沱江干流岸边土壤营养盐和重金属分布特征

为探究“十年禁渔”前沱江中游江段鱼类资源和物种多样性,于2017—2020年对该江段鱼类资源进行了8次调查,并对鱼类种类组成、生态类型、群落相似度、种群优势度、生物多样性以及群落结构稳定性等特征进行分析。结果显示,本次调查共采集鱼类87种,隶属于5目14科52属。其中,长江上游特有鱼类18种,外来物种6种,分别占总种类数的20.69%和6.90%。鱼类群落以底层、缓流型、产沉性卵、杂食性鱼类为主。相对重要性指数(IRI)显示,蛇、鲤等中小型鱼类为优势种。Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数、Pielou指数变化范围分别为2.700~3.742、0.873~0.968、5.374~11.323、0.737~0.887,表明沱江中游鱼类群落分布均匀。等级聚类分析 (Cluster)和非度量多维尺度分析 (NMDS)显示,在一定的相似性水平上,沱江中游江段鱼类的群落类型基本可分为3组,莲花山、麻柳坝工业园与铁路沟可以聚为一组,万古庙、五里店水电站、资州大桥、银山镇、二水厂与西林渡口聚为一组,沱桥独立成组。数量/生物量比较曲线分析结果显示,西林渡口和沱桥江段鱼类群落结构稳定性相对较高,其余江段鱼类群落结构均受到中度干扰。研究表明,与历史资料相比,沱江中游鱼类群落发生了显著变化,经济鱼类占比减少,鱼类个体呈现小型化和低龄化。本研究补充了沱江中游鱼类资源现状的基础数据,以期为该江段鱼类资源管理与“十年禁渔”生态评估提供科学依据。     

云南红豆杉当年生枝条分枝特征与其综合表现的关系研究

为了解云南红豆杉当年生枝条分枝特征对其生物量性状和总体表现的影响,探讨药用原料林的当年生枝条分枝特征调控技术。采用主成分分析方法综合评价当年生枝条总体表现,通径分析当年生枝条的主枝枝径、主枝长、一级分枝枝径、一级分枝长、一级分枝数量等分枝特征与其叶生物量、总生物量、叶生物量比以及总体表现等因子间关系,研究其分枝特征调控重点与方向并验证。结果表明：云南红豆杉当年生枝条的系列分枝特征以及生物量性状均有着丰富的变异。当年生枝条的一级分枝数量和枝长对其叶生物量、总生物量,叶生物量比有着极显著性正向作用;当年生枝条的主枝枝径对其叶生物量、总生物量有极显著性正向作用;当年生枝条的主枝枝长对其叶生物量比有显著性负向作用;当年生枝条分枝特征对其生物量性状间的相对重要性以及起主导作用的分枝特征因子有所变化。促进当年生枝条叶生物量和总生物量,增大叶生物量比的分枝特征调控重点与方向明显不同,当年生枝条的一级分枝数量、枝长和主枝枝径对其总体表现有显著性正向作用,主枝长、一级分枝枝径对其总体表现直接作用不显著。药用原料林当年生枝条理想分枝特征如下,首先要有繁多的一级分枝数量,其次一级分枝要长,最后是主枝枝径要粗大。云南红豆杉药用原料林当年生新枝分枝特征的调控重点与方向是增大一级分枝数量。     

昆明市林地及林木资源消涨动态研究

根据调查的精度要求,在1:25 000地形图随机确定起点后,按样地的间距依次进行调查。利用GPS对样地进行定位,采用角规控制检尺方法进行蓄积量调查,分析间隔期林地及林木资源的变化特点。结果表明：有林地面积增加79 826.9 hm²,增幅达8.82%;疏林地面积减少4 921.7 hm²,降低了69.75%;灌木林地面积减少14 985.6 hm²,降低了7.78%;未成林造林地面积增加65 450.9 hm²,增幅达202.44%;无立木林地面积增加18 679.1 hm²,增幅达121.92%;宜林地面积减少48 565.2 hm²,降低了53.91%。苗圃地面积减少442.8 hm²,降低了42.94%;辅助生产林地面积增加47.3 hm²,增幅达52.61%。活立木蓄积量增加增加15 191 860 m³,增幅达37.61%。有林地蓄积量增加15 184 910 m³,增幅达38.53%。疏林地蓄积量减少35 870 m³,降低了58.90%;四旁树蓄积量减少52 980 m³;散生木蓄积量增加83 980 m³。     

