基于有效积温的玉米冠层图像特征参数分析

为揭示滴灌水肥一体化玉米冠层图像颜色特征参数随有效积温的动态变化规律,明确有效积温对玉米冠层图像三基色RGB的动态变化影响机理,比较图像特征参数的拟合精度。以宁夏主栽品种天赐19为试验材料,于2018年在宁夏平吉堡农场开展6个不同氮素处理的小区试验,利用防抖手持云台搭载手机相机遥控获取玉米冠层垂直地面图像,提取图像色彩特征参数,以有效积温为自变量,对玉米冠层数字图像特征参数进行拟合分析并比较,并分析图像参数与叶片氮浓度的相关性。结果表明:有效积温与红光值(R)符合有理函数关系,与绿光值(G)和蓝光值(B)符合对数函数关系,通过比较可以看出,各图像特征参数中R拟合效果最好,B和G次之,均达到显著水平,图像参数与叶片氮浓度十叶期的相关系数高于六叶期。因此,数字图像参数R的拟合效果最好,可作为宁夏滴灌玉米图像监测指标和群体结构分析的参考依据,十叶期可作为该地区滴灌玉米氮素营养诊断的关键生育时期。     

不同施氮量下覆膜滴灌玉米相对根长密度模型研究

为探明施氮量对宁夏引黄灌区覆膜滴灌玉米根长密度(RLD)的影响,设置5个施氮水平和1个对照(CK,不施氮与不覆膜)进行试验,测定玉米RLD,建立不同施氮量下相对根长密度(NRLD)模型,并加以检验。结果表明:不同施氮处理的玉米RLD分布区域均随土层深度的增加而减小,且大部分集中在0～20 cm土层;随着施氮量的增加,RLD分布区域明显扩大; NRLD分布满足三阶多项式函数模型,模拟曲线的决定系数R2为0.951,模型检验结果R2为0.845,均方根误差(RMSE)为0.248,拟合效果好,但该多项式模型不能保证NRLD在相对取样深度Zr为1时达到0,故对玉米NRLD分布多项式模型进行优化。优化模型验证结果显示,各施氮处理RMSE不大于0.308,CK、N0、N1、N2、N3和N4处理的标准化均方根误差分别为0.242、0.193、0.184、0.226、0.208和0.273,R2分别为0.903、0.953、0.920、0.944、0.962和0.898,具有较高的拟合度,解决了NRLD在Zr=1时达到0的问题。本研究可为宁夏引黄灌区膜下滴灌玉米NRLD分布拟合、根系养分吸收和施肥管理提供理论参考。     

间作对作物产量效应的Meta分析

旨在探明间作模式对作物产量的影响,为间作措施的合理应用和推广提供理论依据。该研究以单作为对照,利用Meta分析方法定量分析间作对作物产量的影响及其影响因素。结果表明,间作较单作显著降低了作物产量,尤其在温带地区。此外,在地面覆盖和豆科作物条件下,间作也降低了作物产量。然而,当降雨量超过600 mm时,间作较单作的作物产量显著增加了29.6%。而当降雨量小于600 mm时,间作较单作的作物产量降低了18.7%。年均气温也显著影响间作的产量效应,当年均气温高于20℃时,间作较单作的作物产量降低了55.1%,长期间作（>5年）有利于提高产量,然而当年数少于3年时,间作较单作却降低了作物产量。高有机质含量(>20 g/kg)和低有机质含量(1 g/kg)条件下,间作均不利于作物产量提高。与此类似,当土壤全氮高于1.5 g/kg时,间作较单作的作物产量降低48.6%。间作对作物产量的降低幅度在pH 6.5~7.5时是最大的。当土壤有效磷、氮和钾含量分别为>30 mg/kg、 <50 mg/kg和50~100 mg/kg时间作较单作降低作物产量。因此,间作的产量效应受气候、试验年限和土壤性状等多种因素的影响。     

不同耕作方式下玉米秸秆还田对土壤真菌群落的影响

研究宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米配套模式下不同耕作和秸秆还田方式对土壤真菌群落组成及功能的影响,探究土壤真菌群落对耕作和秸秆还田方式响应差异的生物学机制,为优化耕作与秸秆还田方式和提高农田土壤肥力提供理论依据。以宁夏引黄灌区秸秆还田与籽粒直收玉米连作农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析2种耕作方式(免耕与深翻)与3种秸秆还田方式(不还田、秸秆半量还田与秸秆全量还田)定位试验条件下,玉米成熟期土壤真菌群落结构与功能的差异,并结合土壤理化性质,进一步探究农田土壤真菌群落结构及功能变化的环境驱动因子。结果表明,免耕结合秸秆半量覆盖还田处理土壤真菌多样性指数表现最优,免耕条件下秸秆不还田与秸秆半量还田处理土壤真菌OTU数均多于深翻,秸秆全量还田处理则相反。各处理优势真菌种群存在明显差异,子囊菌门、担子菌门、被孢菌门、粪壳菌纲、Symmetrospora属、被孢霉属和子囊菌属在各处理中相对丰度普遍较高;免耕处理对不同真菌物种存在不同的影响,可以促进参与木质素腐解的真菌生长发育,降低致病真菌的相对丰度。耕作方式对真菌群落组成的影响显著,免耕结合秸秆不还田、秸秆半量覆盖还田处理下土壤真菌群落组成稳定性较强,其余处理的土壤真菌群落组成稳定性则较差。各处理对真菌群落组成贡献较大的真菌物种存在差异。土壤理化性质与不同菌属的生长繁殖关系密切,主要优势菌属主要受土壤碱解氮、全磷、有效磷、容重的影响。本研究发现,不同耕作与秸秆还田方式改变了农田土壤真菌群落OTU数量、多样性参数以及群落组成,不同的土壤理化性质也是影响各真菌菌属生长繁殖的主要因素;免耕结合适宜的秸秆覆盖还田量能够促进土壤中易腐解秸秆的菌属生长繁殖,利于形成秸秆还田生态圈的良性循环,促进农田土壤生态系统稳定。     

