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基于无人机多光谱与纹理特征的饲用大豆地上生物量估算研究

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草地学报 2024年

作者：李贵鑫安东于应文沈禹颖兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州大学草地农业科技学院兰州大学甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站

本研究利用无人机获取了饲用大豆(Glycine max (L.) Merr.)主要生育时期的多光谱遥感影像，并基于多光谱影像提取的40个纹理特征和光谱反射率构建的12个植被指数，通过多元线性回归(Multiple linear regression， MLR)、人工神经网络(Ar... 详细信息

本研究利用无人机获取了饲用大豆(Glycine max (L.) Merr.)主要生育时期的多光谱遥感影像，并基于多光谱影像提取的40个纹理特征和光谱反射率构建的12个植被指数，通过多元线性回归(Multiple linear regression， MLR)、人工神经网络(Artificial neural networks， ANN)、随机森林(Random forest， RF)、支持向量机(Support vector regression， SVR)等算法，对饲用大豆营养体生长过程的地上生物量进行了估测。结果表明：450 nm、560 nm、650 nm和730 nm这4个波段的光谱反射率随饲用大豆生育进程而变化，具体表现为分枝前期下降、分枝后期上升至峰值、开花期下降的变化趋势。840 nm波段的光谱反射率表现为分枝期上升并在后期达到峰值、开花期下降的变化趋势。方差(Variance)、对比度(Contrast)、相异性(Dissimilarity)和信息熵(Entropy)等纹理特征在各波段下数值变化基本趋于一致，表现出红边波段最大，红光波段最小。综合来看，基于植被指数与纹理特征作为输入参数的ANN模型对于饲用大豆各生育时期地上部生物量的估测效果最好(R2= 0.71，RMSE = 1.81 t·hm-2)。研究结果可为饲用大豆地上生物量快速精准估测以及高效栽培管理提供技术支撑。

关键词：无人机多光谱影像饲用大豆地上生物量机器学习纹理特征

高原鼠兔干扰对高寒草甸植物物种和功能性状beta多样性的影响

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生态学报 2024年第7期44卷 2993-3003页

作者：李捷孙文涛庞晓攀徐雪婷杨欢郭正刚草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州大学草地农业科技学院兰州730020

采用野外空间多点同步取样,分析了高原鼠兔干扰对高寒草甸植物物种beta多样性和植物功能性状beta多样性的影响,确定了高原鼠兔干扰下高寒草甸植物物种和功能性状beta多样性的变化途径,分别提出了高原鼠兔干扰区域内,基于植物物种多样性... 详细信息

采用野外空间多点同步取样,分析了高原鼠兔干扰对高寒草甸植物物种beta多样性和植物功能性状beta多样性的影响,确定了高原鼠兔干扰下高寒草甸植物物种和功能性状beta多样性的变化途径,分别提出了高原鼠兔干扰区域内,基于植物物种多样性和功能性状多样性的高寒草甸植物多样性维持策略。结果表明,高原鼠兔干扰使高寒草甸植物物种相似性显著降低了28.1%,植物功能相似性降低了28.7%。尽管高原鼠兔干扰没有改变高寒草甸植物物种和功能性状beta多样性的变化途径,且对植物物种和功能性状的嵌套组分不存在显著影响,但高原鼠兔干扰显著降低了植物物种和功能性状周转组分所占的比例,降幅分别为36.6%和34.3%。高原鼠兔干扰区域内,高寒草甸植物物种beta多样性的变化以周转为主导(周转占比81.4%;嵌套占比:18.6%),植物功能性状beta多样性的变化以嵌套为主导(嵌套占比64.9%;周转占比35.1%)。因此,针对划定的高原鼠兔干扰区,需要同时保护区域内所有高原鼠兔栖息地(多位点保护),以达到维持植物物种多样性的目的,而可以仅通过保护该区域内植物功能性状丰富的位点,即可维持较高的植物功能多样性。

关键词：高寒草甸功能性状beta多样性干扰物种周转主坐标分析

草业科学专业细胞生物学教学模式探索——以兰州大学草业科学专业为例

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草业科学 2024年第1期41卷 232-240页

作者：尹红菊刘文献未丽赵祺草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室/兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

细胞生物学是一门重要的草业科学专业基础课程,是构筑现代草业人才专业知识体系的重要支撑。如何在有限的课堂时间内激发学生的学习兴趣、突出重点、提高细胞生物学的教学质量,以建立一套适合草业科学专业的细胞生物学教学模式是任课教... 详细信息

细胞生物学是一门重要的草业科学专业基础课程,是构筑现代草业人才专业知识体系的重要支撑。如何在有限的课堂时间内激发学生的学习兴趣、突出重点、提高细胞生物学的教学质量,以建立一套适合草业科学专业的细胞生物学教学模式是任课教师必须面对的挑战。细胞生物学实际教学中面临的主要问题是教学体系不完善,教材内容与专业特色结合不紧密,以及学生对课程的认知不足。兰州大学草地农业科技学院细胞生物学讲授团队围绕教学目标,从教学内容、教学方法、考核方式等方面进行了多年的探索。结果表明:通过及时更新专业知识、突出教学重点、融入科学故事和科研案例、利用多媒体教学、翻转课堂、多元化考核方式等手段提高了教学质量,取得了良好教学效果。

