基于植保大数据的病虫害移动智能采集新设备

为提高农作物重大病虫害发生信息自动化、智能化采集能力,全面提升监测预警水平,笔者基于大数据、人工智能和深度学习技术,研发了一款农作物病虫害移动智能采集设备——智宝,主要实现了3个方面的功能:一是病虫害发生信息自动采集上报.通过该产品进行人工拍照,可实现对田间农作物重大病虫害发生图像、发生位置、发生数量、微环境因子等数据的实时采集和上报.二是自动识别计数.基于植保大数据与人工智能技术,通过构建病虫害自动识别系统,可实现重大病虫害精准识别与分析,只要拍摄照片,即可快速、精确地识别病虫害种类,并自动计数、上报到指定的测报系统.三是自动分析判别分级.针对拍摄采集上报的重大病虫害发生信息,系统可在自动识别和计数的基础上,进一步对病虫害发生严重程度进行智能判别分级,甚至根据相关预测模型,对病虫害的发生趋势进行辅助分析预测,提出预测建议.通过2016—2019年组织多地植保机构进行试验改进,该技术产品日趋成熟,有望在未来的农作物病虫害发生信息采集和预测预报工作中推广使用.     

赤水河外来鱼类尖头(鱥)和董氏须鳅的引种溯源及生态适应性分析

历史上,赤水河流域干流及支流的鱼类物种组成中未曾出现过尖头 （Rhynchocypris oxycephalus）和董氏须鳅（Barbatula toni）。但是,近年来在赤水河支流白沙河的鱼类资源调查中发现了这两个物种的分布,其来源及未来的生存可能性受到关注。本研究比较了尖头 赤水河野外种群与养殖种群形态上的差异;基于线粒体Cyt b基因序列,分析了赤水河流域尖头 和董氏须鳅的来源,并通过生态位模型分析了这两种鱼在赤水河流域的生态适应性。形态数据结果表明,尖头 在赤水河的野外种群与养殖种群的个体大小存在显著差异,养殖种群的体长、尾柄长、尾柄高3个形态数据均高于野外种群。分子系统发育分析结果显示,尖头 赤水河流域野外种群及养殖种群与辽宁杨运种群聚为一支,董氏须鳅则与来自内蒙古、辽宁和河北的种群聚为一支。生态位模型分析表明,赤水河支流白沙河具有尖头 的中度适生区,其适生性概率为0.620;而董氏须鳅在该区域的适生性概率较低,仅为0.025,这可能与该物种已有分布数据较少有关。采样中发现白沙河实际采样点的水温较低,与北方分布点的水温接近,推测该区域仍具备尖头 和董氏须鳅生存的条件。综上所述,赤水河流域的尖头 和董氏须鳅均为来自东北地区的外来种,且能适应赤水河的生态环境。这与现场访问结果一致,未来需要加强种群监测以防成为外来入侵种。     

新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区啮齿动物群落多样性及其与环境因子的关系

啮齿动物的群落结构受生态环境特征影响,并能反映环境变化规律。为探讨啮齿动物群落多样性及其与环境因子间的关系,利用铗捕法获得了新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区9种生境类型的环境因子及啮齿动物群落结构数据。2019-2020年春、夏季,共布设样地291块,有效铗日55269个,调查总面积176.875 km²,记录了啮齿类分布的12个环境因子。捕获啮齿动物419只,分属1目4科10属12种,优势种为三趾跳鼠（Dipus sagitta）和五趾跳鼠（Allactaga sibirica）,分别占捕获总个体数的34.13%和27.68%。分析结果显示,卡山自然保护区啮齿类捕获率最高的生境类型为沙漠（2.18%）;捕获鼠种的主要分布型为耐旱型（98.09%）。12个环境因子在9个生境类型中均呈极显著差异（P<0.01）,说明该保护区啮齿动物分布的生境异质性高。冗余分析表明,海拔高度、植被种类、灌木盖度和灌木高度是决定啮齿动物群落结构最主要的4个环境因子,其中植被种数与啮齿类群落多样性呈正相关,随着植被种数数值的增加,除优势度指数外,其它多样性指数随之增加。     