加工番茄地上部干物质分配与产量预测模拟模型

为了探究加工番茄在滴灌栽培条件下地上部干物质分配动态和产量形成过程,该文通过定量分析加工番茄的生长发育特征,设置不同品种的播期试验,构建了基于分配指数(partitioning index,PI)和收获指数(harvest index,HI)的加工番茄地上部干物质分配与产量预测的模拟模型。利用与建模数据相独立的试验资料对模型进行了初步检验,结果表明,模型对不同播期、品种的加工番茄各生育期（出苗至开花、开花至坐果、坐果至红熟、红熟至拉秧期）干物质量,全生育期总干物质量、地上部茎、叶、果干质量的预测结果与1:1直线间的R2分别为0.9754、0.9936、0.9840、0.9713;0.9856;0.9595、0.9798、0.9671;RMSE和RE分别为0.029 t/hm2、11.43%;0.074 t/hm2、5.09%;0.250 t/hm2、6.83%;0.102 t/hm2、5.71%;0.504 t/hm2,8.06%;0.332 t/hm2,14.62%;0.200 t/hm2,10.84%;0.549 t/hm2,18.30%。模型对加工番茄产量的预测结果与1:1直线间的R2为0.9658,RMSE和RE分别为5.806 t/hm2、8.07%。该模型对于不同播期、品种的加工番茄干物质分配与产量的预测值与模拟值之间符合度较高,表明模型具有较好的预测性和适用性。该研究可为滴灌加工番茄精准栽培提供理论参考。     

宁春4号与河东乌麦杂交F2代穗部性状分析及其重要QTL发掘

【目的】分析宁春4号与河东乌麦杂交F_2代的穗部性状,并利用SSR分子标记发掘其重要QTL,为宁夏小麦穗部性状改良提供理论参考。【方法】以宁春4号与河东乌麦杂交F_2代的331个单株为材料,利用方差分析、相关性分析、聚类分析和单标记回归分析等方法对5个穗部性状及其重要QTL进行定位研究。【结果】5个穗部性状在F_2代呈连续正态分布,符合多基因控制的数量性状的遗传特点。F_2代出现许多具有超亲性状的单株,穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重的平均值分别为8.69 cm、18.01个、16.71个、33.07粒和1.19 g,超中亲比例分别达20.24%、44.71%、41.99%、34.14%和33.84%,超高亲比例依次为6.64%、18.73%、17.22%、34.14%和26.88%。5个穗部性状间均呈极显著正相关(P0.01),表明这些性状对产量的贡献均较大。基于穗部性状测定结果,在遗传距离为5 c M时,可将F_2代331个单株分为八大类群,其中,类群Ⅰ平均穗长最长(为9.96 cm)、穗粒数最多(49.25粒)、穗粒重最重(1.61 g),类群Ⅷ平均总小穗数和结实小穗数最多,分别为21.40和19.57个,表明类群Ⅰ和Ⅷ为穗部性状优异类群。利用19个SSR分子标记共发掘出36个与穗部性状相关的QTL,其中,穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重QTL数量分别有15、6、6、5和4个,分布在2A、4A、5A、1B、2B、3B、5B、7B、5D、6D和7D等11条染色体上,加性效应为-0.72～1.57,表型贡献率为2%～9%,LOD最大值为23.90,其中,4A染色体上检测到穗长、穗粒数和穗粒重QTL,5A染色体上检测到穗长、总小穗数和结实小穗数QTL,1B和5D染色体上均检测到穗长、总小穗数、结实小穗数、穗粒数和穗粒重QTL,2B染色体上检测到穗长、总小穗数、结实小穗数和穗粒重QTL,7B染色体上检测到穗长和总小穗数QTL,表明4A、5A、1B、2B、7B和5D等6条染色体存在QTL富集区。【结论】小麦杂交F_2代遗传性状处于高度分离,蕴藏着最大的数量遗传信息,为相关穗部性状分析及QTL发掘提供了可靠的遗传群体,检测到的36个QTL可用于小麦穗部性状的遗传改良。     

