秸等飘浮物被气吸式排种器吸入充种室内，导致排种工作部件损坏、排种质量降低等问题，设计了一种柔性清护种机械式大豆精量排种器。对排种器工作过程进行理论分析，确定了影响工作性能的主要结构与工作参数；通过单因素对比试验确定了对排种性能影响最小的护种毛刷材料；采用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法，以作业速度、充种倾角、护种距离为试验因素，以合格指数、漏播指数、重播指数和破损指数为评价指标，应用Design-Expert 8.0.6.1软件对试验结果进行方差分析。结果表明：各因素对合格指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、护种距离、充种倾角，各因素对漏播指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角，各因素对重播指数的影响显著性由大到小依次为作业速度、充种倾角，护种距离影响不显著，各因素对破损指数的影响显著性由大到小依次为护种距离、作业速度、充种倾角；当作业速度为8~12km/h、充种倾角70°、护种距离为-1.5mm时，排种合格指数大于94%、漏播指数小于3%、重播指数小于3%、破损指数小于0.2%，满足免耕大豆高速精量播种作业要求。     

白菜型冬油菜萌动种子低温春化的生理生化特征

【目的】探讨白菜型冬油菜萌动种子低温春化的可能性,以及萌动种子春化过程其生理生化状态和植株结实性等表型变化特征,为白菜型冬油菜人工加代繁育和加速育种进程提供理论基础。【方法】以3个不同感温性的白菜型冬油菜品种为材料,于4℃对油菜萌动种子进行春化处理,春化处理过程中（0、20、30、40、50和60 d）测定萌动种子的硝酸还原酶、抗氧化物酶活性、渗透调节物、丙二醛含量等生理生化指标;同时播种各春化处理萌动种子,观察记录种子形成植株的生育期进程、测定植株结实性能等。【结果】随着春化处理时间的增加,白菜型冬油菜萌发种子形成的植株春化率、初花期株高、成熟期株高、一次分枝数、单株角果数、角果长、角粒数、单株产量等总体呈逐渐升高趋势;春化处理前期（0—40 d）,植株结实性能在不同品种间表现较明显差异,春化时间增加后（50—60 d）,不同品种结实能力虽略有差异,但均无显著差异水平。回归分析结果显示,在4℃条件下,强冬性冬油菜陇油7号萌动种子完全春化（春化率>95%）需处理76.9 d,陇油9号和天油4号分别为54.0和39.4 d。相关分析结果表明,春化率与株高、结实性能等各表型性状均呈极显著正相关,其中与初花期株高、成熟期株高相关系数最大为0.947和0.985,表明白菜型冬油菜春化程度显著影响着植株株高、结实性能等。随低温春化时间增加,白菜型冬油菜萌动种子硝酸还原酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖呈先升高后降低的趋势,过氧化氢酶活性呈不断降低趋势。与对照（未低温处理的萌动种子）相比,低温春化处理的陇油7号、陇油9号萌动种子GA₃含量均明显降低,春化30 d的天油4号萌动种子GA₃含量明显比对照增加。与对照相比,春化处理的冬油菜萌动种子IAA含量均明显增加（陇油9号春化40 d处理除外）,其中,春化50 d的天油4号萌动种子IAA含量比对照增加197.0%。陇油7号春化处理的萌动种子ABA含量比对照明显增加。【结论】白菜型冬油菜萌动种子可以感受低温使其完成春化作用,品种春化所需低温时间取决于品种冬性强弱;低温春化过程中,白菜型冬油菜萌动种子生理生化状态发生了一些变化,并最终影响植株的生长发育及其结实性能。     

海参加工业清洁生产评价指标体系的构建

海参加工业是我国北方重要的水产品加工行业之一。近年来,随着市场需求的不断增大,海参加工产品产量逐年增加,海参加工业面临的环境问题日益凸显。为了促进我国海参加工业的清洁生产,保证产业的可持续发展,本研究基于我国清洁生产技术体系及海参加工行业的特点,构建了由生产工艺及装备等6个一级指标和加工工艺等24个二级指标组成的海参加工业清洁生产评价指标体系,并选择两家案例企业进行清洁生产水平的评价。研究结果表明,案例企业的清洁生产水平均为Ⅱ级:国内清洁生产先进水平;通过案例分析结果与企业生产现状的对比,证明本指标体系具有一定的科学性、可操作性和适用性。根据评价结果对两家案例企业提出了改变能源类型、提高废弃物资源利用率的清洁生产改进措施,为我国水产品加工行业的清洁生产提供了借鉴与参考。     

