水肥耦合与旱地农业持续发展

水资源不足及人口增长给农业生产增加了很大压力，寻求开发旱农区相对丰富的土地资源成为满足需求增长的重要方法。文章讨论了旱地农业持续发展的限制因子、旱地水肥关系、水肥耦合效应机理以及水肥耦合对旱地农业持续发展的意义。     

新疆棉花遥感监测识别区域的划分

对新疆棉花遥感监测识别区域进行划分,其目的是为新疆棉花监测运行系统中的样点布设、遥感信息获取和处理、遥感最佳时相的选择、作物识别和面积估测等提供科学依据.以遥感监测区划的原则、依据和指标为指导,以新疆遥感图像数据库、地理基础与专题图空间数据库、统计数据库为研究资料,结合农作物物候历、地面光谱与实地调查进行分析研究,做出了新疆三大棉区的遥感信息源区的划分、最佳时相区的划分与棉花遥感识别区的划分.区划结果表明:新疆三大棉区均定为陆地资源卫星信息源区;新疆三大棉区除吐鲁番地区6月上、中旬为棉花识别的次佳时相期,8月下旬为最佳时相期外,其他棉区棉花遥感识别最佳时相均为9月,次佳时相也均为6月;并在此基础上,把新疆三大棉区划分为6种棉花遥感识别区,即主棉区、重棉区、次重棉区、次棉区、零星棉区与无棉区.     

高寒半干旱区水肥耦合对西芹收获期硝酸盐效应研究

为了探讨西芹水肥耦合作用,采用三因素(氮、磷和水)五水平(因子水平为-1.682、-1,0,1,1.682)二次通用旋转组合设计,在冀西北高寒半干旱区开展了水肥耦合对西芹硝酸盐效应的旱棚试验研究。结果表明,在该试验条件下水分对硝酸盐降低的作用最大,磷肥次之,氮肥最小;从卫生学角度考虑水肥耦合的硝酸盐效应最佳顺序依次为:中水中肥效应最佳,高水高肥次之,低水低肥较差;水肥交互耦合效应大小顺序是磷水耦合>氮水耦合>氮磷耦合。在西芹水肥管理方案中,硝酸盐不同取值区间内三因子的变化范围均相同,体现了因子间相互替代效应。从卫生学角度考虑,以中水中肥为宜。     

新疆棉田土壤养分限制因子的系统研究

于1996～2002年在新疆4个主要棉区，采集21个点的主要类型耕层土壤，应用土壤养分状况系统研究法，根据土壤分析、吸附试验和盆栽试验的结果确定试验方案，阐述了新疆主要棉区土壤养分状况的差异性、土壤主要养分限制因子和氮磷钾肥对棉花的增产效益，结果表明：氮、磷是棉田土壤养分的第一、第二限制因子，钾和锌已成为新疆棉田土壤养分的限制因子或潜在限制因子，硼和锰各地表现不同，其主要养分的平均缺乏顺序为N〉P〉K〉Zn〉B〉Mn。施用氮肥、磷肥和钾肥对棉花的增产效益分别为1．62kg／kgN，1．85kg／kgP2O5和2．71kg／kgK2O。     

温室滴灌施肥条件下水肥耦合对番茄产量影响的研究

在滴灌施肥条件下,采用311A—D最优饱和设计,通过温室小区试验,研究了水肥耦合效应对番茄产量的影响。通过主因素、单因素效应分析,定量地评价了灌水下限、氮肥用量和钾肥用量与番茄产量的关系,提出了目标产量的最优水肥组合方案。     

