光电技术在农业工程中的应用与展望

我国是农业生产大国，农业种植面积和多种农产品产量居世界前列，但是我国农业生产自动化程度相对较低，农业效益提升潜力大。光电技术在提升农业效益方面大有可为。概述了光电技术在农业工程中的应用现状，并展望了光电技术在农业工程中的发展趋势。      

岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

不同氮效率型苜蓿氮素吸收差异与根系形态的关系及其对氮的响应

以高效型苜蓿（‘龙牧806’‘肇东苜蓿’）和低效型苜蓿（‘公农1号’‘陇东苜蓿’）为试验材料，采用营养液砂培法，在4个供氮量下（2.1，21，210和420 mg·L^-1），研究紫花苜蓿苗期氮素吸收、分配的氮效率型差异及其与根系形态之间的关系。结果表明高效型苜蓿品种的株高、地上生物量、根重、总根长和根体积均显著高于低效型品种（P<0.05）；供氮量较低时（2.1和21 mg·L^-1），高效型向根系分配了较大比例的氮素，而低效型则向地上部分配了较大比例的氮素，根系形态参数与总氮量呈显著正相关（P<0.05），且根重对氮素吸收的直接作用较大，直接通径系数是1.230和1.102。因此，在氮胁迫下，根系形态对氮吸收效率起重要作用，尤其是根系形态中的根重对其影响较大。     

苗期调控对晚播小麦产量及氮素利用的影响

针对冬小麦因播期推迟造成产量损失的问题,以2个不同分蘖能力的冬小麦品种中麦8号和航麦501为供试材料,研究苗期覆膜和补施氮肥对晚播小麦产量及氮素利用的影响。试验设置3个播期：10月5日适期播种（S0,对照）、10月15日适当晚播（S1）和10月25日过晚播（S2）。结果表明：随着播期推迟,小麦产量逐渐降低。晚播条件下,苗期覆膜和补施氮肥可调控冬小麦产量构成因素、农艺性状、茎蘖生长、成穗率以及氮素的吸收利用。综合而言,晚播条件下,覆膜和补施氮肥有利于提高小麦穗长、总小穗数及冬前群体数量;同时,覆膜可显著提高2个品种晚播条件下的分蘖成穗率和过晚播条件下的植株氮素积累量（PNA）及氮肥偏生产力（PFP）,增幅分别为46.4%~89.1%、12.7%~26.5%和19.5%~20.1%;补施氮肥在过晚播条件下有利于成穗率的提高,增幅为18.5%~34.7%。2种调控措施均有利于增加晚播小麦产量,增幅达1.4%~19.5%。但不同分蘖力的小麦对2种调控措施的响应存在差异。综合考虑产量及氮素利用等各方面因素,在晚播条件下,相比于补施氮肥,苗期覆膜更有利于提高晚播小麦产量,弥补晚播造成的产量损失,但在实际操作和节约生产成本方面,前者优于后者。     

不同施氮量对冬小麦产量、效益及土壤理化性状的影响

为探明豫北地区高肥力地块不同施氮量对冬小麦产量、经济效益及土壤理化性状的影响,在安阳市北关区壤质潮土上开展了冬小麦不同施氮量试验,设常规施磷钾肥（W1,CK）、常规施肥减施氮肥30%（W2）、常规施肥减施氮肥15%（W3）、常规施肥减施氮肥5%（W4）、常规施肥（W5）和常规施肥增施氮肥5%（W6）6个处理。结果表明,随着氮肥施用量的减少冬小麦主茎叶龄、次生根数、茎蘖数、株高及穗长等农艺性状呈下降趋势,以W6处理最佳。冬小麦产量随着施氮量的增加呈上升趋势,W4、W5、W6处理与W1处理相比增幅分别达48.7%、48.9%、49.1%,W4、W5、W6处理间差异不显著;但与W2、W3处理间差异达到显著水平。不同施氮量处理经济效益较W1处理均有不同程度增加,W4较W1处理净增效益5 869.80元/hm ²,较W5处理净增效益24.45元/hm ²。不同施氮量处理对土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、缓效钾含量和土壤容重有显著影响,但对pH影响不显著。土壤全氮含量随施氮量的增加呈上升趋势;W4处理土壤容重最低。综合分析,以常规施肥减施氮肥5%处理效果最佳。     

