基于LoRa通信的棉花智能水肥管理系统设计与应用

由LoRa（超远距离广域网，Long range）与4G蜂窝移动通信组网、具有边缘计算能力智能网关、物联网终端、远程自动化控制设备、水肥管理软件集成的智能水肥一体化管理系统，在灌溉水质较差、通信基础设施薄弱的新疆，使灌水施肥更精准、高效，示范农场节本增效明显。以LoRa通信为基础的棉花智能水肥管理系统是数字农场的重要执行工具，可加快棉花种植向规模化、标准化、现代化发展。     

丛生竹林下竹荪富硒菌棒覆土栽培技术

在丛生竹林下对不同基质配方和硒浓度菌棒进行埋棒栽培以及覆土方式栽培试验，结果表明，菌棒不同基质配方对竹荪产量及其营养成分有显著影响，而且三列浅沟形和双列龟背形2种覆土方式有利于提高竹荪产量。改良基质配方菌棒竹荪产量比常规配方提高约50%；在添加外源硒质量分数为0~2.0 mg/kg的浓度范围内，竹荪子实体产量先随着硒浓度的增加而逐渐增加后再有所降低，基质中添加1.5 mg/kg硒肥比不添加产量提高了195.30%。基质中添加硒质量分数为1.0~2.0 mg/kg的硒肥可以较显著地提高竹荪花的硒含量，其干物质中硒含量平均值从约2.50 mg/kg提高到8.05~13.30 mg/kg，外源硒肥利用率达到9.70%~15.36%。菌棒不同基质配方对竹荪子实体的粗蛋白及粗多糖含量有明显影响，改良配方竹荪蛋与竹荪花的粗蛋白含量是常规配方的1.21和1.29倍，其粗多糖含量是常规配方的4.81和1.35倍；基质中添加硒肥与不添加硒肥相比，竹荪蛋与竹荪花中粗蛋白含量分别增加了40.90%和14.30%。在硒质量分数为1.0 mg/kg的竹荪菌棒林下覆土栽培试验中，三列浅沟形覆土方式单位面积鲜竹荪蛋产量最高，为10.27 kg/m²；双列龟背形覆土方式单个菌棒的鲜竹荪蛋产量最高，达1.40 kg。三列浅沟形和双列龟背形2种覆土方式基质生物转化率分别为93.00%和94.14%，达到了较高水平。     

不同吸附特性的稻草生物炭对稻田氨挥发和水稻产量的影响

秸秆生物炭具有改善土壤生态环境、土壤蓄水保肥和减少温室气体排放等正效应,但其石灰效应会加大稻田氨挥发损失。为充分发挥生物炭吸铵特性,降低其石灰效应的不利影响,对不同热解温度(300、500、700℃)和酸化水平(pH值=5、7、9)稻草生物炭处理下的田面水NH_4~+-N浓度、氨挥发和水稻产量进行了研究。结果表明:偏酸性(pH值=5)、中性(p H值=7)生物炭处理在基肥期和分蘖肥期均能显著降低田面水NH_4~+-N峰值浓度(P0.05),降幅达16.90%～35.60%。全生育期稻田氨挥发损失占施氮量的15.14%～26.05%(2019年)、15.10%～19.00%(2020年)。稻田增施热解温度为700℃、酸化水平为5(p H值=5)的生物炭(C700P5)降氨效果最好,两年氨挥发分别显著降低22.93%、12.61%(P0.05)。高温热解配合偏酸性、中性生物炭(C700P5、C700P7)增产效果显著,增产率达9.92%～13.50%,结构方程模型表明,其增产原因是生物炭酸化处理降低了稻草生物炭的石灰效应,而热解温度调整提高了生物炭阳离子交换量(CationExchange Capacity,CEC),进而降低了田面水NH_4~+-N浓度和氨挥发损失,最终提高了水稻地上部氮素积累和水稻产量。研究可揭示不同热解温度和酸化水平制备的生物炭在稻田中的应用潜力,并为稻田合理施用生物炭和减少化肥施用量提供理论依据。     

5种苹果野生资源果实香气物质的分析

以苹果系楸子(Malus prunifolia)、海棠花(Malus spectabilis)、西府海棠(Malus micromalus)、花红(Malus asiatica)和新疆野苹果(Malus sieversii) 5 个野生苹果种为材料，以甲基叔丁基醚（MTBE）为溶剂，进行香气物质的提取，并基于气相色谱质谱联用（GC-MS）技术对香气物质进行分离和鉴定。结果表明：5 种材料中共鉴定出 27 种香气物质，其中醇类 6 种、醛类 7 种、酯类 4 种、有机酸 4 种、萜烯 2 种和苯衍生物 4 种。其中反式-2-己烯醛、辛酸、α-法呢烯、苯酚以及对甲苯酚是 5 个野生苹果果实中共有的香气物质。这 5 种苹果野生资源果实的香气物质主要是以清香型的反式-2-己烯醛等醛类物质为主，但酯类和醇类也是构成不同种苹果特异香气的重要呈香物质。从特征香气组分来看，有8种是5个野生苹果种果实香气成分共有的特征香气，分别是法呢醇、己醛、反式-2-己烯醛、辛醛、壬醛、反式-2-癸烯醛、乙酸丁酯、己酸己酯。其中海棠花的特征香气物质有6种，西府海棠的特征香气物质有5种，新疆野苹果和楸子的特征香气物质有4种，花红苹果的特征香气物质有2种。     

