W-OH固化剂对土壤水渗漏及硝态氮淋失的影响

采用盆栽试验结合天然降雨观测,研究了不同W-OH喷施浓度(1%、3%和5%)对作物(大豆、玉米和大蒜)地土壤水渗漏及硝态氮淋失的影响。结果表明:本试验条件下W-OH的保水作用受降雨量和作物类型影响;小雨和中雨条件下,玉米地土壤水渗漏量随W-OH施用浓度的增加呈先减小后增加,浓度为3%的处理渗漏量最低,保水效益明显;当降雨量达大雨及以上级别时,W-OH的保水作用与其喷施浓度成正比;W-OH对大豆和大蒜地的保水作用不受降雨量的影响,且其对二者土壤水渗漏量的影响规律相似,与对照(不喷施WOH)相比,各处理水分渗漏量随W-OH浓度增加而增加。在作物生长初期,W-OH的保肥作用与其施用浓度成正比,经历后续降雨渗流多次淋溶,保肥作用趋于稳定;玉米和大蒜地喷施中、高浓度(3%和5%)的WOH即可减少硝态氮淋失量,大豆地1%浓度的W-OH即可减少硝态氮淋失。     

甘肃省几种主要农田土壤肥力监测结果

对甘肃省几种主要耕种农田土壤肥力连续5年的定位监测结果进行分析。结果表明:农田土壤耕层有机质、全氮、速效磷均比第二次土壤普查值增加,速效钾均比普查值下降;施肥结构不合理,土壤耕层养分盈亏量为氮盈余,磷富积,钾亏缺。     

灌溉水平对■土磷素淋失的影响

利用渗漏池设施,研究了3个灌溉水平（600、900和1200 m3/hm2）对土磷素淋失的影响。结果表明, 淋溶到120 cm土体的磷量随灌溉量而增加,尤其是在耕层土壤Olsen-P含量达到约70 mg/kg 时有明显增加,但渗滤液中磷浓度在高灌溉时较低。在施化肥和有机肥条件下,各灌溉水平磷淋失的形态均以可溶性磷为主,3个灌溉水平可溶性全磷分别占总淋失磷量的66%、72%和75%; 颗粒磷约为总磷的30%。可溶性磷中可溶性有机磷和钼酸盐反应磷贡献各占约50%。适量施肥,控制灌溉量是防止磷素淋失的有效手段。     

土壤深度对土磷素淋失的影响

利用渗漏池设施,研究了冬小麦-夏玉米轮作条件下不同土壤深度对土磷素淋失的影响。种植8季作物结果表明,对深度小于80 cm 的渗漏池,淋出土体的累积渗滤液量和累积全磷量随化学磷肥施用量的增加而减少; 随土层深度的增加,淋出土体的渗滤液和磷量均减少,且二者的减少率都很接近,表明磷素淋失主要受通过土体的土壤水分控制。相对于深度小于80 cm的土层,供试土壤的粘化层有效地减少了土壤渗滤液和磷素淋失。各深度渗漏池渗滤液中的磷以可溶态为主,约占全磷的70%左右,颗粒磷约占30%。合理施肥并加强水分管理是土区减少磷素向土壤深层迁移的有效手段。     

