Evaluation on the fitness and population projection of Nilaparvata lugens in response to elevated CO2 using two-sex life table

Abstract

The life history and fitness of Nilaparvata lugens being reared under ambient level (current CO₂ concentration), medially elevated (550?µL/L) and highly elevated (750?µL/L) CO₂ concentration for long-term generation were compared using two-sex life table instead of traditional age-specific life table. The results showed that significantly longer larval duration and lower fecundity of N. lugens were observed in 750?µL/L relative to 550?µL/L treatment (P?<?0.05). Accordingly, 550?µL/L CO₂ significantly enhanced population parameters of N. lugens, including significantly higher intrinsic rate of increase (r), finite rate (λ) and net reproductive rate (R_O), but not for 750?µL/L CO₂. Taken together, N. lugens performs enhanced development rate, fecundity and survival in individual life history and higher potential in population multiplication under 550?µL/L CO₂ level, while only indicates the less enhanced development rate and survival without significant increased capacity of population expansion under 750?µL/L CO₂ level. These results should facilitate predicting the fitness and potential population damage of N. lugens, which is valuable for the integrated control of N. lugens in the future increasing CO₂ concentration.     

胶东铁路弃土弃渣体产流产沙特征

通过人工模拟降雨试验,研究降雨强度和坡度对胶东铁路弃土弃渣体产流产沙的影响。根据青荣铁路沿线降雨和弃土弃渣体堆积特点,设计3种雨强(20,40,60mm/h)和3个坡度(20°,30°,40°)。结果表明:(1)当降雨强度由20mm/h增加到60mm/h,产流开始时间可缩短11~20s;当坡度由20°变化到40°,产流开始时间可提前17~22s。(2)径流量、产沙率在降雨初期剧增到峰值,之后径流量逐渐趋于稳定,而产沙率波动减小后逐渐趋于稳定。(3)相同坡度条件下,雨强40 mm/h下的径流量较20 mm/h时增加37.3%~122.6%,产沙率约为20mm/h时的1.5~19.5倍;而雨强60mm/h下的径流量较40mm/h时仅增加19.1%~26.7%,产沙率仅为40mm/h时的62.5%~151.8%。(4)相同雨强条件下,坡度对径流量、产沙率的影响存在临界坡度(30°~40°),径流量、产沙率随坡度的增大先增加后减小。(5)弃土弃渣体坡度为30°时坡度对坡面侵蚀量的贡献率大于雨强贡献率;而40°时雨强贡献率明显超过坡度。研究结果可为胶东半岛区域铁路项目建设期间弃土弃渣体的水土流失监测及防治提供技术支撑。     

陕北黄土区退耕还林(草)地土壤质量特征及其对降水的响应

为了解陕北黄土区退耕还林（草）地土壤质量差异特征及其对降水的响应，该文沿370～470 mm的降水梯度，选取了陕西省吴起县境内的王洼子（370～395 mm）、大吉沟（440～445 mm）和白豹（460～470 mm）3个降水梯度区作为研究区，并结合土壤质量指数法，定量评价降水梯度区广泛栽植的刺槐林（Robinia pseudoacacia）、沙棘林（Hippophae rhamnoides）和草地的土壤物理结构、持水性、盐碱度、碳汇指标以及速效养分指标方面的综合得分，明确植被恢复后土壤质量随降水梯度的变化特征。结果表明：1）降水量、植被类型以及二者的交互作用对土壤指标影响显著（P<0.05）。2）在460～470 mm降水量区，刺槐林（0.829）对土壤质量改良效果最好，其次为沙棘林（0.808），二者土壤质量均达到肥沃水平，且差异不显著，草地（0.679）土壤质量指数最低，土壤为较肥沃水平；在440～445 mm降水量区，沙棘林（0.74）对土壤改良效果最好，其次为刺槐林（0.601），二者均达到较肥沃水平，草地（0.479）土壤质量指数最低为中等水平；在370～395 mm降水量区，3种植被类型土壤质量指数由大到小表现为沙棘林（0.744）>刺槐林（0.387）>草地（0.251），沙棘林土壤质量等级为较肥沃、刺槐林和草地为贫瘠水平。3）在370～470 mm降水梯度内，3种植被类型土壤质量综合指数均随着降水量的减少而降低，其中沙棘林土壤质量指数变异性较低（4.1%），刺槐林（30.1%）和草地（37.2%）土壤质量变异性较高。该研究结果可为陕北黄土区370～470 mm降水梯度下的植被恢复与重建等林业生态工程实施提供数据支撑与理论支持。     

