基于粗糙遗传算法在打捆机齿轮箱故障诊断中的应用*

自走式连续作业打捆机是一款实现不停机连续打捆作业的新型秸秆收集装备,其关键功能部件齿轮箱发生故障会严重影响正常打捆工作。针对齿轮箱故障的防控和监测,提出一种结合粗糙集和遗传算法的故障诊断方法。该方法使用时域频域分析得到的多项故障特征参数作为条件属性,故障类型作为决策属性,并利用自适应遗传算法得到决策规则表,实现无需先验信息的属性约简和故障诊断。在齿轮箱故障诊断试验中,分别对不同故障类型进行信号采集和诊断分析,结果显示:该方法在无先验信息的条件下将12项故障特征参量约简为3项,根据决策规则表进行故障诊断的准确率为100%,结果表明该方法能准确判断故障的发生和故障类型,对实现故障监测和防控具有重要意义。     

基于逆运动学降维求解与YOLO v4的果实采摘系统研究

为提高采摘设备的执行效率，采用六自由度机械臂、树莓派、Android手机端和服务器设计了一种智能果实采摘系统，该系统可自动识别不同种类的水果，并实现自动采摘，可通过手机端远程控制采摘设备的起始和停止，并远程查看实时采摘视频。提出通过降低自由度和使用二维坐标系来实现三维坐标系中机械臂逆运动学的求解过程，从而避免了大量的矩阵运算，使机械臂逆运动学求解过程更加简捷。利用Matlab中的Robotic Toolbox进行机械臂三维建模仿真，验证了降维求解的可行性。在果实采摘流程中，为了使机械臂运动轨迹更加稳定与协调，采用五项式插值法对机械臂进行运动轨迹规划控制。基于Darknet深度学习框架的YOLO v4目标检测识别算法进行果实目标检测和像素定位，在Ubuntu 19.10操作系统中使用2000幅图像作为训练集，分别对不同种类的果实进行识别模型训练，在GPU环境下进行测试，结果表明，每种果实识别的准确率均在94%以上，单次果实采摘的时间约为17s。经过实际测试，该系统具有良好的稳定性、实时性以及对果实采摘的准确性。     

强化型EM菌剂对金针菇菌糠堆肥的影响

为提高EM菌剂在菌糠堆肥中的应用效果,加速腐熟进程,改善堆肥质量,采用纤维素酶与木聚糖酶高产菌株黑曲霉SNH-7、蛋白酶高产菌株枯草芽孢杆菌SNK-103与EM菌剂进行复配,研制强化型EM菌剂,并研究其对菌糠堆肥的影响。结果表明：与普通EM菌剂相比,接种强化型EM菌剂的处理堆肥过程中微生物代谢更加旺盛,温度、pH、EC值、总有机碳、可溶性有机碳、总氮、铵态氮、硝态氮、C/N、腐植酸和黄腐酸含量等理化指标的升高或降低幅度更大,腐熟进程加快;成品堆肥的GI提高,C/N降低,总氮、硝态氮、总腐植酸和游离腐植酸的含量升高,生物安全性更好、肥效更高。说明在EM菌剂中补充纤维素酶、木聚糖酶和蛋白酶高产菌株,可强化其对纤维素、木质素和蛋白质的降解能力,在无辅料、高C/N、低pH的不利条件下,添加该菌剂能加速堆肥进程,提高堆肥质量。     

Worlding aspirations and resilient futures: Framings of risk and contemporary city‐making in Metro Cebu,the Philippines

In the Philippines, calls for creating ‘global’, ‘sustainable’ and ‘resilient’ cities are placing urban poor communities in increasingly precarious positions. These communities have long been the targets of urban development and ‘modernisation’ efforts; more recently the erasure of informal settlements from Philippine cities is being bolstered at the behest of climate change adaptation and disaster risk management (DRM) agendas. In Metro Cebu, flood management has been at the heart of DRM and broader urban development discussions, and is serving as justification for the demolition and displacement of informal settler communities in areas classed as ‘danger zones’. Using Kusno's (2010) interpretation of the ‘exemplary centre’ as a point of departure, this paper interrogates the relationship between DRM, worlding aspirations (Roy and Ong, 2011) and market‐oriented urbanisation in Cebu, and considers the socio‐spatial implications of these intersecting processes for urban poor communities. Through analysing the contradictions inherent in framings of certain bodies and spaces as being ‘of risk’ or ‘at risk’ over others, I argue that the epistemologies of modernity, disaster risk and resilience endorsed and propagated by the state are facilitating processes of displacement and dispossession that serve elite commercial interests under the auspices of disaster resilience and pro‐poor development.     

