杭州地区芹菜茎基腐病病情消长规律与动态模型

近年来,随着绿叶芹菜种植面积扩大及无休耕期栽培,芹菜茎基腐病呈逐年加重趋势。2018—2019年采用定社定田不定时系统调查方法和气象要素相关筛选建模办法,对杭州市水良蔬菜专业合作社蔬菜基地的芹菜茎基腐病病情消长情况进行跟踪监测研究。结果显示,芹菜茎基腐病病情季节性消长变化表现为m形波状轨迹,首波为6月中旬苗期,Ⅱ波为9上中旬叶丛生长期,Ⅲ波为尾波,11月上旬心叶肥大采收期;其波值(发病率)存在随波由强减弱趋势。影响因素主要有品种、连作强度、农作组合模式以及气温、雨量、日照等气象要素。通过病情与其前第1、2、3旬平均气温(T_n)、雨量(R_n)、日照(S_n)逐步回归筛选分析,建立数学模型为M_n=77.151 175 9-0.156 041 637 56 {T_n}_{-3} +2.015 985 432 7 {R_n}_{-3} -1.259 746 529 8 {S_n}_{-3} (n=11,P=0.000 3,r=0.920 9 ^**),表明其病情变化与前第3旬气象3要素复合影响存在极显著相关关系,可应用此模型提前3旬作出发病趋势预报,这对提高芹菜茎基腐病监测预警水平,有效控制芹菜茎基腐病发生具有重要指导意义。     

微生物除臭剂应用于畜禽养殖场的研究现状

畜禽养殖过程中排放的NH₃、H₂S和挥发性有机物(VOCs)等恶臭气体对环境、人和动物的健康造成严重的危害。本文概述了畜禽养殖场恶臭气体主要成分及来源、微生物除臭剂的作用机理和研究进展,重点讨论了微生物法降解恶臭气体机理。畜禽养殖场恶臭气体主要来源于动物肠道菌群和畜禽粪尿中土著微生物的厌氧发酵,成分复杂,恶臭气体减排调控成为当前畜禽养殖场的重要任务。生物法除臭因对环境适应能力强、作用时间长、去除效果好而成为当前应用于畜禽养殖场去除恶臭气体的主要手段。微生物除臭剂是将除臭微生物进行组合,利用其生理代谢活动将恶臭气体作为营养物质分解并氧化成CO₂、H₂O、S {\mathrm{O}}_4^{2-}和N {\mathrm{O}}_3^{-}等无臭、无害的终产物。     

增氧水输入对壤土土壤氮的影响

【目的】研究不同溶解氧含量的增氧水对壤土土壤矿化作用和硝化作用的影响,分析增氧水输入提高土壤的供氮能力的作用机制。【方法】以壤土为供试土壤,采用室内土壤培养方法,选取常规水(RCK)、自然空气供氧曝气增氧(RD₁)、33％增氧供氧曝气增氧(RD₂)和90％增氧供氧曝气增氧(RD₃)4个不同浓度增氧水输入,测定不同培养时间下不同浓度增氧水输入下壤土土壤的 {\mathrm{NH}}_{\mathrm{４}}^{＋}-N和 {\mathrm{NO}}_{\mathrm{３}}^{-}-N含量,计算土壤净氮矿化量、净氮矿化速率、硝化率和硝化速率以及拟合各处理条件下土壤 {\mathrm{NH}}_{\mathrm{４}}^{＋}-N含量与培养时间t的回归公式以及模型特征值,分析不同处理的输入效果。【结果】与达到最大消耗速率所用时间的变化趋势相反,4个不同处理中初始消耗速率V₀和最大消耗速率V_max的趋势变化均为RCK123,初始消耗速率V₀的最大值(8.950 1 mg／(kg・d)),最大消耗速率V_max的最大值(13.019 8 mg／(kg・d))和达到最大消耗速率所用时间T_Vmax的最小值(1.502 1 d)均是RD₃处理;相同增氧浓度条件下,壤土土壤净氮矿化量和硝化率随时间的增加呈现上升趋势,而壤土土壤净氮矿化速率和净硝化速率随时间的增加呈现下降趋势;在同一培养时间时期下,壤土土壤净氮矿化量、净氮矿化速率、硝化率以及净硝化速率的变化趋势均呈RCK123处理的关系。【结论】增加输入水氧浓度会加速壤土氮素转化,增强土壤的矿化作用和硝化作用,改善土壤微生物的活动及矿物质的转化,提高土壤的供氮能力。     

