农业航空喷施风洞试验技术研究进展

The low speed wind tunnel is more and more popular in civil applications nowadays.The aviation spray is one of the key technologies in agricultural aviation application while wind tunnels can create the right environment for aviation spray simulation tests.The authors collect and analyzes the typical low speed wind tunnel applications in aviation spray drift, droplet size distribution, spray prediction model building and droplet size spectra classification.The authors also put forward the suggestions of preferential domestic wind tunnel tests research not only for general agricultural aviation spray but also for the application of spray prediction model, spray with unmanned aerial vehicle and aviation electrostatic spray.     

植物提取影响因素研究进展（英文）

Hyperaccumulators concentrate trace metals and heavy metals in their shoots when grown in metal-contaminated soils and these trace metal-loaded plants may be removed by harvesting the fields.Studies exploring the beneficial role of these hyperaccumulators to clean up the environment have led to the development of phytoextraction.The success of phytoextraction depends upon the high biomass of plant species and bioavailability of metals for plant uptake.The phytoavailability of metals is influenced by soilassociated factors,such as pH,redox potential,cation exchange capacity,soil type,and soil texture,and by plant-associated factors,such as root exudates and root rhizosphere processes(microorganisms).Efficiency of phytoextraction can be improved by advanced agronomic practices including soil and crop management by application of genetic engineering to enhance the metal tolerance,shoot translocation,accumulation,and sequestration and by application of chelate treatments to enhance metal bioavailability.Application of microorganisms including bacteria and mycorrhiza may facilitate the phytoextraction application at commercially large scale.     

变量喷施系统电磁阀响应时间对液压冲击的影响（英文）

为研究电磁阀响应时间对脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变量喷施系统液压冲击的影响,该文构建PWM变量喷施系统流道的三维仿真模型,设定不同的电磁阀开启和闭合时间,利用Fluent软件模拟分析了电磁阀启闭时系统管路内液压冲击的变化。模拟结果表明:电磁阀启闭时所产生的液压冲击随电磁阀响应时间的增加而减小。利用PWM变量喷施系统对电磁阀启闭过程中的管路压力变化进行了试验测试,试验结果与模拟结果吻合,最大水击压强之间的相对误差小于10%。对电磁阀闭合所引起的液压冲击进行理论分析,间接最大水击压强公式适用于PWM变量喷施系统中电磁阀高速闭合时所引起的液压冲击的计算,并且电磁阀开启与闭合所引起的液压冲击呈线性关系,比例系数为1.91。研究可为系统中其他液压元件动态特性的研究提供理论支持。     

国外农业航空静电喷雾技术研究进展与借鉴

农业航空静电喷雾技术作为中国发展精准农业航空应用技术的内容之一,对农药的有效利用和减少环境污染有积极意义。农业航空静电喷雾技术在国外发展较早也相对成熟,美国已有应用于有人机的商业化产品,并在美国、巴西等国各类粮食作物、经济作物和杂草防治作业中开展了大规模田间应用。该研究首先从基础研究、田间应用和优化工作等方面梳理了国外农业航空静电喷雾技术的研究进展,分析了农业航空静电喷雾技术在增加雾滴沉积、减少飘移和具备低施药液量等方面的优势。在此基础上结合中国植保无人机快速发展的实际对研究和应用适合中国国情的农业航空静电喷雾技术进行思考,提出了农业航空静电喷雾技术的研究路线,最后从采用接触式等非感应式充电方式、开发农业航空静电喷雾的测量技术,以及思考荷质比作为衡量指标的意义等方面探讨了可进行深入研究的方向。中国农业航空静电喷雾技术研究特别在植保无人机静电喷雾技术方面的研究与应用有很大的发展空间,可参考国外经验,围绕航空静电喷雾技术的基础性研究、田间试验、成果转化、示范推广和服务指导全方面制定发展规划,把单一强调对雾滴带电的实现转向对技术系统的整体研究。     

