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西北绿洲灌区玉米叶片衰老特征对不同地膜覆盖利用方式的响应

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作物学报 2025年第1期51卷 233-246页

作者：王丽萍李盼赵连豪樊志龙胡发龙范虹何蔚柴强殷文甘肃农业大学农学院/省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070

西北绿洲灌区玉米传统生产模式中大量使用地膜伴随着生态环境污染严重,且在极端高温下玉米出现叶片早衰。针对该现象,通过免耕一膜2年覆盖利用技术探讨延缓玉米叶片衰老并增加玉米产量的可行性,以期为构建西北绿洲灌区地膜减量玉米高效... 详细信息

西北绿洲灌区玉米传统生产模式中大量使用地膜伴随着生态环境污染严重,且在极端高温下玉米出现叶片早衰。针对该现象,通过免耕一膜2年覆盖利用技术探讨延缓玉米叶片衰老并增加玉米产量的可行性,以期为构建西北绿洲灌区地膜减量玉米高效生产技术提供理论支撑。2013年在西北绿洲灌区设置免耕一膜2年覆盖利用(NTP)、秋免耕春覆膜(RTP)和传统每年覆新膜(对照, CTP) 3种处理(本文采用2021-2023数据),探究玉米叶片光合源、持绿特性、细胞抗氧化酶活性和渗透调节物质含量对不同地膜覆盖利用方式的响应。结果表明,NTP和RTP可有效调节玉米生育期内光合源和叶片持绿性能的动态关系,维持生育后期较大的叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、叶片持绿性(SG)和叶绿素相对含量(SPAD),有利于延缓叶片衰老。与CTP相比, NTP玉米出苗后75~120 d的LAI、LAD、SG和SPAD分别提高15.1%~16.1%、14.8%~15.5%、7.2%~9.2%和11.3%~11.7%,RTP分别提高12.4%~13.0%、11.5%~12.4%、10.0%~17.6%和6.0%~6.7%。同时,通过单株绿色叶面积的拟合,发现NTP和RTP较CTP叶片衰老时间平均推迟了5.8~7.0d和6.2~7.7d,这可能是由于NTP和RTP有助于增强玉米大喇叭口期-灌浆期叶片的抗氧化能力和细胞渗透调节作用。玉米出苗后60~105 d, NTP较CTP叶片抗氧化酶(SOD、POD、CAT和APX)活性分别提高17.6%~20.0%、28.4%~34.4%、6.7%~8.4%和8.3%~10.9%, RTP较CTP分别提高11.3%~11.7%、16.9%~18.2%、4.4%~6.1%和5.8%~7.7%。此外,与CTP相比,NTP与RTP可溶性蛋白和脯氨酸含量分别提高35.9%~43.9%和29.5%~31.8%,20.7%~31.7%和17.4%~20.4%,丙二醛含量分别降低26.0%~27.8%和17.5%~25.9%。NTP对抗氧化酶和渗透调节物质的影响更大,NTP较CTP增产5.2%~6.0%。免耕一膜2年覆盖利用技术是西北灌区在实现资源减投条件下,有效延缓玉米叶片衰老且增加产量的适宜措施。

关键词：地膜覆盖光合源抗氧化酶活性细胞渗透调节能力籽粒产量

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基于CBAM-YOLO v7的自然环境下棉叶病虫害识别方法

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农业机械学报 2023年第S01期54卷 239-244页

作者：张楠楠张晓白铁成尚鹏王文瀚李莉中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 塔里木大学信息工程学院阿拉尔843300 塔里木绿洲农业教育部重点实验室(塔里木大学) 阿拉尔843300 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

针对自然环境下棉花叶片病害检测难度大和人工设计特征提取器难以获取与棉叶病虫害相近特征表达的问题,提出一种改进的注意力机制YOLO v7算法(CBAM-YOLO v7)。该模型在YOLO v7模型基础上,在Backbone与Head中间增加注意力机制CBAM,并在H... 详细信息

