基于超参数优化算法下的随机森林模型预测奶牛呼吸频率

奶牛呼吸频率是评估环境造成的奶牛热应激程度的重要指标之一。该研究基于随机森林（random forest,RF）算法提出了适用于生产条件下的奶牛个体呼吸频率准确预测模型,为了平衡模型精度与计算效率问题,利用遗传算法（genetic algorithm,GA）、差分进化（differential evolution,DE）算法、粒子群优化（particle swarm optimization,PSO）算法、贝叶斯优化（Bayesian optimization,BO）算法对模型超参数进行优化,并与网格搜索（grid search,GS）下的人工神经网络（artificial neural network,ANN）和极限梯度提升机（extreme gradient boosting,XGBoost）模型进行了对比分析。研究结果表明,使用融合环境参数的修正温湿指数（adjusted temperature-humidity index,ATHI）、时间区域、奶牛产奶量、泌乳天数、身体姿势以及胎次作为输入特征时,基准RF模型的预测性能最佳。在此基础上,4种智能优化算法下的RF模型性能优于GS-ANN和GS-XGBoost,其中BO-RF的综合性能最优,其决定系数、平均绝对误差、平均绝对百分比误差以及均方根误差分别为0.614、7.723、14.4%、9.737,超参数优化耗时约为DE-RF的1/220。特征重要性分析表明,输入因子对奶牛呼吸频率的影响程度不同,ATHI是影响力最高的因子,相对重要性（relative importance,RI）为0.71,其次是时间区域（RI=0.09）和奶牛产奶量（RI=0.07）。研究为奶牛生产、健康评价及牛舍环境精准调控提供了有效方法和基础。     

基于随机森林特征优选的雪茄烟叶晾制过程含水率预测

针对雪茄烟叶晾制过程含水率人工判断主观性强、准确度低等不足,以及对影响雪茄烟叶晾制过程含水率预测的重要表观特征尚不明确等问题,该研究基于图像特征提取以及机器学习技术实现雪茄烟叶晾制过程含水率的预测。试验以雪茄烟品种“云雪2号”为试验材料,获取晾制过程的烟叶图像的颜色、轮廓、纹理以及部位四类特征并筛选出雪茄烟叶含水率预测的优选图像特征子集。在此基础上,构建了随机森林（random forest, RF）、支持向量机（support vector regression, SVR）与反向传播神经网络（back propagation neural network, BPNN）模型,并利用遗传算法（genetic algorithm, GA）对各模型超参数进行优化,将原始图像特征集与优选图像特征集输入3个机器学习模型,构建出6种模型-特征组合方案,依据晾制时期对原始数据集进行划分,并对测试集进行预测。最终结果显示：GA-SVR模型+优选图像特征子集的组合方案在测试集上表现最优,其决定系数（coefficient of determination,r²）与均方误差（mean square error,MSE）分别为0.980和0.001,且运行时间最短（运行时长=0.128 s）。研究结果可为雪茄烟叶晾制过程智能化控制提供理论依据。     

旱生条件下柠条锦鸡儿AM真菌生态学研究

通过从分布于山西、陕西和内蒙古三省区12个样地中的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)根围采集土样和根样,系统研究了柠条锦鸡儿AM真菌种类组成和生态分布.试验结果表明,在已分离鉴定出的12种AM真菌中,球囊霉属(Glomus)6种,无梗囊霉属(Acaulospora)3种,巨孢囊霉属(Gigaspora)1种,盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种,而摩西球囊霉(Glomus mosseae)和缩球囊霉(Glomus constrictum)是优势菌种. AM真菌能与柠条锦鸡儿形成良好的共生结构,AM真菌平均总定殖率59.98%,平均孢子密度为830.59个/100 g土.不同采样地之间的AM真菌种类和分布差异显著.孢子密度与菌丝和总定殖率呈显著正相关;孢子密度与土壤速效N呈极显著正相关,丛枝定殖率与土壤有机质呈显著正相关,总定殖率和菌丝定殖率与土壤pH呈极显著正相关.     

东北半干旱黑土区玉米秸秆还田方式对土壤水溶性有机碳含量及其组分的影响

为明确不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对无秸秆还田（CK）、秸秆覆盖还田（FG）、秸秆翻埋还田（FM）处理下土壤有机碳（SOC）含量及水溶性有机碳（WSOC）含量及其结构特征进行分析。结果表明：（1）与CK相比,FM处理0~40 cm土层SOC含量提高7.87%~29.54%,FG处理0~30 cm土层SOC含量增加1.91%~18.61%,30~40 cm土层SOC含量降低7.67%;FM和FG处理0~40 cm土层土壤WSOC含量分别提升13.42%~39.42%和0.28%~26.34%。（2）通过WSOC三维荧光光谱发现,各土层CK（Ex/Em=300/34、Ex/Em=300/340、Ex/Em=240/340、Ex/Em=300/340）处理WSOC荧光特征峰为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质荧光峰;FM（Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/435）和FG（Ex/Em=270/440、Ex/Em=270/435、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/430）处理为类腐殖酸类物质荧光特征峰,腐殖化程度较高,结构较为复杂;荧光区域积分表明,FM和FG处理类腐殖酸类物质（Ⅴ）和富里酸类物质（Ⅲ）的积分百分比分别较CK增加12.18%~27.39%、11.98%~30.72%和3.96%~5.73%、2.99%~5.40%。（3）土壤WSOC包含两个组分,C1（Ex/Em=340/435, 270/435）组分为类腐殖酸类物质,C2（Ex/Em=290/345, 240/345）组分为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质;F_max值结果表明,0~40 cm土层的C1组分相对含量表现为FM>FG>CK,表明秸秆翻埋还田更有助于土壤中营养物质含量增加和形成更高分子量的有机物。综上,不同秸秆还田方式均可提升SOC和土壤WSOC含量,增加腐殖化程度,加强土壤的供肥能力,翻埋还田处理提升作用更为显著。     

