基于卷积神经网络的棉花关键生育时期识别

为实现棉花生育时期的快速识别,本研究将无人机遥感与图像识别和深度学习技术相结合,以不同品种、不同种植密度的棉花为研究对象,基于搭载RGB相机的无人机获取棉花不同生育时期的冠层图像,对获取的图像进行分割,并将分割后的图像数据集作为输入向量训练卷积神经网络模型(VGGNet19和GoogleNet),建立识别棉花关键生育时期的模型,然后通过对比分析2个学习率(0.0001和0.0005)和4个dropout(0.4、0.5、0.6、0.7)组成的8个训练模型,筛选出最优模型。结果表明,GoogleNet训练模型在学习率为0.0001、dropout为0.6时的准确率最高(98.06%),性能评估指标最好;而VGGNet19训练模型在学习率为0.0005、dropout为0.5时的准确率最高(72.26%),评估效果最好。综合对比模型训练结果、训练轮数、预测集测试结果以及性能评价,GoogleNet卷积神经网络(CNN)模型对棉花关键生育时期识别的效果优于VGGNet19模型,且学习率为0.0001、dropout为0.6时的GoogleNet训练模型是识别棉花关键生育时期的最优模型。本研究为棉花生育时期的快速识别提供了技术支撑,也为其他农作物的生育期研究提供了借鉴方法。

聚丙烯酸酯基耐刮擦涂层的制备与性能研究

核燃料棒作为核电堆芯的第二道放射性保护屏障,在安装过程中极易被固定格架划伤。而现有的核燃料棒防护涂层存在防护效果不佳、清洗不达标等难题。基于乳液聚合技术制备硬度和柔韧性均衡的丙烯酸乳胶,并制备水性耐刮擦涂料。结果显示:涂料粒径分布较窄;涂层在200℃以下具有热稳定性,划痕形貌为韧性断裂,水接触角降低至48.66°;并且烘烤温度90℃烘烤时间30 min所得涂层耐刮擦性能和水洗性能达到最优。该涂层有望减少核燃料棒表面刮伤,助力我国核电事业安全发展。

品种和播期对麦套短季棉产量和纤维品质空间分布的影响

【目的】研究不同短季棉品种与播期对棉花产量和纤维品质空间分布的影响,为黄河流域棉区麦棉两熟全程机械化适宜播期及品种的选择提供参考。【方法】于2019―2020年开展大田试验,采用裂区设计,以短季棉品种(锦科707和鲁棉2387)为主区,4个播期5月10日(SD1)、5月20日(SD2)、5月30日(SD3)、6月10日(SD4)为副区。调查棉花生物量、株式图、产量和产量构成要素等指标并测定主要纤维品质指标及纤维品质综合指标Q值。【结果】晚播(SD4)处理下棉花花铃期延长,而叶面积指数、果枝数和果节数均随着播期的推迟呈现逐渐降低的趋势。播期显著影响皮棉产量和棉铃分布,2019年和2020年SD1、SD2和SD3皮棉产量均无显著差异,但播期推迟至6月10日的SD4处理下2年2个品种平均皮棉产量较SD1、SD2和SD3分别降低38.7%、37.2%和32.7%。此外,随播期推迟,第1~3果枝的结铃数占比显著增加,第6果枝以上的结铃数占比显著减少。对比纤维品质综合指标Q值,SD1、SD2、SD3处理的中部和上部果枝棉铃的纤维品质优于SD4。2个品种在产量和品质上存在显著差异,2年均是鲁棉2387皮棉产量较高,锦科707的纤维品质较优。【结论】2个品种表现相似,在SD1、SD2、SD3播期下皮棉产量无显著差异且形成相对较优的纤维品质。因此,为避免产量大幅降低,黄河流域棉区麦套短季棉模式下棉花播种日期不应晚于5月30日。

