基于有害生物集群的聚类分析在入侵生物定殖研究中的应用

生物入侵防控的重要手段之一,是在外来物种入侵之前,识别出最有可能定殖扩散的潜在有害生物。基于入侵性有害生物集群的原理,聚类分析方法可以应用到生物入侵研究中。常用的聚类分析方法有自组织映射(SOM)、k均值和层次聚类法。其中,SOM已在国内外入侵生物定殖可能性的研究中得到了广泛应用。聚类分析可以进行风险排序,从而筛选出需进一步研究的潜在入侵生物。本文综述了近年聚类分析在生物入侵中的研究进展,并讨论了基础数据在风险评估中的地位。同时,围绕"大数据"时代背景,提出应用数据挖掘技术分析入侵生物数据信息的研究思路。将聚类分析与单一物种分布模型相结合,可以更有效的分析入侵生物定殖风险。     

贵州烟区烟蚜发生规律及其预测模型的初步研究

通过2002-2008年对贵州代表性烟区烟蚜的系统调查,初步了解了有翅蚜迁飞规律、烟田蚜虫种群消长动态及其历史演变情况,分析了烟蚜发生期内气温、雨日雨量、相对湿度和日照时数对烟蚜发生量的影响效应。在此基础上,结合以往的调查数据,应用DPS统计软件进行逐步回归分析,初步建立了烟蚜发生程度短期预测模型Y=-24.87+1.27X1+0.13X2+1.54X4+2.70X6+4.06X11-3.85X13(其中,X1=移栽前期10 d内日诱蚜量;X2=上年12月日气温≥10℃的积温;X4=2月均温;X6=3月均温;X11=4月均温,X13=4月雨日数),经显著性检验和预报验证,回归方程达极显著水平,回测准确率平均达93.45%,实报验证误差率仅为1.80%~5.11%,说明入选预报因子比较切合贵州实际,预测模型具有较大的实用价值。     

旋流泵菜籽-水两相流浓度特性实验与流场数值模拟

为探索旋流泵固液两相流内部流场及变浓度输送特性,分析了旋流泵固液两相流动基本原理及其特点。在32WB8-12型样机上完成输送清水及菜籽体积分数CV分别为6%、10%的外特性实验,得出泵流量-扬程、流量-轴功率、流量-效率和流量-临界汽蚀余量性能曲线。采用Mixture多相流模型及RNG k-ε湍流模型,对旋流泵在清水最优工况流量qv=9. 31 m~3/h下输送菜籽固液两相流流场进行了数值模拟,求解采用SIMPLE算法,得到3个轴面静压、速度矢量和固粒体积分数分布图。通过对比分析,数值模拟准确性得到了验证。综合分析了泵外特性变化与内部流场之间的定性因果关系,并提出了两相流泵优化设计改进措施。     

小麦倒伏信息无人机多时相遥感提取方法

采用两期无人机可见光遥感图像,对灌浆期冬小麦倒伏图像特征及倒伏信息提取方法进行研究。从增强图像空间域方面,对图像进行二次低通滤波,获取地物散点图,以散点存在明显分界线为判定标准,选出小麦倒伏信息提取的单特征,对两单特征线性拟合构建倒伏小麦两时期提取特征参数F_1和F_2,再以两特征参数相似性构建综合特征参数F_3。将特征参数结合K-means算法提取冬小麦倒伏信息,整体精度(OA)达86. 44%以上,Kappa系数达0. 73以上,倒伏信息提取精度(F)为81. 07%以上,因此综合特征参数可作为两个时期冬小麦倒伏信息提取特征参数。分别用本文方法、支持向量机、神经网络法和最大似然法提取验证区域倒伏小麦信息,经验证,本文方法提取小麦倒伏信息整体精度(OA)达86. 29%以上,Kappa系数达0. 71以上,倒伏信息提取精度(F)达80. 60%以上;其他3种常用方法提取的整体精度(OA)为69. 68%～87. 44%,Kappa系数为0. 49～0. 72,倒伏信息提取精度(F)为65. 33%～79. 76%。结果表明,本文方法整体精度和倒伏信息提取精度均高于目前常用分类方法。因此,综合特征参数与K-means算法对冬小麦在灌浆期倒伏信息提取具有一定的准确性和适用性。     