成品油管道水击超前保护优化方案

成品油管道发生泵站意外停电事故后通常执行水击超前保护程序,该保护方案对管道的安全性有决定性影响。为了确保管道从事故前稳态安全平稳过渡到事故后较优的运行状态,需要制定最佳的水击超前保护方案。对成品油管道泵站意外停电水击工况进行分析,以水击事故发生后下一稳态时输量最大且各调节阀节流压力之和最小为目标,建立优化模型,相应的约束条件为全线不超压、不汽化。模型求解采取两种不同策略:事故站下游以各站出站压力最低为目标分别寻优,采用水力坡降线平移法求解;事故站上游以整体总节流最小寻优,为了提高求解速度,采用深度优先搜索法求解。以某成品油管道泵站意外停电事故工况为例,对该优化模型进行实例应用,并根据优化结果制定水击事故过渡过程的控制逻辑,并使用仿真软件SPS验证了控制逻辑的合理性,表明该优化模型合理可靠。     

基于无人机高光谱遥感的柑橘患病植株分类与特征波段提取

目的 结合传统与现代农业病虫害监测的优缺点，探索通过无人机高光谱遥感技术检测出患病的柑橘植株、通过人工田间调查方式判断其患病种类及患病程度的病虫害监测方法。方法 使用无人机获取原始高光谱图像，经过光谱预处理和特征工程后，采用连续投影算法提取对柑橘患病植株分类贡献值最大的特征波长组合，基于全波段使用BP神经网络和XgBoost算法、基于特征波段使用逻辑回归和支持向量机算法，建立分类模型。结果 基于全波段的BP神经网络和XgBoost算法的ROC曲线下面积(Area under curve，AUC)分别为0.883 0和0.912 0，分类准确率均超过95%；提取出698和762 nm的特征波长组合，基于特征波长使用逻辑回归和支持向量机算法建立的分类模型召回率分别达到了93.00%和96.00%。结论 基于特征波长建模在患病样本分类中表现出很高的准确率，证明了特征波长组合的有效性。本研究结果可为柑橘种植园的病虫害监测提供一定的数据和理论支撑。     

基于投影寻踪分类法的甘蔗种质综合评价

基于投影寻踪分类法对40份从法国和菲律宾引进的甘蔗种质进行综合评价。方差分析结果表明,各种质间茎径、单茎质量、蔗糖分等主要工农艺性状均存在显著差异(P0.01),变异系数介于5.68%～51.55%,变异广泛。对各种质的株高、茎径、有效茎、单茎质量、锤度、甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分、简纯度和纤维分等9个主要工农艺性状指标进行投影方向和投影值大小分析,结果表明:投影方向以甘蔗蔗糖分的最高,其后依次为锤度、蔗汁蔗糖分、简纯度、单茎质量和茎径等,株高和有效茎的较低;40份种质投影值大小各异,根据投影值大小,结合聚类分析将40份种质划分为5个类群,各类群投影值介于0.00～2.50,其中,第Ⅳ类群的5份种质资源(FR97–127、FR97–53、VMC95–29、VMC96–169和VMC97–30)综合性状表现优良,可供甘蔗杂交利用。综合来看,投影寻踪分类法可作为大量甘蔗种质资源评价的有效途径。     

