基于机器视觉的育肥猪分群系统设计与试验

为控制育肥猪出栏时的体质量差异,该研究开发了一套基于机器视觉技术的育肥猪分群系统,该系统通过机器视觉技术和卷积神经网络模型代替传统地磅对猪只体质量进行估测,可有效避免粪污对设备精度的影响及腐蚀;以前一天全部猪只体质量数据从小到大排列的第30%个数据作为当日的分群基准质量,将大于等于基准质量的视为长势较快的猪只,小于基准质量的视为长势较慢的猪只,每次采食按照猪只长势快慢分为2群进行饲喂;该系统依托于LabVIEW软件开发平台和物联网系统构建,平均每头猪只通过系统时间为6.2 s。为验证该系统的实际应用效果开展了为期30 d的现场试验,将饲喂于装有分群系统猪栏中的120头长白育肥猪作为试验组,由分群系统按猪只长势快慢分群饲喂;将饲喂于传统猪栏中的120头长白育肥猪作为对照组,按照传统人工调栏的方式进行饲喂。试验开始时试验组和对照组猪只平均体质量分别为32.21、31.76 kg,标准差分为别2.61和2.49 kg;结束时试验组和对照组猪只平均体质量分别为57.68、57.41 kg,标准差分为别5.26和5.51 kg,总料肉比分别为2.31和2.34,期间试验组猪只体质量的标准差小于对照组,但是2组猪只平均体质量、标准差、总料肉比均不存在显著差异,表明采用该系统对猪只进行分群饲喂控制猪只体质量差异效果等同于人工调栏,同时可以节省人力成本,缓解农业劳动力短缺的压力。该研究也可为母猪饲喂站、种猪测定站等智能化养猪设备的研发提供参考。     

基于无人机与激光测距技术的农田地形测绘

平整地技术是提高作物单产的重要措施,而获取高精度的农田地形测绘数据与农田数字地形模型,是进行精准平整地作业的必要条件。为了解决传统接触式地形测绘效率低、基于航拍摄影技术的遥感地形测绘精度差及作业成本高等问题,该研究提出了一种基于多旋翼无人机与激光测距技术的农田地形测绘方法。在多旋翼无人机测绘平台上搭载激光测距模块与后处理动态差分全球定位系统设备（Post-Processing Kinematic Global Positioning System,PPK-GPS）,获取激光测距序列、PPK-GPS三维定位数据以及无人机的飞行姿态数据。首先使用均值滤波器处理原始激光测距序列,并将得到的激光测距序列与PPK-GPS定位数据进行同步处理,使二者建立空间对应关系。根据无人机倾斜状态时的测距激光方向与理论竖直方向的空间几何关系,使用从无人机的飞行控制器中提取的姿态信息校正激光测距序列,消除无人机平台在飞行过程中俯仰与横滚姿态变化对激光测距精度的影响。最后,根据PPK-GPS定位数据的海拔高度分量与激光测距序列计算试验地块内地面测量点的海拔高度,共获取1 417组地面测量点的有效测绘数据。利用手持PPK-GPS设备对地面测量点的海拔高度进行测绘精度检验。验证试验结果表明,本文提出的无人机农田地形测绘系统获取的海拔高度与手持PPK-GPS设备采集的海拔高度的均方根误差为5.2 cm,表明该无人机农田地形测绘系统具有较高的测绘精度。与利用手持GPS设备进行地形测绘作业的方法相比较,本文提出的无人机农田地形测绘系统具有自动化程度高、作业效率高等优点。该研究可为促进精准平整地技术的大规模应用提供数据支持。     

花龄期棉花虫害的电子鼻检测

棉花害虫具有隐蔽性、迁飞性和突发性特点,并且影响因素众多,棉花虫害准确地诊断是农业领域的难点问题。该研究以受到棉铃虫侵害的花铃期棉花为研究对象,采用电子鼻对不同处理的棉花挥发物进行检测。研究表明,主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）和聚类分析结果显示健康棉花释放的挥发物具有明显的昼夜节律性,健康棉花与虫害棉花差异性显著。径向基函数神经网络（Radial Basis Function Neural Network, RBFNN）对8个不同时间的4组虫害棉花处理进行分析,测试集判别总的正确率为73.4%,健康棉花对照组测试集判别正确率100%,误判样本出现在3个虫害处理之间。当不考虑时间因素建立虫害棉花统一的预测模型,RBFNN模型对健康棉花对照组的预测正确率均达到了100%,分析结果可以作为花铃期棉花是否遭受棉铃虫侵害的依据,说明电子鼻可以作为棉花虫害发生的有效监测手段,在农作物虫害监测领域具有潜在的应用价值。     

