基于模糊聚类分析的田间精确管理分区研究

【目的】以海涂围垦区盐碱土为研究对象，将从SPOT遥感影像提取出的NDVI数据和盐碱地土壤生产力的主要限制因子盐分数据及部分养分数据作为变量进行精确农业管理分区研究。【方法】模糊c均值聚类方法被用来进行分类分区，并引入了模糊聚类指数和归一化分类熵两种分区效果评价指标，对分区结果进行比较和评价。【结果】本研究区，最佳的分区数目为3个。对处于每一子区内土样的化学特性和实测棉花产量数据进行方差分析，发现其均值在所定义的每个管理分区内都存在着统计意义上的显著差异性，其中子区3具有最高的肥力水平和作物产量，而子区1最低。【结论】利用所选取的变量，模糊c均值聚类算法可以较好地进行管理分区划分。分区结果不但可以指导采样，而且可用于实施变量投入和精确施肥推荐，为样区土壤管理提供科学的决策依据。     

黄土高原台塬区域麦田土壤养分的管理分区

为探索适宜黄土高原边缘台塬区域麦田土壤养分的管理分区方法,找出对产量影响较大的土壤养分因子,以闻喜县麦田作为研究对象,将地形因子、土壤类型和土壤养分作为输入因子,分别采用K均值聚类、模糊C均值聚类、分级分区3种方法进行管理分区,以变异系数作为评价指标,找出适宜该区域麦田土壤养分的管理分区方法。结果表明,闻喜县的麦田地形因子、土壤养分的空间变异性较大,适宜进行管理分区;较未分区前,K均值聚类、模糊C均值聚类、分级分区均能降低麦田土壤养分的变异系数,其中,分级分区降低幅度最大,达27.07%;地形因子和土壤养分的主成分分析表明,地形因子对主成分的贡献较大,地形因子与土壤养分呈负相关关系。黄土高原边缘台塬区域地形复杂,地形因子掩盖了麦田土壤养分对产量的影响,导致K均值聚类和模糊C均值聚类分区不适宜该区域管理分区。分级分区是适合该区域的麦田土壤养分管理分区方式。     

基于GIS和FCM的宁乡植烟土壤养分管理分区

采用GPS、地统计学和模糊c均值聚类相结合的方法,对湖南省宁乡植烟土壤主要养分的空间变异特征和管理分区进行研究。结果表明,宁乡植烟土壤主要养分指标均为中等程度变异,有机质、有效磷和速效钾3项指标的块金效应在25%~75%之间,表明研究区域该3项养分指标是由结构性因素和随机因素共同作用的结果;碱解氮的块金效应75%,表明研究区土壤碱解氮主要由随机性因素决定。土壤有机质为高水平,碱解氮和速效钾均为中等水平,有效磷为极高水平,研究区大部分区域有机质、碱解氮、有效磷为中等至极高,但约有40%的面积土壤速效钾缺乏。宁乡烟区可划分为3个养分管理分区,分区间有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量差异极显著。     

基于决策树算法的土壤养分管理分区的研究

为了便于精细施肥的实际操作和管理。以吉林省德惠市的图斑数据中的有机质、全氮、速效磷和速效钾含量为对象,采用决策树ID3算法进行农田土壤养分管理分区的研究。结果表明:得到的分区数目为6个,分区内土壤养分含量相近或差异较小,分区间差异显著。说明基于ID3算法的土壤养分管理分区方法可用于指导精细农业中的变量施肥,为土壤养分管理区提供了一种有效的划分方法。     

浏阳植烟区土壤主要养分的空间分布及管理分区

为实现浏阳植烟区烤烟养分精准管理,采用地统计学和模糊c均值聚类相结合的方法,研究浏阳植烟区土壤主要养分的空间分布和精准分区。结果表明:浏阳植烟区土壤主要养分指标均为中等程度变异,各项指标均表现为中等的空间相关性,其空间变异同时受结构性因素和随机性因素的影响。其中,土壤pH、有机质、碱解氮和速效钾含量的均值分别为5.69、29.30g/kg、145.11mg/kg和206.33mg/kg,属中等水平;约有20%的面积土壤速效钾缺乏。全氮和有效磷含量均值分别为1.74g/kg和42.37mg/kg,分别属高和极高水平。浏阳植烟区可划分为高氮高磷低钾,高氮高磷钾素中等,适氮高磷钾素中等3个养分管理分区,3个分区间有机质、全氮(g/kg)、碱解氮和速效钾含量差异显著或极显著。     