新疆棉花种植面积的时空变化及适度规模研究

本研究通过对建国以来新疆植棉业的调查数据进行统计分析, 探究其时序演变规律和空间分布特点,并运用模糊数学理论和层次分析法, 构建植棉规模及其影响因素的交互作用模型, 揭示新疆植棉业发展的适度规模。研究结果表明: (1)1949 年以来, 新疆植棉规模不断扩大, 从1949 年的33.41×10³ hm² 上升到2007 年的1 782.60×10³ hm², 且表现出明显的阶段性和波动性; 三大棉区即南疆棉区、北疆棉区、东疆棉区变化特点各异, 其中南疆棉区起主导作用; 按绿洲分类棉区中, 以塔里木盆地绿洲棉区和西北沿边绿洲棉区变化明显。(2)现有条件下, 整个新疆棉花种植经营适度规模以800×10³~1 000×10³ hm² 为最优, 600×10³~800×10³ hm² 次之,400×10³～600×10³ hm² 再次之, ＞1 000×10³ hm² 最差。该规模标准可作为制定新疆植棉业发展、安排植棉业经济投入和劳动力投入、进一步优化农业产业结构的依据。     

沙质海岸木麻黄防护林水肥耦合效应研究

为探索滨海沙地木麻黄水肥耦合效应规律,以有机肥作为水的载体,采用二次通用旋转组合设计,开展了木麻黄水、N、P、K 4因素水肥耦合试验.结果表明:水和P肥是影响木麻黄生长的主导因素.随着木麻黄生长以及水肥因素间的互促、互竞以及拮抗作用,各因素效应表现为:施N没有增产效果;不论N、P、水在何水平,施K效应不显著甚至有明显的负效应;不论水、N、K在何水平,在低P情况下,耦合效应都随P的增加而减小,而在高P情况下其耦合效应值却随P的增加而增加;不论N、P、K在何水平,耦合效应均随水的增加而增加.综合效应分析结果,提出N、P、K、水各因素的最优组合为每株树水用量3.0 kg即有机肥1.0 kg 过磷酸钙0.6 kg,该条件下,水肥耦合效应最大,理论上,实施后20月幼树生物量可增加42.54 kg ·株-1.     

水肥耦合改善我国粮食主产区作物产量与品质的研究进展

肥料及水分是农业生产中影响主产区作物生长状况的重要环境因子,水肥耦合是改善我国粮食主产区作物产量与品质的重要途径。研究在分析水肥耦合概念及原理的基础上,探究了水肥耦合效应对作物生长发育的影响。水分与肥料相互作用、相互制约,在作物生长发育过程中体现出明显的耦合作用。基于此,分析了水肥耦合改善我国粮食主产区作物产量与品质的进展,以期为提高我国粮食作物的产量提供参考。     

极端干旱区滴灌葡萄水肥耦合效应研究

葡萄作为新疆吐哈地区的特色支柱产业,受到干旱少雨、蒸散量大等特殊自然条件的限制,导致在水肥管理上存在着灌溉定额过大和高耗低效等问题。采用滴灌水肥技术,通过对不同水肥条件下葡萄园土壤耗水量和产量的监测,分析水肥耦合效应对葡萄产量的影响。结果表明:水肥耦合效应对葡萄的产量影响较大,在节水不超过56%、节肥25%左右时,滴灌葡萄适宜的灌溉定额在8 250 m~3 hm~(-2)~9 000 m~3 hm~(-2),施肥水平在300 kg hm~(-2)~450 kg hm~(-2),可以获得较高的葡萄产量。以二元二次多项式拟合葡萄产量(Y)与灌水量(W)、施氮量(F)的关系,得到数学模型:Y=-9 197+10.04W-7.713F-0.000 6W~2+0.010 4F~2+0.000 9WF,对数学模型求极值可得到最佳灌水量和施氮量分别为8 736 m~3 hm~(-2)、390 kg hm~(-2),最高产量可达到34 393 kg hm~(-2)。     

稻田水肥资源高效利用与调控模拟

水和肥是影响作物产量与生态环境的重要因素。为揭示稻田水肥利用规律,以达到稻田节水、省肥、高产、减排的目标,该文以湖北省漳河团林实验站稻田水肥耦合灌溉与控制排水试验观测数据为基础,联合运用作物生长模型ORYZA 2000和田间水文模型DRAINMOD 6.0,模拟分析不同降水、节灌、施肥、控排条件下的水稻产量与稻田排水量响应关系,得出了稻田水肥调控的临界条件,即采用稻田间歇灌溉方式,灌水定额30 mm,施氮量170 kg/hm2左右,控制排水水位20 cm时,节水12.5%～18.87%、省肥35.1%、增产11%、减排19.9%。本研究对加强农田水肥科学管理,提高水氮生产效率,防治农业面源污染,促进灌区可持续发展具有重要意义。     

