基于SuperMap IS的棉田土壤肥力信息管理及施肥决策系统

以新疆兵团农七师125团为例,探讨了如何利用SuperMap IS来设计农业网络地理信息系统.利用SuperMap IS实现数据库的连接、数据存储以及空间数据、属性数据的查询和编辑,开发出集棉田土壤养分管理、专家施肥推荐、SQL信息查询以及远程土壤养分数据管理等功能于一体的棉田土壤养分信息管理与作物推荐施肥系统.     

不同施氮量对滴灌春小麦根系时空分布、氮素利用率及产量的影响

为明确新疆干旱区滴灌春小麦不同施氮量对小麦根系的时空分布、氮素利用率及产量的影响。以‘新春19号’为试验材料,利用田间定位试验,研究在小麦拔节期、抽穗期、开花期及成熟期施氮量0kg/hm~2(N_0对照)、150kg/hm~2(N_1)、300kg/hm~2(N_2)、450kg/hm~2(N_3)4个处理,对小麦根系根长密度、根体积、根质量等在0~100cm土层的垂直分布、动态变化及产量构成因素和产量的影响。结果表明:开花期是各处理小麦根长密度、根体积与根质量变化最为剧烈阶段;0~20cm是各处理根量值(根质量、根体积、根长密度)最大层;施氮量适宜(N_2)时,表层根量增加,氮素利用率最高;施氮量过高(N_3)可获得较高的表层根量和产量,但导致最低的氮素利用率;施氮量过少(N_1)可获得较高氮素利用率,但土层根量和产量较低;氮素严重缺乏(N_0)导致表层土壤根系数量减少,影响养分吸收并导致产量最低。建议在新疆干旱区滴灌春小麦区域采用施氮量300kg/hm~2更有利于实现节肥和高产的统一。     

基于GIS技术的新疆棉花施肥专家系统

对集成地理信息系统(GIS)技术应用于新疆棉花施肥专家系统(ES)进行了研究和探讨,通过Internet访问该专家系统界面,用户可以得到农田地块的地理信息,进行棉田施肥推荐;同时可进行农田肥力的综合查询和专题图制作。该专家系统的建立不仅推进了新疆地区平衡施肥信息化的进程,也为精准农业的实践提供决策支持。     

土壤水分实时监测的应用与现状

目前有很多种实时监测土壤水分的方法,其中TDR法和FD法因具有众多优点,已经在生产实际中得到广泛应用。从这两种方法的基本理论、产生和应用发展方面进行分析;同时对最近几年来国内出现的基于SWR驻波率原理的土壤水分监测技术的发展现状做一介绍;并介绍一些国外的土壤水分监测技术及其在国内的应用。     

棉花生产水肥管理及辅助决策体系研究

水分和养分是棉花生产中最重要的两大投入要素.多年来,棉花生产中主要依靠肥水的大量投入来提高产量,不合理的灌水施肥不仅造成水资源和肥料的浪费,还造成农作物品质下降,环境污染加剧等不良影响.为了寻求合理的水肥投入,对施肥制度、灌溉制度和水肥一体化管理技术进行了探讨,并在此基础上初步构建起棉花水肥管理的辅助决策体系,为下一步建立棉花生产水肥管理决策支持系统,服务于棉花生产打下了基础.     

