基于WEB的棉花信息管理及施肥推荐决策支持系统建立研究

依据区域土壤肥力差异、作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应等众多因素,以新疆兵团农五师81团为系统试行和合作地点,建立棉田土壤养分信息管理、施肥推荐模型,利用SQL JSP Win2000构建综合性、数字化和智能化的基于WEB的棉花信息管理及施肥推荐决策支持系统,实现了条田信息管理、智能化施肥决策和数据信息管理的有机耦合与集成。系统于2005—2006年在农五师81团等用户中应用推广,其中2006年应用面积2.87万hm2,平均皮棉单产1806kg,比前3年平均1683kg增产123kg,增产率7.3%,每公顷节约化肥投入成本114元,合计节本增效1584万元。     

基于MapInfo的棉花土壤施肥推荐及信息管理系统的研究

本文以新疆兵团农五师81团为研究对象,针对土壤肥力信息数据在农业生产中的重要作用,应用MapInfo与Delphi集成技术和组件式GIS模块,依据区域土壤肥力差异、作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应等众多因素,建立了集棉田土壤养分信息管理、土壤模型施肥推荐、GIS图形信息管理于一体的新疆农五师81团棉田土壤肥力信息管理与施肥推荐决策系统。     

基于WebGIS的棉田土壤肥力信息管理及施肥决策系统

本文以新疆兵团农七师125团为例,针对土壤信息数据在农业生产中的重要作用,综合应用作物平衡施肥原理、数据库技术、WebGIS技术、Java技术及专家系统技术,依据区域土壤肥力、质地类型,不同棉花品种需肥特点等众多特点,以条田为操作单元,建立了集棉田土壤养分管理、专家施肥推荐、SQL信息查询以及远程土壤养分数据管理等功能于一体的新疆农七师125团棉田土壤养分信息管理与作物推荐施肥系统。     

海冰水灌溉对棉田水分及棉花产量的影响

采用海冰水（全盐含量为3‰）灌溉与井水灌溉对比,结合3种施肥措施：无机肥（传统施肥）、有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施和不施肥处理,研究不同施肥条件下海冰水灌溉对土壤水分、棉花产量及水分利用效率的影响。结果表明：1）棉花整个生育期海冰水灌溉处理1m土层的土壤含水率均高于井水灌溉的处理,尤其在灌溉后0—40cm土层的土壤含水率差异显著,约为12个百分点。2）海冰水灌溉条件下,有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施较传统无机肥处理均可显著提高盐碱地棉花籽棉产量,分别增产约10％、27％,井水灌溉处理也有相同的趋势,分别增产约12％、22％。3）无论井水或海冰水灌溉,有机肥与无机肥配施或土壤调理剂与无机肥配施均可显著提高棉花的水分利用效率,海冰水灌溉小区的棉花水分利用效率,两种施肥处理均高于传统无机肥处理,约为8％、30％。两种灌溉水源对棉花产量和水分利用效率均无显著影响。     

棉花膜下滴灌比例混合变量施肥系统的研发

根据膜下滴灌棉田水肥管理的要求,在建立施肥模型和施肥方案的基础上,研发适用于大田棉花膜下滴灌的比例混合变量施肥系统,该系统可通过计算机程序控制(CPC)、单板机时序控制(PLC)和遥控控制(Rc)等三种方法,实现变量控制施肥,控制部分可在24V的电压下工作,施肥器通过水流驱动无需动力,实现提高肥料利用率10%以上.     

基于双吸肥口的低压文丘里施肥器设计与试验

为降低文丘里施肥器的吸肥临界进口压力,使之适用于低压灌溉施肥系统,设计了一种双吸肥口文丘里施肥器。选取喉管收缩比、收缩段角度、扩散段角度和喉管长径比4个结构参数,采用正交试验设计方法,构建16种结构参数组合方案,运用CFD模拟技术对每种方案的吸肥性能进行模拟,以吸肥性能为评价指标确定最佳结构参数组合,并根据最佳结构参数组合试制文丘里施肥器原型样品,并在0~0.15 MPa进口压力范围内对其吸肥性能进行分析。结果表明,最佳结果参数为:喉管收缩比为0.3、收缩段角度为20?、扩散段角度为8°、喉管长径比为1.1。最佳结构文丘里施肥器试制样品实测结果与模拟分析结果一致,在相同进口压力下各个实测值均略小于模拟分析值,实测与模拟吸肥量、进口流量比、肥液浓度和吸肥效率的均方根误差分别为0.22 L/min、0.96%、0.93%和0.68%。在相同进口压力下,相比于相同结构参数的单吸肥口文丘里施肥器,模拟得出的吸肥量提高了90%,进口流量比提高了85%,肥液浓度提高了80%,吸肥效率提高了80%,表明双吸肥口施肥器的吸肥性能比单吸肥口施肥器有较大提高;双吸肥口施肥器实测临界进口压力为0.007 MPa,当进口压力为0.05 MPa时其吸肥浓度可达13.6%,与现有文丘里施肥器相比,在获得同等或更高的吸肥性能时具有更低的工作进口压力,更适用于低压滴灌系统。     