基于连续投影算法和光谱变换的冬小麦生物量高光谱遥感估算

为探索基于全波段冠层高光谱以及变换光谱的冬小麦地上部生物量的遥感估算方法，以2016、2017年冬小麦田间试验为基础，通过对冠层光谱和地上部生物量的相关性分析，筛选拔节期、抽穗期的冬小麦冠层光谱、一阶导数光谱、对数变换光谱和连续统去除光谱对地上部生物量的敏感波段，并结合偏最小二乘法(PLS)分别建立拔节期和抽穗期基于SPA算法的冬小麦地上部生物量估测模型，再与基于任意两波段组合的最佳归一化光谱指数、比值光谱指数、差值光谱指数和已报道光谱指数的冬小麦地上部生物量估测模型进行比较。结果表明：(1)SPA算法较好地利用了全波段冠层光谱信息，并显著降低了光谱维度，不同变换光谱的地上部生物量敏感波段个数在4~14之间；(2)拔节期和抽穗期冠层光谱与地上部生物量的相关性高于开花期和灌浆期，各生育时期一阶导数光谱与地上部生物量之间的相关性优于连续统去除光谱、对数变换光谱和光谱指数；(3) 利用抽穗期一阶导数光谱敏感波段建立的预测模型和验证模型达到了较高的精度，其预测模型的决定系数和均方根误差分别为0.78和0.87 t·hm^-2，验证模型的决定系数和均方根误差分别为 0.84和0.69 t·hm^-2，预测相对偏差为2.74。这说明，抽穗期是估算地上部生物量的最佳生育时期，且基于冠层一阶导数变换光谱，结合连续投影算法和偏最小二乘回归方法所构建抽穗期地上部生物量估算模型具有最优的精度和预测能力，可用于地上部生物量的定量估算。     

Effect of Bacillus cereus as a water or feed additive on the gut microbiota and immunological parameters of Nile tilapia

We evaluated the effects of Bacillus cereus, as an additive in water and feed, on the gut microbiota and immunological parameters of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fingerlings. Experiments were performed in tanks and net cages respectively. Experiment 1: Tilapia were housed in tanks for 42 days, and B. cereus was added to the water at 1.0 × 10⁴ cfu mL^?1 (Treatment 1) and 1.0 ×10⁵ cfu mL^?1 (Treatment 2) weekly. For the control, no probiotic was added. Experiment 2: Tilapia were housed in cages for 42 days, and the feed was supplemented with B. cereus at 1.0 × 10⁷ cfu g^?1 (Treatment 1) and 1.0 × 10⁸ cfu g^?1 (Treatment 2) weekly. For the control, no probiotic was added. Each treatment contained three replicates, with 50 male tilapias per replicate. The fish from the probiotic treatments in both tank and cage experiments had significantly higher serum lysozyme and peroxidase activities than the control. In the cage experiment, alkaline phosphatase and total superoxide dismutase activities in tilapia were significantly higher in probiotic treatments compared with the control. The results of polymerase chain reaction‐denaturing gradient gel electrophoresis showed that B. cereus supplementation in the feed and water affected the autochthonous gut bacteria community of tilapia and stimulated various potentially beneficial bacteria. Therefore, B. cereus, as a water or feed additive, could enhance the immune status and affect the gut microbiota of tilapia. Bacillus cereus was more effective as a feed supplement rather than a water additive for enhancing the immune status of tilapia.     

川西北高寒草甸土壤微生物功能多样性对磷(P)添加的响应

研究高寒草甸添加不同磷(P)肥梯度对土壤养分状况与土壤微生物的影响,探明土壤养分变化和微生物功能多样性的差异及其互作关系。采用常规实验室分析和Biolog-ECO生态板法,研究了0 g m~(-2)(CK),10 g m~(-2)(P10),20 g m~(-2)(P20),30 g m~(-2)(P30)4个施P肥水平下土壤养分及土壤微生物功能多样性的变化规律。结果表明:P肥显著增加高寒草甸的速效养分、全磷和全钾的含量,但对有机质、全氮和pH无显著影响。AWCD值在表层(0~10 cm)无显著变化,但深层(10~20 cm)则为P20>P30>P10>CK。土壤微生物多样性在表层随施肥量增加而降低,而深层随施肥量增加而升高。主成分分析表明,氨基酸类、胺类、酯类是土壤微生物利用的主要碳源类型,其中在表层糖类和酯类随施肥量增加而降低,而深层碳源利用均在P20处理下显著提高。冗余分析表明,土壤速效氮、速效磷和速效钾含量是影响高寒草甸土壤微生物功能多样性和代谢活性的主要因子。因此,在退化高寒草甸适量添加P肥有利于生态系统的恢复重建。