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秸秆还田与氮肥施用对稻田温室气体排放的影响

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生态学报 2024年第12期44卷 5328-5339页

作者：吴健成刘卿汪翠存陆汝华刘艳曹强田永超朱艳曹卫星刘小军南京农业大学国家信息农业工程技术中心南京210095 智慧农业教育部工程研究中心南京210095 农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室南京210095 江苏省信息农业重点实验室南京210095 现代作物生产省部共建协同创新中心南京210095

秸秆还田与氮肥施用是农田生态系统中碳氮元素的两大主要补给途径,其在调控稻田甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放以及水稻产量方面具有重要作用。以往的研究主要关注秸秆还田或氮肥施用单因素对稻田温室气体排放的影响,而双因素互作... 详细信息

秸秆还田与氮肥施用是农田生态系统中碳氮元素的两大主要补给途径,其在调控稻田甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放以及水稻产量方面具有重要作用。以往的研究主要关注秸秆还田或氮肥施用单因素对稻田温室气体排放的影响,而双因素互作对甲烷和氧化亚氮排放的影响尚未明确。同时,在秸秆还田条件下如何进行合理的氮肥施用鲜有深入研究。本研究基于3个氮肥处理(0、180、360 kg N/hm^(2))和3个秸秆还田处理(0、2.25、3.75 t/hm^(2))进行多年水稻田间定位试验,研究结果表明:CH_(4)季节累积排放随秸秆还田量增加而增加,与施氮量无显著正相关关系;N_(2)O季节累积排放随施氮量增加而增加,与秸秆还田量无显著正相关关系;秸秆还田对于产量的影响具有不确定性,两年均在秸秆不还田+不施氮处理(S0N0)出现最低产量,2021与2022年最低产量分别为5740.64和4903.75 kg/hm^(2)。2021与2022年最高产量分别在秸秆不还田+高氮(S0N_(2))和高量秸秆还田+高氮(S2N_(2))出现,分别为10938.48和10384.83 kg/hm^(2)。同时,本研究发现在低量秸秆还田条件下,在碳足迹(CF, Carbon Footprint)方面,施氮量为251 kg N/hm^(2)时碳足迹达到最低点,为1.01 kg C/kg;而在生态经济净收益(NEEB, Net Ecosystem Economic Benefits)方面,施氮量为294 kg N/hm^(2)时生态经济净收益达到最高点,为11778.15元/hm^(2)。为协同生态经济净收益与碳排放,在低量秸秆还田(S1)下,配合251—294 kg N/hm^(2)的施氮量为最优施肥方案。研究结果为指导稻田温室气体减排、实现稻田碳中和以及农田管理提供了理论支撑,为实现水稻的高产稳产与低碳生产科学依据。

关键词：水稻温室气体秸秆还田氮肥推荐施肥

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无人机遥感作物估产研究进展

南京农业大学学报 2024年

作者：郑恒彪吉文翰郭彩丽邱小雷姚霞江冲亚朱艳曹卫星程涛南京农业大学国家信息农业工程技术中心/南京农业大学智慧农业研究院/智慧农业教育部工程研究中心/农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室/江苏省信息农业重点实验室/现代作物生产省部共建协同创新中心

快速、准确地估测作物产量不仅有利于提前掌握粮食生产状况，而且对国家粮食政策的制定至关重要。无人机遥感技术因其快速、便捷、成本低等优势，还可同时搭载多种传感器获取高时空分辨率影像，因此在作物产量估测研究中发挥了重要作用... 详细信息

快速、准确地估测作物产量不仅有利于提前掌握粮食生产状况，而且对国家粮食政策的制定至关重要。无人机遥感技术因其快速、便捷、成本低等优势，还可同时搭载多种传感器获取高时空分辨率影像，因此在作物产量估测研究中发挥了重要作用。本文首先介绍了无人机遥感估产的相关背景；其次对近二十年来无人机遥感估产的研究现状进行了概述，分别从无人机平台、传感器、估产模型构建等方面重点综述了近年来国内外无人机遥感估产的研究进展。最后讨论了影响无人机遥感估产精度的因素、尚未解决的关键技术问题以及无人机遥感估产的未来发展前景。本文为了解无人机遥感估产研究前沿、技术瓶颈、发展前景提供重要参考，为精确栽培、智慧育种提供技术支撑。