基于知识图谱与案例推理的水稻精准施肥推荐模型

目前水稻种植户的施肥行为存在一定的盲目性,会造成肥料浪费和环境污染等问题,对此该研究提出了一种基于知识图谱和案例推理的水稻精准施肥推荐模型,包括推荐定性的施肥方案和定量的施肥量两个阶段。首先,使用PairRE模型获取图谱中全部实体和关系的低维向量表示,并在此基础上依据待种植的水稻品种进行知识推理以得到定性的施肥方案;然后,结合实体向量检索出k个相似案例,通过k个案例进行组合预测,得出具体施肥量数值。由中国知网获取166个环境指标数值明确、施肥过程记录完整的水稻施肥事件用于模型的验证,结果表明,与测试事件的实际施肥方案相违背的部分仅占比10.76%;对于氮肥施用总量、磷肥施用总量、钾肥施用总量和氮肥基叶肥与穗肥运筹比例的预测精度分别达到了92.85%、82.61%、79.17%和90.92%。该施肥推荐模型能够输出详细的施肥方案和精确的施肥量,算法过程可解释性较强,可为水稻精准施肥推荐系统的设计提供支撑。     

三种水力驱动比例式施肥泵吸肥性能试验

为保障微灌系统首部施肥装置选型的合理性,通过试验研究比较了3种类型水力驱动比例式施肥泵的吸肥性能,分析了影响施肥泵入口流量和吸肥量的因素。结果表明：入口流量受施肥管道两端压差影响,但受进口压力影响不大。建立了各施肥泵入口流量的回归模型,比较得出：3种施肥泵入口流量与压差关系分别符合幂函数、对数函数和二次函数关系,这主要是因为施肥泵最小工作压差和不同压差下运行性能的差异;施肥泵吸肥量受入口流量和压差影响。高压、大流量的运行工况会影响施肥泵施肥效果,施肥泵工作时入口流量最好不要超过设计流量,施肥比例较小时入口流量更不能过大。在分析吸肥量影响因素的基础上,建立了施肥泵吸肥量的回归模型,可用于吸肥量的估算;同时,研究发现3种施肥泵基本按照所设施肥比例施肥,但稍有差异、精度不一。     

控释肥在盆栽棉花上的肥效研究

采用包膜控释肥进行了棉花盆栽试验,并以普通复合肥作对照研究包膜控释肥对棉花的增产效应。研究结果表明,与普通复合肥相比,施用控释肥更有效提高了土壤中硝态氮和铵态氮及其速效磷、速效钾含量,经控释肥处理的棉花叶绿素相对含量、株高均比普通复合肥有明显的优势。控释肥对棉花的果枝数、桃数在各施肥水平上与普通复合肥相比不显著,包膜控释肥施用纯氮量分别在0.2,0.4 g/kg土时比相同施氮量普通复肥具有显著的增产作用,相对增产率分别为113.1%和34.5%,而且在施用量减少的情况下,仍能获得高于普通复肥的产量。控释肥比普通复肥具有控制释放,提高产量和降低施肥量的优越性。     

海冰水灌溉对不同施肥方式下土壤盐分运移及棉花的影响

为研究海冰水灌溉配套农艺措施,以改良盐碱化耕地和荒地,该文采用海冰水灌溉,结合4种施肥措施：无机肥（传统施肥）、有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施和不施肥处理（CK）,研究海冰水灌溉不同施肥措施对土壤盐分及离子运移、棉花产量的影响。结果表明：1）2007－2008年,海冰水灌溉0～100 cm土层内各层次土壤脱盐率可达40.2%,0～40 cm土层Na+和Cl-的离子浓度显著降低;2）2007年,海冰水灌溉施加液膜处理0～100 cm土层土壤洗盐量为11 210 kg/hm2,未作液膜的处理反盐量高达2 610 kg/hm2;3）2007－2008年,海冰水灌溉不同农艺措施棉花籽棉产量高低为：CK（不施肥）＜无机肥＜有机肥与无机肥配施＜土壤调理剂与无机肥配施,2008年海冰水灌溉调理剂与无机肥配施处理籽棉产量较传统施肥处理高568 kg/hm2。连续2 a使用海冰水灌溉配合合理的农艺措施,可以有效淋洗土壤盐分,避免造成土壤次生盐渍化。     

基于GIS技术的新疆棉花施肥专家系统

对集成地理信息系统(GIS)技术应用于新疆棉花施肥专家系统(ES)进行了研究和探讨，通过Internet访问该专家系统界面， 用户可以得到农田地块的地理信息，进行棉田施肥推荐；同时可进行农田肥力的综合查询和专题图制作。该专家系统的建立不仅推进了新疆地区平衡施肥信息化的进程，也为精准农业的实践提供决策支持。     

