农田环境下无人机图像并行拼接识别算法

为改善在农田环境下无人机图像计算速度和效率,该研究提出了一种农田环境下无人机图像并行拼接识别算法。利用倒二叉树并行拼接识别算法,通过提取图像拼接中的变换矩阵,实现拼接识别同时进行。根据边缘设备的CPU核心数和图像数量自动将图像拼接识别任务划分为多个子进程,并分配到不同核心上执行,以提高在农田环境下的计算效率。试验结果表明：相同试验环境和数据集条件下,倒二叉树并行拼接算法的拼接耗时相较于商业软件平均减少了60%～90%左右;在农田环境下,倒二叉树并行拼接识别相较于串行拼接识别的耗时减少了70%,图像识别的平均像素交并比提升了10.17个百分点,说明在农田环境下采用多线程倒二叉树并行算法可以更好地利用农田环境下边缘设备的计算资源,大幅提升无人机图像的拼接和识别的速度,为无人机的快速实时监测提供技术支撑。     

根际生命共同体：协调资源、环境和粮食安全的学术思路与交叉创新

植物营养学研究近年来在植物养分高效分子机理、植物-微生物互作、根际互作与微生态调控、农田养分管理等研究领域取得了一系列原创性进展。然而,当前如何协调粮食安全、资源高效和环境可持续性仍面临巨大挑战。针对这一重大问题,本文提出"根际生命共同体(Rhizobiont)"学术思路,围绕"根际互作与养分高效"这一重大科学命题,构建"植物-根系-根际-菌丝际-土体及其微生物"根际生命共同体理论体系,突破植物-微生物、微生物-微生物关键界面互作机制,阐明根际生命共同体结构、功能及其在养分活化、吸收与利用中的作用机制,建立共同体多界面互作增效的生物学调控新途径,开辟植物-土壤-微生物交叉创新领域,根际生命共同体理论创新有助于破解粮食安全、资源高效、环境保护多目标协同的难题,支撑我国农业绿色发展。文章指出了根际生命共同体与养分高效研究的重点方向与内容,尤其是深入揭示和调控植物第二基因组——微生物组的作用正成为农业科学的研究前沿。     

土壤微生物生物地理学：国内进展与国际前沿

土壤微生物生物地理学是研究土壤中微生物空间分布格局及其随时间变化的一门科学,是土壤微生物学和微生物生态学等领域的研究前沿。近年来,尽管土壤微生物生物地理学研究取得了巨大进展,目前仍面临诸多难题与挑战。本文简要回顾了土壤微生物生物地理学的发展历程,重点介绍近年来我国在森林、草地和农田生态系统中土壤微生物生物地理学研究的主要进展。同时进一步阐述了目前土壤微生物生物地理学研究的国际前沿方向,包括微生物群落空间分布及其驱动机制、群落构建过程与共存网络、微生物地理分布与生态系统功能的关联以及预测微生物群落对全球变化的响应。最后,对土壤微生物生物地理学未来的研究方向进行了展望,强调了清晰的微生物物种定义、微生物群落的时间动态、多组学与合成生物学技术以及高精度的预测模型在土壤微生物生物地理学研究中的重要性。     

水旱轮作对土壤微生物群落构建过程的影响机制

为探究稻田生态系统微生物学机制,采集水旱轮作稻田土壤,并以相同土壤母质下长期淹水的藕田土壤以及旱作的果树土壤为对照,研究了稻田生态系统细菌群落结构以及基于零模型的群落构建机制。结果表明:旱作和水旱轮作两个生态系统,由于频繁耕作以及施肥管理等农业措施形成特定的生态位格局,确定性过程主导群落构建。旱作生态系统下确定性过程占78.6%,随机性过程占10.7%;相对于旱作,由于水旱轮作的淹水条件,土壤肥力积累,水体连通性较好等特性导致内部环境变化缓和,其随机性过程(39.3%)影响增加,确定性过程(50.0%)下降;同理,长期淹水的水生生态系统中随机性群落构建(50.0%)成为主导过程。群落构建影响细菌群落结构和功能,因此随机性生态过程的增强进一步增加了细菌多样性以及物种生态网络的交互度和稳定性,增强了微生物抵抗外部环境扰动的能力,该过程有助于维持农田生态系统功能的稳定性和可持续性。     

黄土丘陵沟壑区地表过程响应单元划分及其地形特征提取

地表过程解析与调控是保障人与自然和谐相处的重要途径,高效、合理地划分地表过程响应单元则是开展地表过程研究的重要前提.针对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀的地形地貌分异特征,提出在小流域内以沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线相互交叠,构成具有相对均一坡向、坡度与坡位的地表过程响应单元,在ArcGIS9.2中,以Hc-DEM为基础数据,通过确定沟谷线、山脊线、分水线和沟缘线的提取方法,以及响应单元平均坡度、整体坡向、面积与周长等地形特征的测算技术,实现地表过程响应单元的快速划分及其地形特征的高效提取.研究结果对促进黄土丘陵沟壑区以土壤侵蚀为代表的地表过程研究具有重要的基础意义.     

