基于无人机多光谱遥感的夏玉米冠层叶绿素含量估计

为探讨利用无人机多光谱遥感影像监测夏玉米冠层叶绿素含量的可行性,基于2019年不同施氮水平下(0,105,210,315 kg·N/hm²)夏玉米多光谱遥感影像和田间实测冠层叶绿素含量数据,分析了不同施氮水平下夏玉米冠层叶绿素含量的变化规律,同时选取10种常用光谱植被指数与实测冠层叶绿素含量进行相关性分析,采用与实测叶绿素含量极显著相关的9种植被指数,构建了基于遥感光谱指数的夏玉米冠层叶绿素含量遥感监测模型,并通过精度检验确定最优估测模型.结果表明,施用氮肥能够提高夏玉米冠层叶绿素含量,过量氮肥不能持续提高叶绿素含量,同一施氮水平下不同追肥处理之间叶绿素含量没有明显差异.绿色归一化植被指数与叶绿素含量的相关性系数最高,达到了0.892.采用逐步回归分析方法建立的模型表现最优,决定系数为0.87,均方根误差及相对误差分别为0.15和2.68%.因此,无人机多光谱遥感结合逐步回归模型可以实现田间尺度的夏玉米冠层叶绿素含量的实时监测.     

施用生物炭对中国农田土壤有机碳含量的影响——基于Meta分析

探明不同生产条件下施加生物炭对中国农田土壤有机碳含量的影响,以期为科学施用生物炭和提高农田土壤碳库储量提供理论参考。研究基于已公开发表的施加生物炭对于我国农田土壤有机碳含量影响的相关文献,以不施加生物炭为对照组,施加生物炭为试验组,使用Meta分析方法定量整合分析了不同自然条件、土壤性质、农田管理措施等因素下生物炭施用对农田土壤有机碳含量的影响。研究表明,施加生物炭显著提高了农田土壤有机碳含量（P <0.05）,平均提高33.98%;当年均温在10～15℃时,土壤有机碳含量增幅最大,可显著提高48.05%(P <0.05),且不同年均温之间有极显著差异（P <0.01）,年均降雨量对生物炭提高土壤有机碳的效应也有显著影响（P <0.05）;在壤土上施加生物炭对土壤有机碳的提升效果较其他质地土壤极显著提高26.66%(P <0.01);随着施用生物炭pH的提高,其对土壤有机碳的增加效应越大,当生物炭pH> 10时平均可显著提高49.20%(P <0.05);在生物炭施用下,轮作相比于连作,极显著提高了土壤有机碳含量,提高率为28.42%(P &l...     

中国灌区水分生产率及其时空差异分析

从粮食产出和广义水资源投入出发,计算了31个省区灌溉农田的水分生产率并分析其时空变化特征,同时建立广义水利用系数以评价水资源的有效利用率。结果显示:由于粮食单产提高和灌溉用水量的减少,1998-2010年各省区水分生产率值均呈增大趋势,全国平均值由0.67kg/m3增大到0.81kg/m3;空间自相关分析表明,水分生产率值相似的省区在空间上显著地聚集,全局Moran’sI的检验值都大于0.01的置信水平,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,长江以南和东北则密集了低值省区,局部自相关属性为高-高(HH)、低-低(LL)的省区超过了20个,13a来总体和局部的空间分异特征随时间变化均不明显;不同地区的广义水利用系数都随时间增加,省区间水分生产率和广义水利用系数大小关系无一致性,水分生产率高的省区亦存在较大节水潜力。从自然条件、农业生产特征、经济发展程度等方面宏观分析了水分生产率和广义水利用系数在空间差异的原因。该研究为灌区水资源管理宏观政策的制定提供依据。     

