3D Surfer在田间土壤信息可视化表达中的应用

精准农业是当今世界农业发展的新潮流,是未来农业发展的雏形.为了清晰地分析田间土壤的养分空间变异,直观的展示养分的空间分布,为农田实施精准施肥和管理提供依据,利用3D surfer软件中的五种插值算法来实现现对规则网格数据的插值处理.通过体成像功能来制作横向切片,实现对土壤不同深度养分数据的三维可视化.选择绘制了0～200 cm硝态氮的切片图来直观、清晰地反映硝态氮的空间变异性分布.     

基于Surfer软件的田间信息制图与分析

为了直观清晰地表达田间信息的空间分布状况,为农田的定位施肥等农田精细管理提供依据,利用Surfer8.0软件中提供的克立格插值法处理农田信息数据,分别绘制在不同采样方案下土壤速效磷的等值线分布图,并对其进行了定性和定量分析,确定了合理的采样方案。又分别绘制了碱解氮、速效磷、速效钾与小麦产量的三维线框图,该图直观、清晰地反映了碱解氮、速效磷、速效钾与小麦产量的空间变异性分布情况以及它们之间存在的正相关关系。     

利用Java 3D技术在三层B/S结构下实现三维地形可视化

在互联网环境下实现地形三维可视化,具有重要的研究意义和广泛的应用价值.本文提出并设计了在三层浏览器/服务器(B/S)结构下,利用Java 3D技术实现基于互联网的三维地形可视化技术方案,并成功实现了原型系统.实验表明,在三层B/S结构下采用Java 3D进行场景建模和交互,是在互联网环境下实现三维地形可视化的有效途径.     

不同土地利用方式下冲积沙岛土壤硝态氮空间分布特征研究

以上海市崇明岛为例,利用地统计分析方法研究冲积沙岛不同土地利用方式下土壤硝态氮随土层深度的变化趋势及空间分布特征.结果表明:雨季集中期,崇明岛土壤硝态氮含量偏低,0-20、20-40和40-60 cm分层土壤硝态氮含量分别为0.95、0.53和0.46mg·kg-1,呈现随着土层的加深而减少的趋势.地统计分析表明,土壤硝态氮具有中等的空间相关性,其含量在研究区域的空间变异受结构性因素和随机因素的共同作用;研究区域土壤整体与分层土壤的硝态氮Kriging插值结果较为一致,均呈现两个相同的高值区域:中部偏东的堡镇生活区和港沿镇林地以及西部的明珠湖畔林地.方差分析表明,林地和生活区硝态氮含量与其他土地利用方式之间差异显著,当地的林下饲养畜禽模式和生活污水排放方式造成了这种差异,应是重点监控区.     

铜绿微囊藻对亚硝态氮的利用

通过室内培养,研究了不同亚硝态氮浓度对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响和藻对亚硝态氮的利用,实验分析了水体中亚硝态氮、硝态氮和铵态氮浓度的变化,测定了铜绿微囊藻的生长曲线、藻细胞内亚硝态氮含量和藻亚硝酸氧化酶(NOR).结果显示,在10 mg NO-2-N·L-1的处理组中,培养基中亚硝态氮和硝态氮浓度同时减少,说明铜绿微囊藻可以同时利用亚硝态氮和硝态氮;在20和30 mg NO-2-N·L-1的处理组中,随着藻的生长培养基中亚硝态氮的浓度减少,硝态氮浓度增加,而且电泳实验显示此培养条件下铜绿微囊藻能产生亚硝酸氧化酶,表明培养基中的亚硝态氮被亚硝酸氧化酶氧化为硝态氮.本实验也表明高浓度的亚硝态氮(大于10 mg NO-2-N·L-1)能够抑制藻的生长.     

硝化抑制剂DMPP对菜园土壤铵态氮与硝态氮含量的影响

为进一步完善蔬菜硝酸盐污染的调控技术体系，采用好气培养法研究了新型硝化抑制剂3，4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)对菜园土壤NH4^ -N，NO3^--N含量的影响。结果表明，在培养过程中，土壤NH4^ -N含量呈现出先减少后略有升高的变化趋势，而NO3^--N含量呈现出先升高后减少的变化趋势，DMPP处理的土壤中NH4^ -N含量高于硫硝镀(ASN)处理，NO3^--N含量则相反。     