黄土高塬沟壑区农田土壤养分与作物产量变化的长期监测

【目的】 土壤养分含量是反映土壤肥力状况的重要指标,对农田肥料投入和土壤养分进行长期定位监测,有利于准确反映土壤养分变化趋势。利用黄土高塬沟壑区不同施肥监测区 10 年的长期监测资料,分析对比不同监测区土壤养分含量和作物产量的变化,分析土壤养分、产量与施肥的关系,为当地农田生产的施肥管理提供理论依据。 【方法】 本研究试验监测区的农田管理完全参照大田管理模式,共设置四大试验监测区,包括无肥监测区(CK)、化肥监测区(HF)、化肥有机肥监测区(HM)和农民地块监测区(NM),肥料均于作物播种前作为基肥撒施。在每年冬小麦收获期 6 月中下旬,或玉米收获期 9 月中下旬,采集表层(0—20 cm)土壤样品,处理后进行土壤养分的分析,并且在作物收获期测算作物产量以及植株地上部分的氮、磷、钾含量。 【结果】 与试验前相比,CK 监测区土壤有机质降低 1.73 g/kg,HF监测区增加 1.97 g/kg,HM监测区增加 2.20 g/kg,NM 监测区增加 1.44 g/kg;CK 监测区土壤全氮减少 0.08 g/kg,其他施肥监测区增加 0.05～0.13 g/kg;HF 监测区土壤碱解氮增加 7.8 mg/kg,而其他监测区均不同程度地降低;HM 监测区土壤有效磷增加最为显著,增幅达到 11.86 mg/kg,HF 监测区增加 8.42 mg/kg,NM 监测区增加 3.06 mg/kg,CK 监测区增加 2.44 mg/kg;CK 监测区土壤速效钾明显下降,降低 38 mg/kg 左右,NM 监测区增加最为显著,增加量为 27.5 mg/kg。对冬小麦而言,相比于 CK 不施肥区,HF、HM 和 NM 监测区都能够显著提高产量,但各施肥监测区之间产量差异不显著。农田养分平衡分析表明,化肥和有机肥配施,可使土壤中 N、P、K 素均有盈余;只施化肥时会导致土壤 K 素亏缺严重;当土壤长期不施用任何肥料时,土壤各养分元素均出现亏缺。 【结论】 在黄土高塬沟壑区,作物生育期降水量及其分配、积温条件和肥力水平对小麦产量影响显著。施肥 10 年后,各施肥区土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量都有不同程度的提高,土壤碱解氮只有单施化肥的增加。无肥监测区由初始含量的最高水平最终降至最低,证明了长期施肥对于土壤肥力的维持具有重要意义。另外,该地区农民地块存在过量施肥现象。      

大沽河流域农田土壤磷有效性及全磷淋失影响因素试验

以青岛市大沽河流域砂壤、河潮土、砂姜土 3种农田土壤为研究对象,开展室内土柱试验,研究土壤pH、温度、含水率等理化性质与生物炭和氮肥配施对土壤有效磷(Olsen—P)和全磷(TP)淋失的影响,以期为提高农田土壤磷素有效性、减少全磷淋失提供参考依据.结果表明:3种土壤的pH在偏中性或弱碱性时磷素有效性最高,pH偏酸性时,...     

W-OH固化剂对玉米生长及土壤养分淋失的影响

采用盆栽试验,研究了不同W-OH喷施浓度(1%,3%,5%)对玉米生长及土壤养分淋失的影响。结果表明:与对照(不喷施W-OH)相比,喷施W-OH对玉米生长有促进作用,且这种作用自玉米生长中期逐渐明显。试验条件下,低、中浓度W-OH(1%和3%)更有利于玉米生长;盆栽3个月后,与对照相比,低、中浓度处理下玉米株高分别增加16%和35%,净光合速率分别增加3%和17%,气孔导度分别增加34%和79%,蒸腾速率分别为对照的2倍和3倍。降雨量对W-OH的保水作用影响不同,小雨和中雨下,3%浓度处理的渗流量最低,保水效果最显著;降雨量达到大雨及以上时,W-OH的保水作用与其喷施浓度成正比。在玉米生长初期W-OH的保肥作用与其喷施浓度成正比,随着后续降雨渗流反复淋溶,其保肥作用趋于稳定;3%和5%浓度的W-OH均能有效减少观测期的土壤养分淋失量,且以硝态氮降幅最大。研究结果为土壤固化剂在坡耕地中的应用提供理论指导。     

华北冬绿肥作物养分累积特征及对翻压前土壤养分的影响

采用大田试验方式研究华北地区冬绿肥生态适应性。试验设置冬闲、二月兰、毛叶苕子、黑麦、黑麦草、毛叶苕子二月兰混播、毛叶苕子黑麦混播7个处理,分析其养分累积及其对翻压前土壤养分的影响。结果表明,供试冬绿肥翻压前生物产量为4991～7262 kg/hm²,氮、磷、钾累积吸收量分别为121.5 ～191.4、26.8～41.9、140.7～261.5 kg/hm²,显著高于冬闲处理。其中,毛叶苕子氮吸收量最高,黑麦磷、钾吸收量最高;冬绿肥翻压前土壤硝态氮、有效磷含量显著降低,土壤速效钾含量显著增加。研究结果为冬绿肥种植减少土壤氮、磷养分淋失和钾素固持提供了理论支持。     