4种荒漠植物种子出苗和幼苗生长对沙埋深度的响应

通过室内试验测定了黑果枸杞、沙冬青、沙蒿、霸王4种荒漠植物的种子生理特征以及沙埋深度（0、1、2、3、4、5 cm）对4种荒漠植物种子出苗及幼苗生长的影响。结果表明，体积较大的沙冬青和霸王种子萌发率与其重量、含水量、形状及活性间存在正相关关系；体积较小的黑果枸杞、沙蒿萌发率与种子重量、含水量、形状之间为正相关关系，与种子活性负相关。随着沙埋深度增加，4种植物种子出苗率下降、首次出苗时间延迟，茎高、绝对株高和根长及根冠比总体呈先增大后减小的趋势；幼苗生长方面，黑果枸杞和沙蒿分别适宜于1～2、0～1 cm的浅层沙埋，均在沙埋深度5 cm时种子几乎不萌发；沙冬青、霸王则适宜于3～4 cm较深层沙埋，在沙埋0 cm时均不萌发。此外，在荒漠区采用这4种植物进行植被恢复时，除考虑种子自身性状外，还应充分考虑当地的沙埋、降雨等条件，以提高出苗率、增大幼苗定植率。     

Rodent abundance triggered switch between the relative mutualism and predation in a rodent–seed system of the subtropical island forest

Density-dependent non-monotonic species interactions are important in maintaining ecosystem stability and function, but empirical evidences are still rare. Rodents, as both seed dispersers and seed predators, have dual effects on plant regeneration and may result in non-monotonic rodent-plant interactions. According to the non-monotonic models, the relative positive or negative effects of rodents on seedling establishment can be measured based on the positive or negative association of seedling recruitment rate and rodent abundance. In this study, we investigated the fates of acorns of Quercus serrata by tracking tagged seeds on 21 fragmented subtropical islands in the Thousand Island Lake, China. We found that the proportion of germinated seeds of all released seeds showed a dome-shaped association with rodent abundance per seed. The proportion of removed seeds and cached seeds showed a saturated- and a weak dome-shaped association with rodent abundance per seed, respectively. Our results demonstrated a clear empirical evidence that rodent abundance per seed triggered a switch between the relative mutualism and predation in a rodent–seed system. Our study implied that the observed non-monotonic interactions between plants and animals may play a significant role in maintaining biodiversity and ecosystem function. We appeal for more investigations of the complex non-monotonic interactions in various ecosystems.     

Endozoochorous seed dispersal by golden snub-nosed monkeys in a temperate forest

Seed dispersal is essential for plant recruitment and the maintenance of biodiversity. Colobine monkeys are primarily folivorous, but they also consume fruits and are often assumed to be seed predators. Although they are known to be epizoochorous seed dispersers, their role as endozoochorous seed dispersers needs reassessment. We examined potential endozoochory in golden snub-nosed monkeys (Rhinopithecus roxellana) at Dalongtan in Shennongjia National Park, central China, by assessing potential germination of ingested seeds (n = 1806, 9 species) from fecal samples. Intact seeds were in almost all fecal samples (ranging from 5–130 seeds), and ingested seeds were from small seeded species (seed width <4.5 mm). The 2 most abundant species were Actinidia arguta (73%) and Rosa caudata (15%). The fruits of A. arguta were unripe when ingested (i.e. effective seed predation) and the ingested seeds did not germinate in the trials. Therefore, ingestion of unripe seeds does not lead to effective seed dispersal. However, germination rates of defecated R. caudata (9%) were greater than control seeds (6% and 0%), demonstrating potential endozoochorous seed dispersal. Thus, colobine monkeys do indeed disperse mainly small-seeded from multi-seeded fruits through potential endozoochory and this process enhances the recruitment of seedlings.     

基于图像处理的疏透度测定及结构关系研究

为快速、准确地测定防风林林带疏透度，建立林带疏透度与林带结构因子间的关系模型，为防风林建设及调整提供合理化意见。使用图像处理技术对获取的防风林林带照片进行自动识别，通过Otsu算法自动将树木实体区域和孔隙区域分割，从而测定林带疏透度。并采用相关性分析和逐步线性回归法建立疏透度与林带结构因子间的关系模型。结果表明，采用Otsu算法测定林带疏透度的方法与图像处理软件(Photoshop)测定结果无明显差异，该方法操作简单、效率高，能够快速、准确测定防风林林带疏透度。防风林疏透度与林带行数、棵数、枝下比例、株行距、密度存在显著性相关关系，构建疏透度与林带行数、密度间的关系模型:β=-0.060 1N-0.065 8ρ+0.810 9(R²=0.961 3,P=0.000 29)。根据建立的防风林林带疏透度与林带结构因子间的关系模型，可对防风林的建设提供科学合理化的指导，使其发挥更好的防护效应。     

黄土高原人工灌草系统不同立地条件土壤种子库特征

本研究通过野外调查取样与室内试验相结合，连续两年对黄土高原人工灌草系统不同坡向、坡位进行取样，以期对该区土壤种子库的物种组成、密度特征及其物种多样性进行初步了解。研究结果表明：该人工灌草生态系统土壤种子库共有9科，15种，其组成因坡位、坡向以及年份而异；坡向、坡位均显著影响土壤种子库物种多样性指数、丰富度指数与土壤种子库密度（P<0.05），土壤种子库密度为3 218～5 492粒·m^-2，总体呈现为阴坡显著高于阳坡（P<0.05），下坡位显著高于上坡位（P<0.05）；坡位和坡向均对物种均匀性系数无显著影响；年份对土壤种子库无显著影响。上述研究可为黄土高原人工灌草系统的可持续利用与恢复提供参考依据。