不同萌枝类型云南红豆杉幼树生长性状及其异速关系

调查分析了福建明溪4年生不同萌枝类型云南红豆杉幼树生长、性状相关性与综合指标值差异,了解萌枝类型幼树遗传变异规律;采用标准化主轴估计法分析其异速生长关系,揭示不同萌枝类型幼树的适应策略。结果表明：树干萌枝较无萌枝、树基萌枝类型显著增大幼树树高、地径,树干萌枝、树基萌枝较无萌枝类型显著增大冠幅、侧枝数和综合指标值。不同类型间幼树地径、树高与冠幅间相关性差异。无萌枝类型的地径与树高间异速生长指数均显著大于1,树基萌枝与树干萌枝类型则为等速生长;不同萌枝类型间冠幅与树高间异速生长指数均显著大于1。无萌枝与树基萌枝类型的侧枝数与树高间的异速生长指数均显著大于1,树干萌枝类型为等速生长;无萌枝较树干、树基萌枝类型显著增大侧枝数与树高间异速生长指数。不同萌枝类型间的地径与树高、冠幅与树高间具有共同异速生长指数,分别为1.150、1.658;不同萌枝类型既存在着等速生长又存在着异速生长现象。幼树生长、性状相关性在不同萌枝类型间差异显著,存在着丰富遗传变异。异速生长关系在不同萌枝类型间并不唯一,反应着不同类型幼树生长与适应策略。建议采用树基萌枝与树干萌枝类型发展紫杉烷原料林。     

大别山区两种柿资源种实表型性状的多样性

目的 揭示大别山区罗田甜柿和野柿群体间和群体内种实表型性状的变异程度和变异规律,为两种柿资源的综合利用和遗传改良提供科学依据。 方法 以大别山区罗田甜柿和野柿的11个群体为研究试材,对其果实和种子的表型性状进行形态学测定和统计分析。 结果 （1）罗田甜柿13 个表型性状的极大值为极小值的 1.42（柿蒂大小）～4.07倍（单果质量）,表型性状平均变异系数为13.78%,平均shannon′s多样性指数为1.80。野柿表型性状的极大值为极小值的1.48（果形指数）～5.53（种子质量）倍,平均变异系数22.15%, 平均shannon′s多样性指数为2.04,其变异程度显著高于罗田甜柿;（2）巢式方差分析结果表明,罗田甜柿群体内变异（34.30%）显著高于群体间变异（17.07%）,平均表型分化系数为33.23%,群体间分化较小;野柿群体间变异（48.75%）显著高于群体内（6.69%）变异,平均表型分化系数为73.13%,群体间表型有较大的分化。 结论 罗田甜柿表型多样性为中等水平,离散程度较轻,各性状分布相对集中,较稳定,不易发生群体分化,而野柿的表型多样性水平相对较高,具有较高的分化潜力;其中,单果质量、种子数等性状进化及适应性潜力相对较大,最易产生变异,是遗传改良的重要基础。作为广布种的野柿和狭域种的罗田甜柿,对复杂多变的生境具有不同的响应能力。     

