不同材料包膜氮肥氮素挥发特征及对油菜产量的影响

【目的】施用包膜缓/控释肥料是减少氮素损失,提高氮肥利用率的重要途径之一。新型有机-无机复合包膜氮肥具有缓释性能好、环境友好等优点。研究不同有机-无机复合包膜氮肥的气态氮损失特征,可为新型包膜缓/控释肥料的研发与应用提供科学依据。【方法】本研究以改性聚乙烯醇分别与无机材料硅藻土、沸石粉、生物质炭、磷矿粉、硫磺进行混合作为包膜材料制备包膜尿素（分别记作Ag、Af、Ac、Ap、As肥料）,采用室内培养方法,以普通尿素为对照（CK）,通过测定60 d内土壤的氨挥发速率和氮氧化物排放速率,揭示不同膜材料包膜氮肥施入土壤后的氨挥发和氮氧化物排放特征。并设计盆栽试验,研究施用不同包膜氮肥对油菜生长和产量影响。【结果】施肥后土壤氨挥发从培养的第1天开始出现,且不同包膜氮肥的氨挥发速率均在培养的第3-10天达到最大值,CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的最大氨挥发速率分别为1.132、0.373、0.508、0.696、0.347和 0.304 mg·L^-1·d^-1,各包膜肥料氨挥发峰值的出现时间迟于普通尿素,说明包膜肥料的包裹层可以有效地阻碍外界水分同其内部的尿素核心相接触,使尿素溶解时间延长,减缓尿素溶出速率。氨挥发速率呈现先快后趋于平稳的趋势。CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的氨挥发总量分别为104.0、88.2、93.4、95.6、81.9和79.4 mg,Ag、Af、Ac、Ap和As肥料氨挥发总量较普通尿素CK分别降低了15%、10%、8%、21%和23%。包膜肥料的氮氧化物排放特征与氨挥发相似,氮氧化物排放速率峰值与氨挥发相比明显后移。排放高峰期出现在第6-23天,CK、Ag、Af、Ac、Ap和As肥料的氮氧化物排放速率峰值分别为 0.092、0.033、0.039、0.051、0.027和0.022 mg·L^-1·d^-1,其氮氧化物排放总量分别为15.8、11.1、12.4、13.2、10.3和8.5 mg,包膜肥处理氮氧化物排放总量均低于普通尿素处理。各处理氨挥发占氮素气态损失总量的80%-90%。施用包膜肥料的油菜产量与普通尿素（CK）相比均有提高,提高量分别为 47%（Ag）、37%（Af）、31%（Ac）、52 %（Ap）、63%（As）。【结论】氨挥发是肥料氮素气态损失的主要形式,发生在施肥后的前两周。硅藻土、沸石粉、生物质炭、磷矿粉和硫磺与改性聚乙烯醇制备的包膜肥料对氨气和氮氧化物的排放具有抑制作用,能够提高油菜产量。     

初始含水量和容重对黑土压缩特性的影响

东北黑土区农业机械化水平高,农机作业压实导致的土壤结构和物理性状退化问题日益严重,压缩特性是定量分析土壤压实过程的有效手段,但目前黑土压缩特性随初始含水量和初始容重的变化规律尚不明确。为了解初始含水量和初始容重对黑土压缩特性的影响程度及其变化关系,该研究以重塑黑土为对象,设0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40 g/g共6个初始含水量水平,设1.00、1.10、1.20、1.30、1.45、1.60 g/cm³共6个初始容重水平,使用固结仪进行单轴压缩试验测定土壤压缩曲线,分析初始含水量和容重对压缩特性影响。结果表明,土壤初始含水量、容重及两者交互作用均极显著影响重塑黑土压缩特性(P<0.001),据此建立了预测压缩特性的土壤传递函数。黑土的预固结压力为10.42～1 106.17 kPa,与初始含水量显著线性正相关、与初始容重显著线性负相关(P<0.05);压缩指数为0.311～0.852,与初始含水量和容重呈二元多项式方程的关系,随初始容重的增大而降低,在中等含水量时最大;回弹指数为0.007～0.321,与初始含水量正相关,与...     

