智能化精准灌溉施肥技术研究现状与展望

精准灌溉施肥技术是精确施肥和精确灌溉相结合的产物,精准灌溉施肥关键技术涉及到作物生长信息检测、营养液管理、决策支持系统。基于光谱技术、机器视觉技术的植物生长信息快速无损检测技术已成为精准农业的关键技术之一。营养液的配制及使用过程中的调节是精准灌溉施肥系统的核心,目前主要有基于电导率(EC)值的营养液管理方式、养分添加的营养液管理方式和基于作物模型的营养液管理方式。在精准灌溉施肥决策方面,研究农作物不同生长发育阶段与土壤、气象、管理措施的定量关系,为生成不同尺度的变量处方提供了依据,并对精准灌溉施肥技术进行了展望。     

精准施肥技术的研究现状与发展趋势

精准施肥是精准农业技术中的核心内容。精准施肥的实施可以节约肥料,均衡土壤养分,减少环境污染,增加粮食产量。文中从土壤肥力分析、施肥模型和施肥决策3个方面对精准施肥技术的研究现状进行了综述,总结了在精准施肥研究方面的经验与不足,指出了其未来发展趋势,为今后的精准施肥研究和应用提供参考。     

精准施药、肥、水的环境效益与展望

精准农业是一种兼顾农业产量和生态环境质量的生产方式。本文主要论述了精准农业中精准施药、精准施肥和精准灌溉的环境效益,分析了目前在实际生产中应用精准农业技术的限制因素,并给出加强其推广应用的建议。     

纳雍县玉米高效施肥技术研究

施肥是保证作物增产的重要措施,本研究通过田间试验分析和对比农民习惯施肥与平衡施肥的效果,并分析农民习惯施肥中盲目投肥对产量的影响。结果表明,农民习惯施肥的产量略高于处理B、C、D,但低于处理A,未达显著水平,其纯收益却明显低于处理A平衡施肥;平衡施肥较农民习惯施肥增收115.6元/667 m~2,增加幅度7%。养分分析结果表明,农民习惯施肥的养分吸收量与平衡施肥的养分吸收量相当,表明农民习惯施肥中的大量养分残留在土壤中,将对生态环境造成潜在的危害。     

草莓高效施肥技术

根据生产经验,着重总结了夹层式与浅沟式相结合的草莓高效施肥管理技术,以供广大草莓生产者参考。     

精准施肥技术发展现状研究

精准施肥是作物获得高产的重要技术手段,也是实现农业可持续发展的保障因素。本文全面整理了基于土壤、作物、模型和决策系统的精准施肥技术,通过总结分析指出其中面临的问题和挑战,并对未来精准施肥的应用和发展进行了分析和展望。     

浅析茶园高效施肥技术

茶园施肥是茶园综合栽培技术的重要措施之一。肥料的不合理施用,造成土壤肥力下降,茶叶产量和品质下降等一系列问题。因此,茶园合理搭配有机肥和化学肥料,科学施用基肥和追肥,采用高产优质茶园施肥技术显得尤为重要。     

我国冬油菜养分精准调控策略与高效施肥技术体系

冬油菜是我国重要的油料作物和南方主要的冬季轮作作物,发展油菜生产对保障我国粮油安全供给具有重要的战略意义。进入21世纪以来,由于油菜移栽种植转变为直播轻简种植,过去的施肥技术不再适合新的生产模式,油菜产业发展对施肥理论和技术提出了新要求。本文总结了近20年来我国油菜施肥技术领域的研究进展。经过协同攻关,我国农业科技工作者提出了冬油菜“氮磷钾硼镁全营养配合与前促后稳”的养分精准调控策略,建立了冬油菜前期“精准施肥壮苗保群体促丰产”和后期“依靠土壤养分稳供促高效保稳产”的养分调控方法,创新了“精准种类、精准配伍、精准用量、精准时期、精准位置”为核心的“五精准”油菜高效施肥技术,创制了油菜专用全营养配方肥、专用缓释肥和专用控释尿素等系列新肥料产品,优化建立了轻简高效施肥模式并实现规模化应用,支撑了油菜产业的绿色高质高效发展。最后针对我国冬油菜生产面临的新机遇和新挑战,从施肥技术角度提出了展望：加强南方短生育期油菜高效施肥技术、油菜多功能利用的配套施肥技术、应对气候多变的抗灾养分管理技术等研究,进一步加强与现代农业发展相匹配的新型高效专用肥料产品研发与施肥技术创新,重视养分高效油菜品种的选育与...     

