基于基因表达式编程的作物水分生产函数构建

作物水分生产函数的确定是农业水资源优化配置的关键。该研究采用农业水文生态系统模型（Agro-Hydrological & Chemical and Crop systems simulator, AHC）与基因表达式编程（Gene Expression Programming, GEP）相结合的方法构建作物水分生产函数。以河套灌区3种主要作物（葵花、玉米、小麦）为研究对象,采用AHC模型模拟作物产量等,构建基于GEP算法的作物水分生产函数,探讨考虑盐分胁迫的作物水分生产函数构建的思路与方法。结果表明：1）作物模拟产量与地下水埋深、地下水矿化度和灌水量等因素有关。2）构建作物水分生产函数的最优输入因子组合为地下水埋深、灌溉量、蒸散发、地下水矿化度、土壤根层盐分对作物胁迫因子、土壤根层含水率。3）应用作物水分生产函数估算不同灌溉定额条件下作物产量（预测产量）,并与AHC模型计算的产量（模拟产量）进行比较,玉米、葵花、小麦预测产量与模拟产量具有很好一致性,其决定系数分别是0.96、0.93、0.96,平均相对误差均小于5%,满足计算精度要求。因此,该研究所构建的作物水分生产函数可以较准确地估算盐分胁迫下作物产量,为农业节水与灌溉水高效利用提供科学参考。     

养分优化管理条件下作物水分生产函数

养分优化管理条件下的作物水分生产函数,包括供水型生产函数与耗水型生产函数,由玉米水肥耦合田间试验数据推导出,并以耗水生产弹性系数为指标对其产量-水分利用效率-耗水量-供水量间的关系进行分析,同时对养分优化管理条件下的作物水分生产函数与一般水分生产函数进行了比较与分析,指出不同年型作物水分生产函数不同,仍城作深入研究。     

施肥量与肥料利用率关系研究与应用

在其它环境因素相对稳定的条件下,单一肥料的利用率与其施用量呈直线递减函数关系;在不同类型土壤、不同肥力土壤上,肥料利用率和肥料实际可提供的养分量都存在着极限,肥料效应和作物产量都受到其限制,只有从改善环境条件、改善管理措施等方面入手突破极限,肥料利用率和作物产量才能得到提升;Stanford平衡施肥公式中同时存在两个未知参数,应用时需要修正,修正公式的参数可以通过单因素试验获得。依据施肥量与肥料利用率关系函数,建立施肥量、肥料利用率和肥料实际可提供养分量对照表,进行推荐施肥。     

农田生态系统水分循环与作物水分关系研究

通过对我国不同类型农田生态系统水分循环与作物生产力关系的网络研究,探讨了我国主要类型地区小麦、玉米、大豆等几种主要作物的菡散耗水和需水规律、水分利用效率和作物水分生产函数,获得这些地区主要作物耗水需水特征及小麦水分生产函数。结果表明,在不同生态系统优化结构模式中作物与水分关系均得到极大改善,节约了作物用水,提高了作物产量和水分利用效率。     

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。     

几种蔬菜作物高产平衡施肥研究

蔬菜生产与城乡人民生活密切相关.河南省近十几年来,蔬菜生产发展很快,1996年比1986年面积增加31.2万hm2,增加了1倍多.然而单产仅增加了23.3%.这除与蔬菜栽培技术有关外,不合理施肥技术是其主要制约因素.因此,近几年来在加拿大钾磷研究所北京办事处的资助下,研究和探讨了主要蔬菜作物的高产平衡施肥技术.     

洪泽县主要作物施肥动态及对策

通过调查10年来洪泽县小麦、油菜和水稻3种主要作物的施肥动态，寻求提高3种作物生产水平的合理施肥结构和用量。     

有机、无机肥料氮在水稻-土壤系统中的转化与分配

在农业生产中,氮肥是决定作物产量的一个重要因素.有关氮肥的施肥方法和增产效果,长期以来已有很多报道,但是,对于有机态氮肥,如绿肥以及有机、无机肥结合施用以后,肥料氮素和土壤氮素在作物—土壤系统中的转化和分配动态研究较少.有机肥和绿肥是我国农业生产中的主要肥源.解放以后,全国开始普遍施用化肥,当前有机、无机肥结合施用已是我国施肥方法中的主要特点.     

