干旱对我国西北地区生态系统净初级生产力的影响

根据西北地区139个气象观测站1980-2009年降水及温度资料,基于Z指数干旱指标,研究西北地区干旱时空特征;利用Miami模型估算该地区生态系统净初级生产力,分析干旱对净初级生产力的影响。结果表明:西北地区30年来,西部干旱有所降低,东部则出现加重趋势。生态系统净初级生产力年变化不规则,平均为524.5543g/(m2.a);空间特征明显,自东南向西北递减,新疆西北部又有所增加。该地区净初级生产力与Z指数线性相关极显著,随着干旱的发生,净初级生产力出现下降。出现轻旱及中旱的地区,净初级生产力较低;相对湿润的地区净初级生产力较高。     

轮作绿肥对盐碱地土壤性质、后作青贮玉米产量及品质的影响

为明确种植和翻压绿肥改良和培肥盐碱地的效果,采用田间试验研究了种植和翻压毛叶苕子(Vicia villosa Roth.)、田菁(Sesbania cannabina Poir.)、草木樨(Melilotus officinalis L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、箭筈豌豆(Vicia sativa L.)和黑麦草(Lolium perenne L.)6种绿肥对中度苏打盐碱地土壤理化性质、返还土壤的N、P_2O_5和K_2O数量、后作青贮玉米(Zea mays L.)鲜草产量及蛋白质含量的影响。结果表明:与对照(不种植绿肥)相比,绿肥生长后期可显著提高土壤含水量1.0%~6.2%,使pH降低0.03~0.43,EC降低0.12~1.50 mS×cm~(-1);翻压绿肥可返还土壤N 15.6~195.4 kg×hm~(-2)、P_2O_5 5.3~58.8 kg×hm~(-2)和K_2O 34.5~127.9 kg×hm~(-2),使土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾分别提高0.42~1.86 g×kg~(-1)、0.05~0.34 g×kg~(-1)、0.5~32.3 mg×kg~(-1)、0.42~4.65 mg×kg~(-1)和3.8~26.1 mg×kg~(-1);与对照相比,青贮玉米的鲜草产量和蛋白质含量分别增加1 294~19 391 kg×hm~(-2)和0.4~23.9 mg×g~(-1)。总体而言,种植和翻压豆科绿肥在保蓄土壤水分,降低土壤pH和EC,提升土壤有机质含量和N、P_2O_5、K_2O养分数量(特别是N素数量),提高青贮玉米鲜草产量与蛋白质等方面的效果均显著优于禾本科绿肥,其中以适应性强、生长快、生物量大的毛叶苕子处理的改良、培肥土壤,生产优质牧草的效果最好;其次是草木樨处理。种植和翻压豆科绿肥可有效改良中度苏打盐碱地,显著提高土壤肥力,提供无机养分替代部分化肥,提高优质牧草的生产,是适合大同盆地中度苏打盐碱地经济、有效和环保的改良模式,对稳定耕地面积、保证粮食安全具有重要意义。     

融合Res3D、BiLSTM和注意力机制的羊只行为识别方法

识别动物行为可以为疾病预防和合理喂养提供重要依据,从而有助于更好地关注动物的健康和福利。本文提出了一种融合三维残差卷积神经网络、双向长短期记忆网络和注意力机制的深度学习网络模型（AdRes3D-BiLSTM）。AdRes3D-BiLSTM模型可以直接针对视频流进行识别,在AdRes3D部分引入了深度可分离卷积和注意力机制,不但减少了浮点运算量,提升了网络轻量化程度,还提高了时间和空间两个维度的特征提取能力;提取的特征被输入BiLSTM模块后,从前后2个方向对时序特征向量进行筛选和更新,最后对羊只行为进行准确识别。试验结果表明,AdRes3D-BiLSTM对羊只站立、躺卧、进食、行走和反刍5种行为的综合识别准确率达到了98.72%,帧速率达到52.79f/s,模型内存占用量为28.03MB。研究结果为基于视频流的动物行为识别提供了新的方法和思路。     

山西省种养废弃物构成及资源化利用潜力研究

为实现种养废弃物的高效利用,通过文献查阅、实地调研等方式对山西省种养废弃物资源量、利用现状进行了调查,估算出主要的农作物秸秆和畜禽粪尿的资源量,分析其在市域尺度上的分布特征、资源化利用潜力及综合高效利用的途径。结果表明,晋南地区存在大量小麦秸秆,其他地区均以玉米秸秆为主。畜禽粪尿中以牛、猪、羊粪尿居多,且存在晋西北多羊、北中部多牛、晋东南多猪的分布格局。2007—2015年山西省农作物秸秆产量由1.27×10~7t增加到1.54×10~7t,畜禽粪尿的产生量由1.82×10~7t增加到2.02×10~7t,且山西省种养废弃物的总产量近几年逐渐趋于稳定。若将山西省种养废弃物肥料化,其相当于有机质、N、P、K分别为1.54×10~7、1.25×10~5、5.28×10~4、1.04×10~5t,若将其能源化则可转化为标准煤1.05×10~7t或沼气4.59×10~9m~3,资源化潜力巨大。研究表明,山西省种养废弃物资源种类多、数量大,地域性差异大,资源化利用的空间较大,应力争通过肥料化、能源化、饲料化及其他利用途径,实现种养废弃物资源的多途径综合高效利用。     