干旱胁迫对三角梅生长及生理生化的影响

为研究干旱条件下三角梅的生长及生理生化响应,以一年生长势一致、健康无病虫害的‘同安红’三角梅为试验材料,采用自然干旱法,测定其在自然干旱条件下的地径、叶片含水量、光合参数、过氧化氢(H₂O₂)含量,超氧自由基( {\mathrm{O}}_2^{·}-)产生速率及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性。结果表明,随着干旱程度的增加,三角梅的地径增量、叶片含水量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾系数(T_r)不断降低,至停水35 d时,下降至最低;而H₂O₂含量、 {\mathrm{O}}_2^{·}-产生速率及SOD、CAT和APX含量则呈持续增加的趋势,在停水21 d(轻度)、28 d(中度)、35 d(重度)时,相比对照差异显著。因此,三角梅可以抵抗轻微程度的干旱,而在重度干旱条件下生长受到抑制。     

基于高分三号卫星数据与Η/Α/α-分解特征参数的农作物分类研究

利用高分三号(GF-3)卫星的全极化C波段多极化合成孔径雷达数据,基于Η/Α/ \stackrel{-}{\alpha }极化分解提取香农熵(SE)及其强度分量(SE_I)和极化分量(SE_P)、单次反射特征值相对差异度(SERD)、二次反射特征值相对差异度(DERD)、极化比(PF)、基准高度(PH)、极化不对称性(PA)和雷达植被指数(RVI)共9个特征参数,将其应用于农作物分类研究中,以支持向量机(SVM)和随机森林(RF)算法为例,初步探索了基于Η/Α/ \stackrel{-}{\alpha }分解提取的这9个特征参数在GF-3数据支持下的农作物分类潜力。结果显示:单独将SERD、PH、PF、RVI和SE_P参数用于2种分类方法时,分类精度较高,在82%~92%;但单独运用PA、DERD、SE和SE_I的分类精度均低于80%。将分类精度较低的4个参数组合后,分类精度明显提高,在SVM和RF下的总体分类精度分别达到93.02%和92.05%,Kappa系数均大于0.8。结果表明,基于全极化GF-3数据和Η/Α/ \stackrel{-}{\alpha }极化分解方法提取的9个特征参数,能很好地表征农作物的散射特征,可用于农作物分类研究。     

欠量灌溉供水率胁迫强度与玉米产量的规律分析

【目的】研究和建立供水率与抗旱性的理论关系模型,为欠量灌溉玉米抗旱性精准鉴定提供理论依据。【方法】2017~2019年选择12个杂交种,设置6个水分梯度的欠量胁迫处理,各处理区全程灌水8次,出苗水均为675 m³/hm²,其余的7次灌水量按照100%、80%、60%、40%、20%和0%比例减少,以形成不同的干旱胁迫强度;在缺次灌溉模型的基础上等价变换和推导,建立欠量灌溉模型,并对模型进行验证。【结果】供水率与玉米抗旱性关系的理论模型γ= Φ^k/(Φ^k + {\Phi }_h^k),该模型能描述玉米杂交种的抗旱系数(γ)随供水率(Φ)变化的幂饱和曲线。 12个玉米杂交种的抗旱系数计算值与实际测定值间的相关系数为0.973~0.995(平均0.987),达到了极显著水平 (P_0.01=0.917);模型拟合得出的残差预测偏差RPD值为3.914~9.485,均大于3.0,拟合效果良好。【结论】建立的欠量供水率与玉米抗旱性的模型可用于玉米抗旱性的精准鉴定;其中,半产供水率Φ_h和水分敏感系数k均具有明确的生物学意义,是玉米抗旱性的两个重要指标,2者数值均小的品种具有相对稳定的抗旱性。     

