基于图像处理的田间杂草识别研究进展与展望

杂草是导致农作物减产的一个重要因素,准确的识别是杂草治理的前提和基础,随着计算机和信息技术的进步,机器视觉和图像处理相结合成为了当前杂草检测和识别的主流方法。本文从图像的预处理、分割、特征提取和分类4个角度,详细介绍了当前国内外田间杂草识别的研究进展以及各种分割、提取、识别方法的优缺点。另外,针对目前田间杂草检测中存在的光照环境影响、叶片的遮挡和重叠以及分类器的优化等问题进行了分析和讨论,最后根据目前杂草识别的研究趋势提出了建议与展望。     

《自动控制原理》实验课程教学模式探索

《自动控制原理》是河北农业大学电气信息类专业的主干专业基础课程。为适应当前素质教育和创新教育的要求,本文对自动控制原理课程进行了层次化教学模式的探索,将工程实例和科研项目应用应用在实验教学中,从而提高自动控制原理的教学效果和增强学生的专业素质。     

基于DNA分子标记的植物功能基因的分离策略

随着分子生物学的发展,分子标记技术正变得越来越广泛,特别是在农艺领域,植物功能基因的分离大量的应用了该技术。未来的研究将探索分子标记技术的新应用,并使分子标记技术更加全面。基因是产生特定蛋白质的DNA序列,功能基因的分离有重要意义,本文综述了植物种群的分离,DNA文库的构建,基因库的构建,靶基因的分离和鉴定,以及基于DNA分子标记的植物功能基因的分离。     

不同类型地膜覆盖对玉米农田水热状况及产量的影响

为提高我国北方旱地作物的水分利用效率,探索可降解类型地膜的应用前景,在山西省农科院东阳试验基地,于2015年和2016年连续定点定位设置普通地膜、渗水地膜、生物降解地膜、光降解地膜4种不同类型地膜覆盖模式,以不铺膜为对照,研究不同类型地膜覆盖模式对农田水热效应和玉米产量的影响。研究结果表明:4种覆膜处理下的土壤温度在生育前期土表处分别较不铺膜处理高3.1~5.9℃;渗水地膜和生物降解地膜处理的水分利用效率显著高于其他处理(P0.05),光降解地膜和普通地膜处理次之,不铺膜对照处理最低,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理的水分利用效率分别较对照高11.0、5.9、12.8、5.4 kg/(mm·hm~2)。产量方面,与对照相比较,渗水地膜、光降解地膜、生物降解地膜、普通地膜处理2015年的增产率分别为20.3%、0.1%、15.4%、8.8%;2016年的增产率分别达到44.8%、36.1%、53.6%、31.6%,表现为生物降解地膜渗水地膜普通地膜光降解地膜。地膜增温保墒作用下,处理之间的增产效果与水分利用效率变化协同,其中生物降解地膜能够显著提高玉米的水分利用效率及产量,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中,同时达到缓解农田残膜污染的效果。     

宁南山区植被恢复对土壤团聚体特征及腐殖质分布的影响

在野外调查和室内分析的基础上,研究宁南山区植被恢复对土壤团聚体大小、分布和稳定性的影响,并对土壤团聚体中腐殖质的分布加以研究.结果表明,干筛法测定得到的R0.25在53.2％～71.3％之间,MWD在1.98～2.59之间,GMD在0.96～1.14之间,分形维数在2.70～2.83之间;湿筛法测定的R0.25、MWD、GMD均为天然草地最大,25年柠条、15年柠条次之,坡耕地最小.不同植被恢复措施下土壤的腐殖质碳含量在0.53～2.67 g/kg之间变化,1～0.25 mm大小的团聚体腐殖质碳含量相对高于其他粒级团聚体.逐步回归表明,影响团聚体大小分布和水稳性的因素是1～0.25 mm大小的团聚体中腐殖质含量.     

