培肥措施对旱地农田土壤CO2排放和碳库管理指数的影响

阐明长期有机物料施肥下土壤CO₂排放特征及其影响机制以及碳库管理指数对黄土高原旱作农业区固碳减排及施肥模式选择的影响尤为重要。基于2012年设置在陇中黄土高原旱作区的长期定位试验,通过不施肥（CK）、氮肥（NF）、有机肥（OM）、秸秆（ST）、有机肥结合无机肥（OMNF）5个处理,测定并计算了2018年不同施肥措施下全年土壤CO₂排放、作物碳排放效率和碳库管理指数的变化,并运用结构方程模型分析了0~30 cm土壤温度、水分、微生物量碳氮、易氧化有机碳、蔗糖酶、脲酶与土壤CO₂排放速率的关系。结果表明：1）与不施肥相比,秸秆、有机结合无机肥和有机肥处理使生育期土壤CO₂排放平均速率提高了42.72%、30.82%和29.79%,秸秆、有机肥处理分别使生育期土壤CO₂排放量显著提高36.35%、32.45%（P<0.05）,有机结合无机肥处理使碳排放效率显著降低41.10%（P<0.05）;2）有机物料处理均能显著提高0~5 cm土层易氧化有机碳、微生物量碳氮、蔗糖酶活性和碳库管理指数,相比不施肥和氮肥处理,有机结合无机肥处理分别使0~30 cm土壤碳库管理指数提高127.41%,99.33%（P<0.05）;3）结构方程模型表明,环境因子对土壤CO₂排放速率的总解释度为53%,对土壤CO₂排放速率总效应较大的影响因素包括土壤温度（2.36）、微生物量碳（1.59）和土壤水分（1.18）,且均间接地影响着土壤CO₂排放速率,土壤温度促进了微生物量碳和蔗糖酶活性的提高,微生物量碳促进了微生物量氮和易氧化有机碳的增加。综合来看,有机结合无机肥处理可以提升土壤碳库管理指数,保持微生物活性,增加作物产量,降低土壤碳排放效率,是陇中黄土高原旱作农业区比较适宜的农田培肥措施。     

荒漠草原主导种群与植物群落地上现存量的关系

以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为对象,采用随机区组放牧试验设计,结合对比分析、线性回归分析以及结构方程模型等数据分析方法,探讨荒漠草原主要种群与植物群落地上现存量的关系及在放牧条件下的变化特点。结果表明:随放牧强度增大,短花针茅、无芒隐子草和碱韭主导种群地上现存量占植物群落地上现存量的比例下降,且主导种群与植物群落地上现存量的线性关系减弱;不同年度间主导种群占植物群落地上现存量比例以及线性关系会产生变动;短花针茅种群对荒漠草原植物群落的影响强于无芒隐子草种群和碱韭种群,但无芒隐子草种群在降雨较好年份具有补偿作用。     

平原丘陵地区水土资源联合优化配置

通过对区域水资源和土地资源概况进行研究,利用大系统递阶优化思想,以供水对象相对缺水率最小和农业经济效益最大为目标,建立了区域水土资源联合优化配置模型,并以句容市为例,对平原丘陵地区的水资源在时间和区域上进行了合理安排、设计、组合和布局,对农业种植结构进行了调整。研究结果表明:水资源是土地资源发挥最大优势的基本条件,水资源利用合理与否,直接影响到土地资源的生产效率;而土地资源的利用程度也影响着水资源的变化,土地资源利用效率高,则为水资源的合理开发利用创造条件。     

基于HHT变换的PSO-LSSVM耦合模型估算气象资料短缺地区ET_0

为准确估算气象资料短缺地区参考作物腾发量,构建了一种基于HHT变换的PSO-LSSVM耦合模型,并利用新疆和田气象站2000—2009年单日数据做训练、双日数据做验证。结果表明,该模型估算ET0方法明显优于常规的PSO-LSSVM和GRNN,预测精度较二者分别提高了15.7%~85.6%和15.8%~93.7%;该方法预测ET0的气象要素重要性为RsTmaxTminRHWn,利用该方法对气象要素组合为Tmax/Tmin/RH/Wn、Tmax/RH/Wn、Tmin/Wn、Wn条件下的ET0预测,MSE分别为0.407、0.185、0.149、0.135,说明该方法可以很好地估算资料缺失地区ET0。     

朴素贝叶斯算法在蝴蝶兰病害分类中的应用研究

蝴蝶兰属于热带气生兰,对生长环境的温湿度非常敏感,温湿度过高或过低不仅对蝴蝶兰生长不利而且易引发多种病害。为此,利用传感器采集的蝴蝶兰生长环境空气温湿度数据,运用朴素贝叶斯算法对其进行分类,以此判断蝴蝶兰的健康状况,达到病害分类的目的。实验表明,该方法的平均分类准确率达到81%,与其它统计学预报方法相比,具有简单、易行的优点。     

