简易草莓大棚智慧管理系统设计与性能分析

为探索简易塑料草莓大棚的人工智能种植,根据关中地区简易大棚的特点构建了大棚环境感知、计算机后台种植模型智能处置决策、用户手机微信告知及执行检查评价等环节的简易大棚物联网架构,开发智慧种植管理系统。该系统基于标准化技术体系分期给用户下达工艺单,基于环境感知由后台计算机给每个种植户下达处置要求,实施区应用效果良好,单个大棚产量和收入分别提高79.7%和169.6%,农药残留和药物资金投入分别降低15.6%和23.5%,节约灌水量29.8m3,水分产量利用效率和水分经济利用效率分别提高137.6%和255.4%。     

基于改进SSD的果园行人实时检测方法

农田障碍物的精确识别是无人农业车辆必不可少的关键技术之一。针对果园环境复杂难以准确检测出障碍物信息的问题,提出了一种改进单次多重检测器(Single shot multibox detector,SSD)深度学习目标检测方法,对田间障碍物中的行人进行识别。使用轻量化网络MobileNetV2作为SSD模型中的基础网络,以减少提取图像特征过程中所花费的时间及运算量,辅助网络层以反向残差结构结合空洞卷积作为基础结构进行位置预测,在综合多尺度特征的同时避免下采样操作带来的信息损失,基于Tensorflow深度学习框架,在卡耐基梅隆大学国家机器人工程中心的果园行人检测开放数据集上进行不同运动状态(运动、静止)、不同姿态(正常、非正常)和不同目标面积(大、中、小)的田间行人识别精度和识别速度的对比试验。试验表明,当IOU阀值为0. 4时,改进的SSD模型田间行人检测模型的平均准确率和召回率分别达到了97. 46%和91. 65%,高于改进前SSD模型的96. 87%和88. 51%,并且参数量减少至原来的1/7,检测速度提高了187. 5%,检测速度为62. 50帧/s,模型具有较好的鲁棒性,可以较好地实现田间环境下行人的检测,为无人农机的避障决策提供依据。     

亚热带2种针叶林土壤碳氮磷储量及化学计量比对混交的响应

针叶林混交阔叶树是改善土壤肥力、增强林地养分循环的重要措施,而混交效应受到针叶树种自身特性的影响,马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(P.elliottii)是亚热带地区广泛种植的针叶树种,但目前2种针叶林对阔叶树混交的响应特征还不清楚。选取马尾松、湿地松纯林以及木荷(Schima superba)补植后形成的马尾松—木荷和湿地松—木荷混交林为研究对象,采集剖面土壤样品,测定土壤容重、有机碳(OC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量,计算碳氮磷储量及化学计量特征,比较不同森林类型间的异同。混交阔叶树显著增加了马尾松林0—60cm各土层OC含量,而湿地松纯林与其混交林间OC含量无显著差异。同时,混交增加了2种针叶林土壤TN含量。马尾松林混交后0—60cm土层碳储量显著增加95.8%,而混交阔叶树对湿地松林土壤碳储量无显著影响。混交阔叶树后马尾松和湿地松林0—60cm土壤总氮储量分别增加了15.8%和28.4%,但混交对土壤磷储量无显著影响。混交显著增加了马尾松林0—40cm各土层C/N,而降低了湿地松林0—10cm土层C/N。混交阔叶树后马尾松林0—20cm土层C/P和0—10cm土层N/P显著增加,而混交仅增加湿地林0—10cm土层N/P。混交阔叶树增加了针叶林土壤氮储量,但对磷储量无显著影响,同时混交改变了土壤碳氮磷生态化学计量特征。与湿地松林相比,马尾松林土壤养分含量、储量及其化学计量特征对混交的响应更敏感。     

模拟降雨条件下地表起伏对产流产沙的影响

揭示地表起伏形态对产流和产沙的影响及作用机理,为蓄水保土、调节径流和控制径流提供参考依据。通过野外人工模拟降雨试验,在3种降雨强度(60,90,120 mm/h)下,分析了5种起伏的地表(单凸起、单凹陷、凹凸相间、凹凸相连、光滑)坡面的产流产沙情况。结果表明:(1)在3种雨强下,5种地形的初始产流时间表现为:光滑地表单凸起地表单凹陷地表凹凸相间地表凹凸相连地表,且产流越早的地表其产流量和径流系数也越高;(2)在3种雨强下,5种地表的次降雨产沙量和产沙强度由小到大依次为:凹凸相连地表凹凸相间地表单凹陷地表光滑地表单凸起地表,产沙强度越大的地表其产沙过程越不稳定;(3)与光滑地表相比,地表凸起会加剧土壤流失,地表凹陷会减轻土壤流失,且凸起和凹陷组合的地表其减轻土壤流失的效应更显著;(4)降雨强度的增大会削弱不同地表起伏对产流产沙的影响。研究结论为地表起伏类型对坡面产流产沙有重要影响,光滑地表最易产生径流,凸起地表土壤流失最严重,凹凸相连地表蓄水保土效益最好。     

