摘要：为实时准确地检测到自然环境下背景复杂的荔枝病虫害,本研究构建荔枝病虫害图像数据集并提出荔枝病虫害检测模型以提供诊断防治。以YOLO v4为基础,使用更轻、更快的轻量化网络GhostNet作为主干网络提取特征,并结合GhostNet中的核心设计引入更低成本的卷积Ghost Module代替颈部结构中的传统卷积,得到轻量化后的YOLO v4-G模型。在此基础上使用新特征融合方法和注意力机制CBAM对YOLO v4-G进行改进,在不失检测速度和模型轻量化程度的情况下提高检测精度,提出YOLO v4-GCF荔枝病虫害检测模型。构建的数据集包含荔枝病虫害图像3725幅,其中病害种类包括煤烟病、炭疽病和藻斑病3种,虫害种类包括毛毡病和叶瘿蚊2种。试验结果表明,基于YOLO v4-GCF的荔枝病虫害检测模型,对于5种病虫害目标在训练集、验证集和测试集上的平均精度分别为95.31%、90.42%和89.76%,单幅图像检测用时0.1671 s,模型内存占用量为39.574 MB,相比改进前的YOLO v4模型缩小84%,检测速度提升38%,在测试集中检测平均精度提升4.13个百分点,同时平均精度比常用模型YOLO v4-tiny、EfficientDet-d2和Faster R-CNN分别高17.67、12.78、25.94个百分点。所提出的YOLO v4-GCF荔枝病虫害检测模型能够有效抑制复杂背景的干扰,准确且快速检测图像中荔枝病虫害目标,可为自然环境下复杂、非结构背景的农作物病虫害实时检测研究提供参考。

摘要：喷雾装置中风筒的聚风性能对果园风送喷雾机的作业质量具有重要影响,风筒的出口风速和风场的纵向幅宽是决定喷雾装置作业性能的重要因素。对风筒风场进行仿真模拟,设计对标试验确定了仿真模型与计算的可靠性。设计单因素试验和响应面优化试验分析筒壁与轴线的夹角、风筒长度和风机转速对风筒聚风性能的影响。结果表明:风筒长度和风机转速对风速的影响显著,提升风机转速或降低风筒长度有助于提高风速。风筒长度、筒壁与轴线的夹角和风机转速对纵向幅宽影响显著,影响显著的顺序为风筒长度>筒壁与轴线的夹角>风机转速。风筒最佳参数设计组合:风筒长度为540 mm、筒壁与轴线的夹角为3°、风机转速为2000 r·min^(-1),此组合下风送喷雾装置风筒风速为9.21 m·s^(-1),风场纵向幅宽为1627 mm。研究结果可为远射程喷雾机喷雾装置结构优化提供参考。

摘要：针对传统蝙蝠算法全局搜索能力不足的问题,提出一种改进蝙蝠算法(IBA-FCS),通过设计脉冲变频策略、自适应局部搜索策略和变异机制,有效提升了算法的全局搜索能力。基于经典测试函数的寻优结果表明,与粒子群算法、传统蝙蝠算法和其他改进蝙蝠算法相比,IBA-FCS算法具有更好的寻优性能。针对农业无人机的航迹规划问题,结合山地果园飞行环境的三维地形数据,构建了农业无人机安全航迹规划模型,设计了多因素约束的飞行成本函数;同时,将航迹规划模型的求解空间由笛卡尔坐标系变换到圆柱坐标系,进一步提升IBA-FCS算法的寻优效率,从而获取更好的航迹规划方案。仿真实验结果表明,在具有不同数量障碍物的多个飞行任务中,IBA-FCS算法较传统蝙蝠算法的飞行成本函数适应度平均下降20.335 5%,并且基于圆柱坐标系的IBA-FCS算法求解的飞行成本函数适应度较基于笛卡尔坐标系的规划结果平均下降4.612 7%。实地场景实验结果表明,基于IBA-FCS算法的规划方案能够收敛于最优航迹,进一步验证了山地果园静态障碍环境下应用改进蝙蝠算法和圆柱坐标系进行农业无人机安全航迹规划的可行性和有效性。