针对自然环境下棉花叶片病害检测难度大和人工设计特征提取器难以获取与棉叶病虫害相近特征表达的问题,提出一种改进的注意力机制YOLO v7算法(CBAM-YOLO v7)。该模型在YOLO v7模型基础上,在Backbone与Head中间增加注意力机制CBAM,并在Head部进行4倍下采样,然后将CBAM-YOLO v7模型用于棉叶病虫害识别,并与YOLO v5和YOLO v7进行对比试验。试验结果表明:蚜虫和正常叶片检测方面,YOLO v7可取得好的检测结果;CBAM-YOLO v7对黄萎病、棉盲蝽、红蜘蛛棉叶病虫害图像检测的准确率高于其他模型。CBAM-YOLO v7的mAP为85.5%,相较于YOLO v5提高21个百分点,相较于YOLO v7提高4.9个百分点;单幅图检测耗时为29.26 ms,可为棉叶病害在线监测提供理论基础。

关键词：棉叶病虫害目标检测注意力机制 YOLO v7

基于无人机可见光影像的新疆棉田田间尺度地物识别

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农业机械学报 2023年第S02期54卷 199-205页

作者：张楠楠张晓白铁成袁新涛马瑞李莉中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 塔里木大学信息工程学院阿拉尔843300 塔里木绿洲农业教育部重点实验室(塔里木大学) 阿拉尔843300 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

针对无人机采集影像时不同地物最佳分辨率难以确定的问题,运用大疆M600Pro型无人机获取棉花蕾期可见光影像,结合地面调查采样数据,利用神经网络(Artificial neural networks,ANN)、支持向量机(Support vector machines,SVM)和随机森林(R... 详细信息

针对无人机采集影像时不同地物最佳分辨率难以确定的问题,运用大疆M600Pro型无人机获取棉花蕾期可见光影像,结合地面调查采样数据,利用神经网络(Artificial neural networks,ANN)、支持向量机(Support vector machines,SVM)和随机森林(Random forest,RF)3种监督分类算法进行田间地物识别。分析不同分辨率(1.00、2.50、5.00、7.50、10.00 cm)下对地物的识别精度,并结合算法运行时间,从分辨率、算法精度和运行时间上找到适合南疆田间尺度棉花田块地物识别的最佳分辨率和最优算法。试验结果表明:当空间分辨率为1.00 cm时,SVM对地物的识别精度最高,总体精度与Kappa系数分别为99.857%和0.997。随着空间分辨率的降低,总体精度和Kappa系数呈下降趋势。当分辨率为2.50 cm和5.00 cm时,采用RF算法,运行时间最短,土地、棉花和滴灌带可获得较好的识别精度,总体精度与Kappa系数分别可达99.252%和0.986以上。当空间分辨率大于5.00 cm时,总体精度和Kappa系数下降,滴灌带制图精度(Producer’s accuracy,PA)和用户精度(User’s accuracy,UA)下降最大。空间分辨率小于5.00 cm的图像能够很好地识别蕾期棉花地的典型地物,可为进行田间地物类型及其分布状况的识别提供指导。

关键词：棉田地物分类无人机可见光影像田间尺度空间分辨率随机森林

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南疆阿拉尔垦区密植棉花株高模拟研究

棉花学报 2024年第4期36卷 320-327页

作者：范振岐塔里木大学信息工程学院新疆阿拉尔843300 塔里木绿洲农业教育部重点实验室/塔里木大学新疆阿拉尔843300

【目的】探讨新疆阿拉尔垦区密植条件下不同模型对棉花株高的预测效果。【方法】以株型差异较大的新陆中81号和塔河2号为试验材料,在阿拉尔垦区16000株·hm^(-2)密植条件下开展大田试验,用Python语言建立株高生长的逻辑斯谛(logistic)... 详细信息