长期不同施肥下褐土养分及酶活性的生态化学计量特征

  【目的】  研究长期不同施肥条件下褐土养分含量和与土壤有机质水解、碳氮磷有效性相关的酶活性及其化学计量变化特征,以深刻认识农田土壤元素循环的生物地球化学特征。  【方法】  依托1992年开始的山西寿阳旱地农田生态系统野外长期定位试验,选取其中不施肥对照(CK),4个单施无机肥处理(N₁P₁、N₂P₂、N₃P₃、N₄P₄),3个无机肥和有机肥配施处理 (N₂P₁M₁、N₃P₂M₃、N₄P₂M₂) 和1个单施有机肥处理 (M₆) 进行研究。于1992、2001、2006和2016年,分析了表层土壤 (0—20 cm) 中有机碳(C)、全氮(TN)、全磷(TP)、有效氮 (AN) 和有效磷 (AP) 含量及与碳氮磷循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶 (β-1,4-glucosidase, BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-1,4-N-acetylglucosidase, NAG)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性。计算土壤养分之间和酶之间的化学计量比 (C∶TN、C∶TP、TN∶TP和lnBG/lnNAG、lnBG/lnALP、lnNAG/lnALP)。计算酶向量角度 (vector angle) 和向量长度(vector length)。以向量角>45°或者<45°的多少来评价微生物受磷、氮限制的程度,向量角>45°越多表示微生物受磷限制越强,向量角<45°越多表示微生物受氮限制越强。以向量长度评价微生物受碳限制的程度,向量长度越长表示微生物受碳限制越强。  【结果】  1) 除N₄P₄处理土壤C : TN显著高于M₆处理外,其他化肥和有机肥处理之间C : TN和C : TP不存在显著差异,而土壤TN : TP在各施肥处理下显著低于M₆处理 (P<0.05)。与CK相比,M₆处理C∶TN显著降低了30.2% ,TN∶TP显著升高了41.0%;N₄P₄处理C∶TP显著降低了23.3%,TN∶TP降低了17.6% (P>0.05)。土壤C∶AN平均为2.11～2.29,处理之间无显著差异;土壤C∶AP和AN∶AP随化肥和有机肥投入量增加而降低,4个有机肥处理的土壤C∶AP和AN∶AP降幅大于4个化肥处理。2)长期N₂P₂、N₃P₃和N₄P₄处理下,土壤lnBG/lnNAG、酶向量角度和酶向量长度略高于各有机肥处理(P>0.05),而lnNAG/lnALP略低于各有机肥处理(P>0.05);与1992年 (试验开始年)相比,施肥处理后土壤lnBG/lnNAG均升高,lnNAG/lnALP均降低,向量角整体>45°,向量长度增加了11.1%～52.4%。3)相关性分析表明, AN与BG、NAG、ALP活性、lnBG/lnNAG及lnNAG/lnALP之间存在显著相关性;土壤C∶TN、C∶AN与酶活性lnBG/lnNAG、土壤TN∶TP与lnNAG/lnALP之间存在显著正相关,lnBG/lnALP与任何环境因子间都不存显著相关性。  【结论】  长期单施化肥易增加作物对有机碳的消耗和土壤稳定态磷素固持,微生物面临的碳、磷限制加剧;有机肥带入土壤的有机氮,加速了有机质分解,显著提高了土壤有效磷含量,有效缓解资源限制,促进褐土元素周转。综上,长期施肥显著改变了褐土元素化学计量特征,引起酶化学计量非稳态变化,土壤酶活性表现出强烈的资源依赖性。     

黄土丘陵区小流域尺度上土壤有机碳空间异质性

通过对上黄试区小流域不同土地利用类型下的60个样点的采样分析,结合地统计学原理对小流域土壤有机碳的空间异质性进行研究。试验结果表明,土壤有机碳含量随土层深度的增加而减少,不同土地利用类型下的土壤有机碳存在显著性差异。表层0-10cm的土壤有机碳含量为9.544g/kg,明显高于10-30cm的7.10g/kg和30-60cm的4.63g/kg。通过Kriging插值法估算,其结果也表现出相同的规律。由土壤有机碳含量分布图可知,0-10cm,10-30cm和30-60cm 3层土壤的有机碳含量均表现出天然草地和柠条纯林高于川台地和河滩地。土壤有机碳含量在空间分布上表现出的特征,与动植物在土体中的垂直分布格局、人类社会活动及区域气候条件等因素有关。     

宁南山区半干旱草原典型植物立枯物的碳矿化特征

为探究宁南山区典型植物立枯物添加到土壤后的碳矿化特征,采用室内培养法（28℃下培养61 d）,对5种典型植物立枯物添加到土壤后的碳矿化特征进行了研究。结果表明：添加立枯物后的土壤有机碳矿化速率呈现2个阶段,前期（0~11 d）速率较大且迅速降低,后期速率较小且保持平稳,到培养结束时速率仅为初始速率的5.37%~13.98%。并且受矿化速率的影响,有机碳累积矿化量前期增加很快,之后逐渐减慢。前期（0~11 d）各处理有机碳累积矿化量占到总矿化量的30.43%~50.51%。用一级动力学方程对立枯物自身释放的CO₂-C量进行模拟,得到的矿化速率常数k以及立枯物的分解率均与立枯物木质素含量成显著负相关,说明立枯物的木质素含量及其碳矿化速率与分解率有密切关系,木质素含量越高,越不利于立枯物的分解。     

黄土丘陵区纸坊沟小流域土壤有机碳储量研究

通过野外调查和室内分析,研究了黄土丘陵区纸坊沟小流域不同土地利用方式下土壤有机碳的剖面变化特征及土壤有机碳储量。结果表明,该流域各层土壤的有机碳含量为中等变异,土壤有机碳含量随土层深度的增加而减少。0—60 cm土层有机碳储量为4.73×104t,天然草地和林地的储量较高,占总储量的80%。不同土地利用方式下,流域内的土壤有机碳含量差异显著,表现为:天然草地>灌木林地>乔木林地>川坝地>梯田>坡耕地>撂荒地>果园。