乡村振兴与农业工程学科创新

乡村振兴作为农业农村现代化的长期目标和全方位发展过程,为涉农学科提供了空前巨大的创新与调整空间。该文旨在探讨农业工程学科在这一新的历史机遇与挑战面前,如何确定学科调整与优化的方向,为乡村振兴战略的实施提供有力的科技与人才支撑。近年来,以新工科、新农科建设为标志的新一轮学科布局调整,十分注重引入新技术与产业革命成果,用信息、数字技术和人工智能改造、提升传统工科和农科;相对而言,针对乡村振兴引发的农业农村现代化道路扩展与发展形态变革对学科创新的需求则重视程度不足。农业工程因其对农业农村现代化的特殊与关键性作用,理应更重视社会经济发展模式与结构调整对学科创新的影响及其对应关系。当前形势下,农业工程学科创新应重点关注以下几方面的问题:1)乡村振兴战略的实施为农业工程学科的创新与拓展开辟了新空间,提出了新要求;2)农业工程技术体系的开发推广将从以农业生产领域为主向依托农业农村资源而形成的多产业融合领域延伸;3)农业工程人才培养与科研体系建设要面向乡村生产生活和生态系统构建的全领域全过程;4)农业农村各产业及区域系统性建设要与城乡融合发展和推进农村治理体系与治理结构现代化的需求对接。现阶段,关于农业工程学科创新与扩展的新领域和新方向,在下述几个方面存在十分紧迫的现实需求:1)农村电子商务工程;2)乡村景观营造与维护工程;3)乡村新业态生产空间营造;4)乡村生态环境工程;5)乡村社会经济管理与治理体系和治理结构系统工程。     

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。     

生产建设项目边坡及弃土侵蚀影响机制研究进展

生产建设项目的土壤侵蚀是土壤侵蚀学科研究的热点话题.生产建设项目边坡及弃土侵蚀是一种典型的人为加速侵蚀,严重制约着生态文明建设和经济的发展.本文对边坡和弃土侵蚀影响机制,从降雨径流条件、土壤特性、地形及微地貌因子、水土保持防护措施等方面,将国内外研究成果进行了系统阐述.首先,总结了国内外边坡和弃土坡面侵蚀在降雨径流条件下,其坡面泥沙剥蚀、运移、沉积过程和坡面水流条件的时空变化;指出在土壤自身特性(包括外来物石砾、土壤物理性质、土壤添加物等)条件下,土壤中石砾质量分数是边坡和弃土坡面侵蚀水沙变化的重要因子,土壤物理性质决定坡面径流发生与否,土壤添加物促进土壤团聚过程,增加入渗为主;其次,揭示了坡面地形及其微地貌条件下,影响径流再分配和侵蚀分异特征;最后,对边坡及弃土坡面侵蚀在水土保持防治措施下,调控径流、削减泥沙的效果进行分析,并为今后生产建设项目边坡及弃土侵蚀研究的内容和方向作出展望,为边坡和弃土水土流失防治提供理论依据.     

模拟酸雨胁迫对赤红壤磷素形态特征的影响

通过田间小区模拟酸雨实验,研究酸雨胁迫下赤红壤不同磷素形态变化的方向和程度。结果表明,原位模拟酸雨影响下,一定强度（pH≥4.0）的酸雨胁迫能有效促进有效磷的释放,而当pH〈4.0强度酸雨胁迫时有效磷的释放随pH值降低逐渐受到抑制。随酸雨酸度的增强,土壤酸性磷酸酶和微生物量磷均呈现先升高后降低的变化趋势,可见一定强度酸雨胁迫能促进溶磷微生物和磷酸酶活性,而当高强度酸雨胁迫时土壤微生物活动逐渐受到抑制。无机磷组分中Al-P、Ca-P和Fe-P含量均随酸雨酸度的增强而降低,土壤O-P含量没有显著变化。相关分析发现,有效磷含量与微生物量磷、酸性磷酸酶呈极显著正相关,表明此时土壤有效磷变化与有机磷矿化关系最为密切。有效磷含量与各种形态无机磷（Al-P、O-P、Ca-P和Fe-P）含量之间也有较强的正相关性,表明土壤生态系统磷素转化是一个自我调节的动态平衡过程,且在一定条件下可以相互转化。     

两种除草剂对紫茎泽兰光合特性的影响

紫茎泽兰是一种重要的外来入侵生物,已在我国西南地区泛滥成灾。为了探明甲嘧磺隆和氨氯吡啶酸对紫茎泽兰光合特性的影响,为紫茎泽兰高效化学防除提供参考依据,采用单因素随机区组设计,对盆栽紫茎泽兰喷施不同浓度的甲嘧磺隆可溶性粉剂和氨氯吡啶酸水剂,测定施药后1～7 d紫茎泽兰几个光合特性参数。结果表明,随浓度和时间的增加,紫茎泽兰的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）及叶绿素含量呈下降趋势。0.12 g.L-1甲嘧磺隆和1.75 g.L-1氨氯吡啶酸能有效地抑制紫茎泽兰的光合作用,这两种药剂用量几乎减少一半。     