基于云服务的棚室蔬菜智能终端系统设计与实现——以黑龙江省为研究案例

棚室蔬菜产业在黑龙江省农业转方式、调结构和供给侧改革中占有重要的战略地位。黑龙江省棚室蔬菜生产规模近年来发展较快,技术支撑需求也与日俱增。本研究针对黑龙江省棚室蔬菜发展规模与技术服务支撑能力不匹配的现状,提出了基于云服务的棚室蔬菜智能终端系统及关键技术的实现方法。本研究以专家服务为主、数据挖掘技术为辅,以物联网设备为感知手段、以智能手机为用户终端,利用云服务对知识、资源、物联网数据的整合配置能力,提供蔬菜专家及棚室蔬菜用户对信息获取、存储、分析和决策的高效解决方案。本研究的部分内容已在黑龙江省农业科研部门、企业、蔬菜合作社、农户等不同用户群体中实验应用,能够为专家提供棚室蔬菜生产环境的远程问诊手段,适用于各类棚室蔬菜应用场景。本研究还提出了对大规模应用场景下的技术解决方案建议,可在全国的棚室蔬菜生产中推广应用,实现更广泛高效的专家技术服务支撑。     

Changes in soil macropores: Superposition of the roles of organic nutrient amendments and the greenhouse pattern in vegetable plantations

Organic farming can potentially mitigate soil compaction, which commonly occurs in vegetable plantations, particularly in greenhouses when compared with open‐air systems. Although several studies have addressed the effect of planting patterns on soil pore characteristics, few studies have focused on changes in pore attributes under organic fertilization. We used adjacent fields during green manure planting as a control to compare the differences in soil physicochemical and macropore parameters between 14‐year‐old greenhouse plots and open‐air plots under organic fertilization. Pearson's correlation analysis was performed to analyse the drivers of soil macropore characteristics in vegetable plantations in Jiangsu Province, China. A significant increase in connectivity, fractal dimensions and total macroporosity and a decrease in bulk density after 14 years of organic farming, particularly in the surface layer in the greenhouse, were observed. However, the difference in pores in the plough pan layer was not significant between the treatments. The volume of small pores (50–500 μm) and medium pores (500–1,000 μm) increased significantly (p < 0.05) in both the greenhouse and open‐air systems, showing significantly positive relationships with soil organic matter (SOM) and total nitrogen (TN) content. Large pores (>1,000 μm) showed a clear decrease, especially in open‐air fields, possibly due to the disappearance of the original straw residues in the surface layer. Small and medium pores in the plough layer increased in greenhouse fields, whereas the opposite occurred in open‐air fields. Overall, compared with open‐air systems, long‐term organic greenhouse patterns had a significantly positive effect on soil pore attributes.     