长期施肥对土nirS型反硝化细菌的影响及其与N2O排放的关系

土壤反硝化作用是土壤N₂O产生的重要过程,亚硝酸盐还原酶(NIR)催化的亚硝态氮(NO^-₂)还原为一氧化氮(NO)是反硝化作用的关键环节,研究长期施肥对反硝化微生物的影响及其与N₂O排放的关系对于全面理解土壤反硝化过程具有重要意义。基于28年的旱作雨养长期施肥试验,通过常规监测、定量PCR和高通量测序等探讨了长期不同施肥(不施肥CK、偏施肥的单施氮肥N和氮钾配施NK、以及氮磷钾平衡施肥NPK)下土N₂O排放和nirS反硝化细菌群落特征及两者之间的关系。结果表明:长期化肥施用(N,NK和NPK)均显著提高了N₂O累积排放量,其中平衡施肥(NPK)最高。长期化肥施用对nirS基因丰度和nirS型反硝化细菌的α-多样性无显著影响,但长期平衡施用化肥提高了uncultured_bacterium_2303和Rhodanobacter_sp._D206a的相对丰度,降低了unclassified_k_norank_d_Bacteria和unclassified_p_Proteobacteria的相对丰度,从而改变了nirS型反硝化细菌的群落结构组成。雨养旱作条件下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、有效磷(AP)和pH等土壤性质是土nirS型反硝化细菌群落结构组成变化的主要影响因素。土nirS型反硝化细菌群落结构组成对土壤N₂O排放具有显著影响,而nirS基因丰度和nirS型反硝化细菌多样性并没有显著影响。     

基于DSSAT模型陕西杨凌不同降水年型冬小麦灌溉制度研究

基于DSSAT作物模型模拟了不同降水年型水分胁迫条件下的冬小麦生产潜力,对比分析不同生育期灌水对产量、WUE以及土壤蒸发量等的影响,从而确定关键灌水期;并在综合考虑产量、WUE、总灌水量、灌水次数等因素的基础上确定了不同降水年型下的最优灌溉制度。结果表明：(1) 冬小麦越冬水、返青水、拔节水、灌浆水四水中以返青水最为关键,其次为拔节水,最后为越冬水和灌浆水;当不灌返青水时,冬小麦产量和蒸腾量显著降低,土壤蒸发量显著升高;(2) 不同降水年型之间也存在显著差异,产量、WUE、作物蒸腾量等表现为丰水年略大于平水年,二者显著大于枯水年;而灌水边际效益表现为平水年＞枯水年＞丰水年;(3) 枯水年、平水年、丰水年的冬小麦最优灌溉制 度分别为枯水年返青期和拔节期各灌水75 mm和50 mm,平水年返青期灌水75 mm,丰水年返青期和拔节期各灌水25 mm。     

中国灌溉水粮食生产率及其时空变异

为了评价农业引水总量的生产效益,从全国459个主要灌区的实际灌溉水和粮食生产数据入手,计算、比较了1998,2005和2010年31个省区的灌溉水粮食生产率,利用空间自相关分析方法对1998—2010年中国灌溉水粮食生产率的时空变异规律进行探究.结果显示：各省区灌溉水粮食生产率呈增大趋势,代表年的中国均值为1.03 kg/m3,最大、最小值分别为河南的2.15kg/m3和海南的0.25 kg/m3,区域间差异较大;灌溉水粮食生产率在空间上存在显著的聚集现象,聚集程度随时间变化不明显,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,长江以南则密集了低值省区;江西、安徽及重庆灌溉水粮食生产率的变化幅度与其相邻省区不同步,造成了局部分异特征的变化.分析了中国灌溉水粮食生产率格局的形成及其随时间变化的原因.     

施氮量对棉田土壤速效养分和酶活性变化特征的影响

以美棉33B为材料,研究了施氮量对棉田土壤养分和酶活性的影响,为精确农业的精确施肥及棉花产量和品质改善提供理论依据。结果表明,合理施用氮肥能提高0～20cm关键生育期土壤速效养分和酶活性;速效养分质量分数分布特征为苗期和开花期升高、花铃期降低,吐絮期开始回升的趋势。施氮量主要影响0～20cm土壤脲酶和20～40cm剖面磷酸酶时空分布;脲酶活性高值出现比速效养分质量分数最高值早一个生育时期;就某一生育时期而言,脲酶活性与土壤碱解氮、速效磷、速效钾呈极显著的正相关;土壤磷酸酶与速效磷存在显著或极显著相关。整个生育期内土壤速效钾与酶活性呈显著或极显著正相关;脲酶活性高值出现比速效养分质量分数最高值早一个生育时期,为脲酶作为更灵敏的指标提供了有力证据。     

