1985—2018 年查干湖时空变化及其 对降水变化响应分析

【目的】查干湖是吉林省最大的淡水湖泊,其形态和面积的时空格局变化对当地生态 环境维护和相关产业发展有着重要意义。通过长时间尺度上遥感监测查干湖水体的时空格局 变化,分析其变化特征与规律,探讨降雨量对湖体的影响,从而为区域水环境的生态保护与 资源合理利用提出针对性建议。【方法】基于查干湖地区 1985—2018 年共 8 景 Landsat 遥感 影像数据,采用 NDWI 水体指数法对查干湖水体进行识别与提取,通过 ArcGIS 空间分析功 能探究查干湖水体的时空格局变化过程。同时,结合水体面积变化,利用降水数据探讨气候 变化对湖水容量的影响。【结果】1985—2018 年,查干湖水域空间格局呈波浪形上升变化, 水体时空变化区域主要位于辛甸泡、新庙泡和库里泡,查干湖主水体多为边缘性的扩张及缩 减;自然降水和“引松入湖”工程是查干湖水体变化的主要因素,引水工程初期对查干湖蓄 水量恢复起重要作用,随后水域面积慢慢转为自然降水影响。【结论】1985—2018 年来查干 湖水域面积受自然降水和引水工程的影响,未来需要进一步保护该地区的生态系统,通过自 然降水维持该地区的水域生态平衡,实现查干湖区域的产业发展和生态保护的共同发展。     

苹果品质的气体表达及感知技术现状

【目的】水果品质检测技术,尤其是无损检测技术的发展和应用对苹果品质管理具有重要作用,而其中气体表达和感知技术是水果品质无损检测的重要研究方向。【方法】文章从苹果果实的气体表达角度出发,分别对苹果释放的香气(挥发性有机化合物主要成分)、内源乙烯和呼吸作用中二氧化碳的产生、作用和研究意义进行阐述,同时对其现有检测技术进行归纳总结。【结果】3类气体的产生具有紧密关联关系,其变化直接反映苹果的品质状态,而现有检测技术多关注于单一对象贮藏期内变化情况,功能较单一,应用受限。【结论】3类气体的检测对于提升果品品质、育种、贮藏等具有重要的意义和研究价值。苹果气体感知技术和设备应该向低成本、高性能、多功能、集成化、智能化等方向加快发展速度。     

草原生态环境监测现状与需求

【目的】草原生态环境监测是保护草原的关键和基础,文章对我国草原生态环境监测 现状与需求进行分析,明确急需解决的问题并提出解决方案,为未来发展提供参考依据。 【方法】该文通过网络调查、实地问卷调研相结合的方式,以相关领域科研人员、不同层级 的草原生态环境监测管理人员为调查对象,对该领域科研学者、管理人员及其从业人员对 我国草原生态环境监测现状与需求情况进行调研分析。【结果】受访者认为当前我国草原监 测情况需要加强,特别需要加强长时序、高频次连续监测的技术研发和相关人员培训;此 外,虽然现在对草原生态环境监测的重视程度提高,但目前的研究重心仍集中在关键技术的 突破方面,对于草原生态环境监测的宏观政策和调控方面不满足需求。对于草原生态体系建 设方面,约一半受访者认为加大专项投入和建立职能完善高效的监测队伍是当前最为重要的 工作。【结论】结果表明,目前我国仍处在草原生态环境监测规范化和信息服务体系的研究 积累阶段,在实用技术产品开发和实用技术推广方面空缺明显。需要我们从以下六个方面加 强草原生态环境监测与信息服务体系建设工作：（1）着力完善草原标准监测体系,（2）努力 推动草原固定监测点建设,（3）切实履行各级草原监测工作职能,（4）加大资金投入力度, （5）提升监测技术水平,（6）充分运用草原监测成果提高信息服务能力。     

