基于图像频谱特征的稻飞虱识别方法

为准确、快速的识别稻飞虱种类,采用自行设计的野外环境昆虫图像采集装置获取稻飞虱背部图像,通过对背景与目标像素的统计,选取140为阈值,对稻飞虱图像的蓝色通道进行二值化,将背景与目标分割开,采用形态学滤波以及开运算,与灰度图像进行与操作,获取单个稻飞虱虫体背部区域的灰度图像。然后对灰度图像进行二维傅里叶变换,获得虫体背部图像的二维傅里叶频谱。最后以ll(l=1,2,…,6)的二维频谱窗口数据作为稻飞虱特征参数,建立Fisher判别函数。训练集和验证集的试验结果表明,选用33二维傅里叶频谱窗口数据建立的判别模型,稻飞虱正确识别率可达到90%以上。该方法可以实现田间稻飞虱的自动识别。     

基于变量优选与机器学习的干旱区湿地土壤盐渍化数字制图

土壤盐渍化是导致土壤退化和生态系统恶化的主要原因之一,对干旱区的可持续发展构成主要威胁。为了尽可能精确地监测土壤盐渍化的空间变异性,该研究收集新疆艾比湖湿地78个典型样点,其中选取54个样本作为训练集,24个样本作为独立验证集。基于Sientinel-2多光谱传感器(Multi-Spectral Instrument,MSI)、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据提取3类指数(红边光谱指数、植被指数和地形指数),经过极端梯度提升(Extreme Gradient Boosting,XGBoost)算法筛选有效特征变量,构建了关于土壤电导率(Electrical Conductivity,EC)的随机森林(Random Forest,RF)、极限学习机(Extra Learning Machine,ELM)和偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)预测模型,并选择最优模型绘制了艾比湖湿地盐渍化分布图。结果表明:优选的红边光谱指数基本能够预测EC的空间变化;红边光谱指数与植被指数组合建模效果总体上优于...     

Mechanisms behind soil N dynamics following cover restoration in degraded land in subtropical China

Purpose

Nitrogen (N) is an important nutrient for re-vegetation during ecosystem restoration, but the effects of cover restoration on soil N transformations are not fully understood. This study was conducted to investigate N transformations in soils with different cover restoration ages in Eastern China.

Materials and methods

Soil samples were collected from four degraded and subsequently restored lands with restoration ages of 7, 17, 23, and 35 years along with an adjacent control of degraded land. A ¹⁵N tracing technique was used to quantify gross N transformation rates.

Results and discussion

Compared with degraded land, soil organic carbon (SOC) and total N (TN) increased by 1.60–3.97 and 2.49–5.36 times in restoration land. Cover restoration increased ammonium and nitrate immobilization, and dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) by 0.56–0.96, 0.34–2.10, and 0.79–3.45 times, respectively, indicating that restoration was beneficial for N retention. There were positive correlations between SOC content and ammonium and nitrate immobilization and DNRA, indicating that the increase in soil N retention capacity may be ascribed to increasing SOC concentrations. The stimulating effect of SOC on ammonium immobilization was greater than its effect on organic N mineralization, so while SOC and TN increased, inorganic N supply did not increase. Autotrophic and heterotrophic nitrification increased with increasing SOC and TN concentrations. Notably, heterotrophic nitrification was an important source of NO₃^??N production, accounting for 47–67% of NO₃^??N production among all restoration ages.

Conclusions

The capacity of N retention was improved by cover restoration, leading to an increase in soil organic carbon and total N over time, but inorganic N supply capacity did not change with cover restoration age.

     

用宏基因组学方法研究绿肥对水稻根际微生物磷循环功能基因的影响

  【目的】  绿肥对土壤微生物磷循环的影响受到研究者们的广泛关注,但绿肥影响土壤磷循环的微生物机理尚不明确。利用宏基因组学方法剖析长期绿肥还田对土壤磷循环功能微生物的影响,旨在阐明绿肥对土壤磷循环影响的微生物机理,为绿肥的科学利用提供依据。  【方法】  以中国湖南祁阳绿肥及稻草还田定位试验的水稻根际土为材料,利用宏基因组学方法,对土壤微生物DNA进行PE150 (双端读长150 bp) 宏基因组测序,使用MetaWRAP软件中的read_qc模块进行质控,用assembly模块megahit方法进行组装;基于组装的较长序列 (> 1000 bp) 使用Diamond软件的BLASTX和UniProtKB/SWISS-PROT数据库进行序列比对,根据磷活化 (磷酸酯矿化、膦酸酯矿化、无机磷溶解)、磷吸收 (膦酸酯运输、磷酸酯运输和无机磷酸盐运输) 和缺磷诱导响应调控三大类主要磷循环功能相关基因 (重点关注的64个磷循环功能基因) 进行筛选;再利用R语言进一步分析水稻根际土壤中磷循环功能基因相对丰度及其与土壤理化指标之间的关系,阐述绿肥对土壤磷循环功能微生物的影响。  【结果】  土壤pH等9个常规指标在有、无绿肥处理之间均无显著差异。无稻草还田时,绿肥处理对64个磷循环功能基因中的11个相对丰度影响显著,这11个基因广泛分布在除磷酸酯运输及无机磷溶解外的5个功能组中,其中phnA、phnN、phnV等3个基因相对丰度上升,phnI、phnL、glpB、glpO、pitA、phoA、phoP、phoU等8个基因相对丰度下降。而在稻草还田时,绿肥处理仅phnPP基因相对丰度显著降低。相关性分析显示,土壤pH与磷酸酶活性、无机磷溶解基因pqqB、pqqC 、pqqCD、pqq E、pqqF相对丰度呈显著负相关 (P < 0.05);无机磷溶解pqqB、pqqC 、pqqCD、pqq E等4个基因相对丰度分别与有效磷含量、磷酸酶活性以及有机氮含量呈显著正相关 (P < 0.05)。冗余分析 (RDA) 结果表明,绿肥处理通过pH、AP以及磷酸酶活性影响磷循环功能基因。  【结论】  绿肥翻压下水稻根际微生物磷功能基因相对丰度深受稻草还田的影响。与单绿肥或单稻草还田相比,绿肥翻压基础上增加稻草还田对磷循环功能基因影响效果不明显,秸秆甚至减弱了绿肥对磷循环功能基因的影响,其原因可能是绿肥和稻草还田下不同微生物及不同磷循环功能基因之间存在激烈竞争。     