夹茎式番茄钵苗取苗机构设计与试验

为避免取苗机构在夹取钵苗过程中对钵体与根系造成损伤,该研究针对夹茎取苗方式,提出一种基于二阶椭圆齿轮行星轮系以及凸轮摆杆机构的夹茎式番茄钵苗取苗机构。依据二阶椭圆齿轮传动特性与机构工作原理,建立机构运动学理论模型,并对凸轮轮廓曲线进行设计,结合番茄钵苗取苗作业要求及机构特点,基于MATLAB软件开发机构分析软件对机构参数进行优化,并进一步分析优化后取苗轨迹与凸轮各工作段的对应位置关系,建立了夹茎式取苗机构虚拟样机模型,利用ADAMS软件对取苗机构运动过程进行仿真分析,验证机构参数优化结果及零部件结构设计的准确性与合理性。试制取苗机构物理样机开展高速摄影试验,通过对比分析实际工作轨迹与理论分析及仿真轨迹的一致性,验证了取苗机构设计的正确性。搭建自动取苗试验台进行取苗试验。试验结果表明,取苗机构工作性能可靠、稳定,取苗频率为80株/min时,取苗成功率为92%,投苗成功率为94.2%,伤苗率为2.9%。研究结果可为番茄钵苗全自动移栽机自动取苗机构的研发提供参考。     

增氧型复混肥提高土壤氧化还原电位促进水稻养分吸收

  【目的】   稻田长期淹水所导致的土壤通气性差妨碍水稻的生长。探索增氧型复混肥对改善土壤通气状况的作用,为水稻专用肥研发提供理论依据。   【方法】   在复混肥制造过程中,添加特制的粘结剂和3.6%、4.8%、6.1%的过氧化钙制成具有增氧功能的复混肥OCF1、OCF2、OCF3。以Q681 (全两优681) 和EK1 (鄂科1号) 两种常规中稻品种为试材进行盆栽试验。设淹水 (WL)、增氧灌溉 (MBWI) 和分次增施过氧化钙 (FCP) 为对照,一次性基施OCF1、OCF2、OCF3 3个处理,在水稻主要生育期,测定土壤氧化还原电位、无机氮含量和pH,测定水稻叶片光合作用、水稻产量及氮磷钾养分含量。   【结果】   增氧措施OCF2和OCF3处理均能不同程度地提高移栽期、分蘖期、齐穗期和乳熟期土壤的氧化还原电位。与WL、MBWI和FCP处理相比,OCF1、OCF2和OCF3处理的土壤在分蘖期和齐穗期保持较高的氧化还原电位,其中以OCF2和OCF3的作用最明显;整个生育期,对照和各处理的土壤pH没有显著差异,与WL处理相比增氧型复混肥还可提高齐穗期土壤过氧化氢酶的活性。所有增氧处理均能够保持或显著提高耕层土壤铵态氮含量,其中OCF2和OCF3表现最明显。与WL处理相比,各增氧处理均不同程度地提高水稻叶片的光合速率,其中OCF3处理增幅最大,提高了11%以上,高于或显著高于增氧灌溉和分次增施过氧化钙处理 (MBWI和FCP)。OCF3处理的有效穗数、千粒重和产量比淹水灌溉WL处理分别提高25%、38%和107%,比MBWI和FCP处理提高29%～58%。   【结论】   增氧型复混肥能较长时间提高土壤通气性和土壤的氧化还原电位,有利于水稻对土壤养分的吸收利用。与分次追施过氧化钙和增氧灌溉相比,肥料制作过程中添加过氧化钙制备增氧型复混肥提高水稻土通气性的效果更好,操作更加方便,是提高水稻专用肥效益的有效途径。     