国内外现代农业园区发展进程及经验借鉴

【目的】总结国内外现代农业园区的成功经验,为解决我国现代农业园区发展过程中存在的融资方式单一、运行管理不完善、技术支撑能力差和示范带动效果弱等问题提供解决思路。【方法】从发展模式、政策法规、科技支撑、典型案例等多个角度分析了美国、德国、荷兰、日本等国家现代农业园区发展历程,总结各国丰富的建园经验和完善的配套体系,并与我国现代农业园区的发展进行对比分析。【结果】(1)美国、德国、荷兰和日本现代农业园发展处于领先地位,已经形成科学的发展理论和完善的服务体系;(2)我国现代农业园区起步较晚但发展速度快,可通过学习国外农业园发展经验进一步推进我国现代农业园建设与推广。【结论】我国现代农业园建设与发展重点为:(1)丰富以政府为主导的多元化投资渠道,完善园区建设与发展的优惠政策;(2)因地制宜制定建园目标,明确园区功能定位;(3)产学研一体化发展,强化科技创新支撑体系;(4)加强园区宏观管理,完善公共服务体系;(5)依附龙头企业建立特色产业,强化产业化经营理念;(6)全方位拓展园区经营方式,扩大和丰富盈利模式,为进一步完善我国现代农业园区建设、管理、发展和推广提供一定的参考与借鉴。     

大西洋鲑循环水养殖系统弧菌总数快速预测模型

为探明弧菌总数与水质参数之间的定量关系,对大西洋鲑循环水养殖系统中弧菌总数和水质参数的动态变化进行了为期12个月的系统监测。采用多元线性回归法对弧菌总数与水质参数进行了相关性分析,并通过蒙特卡罗模拟法模拟了关键水质参数随机性变化对弧菌总数的影响。结果表明,温度,盐度和化学需氧量(COD)对弧菌总数有显著影响(P0.01)。采用多元线性回归法建立了温度,COD,盐度和弧菌总数之间关系的数学表达式:弧菌总数对数值=–7.24+0.355×COD+0.323×温度+0.129×盐度(R2=0.694,P0.01)。通过蒙特卡洛模拟验证了温度,COD,盐度和弧菌总数动态变化的相关性,结果表明,COD与弧菌总数的动态变化最为相关(R2=0.756),COD是大西洋鲑循环水养殖系统中促进弧菌生长的最大风险因素。为了验证预测模型的有效性,对大西洋鲑循环水养殖系统中弧菌总数和水质参数进行了12个月的测定,并将S–T模型的预测值与本研究的预测值进行了比较。结果表明,本研究模型与观测数据基本吻合(P0.01)。多元线性回归模型和蒙特卡洛模拟法可以作为大西洋鲑循环水养殖系统快速评估弧菌数量的重要工具。     

基于产量反应的粮食作物养分专家系统微信版应用

【目的】针对我国小农户生产中肥料施用不合理导致肥料利用率低等现状,建立基于产量反应和农学效率的养分专家系统微信版,研究其在三大粮食作物上的应用效果。【方法】2017—2018年在水稻、玉米和小麦主产区10个省份(吉林省、黑龙江省、湖北省、安徽省、江西省、湖南省、内蒙古自治区、山西省、山东省和河北省)开展了225个田间试验,从施肥量、产量、净效益和肥料利用率方面对养分专家系统微信版进行矫正和改进,每个试验包括6个处理:(1)NE处理,基于养分专家系统推荐施肥处理;(2)FP处理,基于农民习惯施肥措施处理;(3)ST处理,基于测土施肥或当地农技部门推荐施肥处理;(4)基于NE处理的不施氮处理;(5)基于NE处理的不施磷处理;(6)基于NE处理的不施钾处理。【结果】总体而言,与FP和ST处理相比,NE处理降低了氮肥和磷肥施用量,平衡了钾肥用量,而水稻、玉米和小麦产量增加了0.1～0.6 t/hm~2。NE处理降低了肥料花费,但水稻、玉米和小麦均增加了净效益,与FP相比,分别增加了1 798、895和528元/hm~2;与ST相比,分别增加了894、360和365元/hm~2。【结论】应用大量的田间试验数据,采用计算机软件技术,形成了养分专家系统微信版,并通过田间验证进行了校正和改进。其在土壤测试条件不具备或测试结果不及时的情况下,养分专家系统是一种简便、易操作的指导施肥新方法。     

近30 年南京市水域消长及其原因分析

【目的】水作为重要的农业资源,在农作物种植、水产养殖等方面起着重要的作用,因此了解研究区域生态系统中自然环境因素和人类活动对水体变化的综合影响,能为同类地区合理利用地表水体资源提供借鉴。【方法】选取多年同期Landsat系列影像为主要信息源,依据水体信息遥感提取结果,采用空间变化强度指数和区域重心模型等,对南京市水体面积的时空变化特征进行分析,在此基础上,基于多因子回归分析法,结合高分辨率影像验证,对南京市不同时期的水域变化主要影响因素进行分析。【结果】1990—2018年,南京市的水域分布重心持续南移,水体面积总体上呈扩大发展态势,但在此期间,由于气候变化、城市用地扩张和水产养殖业发展等因素的影响,南京市水域面积表现出阶段性增减的波动特征,尤其是1994年因为降水严重偏少等引发的干旱,导致当年该市水域面积降到了近30年来最低水平;此后,包括溧水和高淳两县在内的南京市以南地区,由于水产养殖规模扩大,越来越多的农田被开挖成鱼塘,这是南京市水域分布重心不断向南移动的主要原因。     

