利用叶片光谱的作物铜铅污染判别

重金属污染种类的判别是作物生长环境监测的重要组成部分。该研究旨在提出一种由叶片光谱构建的铜铅污染判别特征(Copper and Lead Contamination Discriminating Features,CLCDF),以实现作物铜、铅污染判别。以典型作物玉米为试验对象,运用包络线去除与导数处理叶片光谱,基于该研究提出的归一化铜铅污染指数(NormalizedDifference Copper and Lead Contamination Index,NDCLCI)构建叶片CLCDF,在CLCDF分布域内建立判别平面(Discriminating Plane,DP)。依据CLCDF与DP的位置关系,得出直观的污染种类判别规则,并利用判别距离(Discriminating Distance,DD)对判别规则进行量化。基于训练集数据进行试验,提取到189种用于判别铜、铅污染的DP,同时获取了对应的污染种类判别规则,判别正确率为100%。使用验证集数据进行验证,189种DP中的88种判别效果较好,判别正确率为78.22%。该研究结果证明,基于CLCDF的铜铅污染判别方法效果良好且稳定。     

双轴旋耕碎土试验台设计与分层耕作试验

针对现有耕作试验台难以满足双轴耕作部件测试的需求、室内测试重塑土难以反映作业现场真实环境的问题,设计了一种集前轴正转抛土、后轴反转碎土功能于一体的双轴旋耕碎土田间移动式试验台,可实现前后刀轴相对位置及转速比的实时调整。阐述了整机工作原理,分析了前后刀轴相对位置的调节范围、碎土刀轴位置调节机构结构参数、旋耕刀轴调速装置的运动参数,计算并选型了碎土刀轴调速系统、功耗测试系统中液压及电气元件。为提高分层耕作质量同时降低作业能耗,以前期研究的双轴起垄机的双轴旋耕碎土关键部件为研究对象,开展了分层旋碎的田间试验,并采用中心组合试验设计方法,以两轴水平间距、垂直间距、碎土刀轴转速为影响因素,以双刀辊作业平均功耗、表层5 cm土层的碎土率为评价指标进行响应曲面分析。利用Design-Expert软件进行数据分析,建立各因素和平均功耗、碎土率之间的回归模型,分析各因素对平均功耗、碎土率的显著性,同时对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对平均功耗影响由大到小依次为水平间距、碎土刀轴转速、垂直间距;各因素对碎土率影响由大到小依次为水平间距、垂直间距、碎土刀轴转速;最优工作参数组合为水平间距为570mm、垂直间距为96mm、碎土刀轴转速为340r/min,对应的平均功耗为17.92 kW、碎土率为91.65%,且各评价指标与其理论优化值的相对误差均小于5%。试验表明,所设计的双轴旋转耕作部件性能测试试验台设计合理,能够满足多因素多水平的测试需求,为双轴旋转型耕作部件的优化设计提供了新的测试手段。     

基于SEBAL模型评估干旱半干旱区人工灌丛植被对陆表蒸散的影响

评估人工灌丛植被重建对干旱半干旱区陆地生态系统蒸散的影响,不仅能揭示植被变化与水文过程的耦合机理,又可为区域生态治理与水资源管理提供科学指导。该研究利用Landsat-8OLI/TIR遥感影像及气象数据等驱动SEBAL模型,反演宁夏盐池县的年内不同日期的陆表蒸散,结合目视解译选取的人工灌丛区与对照草地,评估了人工灌丛植被对陆表蒸散的影响。结果表明:1)SEBAL模型的蒸散反演精度与站点观测结果较为一致,可用于干旱半干旱区蒸散反演及空间特征研究;2)盐池县人工灌丛植被区日平均蒸散为1.20mm/d,高于对照草地1.17mm/d的日平均蒸散量,即干旱半干旱区人工种植灌木林增加了生态系统水分消耗,但不同季节和不同生物地理条件下的蒸散增强作用存在差异,蒸散增强在8月份最大,而3、4月份呈现负效应;3)人工灌丛的密度越大、植被盖度越高,对陆表蒸散的增强作用越强,特别在NDVI0.4的高盖度情况下蒸散增强作用更加明显。由此可知,在水资源紧缺的干旱半干旱区开展以灌木树种为主的植被重建需在合理的生态水文阈值范围内开展,才能构建出稳定可持续的人工生态系统。     

