天津推广物理农业技术成效与建议

物理农业技术是一项新的农业科学技术,它采用热、磁、声、光、电等物理技术,合理运用到农业生产中,通过物理方式来提高农作物品质和产量,从而最大限度地减少化肥农药等化学品使用量。它改变了依赖化肥农药等化学投入品来保障农业稳产高产的传统农业生产方式,更多的采用声光、机械、电子等物理方式,和农业生产有机结合,达到农产品优质高产生产和农业可持续发展的目的。相对于化学农业技术,物理农业技术具有节约资源,提高农产品质量,保护生态环境.     

福建明溪丝栗栲天然次生林物种多样性分析

[目的]探讨不同干扰强度下丝栗栲天然次生林的物种多样性,为天然次生林的保护和培育提供依据。[方法]以物种丰富度指数、香农-威纳指数和Pielou均匀度指数为主要指标,分析了以丝栗栲为优势树种的天然次生林(TCK处理)及轻度干扰(TCR处理)、强度干扰(TCQ处理)林分的物种多样性变化。[结果]3种处理乔木层和灌木层物种丰富度指数依次为:TCK处理TCR处理TCQ处理,其中TCR和TCQ处理乔木层物种丰富度指数分别比TCK处理降低29.1%和63.6%;灌木层丰富度指数分别比TCK处理降低55.3%和74.5%。乔木层香农-威纳指数依次为:TCK处理(2.917)TCR处理(2.633)TCQ处理(1.784);灌木层依次为:TCK处理(2.941)TCR处理(2.450)TCQ处理(1.525)。乔木层和灌木层Pielou均匀度指数依次为:TCR处理TCK处理TCQ处理。[结论]丝栗栲天然次生林物种多样性高,林分较稳定,具有较强的生态功能。     

湍流强度对风电机组动力学特性及载荷的影响

为研究湍流强度对机组动力学特性及气动载荷的影响,以3.3 MW三叶片水平轴风电机组为研究对象,采用仿真及试验相结合的方法,并对来流风速和主导载荷进行功率谱分析。通过开展4种湍流强度0.10、0.12、0.14和0.16的计算仿真,结果表明随着湍流强度的增加,风电机组机舱振动加速度、载荷及等效疲劳载荷都有规律性变化。为验证仿真结果的合理性,对某风场的型式测试机组进行1a多的数据测试采集和分析。测试结果表明,机组运行在0.06、0.08、0.10和0.12这4种不同湍流强度下,其机组在不同风速运行下的机组振动及载荷同样出现有规律性的变化,仿真与实测结果的变化趋势吻合度较高。该研究为风电场风电机组的微观选址提供依据,也对风电机组设计有一定的指导意义。     

不同利用程度对典型草原植被空间异质性的影响

在生态学研究中,植被空间异质性一直是众多研究者关心的主要问题之一。但是不同植被指数空间异质性的多尺度效应尚未引起人们的重视。因此,文中采用Mann-Kendall秩次相关法在内蒙古鄂温克旗对典型草原不同利用程度的植被空间异质性进行了分析。研究结果表明:Mann-kendal秩次相关法用于植被异质性分析可解释异质性的多尺度特征。禁牧可导致典型草原NDVI的异质性增加,在50m的样线内出现显著性变化的拐点5次,从禁牧到重牧过程异质性呈降低趋势。轻度放牧可促进植物种丰富空间异质性增加,在样线内出现显著性变化的拐点2次,高于其他放牧强度。过度放牧使植被的丰富度和均匀度异质性程度极大降低,使植被特质趋向均质化。不同放牧强度对植物多样性空间异质性影响较小,在样线内都未出现显著性的拐点。     

绿肥、蚕沙有机肥配施化肥对免耕稻田土壤碳库平衡的影响

[目的]探索免耕稻田绿肥、蚕沙有机肥投入对土壤有机碳积累及CO2和CH4排放的影响,为保护性耕作稻田土壤碳固持及稻田减肥增效的农业有机资源可持续利用提供理论依据.[方法]在前期粉垄与常规耕作基础上,2018—2019年连续开展田间免耕试验,在同等养分投入条件下,设置绿肥、蚕沙有机肥与化肥配施模式,以常规施用化肥为对照,同步设不施肥空白对照,保护性耕作试验第2年,采用分离式静态箱—气象色谱法测定稻田温室气体CO2和CH4排放通量,同时在水稻返青期、分蘖期、齐穗期和收获期采集0~15 cm耕层土壤,测定土壤有机碳含量.[结果]在粉垄免耕模式下,蚕沙有机肥配施化肥处理耕层土壤有机碳含量在返青期和分蘖期较常规免耕模式提高56%和19%;水稻返青期、分蘖期、齐穗期和收获期粉垄免耕稻田绿肥配施化肥处理的土壤有机碳含量较单施化肥处理分别提高111%、30%、74%和31%,较不施肥处理分别提高90%、22%、58%和22%;蚕沙有机肥配施化肥处理较单施化肥处理分别提高148%、90%、48%和39%,较不施肥处理分别提高113%、78%、35%和29%.粉垄免耕模式下,与单施化肥处理相比,绿肥配施化肥处理的CO2累积排放量降低16.9%,蚕沙有机肥配施化肥处理降低15.1%;CH4排放通量出现2个峰值,常规免耕和粉垄免耕模式下,绿肥配施化肥处理的CH4排放通量峰值分别是单施化肥处理的7.69和7.61倍.绿肥和蚕沙有机肥配施化肥降低了稻田土壤CO2累积排放量,增加了CH4累积排放量.[结论]粉垄免耕稻田施用绿肥、蚕沙有机肥利于土壤有机碳积累,减少CO2温室气体排放,可作为一种稻田土壤固碳减排可持续生产应用技术.     