“虚拟”森林碳汇的法律分析

森林碳汇原属于森林的自然属性,但因保护环境之所需,可以通过设定权利义务关系而实现其经济价值,从而使森林碳汇具有社会属性。随着技术的发展,通过手机移动APP如支付宝、移动银行、预约挂号平台等,这类森林碳汇在一定程度上均减少了现实中温室气体的排放。考虑到其与传统森林碳汇的不同,可称之为“虚拟”森林碳汇。应在法律上确认“虚拟”森林碳汇的物权属性,鼓励其进入碳排放交易市场,促使每个公民加入温室气体减排行动。这不仅能保护公民的合法财产权,而且能增强公民的环保意识,以促进环境的改善和保障经济社会的可持续、绿色发展。     

自然保护地环境教育实践与研究现状

环境教育是多学科融合的激发人们环境保护意识、培养正确环境价值观的教育。国际上自然保护地环境教育研究主要集中在环境教育内容和形式、环境教育效果评价及其影响因素分析、环境教育监测和法律体系完善等领域。在实践方面,环境教育内容和形式不断丰富,出现相对多样化的环境教育模式和较为健全的环境教育评价与法治管理体系。典型的有美国黄石公园设置的少年巡逻员岗位项目、英国的野外环境教育培训基地和日本的生态自然体验露营地等。我国自然保护地环境教育研究关注了国外相关理论与实践,侧重于从宏观层面对我国环境教育提出原则性、策略性的建议等。文中在分析国际自然保护地环境教育研究与实践的基础上,结合我国自然保护地环境教育现状及存在的问题,提出了完善环境教育内容和形式、建立健全环境教育评价和法律体系等发展建议。     

林业机器人发展现状与未来趋势

新的林业生产方式和快速发展的新技术促进了林业装备的发展,催生了智能装备和林业机器人。林业机器人在提高林业生产力、改变林业生产模式、解决劳动力不足以及实现林业生产和经营规模化、多样化、精准化等方面具有极大的优越性,发展林业机器人对促进我国林业技术革命和实现林业现代化具有重要作用。文中提出林业机器人的定义和分类,阐明林业机器人的应用领域,综述国内外林业机器人发展现状,分析林业机器人发展中遇到的问题,提出林业机器人发展的未来趋势,以为机器人在林业领域中的应用和研究提供参考。     

滩地造林抑螺作用机理研究进展

长江流域滩地是我国钉螺分布的主要区域,也是血吸虫病的主要流行区。近些年我国大力实施的林业血防工程通过滩地营造人工杨树林,使得钉螺原有孳生地的多种生物要素和非生物要素发生了明显变化,显著减少了钉螺种群的分布空间,从而有效控制了血吸虫病的传播。目前,国内外在滩地造林后单一要素改变对钉螺的影响方面已有较多研究,但有关生物要素与非生物要素对钉螺分布的交互作用还未有深入探索,对钉螺孳生产生抑制作用的关键要素尚不明确。文中综述了滩地造林后林下的草本植物群落、土壤理化性质、光照、地温等诸多要素发生变化对钉螺生存的不利影响,总结了滩地造林抑螺作用机理的研究进展,提出该领域今后的重点研究方向,以期为滩地造林抑螺作用机理的深入研究提供参考和借鉴。     

植物DNA甲基化研究进展

植物经常暴露在各种生物和非生物的胁迫之下,这些胁迫会影响植物的生长发育和繁殖并最终导致植物死亡。为了抵御不利的环境条件,植物已经进化出复杂而精细的网络来感知胁迫并激活防御系统。为此,植物激活许多信号转导通路,这些信号转导通路可以改变一些胁迫响应基因的表达,从而引起植物形态、生理和生化的改变以适应逆境。DNA胞嘧啶甲基化是高等真核生物的主要表观遗传机制之一,在维持基因组稳定性和调节基因表达方面起着关键作用。表观遗传变异比遗传变异更为灵活。一旦环境条件发生变化,为了适应新的环境植物都会发生表观遗传的改变。许多研究表明DNA甲基化参与植物的发育和应激反应。基于相关研究对DNA甲基化进行了综述,对植物逆境胁迫有重要意义。