【目的】探讨新疆阿拉尔垦区密植条件下不同模型对棉花株高的预测效果。【方法】以株型差异较大的新陆中81号和塔河2号为试验材料,在阿拉尔垦区16000株·hm^(-2)密植条件下开展大田试验,用Python语言建立株高生长的逻辑斯谛(logistic)、冈珀茨(Gompertz)、理查德(Richards)方程和决策树机器学习预测模型,并对模型的预测精度进行分析。【结果】Logistic、Gompertz和Richards模型中,新陆中81号株高的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为8.38%、7.49%和7.52%,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为6.80%、5.79%和5.82%;塔河2号株高的RMSE分别为6.09%、4.77%和4.85%,MAE分别为4.52%、3.34%和3.36%。决策树机器学习方法中,新陆中81号与塔河2号株高的RMSE分别为6.91%和3.27%,MAE分别为5.04%和2.16%。Logistic、Gompertz和Richards生长方程以及决策树机器学习方法均能较好地预测密植条件下棉花株高的生长,但在预测精度上决策树机器学习方法总体上优于生长方程。【结论】基于决策树的机器学习方法不需要用数理统计知识解释模型,训练模型需要的数据量也较少,模拟精度更高,在模拟棉花株高方面有一定优势,是对传统生长方程的有益补充。

关键词：棉花株高生长方程决策树机器学习

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克里雅河下游沉积物的光释光年龄与晚更新世末以来沙漠的形成

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地理学报 2021年第9期76卷 2240-2252页

作者：张峰王姣马丽迪丽拜尔·吐尔孙新疆大学教育部绿洲生态重点实验室乌鲁木齐830046

有关塔克拉玛干沙漠演化的年代学数据尚少,本文在地貌认知较少的克里雅河下游沙漠深处的圆沙和喀拉墩一带16处剖面获取了18件河流沉积光释光(OSL)年龄。新测得的年龄数据分布于3.4—44.1 ka。全新世样品多分布于圆沙与喀拉墩干三角洲及... 详细信息

有关塔克拉玛干沙漠演化的年代学数据尚少,本文在地貌认知较少的克里雅河下游沙漠深处的圆沙和喀拉墩一带16处剖面获取了18件河流沉积光释光(OSL)年龄。新测得的年龄数据分布于3.4—44.1 ka。全新世样品多分布于圆沙与喀拉墩干三角洲及其之间的地区,年龄集中在11 ka、8—9 ka、5—6.5 ka、4.6 ka与3.4—3.7 ka。深海氧同位素3阶段(MIS3)样品位置在克里雅河与和田河之间,分布在约38—47 ka前后。末次冰期冰盛期(LGM)末样品分布在通往圆沙古河道的西侧,年龄在14.5 ka前后。根据沉积物样品及年代学数据认为:克里雅河下游曾在MIS3阶段末、LGM末与全新世多次发生洪泛;数次的洪泛事件对克里雅河下游地貌发育产生重要影响;克里雅河下游干三角洲及现代河流西侧的流动沙丘主要形成于全新世,与前人"发育于汉唐以来"的观点不完全一致。克里雅河下游河流沉积发生时间与塔里木盆地周缘山脉冰进冰消有一定对应,暗示气候变化可能间接影响着塔克拉玛干沙漠沙丘的发育。

关键词：塔克拉玛干沙漠洪泛沙丘 MIS3 LGM 全新世冰消

海岛棉BGLU基因家族的鉴定及生物信息学分析

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分子植物育种 2024年

作者：杨开英秦泽王庆朋闫成才郝海婷冯鸿杰塔里木大学农学院南疆农业有害生物综合治理兵团重点实验室塔里木绿洲农业教育部重点实验室

β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase， BGLU)是一种纤维素水解酶，在植物生长发育、逆境应答和代谢调控等生理过程中。为探究海岛棉(Gossypium barbadense)中BGLU基因家族成员的生物学功能，本研究在海岛棉BGLU全基因组的水平上，通过BLAST... 详细信息

