基于GIS的土壤肥力信息管理及棉花施肥推荐支持决策系统研究

 以新疆兵团农七师 12 5团为例 ,探讨建立了乡镇、团场级土壤肥力信息管理和棉花施肥推荐支持决策系统。通过应用地理信息系统 (GIS)、数学模型等方法建立了土壤肥力评价模型和评价体系 ,结合肥料试验建立了棉花施肥推荐支持决策系统。系统具有生成乡镇、团场地理信息土壤肥力分布图、分析土壤肥力资源、提供棉花施肥咨询与配方推荐等功能。系统应用的结果表明 ,12 5团土壤肥力大多处于中等水平 ,高、中、低肥力土壤的面积所占比例分别为 30 .5 %、4 1.5 %和 2 8.0 % ;2 0 0 0年推广 2 .87万ha,每公顷节约化肥投入成本 114元 ,增产皮棉 12 3kg ,合计节本、增效 15 84万元     

当前玉米生产中存在的主要问题与对策

玉米是我国重要的粮食作物和战略物质,玉米生产关系我国粮食安全和农民增收。为深入了解当前全国玉米生产形势和技术需求,近期在玉米主产区开展了一些调研,现将结果报告如下。     

玉米子粒含水率测定方法的比较

2016～2017年在北京、河南和新疆等地,利用Kett公司生产的PM-8188-A型高频电容式谷物水分测量仪测定玉米子粒含水率,并与直接干燥法的测定结果进行对比分析,比较生产中谷物水分测量仪快速测定玉米子粒水分与直接干燥法之间的结果差异,探寻玉米子粒水分的快速准确测试方法。结果表明,PM-8188-A型谷物水分测量仪测定结果与直接干燥法测定结果间有显著差异,玉米子粒含水率在8%～44%范围内(以直接干燥法为标准),当玉米子粒含水率低于25%时水分仪测定值比直接干燥法的高;含水率高于32%时其测定值比直接干燥法的低;在25%～32%水分范围内可以认为水分仪法和直接干燥法之间无显著差异;在8%～25%和32%～40%的范围时可用校正方程y=1.353 6x-9.788(R~2=0.974 5,x为水分仪读数)或校正表进行校正。试验表明,与直接干燥法相比,PM-8188-A型谷物水分测量仪的测定玉米子粒含水率具有一定的局限性,含水率在8%～25%和32%～40%的范围时测定后应予以校正。     

中国保护性耕作试验研究的产量效应分析

【目的】明确中国目前开展的保护性耕作研究的产量效应以及具体分布情况。【方法】收集公开发表的涉及保护性耕作的研究论文,对有关数据进行整理和分析。【结果】研究发现,中国保护性耕作研究具有明显的地域特色：少耕研究集中在东北地区,免耕研究集中在长江下游及东南地区,秸秆处理和综合型措施的研究以西北地区最多。中国保护性耕作的产量研究结果多为增产,但也有10.92%的减产数据见诸于各地的报道,其中黄淮海、华北平原、西北内陆、青藏高原、黄土高原区的减产概率比较高;少耕和免耕处理的减产概率较高;小麦减产概率最高,玉米减产概率最小。不同区域、不同作物对保护性耕作措施的反应不同：小麦在黄淮海、华北平原及西北地区的减产发生频率较高,少耕处理的减产概率最大,但在西南地区的稳产性能较好;水稻在西南地区减产概率高,在长江中下游和东南地区的稳产性能较好,秸秆处理减产概率高,而免耕稳产性能较好。少、免耕和秸秆处理相结合的综合型保护性耕作措施减产概率很低,且在所有区域对所有作物的表现相同,值得重点研究。【结论】保护性耕作是实现农业可持续发展的重要手段,但保护性耕作措施的选择应因地制宜,根据生产条件采用最具生产价值的耕作模式。本研究的结果能够为我国保护性耕作的稳产丰产研究和推广应用提供指导。     

基于多时相棉花长势遥感的棉田质量诊断

【目的】研究多时相遥感信息对棉田质量进行诊断的技术和方法,为棉花生产提供具有针对性的管理方案,促进棉田均衡增产、增效。【方法】研究分析多时相遥感数据对地物信息的动态分析与评判能力,以及棉花长势指标动态变化与棉田质量的关系,对棉花生长盛期多时相的LANDSAT-5多时相遥感数据进行融合,将棉田质量状况划分为健康棉田、有障碍棉田和疑似有障碍棉田三类。【结果】数据分析结果表明,棉花生长盛期（花铃期）单时相的LANDSAT-5反射率数据可以作为棉田生长状况的判断指标,划分健康生长与生长障碍的阈值为0.820;利用多时相遥感数据的棉田质量划分方法,可以将棉田质量分为健康、有障碍和疑似有障碍三类。依据此方法对新疆建设兵团148团约1 1705.3 ha的417块棉田进行分类,得出健康、有障碍和疑似有障碍三类棉田所占比例分别为36.4%、34.1%和29.5%;经过8块条田（426.5 ha）的地面同步调查证实了这种方法的准确性,造成该区棉田质量障碍的主要因素为耕地盐渍化、不平整、土壤质地不匀。【结论】研究表明棉田多时相遥感数据进行棉田质量诊断是可行的。利用这种方法,结合不同质量棉田形成机理,能够得到棉田质量状况及影响因素精细分布的信息,为进一步进行的棉田土壤改良与生产管理采取针对性的措施提供数据支撑。     

