利用光谱技术监测土壤主要养分含量潜力分析

土壤有机质、氮、磷、钾等养分信息是土壤肥力高低的主要体现者,传统的化学测定方法繁琐、费时费力,并且结果滞后不能满足生产管理的需要。光谱技术的发展为方便、快速、无污染地监测土壤中的主要养分含量提供了有力工具。本文首先介绍了土壤光谱特征及主要影响因子,然后分别针对土壤有机质、氮、磷和钾的光谱的研究现状进行了综述和分析,并提出了目前土壤养分定量光谱预测面临的主要问题,最后对基于光谱技术的土壤养分定量化预测的潜力和应用前景进行了分析并提出了今后的研究方向。     

利用有效积温建立夏玉米追肥时期决策模型

精准决策作物追肥时期是提高肥料利用效率、增加作物产量的重要技术措施。通过田间连续观测作物的发育进程预判追肥时期不仅费时费力,并且确定的追肥时期是否合理与经验存在较大关系。夏玉米生长发育及养分累积进程与积温、光照、降雨等气象因子存在密切的关系,本文以有效积温代替天数作为步长单位,建立区域内基于有效积温的夏玉米养分累积Logistic模型,根据模型特点确立夏玉米养分累积的始盛期、高峰期和盛末期,从而确定最佳追肥时期决策点,旨在为追肥时期的精准确定提供新思路、新方法。根据田间试验及养分测试结果对模型进行检验,显示出以有效积温为步长单位的养分累积模型对玉米养分累积的始盛期、高峰期和盛末期的预测效果优于传统的以生长天数为步长的养分累积模型,且可以用来预测玉米的最佳施肥时期,进一步验证了该模型的创新性及实用性。由于不同区域、不同作物品种差异,试验区域模型并不具有广泛的适应性。为此,针对养分累积Logistic模型的性质及参数意义,结合田间耕作实际,建立追肥时期决策的普适模型,对模型检验表明,普适模型的n-RMSE为11.9%,能够较好地预判最佳施肥时期,具有较强的应用价值。     

链条输送式变量施肥抛撒机的设计与试验

针对国内变量施肥机作业幅宽小,变量施肥抛撒机缺乏的问题,该文应用变量施肥技术,设计了一种基于处方图的链条输送式变量施肥抛撒机。通过分析肥料颗粒在撒肥盘上的运动和受力,建立了肥料颗粒在脱离撒肥机圆盘过程中的运动方程,设计并确定了变量抛撒控制系统、肥箱、肥门自动开启装置等关键部件的结构及参数。并进行了不同施肥量和抛撒均匀性的试验,结果表明:链条输送式变量施肥抛撒机变量效果较好,且具有较好的抛撒均匀性,在拖拉机速度1.5m/s,实际施肥量与预置施肥量相对误差最大值为7.53%;拖拉机速度2m/s,目标施肥量225kg/hm2,抛撒幅宽设定30m,有效幅宽抛撒变异系数为14.90%,能够较好的满足实际生产要求。     

有机无机肥料配合施用对日光温室土壤氨挥发的影响

【目的】在大幅减施肥料和合理灌溉的基础上,研究有机无机肥料配合施用对设施菜田土壤氨挥发的影响。【方法】利用芹菜-番茄轮作田间试验,采用通气法监测土壤氨挥发速率特征动态变化。【结果】施基肥后2-3 d出现土壤氨挥发峰值,8-10 d接近对照水平;追肥第1天出现氨挥发峰值,10-11 d接近对照水平。土壤氨挥发损失的主要时期在基肥和前两次追肥阶段,氨挥发量占当季损失量的70%-80%。土壤氨挥发主要发生在温度较高的春茬（番茄茬）,春茬（番茄茬）各处理土壤氨挥发总量是冬茬（芹菜茬）的3.0倍。芹菜茬和番茄茬大幅减施肥料的有机无机肥配合施用模式土壤氨挥发损失量较习惯施肥处理的分别降低50.0%和47.9%,且随着有机氮比例的增加土壤氨挥发率逐渐降低。等氮量投入时,冬茬和春茬（2/4）化肥氮+（2/4）秸秆氮处理土壤氨挥发损失量较（2/4）化肥氮+（2/4）猪粪氮处理的分别降低32.4%和30.0%。本试验条件下基于产量、经济和环境效益的适宜有机无机肥料配合施用模式是（3/4）化肥氮+（1/4）猪粪氮模式处理。【结论】有机无机肥料配合施用可显著降低土壤氨挥发损失量,是经济效益显著、可操作性强和环境友好的施肥模式,在设施蔬菜种植中值得推广应用。     

