河北平原中低产区小麦与玉米生产现状及增产潜力分析

本文基于2000—2013年MODIS/NDVI遥感信息与主要粮食作物的统计数据,分析了河北平原中低产区冬小麦和玉米生产的时空格局,并利用各县粮食作物主要生育期累积NDVI的逐年值、14年的最大值及单产统计数据,采用最小二乘法原理,进行数值曲线拟合,构建了单产遥感估测模型,估算了河北平原中低产区冬小麦和玉米的增产潜力。结果表明:1)冬小麦在邯郸和衡水的最大生产力水平较高,在沧州、廊坊及邢台中部的最大生产力水平较低,即后者挖掘增产潜力之后也很难达到前者的最大生产力水平;玉米的最大生产力水平普遍较高,挖掘增产潜力后均可达到较高的生产力水平。2)冬小麦和玉米总产增产潜力在沧州和邯郸较大;冬小麦单产增产潜力多低于10%,平均增产356 kg?hm?2(5.87%);玉米单产增产潜力多高于10%,平均增产798 kg?hm?2(12.33%);单产增产潜力区域分布不同,冬小麦为廊坊保定沧州邯郸邢台衡水,玉米为邢台邯郸保定沧州衡水廊坊。3)以河北平原近14年来作物累积NDVI的最大值估算的全区冬小麦增产潜力为3.90亿kg,玉米增产潜力为9.62亿kg,二者合计可增产13.52亿kg,约相当于区域冬小麦和玉米理论可达增产潜力的1/5。本文估测粮食作物增产潜力的方法可以应用于估测多尺度范围、不同作物的增产潜力,研究结果可为相关部门的决策和管理提供依据。     

Foliage application of nitrogen has less influence on soil microbial biomass and community composition than soil application of nitrogen

Purpose

Many studies have shown the simulated effects of nitrogen (N) deposition on soil microbial community composition by adding N directly to the forest floor but have ignored the N retention process by the canopy. This study was conducted to compare the responses of soil microbial biomass and community composition between soil application of N (SAN) and foliage application of N (FAN).

Materials and methods

A pot experiment was designed with (1) two N application methods (SAN and FAN), (2) three N application levels (5.6, 15.6 and 20.6 g N m^?2 year^?1), and (3) two tree species (Schima superba Gardn. et Champ. and Pinus massoniana Lamb.) following a nested factorial design. Soil microbial biomass and community composition were determined using phospholipid fatty acids (PLFAs) techniques after 1 and 1.5 years of treatments.

Results and discussion

Nitrogen addition increased (P?<?0.05) soil NH₄⁺-N content and soil NO₃^?-N content and decreased (P?<?0.05) soil pH and soil microbial (bacterial, fungal, and actinomycete) biomass for both N application methods. Compared with the SAN treatment, the FAN treatment had higher (P?<?0.05) pH and lower (P?<?0.05) contents of soil NH₄⁺-N and soil NO₃^?-N. Soil microbial biomass and community composition were significantly different between the different N addition levels under the SAN treatment, but they showed no significant difference (P?<?0.05) between the different N addition levels under the FAN treatment. The soil microbial biomass in the S. superba soil was higher (P?<?0.05) than that in the P. massoniana soil for the FAN treatment, with the opposite trend observed under the SAN treatment. Moreover, redundancy analysis showed that soil microorganisms were significantly correlated with soil pH, soil water content, NH₄⁺-N, and NO₃^?-N.

Conclusions

The results showed that N addition affected soil properties, microbial biomass, and the composition of microbial communities; however, the FAN treatment had less influence on soil properties and soil microorganisms than did the SAN treatment over short time scales, and the extent of this effect was different between coniferous and broadleaf trees.

     

粗糙集在优化油田开发效果综合评价指标中的应用

为满足当前油田开发项目的需求,改变过去油田开发效果评价采用单一评价法的传统手段,因此有必要对油田开发效果进行综合评价。综合评价的前提是指标优选,它关系到评价结果的可信度与可靠性。以油田开发效果综合评价指标体系为研究对象,基于粗糙集理论提出了一种优化与约简的方法,对指标体系进行了优化,从而有效降低了计算量、提高了效率。通过对比实验验证了方法的有效性,为油田开发效果综合评价体系的构建提供了一种思路。     