常用微量元素肥料的正确施用

肥料是作物的粮食,肥料的正确施用对农业生产起到促进作用.科学施肥和合理施肥的依据是土壤条件及作物的营养需要,微量元素肥料虽然不象氮、磷、钾肥起的作用明显,但是它是某些作物不可缺少的必须元素.     

控释肥料与平衡施肥和提高肥料利用率

肥料及施肥仍然是我国目前农业生产的重要因素。化肥对农作物增产作用占30％～40％,化肥支出约占农民全部生产性支出的50％。但是肥料利用率还较低,N约为30％～35％,P约为10％～20％,K约为35％～50％。可见,如何提高肥料利用率对农业生产和我国经济发展具有极其重大的意义。能够有效地提高肥料利用率的措施可能是,生产包容平衡施肥原理与技术的科学施肥的技术载体一控释肥料,实现作物生产期养分促释和缓释的双向调控;形成了使平衡施肥原理与技术产业化,并通过控释肥料的施用使平衡施肥原理和技术自然而然地被农民掌握和实施的完整思路。     

夏玉米污水灌溉时水分与氮素利用效率的研究

用田间实验研究污水灌溉条件下夏玉米水分与氮素的利用效率。试验设置了高、中、低3个不同灌水水平下的9个对比处理，结果表明：灌水量、灌溉水质、施肥量对夏玉米叶面积指数、株高和产量的影响很小；不同灌溉水量条件下，污水灌溉夏玉米的耗水规律与清水灌溉的耗水规律十分接近，且累积耗水量随灌溉水量的增大而增加；水分利用效率与灌溉水质和施肥无关，仅随灌溉水量的增加而减少。清水灌溉处理玉米的吸氮量高于污水灌溉处理玉米的吸氮量；氮的利用效率与灌水量和施肥无关，仅与灌溉水质有关，且污水灌溉氮的利用效率高于清水灌溉氮的利用效率。     

水肥条件对小麦、玉米N、P、K吸收的影响

水、N是影响作物N、P、K吸收的重要因素。通过对 6个水分等级和 5个N肥等级相互搭配的研究结果表明 ,高水、高N处理不利于小麦N吸收 ,而玉米是耐肥作物 ,相同灌水条件下 ,玉米的吸N量随施N量的增加而增加。在低灌水条件下 (W 0、W 1处理 ) ,玉米子粒吸N量很低 ,变幅为 0～17.3kg/hm2,并且不受施N量的影响 ;而小麦子粒吸N量仍达 36.6～154.2kg/hm2。小麦与玉米吸P量的变化趋势与吸N量的变化趋势非常接近。但是 ,作物的吸K量随灌水量增加有明显增加的趋势 ,在玉米上表现尤其明显 ,并且作物的吸K量主要存在于茎秆中 ,因此 ,在当地推广和宣传秸秆还田很有必要     

灌水次数对绿洲春玉米田氮素损失及水氮利用效率的影响

该文研究灌水次数对绿洲农田氮素损失及水氮利用效率的影响。2015年在甘肃省武威市石羊河流域绿洲农田设置了5种灌溉施肥处理:分别为传统施肥(N_1)+传统灌水4次处理(I_1N_1),优化施肥(N_2)+优化灌水4~7次处理(分别为I_2N_2、I_3N_2、I_4N_2和I_5N_2)。应用农田水氮管理模型(soil water heat carbon and nitrogen simulator,WHCNS)模拟分析了不同灌水次数下的作物产量、水氮动态过程及水氮利用效率,最后应用综合指数法筛选了农田最佳的水肥管理方案。结果表明:模型模拟的土壤含水率、土壤硝态氮含量、作物产量和叶面积指数与实测值均吻合良好,一致性指数在0.74及以上。5个处理中I_3N_2处理的春玉米产量、水分和氮素利用效率均最高,分别为17 077 kg/hm~2、3.23 kg/m~3和40.1 kg/kg。I_1N_1处理的水分渗漏和硝态氮淋失量均最大,而I_5N_2处理的最小。在灌溉定额一定的条件下,随灌水次数增加,水分渗漏量逐渐减少,同时硝态氮淋洗和氨挥发也逐渐减少,而反硝化和作物吸氮量逐渐增加。综合指数法评价结果表明I_3N_2处理为该地区最佳的水肥管理方案。因此,在该地区适当增加灌水次数和减少单次灌水量,不仅可以维持作物产量不变,而且显著减少了水分渗漏和氮素淋洗,同时提高了水氮利用效率。结果可为荒漠绿洲地区制定合理的水肥管理措施提供指导。     

