基于细化法的土壤孔隙骨架提取算法研究

为可视化土壤孔隙的空间分布和拓扑结构,进一步理解土壤功能和生态过程,以自定义的规则结构和土壤孔隙结构为应用对象,进行了土壤孔隙骨架提取算法的研究,并验证细化法和距离变换法2种算法构建骨架模型的性能。试验结果表明,2种算法的骨架模型构建效果均不受模型类型的影响,其中,距离变换法构建的骨架模型存在体素点缺失和偏移的现象,而细化法提取的孔隙骨架模型结构完整,其平均骨架偏移距离(0. 10 mm)比距离变换法(0. 15 mm)减少了50%,具有良好的拓扑不变性。通过对细化性、连通性和中心性3个指标的综合分析,细化法具有优越的描述土壤孔隙形状及拓扑特征的能力,可为土壤物理结构及水文特性的研究奠定技术基础,为从孔隙尺度理解土壤功能奠定理论基础。     

植物有效利用磷素营养有机酸代谢途径基因工程研究进展

随着现代农业的发展,不断提高土壤磷素营养的有效利用率,对促进农业生产的持续发展具有重要的现实意义。在酸碱性土壤中,磷主要以植物难以吸收利用的难溶性二价或三价阳离子的形式存在。植物增强吸收土壤中难溶性磷素的分子机制是通过改变植物体内有机酸代谢途径,分泌较多的有机酸螯合不溶性磷化合物中的金属离子来增强对磷的吸收。就通过遗传操作在植物体内过量表达或异位表达柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶基因对促进植物磷吸收作一简要综述。     

思想政治教育元素融入“最优化方法”课程教学的探讨

“最优化方法”是自动化专业的重要专业基础课,旨在培养学生将抽象问题具体化为数学模型的能力,以及借助计算机技术确定解决实际问题最优方案的能力。首先从课程教学特点、课程思政教学现状、课程意义和重要性等多方面分析了将思想政治教育融入“最优化方法”教学的必要性。然后对本次思政教育改革进行了实践探索,通过思想政治教育与教学内容的结合,将育人元素体现在课堂理论教学、课后实验作业和课外科技竞赛等重要教学与实践活动中,实现专业教学与思政内容的有机统一。最后,通过实际教学效果证明了在专业教学活动中引入思政元素,不仅能增强学生和教师对课程的理解度,也能提升学生对课程的学习兴趣和对学习结果的认可度。     

畜禽粪污治理政策演化研究

畜禽养殖规模不断扩大,畜禽养殖产生的粪污逐渐成为畜禽养殖产业不可忽视的部分,其带来的生态环境压力日益显现。基于制度变迁理论、外部性理论和可持续发展理论,系统分析中国畜禽粪污治理相关政策的演化过程,对中国畜禽粪污治理相关政策进行阶段划分,结合中国现行畜禽粪污治理政策,分析畜禽粪污治理政策演变的动因,探讨畜禽粪污治理政策实施中存在的问题。研究表明,改革开放40年以来的畜禽粪污治理政策可分为粪污治理空白阶段、分散型自发综合利用阶段、强制治理与意识形成阶段、技术规范与理念普及阶段、综合治污与资源化利用5个阶段。推动政策演化的主体逐渐从政府向社会公众转变,政策演化方式逐渐从强制性制度变迁向诱致性制度变迁转变,政策逐渐从笼统性、原则性向针对性、可操作性转变的特征。但是,政策系统性有待完善、治理主体间制衡关系较为复杂、政策执行与落实不到位、畜禽粪污治理市场体系尚未形成等问题依然存在。因此,从制度供给和制度需求两个角度提出完善政策系统性、明确利益制衡关系、加强政策落实和促进畜禽粪污治理市场体系形成等政策建议。     

