基于无人机视频影像的油菜苗检测与计数

针对油菜生长早期传统人工苗情调查方法效率低、主观意识强,不能满足大面积或经常性高精度苗期调查作业需求的问题,该研究基于无人机影像及机器学习技术,提出一种油菜苗视频流检测模型及计数方法。通过对YOLO系列基础模型添加多头自注意力,用BasicRFB（basic receptive field block）模块替换原有的空间池化结构（spatial pyramid pooling-fast,SPPF）模块,并对Neck部分添加一维卷积及更换下采样方式等,进一步结合DeepSORT（deep simple online and real-time tracking）算法和越线计数技术实现对油菜苗的数量统计。算例测试结果表明,改进后YOLOv5s的交并比阈值0.50的平均精度均值达到93.1%,交并比阈值0.50～0.95的平均精度均值达到了67.5%,明显优于Faster R-CNN、SSD和YOLOX等其他经典目标检测算法,交并比阈值0.50的平均精度均值分别高出14.82、26.37和3.3个百分点,交并比阈值为0.50～0.95范围下的平均精度均值分别高出25.7、33.9和6.7个百分点。油菜苗计数试验结果表明,离线视频计数时,在合理的种植密度区间内,所提算法的油菜苗计数精度平均达到93.75%,计数效率为人工计数的9.54倍;在线实时计数时,在不同天气情况下,计数平台的油菜苗计数精度最大相差1.87个百分点,具有良好的泛化性,满足油菜苗计数实时性要求。     

基于共现网络的关键微生物对秸秆还田土壤小麦产量的影响

秸秆施用对作物产量影响效应不一致的机理尚不清楚,可能与秸秆施用诱导的土壤关键微生物群落组成及其丰度变化对产量影响的机理挖掘不够深入有关。选择红壤和黄褐土进行小麦盆栽实验,设置不同秸秆施用水平（S₀、S₁₀、S₃₀,分别为0、10、30 g·kg^-1土）,基于细菌-真菌共现网络评估微生物生态集群、酶活性、化学性质对秸秆施用下小麦产量的影响。结果表明,施用秸秆显著提升了两种土壤的速效养分、可溶性有机碳、微生物生物量碳含量及土壤酶（淀粉酶、转化酶、多酚氧化酶、脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶）活性,但红壤上小麦产量随着秸秆施用量增加显著增加,而黄褐土上则随着秸秆施用量增加而显著降低。与S₀相比,红壤中S₁₀和S₃₀处理的籽粒重和地上部生物量分别提升33%～44%和73%～85%,黄褐土中则分别降低22%～25%和55%。共现网络中两个关键生态集群的丰度、酶活性、土壤化学性质的共同正效应影响了红壤小麦产量变化,而关键生态集群丰度对黄褐土小麦产量变化有更大的正效应。秸秆施用显著增加了红壤中与小麦产量正相关的Aspergillus丰度,显著降低了黄褐土中与小麦产量正相关的Bacillus、Burkholderia、Basidiobolus丰度。综上,秸秆施用后红壤中关键有益微生物丰度增加、酶活性增强、化学性质改善叠加作用使小麦产量提升;而黄褐土上小麦产量降低主要与关键有益微生物丰度降低有关,其效应超过化学性质和酶活性的改善。以上结果暗示关键微生物丰度的改变对秸秆还田土壤上作物产量变异有重要影响。     

基于小波分析的西安降水时间序列的变化特征

应用墨西哥帽小波函数进行小波变换,对西安市45a（1961-2005年）来的降水量数据进行分析,计算小波方差,从而研究西安市降水变化的时间及其周期变化特征。通过对西安市的降水时间序列的小波分析,揭示其在不同层次上的降水结构和异常变化规律以及突变特征,预测了西安市四季降水量以及年降水量的变化趋势。特别是通过小波分析的预测结果在2009和2010年出现的关中地区大面积的春旱以及2005年以后出现的秋涝中得到验证,这对认识西安市降水特征以及对西安地区的农业生产和渭河防迅工作具有重要的参考价值和指导意义。45a来,除西安市春季降水量呈显著下降趋势外（P〈0.05）,其它季节和年降水量的线性变化趋势均不显著。但季节降水量和年降水量都存在多时间尺度特征,不同的时间尺度表现为不同的循环交替,大尺度的周期变化嵌套着小尺度的周期变化。总体上表现为由小尺度的震荡剧烈、没有明显规律到大尺度出现明显规律后继续增强或先升后降。     