基于残差注意力网络模型的浮游植物识别

浮游植物作为水生态系统中最重要的生物组成部分之一,对水环境敏感,在水环境监测中得到了广泛的关注。然而水生环境复杂多样,准确高效地识别浮游植物是监测工作中的一大挑战。当前浮游植物识别方法可分为经典形态学分类、分子标记和人工智能图像识别三类。前两种方法已被广泛采用,但费时费力,不利于监测机构的大规模应用和推广。同样,利用图像进行自动化分类难以在高准确率与高效率上达到平衡。深度学习技术的发展为此提供了新思路。本文提出一种新的深度卷积神经网络RAN-11。该网络以残差注意力网络Attention-56和Attention-92为基础,凭借通道对齐融合主干上的底层特征与顶层特征,通过调整注意力模块和残差快个数以精简结构,并引入了Leaky ReLU激活函数代替ReLU。以太湖11个优势属共计1036张图像为数据来源进行对比验证。除星杆藻外,RAN-11对单一优势属的的查准率都在90%以上,并且有5个优势属达到100%的查准率。RAN-11的识别准确率为95.67%,推理速率为41.5帧/s,不仅比Attention-92（95.19%的准确率,23.6帧/s）更准确,而且比Attention-56（94.71%的准确率,41.2帧/s）更快,真正兼顾了准确率与效率。研究结果表明：（1）RAN-11在查准率、准确率和推理速率上优于原始残差注意力网络,更优于以词包模型为代表的传统图像识别方法;（2）融合多尺度特征、精简网络结构和优化激活函数是提高卷积神经网络性能的有力手段。建立在经典分类基础之上,本文提出新的残差注意力网络来提升浮游植物鉴定技术,并构建出浮游植物自动化识别系统,识别准确率高、易于推广,对于实现水体中浮游植物的自动化监测具有重要意义。     

犬瘟热与野生动物

犬瘟热是一种犬瘟热病毒引起的多种动物共患传染病,在世界范围内的家犬和野生动物中多次爆发。犬瘟热的跨种间传播对多种野生动物如东北虎、非洲狮、雪豹、大熊猫等野生动物的种群安全造成严重威胁,并且感染的宿主范围仍在扩大。近年来的研究表明,犬瘟热病毒的不断变异和野生动物栖息地内流浪犬只的增多使我国野生动物尤其是野外种群正在面临犬瘟热的严重威胁。为了更好地应对犬瘟热对野生动物的危害,本文综述了犬瘟热的病原特征和在野生动物中的流行病学、致病机制、诊断与治疗以及疫苗免疫方面的研究进展,在此基础上提出了针对传染源、传播途径、易感动物三方面的控制措施来减少野生动物犬瘟热的传播风险。目前,由于国内自然保护区科研技术力量欠缺以及防控意识薄弱,对于野生动物犬瘟热的监测处于空白状态,这无疑加大了野生动物犬瘟热的防控难度。因此,为了保障我国野生动物种群安全,我们需要加强在野生动物犬瘟热监测与流行病学方面的研究工作,建立有效的监测防控体系将犬瘟热阻挡在野生动物种群之外。     