基于全卷积网络的土壤断层扫描图像中孔隙分割

针对土壤断层扫描图像中存在部分容积效应及因孔隙成分复杂、结构不规则等引起的分割精度低的问题,该文提出一种全卷积网络(fully convolutional network,FCN)土壤孔隙分割方法,为土壤科学研究提供技术支持。该文以黑土土壤断层扫描图像为研究对象,通过卷积和池化运算输出不同尺度的孔隙特征图;将孔隙的深层特征和浅层特征相融合,采用上采样算子对融合特征进行插值操作,从而输出孔隙的二值图。与大津法、分水岭法、区域生长法和模糊C均值聚类法(Fuzzy C-means,FCM)4种常用孔隙分割方法的对比结果表明,FCN法在低,中,高3种孔隙密度的土壤图像中优于其他4种方法。FCN法的平均分割正确率为98.1%,比4种常用方法分别高25.6%,48.3%,55.7%和9.5%;FCN法的平均过分割率和欠分割率分别为2.2%和1.3%,仅为次优方法(FCM法)的33.8%和23.6%。通过融合土壤孔隙结构的多重特征,FCN法能够实现土壤孔隙整体和局部信息的精准判断,为土壤学的研究提供了一种更加智能化的技术手段。     

采用染色示踪技术的土壤优先流自动分割与量化系统

针对土壤染色图像色度不一致、染色/非染色区域对比度低的特点,以及现有土壤染色图像分割方法自动化程度弱的问题,该研究提出一种土壤优先流自动分割与量化系统。该系统采用基于H分量改进的模糊C均值方法(Fuzzy C-Means Based on H Component and Morphology,HM-FCM)实现染色区域的自动分割,运用数学统计法提取总染色面积比、基质流深度、优先流比等特征参数,实现对土壤染色区域的量化分析,以揭示优先流的发育程度。并基于2种林地染色图像验证了系统性能。试验结果表明:1)HM-FCM法对于天然次生林和榛子林图像均具有最佳分割效果,其分割准确率为87.9%和83.3%,调和平均值为90.5%和80.3%;2)2种林地土壤染色区域总体集中于0～50 cm土层,优先流具有不同发育程度(P0.05)。该系统可为优先流路径的空间演变提供技术支持和理论依据。     

甜瓜枯萎病拮抗内生细菌筛选

从2~5叶期甜瓜根茎部共分离纯化了内生细菌81株,平皿对峙试验结果表明,有6株内生细菌对甜瓜枯萎病菌的生长有明显的拮抗作用,其中Z46,Z53,Z54和Z56菌株的拮抗性较强。上述4株拮抗菌的5倍发酵滤液对镰刀菌的抑制率分别为62.8%,66.8%,63.0%,64.7%。温室内防效试验结果表明,Z56对甜瓜枯萎病的防效最高,200倍和400倍发酵液的防效分别为80.0%和60.0%,同时对寄主具有明显的促生作用。说明Z56菌株具有潜在生防功能。     

基于微根管图像的根系形态特征快速提取技术

林木根系的形态和分布特征能够反映林木生长状态和土壤水养资源响应及利用机制,对于提升人工林培育质量,发挥人工林水土保持作用具有重要意义.利用微根管技术并对毛白杨根系图像进行剪裁、标注和滤波处理,运用大津法、K均值聚类算法、模糊C均值聚类法(FCM法)3种图像处理方法分割根系结构,并以14 d为试验采集周期,获得林木根系分...     

植物茎干水分系统混沌动力学特性分析

植物水分系统由于与周围环境的非线性相互作用，通常表现出复杂的时空格局。为了探究植物水分系统中的混沌特性，该研究以相空间重构、相关维数（correlation dimension,CD）、最大李雅普诺夫指数（largest Lyapunov exponent,LLE）为基础，研究了植物茎干水分时间序列中可能存在的混沌行为，研究树种包括海棠、花楸、黄丁香、铅笔柏和杨树。结果表明，植物水分系统存在混沌现象，且植物水分动态特性由控制变量数量有限的确定性系统决定。不同种类植物的茎干水分混沌参数普遍存在差异，同种植物生长状态相近时茎干水分的混沌参数相近，当生长状态出现差异时混沌参数随之发生变化。对不同生长状态的植物茎干水分混沌参数分析发现，杨树在干旱胁迫下LLE不高于0.006，而对照组平均值为0.010，木质部破坏胁迫后LLE不高于0.007，而对照组平均值为0.019，表明混沌参数可有效表征植物茎干水分数据变化趋势，并与植物生长状态存在联系，可以尝试利用这一规律对植物生长状态进行预测与回溯。该研究尝试从混沌理论的角度分析植物水分系统的复杂性，可为理解植物水分动力学的混沌行为提供新的途径。