大蒜根腐病根际土壤真菌群落结构及多样性分析

研究旨在解析根腐病发生时大蒜根际土壤真菌群落结构,明确大蒜根腐病与根际土壤真菌群落多样性变化的关系,探明根腐病发生的微生态机制,为病害的防控提供理论基础。以新疆连续3年的大蒜根腐病发病田的根际土壤为研究对象,采用高通量测序方法对大蒜根际土壤总DNA的真菌ITS区序列进行大规模测序分析。结果表明,与健康对照相比,在门的水平上,子囊菌门和接合菌门真菌是大蒜根腐病根际土壤的优势真菌类群,其中高水平的子囊菌门菌群与病害发生有着密切的关系。在属的水平上,注释获得137个属,其中19个属与大蒜根腐病有较大的相关性。镰刀菌属真菌数量在病土中高于健康对照。随着连作年限的延续,根腐病的发生愈发严重,土壤中真菌群落的Shannon指数、Simpson指数、真菌属的数量逐年降低,大蒜根腐病的发生与植株根际真菌群落组成及多样性密切相关,土壤真菌类群的平衡和多样性改变是根腐病发生的一大诱因。     

腐烂葡萄中微生物多样性及真菌毒素测定分析

以天津、北京、杭州等10个地区的葡萄园以及市场中的75份腐烂葡萄为研究对象，应用分子生物学手段进行葡萄表面微生物（细菌和真菌）多样性的核酸测序（包括16S区域扩增子和ITS区域扩增子）分析；同时基于次级代谢产物，使用高效液相色谱（HPLC）法对葡萄样本进行了21种真菌毒素的测定分析，以初步摸清主要风险危害，锁定风险菌株。结果表明，对表面微生物的核酸测序共获得细菌16S有效OTU信息732个和真菌ITS有效OTU信息4 336个，构建了葡萄表面菌相分子数据库，其中包括367种细菌和256种真菌，其主要病原菌为青霉、黑曲、链格孢菌、杂色曲霉、灰葡萄孢、炭疽和盾壳霉；通过真菌毒素测定分析，共检测出4种真菌毒素，分别为交链孢毒素AOH、交链孢毒素AME、交链孢毒素TeA和交链孢毒素TEN。     

Comparison of the microbial communities of alpacas and sheep fed diets with three different ratios of corn stalk to concentrate

The objective of this study was to investigate the characteristics of ruminal microbial communities of alpacas (Lama pacos) and sheep (Ovis aries) fed three diets with varying ratios of roughage (corn stalk) to concentrate, 3:7 (LS), 5:5 (MS) and 7:3 (HS). Six alpacas (one-year-old and weighing 29.5 ± 7.1 kg) and six sheep (one-year-old and weighing 27.9 ± 2.7 kg) were used in this study, in a replicated 3 × 3 Latin square experiment. Total protozoa concentration was determined under the microscope; total fungi and methanogens were assessed using quantitative polymerase chain reaction and expressed as a percentage of total bacterial 16S rRNA gene copies; bacterial communities were investigated by targeted 16S rRNA gene (V3–V4 region) sequencing. The percentage of fungi was significantly higher in alpacas than in sheep under the LS diet, while the concentration of protozoa was significantly lower in alpacas under HS, MS and LS diets. The alpha diversity including Shannon, Chao l and ACE indices of bacterial communities was higher in alpacas than in sheep, under the LS diet. A total of 299 genera belonging to 22 phyla were observed in the forestomach of alpaca and sheep, with Bacteroidetes and Firmicutes dominating both animal species. Phyla Armatimonadetes and Fusobacteria, as well as 64 genera, were detected only in alpacas, whereas phyla Acidobacteria and Nitrospira, as well as 44 genera, were found only in sheep. The abundance of cellulolytic bacteria, including Butyrivibrio and Pseudobutyrivibrio, was higher in alpacas than in sheep under all three diets. These differences in the forestomach microbial communities partly explained why alpacas displayed a higher poor-quality roughage digestibility, and a lower methane production. Results also revealed that the adverse effects of high-concentrate diets (70%) were lesser in alpacas than in sheep.     

崎岖山地环境履带机器人降维变系数控制方法研究

针对崎岖山地环境下自走式履带机器人自走姿态波动大、跟踪精度低等问题,研究了三维崎岖路面履带机器人控制方法。通过分析机器人在二维平整路面与三维崎岖路面的运动学模型,建立了降维运动学几何模型;设计了一种基于降维变系数的滑模控制方法,实现三维崎岖路面履带机器人的运动控制,并进行了平整路面与崎岖路面的路径跟踪仿真与试验。仿真结果表明,平整路面仿真中,行驶方向误差逐渐减小并趋近于0,侧向位置误差在±0. 2 m内波动,并可在1 s内完成姿态调整;崎岖路面仿真中,三轴位置误差均控制在±0. 1 m范围内,同样可在1 s内完成姿态调整。路径跟踪田间试验结果表明,平整路面和崎岖路面机器人跟踪稳定后的横向误差分别为-2. 9～8. 8 cm、-14. 3～21. 5 cm,姿态误差分别控制在±2°、±5°内,能够满足实际跟踪需求。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

土壤微生物生物地理学：国内进展与国际前沿

土壤微生物生物地理学是研究土壤中微生物空间分布格局及其随时间变化的一门科学,是土壤微生物学和微生物生态学等领域的研究前沿。近年来,尽管土壤微生物生物地理学研究取得了巨大进展,目前仍面临诸多难题与挑战。本文简要回顾了土壤微生物生物地理学的发展历程,重点介绍近年来我国在森林、草地和农田生态系统中土壤微生物生物地理学研究的主要进展。同时进一步阐述了目前土壤微生物生物地理学研究的国际前沿方向,包括微生物群落空间分布及其驱动机制、群落构建过程与共存网络、微生物地理分布与生态系统功能的关联以及预测微生物群落对全球变化的响应。最后,对土壤微生物生物地理学未来的研究方向进行了展望,强调了清晰的微生物物种定义、微生物群落的时间动态、多组学与合成生物学技术以及高精度的预测模型在土壤微生物生物地理学研究中的重要性。