Root growth conditions in the topsoil as affected by tillage intensity

Many studies have reported impeded root growth in topsoil under reduced tillage or direct drilling, but few have quantified the effects on the least limiting water range for root growth. This study explored the effects of tillage intensity on critical soil physical conditions for root growth in the topsoil. Samples were taken from a 7-year tillage experiment on a Danish sandy loam at Foulum, Denmark (56°30′ N, 9°35′ E) in 2008. The main crop was spring barley followed by either dyer's woad (Isatis tinctoria L.) or fodder radish (Raphanus sativus L.) cover crops as subtreatment. The tillage treatments were direct drilling (D), harrowing 8-10 cm (H), and ploughing (P) to 20 cm depth. A chisel coulter drill was used in the H and D treatments and a traditional seed drill in the P treatment. Undisturbed soil cores were collected in November 2008 at soil field moisture capacity from the 4-8 and 12-16 cm depths.We estimated the critical aeration limit from either 10% air-filled porosity (ε_a) or relative gas diffusivity (D/D₀) of 0.005 or 0.02 and found a difference between the two methods. The critical limit of soil aeration was best assessed by measuring gas diffusivity directly. Root growth was limited by a high penetration resistance in the D and H soils (below tillage depth). Poor soil aeration did not appear to be a significant limiting factor for root growth for this sandy loam soil, irrespective of tillage treatment. The soil had a high macroporosity and D/D₀ exceeded 0.02 at field capacity. Fodder radish resulted in more macropores, higher gas diffusivity and lower pore tortuosity compared to dyer's woad. This was especially important for the H treatment where compaction was a significant problem at the lower depths of the arable layer (10-20 cm depth). Our results suggest that fodder radish could be a promising tool in the amelioration of soil compaction.     

4LZ-0.8型水稻联合收割机清选装置气固两相分离作业机理

为解决小型水稻联合收割机脱净率和损失率问题,提高脱粒清选质量,利用两相流动力学理论,分析了4LZ-0.8型水稻联合收割机脱粒清选分流筒中气流和杂物颗粒两相流动的规律。建立了杂物颗粒流的运动微分方程,导出了分离筒中杂物漂浮速度计算的一种方法,通过比较不同粒径、密度的物料的悬浮速度,得到了杂物颗粒最高速度与气流速度之比随气流速度变化的关系曲线,气流和杂物在分流筒及吸风管中运动时的压力损失随气流速度变化呈现先降后升的规律,压力损失中以加速损失和摩擦损失为主,各约占30%和26%。压力损失曲线存在最小值,此时的气流速度定义为经济气流速度。在喂入量为0.8 kg/s,谷草比为3:1脱粒条件下的经济的清选气流速度9.2 m/s,压力损失为630 Pa。该研究为4LZ-0.8型水稻联合收割机脱粒清选部件的参数优化设计及风机的选择提供了理论依据。     

中国再生稻种植的影响因素及可持续性研究进展

再生稻作为一种特殊的水稻耕作模式,种一茬可收获两次,对增加粮食产量、保障国家粮食安全和提高稻田综合效益有重大意义。综述了中国再生稻的发展趋势,分析了再生稻种植的关键影响因子,阐释了再生稻高产栽培技术,提出在种好头季稻的前提下,适当高留桩,在头季稻齐穗后15d施用尿素150kg·hm^-2作为促芽肥,头季稻收割后3d施用尿素150 kg·hm^-2作为发苗肥,同时配施磷钾肥,可在保证土壤养分平衡的基础上使再生稻获得高产,最后讨论了当前存在的问题及今后发展的方向,认为未来的研究需重点关注再生稻产业化、土壤养分管理、高产栽培技术、稻米品质、温室气体和水体质量,以促进再生稻的发展并为国内同行的研究提供参考与借鉴。     

基于深度学习的作物病虫害可视化知识图谱构建

针对作物病虫害领域存在实体关系交叉关联、多源异构数据聚合能力差、知识共享困难等问题,利用知识图谱以结构化的形式描述实体间复杂关系的优势,该研究提出了一种基于深度学习的作物病虫害知识图谱构建方法。该方法在领域本体的基础上,以一种与领域语料相适应的新标注模式实现实体和关系的联合抽取。将实体和关系抽取任务转化为序列标注问题,对实体和关系进行同步标注,有效提高标注效率;为了解决重叠关系抽取问题,直接对三元组建模而不是分别对实体和关系建模,通过标签匹配和映射即可获得三元组数据。利用来自转换器的双向编码器表征量（Bidirectional Encoder Representations from Transformers,BERT）-双向长短期记忆网络（Bi-directional Long-Short Term Memory,BiLSTM）+条件随机场（Conditional Random Field,CRF）端到端模型进行试验,结果表明效果优于基于普通标注方式的流水线方法和联合学习方法中的卷积神经网络（Convolutional Neural Networks,CNN）+BiLSTM+CRF、BiLSTM+CRF等经典模型,F1得分为91.34%。最后,将抽取到的知识存储到Neo4j图数据库中,直观地反映知识图谱的内部结构,实现知识可视化和知识推理。该研究构建的知识图谱可为作物病虫害智能问答系统、推荐系统、智能搜索等下游应用提供高质量的知识库基础。     

