terraGIS – a web GIS for delivery of digital soil maps in cotton‐growing areas of Australia

Effective management of soil requires the spatial distribution of its various physical, chemical and hydrological properties. This is because properties, for example clay content, determine the ability of soil to hold cations and retain water. However, data acquisition is labour intensive and time‐consuming. To add value to the limited soil data, remote sensing (e.g. airborne gamma‐ray spectrometry) and proximal sensing, such as electromagnetic (EM) induction, are being used as ancillary data. Here, we provide examples of developing Digital Soil Maps (DSM) of soil physical, chemical and hydrological properties, for seven cotton‐growing areas of southeastern Australia, by coupling soil data with remote and proximal sensed ancillary data. A greater challenge is how to get these DSM to a stakeholder in a way that is useful for practical soil use and management. This study describes how we facilitate access to the DSMs, using a simple‐to‐use web GIS platform, called terraGIS. The platform is underpinned by Google Maps API, which is an open‐source development environment for building spatially enabled Internet applications. In conclusion, we consider that terraGIS and the supporting information, available on the sister web page ( http://www.terragis.bees.unsw.edu.au/ ), allow easy access to explanation of DSM of soil properties, which are relevant to cotton growers, farm managers, consultants, extension staff, researchers, state and federal government agency personnel and policy analysts. Future work should be aimed at developing error budget maps to identify where additional soil and/or ancillary data is required to improve the accuracy of the DSMs.     

颗粒肥料质量流量传感器设计与试验

变量施肥具有提高肥料利用率、保护生态环境、节约农业生产成本等优点，但目前还没有得到广泛的应用，除了难以获得变量施肥的处方图之外，缺乏闭环检测也是原因之一。闭环控制是实现变量施肥的关键之一，与间接测量排肥轴的转速相比，实时检测肥料的质量流量更为准确。本文基于静电感应原理，设计了一种颗粒肥料质量流量传感器。由于颗粒肥料之间、颗粒肥料与空气、颗粒肥料与排肥管之间的摩擦和碰撞，颗粒肥料会携带一定量的电荷，因此本研究设计了环形电极来检测电荷强度，并利用电流放大电路输出感应电流。通过标定质量流量与感应电流的关系，获得了实时的肥料质量流量。搭建试验台对该颗粒肥料质量流量传感器进行检测，试验台主要包括动态信号采集系统、肥料箱、电流放大器和环形电极传感器。以大颗粒尿素（CO(NH2)2）、过磷酸钙（Ca(H2PO4)2·H2O）和氯化钾（KCl）为研究对象，其平均容重分别为0.7、1.2、1.1g/cm3。根据施肥装置的物理参数，通过调整排肥轴转速可获得近似的目标质量流量，目标质量流量的范围是3~15g/s，增量为1g/s。对于每个质量流量，进行了4次重复。每次重复30s，施肥装置与信号采集系统同时启动。利用平均感应电流和平均质量流量建立回归方程，采用插值法得到实时质量流量。随后，对每种肥料进行25次试验，从而检验本文中颗粒肥料质量流量传感器的测量精度，每次试验的目标质量流量由5个随机质量流量组成，每个质量流量下持续排肥6s，用天平称量30s内的实际质量，通过积分质量流量和时间曲线计算检测质量。采用SPSS 22.0软件对试验结果进行统计分析，分析表明，大颗粒尿素、过磷酸钙、氯化钾的检测误差分别为3.9%、5.1%、5.9%，相应的标准差分别为5.21、7.98、11.29。检测质量与实际质量无显著性差异（P>0.1），大颗粒尿素、过磷酸钙和氯化钾检测误差的数学期望值分别为3.74%、4.93%、5.22%。本文的研究结果表明，检测误差随颗粒肥料粒径的减小而增大。     

水稻秧盘育秧制浆刀片匀浆过程分析及其优化设计

针对现阶段水稻秧盘育秧技术中制匀泥浆效率低下的问题,采用正交设计方法、计算流体动力学数值模拟和试验分析,对不同参数刀片在水田中匀浆作业时的匀浆效果和功率损耗进行研究。结果表明:1)单刀切削幅宽为影响泥浆运动速度和功率损耗的最大因素,折弯角影响不明显;2)当刀片滑切角为50°,折弯角为115°,单刀切削幅宽为60 mm时,刀片匀浆效果好;当滑切角为30°,折弯角为135°,单刀切削幅宽为20 mm时,功率损耗小;3)刀片中心面处和刀片折弯侧0.1 m处刀片打匀泥浆效果良好;4)功率损耗仿真值与试验值平均相对误差为12.16%,在可接受范围内。     