基于无人机的水肥一体化玉米出苗率估算方法与试验

出苗率是西北地区春播玉米夺得高产的前提保障。针对宁夏大面积玉米种植过程中人工统计出苗状况工程量大、耗时费力、误查漏数等现象。本文设计不同氮素处理试验,运用无人机搭载数码相机获取玉米苗期高清图像,运用MATLAB软件中ORB算法与距离加权融合算法合成无人机图像,通过二值化、腐蚀膨胀等深度优化处理技术得出玉米苗期图像轮廓,然后运用MATLAB软件八位连通域和ARCMAP 10.3计算方法自动规划路线并计算出玉米的出苗数量。结合田间人工调查数据,采用线性回归分析方法,建立了人工计数和无人机获取玉米出苗株数之间的线性关系模型。结果表明,线性回归关系模型的决定系数、均方根误差和标准均方根误差分别为0.895、4.359和2.436%。因此,基于低空无人机平台快速获取大田玉米出苗株数,是一种省时省力、高效精准的出苗率获取方法。可为后续玉米高产的准确评估提供技术支持,对于优化宁夏玉米滴灌水肥一体化精准种植技术具有积极意义。     

基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度模型构建与产量预测

  【目的】  依据临界氮浓度稀释原理,构建基于冠层覆盖度的覆膜滴灌玉米植株临界氮浓度稀释曲线,并通过氮营养指数和氮累积亏缺量模型对玉米氮营养状况进行诊断和评价,以期达到基于该模型的玉米产量预测。  【方法】  于2019—2020年,在宁夏引黄灌区开展了4个氮肥用量(0、120、240、360 kg/hm2)田间试验,采用滴灌水肥一体化技术,氮肥按照苗期10%、拔节—大喇叭口期45%、抽雄—吐丝期20%和灌浆期25%的比例分8次随水追肥。在玉米关键生育时期测定农学参数和图像参数,分别测定了地上部生物量、植株氮浓度和产量,建立和验证基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度经验模型。  【结果】  基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度、最大氮浓度和最小氮浓度模型R2分别为0.917、0.843、0.873。临界氮浓度模型检验参数RMSE和n-RMES分别为 0.242和 11.753%。以冠层覆盖度为基础的氮营养指数和氮累积亏缺量推算出玉米最佳施氮处理为240 kg/hm2。不同生育时期氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量的关系极显著,R2均不小于0.922,且大喇叭口期和抽雄期R2值最高。采用独立试验验证表明,在大喇叭口期和抽雄期表现出稳定的模型性能,R2值≥0.944,n-RMSE均≤9.089%。在大喇叭口期和抽雄期,氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量呈极显著相关,能准确地解释受氮素限制和不受氮素限制生长条件下相对产量的变化。  【结论】  基于冠层覆盖度构建的植株临界氮浓度稀释曲线可准确判断和评价玉米拔节期至吐丝期的氮素营养状况,依据氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量所构建的关系模型可对玉米产量进行准确估计,其为玉米生长过程中氮肥的精确管理和产量预测提供了一种简便的新方法。     

SGTN-210型通轴联合整地机简介

发展小型农业机械是产业集群可选的道路之一。2009年以来,我国农机工业协会在这方面做了很多有益的探索。随着“中国喷雾器之乡”、“中国旋耕机之都”、“中国碾米机械之乡”的培育和发展强大,集中了一批小型农机制造企业,代表了农业机械工业的未来。作为我国农业机械工业体系的重要组成部分,小型农业机械占有重要的历史地位。不仅如此,适应现代农业的发展,小型农业机械的重要性还会再上一个台阶。因此,黑龙江省农业机械运用研究所针对原有联合整地机的箱底区域存在漏耕的问题及用户的意见反馈,对原有机型进行了改进,研制出新型S G T N-210型通轴联合整地机。     

不同钝化剂对镉污染小麦镉富集及产量的影响

为实现河套灌区轻中度Cd污染农田的修复与安全利用,在河套灌区轻中度Cd污染农田开展了为期两年不同钝化剂处理的大田试验,7种钝化剂分别为生物炭(BC)、海泡石(SEP)、膨润土(BE)、坡缕石(PA)、腐植酸(HA)、硅酸钠(SS)、硫酸锰(MN),以不施用钝化剂为对照(CK),分析了不同处理下小麦产量、生物量、各器官Cd富集系数和转运系数,比较了不同钝化剂的钝化效果。结果表明,2020-2021年,SEP和SS处理较CK增产显著,增幅为11.09%～81.49%,各器官生物量均有不同程度的增加,其中籽粒及根增加显著;SS处理显著降低叶部Cd含量,降幅为26.75%,SEP处理显著降低籽粒Cd含量,降幅达47.62%。钝化剂处理下,各部位Cd富集系数均<1,根部到叶部Cd最高。小麦籽粒Cd含量与茎中Cd富集系数呈极显著的正相关,与茎向叶部、根向穗部的Cd转运系数呈显著的正相关;2年茎的Cd富集系数对籽粒Cd富集系数均有显著正效应,穗到籽粒、茎到叶的Cd转运系数对籽粒Cd富集系数影响最大。海泡石和硅酸钠处理增加了小麦产量,降低了植株Cd含量,抑制了Cd在植株体内的转运富集;内蒙古河套...