基于模糊c均值聚类法的玉米农田管理分区研究

为提高大面积农田作物管理的精确性,以甘肃黄羊河农场玉米膜下滴灌示范区为研究对象,对大面积农田进行管理分区研究。综合考虑地形属性（高程、坡度、坡向）、土壤质地（砂粒、粘粒、粉粒含量）、土壤含水率（SWC）、速效氮含量（AN）、电导率（EC1:5）以及玉米产量,根据相关性分析结果筛选产量主控因子,使用主成分分析得到3个主成分作为分区依据,进而使用模糊c均值聚类法（Fuzzy c-means algorithm, FCM）进行管理区划分,以模糊性能指数和归一化分类熵作为最佳分区数的评判依据,分析管理分区后各分区间的差异。结果表明：玉米产量的主控因子分别为土壤粉粒含量、土壤砂粒含量、SWC、AN、EC1∶5和高程,使用模糊c均值聚类法进行聚类分区得到最优分区数为3个。管理区之间各主控因子呈现极显著差异性（P<0.01）,且生育期内作物株高、叶面积指数（LAI）和SWC在不同分区中也有明显差异;同时,分区内的各因子变异性均有不同程度的下降。研究结果说明,农田分区管理可以依据不同分区特点制定管理策略,为“精准农业”的实施提供理论基础。     

不同年限日光温室土壤硝态氮和盐分累积特性研究

土壤养分与盐分累积是设施农业面临的突出问题,为了探明日光温室生产对土壤养分与盐分累积的影响,以甘肃石羊河流域不同种植年限的日光温室及其附近露地粮田为研究对象,应用野外调查与取样分析相结合的方法,分析了日光温室土壤硝态氮和电导率（EC）变化特性。结果表明,日光温室土壤表层有硝态氮累积和盐分积聚现象;在同一耕作层剖面上,日光温室内各土层平均土壤硝态氮含量和EC值分别为露地粮田的1.2-3.3倍和0.7-3.2倍;耕层以下土壤硝态氮含量和EC值随种植年限延长而增加,其峰值及其所在深度随种植年限延长而增大。日光温室传统的大水大肥种植习惯是造成温室土壤养分和盐分累积的主要原因,应适当调整温室生产中的灌水施肥水平,采取节水节肥的高效灌溉施肥制度。     

西北旱区苹果树茎干直径变化规律及其对环境因素的响应研究

以西北旱区苹果树为试验材料,利用植物生理环境监控系统对果树茎干直径变化及太阳辐射,大气温度,相对湿度,风速等环境因素进行了连续同步监测,对果树茎干直径昼夜变化、不同天气条件下的直径日变化及不同生长阶段茎干直径与环境因素的关系进行了研究.结果表明:苹果树茎干直径变化日过程呈现出明显的昼夜变化规律,茎干直径白天收缩,傍晚、夜间复原或膨胀;不同天气条件下,茎干直径收缩幅度有明显差异,晴天茎干直径日最大收缩量最大,阴雨天最小;果树生长过程中,茎干直径变化主要受太阳辐射与空气水汽压差的影响.     

干旱荒漠绿洲区葡萄根系分区交替灌溉试验研究

为了探讨西北旱区葡萄节水优质高效灌溉模式,于2004～2006年在甘肃河西走廊石羊河流域干旱荒漠绿洲区进行了田间试验,研究了根系分区交替滴灌、固定部分根区滴灌和常规滴灌三种灌溉模式对鲜食葡萄产量、品质和水分利用效率的影响。研究结果表明,根系分区交替灌溉灌水量较常规滴灌减少1/2,其产量未有显著下降,而且显著提高了浆果V c含量,使果酸含量降低,可溶性固形物含量显著提高,成熟度明显改善。根系分区交替灌溉的水分利用效率较常规滴灌提高了37.36%。采用根系分区交替灌溉可以达到大量节水、提高葡萄品质和成熟度而不明显降低产量的目的,可以作为西北旱区果园有效的节水优质高效灌溉模式。     

河北低平原适水粮饲模式构建及综合效益评价

为推进“粮改饲”进程与发展节水农业,构建适水型种植制度,本研究以水资源短缺的河北沧州为研究对象,聚焦饲草作物和粮食作物,首先利用作物需水模型SIMETAW系统量化1961—2020年沧州地区6种主要饲草作物（夏播高粱、青贮玉米、饲用燕麦、饲用谷子、粮食作物冬小麦和夏玉米）的需水量及灌溉需水量,对比分析各作物需水量的时间变化规律及作物间差异,评估作物需水量的主要气象影响因素;后采用ROTAT模型建立了5种多样化粮-饲及饲-饲轮作制度,基于Entropy-TOPSIS对不同轮作模式的等价产量、生物量、经济效益、蛋白产出、生育期及周年需水量与降水耦合度进行综合评价。结果表明：1）这6种作物的年均生育期需水量表现为冬小麦 （463.5 mm）>夏玉米（366.2 mm）>夏播高粱（354.6 mm）>饲用燕麦（351.7 mm）>青贮玉米（341.8 mm）>饲用谷子（322.4 mm）。2）各作物年均生育期灌溉量表现为冬小麦>饲用燕麦>谷子、夏玉米、夏播高粱。青贮玉米生育期灌溉需水量最低为106.7 mm。3）近60年来各作物需水量呈下降趋势,主要由太阳辐射、风速的下降导致。4）相比传统麦玉模式,饲用燕麦基的一年两熟模式生育期需水量降低14.9%~18.8%、灌溉需水量降低15.1%~19.2%。5）饲用燕麦基的饲草模式（饲用燕麦-青贮玉米（0.73）、饲用燕麦-饲用谷子（0.63）、饲用燕麦-夏播高粱（0.54））的综合评价指数均明显高于冬小麦-夏玉米（0.32）和冬小麦-夏播高粱（0.37）模式。因此,本研究建议在兼顾粮食生产的同时,适当发展饲-饲模式,对当地水资源的可持续利用及产能有重要意义。     