关键词：作物产量估测无人机遥感传感器建模方法研究进展

美国硬红冬和硬红春小麦籽粒品质比较及与我国强筋小麦标准对标分析

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麦类作物学报 2024年

作者：蒋佳丽刘丰谢凯周琴蔡剑王笑黄梅仲迎鑫戴廷波曹卫星姜东南京农业大学/农业农村部小麦区域技术创新中心/农业部南方作物生理生态重点开放实验室/国家信息农业工程技术中心昆山市淀山湖镇农村工作局

随着人们消费结构的改变,面包市场发展迅速,但我国优质强筋小麦生产供应不足,质量差异较大,而美国硬麦有良好的加工性能和稳定的品质,制粉和烘焙特性优异。研究美国硬红冬小麦和硬红春小麦籽粒品质年度间变化特点及品质指标间相关性,可... 详细信息

随着人们消费结构的改变,面包市场发展迅速,但我国优质强筋小麦生产供应不足,质量差异较大,而美国硬麦有良好的加工性能和稳定的品质,制粉和烘焙特性优异。研究美国硬红冬小麦和硬红春小麦籽粒品质年度间变化特点及品质指标间相关性,可为我国强筋小麦籽粒品质研究与发展提供参考。本文汇总了美国小麦协会1999—2021年间发布的硬红冬小麦、硬红春小麦品质相关性状数据,分析了两类小麦品质指标间相互关系,并探讨了美国硬麦品质对我国现有强筋小麦标准的适配度。结果表明,与硬红冬小麦相比,硬红春小麦蛋白含量高,筋力强,形成时间、稳定时间等面团品质更高,烘焙品质更优,且籽粒、面粉品质稳定性高。对标我国强筋小麦标准可以发现,硬红春小麦对标我国强筋小麦标准的达标率高于硬红冬小麦,蛋白含量、湿面筋达标率差距尤为明显。综合考虑我国强筋小麦生产现状,并结合美国硬麦对我国强筋小麦标准达标率,我国强筋小麦标准可将蛋白含量调整为>14.5%,湿面筋含量为>32.0%,稳定时间>10 min,容重、硬度分别大于760 g·L-1和65。硬红春小麦品质指标的相关性分析显示,拉伸面积与面包烘焙吸水率显著负相关,与面包体积显著正相关,可用于预测强筋小麦面包品质;我国标准可设置拉伸面积为105 cm2。本研究结果可为我国强筋小麦品质改善以及建立合理的品质评价体系提供参考。

关键词：硬红冬小麦硬红春小麦品质性状年度变异达标度

基于连续提示注入与指针网络的农业病害命名实体识别

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农业机械学报 2024年第6期55卷 254-261页

作者：王春山张宸硕吴华瑞朱华吉缪祎晟张立杰河北农业大学信息科学与技术学院保定071001 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 农业农村部农业信息化技术重点实验室北京100097 河北农业大学机电工程学院保定071001 河北省农业大数据重点实验室保定071001

针对农业病害领域命名实体识别过程中存在的预训练语言模型利用不充分、外部知识注入利用率低、嵌套命名实体识别率低的问题,本文提出基于连续提示注入和指针网络的命名实体识别模型CP-MRC(Continuous prompts for machine reading comp... 详细信息

针对农业病害领域命名实体识别过程中存在的预训练语言模型利用不充分、外部知识注入利用率低、嵌套命名实体识别率低的问题,本文提出基于连续提示注入和指针网络的命名实体识别模型CP-MRC(Continuous prompts for machine reading comprehension)。该模型引入BERT(Bidirectional encoder representation from transformers)预训练模型,通过冻结BERT模型原有参数,保留其在预训练阶段获取到的文本表征能力;为了增强模型对领域数据的适用性,在每层Transformer中插入连续可训练提示向量;为提高嵌套命名实体识别的准确性,采用指针网络抽取实体序列。在自建农业病害数据集上开展了对比实验,该数据集包含2933条文本语料,8个实体类型,共10414个实体。实验结果显示,CP-MRC模型的精确率、召回率、F1值达到83.55%、81.4%、82.4%,优于其他模型;在病原、作物两类嵌套实体的识别率较其他模型F1值提升3个百分点和13个百分点,嵌套实体识别率明显提升。本文提出的模型仅采用少量可训练参数仍然具备良好识别性能,为较大规模预训练模型在信息抽取任务上的应用提供了思路。