摘要：针对长江流域油菜主产区普遍使用的履带式油菜联合收获机进行高密高产油菜收获时清选筛面脱出物易堆积,影响油菜籽粒透筛,导致清选损失率高和作业效率低的问题,通过分析清选过程中物料抛散运动规律,设计了筛面物料匀散导流装置,确定了影响清选系统作业性能的装置关键结构与作业参数。构建了清选系统CFD-DEM耦合仿真分析模型,采用二次回归正交组合试验方法,探究了导流杆摆动频率、导流杆转速、驱动关节滑槽倾角对清选损失率、清选含杂率的影响,确定了最优参数组合。仿真试验结果表明,各因素对损失率和含杂率均具有显著影响,其中以导流杆摆动频率影响最显著,最优参数组合为导流杆摆动频率12.5 Hz、导流杆转速120 r/min、滑槽倾角20°。基于优化后的参数进行台架试验,结果表明,在相同的大喂入量条件下,增设筛面匀散导流装置后清选损失率为3.97%,含杂率3.71%,对比原清选系统损失率降低49.8%,含杂率降低34.7%,能够满足高密高产油菜的低损高效清选作业要求。

摘要：为了研究不同类型灌水器滴头对不同水肥配比沼液的抗堵塞性能,获得适用于沼液滴灌施肥的滴头,选取2种片式滴头、2种圆柱滴头和1种片式补偿滴头共5种滴头,设计了2种沼液配比进行周期性间歇灌水试验,比较了不同滴头的抗堵塞能力。结果表明,沼液水肥配比越大,滴头越容易发生堵塞;滴头流量相同时,片式滴头抗堵塞性优于圆柱滴头和片式补偿滴头;滴头类型相同时,额定流量越大,抗堵塞性越好;堵塞进程较为均匀,堵塞发生从毛管尾端开始;堵塞类型以物理和生物结合的复合性堵塞为主。根据试验结果,建议沼液施肥时,最优灌溉模式为:水肥配比选择1∶3,灌水压力选择80 kPa,滴头选择3 L·h^(-1)的片式滴头;单级120目过滤器过滤效果有限,可以考虑增加多级过滤。

摘要：在干旱沿黄灌区开展不同覆盖材料配合滴灌的灌溉保墒方式下,进一步研究了不同覆盖方式对梨园全生育期的土壤理化性状和养分含量变化影响,分析了土壤温度、水分、p H等和矿质营养元素间的相互关系,对覆盖后的土壤质量进行了综合性评价。试验处理分为无覆盖对照(T1)、园艺地布覆盖(T2)、玉米秸秆覆盖(T3)和黑地膜覆盖(T4)4个处理;试验设计为随机区组设计,每个处理小区均为167株梨树(约占地667 m;),重复3次;各小区土样分0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土层取样。结果表明:(1)园艺地布和黑地膜覆盖处理有一定的增温效应,而玉米秸秆覆盖有较好的降温和稳温效应,且增墒效应明显,土壤含水率比其他3种处理显著提高了1.0%~2.7%。(2)相较无覆盖处理,黑地膜覆盖可提升表层土壤p H,并加速表层土壤有机质的分解,有机质含量较无覆盖处理下降33.1%;玉米秸秆覆盖可显著降低各土层的土壤p H,降低范围为1.8%~4.6%,并促进0~20cm土层有机质的提升,土壤有机质含量增加12.2%;园艺地布覆盖下0~40 cm土层内土壤有机质含量和全盐量均有降低。(3)黑地膜覆盖下0~20 cm和20~40 cm土层的碱解氮含量分别为73.00 mg·g^(-1)和64.53 mg·g^(-1),均显著地高于无覆盖处理,无覆盖条件下土壤碱解氮在深层(40~60 cm土层)积累较多,显著地高于玉米秸秆和黑地膜覆盖;各处理0~20 cm和20~40 cm土层速效磷含量差异显著,大小顺序均为T4>T3>T2>T1,玉米秸秆覆盖可提升土壤速效钾和速效铁的含量。(4)进行主成分分析表明不同覆盖方式对梨园浅层土壤环境因子的影响要明显大于深层土壤,在0~40 cm土层内各覆盖处理效果均好于无覆盖处理,其中玉米秸秆覆盖在0~20 cm和20~40 cm土层综合得分分别为1.189和0.326,覆盖效果最佳。

