基于主成分-聚类分析评价长期施肥对砂姜黑土肥力的影响

利用安徽濉溪杨柳定位试验(1981-)为平台,以土壤的5种酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶)及7种基础化学性质(pH、EC、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾)作为评价指标进行主成分分析,最后将各主成分得分系统聚类。结果表明,通过主成分分析方法可将原12个土壤生物化学性质指标降维、提取出2个主成分,反映了原信息量的88.22%,且无原变量丢失。其中第一主成分以酸性磷酸酶、中性磷酸酶、EC、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾贡献最大;第二主成分则以脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、pH贡献最大。作为综合评价砂姜黑土肥力的生物指标,酸性和中性磷酸酶优于其他三种土壤酶。以两个主成分得分为新指标进行聚类得到长期不同施肥方式对砂姜黑土的培肥效果排序为MNPK,HMNPKMNPKCK,即有机肥与化肥配施是砂姜黑土的最佳培肥模式,单施有机肥次之,而长期单施化肥或者不施肥则会导致土壤肥力下降。     

多穗型品种华成3366减氮增密绿色增产稳产技术研究

为揭示减氮下利用多穗型品种增加密度实现绿色增产稳产的可行性,研究了4种氮水平与3种种植密度互作对小麦根系、光合、品质及产量的影响。结果表明,相同氮水平下根长、根表面积、平均根直径受密度影响不显著,根体积和根尖数受密度影响显著,相同密度下N1(传统施氮量)根长、根表面积、根体积、根尖数显著高于N3(70%N1)。相同密度减氮15%(N2,85%传统施氮量)小麦孕穗期旗叶面积不会显著降低,而减氮30%会显著降低。叶绿素含量受密度影响不显著,D1(180万株/hm~2)和D3(360万株/hm~2)密度下N1叶绿素含量显著高于N3。同一氮水平下,密度增加光合速率、气孔导度、蒸腾速率降低,胞间CO2浓度上升,D1、D2(270万株/hm~2)、D3下N1比N3光合速率和气孔导度显著增加20. 03%,18. 44%,17. 36%和24. 11%,20. 40%,19. 76%。籽粒蛋白质、淀粉、湿面筋含量及沉降值受密度影响不显著,N1与N3间蛋白质含量和沉降值差异显著,而淀粉、湿面筋含量差异不显著。相同氮水平下,增加180万株/hm~2基本苗显著提高小麦各生育期群体干物重,施氮量由N1降到N3群体干物重显著降低,N2D3和N3D3群体干物重高于或相当于N1D1和N1D2,N3D3群体干物重高于或相当于N2D1和N2D2。N1、N2、N3下D3比D1产量在2016,2017年显著增加了11. 83%,11. 42%,14. 03%和5. 52%,10. 31%,10. 88%,N3D2和N3D3产量高于或相当于N1D1。研究得出,减氮15%~30%下密度增加90~180万株/hm~2基本苗可获得高于或相当于其对应未减氮处理的生物和经济产量。     

基于无人机RGB影像的小麦叶面积指数与产量估算研究

为探讨基于无人机RGB影像实现对小麦叶面积指数(leaf area index, LAI)和产量估算的可行性,设置不同生态点、品种和氮素处理的小麦田间试验,应用大疆精灵4 Pro无人机获取小麦拔节期、抽穗期、扬花期和灌浆期4个主要生育时期的RGB高时空分辨率影像,并同测定小麦LAI。采用相关性分析筛选出不同生育时期对LAI敏感的光谱与纹理特征集,并借助随机森林(random forest, RF)、偏最小二乘回归法(partial least squares regression, PLSR)、BP神经网络(back propagation neural network, BPNN)和支持向量机(support vector machine, SVM)分析方法,筛选出小麦不同生育时期最优的LAI估测模型。基于不同生育时期的光谱与纹理特征以及时期特征集,进一步建立产量预测模型,并在不同生态点验证叶面积估算模型与产量预测模型的普适性。结果表明,基于RF的LAI估测模型的验证精度最高,4个生育时期的均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为2.26、1.44...     

长期定位施肥对砂姜黑土小麦根系性状和根冠比的影响

为了解长期定位施肥下砂姜黑土区小麦根系的生长发育状况,研究了5种长期不同施肥模式对该区小麦根系性状和根冠比的影响。结果表明,长期单施有机肥(M)小麦的总根长、总根表面积、总根体积、总根尖数、总根分叉数、根干重皆高于长期单施化肥(NPK),其中,开花期M处理小麦的总根体积、总根尖数、总根分叉数、根干重显著高于NPK处理,根直径M与NPK处理间差异不显著。长期有机肥与化肥配施传统施氮量(MNPK)与有机肥与化肥配施高施氮量(HMNPK)处理间小麦的总根长、总根表面积、平均根直径、总根体积、总根分叉数差异皆不显著,而MNPK处理小麦的总根尖数和开花期的根干重显著高于HMNPK处理。长期有机肥与化肥配施相对于长期单施化肥和有机肥可以明显改善小麦根系性状,其中,开花期MNPK和HMNPK处理小麦的总根长、总根表面积、总根体积、总根尖数、总根分叉数显著高于NPK和M处理,而MNPK和HMNPK处理小麦的平均根直径与M处理差异不显著。长期不施肥(CK)小麦的根系性状各指标显著低于其他各施肥处理。拔节期CK处理小麦的根冠比最低,其次为HMNPK,NPK、M、MNPK处理间的根冠比差异皆不显著,开花期HMNPK处理小麦的根冠比最低,其次为MNPK。研究认为,在改善根系性状方面,长期有机肥与化肥配施的效果最优,其次为长期单施有机肥、长期单施化肥;有机肥与化肥配施下施氮量偏高并不利于根系的改善,增加施氮量会降低根冠比。