关键词：农业病害命名实体识别连续提示指针网络嵌套实体预训练语言模型

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无人机高光谱遥感的水稻叶瘟病的光谱特征提取与检测方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1457-1463页

作者：刘子扬冯帅赵冬雪李金朋关强许童羽沈阳农业大学信息与电气工程学院辽宁沈阳110161 沈阳农业大学辽宁省农业信息化工程技术中心辽宁沈阳110161

为了确定最佳的无人机高光谱遥感检测水稻冠层叶瘟病分类模型,以水稻大田试验为研究基础,获取了400~1000 nm波段内的无人机高光谱图像,参照国家标准GBT 15790—2009稻瘟病测报调查规范,按病情指数将叶瘟病划为5个等级,提取了0~4级共227... 详细信息

为了确定最佳的无人机高光谱遥感检测水稻冠层叶瘟病分类模型,以水稻大田试验为研究基础,获取了400~1000 nm波段内的无人机高光谱图像,参照国家标准GBT 15790—2009稻瘟病测报调查规范,按病情指数将叶瘟病划为5个等级,提取了0~4级共227组高光谱数据。采用Savitzky-Golay平滑(SG平滑)、一阶微分光谱(1-Der)和二阶微分光谱(2-Der)对数据进行预处理,并构建SVM模型,对比得出较优的预处理方法。采用主成分分析法(PCA)选取主成分累计贡献率;连续投影法(SPA)和随机青蛙法(RF)筛选光谱特征波段,并将筛选的结果作为模型的输入,分别构建粒子群优化的极限学习机(PSO-ELM)、极限学习机(ELM)、支持向量机(SVM)和决策树(DT)分类模型,并对模型进行对比分析得出最优分类模型。结果表明:相比于1-Der和2-Der,SG平滑方法的去噪效果较好,分类准确率较高,是较优的预处理方法,分类准确率和Kappa系数分别为93.47%、91.85%。PCA的前2个PC的累计贡献率为93.13%,为了模型的有效构建,最终选取了前6个PC,累计贡献率为99.02%。SPA使用RMSE作为最佳光谱特征波段选择标准,共显示了7个最佳光谱特征波段,其中可见光波段为400.8、416.7和426.2 nm,绿光波段为566 nm,红光波段为683.9 nm,近红外波段为830.2和916.4 nm。RF将筛选概率大于0.2的波段选为最佳光谱特征波段,最终筛选了8个光谱特征波段,其中红光波段为663.4和694.2 nm,近红外波段为784.4、787.9、791.4、905.5、927.2和930.9 nm,该方法有效地降低了波段间相关性和冗余性。将3种筛选结果分别构建分类模型,结果显示所有模型的总体分类准确率全部大于92.61%,建模结果较好;其中,以PSO-ELM模型对PCA的分类准确率达到97.77%,Kappa系数为97.22%,在所有模型中分类准确率最高,相比于ELM模型的最高分类准确率和Kappa系数高1.42%和1.56%,相比于SVM模型的最高分类准确率和Kappa系数高2.12%和2.66%,相比于DT模型的最高分类准确率和Kappa系数高4.44%和5.58%。综合评价PSO-ELM模型的建模效果优于ELM模型、SVM模型和DT模型,是最优的分类模型。因此,利用无人机高光谱遥感检测水稻叶瘟病具有可行性,为水稻生产和叶瘟病的检测提供科学依据和技术支持。

关键词：水稻叶瘟病无人机高光谱机器学习

基于无人机影像和卷积神经网络的水稻育种材料产量预测研究

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南京农业大学学报 2024年

作者：吉文翰郑恒彪王迪唐伟杰郭彩丽姚霞江冲亚朱艳曹卫星程涛南京农业大学国家信息农业工程技术中心江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所江苏农业科学研究院种质资源与生物技术研究所