黄腐酸土壤改良剂对大豆耗水动态、养分吸收和水肥表观利用率的影响

2012-2013年采用盆栽试验研究不同黄腐酸土壤改良剂施用量对大豆耗水动态、养分吸收及水肥表观利用率的影响。结果表明,施用黄腐酸土壤改良剂可降低大豆0~60d耗水量,其中以砂土上0~30d耗水量降低效果显著,提高了60~90d耗水量,且以中量黄腐酸处理对砂土和壤土上60~90d耗水量提高效果显著。砂土上低、中量黄腐酸土壤改良剂可分别显著提高大豆生物量水分利用效率10.1%和49.7%。黄腐酸土壤改良剂可分别显著提高壤土和黏土上种植的大豆生物量水分利用效率5.0%~44.3%和26.5%~40.9%。施用黄腐酸土壤改良剂可显著提高植物N吸收量7.2%~79.4%、P吸收量9.2%~66.4%、N肥表观利用率23.7%~162.4%、P肥表观利用率30.7%~194.9%、大豆产量8.1%~61.4%。中量黄腐酸土壤改良剂对砂土和壤土上种植的大豆养分吸收、肥料利用和产量提升效果最明显。砂土和壤土上提高大豆水肥表观利用率和产量最适宜的黄腐酸土壤改良剂施用量为30kg/hm2,黏土上为15kg/hm2。     

温室膜下沟灌水氮耦合对番茄品质的影响与评价研究

以温室番茄为试材,研究了膜下沟灌水氮耦合对番茄一些品质指标(有机酸、可溶性糖、Vc、硝酸盐、糖酸比)的影响,并采用主成分分析法对其进行多目标综合评价。试验设置1485 m3.hm-2、2080m3.hm-2两个灌水水平和225 kg.hm-2、410 kg.hm-2和630 kg.hm-2三个施氮水平。结果表明,灌水量和施氮量作为单一因子和水氮交互作用对番茄不同品质指标影响均不同;增加灌水量,可提高番茄果实有机酸、硝酸盐含量;施氮过多或过少可降低番茄果实可溶性糖含量、Vc含量、糖酸比;果实中硝酸盐含量随施氮量的增加而提高,随灌水量的增加而降低。采用主成分分析法对番茄品质指标进行多目标综合评价,得到综合评价最高的处理为低水中氮(W1485N410)处理,综合评价最低的处理为高水高氮(W2080N630)处理。     

农业绿色高效节水研究现状与未来发展趋势

农业绿色高效节水是保障中国食物安全、农产品有效供给和农业可持续发展的重要措施。笔者分析了国内现代农业发展面临的新形势和国内外农业高效节水研究发展态势,指出了国内农业高效节水发展遇到的瓶颈和应关注的问题,提出了国内农业节水发展中应实现“四个转变”,即由单一节水灌溉技术向与农艺技术相结合转变,由单一高效节水向节水节肥节药一体化转变,由单一节水高产向节水提质高效转变,由重视节水面积数量向重视工程质量和效益转变;搞好“四个完善”,即完善节水科技推广与技术服务体系,完善农业节水试验与用水监测网络,完善农业节水补偿机制,完善节水产品市场准入机制;以及加强变化环境下农业高效节水科学研究工作的建议。指出了未来中国节水高效农业研究的关键科学问题,包括作物生命需水及对变化环境的响应、作物精量高效用水的多过程协同调控、作物生产-水资源-生态系统的互馈机制。     

固体水的吸水特性及其抗旱节水效应

为了探讨固体水在西部生态建设和节水农业中应用的可行性，对“沙漠王”固体的吸水保水特性进行了研究，结果表明：不同浓度离子对固体水的保水性能影响较大，该产品所保持的水分主要集中于0－0．5MPa之间，属于植物易利用的水分，固体水在日光照射时易分解，施用时不宜表施，有灌溉条件时施用方式应为浅层层施，在沙漠中植树时采用混施或袋施方式（采用纸包装或袋侧打孔）更佳，盆栽玉米试验结果表明，固体水处理根冠比和根干重明显增加，玉米总耗水量减小，固体水，保水剂层施处理促进了地上，地下部分的生长，水分利用效率明显提高，固体水在干旱沙漠地区的应用展现出良好的前景。     

滴灌条件下不同根区交替湿润对葡萄生长和水分利用的影响

在干旱缺水的甘肃河西荒漠绿洲区研究了滴灌条件下不同根区湿润方式对葡萄生长和水分利用的影响,结果表明,对传统的滴灌方式适当改进可以实现根系分区交替灌溉;当灌水量减半时,尽管葡萄的生长状况受到了抑制,但交替滴灌处理葡萄生长状况优于固定一侧滴灌,控制供水条件下葡萄叶片气孔导度下降,光合作用降低不明显,而蒸腾速率大大降低,水分利用效率明显提高,在控制局部根区交替供水条件下,葡萄累积茎液流量比常规双侧滴灌处理下降了25%。表明在葡萄上应用根系分区交替滴灌可以达到调控营养生长与生殖生长,减少生长冗余,大量节水而提高水分利用效率的目的。