基于归一化光谱指数的土壤有机质含量空间分布状况研究

【目的】研究土壤主要养分含量特征信息的光谱预测值,使其更具直观性、空间性及科学性,为大尺度对农田的土壤养分空间分布状况获取、评价与科学管理提供依据。【方法】利用ArcGIS 9.3的普通克里格(Ordinary Kriging)插值方法,对小面积及大尺度试验区的土壤样本点进行有机质反演插值填图,并将实验室化学测定土壤有机质含量的实测值与其高光谱模型预测值进行Kriging插值填图比较,分析土壤有机质含量的实测值与预测值的空间分布状况差异。【结果】从小面积试验区到大尺度条田地块插值后的空间分布情况来看,土壤有机质含量的光谱预测值(基于归一化光谱指数NDI[495,485]预测)与实测值之间具有较好的相似性,预测效果较好。【结论】通过土壤有机质含量信息状况的空间分布填图来确定农田分区基本管理单元的适宜尺度,为实施大区域农田养分分区精量管理的划分,提出科学的平衡施肥方案,为适合新疆及兵团特色的精准农业管理、土壤养分快速探测、精量施肥等技术提供技术理论支持。     

基于Quickbird遥感影像的农田管理分区划分研究

 【目的】以高空间分辨率Quickbird遥感影像作为管理分区划分的数据源，结合地面土壤养分采样数据进行管理分区划分研究。【方法】在对数据进行空间变异分析的基础上，采用3种不同的分区方式对研究区进行田块尺度内管理分区的划分：1）利用土壤养分数据划分管理分区；2）利用冬小麦遥感长势信息划分管理分区；3）利用土壤养分信息结合冬小麦长势信息划分管理分区。【结果】与划分前的地块变异情况相比，利用土壤养分数据进行管理分区划分的方法，在很大程度上提高了不同分区内土壤的均一度，而光谱指数和产量的变异系数也有所降低；利用光谱数据进行管理分区划分，土壤养分的变异系数总体上有所减低，但降低的幅度小于利用土壤养分数据划分的管理分区，光谱指数和产量的变异系数都有大幅度降低；利用土壤数据结合光谱数据进行管理分区划分，土壤养分和光谱指数以及产量的变异系数普遍降低。【结论】在划分管理分区时，综合考虑土壤养分和光谱数据的空间变异情况是最佳选择，但当缺乏土壤养分数据时，利用遥感影像进行管理分区的划分也是可行的。     

基于主成分分析和聚类分析果园土壤养分综合评价

【目的】对新疆叶城县果园土壤养分进行综合评价,为区域土壤养分管理和施肥决策提供参考。【方法】基于新疆叶城县果园 782 份土壤样本数据:有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾5个养分指标,通过SPSS运行主成分分析得出3个主成分,计算各个样点各主成分的得分以及土壤养分综合得分,SPSS运行K-均值聚类过程将土壤养分综合得分分类,依据土壤养分综合评价得分分类结果查找样点对应的乡级分布。【结果】土壤养分综合得分划分极高、高、中、低四类得分区,样本数所占比率分别为2.69%、20.46%、41.94%、34.91%,中及低类得分区样本数比率达76.85%;极高养分主要分布在萨依巴格乡;高养分主要分布在萨依巴格乡、吐古其乡、依提木孔乡和乌夏克巴什乡;中等养分含量主要分布在萨依巴格乡、加依提勒克乡、依提木孔乡、江格勒斯粮种场和恰尔巴格乡;低养分主要分布在夏合甫乡、依提木孔乡、乌吉热克乡、加依提勒克乡。【结论】叶城县土壤养分分布不均,土壤养分综合属于中低水平。第一主成分是全氮和有机质的综合反映;第二主成分反映速效钾含量对土壤养分供给状况;第三主成分是有效磷含量的描述。     