融合无人机载激光雷达与多光谱遥感数据的冬小麦叶面积指数反演

为了进一步挖掘无人机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)在农作物长势监测方面的潜力,探究机载LiDAR与多光谱遥感数据融合反演冬小麦叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)的效果,以无人机载LiDAR和可见光-近红外多光谱为研究手段,获取试验区冬小麦孕穗期的无人机...     

生物改性聚乙烯醇可降解包膜材料的特征及其光谱特性

聚乙烯醇溶于水可作为肥料的包膜材料,通过物理或化学改性,可影响聚乙烯醇缓释膜层的吸水性和降解性,提高其缓释性能和环境安全。为了探究改性聚乙烯醇膜材料的改性效果和降解能力,以壳聚糖为改性剂、二氧化硅为添加剂对聚乙烯醇进行改性,分析了改性聚乙烯醇成膜物理特性、生物降解性、红外表征及表面微观结构。研究结果表明,聚乙烯醇浓度85 g/kg,壳聚糖浓度16 g/kg,混合温度80℃,混合时间2 h条件下制备的膜材料吸水率降低明显,添加二氧化硅使聚乙烯醇浓度70 g/kg,壳聚糖浓度8 g/kg,混合温度60℃,混合时间2h条件下制备的膜材料吸水率最低,且二氧化硅添加量为5 g/kg时成膜降解率最高。红外光谱和扫描电镜分析表明,膜降解后一些主要官能团O-H、C-O键数量发生了变化,透射率增强,同时2 300 cm-1处波峰消失,这说明膜材料发生了一定的降解,同时其表面微观结构变得极为粗糙,出现很多凸起物,整体结构也变得更加松散,也说明其具有良好的生物降解性。红外光谱和电镜扫描的结果与质量变化试验的结果相一致,能够更客观地表征膜材料的降解性。     

黑带的含意

一位武林高手跪在武学宗师的面前,接受得来不易的黑带的仪式。这个徒弟经过多年的严格训练,在武林终于出人头地。在授予你黑带之前,你必须接受一个考验。武学宗师说。我准备好了。徒弟答到,以为可能是最后一个回合     

基于全波段高光谱的冬小麦生长参数估算方法比较

利用高光谱数据监测作物生长情况具有无损和高效的特点,是现代农业的发展方向。为了简化高光谱数据处理流程,直接利用原始的高光谱反射率完成从建模到估算作物生长参数的全过程,应用于作物长势的实时监测。本文利用偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）、支持向量回归（support vector regression,SVR）和前馈神经网络（feedforward neural network,FNN）3种方法,利用全波段高光谱数据分别对冬小麦多个关键生育期（拔节、孕穗、扬花和乳熟期）生长参数（地上部生物量、叶面积指数、全氮含量和叶绿素浓度）进行了估算。比较3种方法的建模及估测效果,发现对于建模集数据,SVR对上述生长参数4个生育期的估测结果R²均值为0.89~0.98,MAPE为1.70%~7.53%,对于验证集数据,R²均值为0.90~0.94,MAPE为4.04%~7.46%,拟合优度和估测精度均超过PLSR和FNN,是估算方法中利用全波段光谱反射率估测冬小麦生长参数的最佳方案。随着无人机载高光谱技术成熟,SVR方法能够用于处理航拍获取的大范围田间高光谱信息,简便快捷地进行建模与参数反演,实时反映作物生长状态。     

压缩感知理论在地学空间数据重构中的应用进展

空间数据重构是根据离散、稀疏的点位数据构建介质属性完整空间分布的过程,地学领域中通常采用基于地质统计学的方法.压缩感知是21世纪信号处理领域的重大理论突破,地学领域的学者将其作为一种空间数据重构的新方法,在流体运动模型的静态参数反演和土力学性质重构中取得了良好效果.本文在简述压缩感知数学理论的基础上,阐述了基于该理论的...     