肯尼亚和中国农业资源投入与农业单产水平变化（英文）

当前,肯尼亚和中国在生产足够粮食以保障粮食安全方面都面临着严峻的挑战。尤其是对于肯尼亚而言,因为其2100年预测的人口将达到2018年的1.4倍,且其粮食生产在过去并没有大幅度的改善。而中国近些年粮食生产能力显著提高。本文系统分析了肯尼亚和中国农业资源投入、种植业和畜牧业单产水平的历史变化,以及农业资源投入与产量之间的关系,为肯尼亚粮食危机和消灭贫困提供更多的理论支撑。研究结果表明,在20世纪60年代,肯尼亚耕地、草地和降水等自然资源人均占有量比中国高2～3倍,且人均食物能量和蛋白质供应显著高于中国。当前,肯尼亚人均资源拥有量仍高出中国约30%,但是其人均食品供应和粮食自给率却远低于中国平均水平。这是由于与肯尼亚相比,中国在种植业和畜牧业长期持续的投入,大幅度地增加了种植业和畜牧业能量或蛋白质单产水平。1961—2017年,中国和肯尼亚作物蛋白的平均单产分别增加282%和44%。中国的数据表明,种植业和畜牧业单产水平与肥料、精饲料、机械和农药的投入具有显著正相关性;农牧业生产结构对单产水平的变化影响也很大,如种植业中蔬菜和水果播种面积占比,畜牧业中单胃动物饲养占比等。总的来说,农业资源投入和农业结构对生产力的提高都有很大的影响,这可能是肯尼亚提高农业生产力的潜在选择。     

山地农业生态系统持续发展的有效途径：坡地农业技术（SALT）

本文简述了坡地农业技术（ＳＡＬＴ）的原理和内容，分析了该技术在治理水土流失和大强度就地解决有机质投入，提高生物生产力和改善生态环境中的作用，指出坡地农业技术是山地农业生态系统持续发展的一个有效途径。     

中国玉米小麦产量与氮肥利用效率同步提高的研究进展（英文）

Achieving both high yield and high nitrogen use efficiency(NUE) simultaneously has become a major challenge with increased global demand for food,depletion of natural resources,and deterioration of environment.As the greatest consumers of N fertilizer in the world,Chinese farmers have overused N,and there has been poor synchrony between crop N demand and N supply because of limited understanding of the N uptake-yield relationship.To address this problem,this study evaluated the total and dynamic N requirement for different yield ranges of two major crops(maize and wheat),and suggested improvements to N management strategies.Whole-plant N aboveground uptake requirement per grain yield(N_(re)q) initially deceased with grain yield improvement and then stagnated,and yet most farmers still believed that more fertilizer and higher grain yield were synonymous.When maize yield increased from 7.5to 12.0 Mg ha~(-1),Nreq decreased from 19.8 to 17.0 kg Mg~(-1) grain.For wheat,it decreased from 27.1 kg Mg~(-1) grain for grain yield 4.5 Mg ha~(-1) to 22.7 kg Mg~(-1) grain for yield 9.0 Mg ha~(-1).Meanwhile,the percentage of dry matter and N accumulation in the middle-late growing season increased significantly with grain yield,which indicated that N fertilization should be concentrated in the middle-late stage to match crop demand while farmers often applied the majority of N fertilizer either before sowing or during early growth stages.We accordingly developed an integrated soil-crop system management strategy that simultaneously increases both grain yield and NUE.     