麻杏石甘口服液治疗肉鸡感染鸡毒支原体的效果评价

旨在验证麻杏石甘口服液对人工感染鸡毒支原体治疗效果。将87只1日龄健康鸡按常规饲养至20日龄,随机分为感染对照组、空白对照组和治疗组。空白对照组正常饲喂,不感染。感染对照组和治疗组的试验鸡通过滴鼻、点眼、气囊注射鸡毒支原体M17菌液共1.5 mL(109 CCU·mL^(-1)),1次·d^(-1),连续感染4 d。在感染的第5天(D1),治疗组经每升水1.5 mL麻杏石甘口服液饲喂治疗,连用5 d,停药后观察6 d。观察给药前1 d(D0)~D11各组鸡的呼吸、咳嗽、流涕、甩鼻、采食和精神状态等临床症状并进行评分,计算临床症状总评分、痊愈率、有效率和无效率。于D0和D12称量试验鸡体重,计算平均增重。分别于D2、D6、D12,每组剖检试验鸡6只,观察肺和气囊病理变化,并采集肺进行组织病理学观察。结果显示:治疗组临床症状总评分在D3开始明显降低(P<0.05);治疗组在D2、D6、D12,肺和气囊病变评分均显著低于感染对照组(P<0.05),肺的组织病理学病变评分也显著低于感染对照组(P<0.05),空白对照组未见异常;治疗组的痊愈率为76.5%,有效率94.1%,无效率为5.9%。感染对照组和治疗组的平均增重显著低于空白对照组(P<0.05)。麻杏石甘口服液可明显改善肉鸡气囊和肺组织病理损伤,对人工感染鸡毒支原体的肉鸡有较好的治疗效果。

南海北部陆架早—中中新世古珠江河道发育特征及汇流冲刷模式

河道体系是侵蚀和沉积物搬运的重要通道,控制了大陆边缘源汇体系中砂体总体的输送和分布格局,并可有效指示古代构造活动、物源供给、气候变迁和海平面变化等丰富地质信息。研究基于高分辨率的三维地震、钻测井资料,结合层序划分方法和地震沉积学综合分析手段,揭示了南海北部珠一坳陷早—中中新世古珠江分流河道体系的类型和展布特征,并且以典型层序为例精细揭示了海平面变化控制下河道类型由辫状向曲流的转换。同时,在研究区地震剖面上识别到多处异常下切现象,经研究可解释为辫状河道内的汇流冲刷,其典型特征为:(1)下切深度局部增大;(2)平面近似圆形或椭圆形;(3)内部为砂质充填。虽然汇流冲刷结构在地震剖面特征上与“传统”意义的下切谷极易混淆,但在沉积特征和成因上存在较大差别,因此,对它的识别有助于避免层序界面的错误判别,并且其后期充填的河道砂体具有局限分布的特点,易于在后期海侵泥岩的覆盖下形成潜在的岩性圈闭新类型。

农业高质量发展背景下中国棉花产业的转型升级

2017年,中国棉花生产、消费、进口、出口均呈现止跌回稳的积极态势;棉花产业转型升级提质增效的开局良好,新疆供给侧结构性改革稳步推进,在国家棉花产业联盟的推动下棉花品质得到提升,"良好棉花"助推国内棉花产业转型升级;并且质量意识不断深入人心,棉花产业供给侧结构性改革取得阶段性成效。棉花品质由中低端向中高端发展是由中国国情、农情、棉情和纺织业行情决定的,是中国棉花生产"走稳走准""以质保量、保规模"的有效路径,是中国由产棉大国转向产棉强国的发展之需,是"质量兴农""绿色兴农"和"品牌强农"在棉花产业的具体行动。最后,对推进中高端品质原棉生产引领棉花产业发展提出了相关对策。

基于红外热成像的棉花叶片温度分布量化方法研究

【目的】叶片温度反映作物生长的生理过程和能量交换,是作物生长监测的重要指标。本研究旨在提出一种量化棉花叶片温度空间分布的方法。【方法】以水培条件下缺钾和正常棉花叶片的红外图片为研究对象,基于Stata和Surfer软件去除棉花红外图片中无关背景强化目标叶片的温度信息;应用地统计学空间网格法实现对叶片温度分布的数量化;最后统一红外图像的温度标尺实现不同处理间叶片不同区域的温度比较。【结果】经过处理后的图像能体现不同处理间的叶片温度差异。缺钾叶片平均温度、叶脉温度和叶脉外叶片温度分别高于正常叶片0.52℃、0.59℃和0.47℃。此外,缺钾处理叶片内部温度的变幅(0.76℃)及变异系数(0.38%)均高于正常叶片(0.54℃,0.27%),且以叶脉温度升高最多(0.53℃)。叶片内部温度的概率分布分析表明,缺钾叶片温度分布的四分位差高于正常叶片0.07℃,说明正常叶片温度分布相对集中。【结论】这一方法的提出有助于进一步准确监测棉花长势,为指导棉花精准管理奠定基础。