滨海沙地不同人工林凋落物现存量及其持水特性

为了研究滨海沙地沿海防护林凋落物水源涵养功能,采用野外调查和室内浸泡相结合,对滨海沙地4种典型人工林(木麻黄林、湿地松林、尾巨桉林和纹荚相思林)不同分解阶段的凋落物现存量、持水率、持水量和吸水速率进行研究。结果表明:相同林龄的4种人工林凋落物现存量表现为木麻黄林(19.12 t/hm~2)湿地松林(17.51 t/hm~2)尾巨桉林(10.90 t/hm~2)纹荚相思林(10.13 t/hm~2),半分解层凋落物储量占比高于未分解层;4种人工林最大持水率在140.55%～206.47%,为尾巨桉林纹荚相思林木麻黄林湿地松林,最大持水量在20.75～30.85 t/hm~2,为木麻黄林湿地松林尾巨桉林纹荚相思林,4种人工林凋落物最大持水率和最大持水量均为半分解层大于未分解层,不同分解阶段凋落物持水率和持水量与浸水时间呈对数关系;4种人工林不同分解阶段凋落物平均吸水速率在前0.25 h内差异较大,未分解层中尾巨桉林最大为2.05 mm/h,半分解层中湿地松林最大为4.32 mm/h,不同分解阶段凋落物吸水速率与浸水时间均存在幂函数关系;凋落物有效拦蓄深为木麻黄林(2.45 mm)湿地松林(2.04 mm)尾巨桉林(1.87 mm)纹荚相思林(1.72 mm)。综合来看,木麻黄林凋落物的持水能力最强,湿地松林次之,之后是尾巨桉林和纹荚相思林,说明从凋落物水源涵养能力来看,木麻黄林和湿地松林更利于滨海沙地的水源涵养。     

滨海沙地不同固氮树种叶片氮、磷重吸收与生物固氮的耦合关系

福建滨海沙地氮磷养分匮乏,季节性干旱严重。养分重吸收可以减弱植物对土壤养分供应的依赖,从而增强植物适应逆境的能力。以福州市滨海后沿沙地人工营造的木麻黄、肯氏相思和纹荚相思人工林为研究对象,进行不同叶龄(成熟叶、衰老叶)叶片N、P浓度及稳定氮同位素丰度值(δ15 N)的测定,通过统计手段研究叶片N、P重吸收效率(NRE、PRE)、重吸收度(NRP、PRP)及其与生物固氮率的关系。结果表明:(1)滨海沙地不同固氮树种叶片NRE表现为纹荚相思(52.80%)>肯氏相思(28.27%)>木麻黄(24.63%),纹荚相思叶片NRE显著高于肯氏相思和木麻黄,但后两者间无显著差异;PRE表现为肯氏相思(74.08%)>纹荚相思(63.99%)>木麻黄(40.47%),且相互之间差异显著。(2)滨海沙地不同固氮树种生物固氮率表现为肯氏相思(69.45%)>纹荚相思(69.15%)>木麻黄(34.59%),2种相思树种生物固氮率无显著差异,但显著高于木麻黄99.88%～100.77%。(3)滨海沙地不同固氮树种生物固氮率与NRE、PRE和NRP呈负相关关系,与叶片PRP呈正相关关系。因而,滨海沙地不同固氮树种生物固氮与叶片的氮、磷重吸收存在耦合关系,并显著影响氮、磷重吸收效率和重吸收度。研究结果为揭示滨海沙地不同固氮树种对贫瘠土壤和季节性干旱的适应机制提供依据,也为滨海沙地营林管理提供参考。     

Postpyrogenic Variability of Litter in Mountain Forests of Baikal Region

Eurasian Soil Science - The data of experimental studies on the postpyrogenic dynamics of the litter in mountain taiga cedar (Pinus sibirica), pine (Pinus sylvestris) and subtaiga forest-steppe...     

A rapid,simple, and sensitive immunoagglutination assay with silica nanoparticles for serotype identification of Pseudomonas aeruginosa

An agglutination test based on colored silica nanoparticles (colored SiNps) was established to detect serotypes of Pseudomonas aeruginosa. Monodisperse colored SiNps were used as agglutination test carriers. The colored SiNps were prepared through reverse microemulsion with reactive dyes, sensitized with 11 kinds of mono-specific antibodies against P. aeruginosa, and denoted as IgG-colored SiNps. Eleven kinds of IgG-colored SiNps were individually mixed with P. aeruginosa on a glass slide. Different serotypes of P. aeruginosa could be identified by agglutination test with evident agglutination. The P. aeruginosa could be detected in a range from 3.6 × 10⁵ to 3.6 × 10¹² cfu mL^?1. This new agglutination test was confirmed to be a specific, sensitive, fast, easy-to-perform, and cost-efficient tool for the routine diagnosis of P. aeruginosa.