生态农业和有机农业的创新（英文）

现代农业系统在明显提高产量、保证粮食安全的同时,也对人类健康和地球的可持续性产生了影响。在持续不断的严重环境破坏和自然资源毁坏的背景下,建立可持续的农业生产方式至关重要。生态农业和有机农业是减少生态可持续性和生产力及社会可持续之间权衡关系的重要方法。这两种农业方法都属生态集约化范畴,均具有减少环境污染的巨大潜力;然而,生态农业和有机农业常导致产量降低。虽然产量降低带来的损失可以通过改变人们的饮食习惯来弥补(如减少食物浪费、减少食用精饲料喂养的肉类),但是,由于全球的发展趋势与之相反,因此本文探讨了通过科学研究寻求新的解决方案前景来提高低投入农业系统作物产量的可能性。为权衡生产力与可持续发展的关系,使生态农业和有机农业有助于粮食安全,我们对未来研究提出5点建议:1)农场和田地的景观设计与复合种植模式、2)数字化技术的应用、3)以农田低投入为目标的作物育种、4)农业废弃物的高质量循环利用和5)非化学作物保护。     

激发素（elicitins）研究进展

激发素(elicitins)是一类能诱导植物产生防卫反应的信号分子。综述概述了elicitins的结构、理化特性、对烟草(Nicotiana tabacum)的生物学活性和在抗病基因工程中的作用等。用elicitins处理茄科、十字花科等植物可诱导过敏性反应(hypersensitive response，HR)和系统获得抗病性(systemic acquired resistance，SAR)。大部分植物对elicitins无反应。elicitins基因的烟草转化可增强抗病性，为作物广谱抗病育种提供一种有效途径。通过农杆菌(Agrobacterium)介导的叶盘转化法本实验室已获得了一批广谱抗病的转elicitins基因烟草植株。     

生物动力农业入门（四）

引言——什么是生物动力学？ 土壤结构和化学作用 土壤可以用发生的地层来描述。上层土或表层土或A层对植物而言是重要的,因为它提供了营养丰富的苗床。但是矿物质和营养物也存在于更低的地层,植物会伸展根系来达到那些区域。     

除草剂和土壤改良剂对热带农业生态系统中微生物生物量动态的影响（英文）

The influences of herbicide alone and in combination with the soil amendments with contrasting resource qualities on dynamics of soil microbial biomass C(MBC),N(MBN),and P(MBP) were studied through two annual cycles in rice-wheat-summer fallow crop sequence in a tropical dryland agroecosystem.The experiment included application of herbicide(butachlor) alone or in combination with various soil amendments having equivalent amount of N in the forms of chemical fertilizer,wheat straw,Sesbania aculeata,and farm yard manure(FYM).Soil microbial biomass showed distinct temporal variations in both crop cycles,decreased from vegetative to grain-forming stage,and then increased to maximum at crop maturity stage.Soil MBC was the highest in herbicide + Sesbania aculeata treatment followed by herbicide 4- FYM,herbicide + wheat straw,herbicide + chemical fertilizer,and herbicide alone treatments in decreasing order during the rice-growing period.During wheat-growing period and summer fallow,soil MBC attained maximum for herbicide + wheat straw treatment whereas herbicide + FYM,herbicide 4- Sesbania,and herbicide 4 chemical fertilizer treatments showed similar levels.The overall trend of soil MBN was similar to those of soil MBC and MBP except that soil MBN was higher in herbicide 4 chemical fertilizer treatment over the herbicide + wheat straw treatment during rice-growing period.In spite of the addition of equivalent amount of N through exogenous soil amendments in combination with the herbicide,soil microbial biomass responded differentially to the treatments.The resource quality of the amendments had more pronounced impact on the dynamics of soil microbial biomass,which may have implications for long-term sustainability of rainfed agroecosystems in dry tropics.     