施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究不同施氮模式:农民习惯施肥(N-farmer)、减施化肥氮26%(74%N-farmer)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N(74%N-farmer+S)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N和采用滴灌(74%N-farmer+S+D)、减施化肥氮45%结合调节土壤C/N和采用滴灌(55%N-farmer+S+D)的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响.结果表明,55%N-farmer+S+D模式下番茄产量最高为108 349 kg·hm~(-2),产投比最高为26.1;与N-farmer模式相比,74%N-farmer、74%N-farmer+S、74%N-farmer+S+D和55%N-farmer+S+D模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加,其中55%N-farmer+S+D模式的氮素当季利用率为9.56%.氮素农学效率为43.67 kg·kg~(-1),均显著高于N-farmer模式(P<0.05);氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异,55%N-farmer+S+D模式的效率最高为598.06 kg·kg~(-1);55%N-farmer+S+D模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493.81 kg·kg~(-1)和53.84%,均高于N-farmer模式.氮平衡结果表明,N-farmer模式的表观损失最高,55%N-farmer+S+D模式显著低于N-farmer模式;相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势;番茄盛果期和拉秧期,74%N-farmer+S、74%N-farmer+S+D和55%N-farmer+S+D模式在0～100 cm剖面累积的硝态氮含量均低于N-farmer模式,拉秧期N-farmer模式累积的硝态氮含量最高达705.24 kg·hm~(-2),74%N-farmer+S+D模式累积的硝态氮含量最低为453.75 kg·hm~(-2);番茄在3个不同生育期,土壤硝态氮多累积在0～40 cm土层,硝态氮的相对累积量约为50%.综合以上分析结果,集成模式55%N-farmer+S+D具有明显优势,能够提高氮肥的吸收和利用效率,减少土壤硝态氮的残留.     

基于Cult3D的网络虚拟模型室的设计与实现

本文将Cult3D网络三维技术和网络化管理技术相结合,设计并开发出了一套网络虚拟模型室系统.该系统充分发挥了网络的资源共享性和Cult3D在动态交互、文件体积和画面质量等方面的优越性,具有较高的实用性.     

黄土高原南部夏季不施肥种植玉米对旱地土壤残留养分的利用

夏季降水是造成我国西北黄土高原区旱地土壤硝态氮淋溶的主要原因.通过田间长期定位试验研究了冬小麦收获后,不施肥种植夏玉米而利用土壤残留养分阻止硝态氮淋溶的效应.结果表明,小麦播前施氮量增加,夏玉米收获期生物量和子粒产量增加,但磷肥用量增加对其影响不明显.小麦播前施氮量增加,夏玉米氮磷钾累积增加,施磷量增加,氮钾素累积降低,磷素累积无显著变化.土壤剖面含水量随小麦播前施氮量增加而降低,不同施磷量土壤剖面水分累积量的差异显著减少.不施肥种植夏玉米可以有效阻止和减少土壤剖面硝态氮淋溶,但在小麦播前施氮240和320 kg·hm-2时仍有较明显淋溶,其累积峰逐渐向深层土壤转移,造成氮素损失.施磷时,土壤剖面0～220 cm硝态氮累积量下降,220 cm以下土层变化不明显.     

不同植物轮作提取深层土壤累积硝态氮的效果

【目的】利用不同植物轮作,通过生物修复耗竭深层土壤剖面的累积硝态氮,从而控制集约化粮田过量施氮造成的硝酸盐淋洗。【方法】通过田间试验,比较小麦-玉米轮作、休闲-玉米、小麦-休闲、紫花苜蓿连作、紫花苜蓿+苇状羊茅间作、黑麦-苋菜轮作、黑麦-高丹草轮作、黑麦-甜高粱轮作对土壤剖面硝态氮累积和淋洗的降低效果。【结果】紫花苜蓿、高丹草、黑麦1-2 m土体根系占0-2 m土体总根系的比例最高;黑麦-苋菜、黑麦-高丹草和黑麦-甜高粱处理具有较高的年吸氮量（330-390 kgN•hm-2）;与小麦-玉米传统轮作相比,夏季休闲增加了土壤硝态氮淋洗。经过1年的田间试验,5个修复植物处理0-1 m、1-2 m的硝态氮累积量分别降低124.3和81.2 kgN•hm-2,其中苋菜、甜高粱、高丹草对深层土壤中硝态氮的消减作用较大;甜高粱、高丹草、苋菜种植下1 m处土壤溶液中硝态氮浓度一直处于最低水平,平均仅8.6 mg•L-1。【结论】在本试验条件下,黑麦-高丹草轮作是一年内提取深层土壤累积硝态氮效果最好的种植模式。     

黄土区采煤沉陷农田土壤养分的三维可视化

当前,我国黄土区井工采煤已经造成大量农田沉陷,但针对沉陷农田的养分表达侧重于传统的二维等值线表达,与沉陷地形变化信息不能很好地结合。以山西潞安集团司马煤矿沉陷区农田养分数据可视化为例,对不同沉陷深度下土壤特征空间变异运用Surfer软件进行三维可视化新途径研究。结果表明,应用Surfer软件的等值线功能和三维地形模块,简便、高效地实现了以空间数据形式表达沉陷农田区域的养分空间变化格局,为简便、准确掌握养分因子在整个沉陷农田区域内的空间异质特征探索出一条新途径。     

