棉花生长发育模型及其在我国的研究和应用进展

棉花是一种重要的经济作物,棉花优质高产高效生产对于我国具有战略意义。棉花生长发育模拟模型从棉花的内部生理过程、外部形态结构及其与生长环境的动态交互出发,实现作物生长发育和产量品质形成过程的动态描述和精确模拟,为棉田生产管理措施的优化决策提供了极大的帮助和便利。本文在综合介绍棉花生理生态过程模型、棉花形态结构模型和棉花功能-结构模型的技术原理、组成结构和功能特点的基础上,深入探讨了棉花生长发育模拟模型在国内外研究进展,对棉花生长发育模型在我国棉花生长发育和产量形成、灌溉优化、施肥决策、病虫害管理及棉花生产区域系统评估方面的应用现状进行了系统介绍。根据我国棉花生产的实际情况,结合我国农业信息化发展方向,从模型的本地化研究、尺度提升及其推广示范方面为我国棉花生长发育模拟模型研究、发展和应用提出了建议,以期进一步推动我国棉花产业的现代化发展。     

UV-B辐射和施氮对满江红生长、矿质营养和抗氧化生理的影响

为探讨UV-B辐射和施氮对满江红（Azolla）生长、矿质营养和抗氧化生理的影响,以元阳梯田稻田满江红为材料,室内模拟UV-B辐射（0 kJ·m^-2与5.0 kJ·m^-2）和施N处理（无氮和0.06 g·L^-1氮）,研究其对满江红生长、矿质营养和抗氧化生理的影响。结果表明,与CK （0 kJ·m^-2、无氮）相比,UV-B+N（5.0 kJ·m^-2、0.06 g·L^-1氮）、UV-B辐射（5.0 kJ·m^-2、无氮）处理均显著降低满江红光合色素含量,抑制其生长,导致生物量显著下降。UV-B辐射与施N单独或复合处理均显著增加满江红的N含量与累积量,降低植株Mg、Ca的含量。UV-B辐射与施N单独或复合处理均显著增加满江红丙二醛（MDA）含量,提高超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性,降低类黄酮含量和过氧化物酶（POD）活性。此外,UV-B辐射导致满江红抗坏血酸（AsA）含量下降、总酚含量增加,UV-B辐射与N处理显著增强满江红的总抗氧化能力。相关性分析发现,类黄酮、类胡萝卜素含量与生物量呈显著正相关。双因素分析表明,UV-B辐射显著增加了满江红氮、总酚、MDA含量,提高SOD、GR活性与总抗氧化能力; N处理显著增加AsA、MDA含量及SOD、GR活性; UV-B+N处理对满江红的生长系数、生物量、磷、钙、镁、叶绿素a、类胡萝卜素、AsA、总酚和类黄酮含量及POD、SOD活性和总抗氧化能力的影响存在交互作用。综上,UV-B辐射增强会抑制满江红生长,导致满江红N含量与累积量增加,施氮不能缓解UV-B辐射对满江红生长的抑制效应。     

施镁量对土壤供镁及烤烟生长发育和产质量的影响

为明确福建‘翠碧一号’烤烟适宜的施镁量以及施镁对烟田土壤供镁的影响,采用田间试验研究不同施镁量对烟田不同时期土壤供镁、烟株物质积累和烤后烟叶产质量的影响。结果表明,随施镁量的增加,土壤交换性镁浓度上升,不同时期土壤供镁能力与施镁量表现为显著的直线线性相关关系。终采时烟株不同部位叶片镁含量和积累量也均与施镁量存在显著的直线线性相关关系。施镁处理的均价、产值、上等烟比例和上中等烟比例分别比不施镁处理提高了6.39%~11.67%、6.13%~14.63%、18.43%~31.46%和5.36%~8.96%。随施镁量的增加烤后烟叶总钾含量呈下降趋势。综合烤后不同部位烟叶感官评吸质量以施镁（以MgO计）量在19.5 kg/hm²处理最好,其次为39 kg/hm²处理;产值以施镁58.5 kg/hm²处理最高。施镁量对烟株生物量积累和烤后烟叶产量的影响规律性不明显。综合福建植烟土壤交换性镁含量的实际情况,以及土壤供镁、烟株物质积累和烤后烟叶质量,认为福建‘翠碧一号’烤烟生产中,施镁（以MgO计）量以19.5~39 kg/hm²为宜,既能保证土壤正常供镁和镁营养的相对平衡,又能满足烟株对镁营养的需求,提高烤后烟叶质量。     

