耕种100年后土壤物理特性的变化

在密苏里大学的Sanborn试验田,我们针对土地经100年的连续耕种对土壤特性有何影响这一问题进行了研究和评价.用未受扰动的土壤芯来评价土壤的容重、渗透能力、持水性和毛管孔隙分布.结果表明,施厩肥的土壤容重比不施肥地要小0.12g/cm~3,年施肥量为13.5t/ha的试验田的渗透能力比不施肥试验田要增加9倍.虽然耕种对土壤的容重影响很微弱,但对渗透能力的影响很大,这就意味着施肥能减少地表径流和降低土壤侵蚀.     

粉煤灰对沙质土壤物理特性的影响

为探讨粉煤灰作为沙质土壤改良剂对沙土物理特性的改良效果.通过室内模拟试验比较了粉煤灰不同施用率(0%,10%,20%,30%,40%)对沙质土壤物理性质和结构的影响.结果表明,施用粉煤灰能增大沙土容重,降低了孔隙度;施用粉煤灰显著减弱了土壤沙性,4种处理砂粒含量比对照减少11%～18%.粉粒含量增大3倍以上;粉煤灰的施用改善了沙土水分性状,土壤有效水含量增加49%～138%;粉煤灰高施用率增加土壤强度.研究表明,施用粉煤灰能有效的改善沙质土壤物理特性,增强沙土水分利用效率.     

粉碎秸秆类生物质原料物理特性试验

为分析秸秆类生物质原料的物理特性,该文选取自然晾晒后(全水分8%左右)的6种不同地区玉米秸秆和5种不同种类秸秆,细粉(粒度0～10mm)后进行物理特性研究。结果表明,粉碎秸秆的自然和振实堆积密度范围分别在37.43～140和48.40～200kg/m3之间,静态和动态堆积角分别在44°～51°和17°～31°之间,与金属、橡胶材料的最大静摩擦系数分别在0.45～0.55和0.51～0.62之间,内摩擦系数在0.53～0.73之间。不同地区玉米秸秆和不同种类秸秆的堆积密度和堆积角均不同,秸秆品种和原料的均匀度对堆积密度有影响,不同种类秸秆堆积密度差异较大。原料的全水分越高,堆积角越大。摩擦特性和流动特性无明显差异。这说明在秸秆原料的压缩、输送、储存等相关装备及工艺路线的设计中,应充分考虑不同地区、不同种类的秸秆原料堆积特性的差异性。该研究为秸秆类生物质原料的利用提供基础数据支撑。     

杨陵区土壤物理特性的水平与垂直变化规律

通过对杨陵区土壤物理特性的实验测定,分析了该区的土壤物理状况,总结了其土壤物理特性的垂直与水平变化规律,为今后的农业种植、灌溉及土壤改良提供了理论依据。     

包衣稻种物理特性的试验研究

包衣稻种的物理特性是基于包衣稻种的播种机参数设计和性能分析的基础数据。选择了西南地区广泛种植的3个杂交水稻品种（Ⅱ优838、Ⅱ优多系57和岗优22）,对其包衣稻种的容积密度、粒子密度、恢复系数和漂浮系数等物理特性进行了试验研究。按照正交试验设计原理安排试验方案,并对结果进行了方差分析,找到了影响这些特性的主要因素及因素影响的显著性度。试验结果和分析表明：稻种状态（包衣与否）对容积密度影响显著,对漂浮系数影响比较显著,对籽粒密度和恢复系数影响较小;含水率对包衣稻种的容积密度、业粒密度和漂浮系数影响显著;品种对包衣稻种的物理特性影响较小。试验研究得到了包衣稻种在不同影响因素和各因素不同水平条件下物理特性的具体数值。     

棉秆田间起拔力测量系统设计与试验

为探讨土壤、棉秆直径、起拔角度等因素对棉秆起拔阻力的影响,该文基于虚拟仪器技术,设计了一套棉秆田间起拔力实时测量系统并进行了棉秆起拔阻力测试试验。该系统由起拔力测量机械装置和起拔力测量软件组成,采用LabVIEW进行编程,实现了信号的采集读取、分析运算、实时显示及保存。利用万能材料试验机对该系统测量精度进行了标定,结果显示测量负载最大相对误差为0.4%。分别在土壤干基含水率26.93%、28.13%、25.44%;起拔角度30°、40°、50°;起拔线速度6..28和9.42mm/s条件下,以土壤含水率、棉秆根部直径、起拔角度、起拔线速度为影响因素,进行了田间棉秆起拔力测量单因素试验。试验结果表明,土壤含水率对棉秆起拔力存在影响,棉秆起拔力随棉秆根部直径增大而增大;对起拔角度和起拔线速度的回归分析表明,起拔角度对棉秆起拔力存在显著影响,起拔线速度对棉秆起拔力的影响受土壤条件差异影响,在土壤含水率较低（坚实度高）时,起拔线速度对起拔力影响显著;试验条件下最优起拔角度为30°,最优起拔线速度为6.28 mm/s。该系统能快速完成棉秆起拔力的测试,采集的数据可为棉秆收获机械设计提供参考;合理选择棉秆收获机械起拔角度,有利于减少动力消耗、提高生产效率。     

