摘要：以四季草莓品种‘赛娃’(Fragaria ananassa ***)为试材,于2022年在南京信息工程大学Venlo型温室及人工气候室内设计环境控制试验。试验设置昼温/夜温15℃/5℃(T1)、20℃/10℃(T2)两个低温水平,低温持续天数设置3d、6d和9d,以25℃/15℃温室环境下生长的植株为对照(CK),系统测定叶片光合参数和气孔指标。结果表明:(1)花期低温明显抑制草莓植株叶片的光合能力,随着胁迫程度的加强,草莓花期叶片的最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈降低趋势;光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)、胞间CO_(2)浓度(Ci)、气孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)均呈升高趋势,引起光合速率降低的主要原因是气孔限制。(2)低温使得草莓花期叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量(a+b)及类胡萝卜素含量降低,随低温胁迫时间增加,光合色素含量略微回升,但仍显著低于CK。(3)低温胁迫对叶片气孔特性的影响尤为显著,气孔长度、气孔宽度、气孔开度、气孔周长、气孔面积和气孔开张比均随温度降低及胁迫时间增加显著减小,气孔密度有减小趋势但差异不显著。试验结果显示花期低温可降低草莓花期叶片气孔尺寸和叶绿素含量,抑制叶片光合能力。

摘要：Triple Collocation(TC)方法是一种可以在未知真值情况下评估3个独立观测样本各自不确定性的方法,该方法使用的前提是误差形式假设与2组不相关性假设,但在实际使用中,这3条假设难以完全满足。其中2组不相关性假设经常面临较大的违背,并且无法得知这种假设违背对结果误差的影响。本文通过虚拟样本实验生成了多组不同程度违背不相关性假设的样本,以定量评估不同程度假设违背对结果误差的影响。结果表明,一般情况下,某一条不相关性假设的违背程度增加时,方法的结果误差会相应地呈线性或平方倍数增加;但当不相关性假设的违背处于某个特定关系时,TC方法结果的误差会突然大幅度增加,这种现象在以往的研究中并没有得到重视,后文将该现象简称为异常点。为了探求异常点出现的原因,本文从理论上推导出了违反不相关性假设与结果误差之间的关系,这种关系呈现为分式结构,而异常点的出现正是这种分式结构所致。异常点的存在影响了方法的稳定性。从差值形式的TC方法的角度来看,抑制异常点的关键在于如何更好地设计缩放系数。本文给出了2种抑制异常点的方法:(1)忽略加性偏差系数,使得缩放系数不受两组不相关性假设的影响;(2)限制缩放系数的上下限。根据实际数据分析,第2种改进方法优于第1种。第2种方法不仅保留了TC方法的准确性,而且有效地避免了异常点的出现。值得注意的是,在实际数据中,部分异常点会以负值形式出现并因计算结果不能为负而被剔除。在使用TC方法进行计算时,重复次数较少的情况下,可以不考虑异常点的影响。

摘要：地基云的精细化识别对气候预测和气象研究具有重要的意义。针对目前地基云识别准确率低、泛化性差、不利于边缘化部署的问题,提出了基于残差网络的地基云图识别模型,命名为GBcNet。设计的模型由1个卷积层、2个池化层、5个残差块以及1个全连接层构成,利用第1个卷积层和第1个池化层初步提取特征信息并降低特征图大小,通过残差块提取更多的特征信息,同时抑制网络的过拟合和梯度消失,最后利用另1个池化层降低特征图的大小,并通过全连接层输出识别结果。利用数据集对模型进行训练和测试,实验结果表明,GBcNet模型对数据集的综合平均准确率达到了96.02%,11种类别地基云的识别精确率均在93%~99%,且具有更好的泛化性,单个类别和整体识别性能均优于其他模型。进一步采用SWIMCAT数据集对模型进行实验,综合识别准确率达99.7%,证明模型对地基云图识别具有普适性。模型结构简单,相较于其他模型,更有利于边缘化部署。