玉米施肥误区及高产高效施肥技术

<正>1玉米施肥上的误区1.1肥多水大多打粮。施肥不患多而患不足,现在一些农民在施肥时,总害怕用量不够,而不怕用多。即便施肥多了,他们也认为那是肉烂在自家锅里,并无大碍。肥多水大固然是玉米获得高产的先决条件,但使用不当,反而有害。盲目过量施肥,既造成肥料浪费,效益下降,也造成环境污染。     

优质小麦节本高效施肥技术

优质小麦品质优劣、效益的高低与施肥技术有很大关系,施肥不合理,肥料利用率低,造成成本增加,是种麦效益低、品质不稳的主要原因.重点阐述了配方施肥、增施微量元素肥料、氮肥后移等优质高效小麦施肥技术.     

膜下滴灌施肥装置应用与探索

对石河子垦区主要团场膜下滴灌施肥肥料种类、装置与技术的现状进行了调研,分析了当前所使用的膜下滴灌施肥设备存在的不足之处,以及制约膜下滴灌施肥装置改进与升级的主要问题,在分析现有施肥装置的基础上,提出了解决问题的相关办法与方案,为研发膜下滴灌变量控制施肥装置,提高膜下滴灌条件下的肥料利用率,实现变量控制施肥、精量化施肥,提高作物产量和提供技术支持.     

地表覆盖对旱地小麦氮磷钾需求及生理效率的影响

【目的】研究地表覆盖对黄土高原旱地冬小麦氮磷钾需求和生理效率的影响,为促进黄土高原旱地冬小麦高效优质生产提供可靠的理论依据和实践经验。【方法】通过田间试验,以裸地休闲为对照,研究地膜覆盖、秸秆覆盖、种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥对冬小麦籽粒产量、籽粒养分含量、籽粒产量形成和籽粒养分含量形成的氮磷钾需求及生理效率的影响。【结果】地膜覆盖降低了籽粒产量形成的需氮量,提高了籽粒产量形成的氮生理效率,从而使冬小麦籽粒产量显著增加6%;秸秆覆盖降低了地上部吸氮量,使籽粒产量减少7%;种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥提高了籽粒产量形成的氮磷钾养分需求量、降低了籽粒产量形成的养分生理效率,从而使籽粒产量均减少5%。地膜覆盖提高了籽粒氮含量形成的需氮量,降低了氮生理效率,从而使籽粒含氮量降低8%,地膜覆盖增加了地上部吸钾量,使籽粒含钾量增加4%;秸秆覆盖的籽粒含氮量降低4%,但它的籽粒磷和钾含量分别提高6%和4%,这与降低籽粒磷钾含量形成的养分需求量、提高磷钾生理效率有关;种植绿肥提高了籽粒氮含量形成的氮生理效率,从而使籽粒氮含量增加8%;秸秆覆盖+种植绿肥对籽粒氮和磷含量无显著影响,但籽粒含钾量增加4%,归因于提高了籽粒钾含量形成的钾生理效率。【结论】地膜覆盖降低籽粒产量形成的需氮量,提高籽粒产量形成的氮生理效率,从而提高籽粒产量;但增加了籽粒氮含量形成的需氮量、降低了籽粒氮形成的氮生理效率,不利于籽粒含氮量提高。秸秆覆盖不利于作物养分吸收,从而影响籽粒产量和养分含量形成。种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥提高了籽粒氮磷钾养分需求量、降低它们的生理效率,从而降低籽粒产量。种植绿肥可提高籽粒氮含量形成的氮生理效率,从而提高籽粒氮含量。因此,旱地小麦生产中为保证籽粒产量和营养品质,需增加地膜覆盖和秸秆覆盖的氮肥用量;夏闲期种植绿肥是旱地土壤培肥的重要措施,但需注意其可能带来的减产风险,应结合区域降水情况因地制宜。     

