张家港市农田土壤重金属含量高光谱遥感监测模型构建

以张家港农田土壤作为研究对象,在实验室测定土壤重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、Hg的含量,并与土壤可见近红外高光谱数据建立土壤重金属含量的定量估测模型,以快速获取研究区农田的土壤重金属含量。为保证模型预测的精度和稳定性,首先,对原始高光谱数据进行平滑处理,并进行一阶导数、倒数一阶导数、倒数的对数一阶导数、平方根一阶导数和连续统去除等形式的光谱变换;然后,提取不同变换光谱的特征波段进行相关性分析;最后,通过逐步回归法建立重金属含量的定量估算模型。结果表明:张家港市农田土壤中Cd、Hg、Cu、Zn存在一定的污染风险。在高光谱的不同变换形式中,一阶导数和连续统去除与重金属含量的相关系数高于其他变换形式。基于8种土壤重金属含量与高光谱数据建立的定量估算模型具有良好的预测精度。Cd、Hg、Cr、As、Cu、Zn、Ni、Pb估算模型的实际值与验证值的拟合度分别为0.874、0.879、0.800、0.646、0.513、0.655、0.603和0.542,可用于预测张家港市的农田土壤重金属含量。     

内蒙古乌拉特高原荒漠原生树种蒙古扁桃容器育苗试验研究

蒙古扁桃是蒙古高原的一种孑遗植物,是国家三级保护植物,具有药用、饲用和巨大的生态价值。为了保护蒙古扁桃这一珍贵天然资源,开展了蒙古扁桃的容器育苗试验,总结繁育蒙古扁桃苗木的经验。试验在巴彦淖尔乌拉特后旗的呼和温都尔镇乌兰哈少嘎查进行。通过对蒙古扁桃容器育苗的试验,总结出了一套适用于西部干旱地区的蒙古扁桃繁育技术。     

侧孢短芽胞杆菌JYC 688鉴定及抑菌促生特性研究

马铃薯疮痂病是由多种致病链霉菌侵染引起薯块表面结痂导致薯块外观品质下降的病害,防控困难,生物防治是其主要防治措施之一。筛选具有良好拮抗作用的生防菌,可为马铃薯病害的生物防治提供优良的微生物资源。本研究从健康马铃薯植株根际土壤中分离获得JYC 688菌株,采用平板对峙和纸碟法筛选验证菌株拮抗性,结合形态学观察、生理生化特性测定及分子生物学手段确定其种属地位,并检测其产生水解酶和嗜铁载体的能力。结果表明,菌株JYC 688是侧孢短芽胞杆菌Brevibacillus laterosporus,其菌株培养液能够显著抑制引起马铃薯疮痂病的酸性疮痂链霉菌Streptomyces acidiscabies和肿胀疮痂链霉菌S.turgidiscabies的生长,抑菌圈直径分别为27.86 mm和31.90 mm;其对马铃薯晚疫病菌Phytophthora infestans、早疫病菌Alternaria alternata、黑痣病菌Rhizoctonia solani也具有良好的抑制活性;菌株JYC 688能够分泌β-1,3葡聚糖酶、纤维素酶、蛋白酶、嗜铁素等多种抗菌相关物质,可溶解大豆卵磷脂、碳酸钙、碳酸镁3种难溶性化合物,有利于磷、钙、镁3种元素的释放,是一株具有开发潜力的生防菌。     

Alfalfa-containing diets alter luminal microbiota structure and short chain fatty acid sensing in the caecal mucosa of pigs

