昆明西山山原红壤和红色石灰土的pH值与磁化率关系研究

通过对昆明西山山原红壤和红色石灰土的pH值和磁化率测试研究发现,山原红壤的pH值在4.0~5.8之间,呈酸性,质量磁化率在56×10-8~174×10-8m3/kg之间,pH值与磁化率呈明显的正相关关系;而红色石灰土pH值在6.0~8.4之间,磁化率为752×10-8~5 056×10-8m3/kg,pH值和磁化率呈负相关关系。该研究表明,在我国西南地区,土壤pH值和磁化率既存在明显的负相关关系也存在正相关关系。结合前人在其他地区的研究资料,进一步发现,土壤的酸碱环境可能是决定这些关系的重要因素。     

应用纹理分析方法在线监测苹果冻干含水率

在果蔬真空冷冻干燥过程中对果蔬物料含水率进行实时监测,可为冻干过程监控和优化提供依据。该文研究以冻干果蔬物料含水分图像纹理分析为技术手段,实现连续表达干燥过程中物料的含水率。试材选用苹果,采用环形光源和高速CCD组件,在冻干仓窗外分别采集原始苹果样本MA和经CuSO4溶液染色的苹果样本MB在一个完整冻干周期中表面含水纹理变化的动态图像,运用主成分分析法对图像均值等6个含水纹理特征指标进行统计分析,并对原始样本纹理特征的第一主分量与其含水率W1、染色样本含水纹理特征的第一主分量与其含水率W2、W1和W2分别进行非线性回归分析。结果表明,模型的决定系数达到0.9376、0.9289和0.9930,且显著性检验概率均<0.0001,模型检验极显著。同时,模型相对误差基本<3%。因此,由果蔬物料含水图像的纹理特征可实现含水率的在线监测。该方法不但为真空冷冻干燥加工过程控制探索一种利用水分图像处理方法进行水分在线监测的新方法,而且也可在其他干燥加工水分监测及过程控制中应用。     

陕西省苹果施肥状况评价

为了解陕西省苹果施肥现状及农户养分资源投入中存在的问题,提出解决问题的对策.对测土配方施肥项目2005～2009年的21个县7141户调查数据进行了分析和评价.结果表明,陕北高原、渭北旱塬和关中灌区有机肥施用农户分别占到99.96％、24.52％和20.37％,全省平均50.15％;化肥氮、磷、钾施用量从陕北高原、渭北旱塬到关中灌区均呈增加趋势,其中氮肥(N)由490 kg/hm2增加到619 kg/hm2,磷肥(RO5)由318 kg/hm2增加到447 kg/hm2,钾肥(K2O)由73 kg/hm2增加到382 kg/hm2.各区域苹果化肥氮磷钾和有机肥施用量整体上与产量都有显著的相关性,且化肥和有机肥养分投入均表现出报酬递减趋势.陕北高原、渭北旱塬和关中灌区化学氮肥施用适量农户分别占18％、17％和12％,全省平均17％,过量农户分别占67％、74％和78％,全省平均72％;磷肥施用适量农户分别占12％、27％和15％,全省平均20％,过量农户分别占42％、52％和65％,全省平均50％;钾肥施用适量农户分别占11％、12％和14％,全省平均12％,不足农户分别占84％、48％和15％,全省平均56％.陕西省农户苹果施肥中存在的问题为氮肥投入过量、磷肥投入过量和不足并存、钾肥和有机肥投入不足.因此,增加有机肥投入,大幅度降低氮肥投入和合理施用磷肥是今后陕西省果农施肥的重点.另外,在陕北高原和渭北旱塬要注重增施钾肥.     