关键词：草业科学细胞生物学教学模式教学改革教学质量教学效果学习兴趣

甘肃岷县红三叶病害及其对红三叶生长和品质的影响

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草地学报 2024年第5期32卷 1303-1313页

作者：郑荣春南志标段廷玉兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

‘岷山’红三叶(Trifolium pratense ***)是适宜于岷县地区生长的优良豆科牧草品种。前期的调研发现该地区红三叶田间病害发病较重,限制了红三叶的生产,而目前尚缺少该地区病害的系统研究。本研究调查了‘岷山’红三叶在岷县田间的主要... 详细信息

‘岷山’红三叶(Trifolium pratense ***)是适宜于岷县地区生长的优良豆科牧草品种。前期的调研发现该地区红三叶田间病害发病较重,限制了红三叶的生产,而目前尚缺少该地区病害的系统研究。本研究调查了‘岷山’红三叶在岷县田间的主要病害及发生规律,并研究了匍柄霉叶斑病对红三叶生长和品质的影响。该地区红三叶主要田间病害为匍柄霉叶斑病(Stemphylium sarcniforme)、小光壳叶斑病(Leptosphaerulina trifolii)和长隔孢叶斑病(Longiseptatispora meliloti)。其中红三叶匍柄霉叶斑病最为严重,最高发病率26.67%,病情指数8.20。匍柄霉叶斑病显著影响了红三叶的产量和品质,导致鲜重显著下降20.14%、叶绿素含量显著下降20.93%及引起各项营养指标的不同变化。本研究明确了岷县地区红三叶主要病害的发生情况及发病最为严重的匍柄霉叶斑病对红三叶生物量和品质的影响,为该地区的红三叶病害防控提供依据。

关键词： ‘岷山’红三叶田间病害致病性生长指标牧草品质

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四个品种红三叶种带真菌多样性研究

草业学报 2024年第8期33卷 170-180页

作者：郑荣春南志标段廷玉兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

红三叶是一种重要的豆科牧草及绿肥作物,种带真菌会严重影响其种子品质,是限制生产的主要因素之一。本研究以红三叶4个品种为对象,通过室内分离及高通量测序,明确不同红三叶品种种带真菌的种类及多样性。自4个供试品种分离鉴定出种带真... 详细信息

红三叶是一种重要的豆科牧草及绿肥作物,种带真菌会严重影响其种子品质,是限制生产的主要因素之一。本研究以红三叶4个品种为对象,通过室内分离及高通量测序,明确不同红三叶品种种带真菌的种类及多样性。自4个供试品种分离鉴定出种带真菌15属26种,其中岷山红三叶9属14种,瑞德红三叶5属7种,VNS红三叶9属9种,红龙红三叶7属11种。高通量测序法从红三叶4个品种种子样品中共鉴定出30属87种。属水平主要为枝孢菌属、链格孢属、青霉属、曲霉属、匍柄霉属、掷孢酵母属、Filobasidium和Udeniomyces等属。其中匍柄霉属、链格孢属、枝孢菌属、枝顶孢属、葡萄孢属、镰孢菌属及白粉菌属的数个种为潜在致病菌。α和β多样性分析表明品种间真菌群落组成及丰度差异显著,岷山的种带真菌多样性高于其他3个品种。

关键词：红三叶种带真菌高通量测序多样性

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猫尾草种带真菌多样性及其对种子萌发和幼苗生长的影响

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草业学报 2024年第10期33卷 108-122页

作者：申琴郑荣春南志标段廷玉兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

猫尾草是一种多年生丛生型禾本科牧草,其优质高产且有良好的饲用价值,是我国甘肃省岷县重要的牧草和牧民收入来源,但是目前尚缺少对猫尾草种带真菌多样性及其致病性的研究。结合室内分离培养法与高通量测序法对猫尾草的种带真菌多样性... 详细信息

猫尾草是一种多年生丛生型禾本科牧草,其优质高产且有良好的饲用价值,是我国甘肃省岷县重要的牧草和牧民收入来源,但是目前尚缺少对猫尾草种带真菌多样性及其致病性的研究。结合室内分离培养法与高通量测序法对猫尾草的种带真菌多样性及其致病性进行了研究,主要结果如下:自3个供试猫尾草品种中共培养分离出9属13种真菌,分离率前5的真菌为链格孢、燕麦镰孢、伞状毛霉、黑附球菌和谢瓦氏曲霉。高通量测序法从3个猫尾草品种中分离获得2门27属。主要为子囊菌门和担子菌门真菌,由链格孢属、曲霉属、暗球腔菌属、镰刀菌属等组成,品种间α和β多样性差异显著。其中分离培养的8种种带真菌均显著降低了猫尾草种子的发芽率(9.78%~30.67%)和发芽势(10.69%~32.08%)(P草种子发芽率最低;链格孢和假青光曲霉显著增加了岷山猫尾草种子的发霉率。研究结果为猫尾草的利用及种传病害的预防提供了理论依据。

