作物茎秆膨胀收缩监测柔性可穿戴传感器研制与试验

作物茎秆膨胀和收缩变化与其水分状态密切相关,实时监测茎秆的膨胀和收缩变化能够及时掌握作物水分状态,对指导灌溉、提高农业水资源利用率具有重要意义。目前,对于作物茎秆膨胀和收缩变化的监测主要采用基于线性微位移测量原理的传感器,通过测量茎秆的膨胀和收缩引起的位移变化来反映水分状态,存在体积大、价格高、安装不便等问题。为此,该研究提出了一种基于压阻效应的柔性可穿戴传感器,采用柔性压力电极作为传感元件,贴附在作物茎秆表面,通过监测茎秆膨胀和收缩引起的压力变化来反映作物的水分状态,压力检测电路和数据采集电路将作物茎秆的压力信号转换成电信号进行输出和存储。首先在实验室环境下对传感器性能进行测试和标定,然后在温室环境下将传感器安装在番茄茎秆上观测番茄茎秆的压力变化,并与线性微位移传感器观测结果进行比较,最后在充分灌溉和水分亏缺2种条件下观测番茄茎秆的膨胀和收缩变化。结果表明,柔性压力传感器稳定性测试的平均相对变化率为0.109%;弯折前后引起的输出变化非常小,可以忽略不计;标定结果的决定系数大于0.99,最合适的工作压力范围为2～100 kPa;实验室环境下,柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值之间的决定系数为0.9551;温室环境下,充分灌溉组中柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值变化趋势一致,两者之间的决定系数为0.7672,亏缺灌溉组中两类传感器输出值均因水分亏缺而呈现下降趋势,输出值之间的决定系数为0.8519。本文所设计的柔性可穿戴压力传感器不仅能够实时监测番茄茎秆的膨胀和收缩变化,还可以对番茄亏水胁迫进行诊断,为实现高效节水灌溉提供重要的技术支撑。     

基于深度卷积神经网络的棉花叶片缺氮诊断

为研究深度学习算法在棉花叶片缺氮水平诊断上的适用性,以智能手机作为图像采集工具,利用图像处理和深度学习技术建立基于棉花叶片图像的缺氮水平分级模型,为智能化诊断棉花叶片缺氮水平的研究提供可行方案。本研究在阴天、晴天2种环境下获取了5种氮素水平的棉花叶片图像,在此基础上选取AlexNet、VGGNet、GoogLeNet、MobileNet、ResNeXt、ResNet-v2以及Inception-v3等卷积网络模型进行比较研究,并提出一种基于恒等映射和深度可分离卷积改进的ResNeXt模型来提升棉花叶片缺氮水平检测的效果。结果表明,与AlexNet、VGGNet、GoogLeNet、MobileNet、ResNeXt、Inception-v3、ResNet-v2等模型相比,本研究提出的Improved-ResNeXt模型在对棉花叶片图像的缺氮水平分级时取得了最佳效果,该模型的识别准确率、平均精确率、Kappa系数分别达到了97%、97%、0.96。使用本研究提出的Improved-ResNeXt模型可以有效地解决棉花叶片的缺氮水平诊断问题,且对阴天、晴天2种光照条件下的棉花叶片数据有良好...     

施用不同肥料对土壤氮形态的影响

【目的】探究不同类型肥料施用后稻田土壤中不同形态氮含量的差异,揭示不同肥料施用对稻田土壤氮形态的影响。【方法】运用氮素分级浸提分离法分析有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)和化肥施用后稻田土壤氮形态差异。【结果】与不施肥(CK)相比,施用化肥、有机肥均能提高土壤有机质(OM)含量;施用有机肥可提高酸性土壤的pH,显著提高土壤总氮(TN)含量。施肥后土壤总氮含量为牛粪(1.90 g/kg)>鸡粪(1.27 g/kg)>猪粪(1.25 g/kg)>化肥(1.06 g/kg)>CK(0.93 g/kg),土壤可转化态氮(TF-N)含量为鸡粪(171.67 mg/kg)>化肥(117.12 mg/kg)>猪粪(98.20 mg/kg)>牛粪(95.30 mg/kg)。除鸡粪外,施用猪粪、牛粪和化肥土壤的铁锰氧化态氮(IMOF-N)、有机硫化物结合态氮(OSF-N)占TF-N比例较高,分别为35.71%～40.23%和33.11%～44.10%。【结论】不同肥料的施用对土壤氮形态相互转化产生较大影响,施肥均可提高土壤离子交换态氮(IEF-N)含量;施用鸡粪可显著提...     