PEG-6000模拟干旱胁迫对冷季型草坪种子萌发特性影响

\t\t\t\t\t目的\t\t\t\t\t探明冬樱花在干旱胁迫下的适应性。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t方法\t\t\t\t\t通过5%、10%和20%的PEG-8000模拟干旱胁迫,每隔2 d对冬樱花幼苗叶片生理指标进行测定。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结果\t\t\t\t\t随PEG质量分数的增加和胁迫时间的延长,叶片电解质外渗率持续上升,重度干旱胁迫(20%)的上升趋势最明显,第8天时比第0天上升了189.21%,差异显著(P<0.05);丙二醛含量总体上升,轻度干旱胁迫(5%)上升趋势较缓慢,中度干旱胁迫(10%)和重度干旱胁迫(20%)上升明显,第8天时分别比第0天上升了25.59%、55.78%和145.25%;可溶性糖含量出现不同程度的上升,轻度干旱胁迫的上升趋势最慢,重度干旱胁迫的上升趋势最明显,第8天时分别比第0天上升31.26%和87.78%;叶片相对含水量在胁迫过程中不断下降,重度干旱胁迫时下降最明显,第8天时比第0天下降了41.62%。相关性分析表明：电解质外渗率、丙二醛含量和可溶性糖含量之间呈极显著正相关,叶片相对含水量与电解质外渗率、丙二醛、可溶性糖均呈极显著负相关。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结论\t\t\t\t\t冬樱花叶片的生理变化说明其幼苗抗旱性较差。\t\t\t\t     

结合改进胶囊网络与知识蒸馏的茶青分类方法研究

不同等级茶青的准确分类,对名优茶产业发展至关重要,采用传统感官审评方法进行分选会使结果存在一定的主观性。采集茶青图像建立数据集,结合幽灵注意力瓶颈层与胶囊网络提出一种新型网络模型：GA-CapsNet。通过基于线性衰减比例系数的成长知识蒸馏方法对该模型进行训练,在迁移教师模型参数矩阵的同时,使学生模型随着迭代自适应降低依赖程度。试验结果表明,对比其他同类算法,所提出的方法在小规模数据集上分类性能优异,精确率、召回率及F1-score分别为94.97%、95.51%、95.24%。本研究基于机器视觉与深度学习技术构建了一种GA-CapsNet模型,为解决茶青分类问题提供了一种新思路。     

基于多尺度注意力机制和知识蒸馏的茶叶嫩芽分级方法

相较于人工感官评审法,基于深度学习和计算机技术进行茶叶嫩芽分级可以降低时间成本并大幅提高精度,但常用的识别模型存在着冗余计算量多和模型规格大的问题。为此以采摘自贵州红枫山韵茶场的茶叶嫩芽为研究对象,根据人工经验将茶样划分为3个等级;在ShuffleNet-V2 0.5x基本单元中嵌入多尺度卷积块注意力模块(MCBAM)与多尺度深度捷径(MDS),提出一种茶叶嫩芽分级模型(ShuffleNet-V2 0.5x-SMAU),聚焦茶样中有利于分级的特征信息;以在两个不同源域上预训练后的模型作为教师和学生模型,提出一种结合双迁移和知识蒸馏的茶叶嫩芽分级方法,借助暗知识的传授进一步增强分级模型分类性能与抵抗过拟合的能力。结果表明,本文方法能在保证模型轻量性的条件下,对测试集各级样本的分级准确率达到100%、92.70%、89.89%,表现出优于采用复杂网络模型的综合性能,在储存资源有限和硬件水平低的生产场景中应用具有优越性。     

黑河中游绿洲区玉米冠层阻抗的环境响应及模拟

蒸散发(ET)是区域能量平衡以及水量平衡的关键环节,精确估算蒸散发,对于提高水分利用效率以及优化区域用水结构具有重要意义,而冠层阻抗则是准确估算蒸散发的一个重要变量。为了确定冠层阻抗模型区域适用性、解决其参数化问题,本研究基于黑河重大研究计划已有的通量观测数据,以Irmak模型为基础,考虑微气象因子与冠层阻抗之间的关系,增加了大气CO_2浓度对冠层阻抗的影响,构建了未考虑CO_2和考虑CO_2影响的两种Irmak模型,并将其与Penman-Monteith(P-M)模型耦合,利用已有涡度相关数据,分析和检验了两种冠层阻抗模型对环境变量和大气CO_2浓度响应的模拟结果,并对模型参数进行敏感性分析。结果表明:将考虑大气CO_2浓度影响的Irmak模型与Penman-Monteith模型耦合,能够更好地模拟玉米冠层阻抗和蒸散量对外部环境变量的响应过程。在参数率定期该模型所模拟的冠层阻抗和蒸散量与实测值之间的R2分别达0.76和0.95,RMSE分别达33.1 s·m-1和34.5 W·m-2;模型验证期冠层阻抗和蒸散量模拟值与实测值之间的R2分别达0.68和0.90,RMSE分别达63.2 s·m-1和49.0 W·m-2。两个独立验证点结果表明考虑了大气CO_2浓度影响的Irmak模型具有较好的空间可移植性和适应性,模型能够较为准确地模拟玉米在整个生长季半小时时间尺度上的农田耗水过程。敏感性分析表明玉米冠层阻抗及其蒸散量对净辐射和相对湿度变化最为敏感,其次是气温、叶面积指数和大气CO_2浓度。本文所构建的考虑大气CO_2浓度对于玉米冠层阻抗影响的Irmak模型能够较为准确地估算作物蒸散量,并可为种植结构调整、土地利用方式改变以及大气CO_2浓度变化环境下的农田耗水研究提供一定的研究依据。     