c-GMP诱导对盐胁迫下番茄的转录组分析

以市场常见的番茄为材料,采用Illumina高通量测序技术对NaCl胁迫、c-GMP诱导以及两者组合处理下番茄幼苗进行转录组测序。结果表明:共获得83.35 Gb的原始数据,Q30碱基百分比在90.91%及以上,分别将各样品的原始读数与指定的参考基因组进行序列比对,比对效率从88.03%到92.74%不等。同时将得到的31 734条序列注释到不同的数据库(GO、KEGG、KOG、NR、Pfam、Swiss-Prot和egg NOG),通过GO数据库,将其划分到细胞组分、分子功能以及生物学过程三大注释类别下的51个亚功能组中,通过COG数据库与KEGG数据库将其分别注释到25个类别与128个代谢通路。在NaCl胁迫、c-GMP诱导以及两者组合处理下共发现SNP位点127 944个,其中仅有22.6%的SNP位点位于非编码区。差异基因结果显示,c-GMP能诱导盐胁迫下更多基因的表达。该转录组测序数据可靠,结果覆盖面广,为番茄c-GMP诱导盐胁迫下基因挖掘与功能研究提供了理论依据。     

Relationships between body size and secondary sexual characters,and sperm characters in male Dolly Varden char (Salvelinus malma)

In Salmonidae, subordinate males are exposed to higher risks of sperm competition than dominant males and thus are expected to improve the sperm characteristics (sperm concentrations, sperm velocity and sperm longevity). In this study, we investigated the relationships between body size and secondary sexual characters (breeding colour, hump height and snout length), and sperm characteristics of one‐year‐old (newly matured) Dolly Varden char. Small males displayed higher sperm concentrations than large males. Moreover, males with dull breeding colours, but not with lesser snout length and hump height, displayed an increased sperm velocity compared to males with bright colours, suggesting a trade‐off between sperm quantity and the investment in breeding colour. In addition, sperm longevity decreased as sperm swimming velocity increased. These findings indicate that small males with dull breeding colours improve the quantity and quality of their sperm to a great extent to enhance their chances of reproductive success.     

病程相关蛋白在采后果蔬诱导抗病性中的研究进展

果蔬受到真菌、细菌或病毒侵染时,自身能诱导产生病程相关蛋白(Pathogenesis-related proteins,PRs)。根据它们的结构亲缘关系和生物活性,PRs被分为17个功能家族。在控制果蔬采后病害的研究中,利用激发子诱导产生果蔬抗性已逐渐成为果蔬采后病害防治中一种安全、高效的保鲜方法,这也成为果蔬采后抗病研究的热点和发展趋势。本文综述了果蔬病程相关蛋白的分类、功能、诱导表达,以及蛋白组学技术在果蔬采后PRs表达水平上的应用,以期为果蔬病程相关蛋白的研究提供借鉴和参考。     

川东獐牙菜体外高效再生体系的建立

为了构建川东獐牙菜(Swertia davidii Franch.)高效稳定的再生体系,以川东獐牙菜带叶茎尖、带芽茎段和叶片为材料,在单因素试验的基础上,通过完全组合及L₉(3⁴)正交试验,探究不同激素对其离体培养的影响。结果表明,川东獐牙菜3种外植体中,叶片适宜作为间接器官发生材料,在MS+2.0 mg·L^-1 6-BA+1.5 mg·L^-1 KT培养条件下,培养7 d便可见愈伤组织从切口处产生,培养30 d后即可分化出大量丛芽;不定芽在相同培养基中培养30 d后,增殖系数可达8.75。带芽茎段则适宜直接器官发生途径,其在MS +2.0 mg·L^-1 6-BA+1.0 mg·L^-1 NAA中培养7 d后,节上腋芽开始萌动,培养30 d后腋芽发生系数可达4.06;试管苗适宜的生根培养基为MS + NAA 0.05 mg·L^-1,培养30 d后即可获得再生植株,生根率为100%;生根苗经过炼苗,移栽30 d后成活率达90%以上。在川东獐牙菜的离体培养中,间接器官发生途径较直接器官发生途径效率更高。本研究通过叶愈伤组织-不定丛芽途径建立了川东獐牙菜高效再生体系,为保护其野生资源和种苗繁育提供了技术支撑,也为其遗传转化奠定了试验基础。     