石灰性土壤添加污泥后土壤的肥力特征及磷素淋失临界值

开展2 a种植冬小麦-夏玉米的盆栽试验,研究污泥添加对石灰性土壤养分的影响,构建石灰性土壤中污泥添加量(0、3.75、7.50、37.5、75.0 t/hm^2)与有效磷之间的关系,确定磷素淋失的临界值。结果表明:污泥添加降低了石灰性土壤的pH值,但土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、速效钾和土壤综合肥力指数随污泥添加量的增加呈增加趋势。试验期间,同年轮作季的污泥添加量相同时,玉米季土壤养分含量小于小麦季,且各养分随污泥施用年限的增加而增加,并与污泥的累积施用量之间存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关关系。当污泥添加量大于等于37.5 t/hm^2时,土壤养分含量与未添加污泥处理相比差异显著(P<0.05)。污泥施用后该土壤磷素淋失临界值为有效磷质量分数28.57 mg/kg,其对应的污泥施用量分别为61.39 t/hm^2。研究可为在石灰性土壤中污泥的合理施用提供依据。     

基于物联网技术的土壤温度水分远程实时监测系统的构建和运行

物联网能够通过传感器和互联网将任何物体联系起来,为进行实时跟踪监测、管理和研究提供了有效手段。该技术在土壤生态系统研究领域具有应用前景,但在国内发展滞后亟待深入研究和拓展。本研究将物联网技术与土壤生态环境因子监测研究相结合,选择三峡库首地区典型土壤和不同施肥条件下的脐橙为对象,通过野外安装土壤剖面温度水分传感器、环境温湿度传感器、有线和无线数据传输网络硬件,同时定制开发了一套远程监控管理软件平台,构建了一个基于物联网的土壤环境远程实时监测系统。该系统是利用交叉学科优势对土壤生态因子监测和研究手段在时空范围上拓展和探索,克服了传统原位采样和测试方法带来的滞后和误差,提高了获取数据的效率和准确性。利用该系统特点通过进一步研究脐橙生长过程对土壤剖面温度水分实时动态的响应机制,可深入探讨脐橙高效生产和提高水肥利用率的措施,验证物联网技术在土壤生态因子研究中的准确性和可靠性。该系统的构建和运行,将为三峡库区优质脐橙生产提供科学依据,为土壤干旱预警、水土流失以及面源污染监测提供科学手段。     

Influence of different agricultural management systems on nitrogen leaching: results of lysimeter studies

The objective was to estimate the potential risk of N leaching into the groundwater under various types of agriculture by using lysimeter experiments on the nitrogen(N)‐cycle of various soil types. Results were obtained with 12 weighable, monolithic lysimeters with a surface area of 1 m², a total depth of 3 m, and free drainage. Mean annual N‐leaching losses of 5 to 44 kg ha^—1 and nitrate concentrations of the seepage water (leachate) between 80 and 200 mg l^—1 were measured during the period of intensive agricultural use. On fallow land with a well‐established grass vegetation, some nitrate was removed by the plants. As a result, the nitrate concentrations in the leachate were reduced significantly. Ecological farming measures generally reduced N leaching losses and kept the N‐concentration in the leachate below the German threshold value for drinking water with 50 mg l^—1 nitrate. However, ploughing in of clover or leguminous vegetation and the application of farmyard manure in autumn caused the nitrate concentration in the leachate to rise significantly above the mentioned threshold value.<?show $6#>     