2018年河南省肠道病毒环境监测结果分析

通过对2018年河南省环境污水中肠道病毒(Enterovirus,EV)的持续监测,了解河南省环境污水中脊灰病毒(PV)和非脊灰肠道病毒(NPEV)的血清型分布及流行情况.选取了河南省东、西、南、北、中部的五个城市,对每个城市有10万～30万人共同使用的下水管网的地区进行污水采样,每两个月采集1次,每次采集两份污水样品,采集持续1年,对污水样品进行浓缩,将浓缩液接种至RD细胞、L20B细胞和HEp-2细胞进行病毒分离.对病毒分离物进行VP1区核苷酸序列测定分析,采用最大似然法构建系统进化树对EV进行分子定型,并进行核苷酸相似性分析.共采集污水样品60份,分离到EV阳性毒株16株(26.67％),分别为8株CVB5、3株E7、3株E11、1株CVB5+E11混合株;1株PVIII;环境监测标本与急性弛缓性麻痹(Acute flaccid paralysis,AFP)病例标本,在济源市和周口市分离到的CVB5比例有一致性,郑州市和济源市分离到的E7比例有一致性;污水标本中阳性毒株的检出时间要早于AFP病例标本中同种毒株型别的检出时间1～3个月.来源于AFP病例监测和环境监测的CVB5之间的核苷酸相似性为94.7％～99.6％,来源于AFP病例监测和环境监测的E7之间的核苷酸相似性为92.5％～100.0％.来源于AFP病例监测和环境监测的CVB5属于同一个基因型,E7也是同一个基因型,甚至是同一个病毒传播链.河南省2018年建立了环境监测方法,是AFP病例监测的有益的补充,也可对人类肠道病毒病流行或暴发进行预测和预警.     

长江生态考核指标: 基于被动声学监测的长江江豚数量

长江是复杂的生态系统, 但是随着长江生态环境的持续变化, 尤其是人类扰动所致的变化, 长江中的几种极其重要的大型物种先后因此而走向“灭绝”, 或“极可能灭绝”, 或“极度濒危”, 因此在现阶段有必要以现存于长江中的大型物种的生存状况为核心, 建立一项新的生态考核指标, 以综合表征长江生态系统的健康状况和生物多样性的完整性, 为“十年禁捕”和《长江保护法》的顺利实施提供科技支持。长江江豚(Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis)仅分布于长江中下游及洞庭湖、鄱阳湖, 是长江中极可能仅存的大型水生哺乳动物, 多年来一直受到社会各界的高度关注, 已成为长江“明星”物种。长江江豚种群分布和数量的变化与长江生态环境和鱼类资源的变化密切相关, 具有综合表征生态环境质量和生物多样性及其变化的基本属性。在复杂的水下声环境中, 长江江豚的声纳信号具有独特的时频特征, 具有较强的可监测性和可量化特征, 并且已被广泛应用于长江江豚的被动声学监测、实时识别和群体估算。同时, 在自然水域对长江江豚进行被动声学监测是一项方便和高效的工作。在沿江和沿湖设置一些样地水域, 布置水下声学仪器, 开展长期被动声学监测, 不但可以掌握长江江豚的分布规律、群体规模及其变化, 而且可以为定量分析样地水域生态环境质量和鱼类等水生生物的丰度提供可信的依据, 继而可以为定量评价所监测水域人类活动对生态环境及水生生物扰动提供长期数据支撑。因此, 基于被动声学监测的长江江豚种群数量, 可作为一项重要的生态考核指标, 用于定量评价长江生态环境质量和水生生物多样性及其在时间和空间上的变化, 并用于考核相关保护工作的落实情况和实际的保护效果。     

云南省急性弛缓性麻痹病例中柯萨奇病毒B5感染情况及病毒基因特征分析

为了解云南省急性弛缓性麻痹(Acute flaccid paralysis,AFP)病例中柯萨奇病毒B组5型(Coxsackievirus B5,CV-B5)感染情况及病毒基因特征,采用回顾性研究的方法,收集AFP监测系数据资料,描述CV-B5感染AFP病例的流行病学特征及临床表现;对CV-B5分离株进行完整VP1区逆转录-聚合酶链反应扩增和核苷酸序列测定,测序结果进行同源性分析和系统发生学研究.结果显示,15例CV-B5阳性的AFP病例散在分布于7个云南省内州市、贵州省及缅甸;男女比例为1∶2,5岁以下儿童占73.3％,53.3％(8/15)的病例麻痹时伴发热,以双侧下肢麻痹(66.7％,10/15)为主,临床诊断多为肌炎(33.3％,5/15),1例病例残留麻痹.CV-B5云南株之间以及与原型株之间的核苷酸同源性分别为75.0％～100.0％和77.2％～82.0％.云南本地存在两个基因型的CV-B5共循环,大多数云南株(16株)与中国大陆CV-B5分离株均属于D基因型(D3亚型),另外两株云南株属于国外优势流行的C基因型,与其他云南株之间存在较大的核苷酸差异(20.4％～25.0％).本研究描述了 CV-B5云南地方株的分子流行病学特征,首次发现我国存在C基因型.研究显示分离自不同疾病来源及健康人群的CV-B5在亲缘关系树上无特异性区分.     