基于无人机RGB图像的棉花产量估算

目前,无人机系统已应用于作物产量估算,利用无人机搭载的RGB相机在花铃期和吐絮期从3个高度(10、20和30 m)分别采集棉花冠层图像,提取图像的颜色指数和纹理特征,进而对提取的特征分别进行逐步回归分析和因子分析,筛选出重要特征并构建棉花产量估算模型。通过对比分析2个生育时期和3个高度的产量估算模型,最终确定利用RGB图像对棉花进行产量估算的最佳生育时期和最佳高度。结果表明,20和30 m高度下花铃期图像建立的产量模型拟合度以及模型精度均比吐絮期好,而40 m高度下2个生育时期的模型拟合度接近,但花铃期的验证结果不显著;对比20和30 m高度下花铃期以及40 m高度下吐絮期的产量估算模型发现,30 m高度下花铃期通过SWR方法建立的模型拟合效果最佳,由此表明,棉花产量估算的最佳生育时期为花铃期,图像采集的最佳高度为30 m。综上,利用无人机RGB图像能准确快速估算棉花产量,为基于可见光图像的棉花产量估算提供了理论和技术参考,并为其他农作物估产模型的建立提供借鉴。

苏州市三级甲等医院建筑能耗现状与影响因素分析

采用能源审计的方式对苏州市6家三级甲等医院的能耗现状进行了调研统计,结果显示:苏州地区三级甲等医院平均单位面积年能耗量(折合标准煤)为60.93kg/(m^2·a),处于夏热冬冷气候区的中等水平。基于偏相关分析法对医院能耗的影响因素进行了分析,发现医院的建筑面积、年总床日数、手术人次、住院人次、床位数与能耗显著相关,而急诊量为显著不相关影响因素。

艾氟迪在南疆棉花上的应用效果

以喷施植物生长调节剂缩节胺为对照,在南疆研究滴施新型植物生长调节剂艾氟迪对棉花生长、产量、品质的影响,旨在为棉花优质高产高效化控提供理论依据和技术指导。结果表明:棉花滴施艾氟迪后株高变矮,单株果枝数增加,单株铃数、铃重增加,籽棉产量增加6.8%,皮棉产量增加7.9%,对棉花品质无明显影响。

基于机器学习和无人机图像的棉花密度识别研究

随着人工智能的发展,机器学习正逐渐应用于大田信息化管理,可以节约时间、减少劳动用工。利用无人机获取6个密度(1.5万株·hm^(-2)、3.3万株·hm^(-2)、5.1万株·hm^(-2)、6.9万株·hm^(-2)、8.7万株·hm^(-2)、10.5万株·hm^(-2))棉田的RGB图像,以数据增强技术扩大数据集,通过机器学习算法的不同模型(支持向量机、VGGNet16、GoogleNet、MobileNetV2)实现不同密度棉田图像的识别分类,并对比了不同模型的图像识别效果。基于支持向量机模型的方法是利用尺度不变特征变换对数据集进行特征提取,将其作为分类器的输入向量进行图像分类;该模型的平均分类识别准确率为74.18%。基于3种卷积神经网络模型(VGGNet16、GoogleNet、MobileNetV2)的方法是结合迁移学习并搭配Adam优化算法对模型进行微调,自动提取数据集特征并重新训练;其分类识别准确率均在90%以上。结果表明,相较于传统机器学习,3种卷积神经网络模型训练对不同密度棉田图像的分类识别准确率更高。比较4种神经网络模型的测试集验证结果,GoogleNet和MobileNetV2模型的平均分类识别准确率达到98%;结合模型评估指标精确率、召回率、F1分数可知,这2种模型的性能较好。该研究表明了深度学习算法对不同密度棉田图像分类的有效性,探索的图像识别方法和优选模型可为棉花大田信息化管理提供技术支持。