肥料及增效剂对黑土无机氮水解酶和大豆产量影响研究

研究设化肥(CK,掺混肥200 kg hm-2)、无肥(WF,掺混肥0 kg hm-2)、化肥+增效剂(HZ,CK+增效剂20 kg hm-2)、秸秆+有机肥+化肥(JYH,秸秆7500 kg hm-2+有机肥30000 kg hm-2+CK)、秸秆+有机肥+化肥+增效剂(JYHZ,JYH+增效剂20 kg hm-2)5个处理,用田间试验方法,研究了秸秆、有机肥、化肥及增效剂对黑土含水量、无机氮含量、水解酶活性、大豆产量及构成因子的影响。结果表明:(1)大豆苗期(VE)持续干旱、分枝期(V6)持续降雨条件下,各处理对0～20 cm土层土壤含水量未产生显著影响,但JYH、JYHZ处理可导致20～40 cm土层土壤含水量显著增加;大豆盛花期(R2)至成熟期(R8),WF、HZ处理0～20 cm土层土壤含水量显著高于JYH、JYHZ处理,秸秆、有机肥处理在保持表土水分方面劣势明显。(2)大豆生育前期(VE、V6、R2)CK、WF、HZ处理NH4+-N高于JYH、JYHZ处理,而R8期JYH、JYHZ处理显著高于其他处理。VE至R8期,秸秆、有机肥处理可显著提高土壤NO3--N含量,增效剂可不同程度降低土壤NO3--N含量。(3)V6期,JYH、JYHZ处理0～40 cm土层土壤脲酶活性显著高于CK、WF、HZ,配施增效剂可显著提高大豆V6期脲酶活性,提高氮素利用效率;增效剂处理可显著提高鼓粒期、成熟期土壤蔗糖酶活性;秸秆、有机肥处理可提高大豆生育后期土壤蔗糖酶活性。(4)JYH、JYHZ处理生物产量和籽粒产量较CK提高4.72%、3.78%和6.08%、4.72%,生物产量与总荚数、总粒数、茎节数、株高呈负相关,但不显著。该研究为改善黑土耕层结构、降低农田化肥面源污染风险提供了科学依据。     

雨养烟叶种植田无机氮淋溶特征

为了解烤烟种植下土壤氮淋溶与大田作物差异,评价烟田常规养分管理,探寻烟田无机氮淋溶的阻控策略。以贵州龙岗长期定位试验为平台,于2015—2017年开展常规管理下烟田氮素淋失及其影响因素研究。试验设5个处理:不施肥(CK)、化肥(NPK)、化肥+厩肥(NPK+M)、化肥+连作(NPK+L)、化肥+生物有机肥(NPK+BM)。结果表明,烟田全年无机氮淋溶量为3.62~6.08 kg/hm^2,氮肥净淋溶率为0.09%~3.29%。无机氮的淋溶损失主要发生在烤烟生长季,尤其是5—6月,其占总淋溶量的40.33%~65.86%。烟田淋溶液中氮素形态主要是有机态,无机氮的比例平均仅为29.83%,缓苗期和旺长期(5—6月)淋溶液中无机氮比例高于烤烟成熟期(7—8月),前者无机氮比例平均33.00%,后者其平均为26.67%。降雨是影响烟田淋溶损失的主要因素,无机氮淋溶量与月降雨量呈非线性相关。施用化肥导致无机氮淋溶显著升高,有机肥配施化肥降低了土壤溶液淋溶,降低了氮肥淋溶损失。与烤烟玉米轮作处理相比,烤烟连作处理显著降低了土壤水淋溶,使氮肥净淋溶率降低59.57%。综上,目前烤烟常规管理下,雨养农业区烟田无机氮淋溶强度不高,受降雨影响大,应注重有机无机配施降低无机氮淋溶,在养分管理中考虑如何降低有机氮淋溶,以提高氮素养分供应量。     

基于粒子图像测速的坡面流水动力学特性

粒子图像测速(Particle Image Velocimetry, PIV)技术具有多点同时测量、对水流无干扰的优点,该研究利用高分辨率PIV(分辨率为64 pixels/mm),测量了7组坡面流(水深范围为0.5～1.1 cm,雷诺数范围为1 000～3 000),并测量1组深水明渠紊流作为对照,研究了流速轮廓线和修正系数、紊动强度和雷诺应力、偏态系数和峰度系数的变化规律。结果表明:1)PIV能够有效观测坡面流床面至水面的流速分布。当坡面流流态为过渡流时,流速修正系数随着雷诺数的增加呈对数增加,均值为0.77;2)对比深水明渠紊流的紊动强度,坡面流的流向紊动强度较大,而垂向紊动强度较小,且随着水深及雷诺数的增加,坡面流紊动强度逐渐与深水明渠紊流的特征吻合。深水明渠紊流中受雷诺应力影响的流体占比约80%,而坡面流中受雷诺应力影响的流体占比小于80%,随着雷诺数的增加坡面流中受雷诺应力影响的流体占比变大;3)对比深水明渠紊流的峰度系数,坡面流的峰度系数大部分大于3,表明坡面流较深水明渠紊流出现极端流速事件的概率小。PIV技术有利于实验室研究坡面水力侵蚀的力学机理机制问题。