基于近红外光谱分析的土壤全氮含量估测研究

应用近红外光谱分析技术对比研究基于土壤风干样本和鲜样来预测全氮含量的可行性。选取水稻土为研究对象,首先分析了不同水分土壤的光谱特征,显示随水分含量增加,吸光度升高,且鲜样的吸光度高于干样。通过比较不同预处理方法,对土壤干鲜样分别采用逐步多元回归(SMLR)和偏最小二乘法(PLSR)建立了相应的近红外模型。结果表明,利用近红外光谱均可预测干鲜土壤样本的全氮含量,特别是利用偏最小二乘法建立的标定模型,预测精度高,反演性较好,鲜样和干样外部验证决定系数分别达到0.89和0.91,相对误差仅为6.92%和5.92%,研究结果可以为田间土壤全氮含量的估测提供技术依据和参考。     

基于空间插值分析法的棉花生长适宜性评价

利用GIS软件提供的空间插值法分析处理南阳市宛城区离散的土壤养分监测点数据,将点状数据插值为面状数据,并进行了棉花生长适宜性评价,此次工作结果不但对指导宛城区棉花的生产有实际意义,而且此次的方法也可为其它工作提供一些借鉴。     

砷对烤烟氮代谢的影响

采用盆栽试验,系统研究了砷对烤烟全生育期氮代谢的影响。结果表明,砷毒害对烤烟的氮代谢有显著影响。砷降低了整个生育期的硝酸还原酶(NR)活性,抑制了烤烟对硝态氮(NO₃^--N)的同化;提高了全生育期的谷氨酰胺合成酶(GS)活性,增强了烤烟对铵态氮(NH₄⁺-N)的同化。砷提高了全生育期的谷氨酸—丙酮酸转氨酶(GPT)活性和天冬酰胺酶(Asparaginase, ASG)活性,以及现蕾以后的游离氨基酸含量,使烤烟的氮转化代谢旺盛。与此同时,砷降低了烤烟生育前期的蛋白质含量,随着生育进程的推进,又引起中、后期的蛋白质含量增加,最终导致烤烟蛋白质的积累,但使整个生育期的烟碱含量降低。     

不同麦田土壤类型中重金属含量及其变化研究

为监测小麦无公害生产基地的土壤质量保证优质小麦的安全生产,研究不同土壤类型和质地对土壤重金属含量的影响。在大田条件下,研究了不同土壤类型和质地小麦播种前、拔节期和收获期土壤pH值、土壤中重金属砷、铅、汞、铬、镉等重金属的动态变化。结果表明：各项重金属含量的实测值均未超标;土壤重金属含量以拔节期最高;拔节期和收获后与播种前相比,对5种重金属除汞之外的含量影响差异性显著;不同土壤质地对重金属含量的影响差异性不显著。鹤壁市小麦示范区可作为优质小麦安全生产基地,要加强对小麦拔节期土壤重金属含量的监控。     

基于高光谱特征的土壤有机质含量估测研究

在室内条件下,利用ASD2500高光谱仪测定了潮土和水稻土自然风干土壤样品的光谱。通过系统分析两种不同类型土壤的高光谱特征差异及其有机质含量的敏感波段区位,建立了土壤有机质含量的光谱估测模型。结果表明,具有相同有机质含量的两种类型土壤整体光谱变化趋势无明显差别,但反射率表现出明显差异,一阶导数变换能较好地显现谱图中的肩峰。潮土和水稻土有机质的敏感波段集中在相同区域,原始反射率在685 nm处相关性最高,而一阶导数光谱在554 nm处相关性最高。通过对整体样本的多元逐步回归分析,筛选出两种土壤有机质相同的敏感波段为800 nm、1 398 nm和546 nm。进一步以一阶导数为自变量,基于1 400nm和554 nm两个波段构建了土壤有机质差值指数SOMDI及估测模型,即Y=4.19 12.85×(R_FD554 R_FD1 400)。利用独立的样本对建立的光谱模型进行了检验,预测决定系数均达0.79以上。上述结果表明,利用高光谱技术可实现土壤有机质的快速监测与诊断。     