沼渣对铅锌冶炼废渣生物化学性质及植物生长的影响

为研究沼渣作为改良剂对铅锌冶炼废渣环境条件的改善及修复植物生长的影响,采用盆栽试验研究不同比例(0,1%,3%,5%,7%,9%)沼渣添加和黑麦草(Lolium perenne L.)生长对废渣养分含量、微生物学特性、重金属赋存形态及黑麦草的生物学特征的综合影响。结果表明:与对照废渣相比,添加沼渣后废渣养分(N、P、K)、有机质、酶活性(碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶)、微生物数量(细菌、真菌和放线菌)以及微生物活性(呼吸强度)均显著(p0.05)增加;不同比例沼渣添加均显著增加黑麦草鲜重、根长、株高并显著降低植物组织(地上和地下部)中重金属含量(p0.05)。沼渣添加和黑麦草生长通过促进废渣中酸溶态重金属(Cu、Cd、Zn、Pb)向残渣态转化进而降低废渣中重金属的生物有效性。典范对应分析表明,沼渣施用量在5%,7%,9%时对废渣微环境条件改善作用较大,其中,较低的沼渣添加量(5%)就能显著改善废渣的微环境条件及促进修复植物健康生长。因此,综合考虑沼渣作为有机改良剂的最佳费用和效应间的关系,在设置试验条件下,可将5%的沼渣添加量作为铅锌冶炼废渣有机改良及植物修复的最佳施用比例。     

蚯蚓粪对土壤团聚体组成和入渗过程水分运移的影响

通过室内土壤团聚体组成分析试验和土柱一维垂直入渗试验,探究蚯蚓粪对土壤团聚体组成、抗水蚀稳定性以及入渗过程中水分运移特性的影响。结果表明:(1)蚯蚓粪可以有效降低土壤容重,增加0.25~2 mm粒级大团聚体的数量,分形维数D从2.84减小至2.65,减小了6.69%,显著提高了土壤团聚体抗水蚀稳定性;(2)施加比例为1/20时,可以显著增加湿润锋的运移距离,而后随着施加比例的增大,湿润锋距离有不同程度的减小,但均大于未施加蚯蚓粪的处理,且各处理下的湿润锋运移距离与入渗时间的关系均可用幂函数描述;(3)蚯蚓粪比例的增大可以显著提高累积入渗量和稳定阶段的入渗速率,当施加比例为1/3时,累积入渗量较对照组增大48.74%;其中Kostiakov-Lewis模型对入渗过程的模拟准确度最高,也更接近实测值。     

葡萄酿制过程中5种杀菌剂的残留变化

采用高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS/MS)对葡萄家酿过程酒汁中5种杀菌剂(腈菌唑、噁唑菌酮、双炔酰菌胺、丙环唑、苯醚甲环唑)残留进行分析,考查添加酵母菌对其残留的影响。结果表明,葡萄酒汁中5种杀菌剂的回收率为75.4%~112.5%。初发酵过程中,5种杀菌剂有不同程度的降解,但腈菌唑和双炔酰菌胺在添加酵母菌发酵的酒汁中无显著降解,在二次发酵过程中,5种杀菌剂残留均呈现较稳定水平。在酿酒过程中添加酵母对5种杀菌剂的降解无显著影响。目标杀菌剂在葡萄酿造过程中的残留变化不仅与酿造工艺有关,还与杀菌剂的理化性质相关。     

豇豆新品种之豇618的选育

之豇618是以从四川引进的麻子豇豆为母本,以从辽宁引进的ZH优选株系为父本进行杂交,采用系统选育结合分子标记辅助抗枯萎病鉴定育成的中熟豇豆新品种。植株蔓生,花紫色,主侧蔓均可结荚,平均单株结荚14.4条;商品荚油绿色,条荚顺直,喙绿色,鼠尾少,平均荚长63.7 cm,单荚质量26.6 g,豆荚肉厚,粗纤维含量低,口感糯、微甜,可溶性糖含量为24.0 mg · g~(-1);对日照长短不敏感,中抗枯萎病和病毒病,早期产量与之豇106相当,总产量2 000 kg · (667 m~2)~(-1)左右,适宜在全国各地(除高寒地区外)种植。     

杨木预水解过程中化学组分的降解行为及P因子调控作用

预水解具有环境友好性,符合生物炼制的理念。前期关于预水解的研究多集中于半纤维素的降解、分离和利用,而有关预水解过程中木质素降解的系统研究鲜有报道。以杨木为原料,在130~210℃条件下保温30~120 min进行预水解,结合P因子研究得率、葡聚糖、木聚糖、酸不溶木质素和酸溶木质素的降解率,揭示P因子对木质素降解行为的调控作用,探讨各化学组分在预水解过程中的相互作用。研究表明,预水解过程中木质素发生了一定程度的碎片化。随温度升高和时间延长,酸不溶木质素降解率均逐渐升高;当温度为190和210℃时,随时间延长,酸溶木质素降解率先升高后降低。试验证明,P因子对杨木木质素的降解具有调控作用。随着P因子增加,酸不溶木质素降解率呈指数上升,且分为快速降解(P因子<1500)和缓慢降解(P因子>1500)两个阶段;酸溶木质素降解率先上升后下降,在P因子为1926时达到最大值45.9%。此外,预水解过程中碳水化合物和木质素的降解具有相互作用关系。碳水化合物的降解为木质素的溶出打开了物理通道,同时木质素的重新吸附阻碍了其进一步降解。