氮肥减量条件下间作绿豆压青对甘蔗生长及氮代谢的影响

以甘蔗单作常规施氮量为对照（CK）,设氮化肥减量20%+间作绿豆压青（A）、氮化肥减量40%+间作绿豆压青（B）和氮化肥减量60%+间作绿豆压青（C）3个处理,通过测定甘蔗农艺性状、蔗茎产量和甘蔗叶片氮代谢相关生理生化指标,研究氮肥减量条件下间作绿豆压青对甘蔗生长及氮代谢的影响。结果表明,间作绿豆影响新植蔗分蘖,分蘖率显著低于CK,但对甘蔗有效茎数影响不显著。新植蔗产量表现为A>B>CK>C。氮化肥减量条件下间作绿豆压青对宿根蔗发株率、株高、有效茎数、甘蔗茎径有促进作用。宿根蔗蔗茎产量表现为A>B>C>CK。2年的甘蔗蔗糖分含量表现为C>B>A>CK。氮化肥减少20%条件下间作绿豆压青对提高甘蔗叶片谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶活性和游离氨基酸、可溶性糖含量有促进作用。综合甘蔗农艺性状、蔗茎产量、氮代谢相关指标测定结果和经济效益的表现,试验以氮化肥减量20%+间作绿豆压青的A处理最优。     

施氮处理对不同筋型小麦产量和品质的影响

为探究施氮处理对不同筋型小麦的植株性状、籽粒产量和品质的影响,采用盆栽试验,选用强筋小麦品种中麦578（A1）和中麦5051（A2）、弱筋小麦品种扬麦15（A3）和扬麦24（A4）为供试品种,在施氮量相同的条件下进行底施（B1）和追施（B2）处理。结果表明：在其他栽培措施相同条件下,强筋小麦穗长、总小穗数、千粒重和籽粒产量均优于弱筋小麦,其中A1籽粒产量分别比A2、A3和A4高0.44%、49.81%和15.27%;施氮处理中B2的株高、穗长、穗粒数、总小穗数和籽粒产量均高于B1;不同处理组合中,强筋小麦品种A1B2的植株和产量性状优于其他处理;强筋小麦品种的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量均高于弱筋小麦品种,且具有极显著差异（P<0.01)。本试验中强筋小麦品种中麦5051在氮肥追施处理中可以兼顾籽粒产量、蛋白质含量和蛋白质产量。     

不同氮肥处理下高温胁迫对夏玉米产量及叶片超微构造的影响

以郑单958为材料,研究高温胁迫对夏玉米产量及叶片超微构造的影响。结果表明,高温处理缩短夏玉米的生育天数,降低夏玉米产量及叶绿素含量。随氮肥增加,高温处理对玉米产量的影响先降低后升高(在310.5 kg/hm^2氮肥下,高温处理玉米产量的降低达到27.2%、31.1%)。高温处理较对照维管束鞘细胞变大,高温处理维管束鞘细胞内的叶绿体出现淀粉粒,对照处理维管束鞘细胞内的叶绿体没有出现淀粉粒。高温线粒体及细胞核(被)膜开始解离,对照处理线粒体及细胞核(被)膜完整,说明高温条件下,玉米对氮的耐受力降低。高温处理叶绿体数、叶绿体基粒数减少及基粒片层数减少,叶绿体面积及叶绿体长/宽比值变小,高温处理较对照线粒体数先增加后减少。高温处理与对照叶肉细胞叶绿体内均未发现淀粉粒。     

施氮量对粮饲兼用玉米子粒产量和饲用品质的影响

2017~2018年以主推粮饲兼用玉米陕科9号品种为材料，设0、90、180、270和360 kg/hm² 5个氮肥水平进行大田试验，测定不同氮肥处理下叶面积指数、产量和饲用品质和氮肥利用率等性状指标，分析施氮量对玉米子粒产量、饲用品质和氮肥利用率的影响。结果表明，随施氮量的增加，叶面积指数、SPAD值和生物量增加；子粒产量随施氮量的增加先增加后稳定，此时最佳施氮量为268 kg/hm²，产量增加64.4%。随着氮肥增加，氮肥农学效率呈先增加后降低，氮肥偏生产力降低。饲用品质分析显示，子粒蛋白质、淀粉和脂肪含量随着施氮量增加而增加，在氮肥270 kg/hm²处理下分别较不施氮处理增加2.4%、13.7%和22.5%；秸秆中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别减少20.4%和18.1%，秸秆粗蛋白和体外干物质消化率分别增加22.5%和17.6%。适当增施氮肥改善玉米群体质量，增加产量和氮肥利用率，提高饲用价值。陕北灌区粮饲兼用玉米生产实践中，推荐适宜施氮量为268 kg/hm²。