基于GreenSeeker的冬小麦NDVI分析与产量估算

以2007-2009年连续2个冬小麦生长季的田间试验数据为基础,利用GreenSeeker获取冠层归一化差值植被指数(NDVI),分别对不同氮营养条件下冬小麦的产量变化、冠层NDVI值随施氮量和生育期的动态变化,以及NDVI与产量的相关性定量分析,建立基于NDVI的冬小麦产量估算模型。结果表明,冬小麦的产量变化随施氮量的增加呈抛物线趋势变化;冠层NDVI在返青期前随施氮量增加基本不变,返青期至灌浆初期随施氮量增加呈显著增加趋势;整个生育期冠层NDVI呈现“低–高–低”变化趋势。冬小麦整个生育期不同施氮水平下的NDVI值与产量的相关性均为正相关关系,且相关性随生育期逐渐增强,在灌浆末期达到最大。利用NDVI建立的冬小麦产量估算模型,以灌浆初期(P=0.005)和灌浆末期(P<0.001)的模型达到极显著水平。经验证,灌浆初期的冬小麦产量预测值与实测值的回归关系达到了显著水平(P=0.0129),灌浆末期则达到极显著水平(P=0.0002)。因此,利用灌浆初期和灌浆末期的NDVI值可以预测冬小麦产量,尤以灌浆末期预测效果更佳。     

施钾和秸秆还田对栗钙土区土壤养分及小麦产量的长期效应研究

1993～2006青海省栗钙土区施钾与小麦秸秆还田对耕层(0～20 cm)土壤钾素与其它养分指标以及小麦产量的长期影响定位试验结果表明:长期施钾或秸秆还田处理土壤速效钾、缓效钾和全钾含量均高于长期不施钾处理(NP),其中钾肥配合秸秆还田处理(NPK+St)三种类型钾含量均与NP处理差异显著;施钾或秸秆还田可提高速效钾和缓效钾在全钾中的比例,同时降低矿物钾的比例;与原始土壤相比,钾肥投入处理(NPK与NPK+St)的速效钾及NPK+St处理的缓效钾含量均高于原始土,其它处理三种类型钾含量均不同程度低于原始土壤;不同处理土壤钾素年均消耗K2O在175.5 kg/hm2以上,四个处理中只有NPK+St处理土壤钾素表观有盈余,其钾素平衡系数为1.55;相比只施氮磷肥,长期施钾或秸秆还田可降低土壤铵态氮、有效硫、钙、镁以及全磷的含量而提高有机质、有效磷、铜、铁、锰、锌以及全氮的含量,影响程度不一;定位14年间小麦产量基本不受施钾与秸秆还田措施的影响,处理之间差异不显著.     

不同氮肥缓释化处理对夏玉米田间氨挥发和氮素利用的影响

【目的】氨挥发是农田氮素损失的重要途径之一,氮肥类型或尿素氮肥缓释处理方式直接或间接影响作物吸收及土壤理化性质,进而影响氨挥发和氮素利用效率。通过不同缓释处理技术减低氨挥发和氮素降解释放速率来提高作物氮素吸收,对于提高作物氮素利用率具有重要意义。【方法】通过两年田间原位监测试验,以不施氮肥为对照（CK）,设硝酸钙（CN）、常规尿素（CU）、树脂包膜尿素（CRF）、控失尿素（LCU）、凝胶尿素（CLP）、脲甲醛（UF）7个处理,研究不同氮肥缓释化处理对夏玉米土壤氨挥发损失量、玉米产量和氮素利用的影响。【结果】1）氨挥发主要集中于施肥后一周以内,常规尿素氨挥发累积量占整个生育期氨挥发累计总量平均为81.6%,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛氨挥发累积量占整个生育期氨挥发累计总量的比例介于62.2%~82.2%之间。2）2014年夏玉米田间氨挥发监测期内,常规尿素的氨挥发累计总量为N 14.9 kg/hm2,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛处理与常规尿素相比下降幅度介于21.7%~64.6%。2015年,常规尿素的氨挥发累计总量为N 17.3 kg/hm2,凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、脲甲醛处理与常规尿素相比下降幅度介于17.3%~57.2%。3）化肥氮在常规尿素、树脂包膜尿素以及控失尿素处理中的贡献率较高,两年均达60%以上,其中常规尿素中化肥氮的贡献率平均高达76.0%。而化肥氮在脲甲醛中的贡献率较低,平均仅为37.6%。4）与常规尿素相比,脲甲醛、凝胶尿素、控失尿素以及树脂包膜尿素的产量也有显著增加,两年平均产量增幅为6.3%~18.8%。5）不同氮肥的夏玉米氮肥利用率也有显著差异,其中脲甲醛为最高,平均高达57.9%,其次为凝胶尿素、控失尿素、树脂包膜尿素、硝酸钙和常规尿素,分别为42.4%、38.3%、38.3%、23.5%和20.8%。【结论】氮肥中的氨挥发主要集中于施肥后一周以内。与常规尿素相比,脲甲醛、控失尿素、树脂包膜尿素、凝胶尿素均能明显减少氨挥发损失、提高产量和氮肥利用率,以脲甲醛和凝胶尿素效果更显著,是高产、高效、低损失的肥料类型。     