陕南丘陵区县域农田土壤养分的空间分布格局

【目的】研究陕西南部丘陵区土壤养分的空间分布情况,为区域精准农业的发展提供科学依据和实践指导。【方法】2010-2011年,以陕西省镇安县为研究区,在19个镇采集农田0～20 cm 土层土样2 283个,采用地统计学并结合“GIS”技术,构建不同土壤养分的最优半方差模型,进行普通Kriging插值分析,对该地区土壤养分的空间特征进行评析。【结果】镇安县农田土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷和速效钾,均呈中等变异强度。在空间结构上,土壤速效磷属于弱的空间相关性,有机质、速效氮和全氮表现为中等强度的空间相关性,速效钾具有强的空间相关性。总体来看,农田土壤养分空间呈中间低、四周高的分布格局。农田土壤有机质和全氮平均含量分别为18.27,1.09 g/kg,速效氮、速效磷、速效钾平均含量分别为97.47,16.27,122.09 mg/kg。与20世纪80年代相比,2011年镇安县土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾的增幅分别为40.54%,17.20%,57.21%,125.97%和47.10%。镇安县土壤碳氮比平均为9.84,速效氮磷比平均为4.00。【结论】镇安县农田土壤有机质、全氮和速效磷含量处于中等水平,速效氮和速效钾含量处于中等偏上水平。土壤碳氮比较全国农田偏低,速效氮磷比整体上偏高,比例严重失调。因此,镇安县的农田应科学、合理施肥,以提高肥料利用率。     

基于无人机多光谱影像的春玉米田管理分区研究

为了提高大尺度农田管理的针对性，探寻低成本高效的分区方法，以黑龙江省典型黑土区30.8 hm²春玉米田为对象进行分区研究。基于吐丝期无人机多光谱影像，使用多尺度分割与模糊聚类相结合的方法进行分区，同时基于播种前的土壤养分（土壤有机质、速效氮磷钾）、土壤体积含水率、电导率、pH进行模糊聚类分区并作为对照，对分区间春玉米产量和土壤养分进行方差分析，并对分区内变异系数进行比较以评价分区效果。结果表明，基于无人机影像得到4个较优管理分区为M1、M2、M3、M4，各分区产量分别为7 597.53、8 236.35、8 686.98、9 119.93 kg·hm^-2，各分区间产量差异显著，其中M1、M2、M3间土壤养分差异显著（P<0.05），分区内作物产量和土壤养分的变异系数降低；基于土壤数据确定4个分区，即S1、S2、S3、S4，春玉米产量分别为7 754.81、8 173.44、8 860.05、9 153.23 kg·hm^-2，分区间土壤养分、土壤水分差异显著（P<0.05），分区内部土壤均一性提高。综合来看，2种方法的划分结果在空间分布上具有一定的相似性，同级分区的空间重合度分别为40.00%、46.51%、57.45%、59.38%，整体重合度为51.32%。当缺乏土壤数据时，无人机多光谱影像可为农田管理分区提供参考依据。     

基于VEC模型分析新疆棉花价格空间传导关系

【目的】分析我国新疆棉花价格与全国棉花价格、国际棉花价格的横向传导机理和规律,为完善新疆棉花价格形成机制及棉花市场风险管理提供参考。【方法】采用向量误差修正模型,选取2007~2019年新疆328级棉花现货价格、全国328级棉花现货价格和国际棉花价格CotlookA指数月度数据,研究三者之间的传导关系。【结果】我国新疆棉花价格、全国棉花价格与国际棉花价格,三者之间存在协整关系,国际棉花价格每变动1%,使新疆棉花价格变动1.103%、国内棉花价格变动1.065%。短期,国际棉花价格对新疆和全国棉花价格的传导效应明显,上一期国际棉花价格每变动1%,使本期我国新疆棉花价格变动0.241%、本期全国棉花价格变动0.3%。我国新疆棉价及全国棉价均受国际棉花价格的单向影响,我国新疆棉价与全国棉价之间没有显著的影响关系。【结论】我国新疆棉花现货市场与国际棉花现货市场日益紧密相关,国际棉花现货价格对我国新疆棉花现货价格起主要的引导作用,我国新疆棉花市场被动接受其他市场的价格波动输出,导致新疆棉花价格波动的风险高。     

不同机采棉花品种生长发育及光合物质生产的比较

【目的】筛选出更适宜新疆北疆地区机采的棉花品种。【方法】以新疆北疆地区代表性的早熟棉花品种为供试材料,通过品种比较试验,评价其在生长发育、光合特性及产量性状差异。【结果】新陆早71号生育期为123 d,株高为80.1 cm、始果节高度为25.6 cm、始果节位6.2节,株型紧凑抗倒伏,主要农艺性状表现较优,更利于后期机采;新陆早71号叶面积指数(LAI)合理,叶片光合速率(Pn)、叶绿素含量(SPAD)在各生育期优于其它品种,有利于干物质的积累,促进了后期单株结铃数、单铃重、衣分和籽棉产量的提高。【结论】新陆早71号综合表现较优,为适宜北疆棉区机械采收的棉花品种。     