[目的]收获前获取水稻育种小区的产量信息是高通量表型监测的重要组成部分，也是水稻高产育种的迫切需求。当前，水稻产量预测方法大多基于少数品种，且由线性回归、机器学习等方法建模，因此估产模型一般都存在迁移性较差、精度不高等... 详细信息

[目的]收获前获取水稻育种小区的产量信息是高通量表型监测的重要组成部分，也是水稻高产育种的迫切需求。当前，水稻产量预测方法大多基于少数品种，且由线性回归、机器学习等方法建模，因此估产模型一般都存在迁移性较差、精度不高等问题。本研究旨在利用无人机影像和深度学习网络构建适用于多水稻品种的产量预测模型。[方法]利用无人机获取了水稻育种试验的多时相RGB和多光谱影像，系统比较了线性回归、机器学习、深度学习算法在产量预测上的表现；同时，提出了一种基于注意力机制和卷积神经网络的水稻产量预测方法，并对比分析了ResNet50，MobileNetV3，ShuffleNetV2三种网络的表现。[结果]线性回归和机器学习算法在水稻育种小区产量预测上表现较差(R2研究提供较好的技术支撑。

关键词：无人机影像卷积神经网络产量预测水稻育种材料

美国硬红冬和硬红春小麦籽粒品质比较及与中国强筋小麦标准对标分析

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麦类作物学报 2024年第5期44卷 594-604页

作者：蒋佳丽刘丰谢凯周琴蔡剑王笑黄梅仲迎鑫戴廷波曹卫星姜东南京农业大学/农业农村部小麦区域技术创新中心/农业部南方作物生理生态重点开放实验室/国家信息农业工程技术中心江苏南京210095 昆山市淀山湖镇农村工作局江苏昆山215300

随着人们消费结构的改变,面包市场发展迅速,但中国优质强筋小麦生产供应不足,质量差异较大,而美国硬麦有良好的加工性能和稳定的品质,制粉和烘焙特性优异。研究美国硬红冬小麦和硬红春小麦籽粒品质年度间变化特点及品质指标间相关性,可... 详细信息

随着人们消费结构的改变,面包市场发展迅速,但中国优质强筋小麦生产供应不足,质量差异较大,而美国硬麦有良好的加工性能和稳定的品质,制粉和烘焙特性优异。研究美国硬红冬小麦和硬红春小麦籽粒品质年度间变化特点及品质指标间相关性,可为中国强筋小麦籽粒品质研究与发展提供参考。本文汇总了美国小麦协会1999—2021年间发布的硬红冬小麦、硬红春小麦品质相关性状数据,分析了两类小麦品质指标间相互关系,并探讨了美国硬麦品质对中国现有强筋小麦标准的适配度。结果表明,与硬红冬小麦相比,硬红春小麦蛋白含量高,筋力强,形成时间、稳定时间等面团品质更高,烘焙品质更优,且籽粒、面粉品质稳定性高。对标中国强筋小麦标准可以发现,硬红春小麦对标中国强筋小麦标准的达标率高于硬红冬小麦,蛋白含量、湿面筋达标率差距尤为明显。综合考虑中国强筋小麦生产现状,并结合美国硬麦对中国强筋小麦标准达标率,中国强筋小麦标准可将蛋白含量调整为>14.5%,湿面筋含量为>32.0%,稳定时间>10 min,容重、硬度分别大于760 g·L^(-1)和65。硬红春小麦品质指标的相关性分析显示,拉伸面积与面包烘焙吸水率显著负相关,与面包体积显著正相关,可用于预测强筋小麦面包品质;中国标准可设置拉伸面积为105 cm^(2)。

关键词：硬红冬小麦硬红春小麦品质性状年度变异达标度

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基于稀疏实例与位置感知卷积的植物叶片实时分割方法

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江苏农业学报 2024年第3期40卷 478-489页

作者：任守纲朱勇杰顾兴健武鹏飞徐焕良南京农业大学人工智能学院江苏南京210095 国家信息农业工程技术中心江苏南京210095 新疆兴农网信息中心/新疆维吾尔自治区农业气象台新疆乌鲁木齐830002