高效施肥技术研究的现状与展望

长期以来,施肥目的是为了提高作物产量,保证人类发展对粮食的需求。化学肥料的发明大大缓解了人口增长与粮食需求的矛盾。但是,随着与之相伴的农产品安全、生态环境安全问题逐渐揭示并被广泛关注,如何在提高肥料效益、保证粮食产量与减少肥料施用、保证环境安全问题上找到平衡点,成了施肥技术必须面对的问题,解决这一问题的关键是高效施肥。文中阐述了高效施肥的内涵,认为高效施肥需要从粮食高效、生产高效、资源高效和环境高效四个方面加以理解。高效施肥可定义为,在作物营养供应的各个环节上,采用现代技术手段,最大限度地提高肥料利用效率,以充分保证提高作物的产量和品质、减少资源浪费、维护生态环境。文中详细介绍了目前国内外应用较为成熟的几种高效施肥技术,即测土施肥、精准施肥、灌溉施肥和轻简施肥等。在测土施肥方面,介绍了美国和欧洲目前的应用情况,同时也介绍了我国从20世纪70年代开始进行测土施肥以来的进展;在精准施肥方面,介绍了精准施肥技术的理论、核心技术、发展过程及其实现的技术途径等,分析了精准农业的经济效益及其在世界的应用情况;在灌溉施肥方面,介绍了灌溉施肥的优点、灌溉施肥的方式与研究历程,重点介绍了表面灌溉施肥技术、滴灌施肥技术和微喷施肥技术等。作者指出,在可预见的未来,高效施肥会向着信息化、自动化、智能化、轻简化方向发展,特别在高效施肥技术、数字化养分管理系统、养分高效利用基因筛选等方面需要深入研究,同时还要注意营养链一体化管理、作物营养调控技术的研究与应用。     

华北沙质潮土夏玉米“3414”肥效试验

在沙质潮土条件下,采用＂3414＂肥效试验设计,通过不同方法对玉米产量结果与肥料施用量的回归拟合,建立不同施肥因子组合的施肥效应模型。单因子效应分析结果表明,氮、磷、钾肥料的增产效应表现为氮〉磷〉钾;夏玉米对钾肥的忍耐度低于磷和氮,表现为过量施用会引起产量快速降低。3种肥料因子间均存在正向交互作用,但交互作用的大小和程度在不同的模型上特点不同。通过对模型寻优分析,确定沙质潮土夏玉米N、P2O5、K2O最高产量施肥量分别为164 kg/hm2、93 kg/hm2和57 kg/hm2,投入比例为1.0∶0.6∶0.4;最佳经济施肥量分别为96 kg/hm2、78 kg/hm2和38 kg/hm2,投入比例为1.0∶0.8∶0.4。     

用于植物营养诊断的几种便携式光谱仪应用比较

利用便携式光谱仪进行植物营养诊断主要是针对氮素营养。这主要是因为氮素是植物施用量最大的营养元素,是影响作物叶片叶绿素含量和作物长势比较敏感的元素。同时,在作物生育期内,氮素是以追肥的形式对作物进行补充的。由此可见,对作物氮素进行诊断具有实际应用价值。尽管化学诊断相对更加准确,但分析操作繁琐,工作量大,田间破坏性大,测定结果滞后。实