β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase， BGLU)是一种纤维素水解酶，在植物生长发育、逆境应答和代谢调控等生理过程中。为探究海岛棉(Gossypium barbadense)中BGLU基因家族成员的生物学功能，本研究在海岛棉BGLU全基因组的水平上，通过BLAST比对及HMM搜索对海岛棉BGLU基因家族共有的保守结构域进行筛选，使用NCBI、TBtools、MEGA等工具分析海岛棉BGLU基因家族的性质特征。结果表明，在海岛棉中共鉴定出了59个BGLU基因家族成员。其中，54个定位在液泡中，5个定位在液泡和叶绿体中。这些基因在22条染色体上呈不均匀分布，氨基酸数目在54到1103之间，不稳定系数在5.89到52.21之间，其启动子区包含了许多光响应元件、干旱诱导元件、低温诱导元件等。通过对海岛棉和拟南芥的107个BGLU基因进行系统进化分析，我们发现这107个BGLU基因明显地被划分为6个不同的进化分支，富集分析和功能注释结果显示海岛棉BGLU基因共富集到7个通路，功能注释主要集中在分子功能、细胞组分和生物工程方面。本研究为揭示海岛棉生长发育过程中的调节机制和胁迫响应提供了一定的参考。

关键词：海岛棉 BGLU基因家族生信分析

基于无人机可见光的新疆棉田田间尺度地物识别方法

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农业机械学报 2023年

作者：张楠楠张晓白铁成袁新涛马瑞李莉中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室塔里木大学信息工程学院塔里木绿洲农业教育部重点实验室(塔里木大学) 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室

针对无人机采集影像时不同地物最佳分辨率难以确定的问题，运用大疆M600Pro型无人机获取棉花蕾期可见光影像，结合地面调查采样数据，利用神经网络（Artificial neural networks，ANN）、支持向量机（Support vector machines，SVM）和... 详细信息

针对无人机采集影像时不同地物最佳分辨率难以确定的问题，运用大疆M600Pro型无人机获取棉花蕾期可见光影像，结合地面调查采样数据，利用神经网络（Artificial neural networks，ANN）、支持向量机（Support vector machines，SVM）和随机森林（Random forest，RF）3种监督分类算法进行田间地物识别。分析不同分辨率（1.00、2.50、5.00、7.50、10.00 cm）下对地物的识别精度，并结合算法运行时间，从分辨率、算法精度和运行时间上找到适合南疆田间尺度棉花田块地物识别的最佳分辨率和最优算法。试验结果表明：当空间分辨率为1.00 cm时，SVM对地物的识别精度最高，总体精度与Kappa系数分别为99.857%和0.997。随着空间分辨率的降低，总体精度和Kappa系数呈下降趋势。当分辨率为2.50 cm和5.00 cm时，采用RF算法时，运行时间最短，土地、棉花和滴灌带可获得较好的识别精度，总体精度与Kappa系数分别可达99.137%和0.983以上。当空间分辨率大于5.00 cm时，总体精度和Kappa系数下降，滴灌带的制图精度（Producer’s accuracy，PA）和用户精度（User’s accuracy，UA）下降最大。空间分辨率小于5.00 cm的图像能够很好地识别蕾期棉花地的典型地物，可为进行田间地物类型及其分布状况的识别提供指导。

关键词：棉田地物分类无人机可见光田间尺度空间分辨率随机森林

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小型单偏心块式红枣振动采收机的研制与试验

甘肃农业大学学报 2024年第5期59卷 321-328页

作者：马少辉杨蕊车恒恒杨凯谢婉莹杜凯牛顿塔里木大学机械电气化工程学院塔里木绿洲农业教育部重点实验室(塔里木大学)新疆阿拉尔843300

【目的】针对新疆矮化密植种植模式的红枣,在采收环节中还采用传统的人工棒打枣树,使红枣落地,再由人工聚拢,机械捡拾清选,劳动强度大,采收成本高的问题,研究了1种小型三轮电动车为载体,48 V直流永磁电机为驱动的单偏心块式振动采收机,... 详细信息