基于Creo Simulate的生物质成型机成型套筒有限元分析

生物质成型机可以将松散的生物质原料(主要是农林废弃物)加工具有一定形状的成型燃料,对农林废弃物资源的再利用有着非常重要的意义。以HPB-V型液压式生物质成型机的成型套筒为研究对象,采用理论分析和Creo Simulate有限元分析相结合的方法,为成型套筒的制造材料选择提供思路和依据。成型套筒的基本参数:成型套筒出料直径为100mm,套筒锥长为240mm,锥角为8.4°,成型套筒材料为45钢和20CrMnTi钢。通过有限元分析,结果表明:两种材料在静力作用下都不会发生破坏,都适合加工制造成型套筒,但在工作过程中45钢成型套筒会发生疲劳损坏,20CrMnTi钢成型套筒不会发生疲劳损坏,因此,20CrMnTi钢更适合加工制造成型套筒。

新疆机采棉发展回顾、现状分析及措施建议

棉花是新疆的支柱产业,对我国经济发展具有重要战略地位,其兴衰直接关系到新疆乡村振兴战略的实施和棉农植棉积极性的提高。近年来,机采棉的大面积推广应用极大地提高了采棉效率,缓解了用工难的问题,但棉花价格却在低位徘徊,棉农收益并没有因采棉效率的增加而提高。通过回顾新疆机采棉的发展历程,简述了新疆机采棉发展现状,提出了新疆机采棉发展存在的问题和发展建议,旨在为我国新疆机采棉产业发展提供解决思路,推动新疆棉花产业的可持续发展。

新疆南疆不同棉花品种的生长特征及其品质分析

【目的】测定不同品种的生育期、生物量、冠层结构、产量及纤维品质等指标,分析其各自的特征差异,筛选出适宜于新疆南疆地区种植的优良棉花品种。为新疆南疆机采棉高产优质栽培提供理论依据。【方法】以6个棉花品种为试验材料,于2016~2018年度在新疆南疆阿拉尔地区设置品种比较试验。【结果】年际与品种对棉花熟性、地上部干物质、光辐射截获率、叶面积指数均存在影响,但品种作用更大。在机采棉种植模式下,鲁棉研36号和中棉所57号早熟,中棉所75号、中棉所88号和中杂7号中熟,中棉所60号晚熟。6个棉花品种相比,中棉所88号生育期适中,叶面积指数和光截获率均最高,干物质积累量最大,其增幅较最低的鲁棉研36号分别达到31.48%~36.59%、25.52%~28.02%,22.85%~29.97%,籽棉和皮棉产量均最高,分别达到6470.87和2612.65 kg/hm 2,;产量构成因子中,中棉所88号棉铃数高且空间分布更合理,衣分和铃重显著提高,有利于增产;纤维品质指标中,中棉所88号上半部平均度、整齐度数和断裂比强度均最高,3年中均值分别达到30.21 mm、85.12%、30.48 cN/tex,马克隆值和断裂伸长率均最低,纤维品质综合表现较好。【结论】中棉所88号是较为适合南疆种植的棉花品种。

棉田间套复合体系提升生态系统服务功能研究进展

棉田间套复合体系是以提高棉田整体经济效益为目标而发展起来的现代农业种植体系,不仅能有效地缓解粮棉、经棉和果棉争地矛盾,实现棉花与其他作物同步增产增收,还可以作为协调粮食安全与生物多样性保护之间矛盾的有效手段。近年来,棉田间套复合体系越来越受到人们的重视和应用。本文系统总结了棉田间套复合体系提升生态系统服务功能的研究进展,如增加生物多样性、增加系统生产力和经济收益、提高光热利用效率、改善棉花品质、控制病虫草害等。并从地上光热资源和地下根系生态位互补、种间促进作用增加资源有效性、化感作用减轻病虫害最终促进邻居植物生长方面解析其潜在的生态学机制。最后对今后的研究方向进行了展望。

棉花株式图信息数字化方法及其应用

【目的】创建并验证棉花株式图信息数字化和获取株式图时空分布特征的新方法。【方法】利用标准化的数字存储株式图信息,通过Visual Basic编程自动读取Excel数据表并自动统计计算株式图信息指标,最后分别输出Excel和图形化的统计结果。将数据结果导入Surfer软件,绘制棉花各生殖器官性状概率分布图。并运用该方法处理10个品种(系)株式图信息。【结果】实现了株式图信息的自动化处理,快速形成了各品种蕾期现蕾概率、花铃期生殖器官发生概率与脱落概率、吐絮期成铃概率的空间分布。这些时空分布图准确、清晰、直观地描述了棉花株式图信息及其分布特点。而且根据数字化的株式图信息统计结果可生成各果枝不同果节上的概率变动趋势,为深度挖掘株式图信息提供参考。【结论】该方法可快速绘制棉花每个果枝各果节生殖器官发生概率的时空分布图。

