基于远程监控的农业气象自动采集系统设计

针对传统农业气象观测和当前传感器技术系统、方法存在的不足,设计了一套基于远程监控的农业气象自动采集系统,其硬件设备由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置和供电设备组成。该系统实现了农田小气候和视频图像信息参数采集与传输的高度集成,自动采集降水量、气温、空气湿度、风速、风向、光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度和农作物视频图像信息,并通过远程客户端软件实现各要素信息的实时动态显示和远程监控。通过在郑州市、鹤壁市、温江市和荆州市开展的采集试验和系统试运行表明,系统显示出较好的稳定性,农田小气候和视频图像要素数据的采集、传输、动态实时显示与远程监控等各项功能均可满足各级用户需求。     

聚丙烯酸钠的释水特征及对土壤物理参数的影响

聚丙烯酸钠作为保水剂的一种,在农业应用中能够防止水土流失,改善土壤水分状况,促进作物增产,提高作物品质。通过室内试验分析了聚丙烯酸钠的释水特征及土壤中混施不同比例(0、0.3%、0.5%、1%和1.5%)聚丙烯酸钠对土壤饱和导水率、收缩比和紧实度的影响。研究结果表明,聚丙烯酸钠释水与混施土壤后释水存在较大差异,100%聚丙烯酸钠在1.5 MPa吸力条件下能保持46.4%的水分,而在干土中可以快速100%的释放水分;随着土壤聚丙烯酸钠用量的增加,土壤透水性急剧降低,均匀混施达到1%时,饱和导水率接近0 m·d~(-1);干燥后土壤紧实度和收缩比增加,导致聚丙烯酸钠的农业应用也存在一定的潜在风险。     

川中丘陵区小流域非点源氮素迁移的季节特征——以中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站小流域为例

通过分析川中丘陵区典型小流域主排水沟不同部位氮素浓度随季节变化的特征,结果表明NO3--N和NH4 -N浓度随季节变化特征明显,但浓度变化波动大。NH4 -N浓度春季最高,达到2.11 mg/L,NO3--N浓度秋季最高,达到7.12 mg/L,与总氮浓度有显著相关关系。TON浓度随季节变化特征不明显,受人类活动影响大,TN浓度随季节变化波动较小,从上游到出口处经过河流自净作用能明显降低。     

改进作物水分亏缺指数用于东北地区春玉米干旱灾变监测

为了明确不同程度、不同时段低温对棉花纤维品质的影响,该研究利用棉花延迟型低温冷害指标和灾情资料,筛选出1961－2017年间不同程度延迟型低温冷害的典型年份,在实现棉花功能结构模型CottonXL模型本地化应用的基础上,利用CottonXL模型模拟不同程度冷害对纤维品质的影响。结果表明：CottonXL模型能够较准确地模拟延迟型冷害对棉花纤维品质的影响,不同热量条件下纤维长度、纤维比强度、马克隆值模拟结果与实测值间的RMSE分别为0.7 mm、0.9 cN/tex、0.1。冷害对棉花纤维马克隆值影响最大、纤维比强度次之,对纤维长度影响最小。随冷害程度的加重纤维长度较长、纤维比强度较大且马克隆值适中的棉铃数量显著减少（P＜0.01）,纤维品质整体下降。发生轻度、中度和重度冷害时,纤维长度分别下降0.8、1.4和1.5 mm,纤维比强度分别降低3.9、4.5和5.1 cN/tex,马克隆值分别降低1.0、1.2和1.4。同等程度延迟型低温冷害情况下,夏秋季低温冷害对纤维品质的影响大于春季低温冷害。轻度夏秋季型低温冷害对纤维品质的影响较中度春季型低温冷害更大。     