通用农业环境信息监控系统ReGA网关设计

无线传感器网络(WSN)在农业智能化应用中具有良好技术优势和广阔应用前景,网关作为WSN连接外界应用系统的桥梁,在WSN中具有重要作用。已有网关设备主要针对特定应用系统提供数据汇集与转发功能,很少具备监测区域信息组织管理能力。该文以设计通用农业环境信息监控系统架构为背景,提出一种基于WinCE系统的可配置WSN网关体系结构(ReGA),在完成监测数据和控制指令转发的基础上,实现现场可视化设备和监测数据综合管理。ReGA的可配置体现在支持环境监测类型、监测节点属性动态配置,通过定义网关与上下层的交互协议,支持交互指令和封装参数的可配置,系统结构高内聚、低耦合。试验证明ReGA可靠性高,可灵活应用于农田、水产、林业、温室等不同领域。     

Influence of mineral fertilizers and different soil types on nutrient leaching: Results of lysimeter studies in East Germany

A lysimeter experiment on mineral fertilizer use and soil type was begun in 1985 to study the interrelationships between the level of mineral fertilization and the leaching of nutrients. Increased application of mineral fertilizers brought about not only a significant reduction in effluence build-up, but also a significant increase in yield. The lowest levels of nitrogen leaching were found in clay-sand soil in use as grassland, and the highest in sandy soil used as arable land. Unexpectedly, the study was unable to prove statistically that a reduction in N, P and K leaching follows automatically from a reduction in mineral fertilization. Hence, suboptimal fertilization cannot be the only corrective measure if a noticeable or marked reduction in the adverse impact on water quality due to nutrient leaching is to be achieved. Interim plantings should be integrated in crop rotations. Agricultural crops must be siteadapted and suited to the fertilization regime.     

农业环境信息无线传感器网络监测技术研究进展

无线传感器网络是实现农业环境变量信息多方位、网络化远程监测的主要技术手段。无线地上传感器网络应用研究集中在作物不同生长期内节点布设距离和高度以及作物高度等对无线电信号传输损失的影响,从而合理选择节点布设参数。无线地下传感器网络应用研究集中在气象环境、土壤类型、土壤含水率、土壤结构与成分、节点埋藏深度、节点距离、频率与功率范围、网络拓扑结构、路由算法、组网方式等对电磁波多路径传输的路径损失、误码率、最大传输距离、含水量测试误差等方面的影响。研究指出,300～500 MHz的频率更适合土壤无线地下传感器网络,其最大传输距离为5 m,传输距离将是系统大面积推广应用的主要限制因素。今后重点应研究433 MHz电磁波在不同土壤和空气多层介质中的传输特性、信道模型及路径损失,优化节点和网络技术参数,确定不同农业应用环境条件下传感器网络节点合理位置和最优的网络拓扑结构方案。     

数据融合及其在农情遥感监测中的应用与展望

长期以来，由于对数据融合一直没有一个严格的统一的定义，对于数据融合的理解、表达存在各种差异，在一定程度上影响了学术交流的顺利开展和应用渠道的畅通。另一方面，数据融合在遥感领域的长期发展已取得了丰硕的成果，将这些成果应用于农情遥感监测中，是非常有意义的。该文详细介绍了数据融合的概念及其发展过程，包括数据融合的定义、数据融合层次和融合方法；分析了当前数据融合在遥感尤其农情遥感监测中的应用现状，并针对农情遥感监测的特点，展望数据融合在农情遥感监测中的应用前景。     

保护性耕作下土壤动物群落及其与土壤肥力的关系

保护性耕作不仅能改善土壤特性,增加作物产量,也是缓解农田生物多样性损失的重要措施之一。为了探讨保护性耕作下土壤动物群落结构及其与土壤肥力的关系,试验采用裂区设计,主区为翻耕和免耕,副区为3种秸秆还田处理。结果表明：秸秆还田显著增加了土壤动物优势类群弹尾目和蜱螨目,耕作方式和秸秆还田量之间存在显著的交互效应。免耕和秸秆还田的结合增加了土壤有机质含量,但pH值下降;秸秆还田增加了土壤全氮和速效磷;与初始条件相比,过氧化氢酶和蔗糖酶活性下降,而尿酶活性有所增加。土壤有机质和全氮对土壤动物特别是弹尾目和蜱螨目有显著的正效应,土壤速效磷含量也与优势类群表现为正相关;鞘翅目、双尾目和唇足纲表现了能适应相对较高pH值的土壤环境。总之,保护性耕作在一定程度上增加土壤碳库,缓解温室效应,同时也提高了土壤动物丰富度;土壤动物与土壤养分密切相关,表现其在作物对养分利用的有效性上起着重要的作用。     