基于生长模型的小麦变量施肥决策系统构建与应用

在集成专家系统与作物生长模型的基础上,以小麦生长过程中的叶面积指数为变量,构建了基于生长模型的小麦变量施肥决策系统.采用组件对象模型实现了与专家系统的有效衔接,并与其中的数据库、小麦生长模型库等形成一套完整的体系,可以对不同地区不同小麦品种进行施肥指导,包括播前氮、磷、钾总量和播后氮肥的精确追施量.河南省郑州市和鹤壁市两地的小麦试验验证结果表明,该系统可以兼顾天气、土壤及作物长势等因素,为今后精确农业的推广打下了良好的基础.     

基于计算机视觉技术的烟叶成熟度判定方法

快速定量检测烟叶成熟度可为烟叶成熟收割提供决策依据。通过对烟叶样品图像数据进行处理与变换,得到烟叶图像的HSV颜色值,使用线性回归分析法建立烟叶图像HSV颜色值与叶绿素含量之间的函数关系,以及烟叶叶绿素含量与SPAD值之间的函数关系;利用烟叶成熟度与SPAD值之间的函数关系,构建烟叶图像HSV颜色特征值与烟叶成熟度之间的关系模型TMDHSV,从而建立起基于计算机视觉技术的烟叶成熟度判定方法。试验结果表明,该方法具有较好的可行性,可为快速定量检测烟叶成熟度提供技术支撑。     

基于叶面积指数(LAI)的小麦变量施氮模型研究

为探讨基于叶面积指数变化的小麦变量施氮技术,依据养分平衡原理和"作物-土壤-环境-技术"整体原则,采用土壤空间信息数据与小麦需氮量和各生育阶段叶面积指数相结合的方法,设计了小麦播前施氮总量和播后精确追氮的数量模型.根据拔节期和抽穗期小麦的长势,对施氮量的初值进行订正,确定小麦的最适追氮量.在河南郑州市和鹤壁市两地的试验验证结果表明:小麦产量模拟值与实测值间的相关系数分别为0.7799和0.7169,达显著水平.与传统施肥技术相比,在相同产量下,使用模型后每公顷施氮量减少43.5 kg.该研究提出的基于模型的变量施氮技术,可以兼顾天气、地力和作物长势三方面因素,最终实现小麦的精确施氮,对促进精确农业的发展具有重要意义.     

粉煤灰施入砂姜黑土对麦田重金属元素分布影响的研究

采用盆栽试验方法 ,研究了粉煤灰施入砂姜黑土的改良效果及Cd、Cr、Pb、Hg和As等重金属元素在小麦各部位的积累与分布。结果表明 :粉煤灰施入砂姜黑土可以降低土壤容重、比重及土壤粘粒含量 ,增加孔隙和土壤渗透系数。被吸收的重金属元素主要分布在根系中 ,其次是叶片 ,在茎杆、叶鞘及籽粒中的分布极少。根系对Cd和As具有富集作用 ;籽粒中Cd、Cr、Pb、As随用灰量的增加而增加 ,Hg则减少 ,但在 3 6× 10 4kg/hm2 的用灰量范围内 ,5种重金属元素在籽粒及土壤中的含量均在安全标准之内     

基于GIS技术的河南粮食核心区小麦玉米区域潜力研究

为探讨河南粮食核心区小麦玉米的生产潜力,采用机制法研究了基于GIS的小麦、玉米光合、光温、气候和土土等自然生产潜力。结果表明：河南省小麦玉米均存在较大的增产潜力,并且玉米的增产潜力远高于小麦,表现在玉米的光温潜力、气候潜力和土壤潜力高于小麦的各项潜力指标;各潜力指标与县区间的比例关系为：光合和光温潜力中产县的比例大,高产县和低产县的比例均较少,气候潜力和土壤潜力高产县和低产县的比例增加,并高于中产县比例;小麦玉米潜力各指标间优势区域不完全相同,总体趋势是,豫北和豫中地区潜力较大,现实产量也最高,豫东、豫东南地区居中,豫西和豫西南地区较低;河南省粮食核心区建设的关键是挖掘小麦、玉米的气候生产潜力和土壤生产潜力。