【目的】针对新疆矮化密植种植模式的红枣,在采收环节中还采用传统的人工棒打枣树,使红枣落地,再由人工聚拢,机械捡拾清选,劳动强度大,采收成本高的问题,研究了1种小型三轮电动车为载体,48 V直流永磁电机为驱动的单偏心块式振动采收机,旨在减轻枣农采收红枣的劳动强度,提高红枣生产机械化,【方法】依据矮化密植种植模式的枣树行距、株距、树径和冠径小,所需采收激振力小的特点,设计制作了样机,开展了采收田间试验,对采收数据进行了分析,【结果】当电机转速1 140 r/min,偏心块质量为650 g,夹持高度为300 mm,振动时间7 s时,平均采收净为87.23%,其中夹持树干的高度对采收率的影响最显著,【结论】试验表明,借助三轮电动车为载体的振动采收机,对新疆矮化密植种植模式的红枣采收是可行的,但任需对机具振落后红枣的盛接装置进行完善。

关键词：农业机械振动采收研制试验红枣

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咸淡水轮灌对设施番茄光合特性及叶片超微结构的影响

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中国农业科学 2024年第19期57卷 3784-3798页

作者：辛朗宋嘉雯付媛媛唐茂淞敬凌琨王兴鹏塔里木大学水利与建筑工程学院/自治区教育厅普通高等学校现代农业工程重点实验室/塔里木绿洲农业教育部重点实验室农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室中国农业科学院西部农业研究中心

【目的】阐明咸淡水轮灌对设施番茄叶片超微结构及光合特性的影响机理，有利于优化设施番茄咸水灌溉调控策略。【方法】以当地常规番茄品种“明珠”为材料，2022—2023年在南疆地区温室内开展为期两年的番茄咸淡水轮灌试验，试验设置4... 详细信息

【目的】阐明咸淡水轮灌对设施番茄叶片超微结构及光合特性的影响机理，有利于优化设施番茄咸水灌溉调控策略。【方法】以当地常规番茄品种“明珠”为材料，2022—2023年在南疆地区温室内开展为期两年的番茄咸淡水轮灌试验，试验设置4个处理，分别为W1（咸水、淡水，轮灌4次），W2(2次咸水、2次淡水，轮灌2次)，W3(2次淡水、4次咸水、2次淡水，轮灌1次)，全淡水灌溉为对照处理（CK）,3种咸淡水轮灌模式的灌水量与CK一致。主要探讨咸淡水轮灌产生的盐碱胁迫对设施番茄叶片超微结构、叶绿素含量、气孔特征、气体交换参数及产量的影响。【结果】在咸淡水轮灌条件下，番茄叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）等光合参数，以及叶片水分利用效率（WUE）均显著下降，气孔因素和非气孔因素在限制叶片气体交换过程中起关键性作用；番茄叶片不仅通过减小单个气孔开度来快速适应盐碱胁迫，且能经过长期的气孔分化和发育过程调控气孔密度和气孔形状，以此提高气体交换效率。与CK处理相比，W1、W2及W3处理的叶片气孔密度，分别增加22.8%、43.07%和13.8%，气孔宽度分别减小54.6%、77.8%和13.7%。受土壤盐分胁迫影响，相较于CK处理，W1、W2处理番茄叶片叶绿体基粒片层结构被破坏，叶绿素含量分别减少6.2%、11.8%，净光合速率降低16.3%、26.2%，产量降幅达45.3%、52.5%，且最大叶面积指数比同期CK处理分别低20.8%、27.5%。W3处理的番茄叶片叶肉细胞结构相对完整，叶绿素含量和光合作用效率维持在较高水平，产量及其构成因素与CK差异不显著，其中平均单果质量增加6.5%、果茎增大6.0%、产量略提高0.7%。【结论】综合番茄生理变化和产量分析，在番茄开花结果期—果实膨大期灌溉咸水，其他生育阶段采用淡水灌溉，减缓了咸水灌溉对番茄生长造成的不利影响，W3处理可推荐可作为南疆地区设施番茄咸淡水协同利用的灌溉方式。

关键词：番茄(Solanum lycopersicum L.) 咸淡水轮灌叶片超微结构光合效应产量