基于Mask R-CNN 的玉米干旱卷曲叶片检测

【目的】干旱胁迫严重影响玉米生长和产量水平,对玉米干旱胁迫快速、精确监测,及时制定相应的防灾减灾措施对保障玉米丰产稳产具有重要意义。对玉米干旱卷曲叶片进行监测是实现快速精确地监测玉米干旱胁迫的重要方法。【方法】文章使用单反相机获取干旱胁迫和适宜水分处理下的玉米植株数字图像,使用多边形框手动标注玉米卷曲叶片,建立玉米卷曲叶片目标检测数据集,使用目标检测模型Mask R-CNN对玉米卷曲叶片进行检测。【结果】目标检测模型进行玉米卷曲叶片检测的置信度高于98%,在IOU阈值为0.5时,卷曲叶片检测模型的均值平均精度为74.35%。【结论】目标检测算法能精确地对玉米卷曲叶片进行检测和分割,卷曲检测置信度高。基于叶片卷曲信息的玉米干旱胁迫识别具有快速、及时、精确等优点。随着作物表型组学的发展,目标检测算法可广泛应用于作物生物胁迫、非生物胁迫以及作物表型研究中感兴趣区域的识别和定位等研究。     

基于移动GIS 的家庭农场精准施肥系统设计

【目的】家庭农场是目前中国大力发展的新型农业生产主体,精准施肥是满足家庭农场现代化生产管理需求的重要研究方向和技术难点。研究智能手机和移动GIS技术有助于实时、准确地对农场的养分进行便捷管理。【方法】智能手机端APP结合Web端管理系统成为实现家庭农场精准施肥的主要技术手段。文章对样本点的土壤养分数据进行Kriging插值,进而利用养分平衡法施肥模型对整个地块的土壤数据进行分析,得到精准施肥矢量图并同步到Web端,最终指导变量施肥机进行变量精准施肥作业。【结果】(1)整个系统通过移动端对地块进行管理并获取数据,利用数据管理层同步数据并上传至服务端生成推荐施肥方案,并导出至移动端和变量施肥机;(2)系统在河南、河北和北京3个实验基地进行了初步试验,从信息采集、录入到养分管理、生成施肥方案等过程均验证了系统的实用性;(3)相对于传统施肥,利用系统的精准施肥方案施氮肥可平均节约纯氮约18 kg/hm2。【结论】系统使用方式灵活、方便且对使用人员技术要求低,相对于传统管理模式,工作效率有显著提高。该系统的推广使用可降低化肥使用量,节约成本且可以减少环境压力,对促进农业信息化、现代化具有重要意义。     

果园采摘机器人研究综述

【目的】我国果园面积和水果产量位居世界首列,但是水果种植管理基本依赖人工,其中水果采收就属于高耗劳动力任务,需要大量的农村劳动力参与。但是近年来农村劳动力呈现出老龄化、逐渐减少和高成本化的趋势,这不仅会降低水果的采摘效率,还会造成果园投入成本和水果生产成本增加。为了缓解这一现象给水果产业带来的影响,研发果园采摘机器人将是果园生产低成本高效益的重要选择之一。果园采摘机器人属于多学科融合的技术载体,该研发会面临大量技术挑战。【方法】文章以文献整理和市场调查相结合对采摘机器人研究现状进行梳理,展现国内外多种类型的果园采摘机器人的科研成果,对目前存在的问题进行深入分析,探讨果园采摘机器人的基本系统组成、现存的难题,针对发现的难题提出对策。【结果/结论】果园采摘机器人在我国具有巨大的应用空间,但是由于研发难度大,国内外经济实用的果园采摘机器人产品还很少。需要加大智能采摘机器人的研发力度,综合多学科高新技术,大力开展智能采摘技术及装备的创新研究工作,提高机器人的精准化、便携化、低成本化,促进我国果园采摘机器人早日投入应用。