长期施肥对红壤性水稻土团聚体特征的影响

利用干筛法研究了红壤性水稻土连续施肥23年后,各粒径土壤团聚体含量及其特征值变化.结果表明:施用有机肥(NPKM、OM)与CK相比,可提高粒径3～5 mm土壤团聚体含量25.4%～24.6%,并分别降低粒径0.05～0.25 mm、＜0.05mm团聚体含量70.6%～71.1%和113.6%～121.7%,差异达显著水平;单施化肥处理(N、NP、NPK)与CK相比,各粒径土壤团聚体含量无明显差异,表明施肥对红壤性水稻土团聚体的影响主要受有机肥的控制.施用有机肥显著提高红壤性水稻土团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD),而降低团聚体的分形维D值:水稻土团聚体的MWD、GMD与＞3 mm团聚体含量和水稻年产量存在显著的正相关,而团聚体分形维D值则与＞3 mm团聚体含量和水稻年产量存在显著的负相关,因而土壤团聚体的MWD、GMD和分形维D值可较客观地反映土壤肥力的状态.不同施肥处理的水稻年产量与粒径3～5 mm团聚体含量呈显著正相关而与0.05～0.25 mm、＜0.05 mm团聚体含量呈显著负相关,表明红壤性水稻土团聚体干筛分析条件下,粒径3～5 mm、0.05～0.25 mm、＜0.05 mm团聚体含量可作为红壤性水稻土土壤肥力表征的物理性指标.     

Management strategies to increase stand structural diversity and enhance biodiversity in coastal rainforests of Alaska

Coastal rainforests of southeast Alaska have relatively simple species composition but complex structures with high diversity of tree ages, sizes and forest canopy layers, and an abundant understory plant community. Wildlife and fisheries resources also play an important role in the ecological functioning of forest and aquatic systems. Clearcutting has greatly altered these forest ecosystems with significant decreases in structural diversity of forest stands and greatly reduced wildlife habitat. This paper synthesizes information on management options in older forests that have never been actively managed, and in younger forests to increase diversity of stand structures and their associated effects on biodiversity. Light to moderate levels of partial cutting in old-growth forests can maintain the original diversity of overstory stand structures and understory plant communities. In younger forests that develop after clearcutting, mixed alder-conifer stands provide more heterogeneous structures and significantly higher understory biomass than in pure conifer forests. Research has shown that red alder increases diversity and abundance of understory plants, and provides forage for deer and small mammals. Results also show a clear linkage between alder and improved invertebrate diversity in aquatic systems. A combination of light partial cutting in older forests along with inclusion of red alder in conifer-dominated forests could provide the greatest amount of diversity and maintain the complex stand structures that are an important component of these forest ecosystems.     

低丘红壤坡耕地的水分状况变化及其调控

红壤坡耕地水分状况随年降水周期、利用类型和坡位高低而变化。0~150cm土壤贮水量大致分为盈余期、消耗期和恢复期3个阶段。土壤水势变化与贮水量3阶段相对应,总体由大变小再回升,只是土壤剖面从上而下,水势值增大,变幅减小,100cm土层以下近乎常年稳定;在不同利用方式之间,土壤水势也有较大时空差异,花生地年际变化大,坡位上下差异小;板粟园恰好相反。在4个水势段出现频率中,水势高的水势段出现频率越高,顺序为饱和>湿润>亏缺>干旱;且饱和、湿润段出现频率比例总体上是板栗园>花生地,底土>心土>表土,坡下>坡上、坡中;低水势干旱段主要出现在坡上、土壤上层和伏秋干旱季节,出现频率比例依然是板粟园>花生地,尤其是中、下坡40~85cm心土层。由此,红壤坡耕地水分状况应因地制宜从工程、生物和农艺3方面予以调控。     