大青山主要植被类型土壤物理特性的研究

对大青山5种主要植被类型土壤物理特性进行了研究.结果表明,在0-10 cm土层范围内,土壤石砾含量(粒级≥1 mm)、土壤容重均随土层深度增加而增加;土壤总孔隙度、田间持水量和最大持水量均随土层深度增加而减小.除辽东栎一虎榛子混交林外,乔木林地土壤石砾含量、土壤容重较灌木林地小,土壤总孔隙度、田间持水量和最大持水量较灌木林地大.土壤饱和导水率平均值排序为:虎榛子灌丛林＞山杨天然林＞白桦天然林＞油松人工林＞辽东栎-虎榛子混交林.0-60 cm土层饱和蓄水量山杨天然林最大达3 550.36 t/hm~2,辽东栎一虎榛子混交林和虎榛子灌丛林较小,分别为2 319.85 t/hm~2和2 271.87 t/hm~2.     

关于南明治山土壤分布及其物理特性的研究

本文在试验的基础上对冲绳本岛南明治山的土壤分布形态、土壤的物理性质、土壤的水分特性、抗蚀性、表层上层厚度与微地形的关系进行了研究,其结果微地形的保水机能为:沟头凹地>顶部平面>顶部坡面。     

种植水土保持林后侵蚀地土壤物理特性变化的研究

长汀县河田侵蚀地在水土保持综合治理中引种黑荆、南岭黄檀、赤桉等水土保持林，获得成功。种植黑荆等树后，林地土壤物理特性得到改良，土壤砂粒和石砾相对减少、分散率降低、团聚度提高，土壤有机质含量提高、水稳性团聚体数量增加、结构体破坏率降低，土壤乳隙度增大，持水量增加，渗透性增强。     

灌溉制度对膜下滴灌甜菜产量及水分利用效率的影响

为制定新疆合理的甜菜膜下滴灌制度,设置3个灌水次数(8、9和10次)和2个灌水定额(45和60mm)两因素全组合试验,于2016—2017年在新疆玛纳斯县农科院甜菜改良中心开展田间试验。结果表明,灌水次数增加时甜菜叶面积指数与产量增加,含糖率降低,对甜菜的水分利用效率、耗水量无明显影响(P0.05),甜菜叶绿素值随灌水次数与定额增加呈下降趋势;在灌水次数与定额交互作用下,灌水8次时由于土壤相对含水率低于50%,甜菜会减产;当灌水9次,灌水定额为45 mm时,增加15 mm灌水定额土壤相对含水率达50%以上,此时甜菜增产7.4%～7.7%,糖产增加9.4%～9.7%;而继续增加灌水次数时,会导致甜菜含糖率降低而降低糖产。因此针对新疆膜下滴灌甜菜以60 mm灌水定额灌水9次为宜,可获得高产与糖产,较传统新疆膜下滴灌甜菜制度节水10%。该研究对指导新疆膜下滴灌甜菜灌溉制度具有一定意义。     

滴施改良剂对新疆盐碱土改良及甜菜产量的影响

为了明确滴施化学改良剂对新疆盐碱土盐碱指标的影响,合理选用化学改良剂,选择4种滴灌专用盐碱改良剂类产品(酸碱平衡护理剂、酸酸肥霸、肽能氮、生物有机菌肥),以不施化学改良剂为对照,对施用前后土壤盐分、pH值、钠吸附比、总碱度、碱化度指标变化和甜菜锤度、产量的差异进行分析。结果表明:与不施化学改良剂相比,酸碱平衡护理剂处理和生物有机菌肥处理使土壤pH值分别降低了0.67和1.03个单位,达到显著水平(P0.05)。除施用酸酸肥霸处理的土壤盐分上升外,其余3种改良剂处理的土壤盐分均下降,施用生物菌肥使土壤盐分下降1.19 g/kg,达到显著水平(P0.05)。施用改良剂使土壤CO_3~(2-)和HCO_3~-的降幅达2.00%~80.00%,酸碱平衡护理剂和肽能氮主要降低土壤中CO_3~(2-)的含量,分别降低了49.50%和30.00%;酸酸肥霸降低HCO_3~-的效应优于CO_3~(2-);生物菌肥对HCO_3~-和CO_3~(2-)均有显著的降低作用,分别下降了60.40%和80.00%。4种盐渍土改良剂均能够有效地降低土壤耕层总碱度和pH值,以生物有机菌肥效果最显著;肽能氮和生物有机菌肥可同时降低土壤钠吸附比和碱化度,显著提高了甜菜的产量,但酸酸肥霸和酸碱平衡护理剂处理的甜菜产量与对照相比差异不显著。     