Conservation planning with dynamic threats: The role of spatial design and priority setting for species’ persistence

Conservation actions frequently need to be scheduled because both funding and implementation capacity are limited. Two approaches to scheduling are possible. Maximizing gain (MaxGain) which attempts to maximize representation with protected areas, or minimizing loss (MinLoss) which attempts to minimize total loss both inside and outside protected areas. Conservation planners also choose between setting priorities based solely on biodiversity pattern and considering surrogates for biodiversity processes such as connectivity. We address both biodiversity processes and habitat loss in a scheduling framework by comparing four different prioritization strategies defined by MaxGain and MinLoss applied to biodiversity patterns and processes to solve the dynamic area selection problem with variable area cost. We compared each strategy by estimating predicted species’ occurrences within a landscape after 20 years of incremental reservation and loss of habitat. By incorporating species-specific responses to fragmentation, we found that you could improve the performance of conservation strategies. MinLoss was the best approach for conserving both biodiversity pattern and process. However, due to the spatial autocorrelation of habitat loss, reserves selected with this approach tended to become more isolated through time; losing up to 40% of occurrences of edge-sensitive species. Additionally, because of the positive correlation between threats and land cost, reserve networks designed with this approach contained smaller and fewer reserves compared with networks designed with a MaxGain approach. We suggest a possible way to account for the negative effect of fragmentation by considering both local and neighbourhood vulnerability to habitat loss.     

我国亚热带山地土壤发生特性和系统分类研究进展

为了解亚热带山地成土环境下土壤形成规律和分类现状, 推动中西部山地土壤发生学研究和土系建立, 为山地土壤资源的可持续利用提供参考。综述了有关中国亚热带山地土壤的发生发育特性及其系统分类的研究资料, 包括中国亚热带山地的主要地球化学过程和成土过程特点, 亚热带山地土壤分类的主要诊断层、 诊断特性和诊断现象以及高级分类单元的垂直分布规律, 基层分类单元的主要诊断指标。在此基础上, 展望了亚热带山地土壤系统分类研究值得重视的 4个方面：（1）深入理解亚热带山地土壤的地球化学和成土过程;（2） 建立中国亚热带典型山地土壤的代表性土族、 土系, 检验和完善现有基层分类单元的诊断指标体系;（3） 强化山地土壤系统分类中分析指标和数据标准化意识;（4） 重视薄片微形态、 现代仪器分析和计算机新技术的应用。     

基于CA-Markov模型的黄土丘陵区土地利用变化

为探讨黄土丘陵区的土地利用变化规律以及驱动机制,以罗玉沟流域作为典型流域,基于1986、2001年的TM影像为数据源,对土地利用格局分布进行分析,并运用CA-Markov模型,以2001年的土地利用格局为基础,预测了2016年流域的土地利用的空间格局分布。结果表明,罗玉沟流域土地利用格局在1986年以前,以坡耕地为主,面积占59.67%,其次为梯田、草地和林地。从1986年到2001年林地和梯田的面积均有显著增加,坡耕地面积则显著减少,其余土地利用类型面积变化不大。从单一土地利用类型动态度来看,面积增加大     

近十年来核素示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用进展

随着核素示踪技术在土壤侵蚀研究中应用的深入,土壤侵蚀研究进入了一个快速发展阶段。本文阐述了近十年来137Cs2、10Pbex7、Be、复合示踪及REE-INAA示踪等几种主要核素示踪技术在土壤侵蚀速率、泥沙沉积速率、泥沙来源和坡面侵蚀过程等研究中的应用新进展,并对今后的研究方向和发展趋势进行了分析。     

Soil degradation in the tropical lowlands of Santa Cruz,Eastern Bolivia

This paper examines the soil degradation processes that are threatening the productivity of the mechanized annual cropping areas in the Santa Cruz lowlands of tropical eastern Bolivia. The dominant process is that of machinery-induced and natural compaction, which has resulted in an estimated 50 per cent of the soils in the Central Zone being moderately to severely compacted, causing serious root restriction and the loss of both transmission and water-storage pores. Degradation has made the soils increasingly susceptible to moisture stress due to the combined effect of (i) restricted rooting as a result of compaction and the hardsetting characteristics of the soils, (ii) reduced rainfall infiltration due to the loss of transmission pores and surface crusting, and (iii) a decrease in available soil moisture caused by the loss of storage pores, the incorporation of wind-blown fine sand deposits, and soil organic matter losses due to accelerated decomposition rates. The loss of transmission pores has also made the soils more prone to waterlogging in periods of high rainfall. The degradation tendencies of these soils are exacerbated by the greater variability of seasonal rainfall during the last 20 years that has led to a greater frequency or extremely high or extremely low rainfall events than hitherto.