气候变暖背景下中国三大棉区水热时空变化

气候变化背景下,我国棉区气候资源也发生了相应的变化。研究棉花各生育期的水热时空变化特征,并提出相应技术与策略,对气候变化背景下稳定我国棉花生产具有重要意义。本文基于我国三大棉区——西北内陆(总产占全国80%以上,包括北疆亚区、南疆亚区、东疆亚区及河西走廊亚区)、黄河流域及长江流域棉区377个气象站点的逐日气象数据和50个农业气象试验站的物候期数据,分析了1961—2017年棉花各生育阶段及全生育期的生长度日(GDD)、高温度日(HDD)、降水量及其气候倾向率的时空分布,并提出应对策略。结果显示,1)1961—2017年,三大棉区GDD总体呈增加趋势,全生育期有94.16%的站点棉花GDD呈增加的趋势,各生育阶段GDD倾向率高值(除播种—出苗、吐絮—收获期)主要分布在东疆亚区的淖毛湖、哈密、伊吾及红柳河一带,河西走廊亚区的酒泉、高台及张掖一带,其次是北疆亚区。2)各生育时期HDD空间分布差异明显,现蕾—开花期、开花—吐絮期HDD总体呈增加趋势,分别有85.94%和76.40%站点棉花HDD呈现增加趋势;花铃期前后,长江下游亚区东部、南疆与北疆亚区东部、东疆亚区、河西走廊亚区西部、黄河流域棉区的特早熟亚区西北部及长江流域棉区的长江上游亚区东部棉区,棉花HDD增加趋势明显,高温风险较大;总体上高温风险最小的是北疆亚区。3)棉花全生育期降水量在长江流域的长江中游亚区、长江下游亚区与西北内陆棉区大部呈增加趋势,其他地区均呈减少趋势;棉花全生育期降水量出现北移现象,西北内陆棉区降水量的高值主要分布在北疆亚区,且增加最多。播种—出苗期,除北疆亚区降水量明显增加外,全国大部分棉区干旱风险呈增加趋势。三大棉区GDD总体上均呈现增加的趋势,有利于棉区的扩大与高产优质的潜力挖掘,但需选用具有高产潜力的品种;西北内陆棉区现蕾—吐絮期,在南疆亚区与北疆亚区东部、东疆亚区、河西走廊亚区西部棉花种植存在极端高温风险,生产上需选用抗高温品种,合理水肥运筹等措施,来应对极端高温风险的增加;黄河流域棉区和长江流域棉区北部,干旱风险增加,生产上应采用适当的抗旱品种,采取配套抗旱栽培管理措施来降低气候变化带来的干旱风险。

不同种植模式棉田土壤温度的时空变化特征

【目的】土壤温度影响着作物的生化过程,了解不同种植模式棉田土壤温度的时空分布特征对探究如何提高不同种植模式下的棉花生产潜力非常重要。【方法】对不同种植模式:单作棉花(MC)、麦套棉花(WIC)、麦后棉花(WDC)农田10-110 cm土层温度进行连续实时监测,并调查棉花的生育进程和各农艺性状。【结果】在5月下旬麦棉共生期,单作棉花的平均土壤温度比两熟棉田土壤温度高1~3℃。7月初,在10-40 cm土层两熟棉花土壤温度大于单作棉花土壤温度,40-110 cm正好相反。8月上旬,各种植模式棉花土壤温度差异缩小,单作棉花土壤温度稍低于两熟棉花的土壤温度。在9月中旬,两熟棉花的土壤温度低于单作棉花的土壤温度。土壤温度主要影响棉花出苗到现蕾和开花到吐絮期的持续时间,对现蕾到开花的持续时间影响不明显。土壤平均温度越高,该生育时期的持续时间越短。同一时期两熟棉花土壤温度的日最低温出现的时间要比单作棉花早1 h左右,而日最高温出现的时间基本一致。不同种植模式不同土层的土壤积温与生物量拟合呈显著的线性关系。【结论】优化管理措施,如通过控制灌溉的时间和量来缓解土壤温度对棉花生长的影响,提高苗期和开花到吐絮期的土壤积温对两熟棉花出苗和吐絮都是有益的。本文以期为不同种植模式的合理配置与管理提供理论依据。