霜冻灰色马尔柯夫链预测模型及其应用

用灰色马尔科夫预测方法，对石河子初霜冻出现时间进行了分析预测，结果表明，１９９５年预测初霜冻出现在１０月１８日，与实况１０月１８日完全一致。     

柴达木农田土壤Cd的积累影响及风险预测

【目的】土壤重金属空间结构特征是土壤环境质量评价及重金属污染评价的基础。本文用地质统计学方法研究了柴达木盆地原生地和耕种50年的农田土壤镉的空间分布特征,对土壤镉进行质量评价,同时分析了农业耕种对土壤镉积累的影响,调查统计了灌溉水、肥料、农药等农业源土壤镉的输入量,为农田镉积累的风险预测提供参考。【方法】以柴达木盆地诺木洪农场的一块原生地（从未耕种过的土地,可以认为无化肥污染）和一块耕种地（已种植了50年的农田）为研究对象,从原生地采集22个土壤样本,耕种地采集50个土壤样本进行镉含量的测定,同时检测灌溉水、农药、化肥中的镉含量,并进行每年农田输入量的统计。用Excel软件进行数据处理,反比权重法（IDW,Inverse Distance Weighting）插值,GIS9.3进行空间分析和图像处理;以单项污染指数法评价土壤镉质量,评价模式为Pi=Ci/Si（Pi为污染物镉的单项污染指数,Ci为污染物镉的实测数据,Si为污染物的评价标准）。评价标准分别以农业部公布的行业标准《无公害食品 枸杞生产技术规程》（NY/T 5249-2004）和《绿色食品 枸杞》（NY/T1051-2006）产地环境标准要求下的《绿色食品 产地环境技术条件》（NY/T 391-2000）为依据。依据农业源土壤镉输入量,以土壤现状值为起点,以绿色食品标准限量值为终点,测算输入量积累突破两端差值的年限。【结果】原生地22个土壤样品的镉平均含量为0.30 mg/kg,是土壤背景值的两倍（0.14 mg/kg）,达到无公害食品（0.60 mg/kg）和绿色食品（0.40 mg/kg）标准;种植50年农田的50个土壤样品的镉平均含量为0.43 mg/kg,是土壤背景值的3倍,达到无公害食品标准,但超过绿色食品标准。用于灌溉的河水的镉含量为0.0036 ng/kg。检测生产中使用的15种农药和7种肥料,其中的镉导致每年土壤镉增加3444 mg/hm2。最严重的污染源是鸡粪,施入土壤后每年导致土壤镉增加2025 mg/hm2,其次依次为复合肥（使土壤镉增加576 mg/hm2）,磷酸二铵（增加432 mg/hm2）,有机肥（增加360 mg/hm2）。【结论】以小尺度空间分布和全量统计研究的诺木洪农场土壤镉含量这一单一指标衡量,可以看出诺木洪原生地土壤是清洁的,能够满足无公害、绿色食品的生产;但是研究选择的多年耕种田已经遭到重金属镉的污染,只能达到无公害食品标准,而达不到绿色食品标准。现行生产中的施肥措施是导致诺木洪土壤重金属镉污染的一个重要因素,其中鸡粪对镉污染的贡献最大,其次是复合肥、磷酸二铵和有机肥。如果继续现在这种耕种方式,以现有的原生地镉含量均值为0.30 mg/kg进行计算,76.3年后该土地镉含量将超过0.40 mg/kg的绿色标准上限。     

基于Sentinel-2A的棉花种植面积提取及产量预测

及时、准确预测棉花产量在棉田经营管理、农业决策制定等方面具有重要的价值和意义。为了提高棉花产量预测精度并确定估产的最佳生育时期,该研究利用谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）获取2020年Sentinel-2A的3个时间段影像,采用随机森林（Radom Forest, RF）、支持向量机（Support Vector Machine, SVM）、决策树（Classification and Regression Tree, CART）进行棉花种植区域提取,利用顺序向前选择（Sequential Forward Selection, SFS）和偏最小二乘算法（Partial Least Squares Regression, PLSR）确定棉花产量预测最佳生育时期,最终形成莫索湾垦区棉花产量预测分布图。结果表明,1）RF分类效果最佳,农田与非农田分类总体精度为0.94,Kappa 系数为0.89;棉田与非棉田分类总体精度为0.92,Kappa 系数为0.83。2）红边波段（B6）在3个生育时期中与产量相关性较好,相关系数随着生育时期的递进而增加,分别为0.37、0.47、0.53。3）基于PLSR构建的产量预测模型中,铃期预测效果最佳（决定系数R2=0.62,均方根误差RMSE=625.5 kg/hm2,相对误差RE=8.87%）,优于吐絮期（R2=0.51,RMSE=789.45 kg/hm2,RE=11.06%）和花期（R2=0.48,RMSE=686.4 kg/hm2,RE=9.86%）,铃期为棉花产量预测的最佳生育时期。该研究利用GEE和Sentinel-2A影像数据,为新疆莫索湾垦区棉花种植面积提取及产量预测提供一种新的思路,可为合理水肥配置、精准种植、农作物生长过程监测提供数据支撑。     

棉花冠层对不同灌水量的反应及其产量形成研究

通过探讨新疆北部棉区推广棉种新陆早6号与新陆早8号,在不同灌水量条件下冠层结构特征的差异性,得出新陆早6号对限量滴灌反应不敏感,而新陆早8号对限量滴灌反应较敏感。因此,在限量滴灌条件下,选择新陆早6号种植较适宜。叶面积指数低,叶片平均倾斜角度大,群体散射辐射透过系数和群体直射辐射透过系数增加,光能的截获率降低,由此得出,不同品种对灌水量的反应表现及理想群体冠层结构的合理指标,为增加棉花产量和提高水分利用效率提供了理论依据。     

武夷山常绿阔叶林土壤微生物量氮的动态变化

以武夷山常绿阔叶林不同土层土壤为研究对象,研究土壤微生物量氮(SMBN)、全氮(TN)动态变化特征.结果表明:常绿阔叶林土壤SMBN含量的变化表现为夏、秋季较高,春、冬季较低;而TN含量的季节变化不明显.SMBN在0～10 cm表层土壤含量高于10～30 cm,差异极显著(P＜0.01);10～30 cm土层之间差异不显著,但均表现为自上层向下显著递减的趋势.土壤微生物量氮与土壤全氮、土壤微生物量碳(SMBC)和有机碳(SOC)之间表现出极显著相关性(P＜0.01),表明土壤有机质是影响土壤微生物量的重要因素.