食用菌生长环境控制系统的设计与应用

根据食用菌生长环境要点,提出控制系统设计的思路和具体设计方案,并加以应用。结果表明,通过本系统对莆蕈1号和平菇生长发育环境进行管理和控制,二者产量分别提高了33.5%和10.8%。食用菌生长环境控制系统的应用能能准确评估并调控食用菌生长发育过程温度、湿度、光照等环境条件,促进食用菌的产能提升, 有普及运用的必要性。     

嗜吡啶红球菌Rp3生长及降解粪臭素特性研究

为获得适宜嗜吡啶红球菌（Rhodococcus pyridinivorans）Rp3生长的碳氮源并明确不同因素对Rp3菌株降解粪臭素的影响,采用单因素和正交试验优化Rp3菌株的发酵培养基,并采用高效液相色谱法测定培养液中粪臭素含量,分析最适碳氮源、金属离子、温度和传代对Rp3菌株生长和降解粪臭素效率的影响。结果表明,Rp3菌株能够以粪臭素为唯一碳源生长。碳氮源对Rp3菌株生长的影响排序依次为酵母浸粉>牛肉膏>蔗糖,适宜碳氮源用量为蔗糖16 g·L^-1、牛肉膏14 g·L^-1、酵母浸粉6 g·L^-1。培养液中不添加Mg²⁺时,粪臭素不能被降解,Mg²⁺被Fe²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺替代后,Rp3菌株对粪臭素的降解率显著下降。Rp3菌株对粪臭素的降解率随温度的升高而增加,28~40 ℃,培养24 h,降解效果可达到82.9%~95.5%。碳氮源和传代不影响Rp3菌株对粪臭素的降解。研究结果表明,嗜吡啶红球菌Rp3是易培养、不易退化的粪臭素高效降解菌株,具有一定的开发潜力。     

混合盐胁迫对白榆幼苗形态及生理指标的影响

为揭示混合盐胁迫对白榆幼苗形态及生理指标的影响,以白榆幼苗为试验材料,采用盆栽法,设置6个混合盐（等浓度NaCl和NaHCO₃溶液）浓度［0（CK）、10（T1）、30（T2）、50（T3）、70（T4）、100（T5） mmol·L^-1］对白榆幼苗进行不同时间胁迫处理,分析混合盐胁迫下白榆幼苗的生长及生理指标的变化。结果表明,白榆幼苗生长对盐胁迫反应敏感,当盐浓度（10 mmol·L^-1）较低时即表现出明显的抑制作用,胁迫35 d后,随着盐浓度的升高,白榆幼苗的总生物量、株高及地径增长量均显著降低,当混合盐浓度高于50 mmol·L^-1时,各处理间降幅趋于稳定。不同盐浓度胁迫下,根冠比值均大于对照组;随着盐胁迫程度的加剧,丙二醛含量和相对电导率在不同处理时间下均逐渐增大,而可溶性糖、过氧化物酶及超氧化物歧化酶均呈现先升高后降低的趋势;不同处理时间下,叶绿素含量随着盐胁迫浓度的增加显著降低,混合盐浓度为100 mmol·L^-1时,不同处理时间下叶绿素含量均为最小值。混合盐胁迫对白榆幼苗的生长具有一定程度的抑制作用,但白榆幼苗可通过渗透调节及提高保护酶活性主动适应逆境,从而表现出较强的抗盐能力。研究结果旨在为白榆在盐碱地区的种植提供理论依据和技术参考。     