Okra Crop Response Under Subsurface Drip and Conventional Furrow Irrigation with Varying N Fertilization

ABSTRACT

There is a growing concern about excessive use of nitrogen (N) and water in agricultural system with unscientific management in Indian and developing countries of the world. Field experiments were conducted on the lateritic sandy loam soils of Kharagpur, West Bengal, India, during spring–summer (February-June) seasons for three years (2015–2017) to evaluate okra crop response under subsurface drip and conventional furrow irrigation with varying amount of nitrogen treatments. Irrigation treatments had three levels of soil water depletion from field capacity (i.e., 20%, 35%, and 50%) under subsurface drip system. There was no soil water depletion under conventional furrow irrigation system. There were four levels of nitrogen fertilizer treatments (i.e., 0, 80, 100, and 120 kg ha^?1). This was supplied using urea as a nitrogenous fertilizer. The yield response of okra crop under subsurface drip was found to be 56.4% higher than that of the furrow irrigation treatment. Best yield response and maximum water use efficiency and nitrogen use efficiency were recorded under 20% soil water depletion with 100 kg ha^?1 of nitrogen fertigation. Among the various soil moisture depletions, subsurface drip at 20% soil water depletion treatment responded least quantity of water lost through deep drainage and nitrogen loss beyond the root zone as compared to other irrigation treatments. The water loss through subsurface drainage was observed as 33.11 mm lesser under subsurface drip as compared to that of the furrow irrigation, and this may due to low-volume and frequent irrigation water application with subsurface drip. Hence, irrigation through subsurface drip should be used for improving water and nitrogen fertilizer use efficiency of okra crop cultivation.     

不同耕作方式下水分管理对水稻氮素吸收利用的影响?

2008年早季和晚季,以桂旱1号和金优253为试验材料,盆栽条件下利用15N示踪技术研究了湿润灌溉、交替灌溉、水层灌溉3种水分管理模式下和免耕、常耕2种土壤耕作方式下水稻氮素与吸收利用的差异。结果表明：（1）湿润灌溉栽培降低了2种耕作方式水稻的氮肥吸收量,其中对基肥和分蘖肥吸收量的降低达显著水平;（2）湿润灌溉栽培时施入稻田中的氮肥被当季水稻吸收利用的比率下降,在土壤中的残留比率增加;（3）常耕条件下,湿润灌溉水稻氮素吸收总量明显低于水层灌溉和交替灌溉水稻,但免耕条件下湿润灌溉对水稻氮素吸收总量的影响比较小;（4）湿润灌溉时水稻产量和氮素的生产效率下降。     

不同降水年型水氮运筹对冬小麦耗水和产量的影响

灌水和施氮是影响农田生态系统粮食生产的2个主要因素,但其增产效应和资源利用效率会受降水年型的影响。该研究基于2011—2014在陕西关中平原进行的3 a冬小麦水氮耦合试验,分析了不同降水年型下水氮管理对土壤含水率、籽粒产量、耗水量(water consumption,ETa)及产量与耗水量关系的影响。结果表明:7—9月总降水量每增加1 mm,小麦播前0~180 cm土壤底墒增加0.47 mm。随着灌水量增加,产量和ETa均增加,但仅在降水较少的2012—2013年增产显著,对水分利用效率(water use efficiency,WUE)的影响不显著;随着施氮量增加,ETa变化不显著,但其增产效果显著,使WUE显著提高,表明施氮增加了作物蒸腾占农田耗水量的比例。根据3 a各处理冬小麦产量和ETa数据,进一步探讨了在一定水分消耗下能达到的最大(边界)产量和WUE,建立了关中平原冬小麦的产量-耗水量边界方程;当ETa超过388 mm时,产量稳定在8 184 kg/hm2,WUE的最大值为2.52 kg/m3。研究可为制订合理的冬小麦水肥管理措施提供科学依据。     