基于多角度Kinect v2的羊只三维模型重构方法研究

羊只的体尺参数是衡量其生长发育状况、生产性能和遗传特性的关键指标。重建羊只的三维模型可以为自动化获取多种羊只体尺参数提供数据基础,因此提出一种基于多角度Kinect v2的羊只三维模型重构方法。该方法通过放置在羊只顶部和左右两个侧面的Kinect v2设备,获取羊只的三维点云数据;利用这些数据中的点云之间的相对位置关系,进行点云坐标的转换和初始配准;采用ICP算法进行精确配准建立三维模型。结果表明：当Kinect v2深度相机高度为120 cm、俯视角为30°时,获取的点云质量较高,自动配准的平均误差为0.233 cm,平均耗时为12.89 s。根据模型计算出的羊只体高、体斜长、十字部高和腰脚宽等体尺参数与实际测量平均误差均在5%以内。     

基于多传感器数据融合的温室环境控制的研究

温室具有空间大且温度场分布受多种参数影响大等特点.基于这些特点,提出了一种基于多传感器数据检测与数据融合技术的温室环境控制的方法.在多传感器采集数据基础上, 利用最小距离聚类法确定各传感器融合的次序,提高数据融合结果的客观性.这种方法可以提高温室环境监测的精确度,使温室环境的温度、湿度、光照等主要参数达到理想的条件.     

山西省种养废弃物构成及资源化利用潜力研究

为实现种养废弃物的高效利用,通过文献查阅、实地调研等方式对山西省种养废弃物资源量、利用现状进行了调查,估算出主要的农作物秸秆和畜禽粪尿的资源量,分析其在市域尺度上的分布特征、资源化利用潜力及综合高效利用的途径。结果表明,晋南地区存在大量小麦秸秆,其他地区均以玉米秸秆为主。畜禽粪尿中以牛、猪、羊粪尿居多,且存在晋西北多羊、北中部多牛、晋东南多猪的分布格局。2007—2015年山西省农作物秸秆产量由1.27×10⁷ t增加到1.54×10⁷ t,畜禽粪尿的产生量由1.82×10⁷ t增加到2.02×10⁷ t,且山西省种养废弃物的总产量近几年逐渐趋于稳定。若将山西省种养废弃物肥料化,其相当于有机质、N、P、K分别为1.54×10⁷、1.25×10⁵、5.28×10⁴、1.04×10⁵ t,若将其能源化则可转化为标准煤1.05×10⁷ t或沼气4.59×10⁹ m³,资源化潜力巨大。研究表明,山西省种养废弃物资源种类多、数量大,地域性差异大,资源化利用的空间较大,应力争通过肥料化、能源化、饲料化及其他利用途径,实现种养废弃物资源的多途径综合高效利用。     

螺杆型施肥泵特性及降维简化方法研究

精准配肥是当前水肥一体化研究中的1个关键问题,它可以实现作物营养按需供给,同时也能够提高肥料利用率,对施肥泵特性的分析是实现精准配肥的前提。螺杆泵具有结构简单、造价低、体积小,安装检修方便的优点,适用于黏性较大的液体,易于实现流量的精准控制。笔者针对GQS型潜水螺杆泵进行研究,测定了其特性,建立了流量、压强和电压3个变量之间的关系模型,并通过边折叠算法对其进行了降维简化。试验结果表明,与原模型相比,使用简化模型后,平均误差保持在3%之内,单片机运算速度提升了54.8%,实现了快速控制,提高了配肥效率,该方法为实现精准高效配肥提供了1种有益的参考。     

光照强度对Kinect v2深度数据测量精度的影响

Kinect v2深度测量受光照环境的影响较大,为定量分析光照因素对Kinect v2测量精度的影响,构建Kinect v2深度测量试验系统,进行了不同距离和不同光照强度下深度测量的正交试验,得出了深度数据中噪声分布的具体区域,建立了光照强度影响下深度数据修正模型,对深度测量误差进行了补偿。试验结果表明,深度数据中的噪声干扰主要存在于边缘和4个边角部分,且随着测量距离的增加和光照强度的增大向中心部分逐渐扩散,但是光照强度的影响更为显著,当光照强度超过6 500 lx时,深度数据的有效率不超过60%。利用光照强度补偿模型对深度测量数据进行修正后,深度数据测量平均相对误差缩小率为44.55%。在花生冠层信息获取中进行了应用,验证了本文数据修正模型的有效性。     

基于动态休眠算法的低功耗温室信息采集系统设计

在当前温室环境信息采集系统中无线传感器网络得到广泛的应用,如何降低无线网络的工作能耗成为研究热点。针对这一问题,设计一个低功耗无线温室环境信息获取系统,该系统采用网络动态休眠算法通过一个周期内的参数变化规律预测该参数变化量达到设定值所需时间,以此来控制传感器的开启和数据传输网络的通断,实现无线网络的动态休眠。通过在河北农业大学温室大棚所做的试验表明:设计的低功耗温室信息采集系统及动态休眠算法在低功耗节点、中等功耗节点和高功耗节点运行时,省电率分别为28.6%,33%,44.4%。该低功耗系统能够准确采集温室中不同节点的环境参数并将其上传至后台进行存储,可为温室生产工作提供重要参数信息,具有一定的推广价值。