摘要：针对目前视频拼接技术存在动态视频数据速度慢、分辨率较低的问题,设计了一种能够将两路摄像头和两路高清晰度多媒体接口(high definition multimedia interface,HDMI)输入的动态视频数据进行拼接处理的系统。系统以紫光同创公司Pango logos系列现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)器件为核心,由时钟控制、寄存器配置、数据采集、先进先出(first in first out,FIFO)数据存储控制、第3代双倍速率同步动态随机存储(double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM,DDR3 SDRAM)等逻辑功能模块组成。设计实现了DDR3 IP核的读写控制、图像缩放及视频拼接算法,使用Inserter和Debugger对主要功能模块进行了仿真测试,并进行了视频采集实验,结果表明,系统能够完成4路动态视频的拼接显示,分辨率达到1920×1080,刷新速率为60 fps,占用的查找表(look up table,LUT)资源为18%。支持多种动态数据输入方式,具有便携性好、帧率分辨率高、片上资源占用率低等特点,可用于动态视频拼接的应用场景。

摘要：以黄瓜品种‘津优101’(Jinyou101)为试材,进行人工环境控制试验,设计三因素正交试验,高温设计4个水平,即32℃(日最高气温)/22℃(日最低气温)、35℃/25℃、38℃/28℃和41℃/31℃;空气相对湿度设计3个梯度水平,分别为50%±5个百分点、70%±5个百分点和90%±5个百分点,处理持续时间为3d、6d、9d和12d,以28℃/18℃、50%±5个百分点为对照(CK)。测定不同处理下黄瓜叶片叶绿素荧光诱导动力学参数,以了解高温高湿对黄瓜叶片光系统Ⅱ中心叶绿素荧光特性的影响。结果表明:在日最高温度32~41℃范围内,随着温度的升高,苗期黄瓜叶片快速荧光动力学标准化曲线ΔV_(t)在J相和K相呈现明显凸起,41℃处理ΔV_(t)的曲线凸起最明显(ΔV_(J)=0.24848、ΔV_(K)=0.09116),且ΔK和ΔJ均>0,标准化曲线ΔW_(t)呈现明显的K峰,70%空气相对湿度处理的标准化曲线ΔV_(t)无明显凸起(ΔV_(J)=0.00421,ΔV_(K)=-0.0031)。随着温度的升高,单位反应中心耗散掉的能量(DI_(o)/RC)、用于热耗散的量子比率(φD_(o))均有所升高,41℃处理下最高,较CK分别增加85.24%和18.96%;用于电子传递的量子产额(φE_(o))、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ET_(o)/RC)有所降低,41℃处理下最低,较CK分别减少49.64%和38.05%。在高温胁迫下,空气相对湿度70%处理下ET_(o)/RC和φE_(o)均大于50%和90%处理,较50%处理分别增大28.69%和47.04%,较90%处理分别增大18.36%和12.02%。研究认为高温破坏了黄瓜叶片光系统的结构和功能,使光化学效率下降,70%空气相对湿度可以减轻高温对光系统Ⅱ供体侧和受体侧的损害,缓解高温对黄瓜叶片光合机构的伤害。

摘要：为研究低温寡照对菊花光合特性及荧光参数的影响,以菊花‘红面’(‘Hongman’)品种为试材,在Venlo温室开展环境控制试验。试验设计L_(16)(2~1×4^(2))正交试验,低温设计(13℃(昼温)/3℃(夜温)、16℃/6℃、19℃/9℃及22℃/12℃)4个水平,寡照设计(200和400μmol·m^(-2)·s^(-1))2个水平,以28℃/18℃、800μmol·m^(-2)·s^(-1)为对照(CK),持续时间设置3、6、9和12 d。测定不同处理叶片的细胞色素、光合参数和叶绿素荧光动力参数。结果表明:随着低温寡照交互程度的加深和胁迫时间的延长,叶片细胞色素含量降低;其中T_(4)处理的叶绿素a、叶绿素b与类胡萝卜素下降幅度最大,比CK分别降低了23.17%、42.39%和47.04%;光合参数中最大净光合速率(P_(n-max))、光饱和点(LSP)、气孔限制值(L_(s))等在T_(4)处理下比CK下降了70.11%、60.31%和60.61%;而光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(R_(d))随低温寡照胁迫程度加剧和胁迫时间延长而升高,在T_(4)处理下相较CK分别升高了162.27%和211.95%;随着低温寡照程度加剧和胁迫时间的延长,最大量子效率(F_(v)/F_(m))、光化学猝灭系数(qP)和PSII实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))等指标显著下降,其中T_(4)处理的F_(v)/F_(m)、qP、Φ_(PSI)分别较CK降低了48.85%、27.17%和41.10%,而非光化学猝灭系数(NPQ)比CK高88.77%,说明随着低温寡照胁迫程度的加深和时间的延长,光系统结构和功能产生不可逆的伤害;构建了基于光合参数的低温寡照胁迫指数,确定了设施菊花花期的低温寡照胁迫气象指标。研究结果为设施多头菊‘红面’的低温寡照气象灾害防御及设施环境优化调控提供科学依据。