基于Z比分数的参考作物腾发量计算方法优选

参考作物腾发量(ET0)是计算作物需水量的关键,是进行农田水分管理和灌溉预报的主要参数。但不同ET0计算方法的结果存在明显差异。用能力统计量Z比分数,对FAO56Penman-Monteith、Hargreaves-Samani、Irmark-Allen拟合和Priestley-Taylor四种常用ET0计算方法在不同天气条件下的计算结果精度进行了对比分析。结果表明,Priestley-Taylor与FAO56Penman-Monteith方法的计算结果在精度上具有较高的一致性,与有关文献结果相吻合,其中前者精度略佳。且Z比分数参数受极端值的影响较小,计算简便、适用性强,克服了常规方法公式繁杂、编程实现困难的缺点,说明Z比分数法能够更好地适用于ET0计算方法的优选。研究结果可为农业水土工程领域有关参数计算与测定方法的优选提供借鉴。     

基于RAGA的PPC模型在黑土区玉米调亏灌溉评价中的应用

调亏灌溉作为一种行之有效的节水灌溉方式,对黑土区农业水资源的可持续高效利用具有重要意义。而调亏灌溉方案的优劣取决于它的综合效果,难以直观评价。以2013年在黑龙江省红星农场进行的玉米调亏灌溉技术效应的试验研究为基础,选取了8个评价指标,采用投影寻踪分类模型(PPC),利用基于实数编码的加速遗传算法(RAGA)优化其投影方向,根据投影函数值得到各评价指标对综合评价的贡献大小对不同调亏处理的各项指标进行排序。结果表明:苗期水分调亏程度为田间持水量60%的处理为最佳调亏灌溉方案,产量和水分利用效率比适宜调亏灌溉处理分别提高了2.11%和6.42%。研究结果可为黑土区玉米灌溉管理提供科学依据。     

四种替代药剂对梨火疫病菌的抑制活性及其田间防效

为筛选农用链霉素替代药剂,以其为对照药剂,测定春雷霉素、中生菌素、噻霉酮和噻菌铜这4种常用细菌病害防治药剂对梨火疫病菌Erwinia amylovora的抑制活性、对梨火疫病的田间防效及不同药剂处理后梨中的农药残留,并对这4种药剂的作物安全性进行评价。结果表明,中生菌素、噻霉酮和春雷霉素对梨火疫病菌有抑制作用,抑制中浓度EC50分别为1.60、6.64和60.57 mg/L,中生菌素的抑制效果高于链霉素。在连续2年田间试验中,中生菌素1 000倍液和春雷霉素400倍液对梨火疫病的保护效果和治疗效果均达90.33%以上,噻霉酮500倍液和噻菌铜200倍液对梨火疫病的保护效果均达100.00%,治疗效果均超过86.97%,与对照药剂农用链霉素2 000倍液的效果相当。所有药剂处理后均未检出中生菌素、春雷霉素、高效氯氰菊酯和农用链霉素的农药残留,而噻虫嗪、阿维菌素和矮壮素虽有检出,但其残留量均低于国家限量标准。花期前后、幼果期和果实膨大期施药,中生菌素、春雷霉素、噻霉酮和噻菌铜对梨花、叶片、枝梢及果实生长均无不良影响。综合来看,中生菌素、春雷霉素、噻霉酮和噻菌铜均可作为农用链霉素的替代药剂,...     

Evaluation of the pattern of spray released from a moving multicopter

BACKGROUND

Multicopters are used for releasing particulates seeds, fertilizer and spray. Their low cost and high manoeuvrability make them attractive for spraying in steep terrain and areas where overspray is undesirable. This article describes a model of multicopter wake and its influence on particulate dispersion, which is computationally economical compared to many computational fluid dynamics (CFD) approaches, yet retains reasonable accuracy.

RESULTS

A model was successfully implemented in OpenFOAM . It features source terms for the rotor wash, Lagrangian particle tracking, an evaporation model, and a porous medium approach to model the effect of the ground vegetation. Predictions were validated against the field tests of Richardson et al. which used a DJI Agras MG-1 multicopter in three different flights with airspeeds of 3.2–4.9 m s⁻¹, ground speeds of 2.1–2.9 m s⁻¹ and cross-wind speeds of 0.04–2.2 m s⁻¹. The effective swath width (30% line separation) was predicted to within one standard deviation. Sensitivity to a rotor rotational speed, flight height, flight velocity, multicopter roll and yaw angles, surface roughness length, plant height and leaf density was checked.

CONCLUSION

In all flight trials, the modelled swath was closest to the experimentally obtained swath when the surface roughness of the fetch was equal to 0.5 m (bushes) and the rotational speed of all rotors was equal to 2475 rpm with 0.75R (0.2 m) tall plant canopy (grass) introduced to the model. The model showed acceptable validity for flight velocities of ≤2.8–5 m s⁻¹ when flight parameters can be approximately estimated. © 2022 The Authors. Pest Management Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.     

Application and mechanisms of metal-based nanoparticles in the control of bacterial and fungal crop diseases

Nanotechnology is a young branch of the discipline generated by nanomaterials. Its development has greatly contributed to technological progress and product innovation in the field of agriculture. The antimicrobial properties of nanoparticles (NPs) can be used to develop nanopesticides for plant protection. Plant diseases caused by bacterial and fungal infestations are the main types of crop diseases. Once infected, they will seriously threaten crop growth, reduce yield and quality, and affect food safety, posing a health risk to humans. We reviewed the application of metal-based nanoparticles in inhibiting plant pathogenic bacteria and fungi, and discuss the antibacterial mechanisms of metal-based nanoparticles from two aspects: the direct interaction between nanoparticles and pathogens, and the indirect effects of inducing plant resilience to disease. © 2022 Society of Chemical Industry.