关键词：猫尾草种带真菌多样性致病性

土壤水分影响青藏高原东部高寒草地植物群落特征及生态系统多功能性

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生态学杂志 2024年第1期43卷 1-7页

作者：马建国朱怀德李玉满杨小倩姚梦凡杨振辉王晓波草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室草地微生物中心草地农业科技学院兰州大学兰州730020

环境变化改变了草地植物群落空间格局的形成和演替,对青藏高原生物多样性和生态系统功能产生了深远影响。植物群落随环境变化在空间上呈现规律性变化,但植物群落特征在空间上主要受何种环境因素的驱动还存在较大争论。本研究在青藏高原... 详细信息

环境变化改变了草地植物群落空间格局的形成和演替,对青藏高原生物多样性和生态系统功能产生了深远影响。植物群落随环境变化在空间上呈现规律性变化,但植物群落特征在空间上主要受何种环境因素的驱动还存在较大争论。本研究在青藏高原东部自西向东调查了不同土壤因素在空间上对植物群落特征的重要性以及植物群落对这些因素的敏感性,并评估了影响生态系统多功能性的关键土壤因子。结果表明:土壤因子对植物群落的重要性及其敏感性存在差异,相比其他土壤因子,土壤水分对不同植物群落指标均具有显著的重要性(P生态系统多功能性呈显著的非线性递增关系(P研究表明,土壤水分对青藏高原东部植物群落具有重要的调控作用,并且这种作用最终可能影响草地生态系统功能。

关键词：植物群落空间分布多功能性青藏高原

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红豆草干草关键品质指标近红外预测模型构建

草业科学 2024年

作者：李文肖云月 BakhitIshag Rahama Akoy 张吉宇闫启草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室/兰州大学草地农业科技学院

红豆草（Onobrychis viciaefolia）是全球温带地区广泛种植的重要豆科牧草。为实现红豆干草品质性状快速、准确检测，本文以350份不同产地、不同年份的红豆草干草样品为试验材料，利用近红外光谱（NIRS）技术，采用改良偏最小二乘算法... 详细信息

红豆草（Onobrychis viciaefolia）是全球温带地区广泛种植的重要豆科牧草。为实现红豆干草品质性状快速、准确检测，本文以350份不同产地、不同年份的红豆草干草样品为试验材料，利用近红外光谱（NIRS）技术，采用改良偏最小二乘算法，通过标准正态变量变换（Standard normal variable transformation， SNV）、去散射处理（Detrend）光谱处理等分别建立了粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗脂肪（EE）和粗灰分（Ash）等5项关键品质指标的近红外检测模型。结果表明，CP、NDF、ADF、EE和Ash含量预测模型的决定系数（Coefficient of determination for validation， RSQv）和外部验证相对分析误差（Ratio of performance to deviation for validation， RPD）分别为0.890和4.356、0.836和4.710、0.827和4.347、0.792和2.269、0.781和2.039。综上所述，本试验初步建立了红豆草CP、NDF、ADF等营养成分近红外预测模型，能够应用于生产实际。本研究结果为我国红豆草种质资源评价及鉴定、优质新品种培育、饲草品质快速检测提供了技术支撑。

关键词：红豆草饲草品质近红外光谱技术快速检测品质评价

毛乌素沙地光伏电场光牧耦合模式及其效益分析

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草业科学 2024年

作者：王迪乔俊娇刘兴元兰州大学草地农业科技学院/草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室

毛乌素沙地发展光伏产业为地方经济绿色转型发展开辟了新的路径，但光伏电场的建设与运行会毁坏光伏场区及周边区域的植被，加剧了沙地生态的退化，对当地脆弱生态系统的稳定产生了较大的负面影响。如何将光伏发电与生态环境保护有机结... 详细信息

毛乌素沙地发展光伏产业为地方经济绿色转型发展开辟了新的路径，但光伏电场的建设与运行会毁坏光伏场区及周边区域的植被，加剧了沙地生态的退化，对当地脆弱生态系统的稳定产生了较大的负面影响。如何将光伏发电与生态环境保护有机结合，是毛乌素沙地光伏产业可持续发展的关键。本研究从毛乌素沙地的自然生态环境条件出发，基于板上发电和板下种草的生态经济耦合原理，构建了光伏发电与草牧产业有机融合的耦合发展模式，研究结果表明，与场外相比，伊当湾光伏电场植被覆盖度提高了79%～81%，单位面积的总价值达到132.89万元，是场区外的7.60 倍，其中，生态效益总价值量最大，占47.29%，社会效益和经济效益分别占27.25%和25.46%。9个评估指标中，养分循环指标价值量最高，占总价值量37.38%。光牧耦合模式具有显著的耦合效益，在毛乌素沙地光伏电场具有广泛的应用和推广价值。

关键词：毛乌素沙地光伏电场光牧耦合模式耦合效益效益分析