棉花膜下滴灌水氮耦合效应研究

在南疆气候条件下,研究了膜下滴灌棉花水氮耦合效应。结果表明,在膜下滴灌条件下,水氮存在明显的互作效应,水分胁迫极大地抑制肥效发挥,而水分适宜时,不同氮肥处理棉花产量差异显著;氮肥也促进了水分效应的发挥,但是水分是棉花产量的主效应因子。试验中最优水氮组合为每公顷灌水505.mm、氮肥225.kg。高产棉花冠层指标分别为:株高66.9.cm、叶龄15.6个、果枝13.1台、成铃数8.9个。水氮胁迫缩短了棉花生育期,这可能是不同水氮处理棉花产量差异的主要原因。     

棉花种植机械化关键技术与装备研究进展

作为棉花产业发展的基础环节,棉花种植机械化是制约棉花产业发展的重要瓶颈。实现棉花种植机械化是棉花产业发展方式转变、提质增效、提升国际市场竞争力的重要途径之一,也是棉花产业全程机械化和规模化的研究重点。该文总结了中国棉花种植现状和特点,阐述了国内外典型棉花种植机械化关键技术与装备的研究现状,重点剖析了棉花育苗移栽和直播2种主要种植技术与装备发展动态。在此基础上,结合精准农业背景和棉花产业生产发展要求,归纳了现有棉花种植机械化技术与装备面临的机会和挑战,提出未来的研究方向和发展建议,以期为棉花种植机械化技术研究与装备创新设计提供参考。     

海河流域低平原缺水盐渍区生态农业模式

海河流域低平原缺水盐渍区包括石德线以北、滏阳河以东1.2万平方公里，该区水资源缺乏，土壤盐碱，农业生产力低。南皮农业综合试验区十年的研究与实践的结果表明，以“水肥盐综合调控，粮棉草适水种植，林果枣生态配置，牛羊鸡适度规模”为核心内容的适水型农牧结合的生态农业模式是该区农业持续发展的可行模式，本文利用区域生态学原理，总结了该区的生态因素特点，结构功能，及农业生态系统调控的技术。     

新疆棉田残膜回收方式及资源化再利用现状问题与对策

地膜覆盖栽培技术在促进农作物增产增收的同时,地膜残留问题也给农业生产环境及生态环境带来了诸多危害,地膜使用与农业生态环境保护及农业绿色可持续发展之间的矛盾日益突出。新疆作为中国棉花主产区,受种植面积增长、长年连作、地膜强度差及回收力度不够等多重因素影响,棉田残膜污染问题尤为严重。该文在实地调研的基础上,分析归纳当前新疆棉田地膜使用基本状况及残留污染情况,以当前新疆棉田残膜回收方式及资源化利用情况为主要研究内容,对采用不同回收方式回收的棉田残膜特点进行分析。通过实地调查当前新疆残膜初清理方式、再加工处理工艺流程及利用途径等基本情况,分析了各生产环节配套设备及工作过程,结果表明:先进适用的农田残膜回收机械缺乏、机收棉田残膜含杂量较高、残膜初清理及再加工设备缺乏且技术不成熟、残膜初清理及再加工企业较少等是阻碍新疆农田残膜资源化利用进程的主要影响因素,建议通过加快耐候性及高强度地膜推广与示范,提升农田残膜机械化回收技术水平,合理布局残膜初清理及再加工企业等多种途径,实现地膜生产、使用、回收及资源化利用各环节协同推进,形成全产业链闭环残膜污染治理模式,全方位及多层次解决新疆农田残膜污染问题,为新疆乃至全国农田残膜污染治理及资源化利用提供一定借鉴与参考。     