青冈栎林分空间结构对林下更新的影响

林分空间结构会显著影响其林下幼树更新。为明确其影响林下幼树更新的关键因子,以湖南省青羊湖国有林场青冈栎林天然次生林为研究对象,测量幼树株数密度、树高、地径和冠幅,计算混交度、大小比数、开敞度指数以及聚集指数代表林分空间结构,评价林下幼树更新情况,并用灰色关联度分析方法探究两者间的相关关系。结果表明,青羊湖国有林场13块青冈栎林样地林下更新幼树有6种,分属于4科5属,分别是青冈栎、苦槠、多脉青冈、南酸枣、黄檀、马尾松,青冈栎在更新幼树中占明显优势,是优势树种,幼树重要值为63.09%。青冈栎林各林分空间结构指数与林下更新指数均大于0.5,关联度较高,综合所有林分空间结构指数对林下更新指数关联度的均值来看,对林下更新的影响由大到小为大小比数>开敞度>聚集指数>混交度,大小比数对青冈栎林下更新影响最为显著。在促进青冈栎天然次生林林下更新时,应以调整林木大小分化程度为主,综合考虑林木空间分布格局的调整方案。     

昆明海口林场滇藏钝果寄生的调查及寄生特性分析

桑寄生科(Loranthaceae)植物是常见的半寄生灌木,其过度繁殖会影响天然林和人工林生态、经济和社会效应的发挥.前期调查发现,昆明海口林场部分地区具有桑寄生危害,其主要种类为滇藏钝果寄生.为监控滇藏钝果寄生在林场的传播扩散,了解其寄生初期的选择偏好,本研究以昆明市海口林场滇藏钝果寄生危害最严重地区为中心,对其周边4个区域的传播情况进行样方调查,统计滇藏钝果寄生的寄主选择模式、构建寄生强度与寄主生长特征的归回关系.结果 表明,滇藏钝果寄生于郁闭度最低(30％)、坡度最大(27°)的样方2 (M2,中心样方)中危害严重,其余4个样方(M1,M3,M4,M5;周边样方)的感染程度较低,尚处于扩散初期.滇藏钝果寄生在所调查样地中具有明显的寄主选择性,几乎仅存在于槲栎中,但其扩散与槲栎在群落中的百分率无明显相关性.采用逐步回归法构建槲栎生长特征与寄生强度的线性关系,其冠幅和胸径可依次引入回归模型中,修正后的拟合度R2为0.526,方程式为y=-0.467+0.152x1+0.110x2.滇藏钝果寄生于样方M2和M1中的寄生高度百分率集中分布于40％～80％之间,而于M3、M4和M5中变幅较大,无明显集中区.该研究结果可为滇藏钝果寄生的生态防治提供科学基础.     

斜纹夜蛾Toll受体基因的全基因组分析及其在杀虫剂抗性中的作用

利用公布的斜纹夜蛾基因组对TLRs基因进行全基因组分析,应用生物信息学工具分析斜纹夜蛾TLRs家族基因成员在鳞翅目害虫TLRs基因家族中的进化关系、组织表达特异性,结合转录组数据对农药反应敏感的TLRs进行基因表达及其调控网络进行分析,分析斜纹夜蛾Toll受体基因在杀虫剂抗性中的作用.结果表明:共分析出了7个TLRs基因,斜纹夜的TLRs家族基因与棉铃虫TLRs家族基因同源性较高.7个基因中的1个基因SLTLR3在肠道中高度表达,有5个TLRs基因对农药处理反应敏感.对农药反应敏感的TLRs进行基因表达和其网络进行分析,只发现了1个TLRs(SLTLR7)和其他30个基因之间的存在共表达关系,这些基因主要涉细胞表面受体信号途径、细胞定位、信号传导、细胞调控过程、生物调控过程.     