水基共聚物–生物炭复合材料包膜尿素制备及其性能

【目的】 生物炭作为肥料包膜支撑材料既能增强膜材料的性能,又能为作物生长提供养分,通过向水基共聚物中添加不同用量及粒级的生物炭来制备水基共聚物–生物炭复合包膜材料及包膜尿素,并研究所制备的水基共聚物–生物炭复合膜材料性能及其制成的包膜尿素表面微观结构特性、缓释效果,获得环境友好、价格相对低廉的水基共聚物–生物炭膜材料的最佳配比。以期为环境友好、养分缓释效果好的包膜缓释肥料研发和应用提供理论依据。 【方法】 以PVA、PVP和玉米秸秆基生物炭为供试材料,采用有机聚合方法制备水基共聚物–生物炭复合膜材料。通过对其吸水率、渗透率、降解特性的研究明确包膜材料各组分适宜配比,以及制备缓释效果好的包膜尿素并研究其表面微观结构特性。同时采用田间小区试验研究以此膜材料为基础制备的包膜尿素在比常规施氮量减少20%情况下对玉米产量及其产量构成因素的影响。 【结果】 添加生物炭后制备的水基共聚物–生物炭复合包膜材料A₁B₁C₁、A₁B₂C₂、A₃B₂C₁的吸水率与同水平水基共聚物膜材料相比显著降低,分别降低了35.3%、37.3%、26.7%。通过对处理A₁B₁C₁、A₁B₂C₂、A₃B₂C₁进一步分析表明,在水基共聚物浓度为6.0%、生物炭用量为3.0%、粒级为0.250～0.150 mm时制备的水基共聚物–生物炭复合包膜材料 (A₁B₁C₁) 有着相对较低的铵的渗透率及水的渗透率,在培养前期有着较低的质量损失率,但在45 d后质量损失率则相对较高,有利于前期养分的缓慢释放及后期膜材料的快速降解。通过扫描电镜分析发现水基共聚物–生物炭复合膜材料 (A₁B₁C₁) 在埋土培养后表面变得更加粗糙,并且组织更加松散;以水基共聚物–生物炭复合膜材料 (A₁B₁C₁) 为基础制备的包膜尿素CB包膜层上则有着大小不一的孔隙,有包膜物质渗透到尿素颗粒表面的空隙中。土柱淋溶试验结果表明自制包膜尿素CB具有较长的缓释期,在22 d时氮素累积释放率为67.19%。以玉米为供试作物的田间试验结果表明当自制包膜尿素CB用氮量减少20%时,玉米的穗粗、百粒重、行粒数与常规施肥相比显著增加,产量则增加1.45%。 【结论】 在本试验条件下制备的水基共聚物–生物炭复合膜材料可作为环境友好型包膜缓释肥料的膜材料。      

包膜/抑制剂联合调控对农田土壤N2O排放和氨挥发的影响

采用密闭式静态箱-气相色谱法和通气法研究了盆栽试验条件下包膜/抑制剂结合型肥料对土壤N_2O排放和氨挥发的影响。结果表明:与普通尿素(U)相比,包膜/抑制剂结合型尿素(T2~T4)延迟了土壤N_2O排放和氨挥发出现峰值的时间。包膜尿素(T1)、含有抑制剂的包膜尿素(T2)、抑制剂涂层尿素后包膜(T3)、包膜尿素与抑制剂混合(T4)处理N_2O累积排放量比U处理显著减少了27%、39%、49%、39%(P0.05),T3处理N_2O累积排放量最小,为0.87 kg N·hm-2,显著低于其他处理(P0.05),T2和T4处理之间差异不显著(P0.05);包膜/抑制剂型肥料能够减少土壤氨挥发,T3处理氨挥发量最小,为13.68 kg N·hm-2,与U处理相比,T2、T3和T4处理氨挥发量分别显著减少了34%、45%和31%(P0.05);T2和T3处理玉米产量分别比U处理显著提高13.03%和17.98%(P0.05);T3处理氮素利用率最高,为58.22%;成本效益分析结果表明,T3与其他处理相比经济净效益最大,为3 061.6元·hm-2。综上,包膜/抑制剂结合型尿素可以减少土壤N_2O排放和氨挥发的气态损失,提高产量和氮素利用率,其中抑制剂涂层尿素后包膜(T3)处理效果最佳。