考虑水头损失的管道灌溉分水口轮灌分组优化模型

【目的】优化灌溉系统中分水口轮灌分组的灌溉制度,在满足流量要求的条件下节约电能。【方法】提出了在考虑水头损失时不同分水口状态与管道进口压力的关系模型,该模型利用分水口开关0,1状态作为自变量,从管道末端起利用推导的递推公式求出管道进水口的等效水头损失系数。依据该模型,在定流量分组轮灌优化中得到为使分组轮灌功率最小的目标函数。利用遗传算法对上述问题进行了优化求解,并给出了编码方案。【结果】在分水口等间隔布置时,轮灌分组按轮灌分组数等间隔安排所需功率最小,优化后的水头损失系数可以减小到没有优化前的0.772倍。【结论】本研究模型不仅适用于恒定流量的组合优化,也可应用于不同分水口的所需水量不同的随机灌溉以及恒压供水的优化中。     

几种添加物对蛋清蛋白热诱导不可逆凝胶性质的影响

以蛋清蛋白为原料,制备热诱导制取不可逆性凝胶,在单因素试验基础上,采用三因素二次正交旋转组合设计研究了三聚磷酸钠(X1)、瓜尔胶(X2)、酪蛋白酸钠(X3)对蛋清蛋白热诱导不可逆性凝胶性质的影响,建立了二次回归模型。结果表明,X12,X22在0.01水平上差异极显著,X32在0.05水平上差异显著;最佳配比为三聚磷酸钠质量分数0.100%,瓜尔胶质量分数0.100%,酪蛋白酸钠质量分数0.250%,此时蛋清蛋白凝胶强度预测值为550 g/cm2,实际值为542 g/cm2,二次正交旋转组合设计法可信度强,具有很好的预测意义。     

耕地利用强度评价方法的县域休耕适用性——以曲周县为例

为研究耕地利用强度评价方法的县域休耕适用性,以曲周县为例,对比基于种植强度、农业投入产出、土地集约利用、土地利用时序性的4种耕地利用强度评价体系。结果表明:1)基于土地利用时序性和基于投入产出的耕地利用强度评价方法对曲周休耕的适用性较好,可从宏观层面辅助区域休耕决策;2)基于种植强度和基于土地集约利用的耕地利用强度评价结果与曲周县耕地利用特征较为不符,不宜应用于曲周县休耕。4种评价方法均是对区域耕地利用强度的宏观评价,若从微观层面评价耕地利用强度,制定具体休耕措施需引入地块尺度的区分不同耕作方式的指标。     

小麦-玉米轮作体系中土壤细菌菌群结构及多样性分析

合理的轮作可以改善土壤微生物群落结构，提高土壤肥力，减少病虫害的发生。为了探讨小麦和玉米轮作对土壤细菌的影响，采用传统PCR克隆文库构建、克隆测序并结合EzBioCloud细菌分类鉴定，对河南小麦-玉米轮作体系下农田土壤细菌的菌群结构变化及多样性特征进行了分析。结果表明，变形菌门（33.73%）和拟杆菌门（31.50%）细菌是小麦-玉米轮作体系土壤中最主要的优势菌群，其次为酸杆菌门、芽单胞菌门、放线菌门和疣微菌门等。在小麦和玉米生长期内细菌的丰度和多样性明显高于二者的间隔期；玉米生长期间细菌菌群丰度和物种多样性更高。不同的微生物群落在土壤中担负不同的生态功能。     

长江中游地区水旱复种轮作模式资源利用率比较研究

为了实现农田资源高效利用,维护农业生态良性循环,优化长江中游地区传统种植模式,本研究于2013年10月—2015年11月,以冬闲连作为对照,分析比较了不同水旱复种轮作模式(冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻、马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻、蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻、绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻、油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻)的光、温、水、土资源利用效率。结果表明:水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬闲连作处理高,周年光能利用率两年间分别高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%,其中均以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最高。水旱复种轮作模式的年有效积温利用率均高于冬闲连作模式,两年间分别高12.87%~21.26%和11.17%~25.88%,以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最佳。两年间水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均比冬闲连作处理高,其中周年水分利用率分别高45.36%~83.50%和40.00%~118.75%,以"马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻"轮作模式的晚季和周年水分利用率最高,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"模式的冬季水分利用率最高。两年间土地利用率均以"绿肥-早稻-晚稻"复种模式最高,平均利用率达96.11%,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式的土地利用率表现最好。因此,各水旱复种轮作模式的周年光能利用率、年有效积温利用率、水分利用率和土地利用率均高于冬闲对照,其中以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"和"绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻"轮作模式表现较好,适宜在长江中游地区推广应用。     

Weed seedling emergence in contrasting fodder crop systems following 30 years of cultivation in the lowlands of Northern Italy

Five fodder crop systems of different intensity (ranging from a double annual crop of Italian ryegrass + silage maize to a permanent meadow) were adopted for 30 years in the lowlands of Northern Italy under two input levels, differing mainly in their provision of organic fertiliser (manure). Herbicides were used in the maize crops included in all systems, except the meadow. After 30 years, the weed seedbank of all systems and input levels were assessed by the seedling emergence technique on soil samples from each plot. The cropping systems determined the abundance and composition of the weed assembly. Relatively few, frequent species made up the majority of the emerged seedlings in all systems, and there was no relationship between the total number of emerged seedlings and the mean number of species recorded in the different systems. Arabidopsis thaliana and Oxalis corniculata were abundant in the annual double crop and in the 3- and 6-year rotations that also comprised the annual double crop. These weeds, however, were unlikely to represent a major threat to the crops, due to their vigour and growth period. The permanent meadow tended to greater weed biodiversity than the other systems. The application of manure favoured the seedbank of species such as Lolium multiflorum, Digitaria sanguinalis and A. thaliana. Weed communities in the different systems were mainly determined by herbicide application, (through the ability of weeds to avoid its effects, determined by the weed life history and emergence period) and manure application (with its possible dual effect of spreading weed seeds and favouring nitrogen-responsive weeds).     