基于多时相OLI数据的宁夏大尺度水稻面积遥感估算

为客观获取宁夏水稻面积空间分布信息,也为区域农作物遥感监测奠定技术基础,该文以宁夏回族自治区为研究区域,选择美国LandSat-8携带的陆地成像仪(operational land imager,OLI)数据,采用2016年3月11日-7月01日间的15景影像,基于水稻田耕地与水体特征反射率随着季节变化规律的分析,采用归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、近红外波段反射率(infrared reflectance,IR)、短波指数(short waved index,SWI)3个指数,以及多时相NDVI最大值、IR最小值、SWI最小值3个衍生指数,共6个指数为基础进行决策分类树构建,对全区水稻进行识别与提取,采用该区水稻面积本底遥感调查结果进行精度验证,水稻种植面积提取误差仅.4.22%,Kappa系数为0.83,水稻空间分布的用户分类精度分别为85.11%,制图精度为81.67%;同时与监督分类方法提取的水稻面积进行对比,该文方法提取水稻的用户精度提高了8.13个百分点,制图精度更是提高了20.01个百分点。研究结果表明,利用中高分辨率的OLI遥感时间序列卫星影像,在大宗农作物时间序列的变化规律分析基础上,构建分类决策树,可以准确地提取大宗农作物种植面积,是区域农作物面积遥感监测业务运行中具有潜力的方法。     

不同类型超级小麦品种小花分化及产量构成因素的相关性分析

以山东省超级小麦项目组近几年育成的8个不同类型的超级小麦新品种(系)为材料,进行了小花分化历程的观察比较和在不同地力下产量及产量结构三要素的相关分析。结果表明:从小花原基初始分化到四分体形成期所经历的天数为31～37天,大穗型品种历时较长。小花分化的开始时间主要与品种抽穗期早晚有关,与品种类型关系不大。超级小麦的产量水平随土壤肥力提高而增加,在高肥地力下,中间型和大穗型品种增产潜力较大;在中肥和低肥地力下,多穗型品种产量较高。中间型品种的单位面积穗数、穗粒数和千粒重与产量的相关性最好,是超级小麦育种和高产栽培中最值得注意的类型。     

近地面臭氧浓度增加对作物影响的研究进展

综述国内外近地面臭氧(O3)浓度增加对作物影响的研究进展,包括臭氧单一因子和复合因子对作物的影响,大田试验研究的进展以及数值模拟的研究进展,同时指出了我国同类研究中的不足,并对今后的研究提出建议。     

播种密度对小麦茎秆大维管束系统和穗部发育的影响

研究了不同播种密度与小麦地上部伸长节间大维管束系统和穗部生产力之间的关系。结果表明：不同播种密度显著影响地上部伸长节间大维管束发达程度（大维管束数目和横截面积）和穗部生产力，其发达程度与穗部生产力呈显著正相关。播种密度的差异显著影响地上伸长节间茎壁厚度、节间长度和粗度及茎高，从而影响到小麦的抗倒能力。同时，不同播种密度也显著影响单位面积穗数、单穗结实粒数、单穗重及经济产量。     

Inspiration from Food Production in the Past 26 Years in China

通过对中国1978-2003年粮食生产发展历程和特点的回顾、分析,说明中国已经具备667m2产出300kg、总产5亿t的粮食生产能力,中国人对粮食丰欠和粮价波动的承受力大为增强,但是粮食生产进一步取得新突破的难度增加,粮食生产效益下降的趋势不可忽视。同时,提出了以科学发展观为指导,建立粮食生产长效机制的四条对策,即以年人均380kg作为中国粮食生产的安全线,立法保护足量、优质的耕地,逐步扩大粮食生产规模以提高粮食生产效益,粮食生产者要自强自立争取平等的市场经济地位。     

氮肥不同施用量和施用方式对冬小麦的影响

以超优66冬小麦品种为材料,采用双因素设计,对不同施氮量和施氮方式下冬小麦农艺性状和籽粒蛋白质含量进行了分析比较。试验结果表明,施氮量240kg/hm2和底施40% 拔节40% 孕穗20%的施肥方式组合为高产组合;施氮量240kg/hm2和底施40% 拔节40% 灌浆20%的施肥方式组合为高蛋白产量组合。