中国西南地区玉米产量对基础地力和施肥的响应

【目的】明确西南地区土壤基础地力与不同施肥措施对玉米产量的影响,以期为西南玉米种植区土壤培肥以及合理施肥提供科学依据。【方法】依据2006年以来在西南地区布置的508个玉米田间试验,选取不施肥对照(CK)、氮磷(NP)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷钾(NPK)5个处理,测定玉米产量和养分吸收分析了西南地区玉米基础地力产量和地力贡献特征、玉米施肥产量反应和农学效率。采用直线拟合和边界线分析评价玉米种植区土壤基础地力与玉米施肥产量及产量差的关系;用稳定性指数和可持续性指数评估了基础地力状况对施肥产量稳定性和可持续性的影响。【结果】西南地区玉米基础地力产量在3.9-4.7 t·hm~(-2)(平均为4.4 t·hm~(-2));施肥能显著提高玉米产量,施肥(NPK)区平均产量为7.7 t·hm~(-2),比基础地力产量平均增产3.3 t·hm~(-2),边界线分析结果表明,重庆、四川、贵州的施肥高产潜力分别为11.5、12.7、12.6 t·hm~(-2)(平均为11.7 t·hm~(-2))。玉米产量的地力贡献率和肥料贡献率平均分别为57.1%和42.9%;玉米地力贡献率随着基础地力产量的提升而增加。西南地区肥料对玉米的增产效果表现为氮肥磷肥钾肥。重庆、四川、贵州及整个西南地区玉米现实生产力与基础地力拟合直线决定系数分别达0.356、0.393、0.448和0.434(P0.0001);随着基础地力的提升,玉米施肥产量差降低,产量的稳定性和可持续性增加。【结论】在西南地区,提高土壤基础地力可以提升玉米的施肥产量,提高产量的稳定性和可持续性,降低产量差,减少玉米对肥料的依赖性,促进西南地区玉米的高产稳产。     

长期施肥对紫色水稻土团聚体中有机碳和微生物的影响

【目的】土壤微生物在维持土壤肥力、土壤健康和提高作物产量等方面都具有非常重要的作用,探讨长期不同施肥措施对紫色水稻土团聚体微生物量及活性的影响,明确不同施肥制度下土壤不同粒级团聚体中微生物特性,为系统了解施肥管理对土壤肥力演变的影响提供理论依据。【方法】依托重庆市北碚区中性紫色水稻土22年的长期定位试验,选取对照（CK,不施肥）、氮磷钾（NPK）、稻草还田（S）、氮磷钾+稻草还田（NPK+S）4个处理,采集0-20 cm耕层土壤样品,采用湿筛法获得不同粒级土壤团聚体,研究不同粒级土壤团聚体中的有机碳以及微生物量、呼吸代谢熵等微生物特性。【结果】连续22年定位试验表明,与CK相比,各施肥处理均显著增加了耕层土壤中水稳性大团聚体（＞0.25 mm）含量,以NPK+S的促进作用最为明显,表明化肥与稻草还田长期配施有利于紫色水稻土水稳性大团聚体的形成;施肥还显著提高了团聚体稳定性和土壤有机碳水平,以稻草还田（S和NPK+S处理）效果最佳。长期施肥改变了土壤养分及生物活性在不同粒径团聚体上的分布。土壤中有机碳、微生物量碳、呼吸代谢熵在不同粒级团聚体中呈异质分布,在2.00-1.00 mm和1.00-0.25 mm两个级别的水稳性大团聚体中土壤有机碳、呼吸速率和代谢熵显著高于0.25-0.053 mm和＜0.053 mm两个级别的水稳性小团聚体。【结论】＞0.25 mm的水稳性团聚体是土壤有机碳和微生物量碳的主要载体,2.00-1.00 mm团聚体的生物活性最强;长期氮磷钾配施结合稻草还田显著提高了紫色水稻土团聚体的水稳性及大团聚体中有机碳和微生物量碳的含量,是改善紫色水稻土团粒结构和生物功能的有效措施。     

磷肥施用深度对夏玉米产量及根系分布的影响

【目的】探明华北平原区磷肥施用深度对夏玉米产量及根系分布的影响。【方法】采用大田试验和土柱试验方法。大田试验设不施肥（CK）、常规垄侧施磷（T-side）、8 cm土层施磷（T-8）、16 cm土层施磷（T-16）、24 cm土层施磷（T-24）以及3层（8、16、24 cm土层）均匀施磷（T-all）处理,研究其对夏玉米产量、养分吸收量的影响。土柱试验,研究8 cm施磷（P 8）、16 cm施磷（P 16）、24 cm施磷（P 24）以及3层均匀施磷（P-all）对夏玉米根系分布的影响。【结果】大田试验结果表明,磷肥不同施用深度显著影响夏玉米产量,玉米籽粒产量依次为T-24处理>T-all处理>T-16处理> T-side处理>T-8处理>CK,T-24处理玉米产量较T-side处理提高了10%,差异显著。玉米地上部磷素累积量在八叶期、吐丝期、收获期分别以T-side处理、T-8处理、T-all处理最高。随着磷肥施用深度的增加,玉米收获期氮素吸收量呈现显著增加趋势。土柱试验结果表明,玉米根系长度以P 24处理最高,与CK、P-all和P 8处理相比分别提高了68%、18%、17%,差异均达显著水平。玉米根系在磷肥施用点处集中生长,磷肥深施有利于玉米根系向土壤深层生长。【结论】磷肥深施能够诱导根系向深层生长,显著提高夏玉米产量。本试验条件下以磷肥集中施在24 cm土层最好。     