不同灌水频率和灌溉定额对南疆无膜棉蕾铃时空分布及产量形成的影响

【目的】研究不同灌水频率和灌溉定额对无膜棉蕾铃时空分布特征和产量形成的影响,为制定南疆无膜植棉灌溉制度提供参考。【方法】2020―2021年以中棉619为供试品种,无膜种植,采用单因素随机区组设计,第一年设置3个灌水处理,分别为花铃期灌水4次(W4)、6次(W6)、8次(W8),灌水间隔分别为12 d、8 d、6 d;第二年设置4个灌水处理,在第一年基础上增加了处理W7,即在花铃期灌水7次、灌水间隔7 d,2年各处理灌水定额均为69 mm,W8最后一次灌水定额为52.2 mm;2年均以花铃期灌水8次、灌水定额为45 mm的地膜棉作为对照(CK)。调查棉花各生育时期株式图和产量及构成。【结果】对横向和纵向各部位棉铃成铃率的统计分析表明:吐絮期W4上部果枝及外围成铃数和成铃率低于其他处理,W6与W8各部位成铃数和成铃率相近,W7成铃数和成铃率高于W4、W6、W8。吐絮期棉铃的脱落率分析结果显示:2年均表现出外围铃和上部果枝棉铃脱落率高的规律,但各处理的脱落部位和脱落率不同。产量构成因素和水分利用效率分析结果表明:W7处理单位面积铃数、铃重、籽棉产量均显著高于W4,而与CK差异不显著,水分利用效率高于W6和W8。【结论】无膜棉花铃期灌水频率和灌溉定额过高或者过低都会影响棉花成铃数和棉铃时空分布,显著影响铃重,进而影响产量。W7可以为南疆无膜棉灌溉制度的制定提供参考,即蕾期灌水2次,灌水周期为10 d,花铃期灌水7次,灌水周期为7 d,灌溉定额为573 mm。

机采棉模式下麦棉两熟配置方式对作物产量和棉花早熟性的影响

【目的】研究黄河流域棉区机采模式下麦棉配置方式对麦棉产量和棉花早熟性的影响,为麦棉配置方式下的全程机械化管理提供技术支撑。【方法】在76 cm机采棉标准行距的麦棉两熟制下,在河南安阳开展了2年田间试验(2017/2018和2018/2019年度),采用中棉所79和中棉所50,设置W2C1(2行小麦1行棉花)、W3C1(3行小麦1行棉花)和W6C2(6行小麦2行棉花)3种麦棉配置方式,比较和分析了小麦和棉花产量及其构成因素、小麦边行效应,以及棉花生物量,伏前桃、伏桃、秋桃比例,霜前花率和纤维品质主要指标等。【结果】W3C1的小麦产量显著高于W2C1和W6C2,分别高16.2%~43.3%和28.4%~52.3%;有效穗数分别高出29.2%~47.5%和34.9%~53.6%,差异达到显著水平;但W3C1小麦边行与内行的产量(2019年)、单位面积有效穗数(2018年)等指标的差异均显著低于W6C2。不同配置方式间棉花纤维长度、断裂比强度和马克隆值等指标差异均不显著。2年试验中,中棉所50的籽棉产量和收获指数在3种配置方式间均无显著差异,但中棉所79在W3C1下收获指数低于W6C2和W2C1。W3C1配置下,中棉所50较中棉所79节枝比低,生殖生长快,伏桃占比高,壳铃比低,收获指数高,霜前花率高出38.7~54.2百分点;该配置的土地当量比达1.689~1.697,显著高于其他配置方式。【结论】黄河流域麦棉两熟模式下采用W3C1配置与短季棉中棉所50搭配,麦棉系统的土地当量比高,棉花霜前花率高,小麦群体一致性好,增产显著;该配置方式有助于提高麦棉机械化管理水平和种植效益。