基于多光谱与高光谱遥感数据的冬小麦叶面积指数反演比较

近年来,高光谱遥感数据广泛应用于农作物叶面积指数(LAI)反演。与常用的多光谱遥感数据相比,高光谱数据能否提高农作物LAI反演的精度和稳定性还存在争议。针对这一问题,该研究利用实测冬小麦冠层高光谱反射率数据,构造了不同光谱分辨率和波段组合的5种光谱数据。基于ACRM(a two-layer canopy reflectance model)模型、2套参数化方案及上述5种光谱数据,对冬小麦LAI进行反演,分析光谱分辨率、高光谱数据波段选择、模型参数不确定性3方面因素对LAI反演精度与稳定性的影响。研究结果表明:当波段选择适宜、模型参数不确定性较小且光谱数据分辨率较高时,LAI反演精度与稳定性更高,提高光谱分辨率对LAI反演精度的改进作用随光谱分辨率的升高而降低;反之,当高光谱数据波段选择不当或者模型参数不确定性较大时,提高光谱数据的分辨率并未提高LAI反演精度。该研究解释了"高光谱遥感数据能否提高植被参数反演精度"问题,为进一步发挥高光谱数据在农作物LAI反演中的潜力提供了科学参考。     

不同类型耕地紫色土中3,5,6-三氯-2-吡啶醇迁移试验与模拟

3,5,6-三氯-2-吡啶醇(TCP)的化学结构稳定、水溶性高、运移能力强,对水体具有潜在的污染风险。在有机质含量低、大孔隙度高、导水性好的紫色土地区,风险更加显著。为研究TCP在紫色中的迁移规律,该研究依据紫色土的典型耕作类型,在中国科学院盐亭国家紫色土农业生态试验站采集3组土样(小麦-玉米轮作的坡地、水稻-油菜轮作的水旱农田和萝卜-白菜套种的菜地),通过批量平衡法研究紫色土对TCP的吸附特征,并采用稳定流场饱和均质土柱的易混合置换试验研究TCP的动态迁移过程,最后对其迁移动态进行模拟。结果表明:紫色土对TCP的吸附特征呈线性,在坡地、水旱农田和菜地中的吸附系数分别为1.94、1.22和1.02 L/kg,且黏土含量和矿物组成是主要影响因子;TCP的出流平衡浓度分别为初始浓度的77%(坡地)、84%(水旱农田)和92%(菜地),相应的平衡时刻分别为2.88PV、4PV和6.5PV,表明TCP对环境的污染风险较高;用非平衡两点对流弥散模型模拟TCP在3种耕作条件下迁移,表明TCP以瞬时吸附为主,其水动力弥散系数和分形系数在坡地、水旱农田和菜地中依次减小,但一阶动力学常数依次增大。研究结果为探索TCP在紫色土壤中的迁移机制和预测防止TCP对环境的污染提供了参考依据。     

高速气流条件下标准扇形喷头和空气诱导喷头雾化特性

标准扇形喷头与空气诱导喷头均为地面喷雾常用喷头,其在低速条件下的雾化特性已有较多研究,而在高速气流下的雾化特性尚不清楚。为了探究对比2种喷头在高速气流条件下的雾化特性,以及其用作航空喷头的可能性,基于北京农业智能装备技术研究中心自行设计制造的IEA-I型高速风洞,采用马尔文Spraytec喷雾粒度仪对德国Lechler公司生产的LU-120-03标准扇形压力喷头和IDK-120-03空气诱导喷头进行了测试。试验结果表明,两种类型喷头在距离出口0.15 m时,雾滴并未完全雾化。而在距离出口0.35 m时雾滴均已充分雾化。其中LU-120-03扇形压力喷头雾滴体积中径随风速增大从210μm逐渐减小至130μm,在管道压力达0.4 MPa以上时,其雾滴粒径分布跨度随风速增大逐渐从1.3增至1.5。而IDK-120-03空气诱导喷头产生的雾滴粒径相对较大,在风速为120 km/h时,达420~450μm,但其随着风速进一步增加快速减小,在风速达305 km/h时,其产生的雾滴体积中径降低到150μm。试验还发现管道压力变化对LU-120-03扇形压力喷头产生雾滴体积中径影响较大,而对IDK-120-03空气诱导喷头产生的雾滴体积中径影响较小。该研究可为固定翼有人机航空施药方案,如喷头选型、压力选择、作业速度选择等提供试验数据指导。     