未来气候变化对中国马铃薯种植气候适宜性的影响

【目的】马铃薯作为中国第四大主粮作物,其适宜性评价对保障国家粮食安全具有重要意义。本研究基于气候数据,构建集成物种分布模型预测中国未来时期马铃薯气候适宜区,为优化中国马铃薯种植提供重要科学参考。【方法】利用6种全球气候模式（global climate models,GCMs）未来气候数据驱动5种物种分布模型（species distribution models,SDMs）,集成模拟预测未来4种温室气体排放情景（ssp126、ssp245、ssp370、ssp585）下,中国历史上（1970—2000年）和4个未来时期（2021—2040、2041—2060、2061—2080、2081—2100年）的马铃薯气候适宜区时空分布特征。【结果】（1）最湿月份的降水量、最暖月份的最高温度,以及最冷季度的平均温度是影响中国马铃薯气候适宜度的主要气象因子,对模拟结果的贡献率分别为54.7%、21.4%和18.1%。（2）4种温室气体排放情景下对于各适宜等级区域的预测结果变化基本一致,都呈现适宜区、低适宜区面积变大而高适宜区面积变小的趋势,仅在海南、西藏、新疆等地局部存在种植气候不适宜区。马铃薯...     

渭北旱塬不同秸秆覆盖量对土壤水分和春玉米产量的影响

为了探明不同秸秆覆盖量对渭北旱塬土壤水分及春玉米产量的影响,于2008－2009年在陕西合阳县旱农试验站进行了3个水平的秸秆覆盖量（4 500、9 000和13 500 kg/hm2）试验,以不覆盖为对照（CK）。2 a结果表明,3个处理0～200 cm土层平均土壤贮水量较CK均显著提高,分别增加16.52、25.52和34.04 mm（P＜0.05）;播后0～60 d,农田蒸散量较CK分别减少4.43、8.23（P＜0.05）和6.96 mm（P＜0.05）;9 000 kg/hm2处理2年平均籽粒产量及水分利用效率表现最优,较CK分别提高11.03%（P＜0.05）和9.25%（P＜0.05）,13 500 kg/hm2处理次之,4 500 kg/hm2处理最差。本研究表明,渭北旱塬春玉米生育期降水量低于390 mm时,不同秸秆覆盖量处理蓄水保墒及增产效应明显,且以9 000 kg/hm2覆盖量为宜。     

肥水蚓坑措施下不同施肥对土壤养分和山地苹果生产的影响

陕北黄土高原丘陵沟壑区是山地苹果重要产区,为提升山地果园土壤养分和果实品质及产量,以“肥水蚓坑”措施为基础,通过田间试验探讨不施肥、单施化肥、有机无机肥配施(牛粪+化肥、菇渣+化肥、牛粪+菇渣+化肥)等不同施肥对山地果园土壤养分、叶片营养、苹果产量与品质的影响。结果表明：(1)不施肥处理的土壤有机质含量和速效养分含量均低于施肥处理,其中,单施化肥处理低于有机无机肥配施处理,牛粪+菇渣+化肥处理的效果优于其他施肥处理。(2)施肥处理的苹果叶片不同生育期的全氮、磷、钾含量均显著高于不施肥对照,有机无机肥配施处理优于单施化肥处理。(3)不施肥处理与施肥处理的苹果果实硬度和果形指数无显著差异,施肥处理均可显著提高苹果产量和果实可溶性固形物、可溶性糖及维生素C含量,牛粪+菇渣+化肥优于其他处理,单施化肥的果实可滴定酸含量显著高于不施肥和有机无机肥配施。单施化肥的果实糖酸比与不施肥无显著差异,却显著低于有机无机肥配施。综上,“肥水蚓坑”结合有机无机肥配施可以减少化肥的施用,提高土壤养分含量,确保苹果提质增产,牛粪+菇渣+化肥(牛粪∶菇渣=1∶1)是山地苹果提质增产的优质管理模式,值得在陕北黄土丘陵...