Isolating the effect of soil properties on agricultural soil greenhouse gas emissions under controlled conditions

Agricultural soils are important sources of greenhouse gases (GHGs). Soil properties and environmental factors have complex interactions which influence the dynamics of these GHG fluxes. Four arable and five grassland soils which represent the range of soil textures and climatic conditions of the main agricultural areas in the UK were incubated at two different moisture contents (50 or 80% water holding capacity) and with or without inorganic fertiliser application (70 kg N ha⁻¹ ammonium nitrate) over 22 days. Emissions of N₂O, CO₂ and CH₄ were measured twice per week by headspace gas sampling, and cumulative fluxes were calculated. Multiple regression modelling was carried out to determine which factors (soil mineral N, organic carbon and total nitrogen contents, C:N ratios, clay contents and pH) that best explained the variation in GHG fluxes. Clay, mineral N and soil C contents were found to be the most important explanatory variables controlling GHG fluxes in this study. However, none of the measured variables explained a significant amount of variation in CO₂ fluxes from the arable soils. The results were generally consistent with previously published work. However, N₂O emissions from the two Scottish soils were substantially more sensitive to inorganic N fertiliser application at 80% water holding capacity than the other soils, with the N₂O emissions being up to 107 times higher than the other studied soils.     

Calibration and validation of four common ET0 estimation equations by lysimeter data in a semi-arid environment

In this study, four different methods for reference crop evapotranspiration (ET₀) were calibrated and validated for estimation of daily to mean monthly ET₀ by weighing lysimeter data during 2005–2006 and 2004–2005, respectively, in a semi-arid region. The value of the constant in the Hargreaves–Samani method changed from 0.0023 to 0.0026 for daily to mean monthly ET₀, and can be used in stations with only air temperature data. The constant of the aerodynamic resistance equation in the FAO-56 Penman–Monteith method (208.0) changed to 85.0. The value of coefficient a in the FAO-24-Radiation method was between ?0.5 and ?0.67. Further, the empirical equations were modified to estimate the value of b in the FAO-24-Radiation method and C in the FAO-24 corrected Penman method. The results showed that the modified FAO-56, corrected Penman–Monteith and FAO-24-Radiation methods are the most appropriate for estimating daily to mean monthly ET₀. Furthermore, the modified FAO-24 corrected Penman method was ranked in fourth place and its accuracy was lower than that of the other methods. However, it is appropriate for estimating mean monthly ET₀. Smoothing the daily data decreased the fluctuation in measured daily weather data and ET₀ measured by lysimeter, and consequently resulted in a higher accuracy in the estimation of daily ET₀.     

WebGIS在农业环境物联网监测系统中的设计与实现

近年来物联网技术在农业环境监测领域得到了广泛的应用。物联网能够及时获取监测点上时间连续的数据,但在进行较大尺度的区域监测时,因空间变异性影响,基于节点的物联网监测技术面临着监测点分布设计、数据空间连续表达等诸多难题。针对农业环境监测对象的特点,提出了由点到面的区域模拟与评估方法,设计了一套将物联网基于"点"的监测数据与WebGIS基于"面"的空间数据融合分析的解决方案。在已建立的物联网监控中心系统平台基础上,优化集成WebGIS图形化空间分析技术,建立了物联网监测数据与WebGIS空间数据点面融合的农业环境监测系统。系统实现了数据位置地图显示、由点到面的区域模拟与评估、区域监测专题图管理3个功能。以河南省小麦灾情监测为案例对系统进行了应用分析,结果表明系统能有效地实现农业环境由点到面的区域动态监测,提高了作物长势与灾害的综合诊断能力,并能够为农业生产管理提供更为便捷的应用服务。