Background: Pork produced by outdoor-reared pigs raised mostly on alfalfa pastures attracts increasing population of consumer from most of the world. In China, pigs were raised with alfalfa-containing diets to seek for good quality pork.However, the influence of dietary alfalfa involving high level of insoluble dietary fiber(IDF) on pig intestinal luminal microbiota composition remains unclear. The objective of this study was to investigate the effects of alfalfa on luminal microbiota and short chain fatty acids(SCFA) production, and gene expressions involved in SCFA sensing, transporting and absorbing in pig caecal mucosa.Results: Twenty-four growing pigs were randomly allotted to four diets containing 0%, 5%, 10% and 15% alfalfa meal for a 28-d experiment. Ingestion of alfalfa meal-contained diets significantly increased the ratio of body weight gain to feed consumption. Illumina MiS eq sequencing of the V3 region of the 16 S r RNA genes showed that alfalfa-containing diet significantly decreased the relative abundance of genera Turicibacter, Acidiphilium, Paracoccus, Propionibacterium,Corynebacterium, Pseudomonas, Acinetobacter, and Staphylococcus, and increased the relative abundance of genera Lachnospira, Marvinbryantia, and Desulfovibrio in the caecal digesta. Butyrate concentration was significantly increased in the hindgut by the supplementation of alfalfa meal in diets. The m RNA gene expressions of FFAR3, SMCT1, MCT1,PYY, and GCG were significantly increased in the caecal mucosa of pigs fed alfalfa meal.Conclusions: Our results suggested that alfalfa-containing diet has exerted significant impacts on caecal microbiota composition, butyrate concentration and significantly upregulated m RNA expression of host caecal mucosal genes involved in SCFA sensing and absorption as well as regulation of satiety.     

基于K均值聚类和开闭交替滤波的黄瓜叶片水滴荧光图像分割

为了监测温室黄瓜叶片湿润情况以计算叶片湿润时间并用于病害预警,利用K-均值聚类算法实现黄瓜叶片的水滴荧光图像分割。选择人工气候室培育的健康且洁净的黄瓜叶片作为试验试材,采用移液枪向叶面、叶缘部位上滴水,模拟不同的叶片湿润情形,使用荧光成像仪蓝光镜头在白天（07：00）和夜晚（18：00）分别采集图像。应用 K-均值聚类算法在L*a*b颜色空间对水滴图像进行分割,首先要将原始图像由RGB颜色空间转换到L*a*b颜色空间,然后在在L*a*b颜色空间中利用a*b*二维数据空间的颜色差异,以欧式距离度量像素间的相似度,使用K均值对图像进行聚类,聚类得到的图像灰度化后进一步用数学形态学中的开闭交替滤波方法进行校正,最终完成图像分割。利用该方法对10幅含有不同水滴数量的黄瓜叶片荧光图像进行分割,为了验证该方法的有效性,分别采用基于H分量直方图分割算法、主动轮廓即C_V模型分割方法、融合K均值聚类和Ncut算法作对比试验。试验结果表明,该方法的平均匹配率、误分率相较于其他3种方法有明显的优势,平均匹配率为81.27%、平均误分率为9.57%,较之于其他3种方法,平均匹配率分别提高了44.11、11.50、10.90百分点,平均误分率分别降低了23.03、5.47和5.05百分点。该方法能够较为准确地将水滴从图像中分割出来,这为用计算机器视觉的方法监测黄瓜叶片的润湿时间提供了新的思路。     

2011—2021年黄河中游城市群高质量发展与水资源保护利用耦合关系

[目的]探讨黄河中游城市群高质量发展与水资源保护利用的时空协调关系,为该区域水资源的可持续利用与水生态有效保护提供决策支持和科学依据。[方法]基于黄河中游19个城市2011—2021年高质量发展与水资源保护利用两系统的面板数据,运用组合赋权、耦合协调度模型、地理探测器模型等方法,分析该区域高质量发展与水资源保护利用的耦合协调度及其时空特征。[结果]黄河中游城市群的高质量发展和水资源保护利用水平不断提高,区域间差距逐渐缩小。两个系统的耦合协调度呈现上升趋势,一些地区已从濒临失调转变为初级协调阶段。此外,区域间的耦合协调度呈现正的空间自相关,由西安和郑州市两个中心城市向外呈放射状递减。对外贸易依存度、第三产业产值所占比例对两系统协调度影响较大,且交互因子之间呈非线性加强或双加强关系。[结论]为提升黄河中游城市群高质量发展与水资源保护利用的空间依赖度,应加强区域间合作,优化水资源利用结构,提高水资源管理能力,增加科技投入,提高区域创新能力,积极推动区域协同发展。     