植物叶片分割在高通量植物表型数据获取任务中起着关键作用。目前,多数植物叶片分割方法专注于提高模型分割精度,却忽视模型复杂度和推理速度。针对该问题,本研究提出一种基于稀疏实例激活与有效位置感知卷积的实例分割模型(ePaCC-Spars... 详细信息

植物叶片分割在高通量植物表型数据获取任务中起着关键作用。目前,多数植物叶片分割方法专注于提高模型分割精度,却忽视模型复杂度和推理速度。针对该问题,本研究提出一种基于稀疏实例激活与有效位置感知卷积的实例分割模型(ePaCC-SparseInst),实现植物叶片实时、精确分割。在ePaCC-SparseInst中引入1组稀疏实例激活图作为叶片对象表示方式,并使用二部图匹配算法实现预测对象与实例激活图的一一映射,从而避免了繁琐的非极大值抑制(Non-maximum suppression,NMS)运算,提高了模型的推理速度。此外,在实例分支中引入有效位置感知卷积(ePaCC)模块,在增大模型全局感受野的同时提高了模型的推理速度。在Komatsuna数据集上,ePaCC-SparseInst平均分割精度(AP)达到85.33%,每秒传输帧数达到43.52。在相同训练条件下,ePaCC-SparseInst的性能优于SparseInst、Mask R-CNN、CondInst等实例分割算法。此外在CVPPP A5数据集上,ePaCC-SparseInst较上述算法同样取得了更好的分割精度和推理速度。本研究提出的方法采用纯卷积的架构实现了叶片的实时分割,可以为在移动端或边缘设备上获取植物表型数据提供技术支持。

关键词：实例分割计算机视觉植物表型叶片分割

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新型吡唑乙酰胺类琥珀酸脱氢酶抑制剂的设计、合成及抑菌活性

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 54-62页

作者：王晓斌董雪王瑞颖张娟王濛琪张宗群杨婷玉许梦寒江苏海洋大学药学院江苏省海洋药物活性分子筛选重点实验室连云港222005 江苏海洋大学海洋工程学院海洋工程技术研究中心连云港222005 南京农业大学理学院江苏省农药学重点实验室南京210095

为开发出新型杀菌剂候选分子,通过柔性改造吡唑甲酰胺杀菌剂结构中的二元酰胺键得到了一系列潜在靶向真菌琥珀酸脱氢酶(SDH)的新型吡唑乙酰胺分子.借助菌丝生长速率法发现了其中具有广谱抑菌特性的二苯醚联吡唑乙酰胺分子(6l),其在药剂... 详细信息

为开发出新型杀菌剂候选分子,通过柔性改造吡唑甲酰胺杀菌剂结构中的二元酰胺键得到了一系列潜在靶向真菌琥珀酸脱氢酶(SDH)的新型吡唑乙酰胺分子.借助菌丝生长速率法发现了其中具有广谱抑菌特性的二苯醚联吡唑乙酰胺分子(6l),其在药剂质量浓度为50μg/mL时对水稻纹枯病菌、小麦赤霉病菌和草莓灰霉病菌的抑制效果均优于对照药剂噁霉灵.化合物6l对水稻纹枯病菌的半最大效应浓度(EC_(50)值)为19.92μg/mL,抑菌活性明显优于对照药剂噁霉灵和氟吡菌酰胺(EC_(50)分别为76.74和40.36μg/mL).SDH酶活力测试结果表明,真菌体内的SDH是化合物6l抑制水稻纹枯病菌生长的潜在作用靶标.分子对接研究结果显示,化合物6l分子结构中的二苯醚单元能以多种方式与靶标口袋的关键残基结合,对分子发挥抑菌活性起到了关键作用.研究结果表明,二苯醚联吡唑乙酰胺分子对植物病原真菌具有较显著的抑制作用,在其结构基础上进行深度的优化和改造有望得到可有效防控植物病原真菌的新型杀菌剂候选分子.

关键词：抑菌先导发现吡唑乙酰胺植物病原真菌琥珀酸脱氢酶抑制剂