减量施肥对金花菜-水稻轮作系统中产量和土壤养分的影响

为探究轮作与减量施肥对轮作系统作物产量及土壤养分影响，优化金花菜(Medicago polymorpha)-水稻(Oryza sativa)轮作体系下施肥量，本研究采用双因素完全随机试验设计，设置“水稻连作(高肥)”“金花菜(不施肥)+水稻(中肥)”“金花菜(施肥)+水稻(中肥)”“金花菜(不施肥)+水稻(低肥)”和“金花菜(施肥)+水稻(低肥)”5种处理。结果表明减量施肥处理轮作系统产量及土壤养分差异较大，金花菜(施肥)+水稻(低肥)处理水稻产量较同年其他处理最高，有机质较其他处理整体显著增加14.81%～38.13%,土壤pH较其他处理降低2.34%～5.03%,土壤氮素含量较其他处理也显著增加0.80%～35.66%(P<0.05)。因此，轮作减量施肥可有效提高轮作系统产量与土壤养分。     

赤铁矿改性生物炭回收水中磷及其作为磷肥的效果

利用生物炭材料的吸附作用回收污水中的磷，作为磷肥应用到土壤进行农业生产是一种简单有效、成本低廉的措施，成为解决环境污染和磷资源紧缺问题的一种潜在方案。该研究采用单因素结合响应面方法优化赤铁矿（H）改性核桃壳生物炭（BC）的制备工艺。通过模型拟合分析了改性生物炭（H-BC）对水中磷（P）的吸附特性，并测试表征探讨其吸附机理。最后，将饱和吸附磷后的改性生物炭（H-BC-P）应用到土壤，采用盆栽试验分析其作为磷肥的效果和潜力。结果表明：核桃壳/赤铁矿质量比为1:1，在850 ℃下热解45 min制得的改性生物炭对磷的去除率达到98.42%，饱和吸附量为15.59 mg/g。H-BC吸附P的过程更符合准二级动力学模型和Freundlich模型，表明该过程是多分子层吸附，化学吸附是限制吸附速率的主要步骤。酸性条件有利于H-BC对P的吸附，从成本角度考虑，H-BC的最佳用量为2.5 g/L。H-BC-P可以改良酸性土壤pH，增加土壤全磷和Olsen-P含量。黄棕壤和红壤中生菜的生物量均有明显增加。研究表明赤铁矿改性生物炭是一种环境友好的磷吸附剂，且吸附磷后的残渣可以作为磷肥应用到土壤。     

基于无人机多光谱影像的小麦封垄前种植行识别方法改进

【目的】 为实现小麦精准管理,准确识别其种植行位置具有重要意义。本研究分别针对传统Hough变换法和绿色像元累积法存在的缺陷进行改进,并对改进前、后不同方法在小麦种植行识别上的精度进行对比分析,为小麦种植行精准提取提供技术支撑。【方法】 本研究开展了小麦水、氮耦合试验,在小麦拔节前期,基于四旋翼无人机携带RedEdge M传感器获取小麦不同生长条件下多光谱影像。基于上述数据,首先采用超绿超红差分指数和Otsu方法对影像分割、分类,获取植被/土壤二值图;其次,采用3×1线型模板进行形态学开运算,降低边界不规则度并去除噪音;然后,结合无人机影像中小麦种植行排布特点,分别针对传统Hough变换法的峰值检测过程和绿色像素累积法的角度检测过程进行优化,提出改进的小麦种植行识别方法;最后,分别将两种方法改进前、后的识别结果与目视解译种植行位置结果进行对比,基于检出率和作物行识别精度（crop row detection accuracy,CRDA）评价4种方法的优劣。【结果】 采用超绿超红差分指数与Otsu方法可以很好对植被/土壤进行分类,分类结果的总体精度达到93.75%,Kappa系数为0.87;形态学运算可以很好地去除图像噪声,减少后期种植行识别误差;改进后Hough变换法通过利用先验知识对峰值检测范围进行约束,有效提升了种植行检测精度,种植行平均检出率从30%提升至67%,CRDA平均值从0.22提升至0.44;改进后绿色像元累积法通过考察整幅影像的绿色像元累积特征,有效提升角度检测精度,种植行平均检出率从14%提升至93%,CRDA平均值从0.12提升至0.69;4种方法的识别精度从高到低依次为改进后绿色像元累积法、改进后Hough变换法、改进前Hough变换法、改进前绿色像元累积法。【结论】 本研究较好地改进了传统种植行识别方法,为种植密度大、行间距小的小麦种植行识别提供了技术支撑。