种植业政策性保险补贴需求测算与分析

为分析我国种植业政策性保险的中央财政补贴金额,进一步为中央财政配置保费补贴提供科学依据,以作物种植面积、物质与服务成本、保险费率和中央财政补贴比例为依据,测算分析了全国各省（市、自治区）9种作物的种植业保险的中央财政补贴需求。结果表明,全国种植业政策性保险总需求为99.77亿元。即使在不考虑物质与服务成本逐年上涨的情况下,中央财政预算60.5亿元的农业保险保费补贴远远不能满足种植业需求。另外,经济欠发达地区补贴能力差,物质与服务成本相对较高,农民支付能力差,因此单位面积的补贴需求大。为了保障政策性农业保险在“低保障、广覆盖”的原则下全面推广,需要中央财政补贴比例向欠发达地区倾斜。     

保水剂对土壤积水入渗特征的影响

 【目的】水分在田间的入渗过程是发展节水型农业的重要依据之一,比较研究保水剂对土壤积水入渗特征及其变化过程的影响,以期为保水剂的研发和大田合理应用提供理论参考。【方法】模拟大田积水入渗过程,分别层施(L)和混施(M)不同浓度(0、0.2%、0.4%和0.6%)的2种保水剂——日本触媒(JP)和德国巴斯夫(BF),比较分析保水剂对土壤水分垂直入渗的3个特征量：累积入渗量、入渗速率和稳定入渗率的影响。【结果】2种保水剂对土壤水分累积入渗量和入渗速率的影响具有稳定性和一致性。同时,层施和混施保水剂都能不同程度地增加土壤入渗;不同的是,层施保水剂对土壤入渗增加的效应是有限的,JP以浓度0.2%,BF以0.4%为界,大于此浓度不仅会抑制土壤入渗,而且抑制效应会随着保水剂浓度的进一步增加而加剧;但是混施条件下,保水剂可使120 min内土壤累积入渗量增加1.1—2.1倍,且土壤入渗的增加与保水剂浓度正相关。【结论】在本试验条件下,保水剂对土壤水分向下运动的影响与保水剂自身的吸水倍率和膨胀性能密切相关。     

农田尺度下冬小麦晚霜冻害空间差异及原因分析

【目的】揭示农田尺度下冬小麦晚霜冻害与产量关系及其空间分布规律,探讨其空间差异性原因,为冻害风险早期预判及影响因子调控提供先验知识和依据。【方法】选择矮抗58冬小麦品种作为研究对象,以2013年4月发生的3次自然霜冻为契机,构建死穗率、残穗率、残穗指数和减产率等晚霜冻害评价指标。基于商丘市一农户麦田内100个采样点（以5 m间隔定点）的小麦产量、冻害考察以及土壤肥力测定数据,运用多元线性逐步回归、地统计学、系统聚类、方差分析以及多重比较等方法对穗数、实际产量和晚霜冻害评价指标进行空间统计分析,探讨其与小麦发育进程、返青期土壤肥力因子的关系。【结果】逐步回归分析表明,死穗率是影响穗数的关键因子,呈负效应。影响实际产量的因子是残穗指数、死穗率和残穗率,3个因子均呈负效应,值越大,实际产量越低,其中残穗指数的影响最大（直接通径系数为-0.453）。影响减产率的因子为死穗率、残穗率和残穗指数,3个因子均为正效应,值越大,减产率越高,其中死穗率的影响最大（直接通径系数为0.626）。晚霜冻害具有显著的正空间自相关特性,冻害程度相近的样点在局域空间上呈集聚分布状态;在所有冻害评价指标中,减产率的空间集聚性最强（Moran’s I=0.5538）。冻害分区结果表明,随着冻害程度加深,穗数和实际产量显著降低（P＜0.05）;死穗率增幅最大（达271.3%）,其次是残穗率和残穗指数（分别为36.4%和31.8%）,它们共同成为导致减产率大幅攀升（增幅达132.1%）的因素;冻害程度最重的区域几乎连片分布,空间集聚性明显。小麦发育进程和返青期土壤养分的空间差异明显,与晚霜冻害具有一定空间关联性。土壤全氮、水解氮、速效磷、速效钾和有机质等与冻害指标之间达显著负相关（P＜0.05）,随着前期土壤养分含量降低,冻害程度呈加重趋势。前期持续干旱使得土壤含水量迅速下降,进一步加重了晚霜冻害的影响程度。【结论】在农田尺度下,晚霜冻害影响冬小麦穗数和实际产量的空间差异性明显,其空间分布与小麦发育进程和返青期土壤养分等因子有一定的关联性,这为在精细空间上进行冻害风险早期预判与因子调控提供了可能。     