新陆早33号主要性状稳定性分析

[目的]为更好地开发利用新陆早33号提供参考信息.[方法]对新陆早33号于2004-2008年在农二师、农五师、农六师、农七师、农八师、甘肃河西走廊的16个主要性状进行比较分析.[结果]5a间新陆早33号在6个棉区累计种植101 946.619 hm2;其中2007年(50 432.86 hm2)和农八师(35 039.96 hm2)的种植面积分别最大.6个棉区间除了株高、始节位、果枝数、单株铃数存在极显著差异,始节高、单铃重、衣分存在显著差异外;其它9个性状的差异均不显著.5a间籽棉和皮棉产量呈现显著连续上升的线性趋势,并且有些年份间的差异显著(极显著);其它14个性状的差异均不显著.[结论]新陆早33号的主要性状具有较高的稳定性;栽培措施的不断完善和管理水平的不断提高逐步挖掘出了其高产潜力;该品种可能还有再增产的潜力.     

无膜滴灌栽培条件下不同棉花品种、密度和播期对其生长的影响

【目的】研究无膜滴灌栽培条件下不同棉花品种、密度和播期对其生长的影响,为新疆南疆棉花无膜滴灌栽培技术提供数据支持和理论依据,筛选出适宜的品种、密度和播期。【方法】分别在库尔勒、阿拉尔、图木舒克进行试验,采用无膜滴灌栽培方式和裂-裂区试验设计,研究品种、密度、播期3个因素对棉花生育期、产量构成、农艺性状、干物质积累、纤维品质的影响。【结果】品种和播期对棉花生长影响较大,生育期较短的早熟棉花品种子棉产量较高;播期推迟造成生育期延长,并使子棉产量、单株铃数、衣分、霜前花率逐渐下降,对农艺性状和纤维品质造成一定影响;密度增加造成单株铃数、株高、单株果枝数、单株果节量逐渐下降,对子棉产量、纤维品质未造成显著影响。【结论】棉花品种中619熟性较早,产量较高,可作为新疆南疆无膜滴灌栽培的适宜品种;适宜的播期为4月15~25日;密度22.5×10⁴株/hm²的子棉产量在3个密度中最高,为适宜的种植密度。     

新疆北疆棉花多元复合遥感估产模型研究

[目的]揭示棉花产量与棉花叶面积指数( LAI)、归一化植被指数(NDVI)相关关系,辨识新疆北疆棉花遥感估产最佳时相,建立棉花产量与LAI及NDVI间的多元复合遥感估产模型,为大面积棉花生产管理和估产提供理论参考.[方法]以TM影像为数据源,结合实地调查的棉花LAI、NDVI和产量等数据,对影像数据进行校正,最后用统计学方法分析棉花指数与产量数据间关系和建模.[结果]棉花LAI在各生育期呈先升后降的趋势,花铃期最高,均值为3.69;棉花NDVI在各生育期基本处于稳定的较高水平,棉花生长旺盛,长势较好;棉花蕾期和花铃期LAI与产量呈极显著正相关,花铃期相关系数最高,达到0.75;新疆北疆棉花最佳估产时相为花铃期,最优估产模型为Y=17.76 LAI - 123.05 NDVI +232.15.[结论]利用LAI和NDVI建立多元复合估产模型能有效提高棉花的估产精度.     

新疆海岛棉胚性愈伤组织培养体系

【目的】 研究新疆海岛棉不同材料愈伤组织培养体系,筛选再生能力强的海岛棉材料,为新疆海岛棉基因工程育种提供参考。【方法】 以105份新疆海岛棉为材料,利用改良后的MS培养基对下胚轴共培养,在2,4-D诱导培养基中诱导分化产生愈伤组织,浸染农杆菌介导的红色荧光蛋白,验证转化效果。【结果】 海岛棉材料愈伤组织的增殖速率与其基因型有关,改良后的MS共培养基、2,4-D诱导培养基可有效用于新疆海岛棉共培养和胚性愈伤组织增殖;愈伤组织增殖的适宜培养时间为4个月,时间过长不利于其增殖;愈伤增殖速度与转化率呈正相关,增殖快的材料其红色荧光蛋白的转化率较高;筛选出2份增殖快且转化率好的海岛棉材料。【结论】 建立了新疆海岛棉胚性愈伤组织培养体系与鉴定方法,筛选出9份愈伤增殖好、且能够有效转化的海岛棉材料。     