改进AOA模式的大田农机无人驾驶导航参数检测系统设计

卫星导航、视觉导航和雷达导航的成本昂贵、系统构成复杂和适用作业场景有限,在生产特征呈现区域化、适度小规模和分布零散的国内南方水田难以实现便捷跨区域作业和无法适用多农业场景。针对上述问题,该研究以大田环境下无人驾驶农机的牛耕式往复作业路径模式为背景,提出了改进AOA(信号到达角度,Angle-of-Arrival)模式的农业机械无人驾驶导航参数检测系统。该系统采用UWB(超宽带通信,Ultra Wide Band)基站-标签作为检测传感器,设计了TBZ(田边双基站-车身纵向双标签)和TBH(田边双基站-车身横向双标签)2种传感器布置方式,实现农业机械无人驾驶过程中导航参数的快速精准检测。静态试验结果表明:对于2种传感器布置方式,在固定的基站间距和标签间距下,随着标签间距或基站间距的增大导航参数检测精度均有所提高,横向偏差检测误差≤8 cm,航向偏差趋近于0,但不大于1°,并通过正交组合试验方差分析明确了2种传感器布置方式的关键参数对横向偏差和航向偏差检测精度影响的显著性,确定了主次因素和较优参数组合。动态试验结果表明:随着车速增大,横向偏差和航向偏差的检测精度有所降低,横向偏差误差均不超过10 cm,航向偏差的检测误差均小于3°,变异系数均小于10%,说明动态环境下自主导航参数检测系统仍具有较高的检测精度,可满足农机大田自主导航作业需求。研究结果可为研制低成本、高精度和便捷的无人驾驶系统提供参考。     

基于堆叠沙漏网络的单分蘖水稻植株骨架提取

针对水稻栽培和遗传育种研究中单分蘖性状高通量无损提取的实际需求,该研究提出了一种基于沙漏网络模型的单分蘖水稻关键点预测和骨架提取方法。首先,对原始图像进行批量裁剪、gamma校正和锐化卷积等预处理,获取单色背景下的水稻单分蘖图像数据集;设计水稻单分蘖各器官关键点数据标注策略,构建监督数据集。然后,构建堆叠沙漏网络架构实现叶片数固定和不固定的水稻关键点检测,引入沙漏结构整合图像的多尺度特征,结合中间监督机制整合不同沙漏模块信息。叶片数一致的情况,模型预测准确率最高可达96.48%;叶片数不一致的情况,预测准确率达到82.09%。最后,根据预测关键点及其对应的语义信息连接形成植株骨架,选取茎秆长、叶片长、穗长、叶片-茎秆夹角和茎节点位置5个表型参数对生成骨架模型的实际意义进行评估,其均方根误差依次为5.82 cm、3.09 cm、1.71 cm、3.22°和2.04 cm,证明了该方法能较好地识别水稻单分蘖关键点,为水稻骨架提取提供了一种新思路,有助于加快水稻育种速度。     

反光膜对育肥羔羊生理指标和生长性能的影响

该研究对单彩钢屋顶外表面铺设反光膜,以解决实际生产中单彩钢屋顶育肥羊舍热应激严重的问题。选择两栋建筑结构相同的敞棚羊舍,其中一栋单彩钢屋顶外铺反光膜（铺膜舍）,另一栋单彩钢舍作为对照（对照舍）。利用红外热像仪对夏季（6－8月份）屋顶内表面温度进行阶段性（前期第1～7 天、中期第8～37天和后期第38～67天）热成像分析,同时计算各阶段屋顶内表面辐射热,并通过测定育肥羔羊生长性能和生理指标评价反光膜缓解育肥羔羊热应激的效果。结果表明：1）试验期间对照舍屋顶内表面温度、屋顶内表面辐射热均在11:30达到最高值,铺膜舍则在14:00达到峰值;整个试验期铺膜舍屋顶内表面温度较对照舍平均降低7.31 ℃,尤其每天9:00-16:30降低显著（P<0.05）,此外,铺膜舍屋顶内表面辐射热较对照舍降低8.85%。2）试验全期铺膜舍环境温度较对照舍平均降低0.55 ℃,尤其前期9:00-13:00显著降低,达1.78 ℃（P<0.05）。 另外,舍内环境温度与屋顶内表面温度、屋顶内表面辐射热均表现出显著线性正相关关系（P<0.01）;3）试验全期铺膜舍羔羊日均质量增重较对照舍显著提高10.97%（P<0.05）,试验中期和后期两舍育肥羔羊的饮水量存在显著差异（P<0.05）,分别较对照舍提高15.58%和12.66%;呼吸频率较对照舍降低5.31%（P<0.05）。可见,单彩钢屋顶外铺反光膜可有效改善屋顶的隔热性能,改善育肥羔羊的生理指标和生长性能,缓解其热应激。     

