基于landsat卫星影像的水库水体总磷质量浓度反演研究

以清河水库为研究区域,利用Landsat8卫星OLI数据及实地观测数据,建立了适于清河水库水体总磷质量浓度的最小二乘支持向量机(LS-SVM)遥感反演模型,并对清河水库总磷量进行了反演分析。结果表明,LS-SVM模型的平均相对误差为6.06%,相比于单波段线性回归反演模型及波段组合线性回归模型,平均误差分别降低了20.77%、12.53%,显著提高了清河水库水体总磷质量浓度反演的模型精度,达到遥感反演预测精度要求;利用LSSVM反演模型对清河水库总磷量反演显示,水体中总磷质量浓度主要集中在0.04~0.08 mg/L,水库水体总磷质量浓度总体偏高。     

生物炭对砂壤土氮素淋失的影响试验研究

通过室内土柱模拟试验,研究了生物炭对砂壤土的p H值、电导率及氮素淋失的影响。试验设5个生物炭添加比例,分别为0(CK)、1%(T1)、2%(T2)、4%(T3)、6%(T4)。结果表明,p H值和电导率均随生物炭添加比例的增加呈逐渐升高的趋势,其中,各处理砂壤土的电导率较CK分别提高了2.79%、10.88%、11.30%、12.50%。土壤淋溶液中氮素随生物炭添加比例的增加,呈逐渐减小趋势,氮素累积淋溶量也逐渐减小。各处理淋溶液中氮素的淋失总量较CK分别降低了2.89%、7.41%、9.50%和12.25%。研究表明,生物炭能够有效改变砂壤土的理化性质,降低氮素的淋失量,降低地下水面源污染的风险。     

循环曝气灌溉条件下小白菜生长及水分与养分利用

研究循环曝气灌溉对不同土壤作物水分及养分利用影响的规律可为循环曝气灌溉技术在不同土壤中的应用提供理论指导。以河南省3种典型土壤(郑州黏土、洛阳粉壤土和驻马店砂壤土)为供试对象,小白菜为供试作物,设置常规地下滴灌为对照组(CK)、循环曝气灌溉为试验组(CAI)开展盆栽试验,研究了循环曝气灌溉对作物生长生理指标及水分与养分利用的影响。结果表明,与CK相比,CAI可促进根系生长,其中郑州黏土和洛阳粉壤土CAI根系活力分别显著增大46.36%和16.79%(P0.05),根干质量分别显著增大35.33%和26.22%(P0.05)。CAI处理净光合速率较CK有显著提高(P0.05),其中郑州黏土、洛阳粉壤土、驻马店砂壤土依次增大了17.69%、12.41%和21.43%。循环曝气处理有效提高了作物氮、磷、钾的吸收效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土氮素吸收量较CK分别显著提高23.68%和27.72%(P0.05);3种土壤CAI作物磷、钾吸收效率均有显著提高(P0.05),其中郑州黏土分别增加了27.54%和62.81%,洛阳粉壤土增加了25.20%和63.26%,驻马店砂壤土增加了26.86%和23.97%。循环曝气灌溉能显著提高小白菜产量和水分利用效率,其中,郑州黏土和洛阳粉壤土小白菜地上部鲜质量较CK分别提高了58.42%和62.03%,水分利用效率分别提高了27.86%和16.47%。综合比较小白菜生长指标、产量、水分利用及养分吸收效率,郑州黏土循环曝气灌溉处理具有最为显著的改善作用。     

水肥耦合条件下小麦田根系层土壤总磷迁移特征

以小麦为研究对象,通过田间小区试验对生育期内水肥耦合条件下小麦根系层(0~100 cm)总磷浓度迁移过程的监测,系统分析了不同灌水量(高水7.6 mm、低水6.1 mm)及不同施肥量下(高肥125 kg/hm~2、低肥75 kg/hm~2)总磷在根系层的迁移转化规律。     

外源微生物对苦参基质化发酵腐熟效果的影响

为探讨外源微生物对苦参枝屑基质化发酵堆体腐熟效果的影响,采用随机区组设计,以干燥鸡粪为氮源,进行接种外源微生物对苦参枝屑基质化发酵过程中发酵性能参数的影响试验。结果表明:接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体升温速度显著快于对照,高温持续时间较长(高于50℃,均达到5 d),苦参堆体腐熟时间缩短;至堆体结束后接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体TOC分别下降了8.52%和8.01%,碳氮比分别降低5.35%和5.00%,纤维素质量分数分别下降了3.31%和3.29%,半纤维素降解率分别下降了2.89%和2.93%,木质素分别下降了2.01%和1.98,总氮分别增加了18.2%和16.1%,总磷分别增加了19.0%和18.5%,总钾分别增加了48.1%和49.1%,加速了苦参基质有机质的分解和纤维素降解,提高了堆肥腐熟进程中的总氮、总磷和总钾含量,保证了腐熟后的肥力;接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体容重分别增加了6.10%和9.20%,总孔隙度分别增加了9.28%和9.90%,持水孔隙度分别增加了4.83%和6.09%,腐熟后的各项理化指标均符合理想基质的要求;小白菜和黄瓜种子发芽指数均达到85%以上,有效消除了苦参腐解产物的毒害作用。接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体的发酵性能参数间无显著差异,综合基质发酵温度、腐熟周期及基质保护作物根系生长及固定植株的功能对基质各项理化性质的要求,接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂对苦参基质堆体基质化促进效果较优。     