2016-2017年中国12-17岁儿童青少年能量及宏量营养素摄入状况

目的：分析2016—2017年中国12～17岁儿童青少年能量及宏量营养素摄入状况,为引导中国12~17岁儿童平衡膳食和合理营养提供科学依据。 方法：数据来源于2016—2017年中国儿童与乳母营养健康监测数据,采用多阶段分层随机抽样方法,在全国31省抽取275个监测点开展营养健康监测。膳食调查采用连续3 d 24 h膳食回顾法收集食物摄入信息,采用食物秤称重记录家庭或学校食堂连续3 d食用油和调味品的摄入量,依据《中国食物成分表》计算能量和三大宏量营养素的摄入量。结果：2016—2017年中国12～17岁儿童青少年膳食能量、碳水化合物、脂肪和蛋白质的平均每人日摄入量分别为1 995.0 kcal、253.8 g、84.5 g、61.4 g。碳水化合物、脂肪和蛋白质的供能比分别为50.6%、37.1%、12.3%。72.9%的儿童青少年脂肪供能比高于推荐值30%、48.0%的儿童青少年碳水化合物供能比低于推荐值50%、22.6%的儿童青少年蛋白质供能比低于推荐值10%。儿童青少年膳食脂肪来源于食用油、动物性食物和植物性食物的比例分别为43.9%、36.6%、19.6%。12～17岁儿童青少年平均每人日膳食能量、碳水化合物、脂肪和蛋白质的摄入量均随年龄的增长而增加,男生高于女生,能量、蛋白质和脂肪摄入量存在城乡差异,城市高于农村（P<0.01）。城市儿童青少年蛋白质供能比达到中国居民膳食宏量营养素可接受范围（AMDR）的比例高于农村（P<0.01）。结论：中国12～17岁儿童青少年每人日膳食能量基本满足,三大宏量营养素供能比不合理。能量、蛋白质和脂肪摄入量存在城乡差异,农村儿童脂肪供能比增幅过快亟待关注。     

2010-2020年中华穿山甲在中国的发现记录及保护现状

中国是中华穿山甲(Manis pentadactyla)历史分布区面积和野生种群数量最大的国家。中华穿山甲曾广泛见于我国长江以南各省, 但20世纪中期以来, 由于其甲片被作为贵重的中药材原料, 加之地下野味市场的需求, 大量非法捕猎使得我国野生穿山甲经历了剧烈的分布区缩减和种群下降。目前, 中华穿山甲已被列为我国一级重点保护野生动物, 在IUCN红色名录中被评估为极危(CR)等级。中华穿山甲分布范围广、种群密度低、活动隐秘、调查难度大, 摸清其野外分布现状是当前穿山甲研究与保护中的首要任务。为此, 本研究通过检索2010-2020年间全国范围内中华穿山甲的发现记录, 统计中华穿山甲的目击数量、空间分布以及后续状态, 制作物种分布地图, 并与历史分布情况进行对比, 以评估其野生种群的分布现状与分布区变化。2010-2020年共在11个省级行政区收集到中华穿山甲确认记录142条, 主要集中于大陆华东地区及台湾岛, 台湾、浙江、广东三省记录位点数占全部位点数的67.6%; 相较其历史分布区, 西南、华南地区近年来野外确认较为匮乏。近10年来我国的中华穿山甲记录呈逐渐增多趋势, 86%被发现的实体穿山甲得到救助、放归或未被干扰。本研究结果表明, 目前中华穿山甲在我国, 尤其是华东及台湾地区, 仍具有一定数量的野生种群分布, 且近年来民众对于穿山甲的认知和保护意识有了较大提高。 然而, 现有调查和资料仍不足以对该物种进行全面的现状评估, 亟需加强对我国野生穿山甲种群的调查、监测和保护。