氯通道抑制剂缓解栽培大豆盐伤害的离子特征

为了从离子响应的视角探究氯通道抑制剂缓解栽培大豆幼苗盐伤害的作用机理,以大豆栽培品种绥农35为试验材料,采用大豆幼苗期盐胁迫外加氯通道抑制剂的方法,比较不同处理幼苗的相关生理指标、解剖结构和离子组的差异。结果显示:外加不同氯离子抑制剂对盐胁迫作用效果不同,分别表现为ZnCl₂能缓解栽培大豆幼苗的盐伤害作用,但尼氟灭酸(NFA)和蒽-9-羧酸(9-AC)则相反,加重了盐害作用;外加Zn²⁺,根部次生导管孔径回升,皮层细胞厚度减少,有利于降低根部总消耗,缩短水分和矿质离子横向运输的距离;外加Zn²⁺,叶部叶绿素含量、叶绿素荧光参数PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)值,N {\mathrm{O}}_3^{-}以及微量元素(Fe, Mn, Cu和Zn)含量均回升,而Cl^-含量回落介于对照组与盐处理组之间。综上表明,盐胁迫下外加Zn²⁺可重建幼苗叶部的离子稳态,降低叶部Cl^-毒害,提高幼苗抗氧化能力和光合能力,有效缓解大豆幼苗受到的伤害。     

黄河三角洲湿地不同植物群落土壤盐分分布特征

为研究黄河三角洲地区不同植物群落下土壤盐分含量的空间变化特征,以及盐分指标之间的关系,于2012年10月利用经典统计分析、变异分析等方法,开展了植物样地调查和土壤剖面采样分析。结果表明:研究区属于重盐土类型(含盐量>4.0 g·kg^-1)。水平方向沿柽柳群落-碱蓬群落-芦苇群落-棉花群落演替,土壤盐分含量呈逐渐降低之势。垂直方向上:柽柳群落和碱蓬群落土壤盐分随土壤深度的增加而减小,土壤盐分表现出明显的表层富集特征;芦苇群落和棉花群落土壤盐分表现为随土壤深度增加先增大后减小的趋势。盐分在不同植物群落类型中大多属于中等强度变异性,但是,柽柳群落中的SO42-、芦苇群落中的Mg²⁺和Cl^-在水平方向上表现出强烈的变异性,碱蓬群落中的CO32-在水平和垂直方向均表现出强烈的变异性,棉花群落中的CO32-在垂直方向上表现出强烈的变异性。在0~80 cm的土壤剖面土体中,K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Cl^-和HCO3-在前述4种植物群落中差异显著(P<0.05),而Mg²⁺、SO42-、CO32-则无明显差异。土壤中Cl^-含量与土壤全盐含量呈极显著相关(P<0.01)。因此,控制或减少Cl^-投入可能是一条减轻黄河三角洲地区土壤盐渍化程度的合适途径。     

盐渍化与酸化对设施栽培土壤镉活化的叠加作用

为深入了解同时发生盐渍化和酸化对设施栽培土壤镉活性的影响,采用模拟试验方法研究不同pH、盐分种类和盐分积累程度下土壤中水溶性镉及蔬菜对镉吸收的变化。结果表明,土壤中水溶性镉含量和蔬菜地上部分镉积累量均随土壤酸化与盐渍化程度的提高而增加。当土壤pH值为5.00~5.50时,土壤水溶性镉含量随盐渍化增加的变化最为明显。当土壤镉含量为0.55 mg·kg^-1、盐分积累量为2.50 g·kg^-1时,在土壤pH值分别为6.15、5.50和5.00的条件下,土壤水溶性镉含量分别较对照(未盐化)增加10.53%、44.00%和51.06%,蔬菜镉含量分别较对照(未盐化)增加20.00%、16.85%和36.36%,当土壤pH值由6.15降低至4.00后,土壤水溶性镉和蔬菜地上部分镉含量分别提高了近4倍和8倍。土壤镉活化因盐分离子种类不同而异:阳离子的影响程度为Ca²⁺、Mg²⁺>K⁺>NH4+,阴离子的影响程度为Cl^->SO42->NO3-。土壤中水溶性镉和蔬菜对镉的吸收同时随酸化和盐渍化增强而增加的结果表明,土壤盐渍化和酸化对镉的活化具有叠加作用。     