摘要：SWEET蛋白通过调控植物体内糖分的运输、分配、转化和贮藏,广泛参与植物生长发育及响应病原菌胁迫的生理生化过程。为揭示SWEET基因在甘蔗生长发育及其与赤条病菌互作中的生物学功能,本研究基于甘蔗割手密种全长转录组文库和比较基因组学,根据注释SsSWEET11基因序列设计特异引物,利用RT-PCR技术从甘蔗割手密种cDNA文库中扩增该基因的全长序列,运用多种生物信息工具分析其特征,构建系统进化树;采用不同组织和抗、感赤条病的甘蔗品种分析SsSWEET11的表达模式;利用瞬时表达和亚细胞定位分析SsSWEET11的功能。结果表明,从甘蔗割手密种克隆获得SsSWEET11基因(登录号为OP554214),该基因全长927bp,编码308个氨基酸残基,具有2个MtN3_saliva结构域和7次跨膜结构域。系统进化树分析显示,SsSWEET11属于SWEET蛋白家族第Ⅲ亚家族成员,与高粱SbSWEET11相似性高达97.41%。qRT-PCR分析表明, ShSWEET11基因在不同组织中组成型表达,在蔗叶和根中表达量显著高于其他组织;赤条病菌胁迫下,ScSWEET11基因在抗病品种ROC22和感病品种MT11-610中呈现完全不同的表达趋势,与对照相比,抗病品种中该基因的表达量显著下调,而感病品种中,在胁迫48h和72h后该基因的表达量显著上调,分别为对照的5.90倍和5.43倍。亚细胞定位表明, SsSWEET11-GFP融合蛋白定位在质膜上。瞬时过表达SsSWEET11基因1 d后,二氨基联苯胺(Diaminobenzidine, DAB)对本氏烟叶片进行染色,叶片颜色没有变化,再接种烟草青枯菌、茄病镰刀菌蓝色变种7 d后,过表达植株叶片发病比对照组严重,且过敏反应相关基因、茉莉酸和水杨酸代谢途径相关基因呈现上调表达,而乙烯通路相关基因则没有响应,表明SsSWEET11基因参与茉莉酸和水杨酸信号传导通路,且病原菌侵染本氏烟草叶片能够诱发过敏反应。研究结果不仅为开发与甘蔗抗赤条病菌性状关联的分子标记提供积累,也为深入解析赤条病侵染甘蔗的分子机制奠定一定的基础。

摘要：旨在建立检测非洲猪瘟病毒(ASFV)血清抗体的间接ELISA方法。本研究以两株纯化的ASFV p30与p54蛋白单克隆抗体(mAbs)为靶分子,利用噬菌体展示十二肽库进行四轮生物淘选,筛选多肽表位,以氨基酸GGG为接头设计合成表位串联多肽作为包被抗原,通过棋盘滴定法确定间接ELISA的最佳反应条件,利用不同类型血清样本对建立的方法进行特异性分析、敏感度分析、稳定性分析及符合性评价。噬菌体淘选试验结果表明^(146) PAEPYTT ^(152)为本实验室保存的mAb所识别的p54蛋白抗原表位核心序列。ELISA条件优化试验结果显示,以鸡卵白蛋白(OVA)作为N端偶联物的表位串联多肽抗原具有较低的非特异性血清反应背景,当多肽以碳酸盐缓冲液包被(2μg·mL^(-1)),血清以封闭液(1%明胶溶液)稀释100倍,辣根过氧化物酶(HRP)标记抗体以0.05%PBST溶液稀释5000倍时,反应效果最佳;以上述优化后的条件确定了血清抗体阳性临界值为0.339。方法评价试验结果显示,该方法与经典猪瘟病毒(CSFV)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)、猪圆环病毒2型(PCV2)、猪细小病毒(PPV)及猪伪狂犬病病毒(PRV)的抗体阳性血清均无交叉反应,能检测低至1600倍稀释的ASFV阳性血清,具有较好的重复性。用该方法与商品化的ASFV抗体检测试剂盒同时检测320份猪血清样本,两种方法的相对特异性和相对敏感性分别为97.6%与97.3%,总体符合率达97.5%(312/320)。综上表明,本研究建立的多肽间接ELISA方法具有良好的特异性、敏感性及重复性,具有发展为临床诊断试剂盒的潜在应用价值。