模糊数学综合评判分析北疆加工番茄水氮耦合效应

为探求北疆地区种植加工番茄节水、节肥、高产、高效的科学灌溉施肥制度,本研究于2017-2018年在石河子大学节水灌溉试验站开展水氮耦合试验。试验设置4个灌溉水平,3个施氮梯度进行完全组合设计,分析不同水氮处理下加工番茄的生长生理指标、品质因素和经济效益。结果表明,适宜的水氮耦合对加工番茄的株高、茎粗影响极显著(P<0.01)。灌溉量对加工番茄花期的光合指标影响显著,水氮耦合对番茄花期净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)影响显著(P<0.05)。较低、较高的灌溉施氮量不利于加工番茄的增产以及果实品质和灌溉水利用效率的提高。基于模糊数学综合评价法认为,当考虑节水、节肥、经济及环境等综合效益时,应设置灌溉量为4 500 m³·hm^-2,施氮量为225 kg·hm^-2。综上所述,适宜的灌溉量和施氮量可以提高作物经济效益和农户的种植积极性。本研究结果对改善北疆农田肥料污染,提高水肥利用效率具有深远意义。     

新疆典型膜下滴灌棉花种植模式的用水效率与效益

膜下滴灌技术因具有显著的节水、保温、抑盐、增产效果,在新疆自治区棉田中已获得大面积推广应用。在目前的大田棉花生产条件下,结合当地的光热、土壤、机械等条件,因地制宜选择合理的膜下滴灌种植模式,对合理调控棉田土壤水盐分布、促进棉花生长与增产、提高劳动生产率和增加棉农收入等具有十分重要的意义。迄今为止,在新疆自治区主要存在3种典型的膜下滴灌棉花种植模式,分别为传统模式、机采模式和超宽膜模式。该文通过开展实地调查取样,基于种植密度、灌溉定额、根区土壤水盐分布、覆膜宽度以及其它影响棉花生产收益的因素,对3种典型膜下滴灌棉花种植模式的水分利用效率与经济效益进行了对比分析。结果表明,由于各种种植模式下不同的种植密度、灌溉定额、根区土壤水盐分布、覆膜宽度等对棉花的耗水与产量产生了较大影响,导致棉花的水分利用效率存在明显差异：超宽膜模式棉花的水分利用效率为1.04 kg/m3,明显高于传统模式的0.98 kg/m3与机采模式的0.89 kg/m3。另外,经济效益受种植模式（影响前期投入与棉花产量）与采棉方式（影响采棉支出与籽棉收购单价）的影响较大：超宽膜模式具有最高的经济效益,其单位面积纯收入达18582元/hm2,稍高于机采模式下的18298元/hm2,传统模式下纯收入最低,仅11725元/hm2。因此,为高效利用农业水资源并增加种棉收益,建议在新疆自治区大力推广超宽膜模式,并对现有采棉机进行适当改进以在超宽膜模式下实现采棉机械化;或适当调整现有机采模式下的滴灌带布置形式（如将其布置在窄行的中央）,但相关的效应仍有待更进一步研究。     

新疆兵团棉花生产机械化发展现状问题及对策

自新疆生产建设兵团(以下简称新疆兵团)成立以来,棉花种植面积和总产量有了非常明显的增长。为了揭示其快速增长的原因,该文运用观察法、文献研究法、系统科学方法等研究方法,分析和回顾了新疆兵团棉花生产机械化发展的历史,总结了新疆兵团棉花生产机械化的创新技术。由分析总结显示,新疆兵团棉花生产在自治区和中国处于领先和引领作用的原因,是新疆兵团棉花生产机械化起了关键作用,新疆兵团棉花生产基本实现了全程机械化,并逐步向规模化、信息化、智能化和社会服务化方向发展。也充分说明,农业装备水平的提高,是现代农业发展的坚实基础。该文也梳理了新疆兵团棉花生产机械化过程中遇到或出现的一些问题,根据农艺和农机技术发展的趋势,提出未来新疆兵团棉花生产机械化发展的对策。     