基于Sentinel2A影像的干旱区土壤盐渍化监测研究

以渭干河—库车河三角洲绿洲为例,在5种盐分光谱指数(NDSI、SI、SI1、SI2、SAVI)基础上,选择Sentinel2A多光谱影像中的3个红边波段和近红外窄波段进行扩展,提出了新的基于红边和近红外窄波段的光谱指数,用偏最小二乘回归(PLSR)方法构建土壤电导率遥感反演模型。结果表明：相对传统光谱指数,引入红边1波段(B₅)和近红外窄波段(B_8a)的光谱指数与土壤电导率相关性显著提高;基于Sentinel2A影像的PLSR的土壤电导率信息建模效果较好(R²=0.77),模型准确、可靠。盐分反演结果表明研究区土壤盐分含量整体较高,盐渍化影响范围广泛。自绿洲内部向外围由非盐渍化向轻度—中度—重度盐渍化过渡,绿洲西部、南部轻度盐渍土分布较多,绿洲东部、东南及西南方向有重度盐渍土及极重度盐渍土分布,盐渍化程度较高。     

沼渣生物质炭对西南喀斯特山区沼液灌溉土壤氮淋溶和白菜产量的影响

为探讨沼渣生物质炭施用对黄壤和石灰土氮淋溶和白菜产量的影响,于温室大棚开展沼渣生物质炭施用比例分别为0(CK)、1%(BC1)、2%(BC2)、4%(BC4)、6%(BC6)的模拟沼液灌溉的盆栽试验。结果表明,施用沼渣生物质炭对黄壤氮素淋溶和白菜氮素吸收量无显著影响,但施用6%的沼渣生物质炭可显著降低石灰土氮素淋溶量,总氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮的淋溶量分别降低12.06、11.82、1.14、0.103 kg·hm^-2,降幅分别达35.89%、52.99%、25.53%、23.25%。在石灰土上施用沼渣生物质炭处理的白菜氮素吸收量增加9.25~19.13 kg·hm^-2,且以BC6处理的白菜氮素吸收量最高,达到60.15 kg·hm^-2。另外,在黄壤和石灰土上施用沼渣生物质炭均对白菜有增产效果,增幅分别在29.82%~68.78%、23.58%~79.07%,分别在BC4和BC6处理下获得最大产量(13.81 t·hm^-2和9.01 t·hm^-2)。     

Canopy Equivalent Water Thickness Estimation of Cotton Based on Hyperspectral Index

【Objective】 The objective of the experiments is to develop a key method for fast and nondestructive monitoring canopy equivalent water thickness (CEWT) in cotton (Lumian 54) and to further improve the estimation accuracy of CEWT in cotton monitored by remote sensing technology. 【Method】 Through setting irrigation gradient treatment in different growth period, canopy spectral reflectance and canopy equivalent water thickness and other information were measured simultaneously. Firstly, we comprehensively analyzed the correlation between CEWT and various spectral parameters, including original spectral reflectance, first derivative spectral reflectance, all-band combined spectral index and existing spectral index. Then, we determined the optimal spectral indices of bud stage, flowering and bolls stage, and full growth period. Finally, we constructed a hyperspectral monitoring model of cotton CEWT by linear regression. 【Result】 The canopy equivalent water thickness and the original spectral reflectance show continuous sensitive bands in the near infrared band (NIR) of 780-1130 nm and the short wave infrared band (SWIR) of 1 450-1 830 nm and 1 950-2 450 nm, the sensitivity of the first derivative spectrum to CEWT was enhanced in NIR band than that of the original spectrum, but was weaker in SWIR band than that of the original spectrum. The correlation between the spectral index constructed by the original spectral reflectance and CEWT is stronger than that of the first derivative spectrum, and the ratio spectral index (RSI) is more suitable for the monitoring of CEWT than the normalized difference spectral index (NDSI). During the whole growth period, the inversion accuracy of CEWT by (R₁₁₃₅-5R₁₄₉₄)/R₂₀₀₃ was the best (R ²=0.7878, RRMSE=0.1803). In the bud stage, RSI_b(1130,1996) has the best estimation effect on CEWT (R ²=0.7258, RRMSE=0.1444). RSI_a (904,1952) was the optimal spectral index (R ²=0.7853, RRMSE=0.2454) for estimating CEWT at the flowering and bolls stage.【Conclusion】The new hyperspectral indexes proposed in this study in different growth stages can be used for quantitative monitoring of canopy equivalent water thickness in cotton. The results of this study can provide reference for the application of hyperspectral technology in monitoring water content of cotton canopy, and provide technical basis for precision irrigation of cotton.     