采用双模态联合表征学习方法识别作物病害

基于深度卷积神经网络的视觉识别方法在病害诊断中表现出色,逐渐成为了研究热点。但是,基于深度卷积神经网络建立的视觉识别模型通常只利用了图像模态的数据,导致模型的识别准确率和鲁棒性,都依赖训练数据集的规模和标注的质量。构建开放环境下大规模的病害数据集并完成高质量的标注,通常需要付出巨大的经济和技术代价,限制了基于深度卷积神经网络的视觉识别方法在实际应用中的推广。该研究提出了一种基于图像与文本双模态联合表征学习的开放环境下作物病害识别模型(bimodalNet)。该模型在病害图像模态的基础上,进行了病害文本模态信息的嵌入,利用两种模态病害信息间的相关性和互补性,实现了病害特征的联合表征学习。最终bimodalNet在较小的数据集上取得了优于单纯的图像模态模型和文本模态模型的效果,最优模型组合在测试集的准确率、精确率、灵敏度、特异性和F1值分别为99.47%、98.51%、98.61%、99.68%和98.51%。该研究证明了利用病害图像和病害文本的双模态表征学习是解决开放环境下作物病害识别的有效方法。     

TCD燃烧系统对柴油机燃烧和排放性能改善效果的试验研究

为探究道依茨TCD2015柴油机上配备的导流燃烧系统(简称TCD燃烧系统,T表示涡轮增压器,Turbocharger,C表示进气中冷,Charge air cooling,D为柴油颗粒捕集器,Diesel particle filter)对改善柴油机燃烧性能和降低污染物排放的效果,采用单缸机试验对TCD燃烧系统在不同转速、负荷和过量空气系数下的燃烧和排放性能进行研究。试验结果表明不同工况下TCD燃烧系统燃油消耗率和Soot排放量均低于传统ω燃烧系统,燃油消耗率最大降幅为7.01%,Soot排放量最大降幅为86.67%,且低过量空气系数(1.2～1.6)下TCD燃烧系统仍具有较好的性能。为揭示TCD燃烧系统改善油气混合促进燃烧的机理,采用AVL Fire软件建立了柴油机性能仿真模型。计算结果表明,TCD燃烧系统的环状凸起结构将燃油导向内外两室,从而促进了缸内燃油发展过程,燃油当量比大于4的浓混合气区域燃油质量比例相比ω燃烧系统降幅最大为9.75%,活塞下移时TCD燃烧系统内油束撞击浅盘侧壁形成撞壁射流扩大了燃油扩散面积,从而改善了缸内油气混合质量,燃油当量比小于1的均匀混合气区域燃油质量比例相比ω燃烧系统降幅最大为7.45%,因此TCD燃烧系统能够有效改善柴油机的燃烧和排放性能,可应用于柴油机高负荷和低过量空气系数工况综合性能提升。研究结果可为柴油机燃烧系统开发和改进提供参考。     

杉木第3代种子园多元素配方施肥效应研究

杉木种子园为培育高产稳产杉木良种提供重要保障,在林业生产中具有积极意义。通过试验研究,探究杉木3代种子园土壤养分丰缺情况、养分间的平衡规律,确定杉木种子园最佳肥料配比和施肥量,以期为闽北低山丘陵红壤分布区杉木种子园提供推荐施肥配方。采用“3414”配方施肥设计方案,对闽北第3代杉木种子园开展N、P、K、Ca、Mg、B、Mo等元素施肥试验。分别设计大量元素氮、磷、钾三因素施肥水平（并增设施用钼肥处理）、中微量元素钙、镁、硼三因素施肥水平,以球果数量（质量）、出籽率、种子产量、胸径等为评价指标,拟合肥料效应函数方程,研究各养分间的作用规律,并提出最佳施肥配比和施肥量。结果表明：种子园土壤N、P、K、Ca、Mg养分含量较低,B含量属于中等水平,而Mo含量较高;N、P、Mg以及N-K、Ca-B肥料联合对种子园产量的影响达到显著或极显著水平,而单施某一肥料效应较小,其中单施K、Ca、B几乎没有效果,而肥料联合施用效果较好。综合效应分析结果,得出种子园最大产量施肥量组合为：每株施尿素100 g+过磷酸钙897 g+氯化钾150 g+石灰150 g+硫酸镁105 g+硼砂75 g,并配施钼肥。N、P₂O₅、K₂O、CaO、Mg、B、Mo的用量依次为46.0、107.7、90.0、75.0、31.4、2.3、5.0 g,其配比为N:P₂O₅:K₂O:CaO:Mg:B:Mo=1.0:2.3:2.0:1.6:0.7:0.05:0.1。多元素配方施肥能很好地改善杉木种子园产量和质量,单株球果产量、球果单粒重、出籽率及种子园产量等指标均比不施肥的母树有大幅度提高。本研究施肥方案,理论上种子园产量可达45.99~95.65 g/株,大量元素施肥试验的产量达到理论产量的80%~86%,中微量元素施肥试验的产量为理论产量的70%左右。现实种子园平均产量大约是预测产量的40%,通过合理配方施肥有望大幅度提高杉木3代种子园产量。