基于无线传感器网络的稻田信息实时监测系统

针对农田环境信息采集过程中监测周期长、环境干扰大等特点,设计了一种基于混合天线无线传感器网络稻田环境信息实时监测系统,采用分簇路由协议进行组网,为不同类型的节点配置不同类型的天线,并使用转台控制汇聚节点定向天线的方向,以扩大网络的覆盖范围和提高系统的稳定性。基于该系统进行长时间稻田组网试验,对网络丢包率和稻田环境参数采集准确性进行测试,试验结果表明,系统运行稳定、测量准确,网络数据平均丢包率为0.44%,稻田空气温度、空气相对湿度和土壤含水率的平均相对误差分别为0.26%、0.64%和0.33%。     

不同氮肥施用模式对日光温室生菜品质及土壤环境影响

研究不同的氮肥施用模式对日光温室生菜品质及土壤环境影响。结果表明:生菜生产应采用以基肥为主的施肥模式,蔬菜施肥两周后采收较安全。氮肥早施对蔬菜品质有利,也避免硝酸盐和亚硝酸盐大量积累,后期追肥过多过晚不利于蔬菜品质提高,也威胁蔬菜和土壤安全,蔬菜生长后期不宜过多追肥。     

基于改进SqueezeNet模型的多品种茶树叶片分类方法

为实现茶树叶片种类的准确、无损、快速分类,以复杂背景下6个品种的茶树叶片图像作为研究对象,通过卷积神经网络实现茶树叶片品种分类。选择经典轻量级卷积神经网络SqueezeNet,通过在Fire模块中增加批归一化处理,实现网络参数不显著增加的前提下大幅提升网络对多品种茶树叶片分类的准确率;通过将Fire模块中的3×3标准卷积核替换为深度可分离卷积,进一步缩小网络模型,降低网络对硬件资源的要求;通过在每个Fire模块中引入注意力机制,增强网络对重要特征信息的提取能力,提升模型分类性能。试验结果表明,原始SqueezeNet模型对多品种茶树叶片分类准确率为82.8%,增加批归一化处理后模型在测试集的准确率达到86.0%,参数量只有7.31×10⁵,相对于改进前参数量仅增加0.8%,运算量与改进前基本相同;将Fire模块中的3×3标准卷积核替换成深度可分离卷积后的模型在测试集的准确率为86.8%,准确率提高0.8个百分点,参数量下降至2.46×10⁵,模型参数量减小66.3%,运算量下降60.4%;引入注意力机制后的模型测试集分类准确率达到90.5%,...     

基于机器学习的油青菜心水分胁迫研究

目的 以油青菜心Brassica chinensis var. parachinensis为试验对象,基于冠层温度研究其生长过程中的水分胁迫变化规律,并利用机器学习方法,以水分胁迫指数(Crop water stress index, CWSI)和光合有效辐射预测光合作用速率。方法 试验期间,在营养生长阶段(V期)和生殖生长阶段(R期)对油青菜心进行不同田间持水量处理,采集冠层温度、空气温湿度数据,建立无蒸腾作用基线(上限方程)、无水分胁迫基线(下限方程),通过经验公式计算CWSI。利用基于密度的空间聚类方法和空气温度研究油青菜心的冠气温差上限分布情况,选取固定值作为上限;以CWSI经验公式为基础,使用不同温度定值的无蒸腾作用基线计算CWSI,验证聚类效果。为更简便获取光合作用速率,使用4种机器学习方法：最邻近节点算法(k-Nearest neighbor,KNN)、支持向量回归(Support vector regression,SVR)、极端梯度提升法(Extreme gradient boosting,XGBoost)、随机森林(Random forest,RF)进行预测,并对比预测效果。结果 在不同田间持水量处理下,CWSI能较好地监测油青菜心水分胁迫状况。通过聚类分析,将V期和R期冠气温差上限分类到2个簇中,得到簇心分别为3.4和4.2 ℃,与CWSI经验公式计算值显著相关,表明使用固定值作为油青菜心冠气温差上限值具有可行性。KNN、SVM、XGBoost和RF预测模型均取得较好效果,相关系数分别为0.873、0.877、0.887和0.863。结论 机器学习方法可用于油青菜心光合作用速率的预测,可以避免使用大型笨重仪器,降低对油青菜心叶片的损伤,减少测量时间。     

基于CI-600的绿萝根系生长状态监测

【目的】探究绿萝生长与水分胁迫之间的关系,为绿萝种养提供合适的灌溉参考依据,减少农业生产水资源浪费问题。【方法】选取绿萝为试验材料,对其进行4组不同梯度的水分处理,通过CI-600植物根系生长监测设备采集并分析根数量、根长度、根面积、根体积与水分胁迫之间的关系,并利用Excel软件进行数据处理,绘制相关参数与土壤水分胁迫之间的关系曲线,采用最小二乘法,运用二次项拟合的方法进行模型拟合,最终得出植物根系生长与水分胁迫之间的关系。【结果】利用二次项进行拟合的模型,决定系数R2绝大多数大于0.9,拟合程度高。在35%湿度条件下绿萝根数量、根面积、根体积增长速率最快,在25%～35%湿度区间内有利于根长度的增加。从拟合曲线看,25%、35%湿度条件下根数量及根长度两个指标较为一致。水分胁迫通过影响根长度及根数量,进而作用于根系面积和体积的变化;根系伸长也依赖于其直径的拓展以获取有效的吸收面积;根系体积的变化与根数量、根系直径等均有联系。【结论】绿萝最适宜的生长湿度为35%,干旱胁迫（15%）和淹水胁迫（45%）对根系生长均具有不利的影响;根系的各项生理指标在不同的水分胁迫中有不同的趋势和表现,...     