甘肃天祝高寒地区燕麦品种生产性能评价

供试的17个燕麦品种在高寒牧区生长期约100d,但种子不能成熟,均属中、晚熟型;其中永久444、P67、加拿大和永久404燕麦的生长速度较快,分别为2.70、2.36、2.22和2.02cm/d。加拿大燕麦的绝对生长率最高,达29.59g/m²·d,永久1号的相对生长率最高,为0.072g/g·d。P20的鲜、干草产量明显高于其他品种,分别达到50.55和16.18t/hm²,永久440的鲜、干草产量极低,仅为17.22t/hm²和5.51t/hm²。P67、永久444、066和罗马尼亚燕麦的茎叶比较小,叶量丰富、适口性好且营养成分含量高,品质较好。综合分析结果表明,P20、加拿大、P67和永久444燕麦是天祝金强河地区建设高产、优质燕麦人工草地的理想品种。     

遥感技术在松嫩平原西部半干旱区扎龙湿地调水中应用研究

黑龙江扎龙自然保护区是我国最大的以鹤类等大型水禽为主体的珍禽鸟类和湿地生态类型的国家级自然保护区。为了迅速查清2001年4月至2002年7月间先后两次对扎龙湿地调水情况,我们采用了美国陆地卫星影像Landsat-ETM对调水前后四个时相进行了解译,在GIS支持下,结合扎龙遥感野外验证对扎龙湿地变化进行了科学分析,在较短时间内取得了可靠数据,为下一步扎龙湿地水资源规划提供了科学依据。     

乌鲁木齐区域城市化特征及其动力机制

城市化的动力机制是城市化研究的核心问题。本文从西北内陆城市区域———乌鲁木齐区域城市发展的实际出发,并结合与我国发达地区城市化状况的比较,指出乌鲁木齐区域城市化具有城市化速度加快、聚集规模水平低、空间差异大、腹地基础薄弱、非农化进程严重滞后于城市化进程等的特征。在此基础上,采用多因素的灰色关联分析,对区域城市化动力机制作了进一步的探索研究。发现:区域产业结构的升级转换、特别是第三产业的发展,农村剩余劳动力的增加以及人口密度与区域城市化进程关系最为密切,对区域城市化进程具有很大的促进作用;而区域农村经济基础条件(如农牧民人均纯收入、劳动力人均产值、非农劳动力比重等)、区域城市经济集聚规模和水平(如工业总产值、社会商品零售总额、人均GDP)以及建城环境(如固定资产投资)等对区域城市化的作用较小,在一定程度上制约着区域城市化的发展;各因素对城市化的影响力因城市的规模和发展水平的不同而有所区别,城市规模越小、发展水平越低,影响越大。最后,文章提出了区域城市发展的思路与对策建议,为合理引导和有效推进乌鲁木齐区域城市化进程提供参考依据。     

Interaction between root rot basidiomycetes and Phytophthora species on pedunculate oak

Forest declines are usually complex multifactorial phenomena that involve interactions between different factors. The possible interaction between different types of mycelial pathogens was investigated through artificial inoculation of oak seedlings, involving two root rot basidiomycetes, Collybia fusipes and Armillaria mellea, and two Phytophthora species, P. cinnamomi and P. cambivora. These pathogens were inoculated onto young Quercus robur saplings in greenhouse conditions, either alone or combining a root rot basidiomycete with a Phytophthora species. Three out of the four Phytophthora spp.*root rot basidiomycete combinations tested resulted in significantly greater damage to the oak host than the sum of the damages induced by the individual pathogens. This positive interaction could be significant in oak decline syndrome.     

Pine Wilt Disease Caused by the Pine Wood Nematode: The Induced Resistance of Pine Trees by the Avirulent Isolates of Nematode

Since the beginning of the 20th century, pine trees in Japan have been seriously damaged by the pine wilt disease. This disease is caused by the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, which is transmitted by the Japanese pine sawyer, Monochamus alternatus. The control of disease depends to a large extent on chemicals, but the public is now demanding environmentally friendly control methods. The virulence of B. xylophilus varies very widely. Pre-inoculation of young pine trees in a nursery with avirulent B. xylophilus has induced systemic resistance of trees against a subsequent inoculation with virulent B. xylophilus. This induced resistance was considered a hopeful means for developing a biological control for the disease. The induced resistance by the avirulent nematodes was also expressed in mature pine trees in a forest where the disease was naturally epidemic. However, the effects of induced resistance were not satisfactory for practical biological control. Since the inoculation with higher concentrations of the avirulent B. xylophilus induced the resistance more effectively, the pre-inoculation method will need to be improved to develop the biological control. The induced resistance of pine trees by avirulent B. xylophilus should be one of the candidate biological control methods against pine wilt disease. This induced resistance also provides an experimental system to clarify physiological interactions between the nematodes and pine trees.     

风速和秸秆覆盖对土壤水分蒸发影响的模拟试验研究

通过室内模拟试验方法,研究了不同风速(静风、0.5、1.5m/s)和秸秆覆盖量(0、4 120、8240kg/hm2)对土壤水分蒸发的影响.结果表明:(1)土壤水分蒸发受风速和秸秆覆盖的明显影响,当土壤含水量大于田间持水量的70%、覆盖量一定时(0、4120 kg/hm2)时,风速0 m/8与1.5 m/s之间的土壤日...