作物航空喷施作业质量评价及参数优选方法

农用飞机由于具有很好的机动性、灵活性和施药效率,近年来受到高度重视,成为植保产业的重要发展方向。影响航空喷施效果的因素有很多,机型、喷嘴型号、喷雾压力、喷施角度、环境因素、作业高度、作业速度、药剂配方、药剂浓度等因素等都会影响雾滴在植物表面的分布特性,从而影响航空喷雾作业效果。地面药液的雾滴分布特性是决定航空植保效果的主要因素,研究不同因素条件下的雾滴分布情况能为航空喷施作业时选择相对合适的喷嘴型号、喷雾压力、喷施角度、作业高度、作业速度、药剂配方及药剂浓度等提供参考,从而有利于保证航空施药效果。该文在对目前中国航空植保产业发展现状进行深入剖析的基础上,研究分析了目前中国航空植保存在的主要问题,同时提出了作物航空植保技术规程中作业参数的优选及评价方法。该研究为中国主要作物航空植保喷施作业技术规程的制定提供了参考。     

木质纤维素乙醇研究进展（英）

木质纤维原料制取乙醇在实际应用中具有较大的发展前景。该文主要综述了纤维素乙醇的预处理、水解和发酵三个过程。此外,比较了不同预处理方法的效率,还概括了当前纤维素乙醇的研究进展,包括发酵菌株、基因工程、发酵过程（SHF和CBP）和发酵过程与分离过程的整合。最后,还对纤维素乙醇在今后的发展提出一些建议。     

防御素（defensin）的研究进展

防御素是生物界较广泛存在的一类维生物和一些恶性细胞的短肽，它通常是２９～５４个氨基酸组成，通过至少６个保守半胱氨酸构成三对二硫键使肽合形成一个稳定的反向平行β片状结构，有的还含有一个α螺旋结构，防循素由于具有抗广谱微生物和恶性细胞的特性，因而将在医学和植物抗病工因工程上发挥重要作用本研究概述了国内外防御素研究的现状，并从结构和功能上对不同来源的防御素及部分杀菌肽进行了比较。     

农业环保型材料覆盖技术研究进展

农业环保型材料覆盖技术可提高旱农区降雨利用效率,并解决地膜覆盖造成的环境污染问题,在国内外备受关注。本文详细综述了环保型材料覆盖技术的研究进展、存在问题,科学评价了环保型覆盖材料的研究现状及应用效果,指出了农业环保型材料覆盖技术今后的研究方向,以期为环保型覆盖材料的研发及其在农业生产中的应用提供理论依据。     

小麦播种实时监控系统设计与试验（英文）

为实现小麦播种作业性能实时监控,设计了一种基于CAN总线的小麦精密播种机播种实时监控系统,阐述了系统总体结构,设计了系统硬件和软件,并进行了田间试验。该系统包括传感器信号采集单元、播种监测模块、CAN模块和播种监测终端,能够实时监测种管状态、机具前进速度和排种轴转速。采用光电传感器和霍尔传感器分别检测排种管落种状态和地轮转速并输出电压或脉冲信号,播种监测模块根据传感器输出的信号,判断排种管播种状态(正常、堵塞和空管),计算出地轮转速和排种轴转速,并计算出机具前进速度,以上信息通过CAN总线传输给播种监测终端并实时显示。试验结果表明,该系统故障状态监测准确率为98%,堵塞响应时间0.2 s,空管报警响应时间0.5 s。系统工作稳定可靠,抗尘、抗震能力强,能够有效监测小麦播种作业性能。该研究成果能满足小麦播种性能实时监测要求,有助于提高小麦播种作业质量。     

基于点云配准的果树快速三维重建（英文）

旨在为果园生产管理提供果树三维可视化基础数据,该文提出了一种基于点云配准的自然光照环境下的果树三维重构方法。首先,利用RGB-D相机采集不同视角下的果树彩色图像和深度图像,并通过信息融合获取相应视角下果树的三维点云数据;第二,对果树原始点云进行去背景和滤波等预处理,利用归一化对齐径向特征NARF(Normal Aligned Radial Feature)算法计算每片点云中的关键点,并在关键点初运用快速点特征直方图FPFH(Fast Point Feature Histograms)描述子得到关键点的特征向量。通过计算比较两片点云的FPFH特征,寻找两片相邻点云之间的空间映射关系,利用随机抽样一致性RANSAC(RANdom SAmple Consensus)算法提纯映射关系并完成相邻两片点云的初始配准;第三,在初始配准的基础上,利用迭代最近点ICP(Iterative Closest Point)算法完成点云的精确配准;最后,利用上述点云初始配准和精确配准方法对果树多片点云进行全局配准并完整重构果树的三维点云图像。针对配准过程中时间消耗过大的问题,该文提出了基于OpenMP技术对配准进行加速的方法。结果表明,该文所提出的果树三维重构方法具有较高的准确性,配准的平均距离误差为0.0068 m;同时,在不影响配准精度和稳定性的前提下大幅提高了果树三维重建的效率。     