新疆棉花生产品种机采农艺性状分析

【目的】通过对新疆棉花主推品种的机采农艺性状研究,筛选出适宜机械化采收的品种类型。【方法】对100个新疆棉花生产品种的12个农艺性状进行变异、相关性、主成分和聚类分析。【结果】12个农艺性状中变异大于10%有7个性状,分别为叶枝(64.0%)、吐絮铃数(25.8%)、上部果枝第1果节长度(20.2%)、吐絮率(17.1%)、中部果枝第1果节长度(16.8%)、单株结铃数(16.0%)和果枝始节高度(11.5%)。生育期与株高呈显著正相关,与单株结铃数、吐絮铃数呈极显著负相关。株高与果枝数、果枝始节高度和单株结铃数呈极显著正相关。果枝(中部夹角,下同)夹角与中部果枝第1果节长度呈极显著正相关,与吐絮铃数呈显著负相关。果枝始节与果枝始节高度呈极显著正相关,与吐絮率呈极显著负相关。叶枝与上部果枝第1果节长度呈极显著正相关。5个主成分累计贡献率达到81.15%,主要和生育期、株高、果枝夹角、果枝始节高度、果枝始节有关。将100个棉花品种在遗传距离为44.0时划分为7类,初步筛选出第二类群中的11个品种更符合机采品种性状要求。【结论】筛选出11个更适宜机采的棉花品种。     

干旱区田间高温与棉蚜种群动态的关系初探

[目的]探索干早区田间高温对夏季棉蚜种群动态的影响.[方法]于2008年夏季在阜康地区调查了高温时节田间棉蚜种群动态及其构成,同时分析了相关的关键气象要素.[结果]新疆北部干早区田间棉蚜存在繁盛期种群崩溃现象,持续多天的高温导致了田间棉蚜种群数量开始急剧下降,在种群数量达到峰值前,高温影响下棉蚜种群已经开始崩溃,表现为种群老龄化,种群迁出趋势增强.[结论]棉蚜种群崩溃开始于种群构成发生变化;高温是棉蚜种群崩溃的关键因子之一.     

1膜3行下株距与氮肥对机采棉生长发育及产量的影响

【目的】 研究1膜3行条件下氮肥配比及种植株距对棉花生长发育及产量的影响并选出最优组合。【方法】 以新陆中 88 号为供试品种,采用裂区试验设计,主区为3种氮肥追施策略,副区为10、8、6 cm 3个株距。分析不同处理对棉花生长发育、棉铃时空分布、蕾铃脱落率及产量与纤维品质的影响。【结果】 氮肥均施的处理N₂铃数多,铃数比N₁、N₃高8.7% ~23.3%、8.82% ~36.5%,其棉铃时空分布更理想,蕾铃脱落率低从而增加产量,且N₂处理纤维品质显著优于其他2个处理。综合收获株数及单株结铃数等产量构成因素可得,氮肥均施处理N₂及株距8 cm(D₂)的处理N₂D₂皮棉产量最高,为3 025.65 kg/hm²。【结论】 在1膜3行模式下,氮肥均施及株距8 cm的处理N₂D₂能取得高产,适合在生产中推广应用。     

筛选对脱叶剂敏感的南疆陆地棉种质资源

【目的】研究南疆90个陆地棉种质资源喷施脱叶剂后脱叶和吐絮情况,筛选出对脱叶剂敏感的种质资源,为筛选和培育脱叶剂敏感品种提供参考。【方法】对南疆90份陆地棉种质资源喷施脱叶效果较好的脱叶剂脱吐隆(复配乙烯利),分别调查喷施脱叶剂后,不同时间不同类型棉花叶片脱落和棉铃吐絮情况。【结果】不同棉花种质资源的脱叶率在第4 d及第7 d有显著差异,最终脱叶率高达95%以上的品种有新陆中2号、新陆中5号、合信27等10个品种;不同品种间药后吐絮率不同;不同类型叶片脱叶率及脱叶效果不同;根据脱叶效果进行聚类分析,将90份种质资源分为4类,其中第Ⅱ类品种对脱叶剂最敏感。【结论】喷施脱叶剂后不同品种脱叶率和吐絮率有所不同,第4~7 d的脱叶率可以作为南疆陆地棉品种对脱叶剂敏感性的评价指标;果枝叶的脱叶效果最好,叶枝叶次之,主茎叶最差;第Ⅱ类是脱叶剂敏感种质。