不同形态氮肥对陇东烤烟产量形成的作用及其机理

针对陇东旱塬烤烟生产中存在的氮肥种类选择不合理引起的产量不高、品质下降等问题,于2009年在甘肃省庆阳市正宁县进行大田试验,研究不同形态氮肥硝铵磷（ANP）和尿素（UA）对烤烟产量形成的作用及其机理。结果表明：ANP处理显著促进了烤烟根系的生长发育,增强了烤烟根系活力,比UA处理具有更理想的根参数和更强的根系活力,移栽15 d后,ANP处理的总根长、表面积、根尖数和根系活力分别比UA处理的增加了63.4%,64.3%,54.3%和43.8%;ANP处理显著提高了根系和地上部干物质积累量,表现在收获时ANP处理的根系及地上部干物质积累量分别比UA处理的增加了15.87%和12.05%;烤烟移栽后短期内,ANP处理的土壤NO3^--N含量明显高于UA处理的,且土壤NH4^＋-N含量明显低于UA处理的,移栽5 d后,ANP处理的土壤NO3^--N含量比UA处理的增加了44.7%,NH4^＋-N含量比UA处理的降低了44.8%;ANP处理显著提高了烤烟产量和产值,分别比UA处理增加了16.8%和24.8%,纯收入增加了7 330元/hm2;尿素和硝铵磷施入土壤后短期内化学行为的不同,以及由此引起的根形态和吸收能力不同是引起烤烟产量和产值差异的主要原因。     

相对SPAD值用于不同品种夏玉米氮肥管理的研究

采用田间试验研究了不同氮肥处理、不同玉米品种及关键生育期间的SPAD值差异和基于相对SPAD阈值的氮肥管理对氮肥用量、子粒产量、氮肥利用率和土壤氮素变化的影响。结果表明,两品种玉米各关键生育期的SPAD值开始随施氮量的增加而显著增加,施氮量超过N 210 kg /hm2后不再显著增加;郑单958和冀农一号大喇叭口期的相对SPAD值与产量的关系符合线性加平台模型,其平台相对SPAD值分别为0.976和0.981;两玉米品种和不同生育期间的绝对SPAD值差异显著,利用相对SPAD值可消除品种和生育期间的SPAD值差异。玉米关键生育期追肥量和总施氮量均随预设相对SPAD阈值的增加而增加,基于相对SPAD阈值的氮肥管理能在保持高产的同时较农民习惯施肥显著降低氮肥用量、田间氮素表观损失和收获后土壤无机氮残留、提高氮肥利用率;本试验条件下,保持玉米高产高效的适宜相对SPAD阈值为0.95～0.98,此阈值管理下,郑单958和冀农一号的产量较农民习惯施肥没有降低,而氮肥用量降低了42%,氮肥回收利用率和农学效率分别增加了18.6、20.0个百分点和6.0、6.5 kg/kg。     

福州市郊菜地土壤磷素特征及流失潜能分析

对福州市郊11片蔬菜基地土样的磷素含量、等温吸附特征及流失潜能进行分析.结果表明:与林坡地自然土壤相比.菜地土壤全磷(2.043 g/kg)、速效磷(Oslen-P.182.893 mg/kg)和CaCl2-P(1.018 mg/kg)平均含量都呈现出明显的累积特征;菜地土壤可用Langmuir等温方程很好拟合(R2=0.991**～0.998**),其等温吸附特征值,如易解吸磷(RDP)、磷吸持饱和度(DPS)和磷零吸持平衡浓度(EPC0)均出现大幅度提高.而最大缓冲能力(MBC)和吸附常数K则明显降低;据Langmuir方程求得菜地土壤指导施磷量范围为11.62～67.37(P)kg/hm2,平均为27.18(P)kg/hm2;菜地土壤的速效磷和全磷含量均显著高于由回归方程求得的土壤发生磷素淋失的速效磷临界值(56.96 mg/kg)和全磷的临界值(1.146 g/kg);菜地土壤的DPS平均为23.12%,已经接近容易流失的阈值(25%),其中4片菜地土样的DPS已经超过容易流失的阈值.因此,福州市郊菜地土壤磷素具有很高的流失潜能,应作为农业面源磷污染控制的关键源区.     