养殖废水处理设施自动化智能化运营与管控

为实现养殖废水处理设施自动化智能化运营与管控,本文以日产废水250 m³的某规模化养殖场废水处理设施为例,通过配置视频监控系统和在线监控设备,并设置预警预报功能,来展示自动化智能化运营与管控效果。实时监控结果表明,污泥浓度、DO、pH值等关键运行参数均控制在合理范围,分别为4 000~7 000 mg·L^-1、1.5 mg·L^-1（一级好氧池）和3~5 mg·L^-1（二级好氧池）、6.5~8.5;两级AO出水水质COD、氨氮均达标,分别为70 mg·L^-1以下和10 mg·L^-1以下,保障了设施运行效果,出水水质稳定达标,规避了环境风险。通过视频监控、在线监测、预警预报等功能,可有效监控废水处理设施每个处理环节运行状态,做到及时发现问题和解决问题,从而提高设施的管控效果和效率,并降低运营人员的投入,有效降低运营费用。实际运营结果表明,废水处理设施实施自动化智能化运营与管控,既能有效提高管控效果和效率,最大程度规避环境风险,又能降低运营成本,从而实现降本增效。     

洱海流域不同有机肥替代对土壤理化性质及油菜产量的影响

为探究洱海流域油菜种植合理的施肥方式,研究不同有机肥替代对土壤理化性质及油菜产量的影响,在云南大理农田生态系统国家野外观测研究站进行油菜田间试验。田间试验设置不施肥（CK）;常规化肥施用（CF）;以CF氮素折纯计算,设30%固体、液体有机肥替代（T1、T4）;70%固体、液体有机肥替代（T2、T5）;100%固体、液体有机肥替代（T3、T6）,共8个处理。结果表明：与试验前土壤相比,除CF和T6处理土壤全氮含量提升2.66%和6.57%外,各施肥处理土壤全氮和全磷含量有下降趋势,T1、T2、T3土壤全磷含量与有机肥配施比例增加呈正相关,而T4、T5、T6呈负相关,施用液体有机肥使土壤铵态氮、硝态氮、有效磷含量在短时间内大幅提高;除T4处理外,有机肥的施用对土壤有机质含量均有提升作用,其中T5处理效果最好,提升了28.66%;T1、T2、T4处理均导致土壤容重较试验前土壤上升,上升幅度分别为15.84%、16.83%、17.82%;液体有机肥替代处理均导致土壤pH值较试验前土壤有所下降,单施液体有机肥下降幅度最大,降低5.17%;与CF处理相比,随着有机肥替代比例增加,油菜株高、角果长度、单株角果数、千粒质量、油菜产量均呈下降趋势,T1~T6处理油菜产量减少18.06%~76.65%,30%有机肥替代（T1、T4）与CF处理差异较小。综合考虑不同施肥处理对环境和油菜产量的影响,30%固体有机肥替代（T1）是较优的施肥方式。     

氮、钾用量对机采加工番茄果实成熟、产量及品质的影响

为探索适合新疆地区膜下滴灌机械采收加工番茄的施肥规律,研究不同氮肥(N)、钾肥(K)及交互作用(N×K)对机械采收加工番茄果实成熟、产量及品质的影响,设置氮肥和钾肥二因素随机区组试验,设计9个处理,3次重复。结果表明不同N、K用量及其互作对加工番茄果实物质积累量、单果质量、果实红熟率、产量、可溶性固形物含量、番茄红素含量影响显著,对果实叶绿素含量、β-胡萝卜素含量、L值影响不显著。N₂K₂、N₂K₃、N₃K₂条件下加工番茄产量≥16.12×10⁴kg·hm^-2、成熟度≥93.29%、果实固形物含量≥5.22%、番茄红素含量≥21.38mg·hg^-1,可满足机械采收对加工番茄的要求。通过经济效益分析推荐施肥量为N 152.1 kg·hm^-2,K₂O 118.2kg·hm^-2。     

不同施肥处理对南天竹幼苗生长及生理特性的影响

[目的]研究不同施肥量对南天竹苗木生长及生理的影响.[方法]试验在田间条件下,设置了不施肥对照(CK)、常规施肥(T50)、增量施肥(T100)3种施肥处理,测定南天竹的重要生长和生理指标.[结果]不同施肥处理下南天竹苗高、生物量、硝态氮、硝酸还原酶均呈T50>T100>CK的趋势.[结论]通过综合评价,适宜的施肥量为...