基于多因子关联的冬小麦晚霜冻害分析—以河南省为例

为探究河南省冬小麦实际晚霜冻害发生的气象条件,选取1964-2014年1-3月SPI和1月1日-霜冻日有效温度之和的距平值为前期水分和热量因子,气温日较差距平、日照时数距平、平均相对湿度距平、霜冻日与前一日最低气温差距平为冻害发生时气象因子,将实际霜冻与气象霜冻进行比较,研究不同气象因子间的相关性,并对不同程度冻害进行K-mean聚类分析。结果表明,1964-2014年河南省气象冻害发生频率（0.64）高于实际冻害发生频率（0.52）。气温日较差距平与日照时数呈极显著正相关（P＜0.01）。冻害发生前期气象因子聚类分析结果表明,轻度实际冻害发生前期水分条件较弱、热量条件充足（占比83.33%）;重度实际冻害发生前期水分条件较弱、热量条件较缺乏（占比64.3%）。冻害发生时气象因子聚类分析结果表明,轻度实际冻害发生当日干燥,霜冻日与前一日最低气温差较大、气温下降幅度大且日照时数偏长（占比61.11%）;重度实际冻害发生当日偏湿润、霜冻日与前一日最低气温差较大、气温下降幅度偏小且日照时数偏短（占比71.42%）。研究结果说明实际冻害与气象冻害存在明显差异,气象因子间相互关联共同影响冻害发生。实际冻害形成与前期水分条件不足有关;轻度实际冻害多为辐射型冻害,而重度实际冻害多为混合型冻害。     

灌溉方法对温室小气候与作物病害的影响分析

温室小气候对作物病害的发生发展具有重要的影响.温室小气候的变化特点导致温室作物更容易发生病害;温室小气候对致病因子的活性和作物的抗病性具有重要的影响;不同灌溉方法(滴灌和沟灌)对温室小气候的影响差异较大,滴灌在改善温室小气候方面具有重要潜力.基于小气候因子的调控与作物病害的发生条件,优化灌溉制度,有利于降低作物的发病几率,减少农药使用量,降低蔬菜的农药残留,有助于确保食品安全.     

冬小麦籽粒产量及其构成要素随晚霜冻害变化规律研究

以国审矮抗58小麦品种为研究对象,考察其100个田间样点在2013年4月7、10和21日发生的3次自然霜冻过程中的冻害状况.依据受冻穗的长短对冻害进行分级,构建残穗指数（DEI）作为总体冻害程度评价指标,比较每百穗中不同冻害级别的籽粒产量及其构成要素之间的差异,对每百穗中籽粒产量及其构成要素随冻害级别的变化以及1 m2内穗数和实际产量随残穗指数的变化趋势进行拟合,以揭示冬小麦产量及其构成要素随晚霜冻害变化的规律.结果表明,每百穗中各级冻害穗数、穗粒数和实际籽粒重均显著低于未受冻穗（P＜0.01）.冻害级别越高,穗粒数和实际籽粒重越低,穗数呈先显著降低后小幅回升的变化态势,千粒重先显著增加而后降低（P＜0.01）.随着冻害级别提高,每百穗中穗数、穗粒数、千粒重和实际籽粒重分别呈上开口抛物线型、线性函数型、下开口抛物线型和幂函数型降低趋势;残穗指数越大,每平方米内穗数和实际产量越低,二者分别呈幂函数型和线性函数型特点.研究结果对揭示拔节至孕穗期冬小麦霜冻害的影响机理具有指导作用.