糖用甜菜氮磷钾配方施肥效益分析

采用"3414"试验设计方案,探讨NPK配方施肥对糖用甜菜产量、含糖率和产糖量的影响,并通过肥料效应方程对NPK配合比率进行了优化与解析。结果表明,随着NPK肥施用量的增加,糖用甜菜产量、含糖率和产糖量均呈先升后降的趋势,符合肥料报酬递减律;甜菜产量和产糖量的效应为NP2O5K2O,含糖率的效应为K2OP2O5N;肥料配合比率以全肥区(N 260 kg/hm2、P2O5130 kg/hm2、K2O 130 kg/hm2)为最佳,与高N区、高P区和高K区无显著差异,且产投比相对较高,可获得最高产量47.13 t/hm2、最佳种植效益17 069.34元/hm2、最高产糖量8.108 8 t/hm2、最佳企业效益33 217.32元/hm2。     

甜菜谷氨酸合成酶活性与块根产量、含糖率的相关性分析

采用双丰16(偏丰产型)和甜单1号(偏高糖型)两个甜菜(Beta vulgaris L.)品种作为试材,在5个氮素水平(0、60、120、180和240 kg.hm-2)下,研究甜菜功能叶片与块根中谷氨酸合成酶(glutamate syn-thase,GOGAT)在生育进程中的活性变化动态及其与块根产量、含糖率和产糖量的关系。结果表明:在不同氮素水平下,两个品种功能叶片和块根的GOGAT活性均呈双峰曲线变化,两峰值分别出现在6月下旬和8月下旬,其中,功能叶GOGAT前一峰值高于后一峰值;块根GOGAT则与之相反。在不同氮素水平下,功能叶片GOGAT活性表现为N180>N120>N240>N60>N0,块根GOGAT表现为N120>N180>N240>N60>N0。GOGAT的活性与块根产量及含糖率关系紧密,块根产量随GOGAT活性的增加而提高,但是GOGAT活性过高反而降低了块根含糖率,进而导致甜菜产糖量的降低。     

圆盘挖掘式甜菜联合收获机设计与试验

为了缓解中国甜菜收获装备短缺的现状,设计了一种适合国内甜菜种植模式和农艺要求的圆盘挖掘式甜菜联合收获机,并阐述了该机的总体配置及主要部件的结构。该机主要由传动系统、对行装置、挖掘装置、输送分离装置、升运装置等组成。其中,液压控制系统提高了机械的操控性及自动化程度;对行装置减少了甜菜的漏挖,实现了自动对行收获;圆盘式挖掘部件参数的优化设计有效减少了工作阻力,输送分离装置和升运装置中的杆式输送链减少了甜菜的输送损失和含杂。田间试验表明,收获机甜菜收获损失率不大于3.42%,粘土率不大于1.18%,损伤率不大于1.82%,折断率不大于1.6%,含杂率不大于4.86%,符合甜菜收获要求。该研究可为甜菜收获机械设计提供参考。     

磷营养水平对不同基因型甜菜根磷酸酶活性的效应

采用无菌条件下的液体培养法,研究了磷素营养水平对甜菜根磷酸酶活性的效应。结果表明,营养液中的供磷水平对甜菜磷酸酶的影响程度因其从根内到根生长介质空间的分布位置、品种和磷酸酶的种类而异。磷对内源酸性和中性磷酸酶的影响明显,各品种的不同磷水平间的酶活性差异均达到了5%以上显著水平;对碱性磷酸酶的作用效果较差,只有V6和V12达到了5%以上显著水平。磷营养水平对不同基因型甜菜根外泌的中性磷酸酶的作用较强,除了V6外,其他3个品种的供磷水平的效应均达到了显著或极显著水平;对酸性和碱性磷酸酶的影响效果稍差,两者均有2个品种对供磷水平高低没有明显反应。从磷酸酶的分布空间上看,根表酸性磷酸酶对磷营养水平的反应最敏感,并且各品种均表现出一致的趋势,即在低磷条件下,各品种甜菜的根表酸性磷酸酶均能得到显著或极显著地增加。磷对甜菜内源和根外泌到营养液中3种磷酸酶之间相关性的影响,依次为碱性磷酸酶>中性磷酸酶>酸性磷酸酶,表现出较强的规律性。     