狐貉粪对黑水虻生长发育的影响

为了研究狐貉粪对黑水虻幼虫生长、预蛹及蛹的发育、成虫历期、饲料系数的影响,在温度20~25℃、湿度70%~80%的环境下,以狐貉粪为主料,添加不同比例的基础料（麦麸、豆粕与玉米面）进行饲喂。结果表明：30%发酵混合料+70%基础料处理下,老熟幼虫、预蛹、蛹的质量分别为156.0、108.8、60.2 mg,显著高于对照组,预蛹历期、蛹历期分别为7、6 d,相较于对照组显著缩短;30%发酵混合料+70%基础料的黑水虻成活率、化蛹率、羽化率都较高,分别为93%、88%、91%;50%发酵混合料+50%基础料处理组除幼虫体重显著低于30%发酵混合料+70%基础料处理组外,其他指标差异均不显著。综合分析认为,30%~50%发酵混合料对黑水虻生长发育最为适宜。     

陆地棉花铃期抗旱指标筛选及评价

为分析棉花资源的抗旱性,以253份陆地棉资源为试验材料,于花铃期进行干旱胁迫处理,测定包括光合作用、农艺性状和产量性状相关的15个指标,通过主成分分析、相关性分析、抗旱隶属函数分析及聚类分析,对其进行抗旱性综合评价及抗旱指标筛选。以抗旱性度量值（D值）为参数,可将上述资源分为强抗旱、抗旱、耐旱、较敏感、敏旱5类。其中,强抗旱材料包括JK625、库车7946、肯尼亚2号等14份;敏旱材料包括HT-176、川R128、鄂棉18号等19份。有效铃数、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素相对值、有效果枝数、皮棉重和株高较其他指标更为敏感,可作为花铃期抗旱性鉴定的关键指标;另外,叶绿素相对值、株高、气孔导度和蒸腾速率可作为花铃期抗旱的立测指标。     

基于响应面法的粘质沙雷氏菌BRC-CXG2发酵培养基优化

为了将粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）应用在松墨天牛（Monochamus alternatus）防治上,对粘质沙雷氏菌的培养基配方进行了优化。通过单因素试验筛选粘质沙雷氏菌发酵培养基的碳源、氮源和无机盐,利用Plackett-Burman试验设计确定3个主要影响因素,通过最陡爬坡试验,结合Box-Behnken Design试验设计及响应面分析法优化培养基组成成分,获得培养基最佳配方与发酵条件：葡萄糖23.27 g·L^-1、蚕蛹粉22.37 g·L^-1、酵母粉10 g·L^-1、硫酸镁2 g·L^-1、磷酸氢二钠3 g·L^-1,氯化钠2 g·L^-1;在28 ℃、150 r·min^-1条件下发酵36 h,装液量体积分数为50 mL/250 mL,接种量4.73 %,pH 7.1~7.3。最后,根据最优培养条件验证发现优化后培养基中生长的菌落数为6.0×10⁹ cfu·mL^-1,是初始培养基的9.42倍,与模型预测值相符。研究结果为粘质沙雷氏菌的发酵生产提供了理论基础,为松材线虫病（pine wilt disease）的防治提供了新的途径。     

基于Openpose改进的苹果生长方向检测

【目的】 苹果采摘机器人在果园作业过程中,不仅需要精准地确定果实的位置,还需要对苹果的生长方向进行精准检测,这样才能够实现机械爪规划出仿人式采摘的抓取方式,实现果实的高效采摘。【方法】 文章提出了一种基于改进Openpose的方法,实现了对自然生长状态下果实生长方向的精准检测。改进方案主要从两个方面进行,首选是通过ShuffleNet V2和CA注意力机制相融合的方式替换原VGG19结构,降低主干的参数量,然后是结合单个苹果关键点的特征对该模型进行了去除部分PAF分支的优化改进策略。【结果】 改进后的Openpose在各个指标上,全面超过了原Openpose,其运行速度是改进前的6.56倍,对于mAP、mAP-s、mAP-b、AP50和AP75这些参数,分别增长9.18%、8.50%、11.56%、1.67%和6.35%,并且在各项指标上超越了AlphaPose和CFA算法。【结论】 经过对Openpose模型改进前后的对比和现有算法对比,证明了该文算法在自然场景下对果实生长方向检测的优越性和鲁棒性。