水肥调控技术及其功能性肥料研究进展

综述水肥调控的有关技术,以及以高吸水性树脂 (super absorbent polymer,SAP) 为保水、缓/控释材料制备保水型缓/控释肥料的研究进展,为今后此类肥料的开发、应用提供依据。水分和养分是限制我国旱地农业可持续发展的主要因子,以肥调水,以水促肥,充分发挥水肥的协同效应是提高水肥利用率的关键。目前,水肥调控 (耦合) 技术的实施主要通过农艺措施和施肥灌溉技术来完成。近年来,随着SAP性能的不断改善和使用的普及,人们对SAP在吸水保水的同时,对土壤肥料养分的保持和缓释作用开始给予了重视,以SAP为保水、缓释材料的保水型缓/控释肥料的研究成为水肥调控研究的热点。SAP与一般聚合物不同之处是它具有高度亲水性,聚合物的骨架是一个适度交联的网状结构,进入树脂分子内的养分离子或分子可以以各种结合形式被暂时固定而延缓了养分的释放。土壤中可溶性盐对SAP吸水性能有重要影响,但尿素分子影响甚小。保水型缓/控释肥料可通过养分负载、复混或包膜等工艺制备。保水型缓/控释肥料是水肥调控 (耦合) 技术、化学制剂保水节水技术和肥料缓/控释技术的综合运用和物化的载体,兼具吸水、保水和养分缓/控释功能,实现水肥在同一时空条件下的一体化调控,同时提高水分和肥料的利用效率,在农业、林业、环境修复、生态工程等领域具有广阔的应用前景。未来工作是进一步寻求合适的SAP制造原料和工艺,降低成本;应用分子设计,改善SAP的结构,提高生物降解性,控制盐分的不利影响,提高肥料的吸水、保水和对养分的缓释性能;加强养分释放机理和不同于普通缓/控释肥料评价方法的研究。     

2000-2020年南疆地区棉花种植空间格局及其变化特征分析

南疆地区是中国棉花的重要产区。综合全面了解南疆地区棉花种植空间格局及其变化特征对各级政府部门制定相关决策、保障国家粮棉供给、促进中国棉纺织工业加速发展具有重要意义。该研究以MODIS EVI数据为基础，应用TIMESAT软件平台集成的Double-Logistic滤波对棉花生长曲线进行重构，根据曲线特点提取阈值，进而提取南疆地区棉花种植信息，分析其种植空间格局及其变化特征。结果表明：1）南疆地区棉花主要分布在天山山脉南侧，形成以阿克苏地区为核心，喀什东北部及巴州北部为边缘的"核心-边缘"结构；2）近20 a南疆地区棉花种植面积增加103.17万hm2，年均棉花面积增长5.16万hm2，主要来源于耕地（76.85%）与草地（11.91%）；3）棉花分布在空间上呈"东北-西南"走向，棉花种植重心近20 a总移动距离91.5 km，年移动速率4.58 km/a，基本稳定保持在阿克苏市境内；4）南疆地区棉花种植面积冷点主要分布在克州以及和田地区，2005年后逐渐向西南侧集聚；热点分布格局年际变化显著，2005年前主要分布在阿克苏地区，2005年后逐渐向南疆地区东北侧延伸，主要集中在阿克苏地区以及巴州地区北部。研究成果可为制定区域国土管理制度和涉棉企业科学决策提供参考，对调整和优化棉花结构布局具有积极作用。     

水土流失治理效益与生态农业发展的耦合协调性分析

构建生态、经济、社会和谐共赢关系是实现黄土高原区域可持续发展的必由之路。该文利用陕甘宁三省16个地级市2007-2014年的面板数据,基于耦合协调度模型分析了水土流失治理效益与生态农业发展水平的耦合协调态势,采用双变量空间自相关模型分析了两系统耦合协调度的空间集聚性。结果表明:研究区域水土流失治理效益和生态农业发展水平的耦合度较高,协调度偏低,耦合协调发展趋势滞缓,呈"低水平均衡"状态;空间集聚性整体逐步加强,但两级分化严重,"高—高"集聚区与"低—低"集聚区中间缺乏必要的"辐射枢纽",亟待培养新的集聚极点。因此,维持耦合发展势头,增强对外辐射;加强试点研究,突破协调发展瓶颈;培养新的集聚极点,缓解空间集聚两级分化是未来黄土高原区促进水土流失治理与生态农业协同发展的主要方向。