马尾松人工纯林近自然化改造效果分析

目的 以马尾松人工纯林为对象,分析其近自然化改造后森林质量变化和树种发育情况,为此类人工纯林的近自然化经营提供参考和决策依据。 方法 2007年在广西凭祥中国林科院热带林业实验中心对马尾松纯林开展近自然改造试验并设置样地20块,其中经营样地16块、对照样地4块;于2007年第一次全面调查获得本底数据之后,冬季执行目标树抚育择伐;2008年春执行6个阔叶树种4种组合的林下补植作业;2016年实施第二次目标树抚育伐;2007年后,每2年执行1次样地复测调查,共获取了7期数据。对7期监测数据的重要值指数、平均胸径和纯生长量等指标进行统计,从树种组成、林分结构、林分生长等方面对马尾松人工林近自然化改造效果进行分析和评价。 结果 近自然化改造的马尾松人工纯林经过13 a后,林分逐步过渡到异龄复层混交林结构。林下补植的6个树种的重要值均处于前10名,林分中出现了安息香、油桐等树种的天然更新。近自然化改造的马尾松林的林木从5 cm起测径阶到55 cm径阶范围内均有分布,呈现出经营措施促进下快速形成混交异龄林格局的发展动态;而未作处理的对照林分依然呈同龄纯林的径级分布。就生长而言,近自然化改造林分生长量显著高于对照林分,并且林分生长量主要集中于较大径阶林木,实现了林分价值的显著提升。 结论 人工纯林近自然化改造中,调整树种组成是最关键的经营措施;扩大径级结构分布范围是针叶纯林近自然化改造的基本指标;近自然化改造显著提高了森林的生长量和蓄积量;同时促进了土壤微生物发育,改善了森林土壤和生态系统整体质量。     

北美栅锈菌和松杨栅锈菌可视化检测体系建立

目的 为实现北美栅锈菌和松杨栅锈菌快速有效的鉴别及鉴定。 方法 本研究根据两种锈菌的28SrDNA基因序列设计若干组LAMP引物。经筛选得到的引物以北美栅锈菌、松杨栅锈菌、图拉斯叉钩丝壳菌、芍药白粉菌、梨胶锈菌、羊肚菌、金针菇的基因组DNA为模板进行LAMP反应并完成特异性检测;首先建立初始LAMP反应体系,再进一步优化LAMP反应体系的组分和反应条件,加入羟基萘酚蓝实现可视化检测;最后确定检测体系灵敏度。 结果 表明,筛选出的引物具有特异性;25 μL北美栅锈菌LAMP检测体系最佳Mg2＋浓度为6 mmol·L−1,最佳内外引物比例为8：1,最佳dNTPs浓度为1.2 mmol·L−1;同样地,25 μL松杨栅锈菌LAMP检测体系最佳Mg2＋浓度为4 mmol·L−1,最佳内外引物比例为6：1,最佳dNTPs浓度为1 mmol·L−1。加入160 μM羟基萘酚蓝（HNB）可清晰地指示反应结果,两种检测体系在61 ℃条件下,分别反应30 min和40 min可实现目视判断结果,且灵敏度分别可达34 fg·μL−1和60 fg·μL−1。 结论 通过建立两种锈菌的可视化LAMP-HNB检测体系可实现对北美栅锈菌和松杨栅锈菌进行区分及鉴定,为快速鉴定和区分重要杨树锈病提供了技术支撑和实践参考。     