灌浆期控水和施用控释肥对杂交玉米制种产量和种子质量的影响

【目的】研究灌浆期控水和控释肥施用对不同收获期杂交玉米种子产量和质量的影响,明确最适宜的收获时期及有效的水肥管理方式,为中国高质高效玉米制种提供理论和技术支撑。【方法】试验于2014和2015年在甘肃省张掖市甘州区进行,以京科968为试验材料,在田间采用两因素裂区试验设计,主区为水分管理方式,设常规灌溉浇水和授粉后35 d停止浇水2种方式;副区为施肥处理方式,设施用传统复合肥和施用控释肥配比尿素2种处理。从授粉后44 d开始,每隔3 d采集果穗,至授粉后68 d共9个收获期,测定每个时期种子的籽粒水分、百粒重,并计算每公顷的产量和籽粒数(粒数产量);籽粒自然晾干后用于种子活力分析,包括标准发芽率、人工加速老化发芽率和电导率测定。【结果】施肥和灌水方式均显著影响京科968的制种产量和粒数产量,但对籽粒水分、百粒重和种子活力没有影响。与传统施肥相比,施用控释肥后,制种产量增加3.10%,粒数产量提高2.13%。如果按粒包装销售,施用控释肥可显著提高制种的经济效益,正常灌溉条件下每公顷增收0.44—2.17万元,控水条件下增收0.12—1.35万元。灌浆期控水导致制种产量降低2.01%,粒数产量降低2.48%,经济效益降低0.11—1.78万元。收获期对制种产量、籽粒水分、百粒重和种子活力均有显著影响,但对粒数产量无显著影响。随着收获期推后,籽粒灌浆进程逐渐完成,籽粒水分逐渐降低,而百粒重不断增加。至授粉后68 d,百粒重仍在增加,说明此时京科968种子尚未达到生理成熟。两年的结果表明,授粉后56—65 d,京科968种子的标准发芽率、人工加速老化发芽率均达到最高,而种子浸出液电导率值达到最低,说明此阶段是京科968种子的最佳收获期,既可以保证种子的高活力,又可以有效避免当种子达到生理成熟时收获可能遇到的低温冻害风险。【结论】授粉后56—65 d为京科968种子的最佳收获期,此时收获既可保证种子的高活力,也不影响种子的粒数产量。施用控释肥和常规灌溉可提高京科968制种的产量和粒数产量,但对种子活力没有显著影响,在节省劳动力的同时提高制种经济效益。     

26年来东北黑土区土壤养分演变特征

【目的】东北黑土区土壤肥沃,是中国重要的粮食主产区之一。对东北黑土区20世纪80年代以来国家级耕地质量长期监测数据进行整理和分析,以明确中国东北黑土区农业生产实践中土壤养分状况和肥力水平,为农田土壤培肥提供科学指导依据。【方法】利用时间趋势分析法探讨17个国家级黑土耕地质量长期监测点26年来土壤养分随时间的变化趋势,分别总结土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、碱解氮（AN）、有效磷（AP）和速效钾（AK）含量在监测初期（1988-1997年）、监测中期（1998-2003年）和监测后期（2004-2013年）的变化规律及其总体变化趋势;在分析土壤全氮和有机碳含量变化特征以及碳氮比（C/N）演变规律的基础上,进一步分析碳和氮之间的养分平衡关系;运用主成分分析方法分析不同监测时期上述5大肥力指标对黑土区土壤综合肥力的影响,得出该区综合肥力主要贡献因子,并分别计算3个不同监测时期黑土区土壤综合肥力属性得分。【结果】黑土区农田土壤经过10-26年的演变,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量整体呈上升趋势。与监测初期相比,监测后期土壤养分含量均显著提高（P＜0.05）,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾分别提高了33.9%、43.9%、27.6%、90.3%和11.8%,有效磷提升效果最为显著。进一步分析土壤有效磷含量发现,监测后期71.4%的监测点土壤有效磷含量维持在15.0-50.0 mg·kg^-1,既能满足作物生长需求,又不至于引发地下水环境污染,而28.6%的监测点土壤有效磷含量已超过50.0 mg·kg^-1的环境阈值,应及时控制磷素的输入。分析主要肥力因素有机碳和全氮之间的关系表明,黑土区土壤C/N略有下降趋势,从1988年的10.3降至2013年的9.6,下降了6.8%。黑土区5个肥力指标得分系数由大到小的顺序为：SOM＞TN＞AN＞AP＞AK,说明黑土区土壤有机质和全氮是影响土壤综合肥力的关键因素;监测初期和监测中期土壤综合肥力属性得分平均值分别为-1.099和-0.541,而监测后期土壤综合肥力属性的得分增加到了0.5888,监测后期土壤综合肥力得到显著提升。【结论】在农民常规施肥条件下,经过10-26年的长期耕作,黑土区土壤肥力在监测后期得到显著改善,但28.6%的监测点应注意控制磷肥用量,以免引起水体污染;而监测区黑土C/N呈逐年下降趋势,应该加大有机物料的投入,以维持土壤碳氮的养分平衡。     