摘要：为明确新型播种方式立体匀播条件下小麦干物质积累及对水分的利用情况,挖掘播种方式节水潜力。本试验于2020—2021年冬小麦生长季在石家庄和北京2个试点进行同步试验,以中筋节水型小麦“轮选103”为供试品种,采用裂区试验设计,主区设3个灌水量:600 m^(3)hm^(-2)(W_(1))、900 m^(3)hm^(-2)(W_(2))和1200 m^(3)hm^(-2)(W_(3));副区为立体匀播(S_(1))和常规条播(S_(2))两种播种方式,从产量构成、物质积累与转运、水分利用角度研究不同播种方式下小麦对春季灌水量的响应差异,为小麦节水生产提供理论依据和技术支撑。结果表明:相同灌水量条件下,立体匀播产量高于常规条播,主要是其叶面积指数(LAI)较高,且随着生育进程的推进变化较为稳定;同时,匀播小麦功能叶的光合性能优于条播,利于合成更多的有机物,使得匀播小麦各器官的干物质积累量和花后光合积累量均高于条播,提高水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE),表现出较好的产量优势。当灌水量为600 m^(3)hm^(-2)(W_(1))时,匀播较条播产量增加最多,为832.0kg hm^(-2),增幅为9.89%,茎鞘、叶片和穗的干物质量匀播较条播平均增加25.15%、27.64%和18.68%,WUE和IWUE分别显著提高11.16%和9.92%;播种方式间的最大相对生长速率在灌水量为900 m^(3) hm^(-2)(W_(2))时差异最大,匀播较条播快0.021~0.025g株^(-1)d^(-1),在该灌水量下干物质积累最大相对生长速率出现的时间(t_(m))提前,快速生长期持续的天数(Δt)最短,且石家庄试点出现的时间早于北京试点;花后光合积累量在灌水量为1200 m^(3)hm^(-2)(W_(3))时匀播显著高于条播,匀播较条播平均增产4.37%。灰色关联度分析表明,两试点匀播小麦的穗数、千粒重与产量密切相关,而条播小麦的净光合速率与产量的关联度较高。总体分析发现,相同灌水量下,与常规条播相比,匀播小麦通过提高LAI延长高值持续期,或者提高净光合速率,或者促进干物质积累而提高产量,尤其在较低的灌水量条件下,选用匀播播种方式,可在相同的灌水投入下,高效利用水量,从而获得较高的产量,增加效益。因此,匀播方式更适合生产中灌水条件不足的地区,可以充分发挥其高效节水功能。

摘要：针对当前传统风送喷雾机在矮砧密植果园病虫害防治作业时存在药液浪费严重、雾滴难以穿透到果树冠层内部的问题,设计了一种风机对称布置的新型果园多风机风送喷雾机。基于STAR-CCM+软件仿真分析了单侧组合3风机送风流场,当拖拉机动力输出(PTO)转速为540 r/min时,单风机风量为4397.1 m3/h、风速为9.7 m/s、风机动压为47.3 Pa,到达果树外侧冠层空气流速度大于5.5 m/s,满足药液抵达冠层中心的喷雾需要。利用Box-Behnken优化了喷雾系统参数组合,当喷雾压力为0.8 MPa、喷雾距离为1.25 m、喷头型号采用扇形02型时,经垂直雾滴分布仪模拟果树冠层垂直方向的药液附着性能试验表明,雾滴沉积量变异系数为10%~12%,雾滴分布较为均匀;经田间试验表明,多风机风送喷雾机喷雾作业后果树冠层垂直方向上、中、下3层的雾滴沉积总量分别为68、145、195 mL,总体标准差分别为1.61、3.72、5.29,叶片药液附着雾滴数大于等于70粒/cm2,达到了风送式果园喷雾机标准的规定,可实现果树冠层垂直方向药液的有效覆盖。