摘要：以黄瓜品种‘津优101’(Jinyou101)为试材,于2020年5-9月在南京信息工程大学人工气候室开展人工环境控制实验,以探明高温高湿复合灾害对设施黄瓜产量形成的影响机理。利用温度、湿度、持续时间三因素进行正交试验设计,昼温/夜温设置32℃/22℃、35/25℃、38℃/28℃和41℃/31℃共4个水平,空气相对湿度设置50%、70%和90%共3个水平(湿度变化范围控制在±5个百分点),持续时间设计3、6、9和12d。以昼温28℃/夜温18℃、空气相对湿度50%±5个百分点处理为对照(CK)。测定叶片光合参数、叶绿素含量、顶芽内源激素含量,观测各个节位的花性分化情况及最终产量。结果表明:(1)黄瓜叶片的叶绿素总量随着处理温度的升高和胁迫时间的延长,下降幅度逐渐加大。胁迫12d后叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量达到最低值,分别较CK下降31.51%、22.62%、37.10%;(2)黄瓜叶片的Pmax(最大净光合速率)、LSP(光饱和点)、AQE(表观量子效率)值均随着高温高湿胁迫程度的加深显著降低,41℃高温处理后黄瓜叶片的LSP、AQE、Pmax值达到最低,分别较CK降低48.78%、40.00%、43.04%,日最高温度32~41℃范围内,70%空气相对湿度处理下黄瓜叶片的Pmax值高于其它湿度处理,与CK差异较小;(3)在植株花芽分化进程中,黄瓜顶芽中的ZT(反玉米素)、ABA(脱落酸)和GA3(赤霉素)含量均呈现出先升高后降低的趋势,IAA含量则随着黄瓜植株的生长逐渐减小。黄瓜顶芽中的ZT、IAA、GA3含量均随着温度、胁迫天数的增加而逐渐降低,ABA含量呈反向变化。41℃高温处理结束当日,黄瓜顶芽中ZT、IAA、GA3含量分别较CK降低47.37%、26.38%、83.65%,ABA含量则较CK提高27.27%;胁迫12d后黄瓜顶芽中ZT、IAA、GA3含量达到同时期内的最低值,分别为0.07、1.11、0.75μg·g^(−1),而ABA含量则达到同时期内最高值,为1.89μg·g^(−1);(4)高温高湿胁迫提高了黄瓜各雌花产生节位,而雌花节率和雌雄花花芽数量则降低;70%空气相对湿度处理下雌花产生的节位有所降低,雌花节率和雌花花芽数量有所提高;(5)高温高湿胁迫导致黄瓜产量显著降低,41℃处理后黄瓜产量较CK降低38.50%。研究发现高温通过抑制黄瓜叶片的光合作用,扰乱顶芽中的内源激素平衡,使雌花分化数量减少,从而导致最终产量降低。