适宜微波处理保持山核桃贮藏品质（英文）

为了研究微波热处理对山核桃贮藏品质的影响,将新鲜山核桃(500 g)在微波(2 455 MHz,650 W)下分别进行1,2.5,3和5 min热处理,然后置于温度:(2±0.5)℃,相对湿度:70%~80%的环境中贮藏120 d。贮藏期间对山核桃营养成分,品质变化,感官指标进行监测。结果显示2.5 min的微波处理能够显著(P0.05)延缓蛋白质、脂肪的降低,对脂肪酸和维生素E有较好的保存效果,此外,2.5 min微波处理能够减慢贮藏期间山核桃水分和可溶性糖的流失速度,维持较好的感官品质。同时2.5 min微波处理对脂肪酸败有很好的抑制效果,在贮藏120 d,山核桃保持了较好的品质。与2.5 min相比较,较短时间(1 min)和较长时间(3和5 min)微波处理没有提高山核桃贮藏期间的营养品质,1 min的微波处理对贮藏期间山核桃脂肪、蛋白、脂肪酸、过氧化值(peroxide value)、生育酚等营养几乎贮藏无影响(P0.05),3和5 min处理显著(P0.05)加剧了各项营养指标的衰败速度,因此2.5 min为适宜的微波处理条件。该研究为微波保鲜山核桃提供理论依据。     

小车避障双目视觉识别系统的研发（英文）

For the reasons of the complex working environment and plenty of obstacles in facility agriculture,this paper studied the problem of identifying the obstacles by binocular vision recognition system.Binocular vision system was built up at first.Open CV and Matlab were used for the binocular camera calibration respectively.Secondly,Bouguet algorithm was used to rectify the input images and analyse three kinds of matching algorithms.Then the smallest enclosing moment of the object could be extracted.At last,the distance between the objects was calculated and 3D reconstruction was used.The experimental results showed that the binocular vision system had high reliability,high real time,strong anti-interference ability and lower cost which can identify different obstacles with a wide application rage.It could satisfy the operational requirements of the unmanned control vehicle’s automatic obstacle avoidance in facility agriculture,and laid the foundation for vehicle obstacle avoidance and navigation.     

农业云视频平台虚拟机负荷预测半监督偏最小二乘法模型（英文）

为了优化基础设施资源的效率,农业云视频平台虚拟机布局算法需要了解虚拟机当前和未来的资源工作效率,尽可能准确地预知下一步工作,如服务部署,虚拟机的部署、迁移或停止。然而,通常在预测中使用的样本非常小,可用于分析的数据有限。因此,该文研究设计了一个考虑时间因素,基于小数据集学习的滑动窗口模型。此外,鉴于现有的预测算法仍然有很大的改进误差率的空间,该文中采用基于滑动窗口与最小二乘法和半监督学习的数学方法相结合,提出了一种半监督偏最小二乘法(semi-supervised partial least squares,SS-PLS)的方法来计算上述预测。该文中,分析了在虚拟机使用SS-PLS负荷预测的可行性和优势。试验结果表明,基于滑动窗口模型结合SS-PLS,使得预测精度有了显着的改善,即均方根误差为1.777 86,平均绝对误差是1.331 2,平均绝对误差百分比为0.238 36,三者的增量分别5.47%、6.37%、6.12%。该研究可为云平台中虚拟机资源管理和优化提供一种参考方法。