木糖氧化无色杆菌反硝化亚种细菌的分离鉴定及其菲降解特性研究

利用选择性富集培养及升华法,从石油污染的土壤中分离到2株菲降解细菌,它们在以菲为唯一碳源的培养基上生长良好。应用BIOLOG细菌鉴定系统和分子生物学方法对两株细菌进行鉴定,两株菌分别为坚强芽孢杆菌(Bacillus.firmus)和木糖氧化无色杆菌反硝化亚种(Achromobacter.xylosoxidanssub.sp.denitrificans),两株菌均具有邻苯二酚氧化酶活性。两株细菌在液体培养条件下都表现较强降解菲的能力,液体培养60.h约90%的加入菲被降解。通过测定液体培养基中菲浓度和菌体密度变化发现,菌株降解菲的量与其生长密度相关;随着菌体浓度(吸光度)的增加,代谢底物菲的浓度明显降低,两株菌混合使用能够大幅度提高降解菲的能力。     

填埋复垦侵蚀沟的导排水功能和秸秆腐解速率

秸秆填埋复垦技术主要用于修复东北地区耕地中的侵蚀沟,研究复垦后原沟道的导排水能力以及秸秆的腐解速率,旨在为沟毁耕地修复提供科学依据。该研究在黑龙江省海伦市光荣村选取一条复垦后的侵蚀沟为试验区,对土壤入渗能力、渗井入渗能力、秸秆层的持水能力、复垦后的土体排水能力系统测定分析,评价复垦后的导排水能力;对填埋不同年限的秸秆取样分析,评价秸秆腐解速率。结果表明：1）复垦后原沟道位秸秆层储水量为463 kg/m3,雨季产生径流能够完全被秸秆层储存,复垦后耕地能承受44～80 mm/h的均匀降雨,95%的地表汇流转为地下径流,大大减少径流对地表的冲刷,实现了变地表径流为地下导排水,复垦后未二次冲刷成沟。2）秸秆捆的厚度平均每年下降1.4 cm,秸秆层下降部分可被春季翻耕以及雨季汇流带来的泥沙沉积填充,复垦后原沟道位未出现塌陷。3）经过20 a的填埋,秸秆不同组分的腐解速率不同,其中半纤维素与纤维素腐解较快,木质素几乎不发生腐解,其占比由26.8%上升至38.8%。填埋的秸秆长期处于厌氧环境,且被水浸泡,加之约半年处于冻结状态故腐解缓慢。秸秆填埋侵蚀沟,可以修复沟毁耕地,实现复垦和地块的完整,可广泛用于东北黑土区约20万条耕地中侵蚀沟的修复。     

薄面光折射式小麦种子流多通道并行检测装置设计与试验

针对小麦高速播种作业过程中高频排种种子流精准检测困难的问题,该研究设计了一套薄面光折射式小麦种子流多通道并行检测装置。基于将高通量变为低通量多通道并行同步检测的思路,设计了种子流分流结构。根据小麦种子物理特性,在已有传感原理的基础上,提出了一种\     

几种城市绿地草坪草需水规律研究

为对城市绿地草坪草进行更合理的种植灌溉,采用小区微灌试验,对剪股颖、马蹄金、早熟禾和白三叶四种具有代表性的绿地草坪草的需水规律进行研究。试验结果表明:（1）供试草坪草根系在土层中的分布呈“伞”形结构,83%～94.4%的根系聚集在0—10 cm的土层中,不耐干旱,需适时补充灌溉,以维持其正常生长;（2）供试草坪草年需水总量在1 000 mm左右,66%的需水量集中在6—9月4个月内。在水资源紧缺的北方城市绿地建设中,不宜大面积配置草坪草;（3）草坪草的灌水周期以5 d,次灌水量33 mm较为适宜。     

Extensivierung von Niedermoorgrünland nach 30 Jahren intensiver N‐Düngung

Im vorliegenden Beitrag werden Ergebnisse aus einem langjährigen N‐Düngungsversuch auf Niedermoor‐grünland dargestellt. Extensivierte Bewirtschaftung hat reduzierte Erträge, eine Veränderung der pflanz‐lichen Inhaltsstoffe und der Pflanzenbestandszusammensetzung an Gräsern und Kräutern zur Folge. Im 3 Jahr nach Aussetzen der N‐Düngung sind Erträge und Inhaltsstoffe der langjährigen Null‐Variante angeglichen. Die Pflanzenbestandszusammensetzung weist dagegen nach 4 Jahren noch Unterschiede auf.     

清家脐橙在贵州清水江河谷的栽培适应性

目前,我国的柑橘品种以中熟品种居多,成熟期多集中在12月上中旬,大量的鲜果集中上市造成产品在短期内供过于求,影响柑橘生产的经济效益。生产上选用早熟的优质脐橙品种,使熟期提早以调整柑橘果品上市时间和拉长销售期,对我国柑橘品种结构的调整和优化、提高脐橙生产的经济效益和增加农民经济收入都具有重要意义。