摘要：以番茄“粉冠”为试材,于2019年12月−2020年4月在南京信息工程大学试验温室内开展控制试验。设计持续补光300min为对照(CK),每日补光两次每次150min、间隔120min为处理1(L1);每日补光3次每次100min、间隔两次每次60min为处理2(L2);每日补光4次每次75min、间隔3次每次40min为处理3(L3);每日补光5次每次60min、间隔4次每次30min为处理4(L4),光通量密度为600μmol·m^(−2)·s^(−1),测定不同间隔频率的补光下番茄幼苗叶片叶绿素含量、光合参数、快速荧光诱导动力学参数和光谱特征。结果表明:(1)补光间隔频率的增加可以促进番茄幼苗叶片部分色素的合成,处理36d时,L4处理的叶绿素a比CK高出16.3%,类胡萝卜素含量比CK多出19.6%。(2)间歇补光下的番茄叶片3个红边参数λ_(red)、S_(red)和D_(red)随间隔频率的增加呈现出典型的“红移”现象,但在补光初期(9d),叶片叶绿素变化与光谱规律有所差异。(3)长时间(36d)间歇补光下的番茄幼苗叶片光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQE)和光补偿点(LCP)均高于连续光处理,且间隔频率越高,净光合速率越高,光合能力越强。但番茄叶片气孔会对光照波动产生延迟效应,而气孔延迟改变了叶片光合作用的光捕获过程,同时限制了气孔运动的蒸腾和碳交换过程。(4)间歇补光对PSII反应中心能量分配的影响表现为短期内降低叶片最大光化学效率,当处理天数增加时,反应中心捕获的量子产额(φ_(Po))和用于电子传递的量子产额(φ_(Eo))增加,用于热耗散的量子比率(φ_(Ro))减少,其中L4变化幅度更大,L4的φ_(Po)相较于CK在9d时降低3.8%,36d时增加11.6%,φ_(Ro)在L4处理下相较于CK在9d时增加4.8%,36d时降低6.9%。

摘要：为研究夜间增温下农田管理(节水灌溉/晚播)对稻-麦轮作农田作物产量及CH4和N2O排放的影响,采用2因素2水平试验设计进行田间模拟试验。夜间温度设2水平,即常温对照(CK)和夜间增温(NW),用铝箔膜夜间(19:00—次日6:00)覆盖植株冠层模拟夜间增温。水稻季水分管理设2水平,即常规灌溉(F,间歇淹水,5 cm水层)和节水灌溉(M,湿润,无水层);冬小麦季播期设2水平,即正常播期(NS)和晚播(LS)。结果表明:与对照相比,夜间增温或湿润灌溉均降低水稻生物量和产量,降幅分别为14.69%~18.16%和7.27%~9.14%;而增温下适度晚播则使冬小麦产量增加0.71%。与常温淹水灌溉相比,夜间增温或湿润灌溉均显著降低稻田CH4排放通量,但湿润灌溉下夜间增温则显著提高稻田CH4排放通量。常温对照下,与淹水灌溉相比,湿润灌溉使稻田CH4累积排放量降低79.46%,而使N2O累积排放量增加97.21%。夜间增温下,与淹水灌溉相比,湿润灌溉使稻田CH4和N2O的累积排放量分别增加39.98%和45.62%。晚播使麦田N2O累积排放量降低21.46%~53.77%。用持续变化全球增温/冷却潜势(SGWP/SGCP)评估稻田和麦田温室气体排放对稻麦系统增温潜势的贡献,各处理稻田CH4排放的贡献均为主导作用。夜间增温显著降低淹水/正常播期稻麦轮作系统温室气体排放强度(GHGI),显著增加湿润/晚播稻麦轮作系统的GHGI。研究认为,综合考虑产量和环境效益,水稻季采用常规灌溉和冬小麦季正常播种是长江下游稻麦轮作农田应对气候变暖的有效技术措施。

摘要：文章基于天气研究和预报(weather research and forecasting,WRF)模式中的FY-3D卫星微波湿度计Ⅱ(micro-wave humidity sounder 2,MWHS-2)辐射率资料的直接同化模块,采用三维变分(three dimensional variation,3DVar)方法在晴空条件下同化MWHS-2辐射率资料,考察MWHS-2辐射率资料同化对台风“米娜”(2019)预报的影响。文中设计了4组试验,第一组试验不同化任何资料,第二组试验同化了单独的全球通信系统(global telecommunications system,GTS)常规资料,第三组试验联合同化了GTS常规资料和MWHS-2辐射率资料,第四组试验将MWHS-2辐射率资料换成先进技术微波探测计(advanced technology microwave sounder,ATMS)辐射率资料同化。研究结果表明:偏差订正后各通道观测和背景场差值的均值趋于0,同化后分析场相对观测的标准差与均方根误差较背景场显著减小,同化过程是有效的。与仅同化GTS常规资料和同化ATMS资料的试验相比,同化晴空MWHS-2辐射率资料后的增量场在台风中心附近有负的高度增量和正的温度增量,从动力与热力上有助于台风的维持。在确定性预报最后的12h,同化晴空MWHS-2辐射率资料的试验能够改进500h Pa环流形势的模拟,加强西南方向引导气流的强度,从而最终减小台风路径预报的误差。