落叶松人工林土壤硝态氮和铵态氮的动态

为探究华北落叶松人工林硝态氮与铵态氮的质量分数动态与关系及对施肥的响应,选取秦岭北麓中龄（21 a）华北落叶松人工林为研究对象,定期取样测定土壤中硝态氮和铵态氮的质量分数动态。结果表明：不施肥处理的硝态氮与铵态氮的质量分数具有相关关系,生育前期人工林土壤硝态氮与铵态氮相关关系呈直线相关, R2达到09．0;随着生育期的延长,直线相关性逐渐下降。施肥对土壤硝态氮与铵态氮的质量分数变化的影响基本一致,施肥量越大土壤硝态氮与铵态氮的质量分数越高;磷肥的施用会增加土壤中硝态氮和铵态氮的质量分数,随着施肥时间的延长,硝态氮与铵态氮的质量分数逐渐降低,其中,硝态氮的质量分数变化相对于铵态氮较明显。     

河北省典型保护地蔬菜土壤硝态氮的含量和分布

调查了定州市和永年县蔬菜大棚和拱棚施肥情况 ,并采集土壤样品测定了土壤硝态氮含量。结果表明 ,蔬菜土壤硝态氮含量定州市平均比永年县高出 1 3 3～ 38 9mg/kg。表层土壤的硝态氮含量 ,定州市变化幅度 60～ 2 0 0mg/kg ,平均 94 2 5mg/kg ,永年县变化幅度为43 0～ 64 7mg/kg之间 ,平均 5 5 4mg/kg。保护地蔬菜土壤 0～ 1 0 0cm土层积累了大量的硝态氮。其中定州市蔬菜大棚土壤 1m土层内硝态氮含量平均为 80 7 0 6kg/hm2 ,永年县平均为430 32kg/hm2 ,均高于大田作物。容易造成土壤硝态氮积累和淋溶。     

植物三维可视化研究进展

植物三维建模及其可视化系统基于植物的生理生态特性和形态特征进行研究,对于植物生长过程研究和自然景观再现均有重要意义。从基于模型的三维建模、基于图像的三维建模和基于扫描数据集的三维建模三个方面阐述了植物的三维建模研究进展,介绍了几何模型以及多个植物可视化系统软件的研究成果,总结了植物三维建模方式及其可视化系统存在的优势与不足,尤其是植物生理生态模型与形态模型可视化的耦合研究还有待完善,并对植物三维建模方式及其可视化系统的趋势进行了展望。     

不同保墒灌溉措施对冬小麦土壤中NO3-N分布的影响

[目的]研究不同保墒灌溉措施对冬小麦土壤中NO3-N分布的影响。[方法]测定同一灌溉量不同保墒处理和同一保墒处理不同灌溉量条件下冬小麦土壤中NO3-N的积累量。[结果]不同保墒处理在灌溉或非灌溉条件下,其NO3-N含量基本随着深度的增加而递减;非灌溉和春灌条件下,NO3-N累积量大小顺序为PAM〉CK〉秸秆覆盖〉地膜覆盖,而冬灌条件下则PAM处理硝NO3-N累积量最小,其他处理差异不大。对于同一处理不同层次NO3-N含量大小顺序均为非灌溉〉春灌〉冬灌。经PAM处理后,土壤淋溶液中全N的累积量均低于对照,随着PAM施用浓度的增加土壤中N淋溶损失量越少。[结论]该研究结果可为下茬作物的施肥提供理论参考。     

冬小麦土壤无机氮淋失规律及灌水施氮量的推荐

通过田间试验,研究了冬小麦不同水肥处理下土壤无机氮动态及其对产量的影响,目的在于探明河北平原高产田区水肥迁移规律,为有效指导水肥运筹、提高水肥利用率提供科学依据。结果表明,同一土层中,不同施氮水平和取样时期土壤NH 4-N含量无显著差异。随施氮量的增加土壤硝态氮逐渐增加,随灌水量的增加土壤硝态氮呈向下迁移的趋势;冬小麦生长季中土壤硝态氮的淋失主要发生在底墒水和返青灌水时期;施肥和灌水通过作用于成穗数、穗粒数和千粒重等作物产量构成因子和植株体内含氮量来达到影响作物产量。河北平原地区小麦推荐经济施肥和灌水量为:施氮量203.17kg.hm-2,灌水量718.38m.3hm-2。     

基于Arcview软件的麦地信息的表达与分析

为了准确直观地描述麦地信息在空间上的分布,为麦地的精细管理提供依据,文中采用软件ArcView 3.3中的克立格插值法对麦地信息绘制不同采样方案下的空间分布图并对其进行分析,确定了合理的采样方案。另外,还利用软件ArcView的叠加分析功能,产生综合信息图,直观地反映了小麦籽粒产量与土壤特性的相互关系。     

田间土壤特性的空间变异性

在田间对土壤的一些基本特性参数－－体积密度、初始含水率,饱和含水率,饱和水力传导度和孔隙大小分布参数进行了测试。对各土壤特性参数实测样本的统计分析结果表明,所选定的试验田块中除孔隙大小分布参数服从对数正态分布外,其他参数均服从正态分布。根据各参数在该田块内的等直线分布图,分析了参数的空间分布特征。