应用Hydrus-1D模型模拟分析冬小麦农田水分氮素运移特征

将Hydrus 1D水氮联合模型用于模拟冬小麦农田水分氮素运移转化过程,试验和模拟结果表明,北京地区冬小麦农田不同水肥处理小区,蒸散量约400mm,占根层总耗水量的95%以上,水分渗漏到根层以下量很少,各小区最大渗漏量为38.4mm。作物吸氮占总耗氮量的94%以上,而根层以下氮淋失很少,最大氮淋失量为8.7kg/hm2。氮淋失量主要对应于水分渗漏量,可考虑改变灌溉措施减少水氮淋失量。传统水、肥管理方案与优化水、肥管理方案比较,各处理产量和水氮利用效率无显著差异,而前者根层水分渗漏量大并肥料总投入量大。综合评价认为,优化水肥管理措施更合理可取。     

基于临界氮浓度模型的日光温室甜椒氮营养诊断

临界氮浓度稀释曲线是诊断作物氮营养状况的有效手段。该研究基于2 a温室小区试验,以参考作物蒸发蒸腾量（reference crop evapotranspiration,ET0）为基准,设置4个灌溉水平（105%ET0、90%ET0、75%ET0、60%ET0）和4个氮素水平（300、225、150、75 kg/hm2）,构建和验证基于地上部生物量的甜椒在不同水分条件下的临界氮浓度稀释曲线经验模型。结果表明,植株氮素吸收量、地上部生物量、经济产量和水分利用效率（water use efficiency,WUE）随灌水量增加呈先增加后减小的趋势;灌溉水平75%ET0和90%ET0下,最优施氮量差异较小,且可获得较高经济产量和WUE,但经济产量和WUE不能同时达到最佳。75%ET0灌溉水平可获得高于90%ET0灌溉水平约11%的水分利用效率,且经济产量仅降低约3%,鉴于研究区水资源较短缺,灌水量75%ET0施氮量190 kg/hm2左右为最佳策略。该研究可为西北地区温室甜椒实时精准灌水施氮提供理论依据和技术支持。研究可为西北地区温室甜椒实时精准灌水施氮提供理论依据和技术支持。     

高低畦种植模式下水氮耦合对冬小麦产量和水氮利用效率的影响

高低畦种植是在生产实践中摸索出的一套节水增产的冬小麦种植模式,尽管已被山东省列为农业主推技术,但由于建立时间尚短,其背后机理研究仍较薄弱,很大程度上制约了该模式的完善与推广应用。为探索高低畦冬小麦最佳的水氮管理制度,于2020—2022年开展田间试验,设置3个灌水定额(W1:120 mm、W2:90 mm、W3:60 mm)和3个施氮水平(N1:300 kg/hm²、N2:240 kg/hm²、N3:180 kg/hm²),以水氮充足的平作种植为对照(CK,灌水定额120 mm,施氮量300 kg/hm²),测定了不同生育期土壤含水率、成熟期地上部生物量和产量,并计算了麦田耗水量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润等指标。结果表明：1)与平作种植相比,高低畦种植的麦田耗水量无明显差异,但冬小麦产量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润分别提高14.8%～17.6%、15.9%～16.9%、14.8%～17.6%和58.9%～112.6%,说明高低畦种植模式具有增产与节水有机统一的良好潜力。2)灌水水平...     

水肥耦合条件下作物产量、水分利用和根系吸氮的试验研究

根据1998～2000年两年在北京市水科所永乐店节水灌溉中心开展的冬小麦、夏玉米水肥耦合的田间试验成果的分析研究表明，氮肥效益的发挥与农田水分状况密切相关，低供水水平时(本研究中为冬小麦仅灌拔节水的节水灌溉处理)，肥料的增产效益十分显著，但氮肥贡献率随施肥量的增加而呈递减的趋势。不同的分析方法都表明，在永乐店节水灌溉中心，冬小麦施尿素400 kg/hm²和200 kg/hm²两个施肥水平的试验处理所获得的水(肥)分生产率最高(在不同农田供水状况下)，由于两者的水分生产率差异不大，为提高施肥效率，建议在生产上考虑选择200 kg/hm²的施肥方案较合理。