基于地理加权回归模型的绿洲土壤表层有机质含量高光谱估算

【目的】研究利用高光谱数据估算土壤表层有机质含量,为绿洲区大范围,快速,低成本,监测土壤表层有机质含量提供技术参考。【方法】以新疆博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,采用地理加权回归模型,优选高光谱数据与土壤有机质含量的特征波段,构建研究区表层土壤有机质含量的高光谱估算模型。【结果】研究区表层土壤有机质含量变化不大,变化系数为55%,最小值为2.37 g/kg,最大值为51.47 g/kg,平均值为21.20 g/kg。土壤有机质特征波段主要集中在645~1 958 nm,其中1/R二阶的相关系数值最大为0.73,且在P=0.05水平下,通过显著性检验的波段数为83。构建的地理加权回归模型中,二维土壤指数1/R RSI建模效果最优,建模集R²=0.91,RMSE=2.56,验证集R²=0.95,RMSE=1.10。【结论】利用地理加权回归模型估算土壤有机质估算,建模效果可以达到一定的精度要求。     

基于Sentinel卫星及无人机多光谱的滨海冬小麦种植区土壤盐分反演研究——以黄三角垦利区为例

【目的】探究黄河三角洲麦田土壤盐分准确高效的遥感提取方法,掌握土壤盐渍化程度与分布。【方法】以垦利区为研究区,均匀布设冬小麦种植区样点77个,同时设置代表性试验区2个,网格布设样点99个,实测采集麦田土壤表层盐分数据及试验区无人机多光谱图像。筛选红、绿、红边、近红4个波段及SI、NDVI、DVI、RVI、GRVI 5个光谱指数中的敏感光谱参量,采用逐步回归、偏最小二乘法、BP神经网络及SVM支持向量机4种方法建立土壤盐分估测模型,使用波段比值均值法得到Sentinel-2A卫星影像相应波段的修正系数,进而将筛选的土壤盐分估测模型转换为基于卫星影像的反演模型,经麦区实测样点数据验证,得到最佳的麦区土壤盐分反演模型,实现试验区和研究区2个尺度的麦田土壤盐分反演。【结果】无人机4个波段及光谱指数NVDI、RVI、SI与土壤盐分含量相关性显著,4种建模方法的13个模型中,以NDVI、RVI、SI建立的4个指数模型的建模及验证R²均优于其他模型;对4个模型进行升尺度修正及验证,效果最佳的反演模型为偏最小二乘法光谱指数模型：Y=-9.4774×NDVI₁+0.4794×RVI₁+3.0747×SI₁+5.0604,验证R²为0.513,RMSE为1.379;利用该模型反演得到了试验区及整个研究区麦田土壤盐分等级分布图,结合实测插值及调查结果,证明反演模型及空间分布结果准确、可靠。【结论】本研究构建了卫星、无人机一体化的滨海麦区土壤盐分反演模型,对滨海盐渍区农作物的生产管理有积极参考价值。