小麦发育过程及生育期机理模型的检验和评价

 利用国内外 3组关于不同类型小麦品种与不同播期的田间试验资料对小麦发育过程及生育期机理模型进行了较充分的检验。结果表明 ,模型对大多数生育阶段的绝对模拟误差集中在 0～ 5d,平均差平方和的根值 ( root mean square error,简称 RMSE)也一般小于 5d,尤其对出苗期、分蘖期、雌雄蕊原基分化期、抽穗期的模拟精度高、误差小。模型表现出较强的机理性以及较好的预测性和适用性     

氮肥用量对小麦子粒产量和品质的影响

1984—1986年在淮北采用淮麦11号和郑州743品种,以亩产400—500公斤高产栽培施肥模式,研究了施氮量对产量和子粒品质的效应。结果表明:(1)玉米、稻茬麦亩施氮17.5—20公斤和22.5公斤,产量构成三因素组合最佳,产量最高,分别达450—533公斤和401公斤。施氮量与产量呈二次曲线关系,并求得最高产量施氮量为20—21公斤,最经济施氮量为17—18公斤。(2)本试验采用的推广品种和施肥模式,亩施氮量适当增加至17.5—22.5公斤,较不施氮处理提高子粒蛋白质含量2—3％,亩蛋白质和湿面筋产量分别增加1.29—2.16倍和1.75—2.9倍,同时子粒产量可提高77—158％。     

Nitrogen leaching in response to increased nitrogen inputs in subtropical monsoon forests in southern China

Dissolved inorganic nitrogen (DIN) (as ammonium nitrate) was applied monthly onto the forest floor of one old-growth forest (>400 years old, at levels of 50, 100 and 150 kg N ha⁻¹ yr⁻¹) and two young forests (both about 70 years old, at levels of 50 and 100 kg N ha⁻¹ yr⁻¹) over 3 years (2004–2006), to investigate how nitrogen (N) input influenced N leaching output, and if there were differences in N retention between the old-growth and the young forests in the subtropical monsoon region of southern China. The ambient throughfall inputs were 23–27 kg N ha⁻¹ yr⁻¹ in the young forests and 29–35 kg N ha⁻¹ yr⁻¹ in the old-growth forest. In the control plots without experimental N addition, a net N retention was observed in the young forests (on average 6–11 kg N ha⁻¹ yr⁻¹), but a net N loss occurred in the old-growth forest (−13 kg N ha⁻¹ yr⁻¹). Experimental N addition immediately increased DIN leaching in all three forests, with 25–66% of added N leached over the 3-year experiment. At the lowest level of N addition (50 kg N ha⁻¹ yr⁻¹), the percentage N loss was higher in the old-growth forest (66% of added N) than in the two young forests (38% and 26%). However, at higher levels of N addition (100 and 150 kg N ha⁻¹ yr⁻¹), the old-growth forest exhibited similar N losses (25–43%) to those in the young forests (28–43%). These results indicate that N retention is largely determined by the forest successional stages and the levels of N addition. Compared to most temperate forests studied in Europe and North America, N leaching loss in these seasonal monsoon subtropical forests occurred mainly in the rainy growing season, with measured N loss in leaching substantially higher under both ambient deposition and experimental N additions.     

植物叶色变化机制研究进展

介绍了叶色变化的生态适应意义、环境条件影响、生理生化以及叶绿素、类胡萝卜素、花青素合成代谢相关基因转录和mi RNA调控等方面的研究进展,为植物色素研究和叶色品种改良提供参考。     

亚硝基谷胱甘肽还原酶 GSNOR1正调控植物对疫霉菌的抗性

疫霉属（ Phytophthora）卵菌引致马铃薯晚疫病等作物灾难性病害,严重威胁作物的可持续生产。由于病菌毒性变异,导致品种抗病性丧失问题突出。因此,挖掘植物广谱和持久抗病基因,并探索其在抗病育种中的有效利用具有重要的科学意义。亚硝基谷胱甘肽还原酶1（GSNOR1）是植物氮信号通路中高度保守的关键还原酶,其参与调节r基因介导的植物抗性和非寄主抗性。然而, GSNOR1参与抗疫霉菌的免疫功能和作用机理尚不清楚。本研究中,借助拟南芥与寄生疫霉菌互作的模式体系,首先发现拟南芥T-DNA插入突变体 gsnor1-3对寄生疫霉菌呈现感病表型。进一步利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）降低烟草叶片中 GSNOR1同源基因的表达量,在此基础上,通过抗病表型分析以及一系列抗性相关功能的检测,结果表明,沉默本氏烟草 GSNOR1同源基因能够在寄生疫霉菌侵染植物的过程中削弱植物体内的活性氧（ROS）迸发、病程相关基因（PR genes）的诱导表达以及MAPK信号转导,从而增强了植物对疫霉菌的感病性。本研究揭示了植物 GSNOR1对疫霉菌具有高度保守的抗性功能,并初步解析了 GSNOR1正调控植物抗疫霉菌的作用机理,为进一步探索 GSNOR1在马铃薯抗晚疫病中的功能及其在抗病育种中的有效利用奠定了重要的理论 基础。