磷胁迫下不同基因型甜菜的光合特征

采用盆栽砂培在室内人工可控和室外自然环境条件下,利用前期研究已经获得的对低磷胁迫抗性弱 （品14）、中（品17）和强（品20）的3类种质材料各1个,进行了长期低磷胁迫(P 1 mol/kg)条件下不同基因型甜菜光合特性的研究。结果表明,1）低磷胁迫显著（P0.05）降低了甜菜叶片无机磷和叶绿素含量,品20的降幅显著低于品14。2）低磷胁迫对3个品种的气孔导度、蒸腾速率均有显著或极显著（P0.01）的负效应;对胞间CO2浓度的效应因品种而异,与P 100 mol/kg处理比,品14显著下降,品17无变化,品20显著增加。3）与P 100 mol/kg处理比,低磷胁迫使3个品种单叶光合速率降幅均达到了极显著水平,但不同品种之间表现各异;品14降幅最大,品20最小,品17居中,且3个品种间的差异均达到了显著或极显著。4）不同生长条件使甜菜对低磷胁迫在单叶光合速率方面产生不同的抵抗能力;在室内培养条件下,同样的磷胁迫水平对各品种甜菜光合作用的阻碍均显著小于自然环境。5）低磷胁迫条件下,甜菜各品种在植株磷含量、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度和单叶光合速率等性状上的抗胁迫指数大小与品种自身的抗低磷胁迫强弱的顺序完全一致,即品20品17品14。     

基于无人机影像的冠层光谱和结构特征监测甜菜长势

甜菜是中国北方地区重要的经济作物。快速、准确、高通量的获取甜菜的地上部和块根鲜质量、块根含糖率、叶绿素含量对甜菜生产具有重要意义。该研究采用无人机搭载数码和多光谱相机,获取甜菜叶丛快速生长期、块根及糖分增长期和糖分积累期的数码影像和多光谱影像,提取了冠层的结构特征和光谱特征。选择随机森林回归（Random Forest Regression,RFR）和偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）2种建模方法基于获取的冠层特征,构建甜菜全生育期的地上部和块根鲜质量、块根含糖率和SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值估算模型。研究结果表明,随机森林回归模型和偏最小二乘回归模型对地上部和块根鲜质量、含糖率都做出较好的预测,R2范围分别为0.9～0.94、0.88～0.9,rRMSE范围分别为7.6%～17%、8.8%～20%。对SPAD值的预测均较弱,R2分别为0.66和0.67。为了减小输入变量集的大小以及去掉对预测不敏感的变量,该研究采用置换重要性（Permutation Importance,PIMP）来筛选冠层光谱特征和结构特征中对预测有重要影响的变量。结果表明基于筛选出的重要性特征构建的随机森林回归模型和偏最小二乘回归模型对地上部和块根鲜质量、含糖率都做出较好的预测,R2范围分别为0.89～0.94、0.74～0.91,rRMSE范围分别为7.3%～19%、7.6%～19%。对SPAD值的预测均较弱,R2分别为0.65和0.68。进一步表明随机森林回归模型在精度上略好于偏最小二乘回归模型。同时基于PIMP筛选变量的方法在保持原有精度的同时能实现降低数据收集复杂性的目的。研究结果为基于无人机遥感技术快速、准确监测甜菜长势和估测块根类作物的根部活性物质提供了参考。     

多通道深度可分离卷积模型实时识别复杂背景下甜菜与杂草

针对实际复杂田间环境下杂草与作物识别精度低和实时性差的问题,为减少弱光环境对分割识别效果的影响,实现甜菜与杂草的实时精确分割识别,该文首先将可见光图像进行对比度增强,再将近红外与可见光图像融合为4通道图像;将深度可分离卷积以及残差块构成分割识别模型的卷积层,减少模型参数量及计算量,构建编码与解码结构并融合底层特征,细化分割边界。以分割识别精度、参数量以及运行效率为评价指标,通过设置不同宽度系数以及输入图像分辨率选出最优模型。试验结果表明:本文模型的平均交并比达到87.58%,平均像素准确率为99.19%,帧频可达42.064帧/s,参数量仅为525 763,具有较高分割识别精度和较好实时性。该方法有效实现了甜菜与杂草的精确实时识别,可为后续机器人精确除草提供理论参考。