树冠环绕式仿形对靶施药机设计与试验

针对树冠横切面形状引起施药机喷头与树冠间距发生动态变化从而导致树冠内、外和两侧、中部等区域喷药量不均匀、较多药液喷洒在无效空间区域的问题,该研究提出一种基于激光雷达树干定位的树冠环绕式仿形对靶喷药方式。首先,基于喷头环绕树冠的运动需求,设计对称交叉布置的两自由度仿形机构,并建立喷头运动学模型,采用基于二环PID算法对喷杆伸缩和喷头旋转进行精准控制,通过匹配施药机前进速度实现喷头半圆和多边形轨迹仿形控制;然后采用平面激光雷达对树干高度的水平面进行扫描,提出基于DBSCAN（dnsity-based spatial clustering of applications with noise）密度聚类和3点树干形状拟合的树干动态识别和定位方法;再次,在FreeRTOS框架下搭建双层控制系统,对树干定位感知、动态喷头仿形轨迹控制、数据通信和操控交互等多任务进行并行处理,实现基于激光雷达树干位置信息的喷头动态伺服仿形控制。最后,以雾滴沉积量、雾滴密度、药液覆盖率和雾滴体积中值直径作为量化指标,在树冠不同区域布置10个检测点,对环绕式和定距施药开展6组对比试验。雾滴结果表明,树干纵向和横向定位误差分别为9.44和1.74 cm,环绕式仿形施药方式的平均雾滴密度为72.2 个/cm2,平均沉积量为1.99 μL/cm2,药液覆盖率为47.5%,相比定距施药方式,雾滴沉积量和雾滴密度分别提升36.3 %和58.3 %,雾滴沉积量变异系数降低了60%,环绕式仿形对靶喷雾可有效提高药液利用率和喷药均匀性。     

基于全质心WLS-HDS-TWR算法的无人驾驶农业机械协同定位算法研究

针对室内全球导航卫星系统（Global navigation satellite system,GNSS）信号受遮挡时,农用车辆协同定位精度低、稳定性差、信号丢包等问题,本文开展面向超宽带（Ultra wideband,UWB）调频技术的室内外农用车辆协同定位算法研究。首先,搭建三基站多边测距定位模型,实现主基站绝对位置标定以及辅助基站绝对位置坐标的变换求解;其次,提出全质心加权最小二乘的高速双边双向（Weighted least squares high double sided two-way ranging,WLS-HDS-TWR）农机协同定位算法,基于泰勒级数展开的WLS估计算法,求解主车位置。同时,提出面向室内环境的多状态基站组合的UWB定位模块布设模式,并验证其可行性;通过飞行时间法（Time of flight,TOF）获取主从车距离信息,融合GNSS标定位置信息、主车坐标信息以及测距信息,实现主从车协同定位。最后,基于Prescan/Simulink搭建联合仿真平台,验证提出算法的可靠性;通过农用履带车辆开展室内及室外协同定位实车试验,试验结果表明：全质心WLS-HDS-TWR协同定位算法可有效解决室内GNSS信号缺失问题,室内环境下,定位精度较HDS-TWR及全质心LS-HDS-TWR算法分别提高26.98%和22.03%,满足智能农机协同定位作业需求。     

三七收获机挖掘铲减阻特性分析与试验

针对丘陵山区三七机械化收获挖掘阻力大和根茎损伤率高的问题,以不同铲型挖掘铲为研究对象,开展三七收获机挖掘铲作业机理与参数优化对比试验。通过理论分析与力学计算,确定各铲型挖掘铲主要结构参数,并通过Solidworks建立挖掘铲三维模型。开展4种铲型挖掘铲的位移流向仿真对比试验,追踪根茎颗粒和土壤颗粒空间运动轨迹,获得三轴位移分部,表明野猪头部仿生曲线特殊的曲率变化对破土阻力有显著影响,仿生铲面通过改变土壤颗粒流动方向,从而降低挖掘阻力。利用Design-Expert 13软件,以挖掘铲铲长、铲宽和铲刃倾角为试验因素,以挖掘阻力为试验指标进行组合试验,得到最优作业参数组合为：铲长354mm、铲宽40mm、铲刃倾角70°,在该组合下平均挖掘阻力为439.75N。开展高速摄影试验,获取三七根茎和土壤运动轨迹,结果表明三七根茎和土壤颗粒运动趋势与仿真试验一致,验证离散元模型可靠性。搭建试验台架,以入土角、铲片间距和挖掘速度作为试验因素,以挖掘阻力作为试验指标进行正交试验,得到不同工作参数对挖掘阻力影响的主次顺序为入土角、铲片间距、挖掘速度,最优工作参数组合为入土角15°、铲片间距80mm、挖掘速度0.4m/s。综合评估挖掘铲减黏降阻性能,仿生式挖掘铲作业效果最优。