黑豆—油菜与大豆—油菜轮作模式土壤镉修复能力比较

通过设置黑豆-油菜、大豆-油菜的轮作模式在湖南醴陵进行大田试验,结果发现黑豆表现出较强的镉富集能力,其根、茎、叶及果壳中镉含量分别为2.14、2.63、4.10及1.34 mg/kg,富集系数均在1以上。油菜各个部位镉含量较高的分别为叶与茎,达到了7.13和4.73 mg/kg。黑豆各部位镉转运系数均高于大豆,各油料作物提取的重金属主要集中在茎与叶。大豆叶的镉富集系数为2.06,茎的镉富集系数为0.86,明显低于黑豆同部位的富集能力。每公顷土地经过一轮黑豆-油菜、大豆-油菜轮作分别能够从土壤中提取73.52 g和51.68 g的镉,对土壤重金属镉的修复效率约为3%。     

麦/油-稻轮作下秸秆还田与氮肥管理对直播杂交稻氮素利用特征的影响

【目的】探明秸秆还田和氮肥管理对麦/油后直播杂交稻氮素积累、转运、氮肥利用效率及籽粒产量的影响。【方法】选用优质三系杂交稻宜香优2115,采用二因素裂区设计,麦、油茬田同步开展试验,处理完全一致。主区为麦/油秸秆全量翻埋还田(M₁)和秸秆不还田(对照,M₀),副区设4个氮肥管理,即不施氮对照(N₀)、m_基肥∶m_分蘖肥∶m_促花肥∶m_保花肥比例分别为1∶0∶0∶0(N₁)、3∶3∶2∶2(N₂)、2∶2∶3∶3(N₃),测定了直播杂交稻主要生育时期各器官的氮素积累量及籽粒产量。【结果】结果表明,两种轮作方式下,氮肥管理对直播杂交稻主要生育时期的氮素积累、齐穗后茎鞘、叶片的氮素转运及稻株氮素利用效率均存在显著或极显著的调控效应。秸秆还田显著提高麦/油茬杂交稻中后期的氮素积累量、茎鞘和叶片的氮素转运量以及氮肥利用效率,其中,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥表观利用率较秸秆不还田分别提高了34.96%/28.76%、2.52%/2.61%和31.91%/22.30%。同时,油菜秸秆还田下直播杂交稻各生育时期氮素积累和产量较麦秆还田表现更好,籽粒产量提高481 kg/hm²(5.22%)。M₁N₂处理、M₀N₃处理下,直播杂交稻各阶段的氮素积累速率明显加大,促进结实期茎鞘和叶片的氮素向穗部转运,成熟期稻株氮素积累量优势明显且有较高的氮素利用效率(麦/油茬稻氮肥农学利用率、偏生产力和表观利用率分别达17.87 kg∙kg^-1/17.85 kg∙kg^-1、67.27 kg∙kg^-1/71.28 kg∙kg^-1、74.93%/75.05%),最终实现高产。【结论】在麦/油-稻轮作下秸秆全量还田,配合N₂氮肥管理,可有效提高直播杂交稻氮素吸收、利用效率,增加籽粒产量,尤以油菜秸杆还田的效果更好。     

秸秆还田对东北半干旱区玉米‖花生轮作系统土壤水热特性及作物产量的影响

以东北半干旱区玉米‖花生轮作系统为研究对象,试验设传统玉米单作、花生单作、不同秸秆还田量下(30%、60%和100%)玉米‖花生轮作5个处理。通过连续3年田间定位试验,研究玉米秸秆不同还田量对农田土壤水热特性、产量及土地当量比(LER)的影响。结果表明,与传统单作相比,秸秆还田处理玉米区播前0～40 cm土壤平均含水量提高了1.9%～3.9%,花生区提高了11.0%～13.9%;成熟期,秸秆还田花生区0:00～8:00平均地温比传统单作提高了0.2℃～1.1℃,10:00～22:00平均地温较传统单作降低了0.5℃～1.0℃。2016年和2017年玉米‖花生轮作系统LER为1.05～1.16,2018年各处理LER均小于1。吉林半干旱区玉米‖花生轮作系统进行秸秆还田改善了作物播前的土壤水分状况,但对于作物产量的影响在不同年份有所差异。     

大豆作为前作植物对油菜根肿病发生的影响

为了解前作大豆对后茬油菜根肿病的影响，采用大田轮作试验和实时荧光定量PCR检测法，研究大豆、白菜、油菜分别作为前作，调查后茬油菜根肿病的发生和土壤中休眠孢子含量，比较分析了不同前作的根系分泌物对休眠孢子萌发的影响，结果表明前作大豆，后茬油菜根肿病的发病率和病情指数分别为34.00%和19.26、土壤休眠孢子含量为1.45×106个/克土壤，显著低于前作为油菜、白菜和撂荒对照的相应量。大豆、油菜和白菜根系分泌物均可刺激根肿菌休眠孢子萌发。与根肿菌休眠孢子共培6 d后，大豆根系分泌物培养的休眠孢子萌发率为29.82%，显著高于白菜（15.52%）、油菜根系分泌物（14.83%）和营养液（6.48%）培养下的萌发率。据此推测，前作种植大豆，后茬油菜根肿病发生和危害减轻，原因应与大豆根系分泌物刺激根肿菌休眠孢子萌发，产生的游动孢子因缺少寄主植物而死亡，导致诱发病害的初侵染源（土壤中休眠孢子含量）减少有关。