面向多机器人的传统苹果园无线通信信号传播特性研究

为解决农业多机器人在传统苹果园行间协同作业时的通信节点最佳部署问题,研究了2.4GHz Wi-Fi信号在传统苹果园（苹果成熟期）中的传播特性。将信号发射、接收节点分别距地面高度0.45、0.55、0.65、0.75m垂直部署,依据多机器人直线型、小间距V形、大间距V形、并排型等4种典型编队方式将节点水平部署,测量通信信号在不同高度条件以及上述4种编队方式下不同距离处的接收强度。研究结果表明,4种编队方式中,以直线型编队方式下的信号衰减最缓慢。因此,传统苹果园中多机器人最佳的编队方式为直线型,节点部署高度最好在果树第一侧枝向下0.2m左右处。对路径损耗数据进行回归分析,发现其在每个无线通信信号节点高度、每种多机器人典型编队方式下均符合对数路径损耗模型,模型的R2在0.860~0.989之间。同时,建立了用于预测2.4GHz Wi-Fi信号在传统苹果园（苹果成熟期）中的路径损耗模型,并同期选择了其他苹果园验证了预测模型的准确性,R2在0.947~0.967之间,RMSE在1.489~2.432dBm之间。模型能较好地预测Wi-Fi信号在传统苹果园中的路径损耗情况,可为农业多机器人在传统苹果园中的通信节点部署提供参考。     

基于随机森林算法的自然光照条件下绿色苹果识别

果实识别是自动化采摘系统中的重要环节,能否快速、准确地识别出果实直接影响采摘机器人的实时性和可靠性。为了实现自然光照条件下绿色苹果的识别,本文采集了果实生长期苹果树图像,并利用随机森林算法实现了绿色苹果果实的分类和识别。针对果树背景颜色和纹理特征的复杂性,尤其是绿色果实和叶片在很多特征上的相似性,论文基于RGB颜色空间进行了Otsu阈值分割和滤波处理,去除枝干等背景,得到仅剩果实和叶片的图像。然后,分别提取叶片和苹果的灰度及纹理特征构成训练集合,建立了绿色苹果随机森林识别模型,并使用像素模板验证数据集,对模型进行预测试验,正确率为90%。最后,选择10幅自然光照条件下不同的果树图像作为检测对象,使用该模型进行果实识别并使用霍夫变换绘制果实轮廓,平均识别正确率为88%。结果表明,该方法具有较高的鲁棒性、稳定性、准确性,能够用于自然光照条件下绿色果实的快速识别。     

基于DXNet模型的富士苹果外部品质分级方法研究

针对传统计算机视觉技术在苹果外部品质分级中准确率较低、鲁棒性较差等问题,提出了基于深度学习的苹果外观分级方法（多卷积神经网络融合DXNet模型）。首先,在延安市超市、果园等场所实地拍摄不同外观等级的苹果图像15000幅,并进行人工标记,建立了外部品质信息覆盖度广、样本量大的苹果图像数据库;然后,在对比分析经典卷积网络模型的基础上,采用模型融合的方式对经典模型进行优化改进,抽取经典模型卷积部分进行融合,作为特征提取器,共享全连接层用作分类器,并采用批归一化和正则化技术防止模型过拟合。试验评估采用15000幅图像进行训练、4500幅图像进行测试,结果表明,DXNet模型的分级准确率高于经典模型,分级准确率达到97.84%,验证了本文方法用于苹果外部品质分级的有效性。     

国红苹果园土壤中微量元素的周年变化规律及相关性分析

为探明幼龄和成龄国红苹果园不同土层土壤中微量元素的动态变化规律,在河北省农林科学院石家庄果树研究所苹果标本实验园内,分别采集了幼龄和成龄国红苹果园0～20,20～40,40～60 cm土层的土壤样品,通过VISTA-MPX等离子光谱仪对国红苹果土壤中5种微量元素进行了含量测定,采用SPSS软件进行多元统计分析和相关性分析。结果表明,整个生长周期内幼龄和成龄国红苹果园土壤硼元素含量均呈波动性起伏变化的动态规律,而铁、锌元素则无明显变化。典型性相关分析表明,0～20 cm土层锰元素之间、锌元素之间均呈显著正相关,20～40 cm土层锌元素之间、硼元素之间呈显著正相关,40～60 cm土层幼龄和成龄各元素之间无相关性。可为指导果园优质栽培和研究不同栽培措施对改善优化国红苹果园土壤中微量元素含量提供科学的理论依据。