基于4G网络的气调保鲜配气远程监控系统设计与试验

为提高生鲜农产品气调保鲜配气过程的精确度及自动化水平,设计了一套气调保鲜配气远程控制系统,依托嵌入的PID控制算法和质量流量控制器实现对原料气体流量、浓度和混配比的控制;以4G网络作为远程数据传输途径,选择4G DTU作为网络数据收发器,通过手机小程序实现移动客户端的远程监控功能。系统在结构上设置了气体参数感知层、数据网络传输层和控制操作应用层;基于配气系统远程监控要求,在PLC内部嵌入Modbus RTU程序,保障DTU与PLC之间的通信;使用TCP协议,使其与云服务器之间进行数据传输。根据对系统稳定性、准确性及其通信性能的测试,在配气稳定时配气体积分数平均误差绝对值在0.22%浮动,平均误差较传统方法降低了约91.67%,且配气速度提高50%左右,极大改善了配气场地的工作条件和生产效率,为进一步完善生鲜农产品气调保鲜自动化配气生产线提供了技术支持。     

基于XGBoost-Shapley的玉米不同生育期LAI遥感估算

针对当前快速准确获取叶面积指数（Leaf area index, LAI）时大部分遥感预测方法将光谱信息作为模型主要特征,忽略时序变化特征的问题,利用无人机搭载五通道多光谱相机获取研究区玉米不同生育期的影像数据,基于该数据计算玉米相应生育期植被指数,然后采用植被指数建立各生育期子模型,采用Shapley理论计算子模型均方根误差对全生育期模型均方根误差的贡献度,从而确定各子模型权重,根据权重组合形成具有LAI时序变化特征的估算模型,分别基于支持向量回归（SVR）、多层感知机（MLP）、随机森林（RF）和极限梯度提升树（XGBoost）算法构建组合估算模型。结果表明：采用Shapley理论构建的组合LAI估算模型估算效果优于直接构建的全生育期LAI估算模型。相较于SVR-Shapley、MLP-Shapley以及RF-Shapley模型,XGBoost-Shapley模型的估算效果最佳（R²为0.97,RMSE为0.021,RPD为6.9）。将最优模型XGBoost-Shapley应用于研究区LAI预测,预测结果符合不同生育期玉米长势。本研究为大田玉米长势遥感监测提供...     

北疆不同类型棉田节肢动物群落结构与多样性

运用群落生态学方法研究了北疆棉田不同邻作、灌溉方式对棉田节肢动物群落结构和多样性的影响及其在不同年份的变化趋势。结果表明,不同的邻作方式能改变棉田节肢动物群落结构,邻作小麦增加棉田天敌种类,邻作玉米增加棉田天敌个体数,对棉田害虫有较强的控制作用,而邻作西红柿作用相对较弱,生产上应充分利用邻作小麦和玉米的有利作用。2003年滴灌棉田节肢动物群落多样性指数(0.7250)和均匀度(0.2111)均大于沟灌棉田(0.1924、0.0605),群落更稳定;不同年份棉田节肢动物群落结构和多样性变化大,说明气候因素是影响节肢动物群落结构和多样性的主要原因。     

胺磺灵诱导小麦根尖染色体结构的变异

用不同浓度的胺磺灵(Oryzalin)处理小麦种子,观察小麦根尖细胞染色体结构的变异情况。结果表明,胺磺灵的不同处理浓度及处理时间均能引起染色体的异常分裂,在光学显微镜下检测到桥、多极染色体、环状染色体、滞后染色体、染色体加倍、染色体凝集、微核等异常现象,以染色体加倍、微核的发生频率最高;处理时间对染色体结构变异的影响明显高于处理浓度。     

利用SSR快速鉴别花生杂交F1真伪

本研究,我们以6个花生品种为亲本配置杂交组合,田间调查发现亲本间形态表型差异大的杂交F1容易鉴别真伪,而形态表型差异小的则难于鉴别,甚至无法鉴别。为此,我们通过改良Thomson一步法制备DNA模板,建立了一套花生SSR-PCR快速检测体系,并在此基础上利用SSR鉴别花生杂交F1真伪。结果表明,采用Thomson一步法和改良后的一步法提取的DNA模版均能扩展出清晰条带,但改良后制备的DNA模板在4℃下可保存约1个月,未改良的仅能保存一天。利用SSR检测上述群体表明,F1真杂种率为38%～56%,不同亲本间杂交成功率存在差异,同一亲本正反交成功率也存在一定差异。可见,SSR标记用于杂种真伪鉴定具有一定的应用潜力。