基于降维处理密度图聚类解析的农田整治分区

为了增强多维空间大样本数据分类的直观性和可解释性,提高农田整治类型区划分结果的实用性,该文提出了一种基于降维处理的密度图法与定性解析相结合的分类方法。该方法首先对多维变量进行主成分分析以提取主变量,然后在第一和第二主变量构成的二维平面空间制作样品分布散点图,采用密度图分割法对样本进行初步分类;最后再结合定性变量特征,对初步分类结果进行定性解析续分。采用该方法对新郑市的315个行政村单元进行了农田整治分区研究,结果表明:1)第一主分量(F1)和第二主分量(F2)包含了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、农田灌溉率等原始变量信息总量的85.55%,可由其替代原始变量信息;2)F1、F2主变量与粮食单产间的相关性总体优于原始变量,在F1-F2二维平面散点图上,样品聚类特征明显;3)新郑市的315个行政村可划分为6种类型的农田整治区,不同类型区的粮食单产及影响因素差异显著,农田整治工程建设的重点各不相同。结果说明,基于主成分分析的密度图法与定性解析相结合的分类方法适宜于多因素大样本情况下的农田整治类型区划分,研究结果可为新郑市的农田整治规划设计提供重要参考。     

通辽玉米滴灌灌溉制度

为更加合理制定玉米滴灌灌溉制度,以我国“节水增粮行动”为背景, 于2016年在内蒙古通辽开展玉米滴灌灌溉制度试验研究.根据试验区34 a的降雨资料进行降雨频率分析,选取不同水文年型的代表年,结合玉米滴灌试验得到实际耗水规律,对比6种灌溉处理在各生育阶段的变化情况,测定了株高、叶面积指数、玉米产量等指标.结果表明:中水处理作物性状及产量较高,且水分利用效率最高,为最佳灌水处理;以中水处理作为滴灌灌溉制度的参考依据,通过气象数据计算参考蒸发蒸腾量ET₀.利用实际耗水量获取各生育阶段作物系数,结合代表年型的ET₀计算需水量.根据降雨量,得到不同水文年型滴灌灌溉制度:枯水年覆膜滴灌灌溉定额1 575 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额1 785 m³/hm²;平水年覆膜滴灌灌溉定额1 125 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额1 425 m³/hm²;丰水年覆膜滴灌灌溉定额600 m³/hm²,无膜滴灌灌溉定额900 m³/hm².     

基于动态多特征变量的黄羽肉鸡跛行状态定量评价方法

肉鸡步态是肉鸡健康状态的重要表征,为实现黄羽肉鸡跛行步态的无损自动化快速分类识别,提出了一种基于多特征变量的肉鸡跛行定量评价方法。该方法从步态视频中提取肉鸡的速度、步幅、步幅差、步频、投影面积参数,拟合得出速度、步幅与投影面积具有相关性(决定系数分别为0.805 1、0.793 5),据此定义肉鸡动态理想参数与异常指数,基于C4.5决策树模型,以速度异常指数、步幅异常指数、步幅差异常指数为分类特征,根据鸟类步态评分标准将肉鸡分为GS0~GS4五类,实现对肉鸡跛行状态进行预警和判别。实验结果表明:该模型针对GS0~GS4分类准确率依次为:66%、71%、74%、98%、95%,整体准确率为78%。该模型可作为早期跛行的检测工具,为养殖自动化的实现和动物福利产业的升级提供支持。     

整叶类蔬菜清洗机设计与试验

针对整叶类蔬菜清洗过程中整叶、低损伤、有序的要求,设计了以气浴和水流为清洗动力的整叶类蔬菜清洗机。确定了清洗工艺流程,进行了清洗机整体结构设计,针对菜叶遇水粘附、上浮等清洗难点,模拟人工清洗过程,设计料筐周期性上下振动方式清洗。对清洗机清洗槽和过滤装置、气泡发生装置、水流喷射装置等关键部件进行设计,实现设备自动化运转。针对喷气管路进行流体动力学模拟仿真,对不同气流流速下的气相分布情况进行研究,确定气流流速范围为2~8m/s,用以指导风泵的选型。选定气流流速6m/s作为参数,对不同喷气孔径、喷气孔间距的管路进行模拟仿真,以气相分布均匀程度作为评价指标,得出最优管路参数为喷气孔径8mm、喷气孔间距50mm。以整棵菠菜为清洗物料,选定清洗量、清洗时间、气浴强度作为因素,各选定三水平,同时设定空白列,进行四因素三水平正交试验。清洗试验以破损率和洗净率作为评价指标,按照破损率和洗净率各占0.5的权重进行正交试验分析和方差分析。清洗试验结果表明,清洗量、清洗时间、气浴强度对菠菜洗净率、破损率影响显著,最佳菠菜清洗参数清洗量为4kg、清洗时间为120s、气浴强度为5m/s。