地膜残留量对新疆棉田蒸散及棵间蒸发的影响

为探讨残膜对干旱区农田蒸散耗水特征的影响,在新疆阿克苏典型覆膜滴灌棉田开展2 a小区试验研究,设计0、225、450 kg/hm2共3种不同的地膜残留量,采用水量平衡法,微型棵间蒸发仪法,于主要生育时期测定并计算土壤含水量、蒸散量、棵间蒸发量、作物蒸腾量、棵间蒸发占蒸散的比例。结果表明:随着地膜残留量增加棵间蒸发量、棵间蒸发占蒸散的比例呈增大趋势,而蒸散量及作物蒸腾量则逐渐减小。与无残膜处理相比,225和450 kg/hm2处理全生育期田间无效耗水的棵间蒸发量分别增加了9.27和22.20 mm,棵间蒸发占蒸散的比例增幅分别为2.6%和6.1%,作物蒸腾量降低34.89和55.94 mm。在棉花生育期内,棵间蒸发占蒸散的比例(E/ET)与叶面积指数(leaf area index,LAI)呈幂函数关系,各处理间棵间蒸发占蒸散的比例对叶面积指数的响应差异不同,450 kg/hm2处理蒸发占蒸散的比例随着LAI的增加,曲线下降趋势较明显;无残膜处理棵间蒸发占蒸散的比例与LAI的决定系数最高,均在0.9以上。土壤水分利用率也随残膜量的增加依次降低,当残膜量由0增加到450 kg/hm2时,土壤水分利用率从28.25%降至24.91%,可见,残膜增大了农田的无效耗水,不利于土壤水分的有效利用。研究可为制定缓解或克服残膜危害的应变调控技术提供依据。     

低效林改造对土壤理化性质及水源涵养功能的影响

 通过调查分析广西苍梧县低效马尾松、湿地松纯林经采取异龄混交荷木、大叶栎等阔叶树种的改造措施后土壤理化性状及水源涵养功能,表明:1)低效林改造后,林地土壤养分含量得到提高,土壤物理性状得到改善;2)林地土壤水分状况和渗透性能得到显著提高;3)与低效马尾松纯林（2166 t/hm2）和湿地松纯林（2 075 t/hm2）相比,马尾松+荷木、湿地松+荷木和湿地松+大叶栎林地土壤蓄水量显著提高,分别达到2 543、2506和2 483 t/hm2;4)0～20 cm土层土壤理化性状改善幅度大于20～40 cm土层。低效林混交荷木、大叶栎后,改造效果明显,是低效林改造措施之一。     

西北灌区地下水矿化度变化及其对作物的影响

地下水矿化度的时空变化是影响地下水资源质量和作物生长的重要因素,尤其是对主要依靠抽取地下水用于灌溉的农业地区。该文以石羊河流域为例搜集了武威、昌宁、民勤共21个灌区1981－2003年间观测站点的地下水矿化度数据,选用反距离加权法（IDW）进行空间插值处理。并结合自然因素和人类活动的影响,分析其时空变化趋势,结果显示：流域内年平均矿化度（TDS）整体呈增加趋势,且从上游向下游逐渐增高,矿化度的年际波动也从上游向下游逐渐增大。该文还分析了矿化度变化对当地主要作物的安全生长影响,研究了当地两种典型作物春小麦和棉花的适合种植范围,得出：适合两种作物的种植面积略有缩小趋势。该研究表明在一些需要采用地下水进行灌溉的西北干旱灌区,应加强对地下水矿化度的监测与控制。     