超声辅助低共熔溶剂提取柴胡皂苷工艺及其抗氧化活性研究

为考察超声辅助低共熔溶剂提取柴胡皂苷的效果,设计并制备了5种低共熔溶剂,筛选得到提取量最高的低共熔溶剂,用单因素试验确定溶剂摩尔比、料液比、含水量、超声时间以及超声功率,并采用响应面法优化提取工艺。确定的最佳工艺条件为：含22%水的乳酸-氯化胆碱(摩尔比2∶1)、料液比1∶40(g/mL)、超声时间18 min、超声功率330 W。在此条件下,柴胡皂苷提取量为16.25±0.42 mg/g,优于水提法(5.84±0.33 mg/g)和乙醇提取法(8.06±0.16 mg/g)。超声辅助-DESs柴胡提取物清除DPPH·和ABTS⁺自由基的IC₅₀值分别为0.22、0.16 mg/mL,抗氧化能力高于柴胡水提物和乙醇提取物。     

烟草青枯病病株根际土壤可培养细菌多样性特征分析

【目的】解析保山植烟土壤罹患烟草青枯病病株根际土壤可培养细菌种群多样性特征,揭示烟草青枯病害发生与根际可培养微生物种群间的关系,为利用微生物功能多样性防控烟草青枯病提供理论支撑。【方法】采集隆阳区和施甸县10个乡(镇)、30个村的30份患病烟株根际土壤样品和30份健康烟株根际土壤样品,利用稀释涂布平板法获得可培养细菌种群,基于Illumina MiSeq高通量测序结果,分析健康烟株和患病烟株根际土壤可培养细菌种群结构组成和多样性的差异。【结果】健康烟株和患病烟株根际土壤可培养细菌的OTU数量和α多样性指数间差异不显著。与健康烟株相比,在门分类水平上,患病烟株根际Proteobacteria和Bacteroidetes的相对丰度提高,Firmicutes和Actinobacteria的相对丰度降低;在纲分类水平上,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和拟杆菌纲(Bacteroidia)的相对丰度提高;杆菌纲(Bacilli)和放线菌纲(Actinobacteria)的相对丰度降低;在属分类水平上,假单胞菌属(Pseudomonas)、无色杆菌属(Achromobacte...     

基于PLC的可变量对靶弥雾喷药机控制系统设计

为保证果园作物生长需要,更好地进行果树病虫害防治,提高农药利用率,减少环境污染,设计了基于PLC的可变量对靶弥雾喷药机控制系统。系统以PLC为核心,包括人机界面、对靶弥雾子系统和电动阀开度调整子系统,利用红外线传感器和超声波传感器获取树木信息,通过支持Modbus协议的速度传感器和流量传感器获取弥雾机行驶速度信息和管道内液体总流量信息,并使用HC-Suk8102触摸屏完成人机交互界面设计。试验结果表明:将红外线传感器和超声波传感器数据融合可有效提高检测精度,根据不同行驶速度实现了可变量弥雾;当行驶速度在3～4km/h之间时,弥雾总流量为12.0L/min;当行驶速度小于3km/h时,总流量为9.8L/min;当行驶速度大于4km/h时,总流量为15.0L/min。系统实现了精准弥雾,性能稳定,应用前景广阔。     