MapInfo与Delphi集成在棉花土壤施肥推荐系统中的应用

以“农五师81团棉花土壤肥力地理信息管理及施肥推荐决策系统”为例，介绍了以MapInfo与Delphi作为开发工具，采用OLE自动化技术，集成开发应用GIS软件的方法：同时分析了开发过程中MapInfo与Delphi集成技术的实现方法，并简单介绍该决策系统的一些实现结果。     

精准农业技术系统集成在新疆棉花种植中的应用

根据新疆生产建设兵团农业机械化、集约化、规模化生产的特点，结合新疆兵团棉花种植的实际情况和基础条件，利用GIS、RS、GPS、ES、MS等最新技术在棉花精准种植试验区开展研究工作。跟踪国内外精准农业的最新研究发展水平，在数字农业技术创新的基础上，整合国内已有的研究成果，利用信息技术对新疆现有的农业生产设备进行组装配套，研制、开发、集成具有新疆特色的数字农业技术体系与推广模式，进行规模化应用示范。在农田信息采集、处理和实施系统3个方面进行棉花精准种植信息系统集成研究，取得了初步成果：利用自主开发与引进的硬件平台，组装集成的配套技术体系，在棉花的精准播种、节水灌溉、变量施肥、病虫害预测预报与防治、长势监测等产前、产中管理决策中应用，形成一套适宜新疆的先进成熟的棉花生产管理智能化决策系统，同时与变量作业机具组装配套进行示范，该成果可为新疆及其它地区棉花精准种植提供参考模式，具有重大的推广意义，市场前景广阔。     

触摸屏技术在测土配方施肥中研究和应用

论述了测土配方施肥触摸屏的系统特点、主要功能及其应用情况。充分利用在农业部测土配方施肥项目中所获得的大量数据,实现对农业生产的指导作用,研究并开发了基于GIS的县域测土配方施肥决策触摸屏系统,通过引入触摸屏技术,实现了用触摸屏显示内容的可触摸的测土配方施肥决策触摸屏系统。该系统基于数据库技术提供了区域施肥、精准施肥、土壤养分、地力评价、土壤分布信息的查询功能,解决了大多数网上施肥决策系统功能齐全、却难以推广应用的难题。     

Effects of Transgenic Cotton-Based Cropping Systems and Their Fertility Levels on Succeeding Wheat Crop

Cotton–wheat is the second most important cropping system after rice–wheat in India and Pakistan, and is practiced on about 4.02 mha. By 2010, more than 6 million Indian farmers had adopted transgenic Bt cotton on 9.4 mha—almost 90% of the country’s total cotton area. There is a paucity of information on the effects of intercropping and integrated nitrogen (N)–management practices in transgenic Bt cotton on productivity, nutrient availability, and soil biological properties in the succeeding wheat crop in a cotton–wheat system. A study was made to evaluate and quantify the residual effect of two-tiered intercropping of cotton and groundnut with substitution of 25–50% recommended dose of nitrogen (RDN) of cotton by farmyard manure (FYM) on productivity and soil fertility in a cotton–wheat system at New Delhi during 2006–2008. Wheat following groundnut-intercropped cotton receiving 50% RDN substitution through FYM had significantly 5% greater grain yield than that after sole cotton. Residual soil fertility in terms of organic carbon (C), potassium permanganate (KMnO₄)-N, and dehydrogenase activity (14%) showed an improvement under cotton + groundnut–wheat system with substitution of 50% RDN of cotton by FYM. Apparent N balance as well as actual change in KMnO₄-N at wheat harvest was negative in most of the treatments, with greater loss (–58.1) noticed under pure stand of the cotton–wheat system with 100% RDN of cotton through urea. The study suggested that inclusion of legume and organic manure in transgenic Bt-cotton–wheat system is a sustainable practice for combating escalating prices of N fertilizers with environmental issues and instability of transgenic hybrids in south Asian countries.     

遥感技术在精确施肥管理中的应用进展

该文介绍了精确施肥的概念及其理论技术体系，重点阐述了遥感技术在作物和土壤信息采集中的应用进展及当前几种基于遥感技术的氮肥推荐算法，探讨了今后精确施肥发展的研究方向，并结合中国国情对我国发展精确施肥作了有益的探索。     

基于ArcGIS Engine的区域农业资源管理信息系统设计

农业资源是农业生产的物质基础,农业资源的信息化管理及应用是区域农业可持续发展的重要保障。本研究利用ESRI公司的二次开发工具ArcGISEngine,在VisualBasic环境下运用空间数据引擎结合数据库技术,进行了区域农业资源信息系统的设计开发。该系统能够方便的组织管理农业资源信息,友好的人机交互界面方便用户查询,输出分析与制图信息,其功能模块可对农业资源信息数据进行专业化的分析和挖掘,实现耕地地力评价、测土配方施肥、农田监测、农田水利管理等专业应用,为区域农业资源的信息化、农业生产实践的科学决策提供信息和技术支撑。