冲击式速冻设备上下送风速度对虾仁冻结过程的影响

随着人们对速冻食品品质的要求不断提高,商家对食品速冻技术的要求也在不断提高,冲击式速冻技术作为目前先进的速冻技术之一成为研究热点。但由于其高速射流冲击导致的内部换热区流场的不均匀会造成设备换热效率差,能效比低等问题。为找到使得设备换热区流场最优的送风速度,该文以明虾虾仁为研究对象,利用数值模拟结合试验验证的方法研究了冲击式速冻设备中上下送风速度对虾仁冻结过程的影响,分为上下两侧风速保持一致且同时改变;上侧送风速度为15 m/s、下侧为0~15 m/s;以及下侧送风速度为15 m/s、上侧为0~15 m/s 3个试验组进行研究。研究结果为:当冲击式速冻设备两侧送风速度保持一致时,随着风速的增大,虾仁冻结时长缩短但减小幅度也会不断减小;当上下两侧送风速度大小相差悬殊时,两股冲击射流相对冲击会在低速侧形成促进虾仁表面流场流动的涡流,提高换热效率,减小虾仁冻结时长;当上下两侧送风速度大小相差不大时,两股冲击射流相对冲击会在虾仁表面形成流速较低的射流"真空区",降低虾仁换热效率,增大虾仁冻结时长;在试验的两侧送风速度范围内,当上侧送风速度为15 m/s,下侧送风速度为2 m/s时,虾仁对流换热强度最大,冻结时长最短。     

基于粒子图像测速的坡面流水动力学特性

粒子图像测速(Particle Image Velocimetry, PIV)技术具有多点同时测量、对水流无干扰的优点,该研究利用高分辨率PIV(分辨率为64 pixels/mm),测量了7组坡面流(水深范围为0.5～1.1 cm,雷诺数范围为1 000～3 000),并测量1组深水明渠紊流作为对照,研究了流速轮廓线和修正系数、紊动强度和雷诺应力、偏态系数和峰度系数的变化规律。结果表明:1)PIV能够有效观测坡面流床面至水面的流速分布。当坡面流流态为过渡流时,流速修正系数随着雷诺数的增加呈对数增加,均值为0.77;2)对比深水明渠紊流的紊动强度,坡面流的流向紊动强度较大,而垂向紊动强度较小,且随着水深及雷诺数的增加,坡面流紊动强度逐渐与深水明渠紊流的特征吻合。深水明渠紊流中受雷诺应力影响的流体占比约80%,而坡面流中受雷诺应力影响的流体占比小于80%,随着雷诺数的增加坡面流中受雷诺应力影响的流体占比变大;3)对比深水明渠紊流的峰度系数,坡面流的峰度系数大部分大于3,表明坡面流较深水明渠紊流出现极端流速事件的概率小。PIV技术有利于实验室研究坡面水力侵蚀的力学机理机制问题。     

应用于鱼道设计的新疆木扎提河斑重唇鱼的游泳能力测试

为了探究斑重唇鱼的游泳能力，给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数，本研究以木扎提河野生斑重唇鱼(全长TL=12~16 cm)为研究对象，测定了其在(16.6±1.6) ℃水温下的感应流速、临界游泳速度、爆发游泳速度及持续与耐久游泳能力。结果显示，斑重唇鱼感应流速为(0.18±0.02)m/s，相对感应流速为(1.40±0.23) BL/s (BL为体长)；临界游泳速度为(1.02±0.15) m/s，相对临界游泳速度为(8.58±1.65) BL/s；爆发游泳速度为(1.39±0.17) m/s，相对爆发游泳速度为(10.92±1.86) BL/s；最大持续游泳速度为0.87 m/s，最大耐久游泳速度为1.37 m/s，与平均爆发游泳速度相近。其持续游泳时间与流速呈负相关(${\rm lg}T = - 5.136{{X}} + 8.504$)。当以斑重唇鱼为主要过鱼对象时，建议为吸引鱼类进入鱼道，进口流速设计为1.02~1.39 m/s，休息池主流设计为0.20~1.02 m/s，鱼道竖缝处流速宜低于0.85 m/s。鱼道长度为1 000 m时，鱼道内平均水流速度应低于0.78 m/s。本研究结果可为新疆木扎提河流域鱼类游泳能力研究提供参考，对保护日益减少的鱼类资源具有重要意义。