新发展格局下中非农业合作风险评价与合作对策研究

中非农业合作稳步推进,合作的风险逐渐显现,合理评估中非农业合作风险并根据风险差异选择合作路径具有重要意义。本文选取15个非洲国家,以组合赋权法和改进的物元可拓模型为工具,构建新发展格局下中非农业合作风险评价模型,并基于风险评价结果提出政策性建议。研究结果表明：在非洲地区进行中非农业合作整体风险较大;政治和社会管理水平、农业相关基础设施建设水平、水土资源禀赋等因素是开展中非农业项目合作的主要风险因素;不同国家的风险特征和优势禀赋差异明显,应结合风险差异和国别特征在各国开展不同类型的农业合作项目以增进双方合作效率和合作可持续性。由此提出以下建议：进一步拓宽农业项目合作领域,拓展合作主体;激发金融在中非农业经济合作中的作用;利用好农业产业园区建设、基础设施建设、人才培养等方面经验。     

基于轻量型残差网络的自然场景水稻害虫识别

准确识别水稻害虫对水稻及时采取防护和治理措施具有重要意义,该研究以自然场景中水稻害虫图像为研究对象,针对水稻害虫图像的颜色纹理与背景相近以及同类害虫形态差异较大等特点,设计了一个由特征提取、全局优化以及局部优化模块构成的轻量型残差网络（Light Weight Residual Network,LW-ResNet）用于水稻害虫识别。在特征提取模块通过增加卷积层数以及分支数对残差块进行改进,有效提取自然场景中水稻害虫图像的深层全局特征并使用全局优化模块进行优化;局部优化模块通过设计轻量型注意力子模块关注害虫的局部判别性特征。LW-ResNet网络在特征提取模块减少了残差块的数量,在注意力子模块中采用深度可分离卷积减少了浮点运算量,从而实现了模型的轻量化。试验结果表明,所设计的LW-ResNet网络在13类水稻害虫图像的测试数据集上达到了92.5%的识别准确率,高于VGG16、ResNet、AlexNet等经典卷积神经网络模型,并且LW-ResNet网络的参数量仅为1.62×106个,浮点运算量仅为0.34×109次,低于MobileNetV3轻量级卷积神经网络模型。该研究成果可用于移动端水稻害虫的自动识别。     

云顶山亚高山草甸土壤可培养细菌数量特征

作为土壤生物的主要组成部分,土壤微生物在整个陆地生态系统物质循环和能量转换过程中发挥着非常重要的作用,且对环境变化极其敏感。以吕梁山中麓云顶山亚高山草甸为研究区域,以不同海拔(2 450 m、2 500 m和2 550 m)、不同深度(0～10 cm和20～30 cm)土壤为研究对象,采用可培养方法测定了土壤细菌的数量,同时测定了土壤理化性质并进行了相关分析。结果表明,研究区不同海拔、不同深度可培养细菌数量介于3.13×10⁹～10.4×10⁹CFU/g,且同一海拔表层土壤细菌数量均显著高于30 cm深处(P<0.05),不同海拔0～10 cm与20～30 cm深度土壤细菌数量均随着海拔高度的升高而显著下降(P<0.05)。细菌数量与土壤全碳(STC)和土壤温度(ST)呈极显著正相关(P<0.01),与土壤酸碱度(p H值)呈显著正相关(P<0.05),表明土壤全碳、土壤温度及土壤p H值是影响该区域土壤细菌数量的主要环境因子。研究结果可为区域应对气候变暖提供理论依据与数据支撑。     

果穗套袋技术对避雨栽培果实品质的影响研究

为了充分利用套袋技术提高避雨栽培果实的品质,以避雨栽培的“龙紫宝”葡萄品种作为测试对象,设置白色蜡纸袋、绿色蜡纸带、黄色蜡纸袋、无纺布袋以及透明塑料袋,对不同颜色和材质套袋的作用效果进行对比。结果表明,黄色蜡纸袋可以最大限度提升果穗的质量,花青素含量最高,单株果穗含糖量差异化特征明显;无纺布袋中,果实生长的均衡性最高;透明塑料袋可有效控制可滴定酸含量。