农业面源污染的趋势研判、政策评述和对策建议

【目的】论文对农业面源污染排放的形势和影响进行科学判断,有助于下一步政策方向和策略的选择,对现行主要政策进行评估,则有利于更高效地解决当前问题,及时纠正政策可能出现的偏差。【方法】全面回顾自20世纪70年代以来中国在农业面源污染治理领域的有关政策,综合运用政策文本分析、实地调研、文献归纳等方法,对当前治理农业面源污染的主要政策逐一进行评估。【结果】随着监测和统计口径的不断完善,未来农业面源污染排放的绝对数和占比均可能上升,对环境质量的影响将更加明显。当前农业面源污染受到社会关注、政府重视,同时农业转型需求迫切,具备打好攻坚战的各项条件。政策的顶层设计基本形成,但是要谨防政策执行过程中的形式主义。化肥零增长行动目标的实现具有较大确定性,而农药零增长目标则面临更多不确定性,均需要警惕落入“数字游戏”陷阱。畜禽污染防治约束有余而激励不足,严重阻碍了畜禽粪便的综合利用。秸秆禁烧政策不计代价,耗费大量人力、物力却屡禁不止。【结论】从长期看,防治农业面源污染要做好打持久战的预期和行动准备,完善监测体系,摸清家底,避免急于求成导致数字浮夸。强化已有政策的落实,避免重形式、轻内容,重出台、轻落实。投入端主要是源头减量,要加强投入品的供给侧管理,产后端主要是资源化利用,提供更加适合当地的技术手段,政策手段则要疏堵结合,以疏为主。加大针对农业面源污染防治的财政投入,应与其排放占比相匹配。     

基于不同传感器的纽荷尔脐橙叶片叶绿素含量检测技术评价

【目的】研究基于不同传感器的叶片叶绿素含量监测方法,探索建立轻简、高效的柑橘叶绿素含量监测技术。【方法】以枳砧纽荷尔脐橙当年生春梢叶片为试材,采用便携式地物光谱仪FieldSpec4、数字图像技术、荧光及多酚含量测量仪Multiplex?Research和SPAD 502分别获取叶片光谱反射率、图像信息、荧光值和叶绿素含量,分析各数字化指标、叶片光谱指标、荧光值与叶绿素含量（SPAD值）的相关性。基于不同指标采用偏最小二乘法（partial least squares regression,PLS）及内部交叉验证构建叶绿素含量定量反演模型,并进行模型精度检验以及各传感器监测叶片叶绿素含量的可行性评价。【结果】 基于地物光谱仪FieldSpec4、荧光及多酚含量测量仪Multiplex?Research、数字图像技术获得参数信息与叶片叶绿素含量均呈极显著相关,模型拟合度较好,相关系数均在0.7以上。其中,通过地物光谱仪获取的532 nm、586 nm与705 nm特征波段光谱数据经一阶导数（FD）预处理建立的偏最小二乘法（PLS）预测模型效果最优,MRE=1.80%,RPD=3.801。其次为基于数字图像分析技术以G-B作为特征参数建立一元二次回归模型,MRE=1.98%,RPD=3.946。以及基于荧光及多酚含量测量仪Multiplex?Research获取的特征荧光参数建立PLS模型,MRE=2.37%,RPD=4.807。【结论】地物光谱仪、Multiplex?Research、数字图像技术均可应用于纽荷尔脐橙叶片叶绿素含量的估测。其中,以地物光谱仪FieldSpec4预测精度相对最优,Multiplex?Research便捷程度最高,数字图像技术用于大批量样品的测定操作性相对较强。     

受基因控制的植物根际效应

本文从遗传学的角度出发,论述了根际微生态系统中根际效应的发生机制.根际效应是植物为适应复杂多变的土壤环境而产生的生理及形态反应,其过程包括信号感受、信号转导、基因表达直至生理代谢途径改变等一系列环节.从基因型差异和基因表达入手进行研究,可以更深入地理解这些过程,并为通过植物改良主动调节根际效应提供信息.