基于多源卫星数据的黑河中游绿洲区土地利用分类与作物类型提取及其时空变化分析

研究土地利用与作物种植结构变化是分析农业生产活动和生态环境变化的重要手段。黑河中游绿洲是我国西北地区最重要的绿洲之一,也是甘肃省主要的商品粮基地。为准确研究黑河中游绿洲的时空变化情况,本文利用2001—2015年MODIS卫星数据,提取分析了近15年黑河中游绿洲范围的时空变化特征;基于2001—2016年的Landsat/TM,利用支持向量机分类法获得该绿洲区土地利用分类;基于2011—2016年的HJ1A/CCD数据,利用HANTS滤波后的NDVI时间序列曲线,获得作物种植面积的精细分类。经验证,该土地利用分类精度高于88.46%,kappa系数为0.81;小麦和玉米与实地验证点对比的分类精度高于90.8%。结果表明:1)黑河中游绿洲面积总体为增加趋势,仅2014年、2015年略有减少,绿洲面积从2001年的2 701 km2增加到2015年的2 936 km2。2)2001—2016年间,裸地面积减少436.7 km2,耕地面积增加91.3 km2,草地、林地面积增加289.6 km2。3)2011—2016年,小麦、玉米种植面积均有减少,小麦共计减少195.77 km2,玉米减少144.37 km2。研究结果可为当地农业种植结构的调整和作物估产及绿洲生态保护提供一定依据和参考。     

氮沉降对凋落叶分解前期土壤酶活性的影响

为了解凋落叶分解前期土壤酶活性对氮沉降的响应,通过室内模拟自然氮沉降(30 kg N·hm~(-2)·a~(-1)),设置无凋落叶(bare soil,BS)、马尾松凋落叶(Pinus massoniana litter,PL)、杉木凋落叶(Cunninghamia lanceolata litter,CL)及木荷凋落叶(Schima superba litter,SL)4种处理,恒温恒湿的条件下研究不同树种(马尾松、木荷、杉木)凋落叶分解率、土壤理化性质和土壤天冬酰胺酶及纤维素酶活性动态。结果表明:模拟氮沉降232 d后,杉木凋落叶分解最快,其次是木荷凋落叶,马尾松凋落叶分解最慢。随着外源氮的累积与凋落叶分解,凋落叶全氮含量增加,C∶N减小,土壤pH值下降显著。添加硝酸铵明显提高土壤氮素有效性。外源氮的持续输入能促进土壤纤维素酶活性增加,抑制土壤天冬酰胺酶的活性。凋落叶在分解前期抑制了土壤纤维素酶活性而后期起促进作用,但凋落叶分解对土壤天冬酰胺酶活性的影响无显著规律性。因此,氮循环将改变森林土壤C∶N比,从而影响森林生态系统的物质循环和能量流动。     

Effect of follicle cell autophagy on gonadal development of triploid female rainbow trout (<Emphasis Type="Italic">Oncorhynchus mykiss</Emphasis>)

Autophagy is a cellular process which occurs in eukaryotic cells. To study the mechanism regulating polyploid fish growth and development is of significance in genetic, because of its growth advantages and economic values. This study focused on triploid female rainbow trout (RBT) which discusses the effects of autophagy on gonadal development of polyploid fish. Autophagy-related genes of RBT lc3b, atg12, atg4b, gabarap1, and bcl2 were cloned, and autophagy gene expressions in gonads were analyzed at different developmental period. Gonadal ultrastructures were observed under transmission electron microscopy. To detect autophagy protein expression and localization, antibodies of RBT-LC3B and RBT-ATG12 were produced. Results showed clear evidence that autophagy-related genes were highly expressed during 200–300 days post fertilization (dpf), in which autophagosome structures were identified. In this stage, the conversion of LC3B-I to LC3B-II was greater than those in other stages. Immunolabeling-manifested autophagy occurred intensively in the cytoplasm of follicular cells. The morphology of follicular cells was gradually changed, leading to gonadal fibrosis and regression. This autophagic research is a new study area on gonadal development of polyploid fish.