灌水量和滴灌施肥方式对温室黄瓜产量和养分吸收的影响

为揭示水肥对温室黄瓜产量和养分吸收的影响机制,通过温室试验,研究了2种不同灌水量和4种不同滴灌施肥方式对温室黄瓜产量和养分吸收的影响。结果表明,灌水量和滴灌施肥比例对黄瓜干物质量、产量和肥料偏生产力均有显著影响(P0.05)。Z100处理的黄瓜产量、干物质量、水分利用效率比Z0处理分别增加15.3%、16.8%、19.1%。W2Z100处理水分利用效率最高,为47.71 kg/m3,在产量仅比W1Z100处理低3.32%的情况下,节水25%。温室黄瓜植株对氮、磷、钾的吸收量和肥料偏生产力均随灌水量和滴灌施肥比例的增加而增加。Z100处理平均氮、磷、钾素吸收量分别比Z0处理高21.05%、21.89%和22.2%,Z100处理平均肥料偏生产力分别比Z66、Z33、Z0处理高2.66%、7.37%、15.34%。不同滴灌施肥比例对氮、磷、钾的利用效率均有极显著影响(P0.01),对吸收效率有显著影响(P0.05)。水肥交互作用在黄瓜植株对氮、磷、钾的利用效率上有显著影响(P0.05),对氮钾的吸收效率有显著影响(P0.05)。采用"少量多次"的滴灌施肥模式增产效果显著,肥料利用效率较高。综合考虑,W2Z100(75%ET0,100%滴灌施肥)处理在节约大量灌水量的情况下,取得较高的产量和水分利用效率,且肥料偏生产力较高,能获得较大的经济效益,是比较适宜的滴灌施肥水肥组合。     

电解与紫外协同去除工厂化养殖循环水中氨氮效果研究

为探究电化学氧化法在工厂化循环水养殖系统中处理水质的效果及影响因素,在前期试验得到最佳条件(温度25℃、电流密度40 A/m2、水流速度300 m L/min)下,以不同初始氨氮质量浓度和固体悬浮颗粒物的模拟养殖水以及实际养殖水为研究对象,探讨了加入低压紫外汞灯后电解与紫外协同去除氨氮的效果。结果表明:电解紫外协同处理氨氮效果明显优于单独电解法,运用本系统处理氨氮初始质量浓度分别为4、7、10 mg/L的模拟养殖水时,氨氮去除效率相对于单独电解时分别提高45.0%(p0.05)、36.0%(p0.05)和20.0%(p0.05);电解紫外协同去除氨氮效率受氨氮初始质量浓度、水体中的固体颗粒悬浮物、实际养殖水等因素影响,随着氨氮初始质量浓度及水体中固体悬浮颗粒物的升高,氨氮的去除效率降低,达到同种去除效率所需的时间延长,当处理固体悬浮颗粒(SS)分别为100、150、200 mg/L的模拟养殖水时,氨氮的去除效率随着SS的升高而降低,相对于仅含氨氮的模拟养殖水,氨氮的去除效率分别降低51.7%(p0.05)、65.5%(p0.05)和72.4%(p0.05);在处理实际养殖水时,氨氮的去除速率明显降低,去除完全所需的时间延长,在本系统中电解紫外对氨氮、亚硝氮、固体悬浮颗粒物的去除具有较好效果,去除率分别为97.8%、96.9%和92.1%。     

焉耆盆地绿洲区地下水硝态氮污染空间变异性研究及成因分析

为了研究焉耆盆地绿洲区地下水硝态氮污染状况,通过野外采样及室内分析,运用地统计学方法中的普通克里金(Or-Kriging)法对绿洲农区207个地下水进行了硝态氮空间变异分析,并以河流、农田排渠水中的硝态氮量分析了硝态氮污染的原因。结果表明,绿洲区地下水体硝态氮量总体水平较低,平均值为3.32mg/L,属国家地下水Ⅱ类质量标准,但不同区域地下水的硝态氮量差异明显;采用普通克里金插值对绿洲区未测区域进行估值并按照国家地下水质量标准进行分区表明,绿洲农区大部分区域地下水硝态氮量已接近世界卫生组织(WHO)的最大允许质量浓度(10.0mg/L),个别地区已处于污染警戒状态(20.0mg/L),需尽早采取有效措施防治。随着近些年集约化农业的发展,氮肥施用量的增加及利用率偏低是盆地绿洲区地下水硝态氮污染的根本原因。     

基于云模型推理的施肥机营养液pH值调节过程控制

针对精准施肥机营养液的pH值调节过程控制本质非线性、时滞性、时变性、不确定性等特点,建立了描述该过程的数学模型。利用云模型能够处理定性概念和定量描述之间不确定转换的特点,提出了一种基于云模型推理的变论域模糊PI控制(CVFPI)算法。该算法采用正态云模型描述系统误差和误差变化率的语言值,通过X条件隶属云和Y条件隶属云分别实现规则前件和规则后件的推理,利用伸缩因子实时调整输入输出变量论域,由二维云推理机实现控制参数的在线修正。为验证该算法的有效性和优越性,分别对CVFPI、VFPI、PI等3种控制算法进行了仿真测试和田间试验。试验结果表明,提出的CVFPI控制算法能够适应精准施肥pH值调节过程的控制要求,相比于常规PI控制算法和VFPI控制算法,在不同工作点条件下超调量分别减小45.3%、21.2%,均方根误差分别减小54.9%、52.9%,在不同流量条件下超调量分别减小59.0%、48.4%,均方根误差分别减小54.1%、37.9%,具有较好的动态特性和稳态特性。     

深松技术及其对土壤理化性质的影响

土壤深松技术具有改善土壤理化性质、促进农作物生长发育、提高作物产量等优点。阐述深松技术的应用现状及深松机具的发展历程,总结深松技术对土壤水分、容重、养分等理化性质及土壤微生物的影响规律,为后续研究奠定基础。