空气悬架系统动态载荷的识别

针对空气悬架系统主动控制中神经辨识器的离线训练问题,利用BP神经网络实现从空气悬架系统非簧载质量振动加速度空间到其动态载荷空间的映射。建立带有空气悬架系统的1/4工程车辆动态模型,通过仿真得出了工程车辆空气悬架系统的非簧载质量振动加速度和动态载荷数据,以空气悬架系统的非簧载质量振动加速度数据作为神经网络的输入,动态载荷数据作为神经网络的输出,训练BP神经网络,并对训练好的BP神经网络进行泛化能力的测试,路面输入采用幅值为0.01 m,频率为1 rad/s正弦波时,识别误差率在30%以内的点占总数的82.95%;以幅值为0.02 m,频率为2 rad/s的正弦波作为系统的路面输入,识别误差率在30%以内的点占总数的77.94%。结果表明BP神经网络能够对不同的路面输入具有较好的适应性。     

红壤丘陵景观表层土壤有机碳空间变异特点及其影响因子

为探究景观尺度上土壤有机碳(SOC)空间格局与变异特点,选择典型红壤丘陵景观采样,分析表层SOC空间分布及其影响因子。结果显示红壤丘陵景观SOC平均含量为12.7gkg-1,变异系数为31.3%,属于中等程度变异;SOC半方差模型为指数模型,具有强烈的空间自相关性(块金/基台值为6.3%);SOC空间分布呈现明显的条带状和斑块状格局,与景观单元内地形和土地利用方式高度一致。SOC含量随高程和坡度的增加而降低;四类利用方式下SOC含量顺序为水田(16.0gkg-1)旱地(11.2gkg-1)果园(9.5gkg-1)林地(8.4gkg-1)。空间可视图显示利用方式对SOC含量的影响大于高程。研究表明利用方式和地形(高程和坡度)是亚热带典型红壤丘陵景观SOC空间变异的主要原因。     

重叠群物理图谱的构建及其应用

人类对各种生物的基因组结构和功能的研究都需要确定DNA序列在染色体上的位置。与遗传图相比,物理图反映了基因或DNA标记之间在染色体上的真实距离。依其作图方法分为三类,即限制性酶切图谱、重叠群图谱和DNA序列图谱。重叠群物理图是将获得的大片段克隆,如YAC、BAC克隆,依其在染色体上的真实顺序排列而成,主要应用于基因组测序、重要基因的图位克隆、靶分子标记开发及比较基因组学研究等,特别是为那些由于缺乏合适的作图群体而不能建立遗传图的物种提供了一个重要的从事基因组学研究的平台。本文综述了近年来重叠群物理图构建研究的主要进展,比较分析了不同重叠群物理图谱构建方法的特点,提出了改进物理作图质量的建议,认为应根据基因组不同区域的特点,综合特异性探针的杂交、PCR筛选、酶切指纹分析、BAC克隆STC延伸、BAC末端测序等多种方法才能完成重叠群的构建。此外,物理图的构建还应努力整合各种基因组的资源和数据,如遗传连锁图、分子细胞遗传图、DNA序列图、EST数据等,这将有助于提高其在基因组学研究中的使用价值及应用范围。文章最后对重叠群物理图的发展趋势进行了展望。     

基于微生物燃料电池供能的无线温度传感系统设计

微生物燃料电池(microbial full cell,MFC)是利用微生物作为生物催化剂将碳水化合物转化为电能的装置。针对MFC输出电压低、功率小、内阻大的特点,该文研制了一种具有最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)功能的能量收集电路和两级升压电路;基于MSP430和CC2500芯片设计了环境温度传感系统。测试结果表明,MFC的输出电压维持在316～390 mV范围内,实现了最大输出功率的跟踪,MPPT电路和升压电路分别输出1.1和3.5 V电压;无线温度传感器以每13ms的周期将环境温度无线传输到远程终端,验证了环境温度传感系统在最大功率点处对无线传感器网络节点供电工作的可行性,可为实现MFC主动式能量收集提供参考。