基于滑模变结构控制的温室喷药移动机器人路径跟踪

为解决作物种植密集,地面障碍与空间障碍并存等非结构化环境因素对温室喷药移动机器人路径跟踪运动控制精度的影响,在建立移动机器人运动学模型的基础上,设计一种基于指数趋近律的滑模变结构控制方法以保证系统对不确定参数及外界干扰的鲁棒性。与此同时,为有效解决滑模控制固有的抖振问题,提出一种加权增益趋近律算法,在该趋近律的积分项中引入负的加权值,可有效避免当系统状态不在滑模切换时的切换增益的增大,使得控制器输出量平滑,并利用Lyapunov函数证明了其稳定性,并采用该文所设计的基于加权积分增益趋近律的滑模控制器对喷药移动机器人进行路径跟踪控制。试验结果表明,该算法可以顺利消除横向偏差,使实际运动轨迹平稳跟随理想作业路线,避免在作业区域产生较严重的重喷和漏喷现象,其研究成果为温室作物实施精准喷药提供了依据。     

Asymmetric warming effects on N dynamics and productivity in rice (Oryza sativa L.)

Climate warming exhibits strong diurnal variations, with higher warming rates being observed at nighttime, which significantly affects rice (Oryza sativa L.) growth and grain yield. The objective of this study was to determine the effects of asymmetric warming (all-day warming, AW; daytime warming from 07:00 to 19:00, DW; nighttime warming from 19:00 to 07:00, NW, and a control, CK) on rice nitrogen (N) dynamics and productivity. Two rice bucket warming experiments were performed in Nanjing in Jiangsu Province, China, using the free air temperature increase (FATI) technique. The daily mean temperatures in the rice canopy in the AW, DW and NW plots were 2.0, 1.1 and 1.3ºC higher than those in the rice canopy in the CK plots, respectively. The results indicated that the total N accumulation of rice was 8.27–40.53% higher in the warming treatment than in the control during the jointing, anthesis and maturity stages. However, there was no significant difference detected among the three warming treatments. The warming treatment substantially decreased N translocation efficiency, leading to the retention of more N in the plant stems during grain filling. The warming treatment also decreased the N harvest index, N utilization efficiency based on grain yield and N utilization efficiencies based on biomass in both growing seasons. The warming treatment significantly increased the aboveground biomass (9.26–16.18%) in the jointing stage but decreased it (2.75–9.63%) in the maturity stage. Although DW increased the carbon (C) gain by photosynthesis and NW increased the C loss by night respiration, the daytime higher-temperature treatment affected rice photosynthesis and reduced its photosynthetic rate and product. This effect may be one of the primary reasons for the insignificant difference in the aboveground biomass between the DW and NW treatments. In the AW, DW and NW plots, the grain yield was reduced by an average of 10.07, 5.05 and 7.89%, respectively, across both years. The effective panicles and grains per spike tended to decrease in the warmed plots, whereas irregular changes in the 1000-grain weight were observed. Our results suggest that under the anticipated climate warming, rice productivity would further decline in the Yangtze River Basin.     

不同发育阶段谷蠹侵害对储藏小麦蛋白结构的影响

为探索谷蠹在不同生长发育阶段对储藏小麦蛋白结构的影响,该文以谷蠹种虫感染后的小麦为研究对象,对谷蠹不同发育阶段(卵期、幼虫期、蛹期、成虫期)侵害后小麦中麦谷蛋白大聚合体(glutenin macropolymer,GMP)、沉降值、面筋蛋白持水力、蛋白二级结构、巯基(-SH)、二硫键(-S-S-)及面筋显微结构进行测定与分析。结果表明:在谷蠹发育的4个阶段,GMP、沉降值、β转角总体呈增加趋势,-SH、β折叠比例变化与之相反;面筋蛋白持水力、-S-S-和α螺旋比例总体呈先降后升趋势,无规卷曲比例变化则与之相反。卵期谷蠹危害较小,只有β转角和面筋蛋白持水力有显著变化(P0.05);幼虫期和蛹期谷蠹危害严重,与相同试验条件下相应时期的无虫小麦对照样相比,GMP、无规卷曲和β转角比例及沉降值均显著增加(P0.05),面筋蛋白持水力、-SH、-S-S-、α螺旋和β折叠显著减少(P0.05)。面筋蛋白显微结构显示:随着谷蠹在小麦籽粒内部发育,面筋表面粗糙程度加重,微纤维状丝增多,结构疏松散乱,断裂严重,至成虫期时,面筋结构已无法识别,因此在实际储藏过程中不仅要关注成虫的数量,还应注意及时控制谷蠹的生长发育。     

不同盐分胁迫对京郊设施黄瓜生产的影响

连续2年在北京市房山区和大兴区4个基地,开展了设施菜田土壤不同盐分胁迫下对黄瓜的株高、茎粗、产量和品质影响的研究。以土壤电导率(EC)为指标,盐分胁迫处理分别为处理1(T1)0.21 dS·m~(-1)、处理2(T2)0.375 dS·m~(-1)、处理3(T3)0.532 dS·m~(-1)、处理4(T4)0.914 dS·m~(-1)、处理5(T5)1.108 dS·m~(-1)。结果表明:1)黄瓜苗期安全范围是EC值0.25～0.8 dS·m~(-1),幼苗缓苗快,株高与茎粗达到最佳水平。2)EC值在0.5～0.8 dS·m~(-1)范围时,黄瓜的产量和维生素C含量随着土壤盐分的增加而增加;当EC值大于0.8 dS·m~(-1)时,则随着盐分的增加而下降。硝酸盐变化趋势则刚好相反。黄瓜全生育期安全范围是EC值0.5～0.8 dS·m~(-1),可确保黄瓜高产与品质提高。3)土壤盐分与黄瓜产量呈负相关(y=-123.76x+164.86,r=0.870,P=0.002)。当土壤盐分上升至0.8～0.9 dS·m~(-1),甚至超过1 dS·m~(-1)时,可能会造成20%～60%的黄瓜减产。     

辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)实时荧光定量检测方法的研究

为建立快速准确的检测土壤中辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici Leonian)的实时荧光定量体系的方法,根据辣椒疫霉菌保守的ITS序列设计的特异性荧光实时定量PCR的引物,通过对保守序列构建克隆文库,筛选阳性克隆子,制备用于实时荧光定量体系的标准品,从而构建优良的标准曲线。利用构建的标准曲线和优化的实时荧光定量体系对人工接种含梯度浓度的辣椒疫霉菌的土壤样品进行实时荧光定量PCR检测。辣椒疫霉菌荧光实时定量PCR检测体系的标准曲线的相关系数为R2=0.980,斜率为-3.295,扩增效率为101.1%,线性方程为Y=-3.295X+44.484,标准品的检测下限为1.000×102拷贝,带菌土壤的检测下限为1.236×103拷贝,约为4.887pg基因组DNA。经过土壤样品试验,得出标准曲线相关系数为0.9845,表明所建立的辣椒疫霉菌实时荧光定量PCR检测方法合理有效。     

农林环境机器视觉导航路径生成算法及应

提出两种自然环境中的路径导航线生成算法:对于矮小作物规则分布的农田场景,在标准Hough变换的基础上,预先检测共线点峰值的限定偏角阈值,以迅速检测关键信息;对于林地环境及类林地环境的高大作物农田场景,寻找树干与地面的交点,形成机器人行走的左右边界,再求两边交点的中值产生一列点簇.对该列点簇进行Hough变换检测直线作为导航线,或应用最小二乘法拟合左右边界,求其中线作为路径导航线.Matlab对比仿真表明,几种算法对各自适用的场景具有可靠稳定的路径辨识能力,可对图像进行有效的批量处理.     

外源物质处理对高温胁迫下苹果果实抗氧化能力的影响

高温胁迫下,果实表皮组织抗氧化代谢变化的总趋势是O2-和MDA含量升高,当胁迫在一定范围内,SOD和POD活性上升;超过一定限度,SOD和POD活性下降。外源自由基产生剂能够增加内源O2-的含量,同时极显著提高SOD的活性。试验结果表明,在45℃温度胁迫下,果实表皮组织O2-含量增加14.52％~61.70％;SOD活性提高1.07~1.66倍。不同种类外源活性氧产生剂对内源O2-含量的影响效能有所不同。碱性二亚硫酸钠可直接产生O2-,所以诱导内源O2-合成的效果更大一些。不同种类外源物质均可显著或极显著提高果实表皮组织SOD和POD活性,提高果实的抗热性。     

盐水鹅辐照保质试验研究

鹅是食草家禽,鹅肉属现代健康食品。盐水鹅在20℃的贮存条件下仅36h就会出现异味变质。介绍了通过用不同包装材料、不同辐照剂量保质处理以及对盐水鹅氨基酸影响的研究,探讨了盐水鹅辐照保质的方法,为延长盐水鹅货架期提供新途径。     

大豆花粉管通道技术转化雪花莲凝集素(GNA)基因

采用花粉管通道技术,用雪花莲凝集素基因（Galanthus nivalis agglutinin,GNA）转化吉林省主推品种吉林20号、吉林30号、吉林45号品种大豆。通过接蚜鉴定和PCR鉴定,从所获得的种子苗中筛选出转基因植株。对转基因植株的后代进行分子生物学鉴定：（1）PCR分析,转基因植株97TGR1和97TGR2的T2代表现阳性,第5代表现阳性纯合;97TGR1、97TGR2和98FD1～98FD20的T3代Western blotting检测结果证明,GNA基因在蛋白质水平有表达,最高表达量占总可溶性蛋白的0．7％;97TGR1、98TGR2和99JI45 TGR2的Southern blotting检测结果显示,GNA基因已插入大豆基因组;（2）遗传学分析,97TRG1的T2代呈孟德尔3：1分离,97TGR2的T3代出现种皮颜色不规则分离。经过抗蚜性鉴定和连续的筛选,获得抗性纯系;（3）抗蚜性鉴定,转基因株的T1、T2世代转基因植株可抑制蚜虫繁殖量50％～90％;（4）品系鉴定,转基因大豆的抗蚜性达到农学标准抗（R）和高抗（HR）水平;大面积环境释放试验自然感蚜鉴定,转基因系蚜虫发生的高峰比对照延迟,高峰期过后群体蚜量的下降速度也比对照快。本研究认为,大豆花粉管通道技术可以利用于大豆的转基因研究和应用中,GNA基因在改良大豆的抗蚜性上是可取的。     

如皋火腿辐照保质技术的初步研究

使用辐照技术对如皋火腿真空包装制品进行了保质试验。结果表明,火腿经4kGy和8kGy的辐照剂量处理后,虽达到了一定的保质期,但其脂肪的过氧化值有所升高;然而在火腿中添加复合抗氧化剂并实施真空包装后,再进行辐照处理,则可使火腿品质得到明显改善,达到了预期的保质效果,从而为火腿类产品的超市销售提供了可能。