苏北低山丘陵区典型森林生态脆弱性评价

生态脆弱性评价是当前全球变化与可持续发展研究中的热点问题。以苏北低山丘陵区典型性森林植被为研究对象,通过层次分析法构建了适合苏北低山丘陵区典型性森林生态脆弱性评价指标体系,制定了生态脆弱性评价标准,并根据生态脆弱度将森林植被划分成5个不同的脆弱级别;最后通过加权综合法对该地区典型性森林群落生态脆弱性进行评价。结果表明:该地区典型性森林生态脆弱度排序为侧柏(75.92)>麻栎(54.95)>栓皮栎(53.61)>黑松(49.63)>刺槐(47.68)>黄连木(45.69)>黄檀(44.92)>赤松(43.34)。     

茶园套种牧草对作物产量及土壤基本肥力的影响

我国关于茶园生草和低层套(间)种研究起步很晚且报道甚少,有必要深入研究适宜我国茶园推广应用的低层茶草套(间)种模式。通过3年的田间小区试验,以不套种任何牧草处理为对照,研究了3种不同牧草[百喜草(Paspalum natatu)、白三叶(Trifolium repens)、平托花生(Arachis pintoi)]套种模式对茶青和鲜草产量及其茶园土壤基本肥力的影响。结果表明:3种不同牧草套种模式比对照提高茶青产量6.48%~20.26%,并收获鲜草产量1 352~4 023 kg·hm?2·a?1;3年来逐年减少茶园表土流失厚度幅度分别为25.0%~30.6%、33.3%~38.9%和53.3%~60.0%,并提高茶园土壤pH 9.64%~11.76%、有机质8.23%~76.13%、全氮13.59%~245.63%、全磷3.41%~210.51%、全钾1.37%~9.65%、碱解氮69.63%~109.33%和速效磷11.40%~34.20%;其中,茶园套种白三叶和套种平托花生处理对提高茶叶产量和茶园土壤基本肥力的效果相对更佳,值得在生产上进一步推广应用。     

看麦娘叶片对化感小麦根水提液的生理响应

为阐明小麦化感抑草的生理机制,选择强化感小麦‘115/青海麦’、‘92L89’和弱化感小麦‘抗10103’,通过添加浓度为0.2%、0.5%和1.0%的小麦根水提液进行水培试验3周后,测定了各处理看麦娘的鲜重,分析叶片中叶绿素(SPAD值)、可溶蛋白、MDA、类黄酮、总酚的含量以及SOD、POD、CAT活性。结果表明,水提液处理显著抑制了看麦娘的生长,抑制率在不同处理浓度及小麦品种间均存在显著差异,强化感小麦的抑制率显著高于弱化感小麦。在处理浓度范围内,不同小麦根水提液的抑制率大小依次为‘115/青海麦’(24.7%~74.3%)‘92L89’(15.7%~71.6%)‘抗10103’(13.8%~61.4%);0.2%、1.0%和5.0%水提液处理的抑制率大小依次为13.8%~24.7%、41.7%~66.4%和61.4%~74.2%。看麦娘叶绿素含量(SPAD值)随处理浓度增大显著降低,可溶蛋白含量,SOD、POD、CAT活性,MDA、类黄酮含量随处理浓度增大显著升高,强化感小麦对看麦娘的生理刺激作用高于弱化感小麦。1.0%‘115/青海麦’及5.0%各小麦水提液处理的看麦娘总酚含量高于对照。可见,小麦化感胁迫提高了看麦娘的保护酶系统活性,增强了抗氧化物质代谢,但显著增强了细胞膜脂质过氧化和叶绿素降解,不利于靶标植物看麦娘的生长。     

降水特征与农作处理对坡耕地水土流失的动态研究

通过在云南红壤坡耕地上建造径流小区,研究了自然降雨情况下6种不同农作处理的水土流失特征。结果表明:横坡垄作能有效减缓强降雨对坡耕地的侵蚀,减少径流流失,但不能有效防治长降雨的持续冲刷;顺坡垄作对强降雨和长降雨的侵蚀都不能有效减少水土流失。烤烟的不同生长时期对水土流失的影响因素不同。烤烟生长前期,垄作方式是影响水土流失的主要因素;在烤烟生长进入成熟期后,各处理间的泥沙流失量差异都不显著,各处理的地表植被覆盖率都达到最大化,地表植被覆盖率成为影响水土流失的主要因素。