机采棉等行距密植模式下棉花脱叶催熟效果研究

探讨机采棉等行距密植模式下棉花脱叶催熟规律及其效果,为机采棉提质增效新模式下的脱叶催熟技术提供理论依据。以‘新陆早53号’为供试材料,设置不同用量脱叶剂和不同喷洒时间共15个处理,研究机采棉等行距密植模式下棉花的脱叶和吐絮变化规律,对产量和纤维品质的影响及成本效益特征。结果表明:(1)等行距密植模式下的脱叶率处理7和12最高(98.85%,98.57%),处理5和13最低(30.28%,41.30%),其他处理均达到75%以上;吐絮率处理2和11最高(77.25%,81.80%),处理5和13最低(45.79%,66.42%),其他处理均达到57%以上。(2)每个处理都对产量造成减产,减产2～67 kg/667m~2,减产率1%～23%,其中处理6和14减产最少,1%以内,处理7和9减产最多,23%以上,脱吐隆处理对温度不敏感,可在2个时期施用,瑞脱龙处理对温度敏感,宜早期施用。(3)各药剂处理使得棉花绒长、比强度、成熟系数略有增减,整齐度略微减小,均未达显著差异,对马克隆值影响较大,处理6、11、14与对照达显著性差异。(4)处理6、10、14的效益较好,效益减少20元/667m~2,处理7和15的效益最差,效益减少了377元/667m~2。不同时期不同脱叶剂处理均能促进棉花脱叶和吐絮,造成不同幅度的减产,对马克隆值以外的品质参数影响较小,处理6(瑞脱龙15 g/667m~2+助剂15 g/667m~2+乙烯利100 g/667m~2,9月1日)和处理14(瑞脱龙15 g/667m~2+助剂15 g/667m~2+乙烯利100 g/667m~2,9月9日)综合经济效益最好,可在北疆早熟棉地区大面积推广。     

奇台总场玉米生产技术特征与效益分析

高产潜力研究通过千亩核心示范方和万亩示范片带动全面实现玉米单季"吨粮"。对奇台高产田投入与产出调查的结果表明,2014年经农业农村部专家组验收的千亩方玉米单产达到18 385.5 kg/hm~2,净利润18 955.5元/hm~2;2016年农场万亩示范片玉米子粒平均单产16 230 kg/hm~2,净利润9 060元/hm~2,实现了高产高效协同,创建玉米产业发展的"奇台模式"。技术特征与效应分析,以耐密宜机械粒收品种、高密度种植、滴水出苗与群体质量调控栽培、机械粒收与全程机械化、绿色生产技术为核心,集成精细整地、高质量种子与精量播种、化学调控、滴灌与水肥一体化、秸秆还田与烘干收储等关键技术,采取规模化种植与管理、全程成本核算,构建的玉米密植高产全程机械化绿色生产技术为现代玉米生产提供了样板。     

成都平原不同耕作模式的农田效应研究 I.对土壤性状及作物产量的影响

 【目的】通过研究不同耕作模式对土壤性状及产量的影响,为成都平原主导耕作模式的筛选和调控技术提供理论依据。【方法】采用长期定位试验的方法,通过5年对5个处理[CK：麦稻双旋(WRCT)、麦免+稻旋 (WNRCT)、麦稻双免(WRNT)、麦稻垄作(WRRT)、麦免+稻旋+秋作(WNRCVNT)]的大田试验研究,系统分析耕作模式对土壤性状和作物产量的影响。【结果】不同耕作模式对土壤性状的影响各不相同：与对照相比,单免和双免耕处理降低了0-10 cm土层的容重,增加了10-20 cm土层的土壤容重;增加了土壤的小孔隙、小孔隙的比例及0-10 cm土层的大孔隙,降低了10-20 cm的大孔隙,使土壤孔径分布得到改善。耕作措施对土壤吸湿水和土壤比重影响差异不显著,免耕降低了土壤比重。双免使土壤的渗水速率增加,不利于水稻生长,但单免能促进水稻生长。与对照相比,单免和双免耕秸秆覆盖增加了土壤有机质,降低了0-10 cm土层的碱性,但增加了10-20 cm土层的碱性。双免耕定位5年,增加了小麦产量,但大幅降低了水稻的产量。与此相反,单免则有利于小麦和水稻共同增产。【结论】免耕形成了“上松下紧”的土壤结构,改变了土壤的通透性,尤其是在10-20 cm,打破了传统耕作的犁底层。但免耕对土壤结构的改变对小麦和水稻的产量影响并不一致：长期双免耕能促进小麦增产,但对水稻生长和产量不利。     

基于Fisher判别分析的玉米叶部病害图像识别

 【目的】利用计算机视觉技术实现玉米叶部病害的自动识别诊断。【方法】在大田开放环境下采集病害图像样本,综合应用基于H阈值分割、迭代二值化、图像形态学运算、轮廓提取等算法处理病害图像,抽取病斑,提取病害图像的纹理、颜色、形状等特征向量,采用遗传算法优化选择出分类特征,并利用费歇尔判别法识别普通锈病、大斑病和褐斑病3种玉米叶部病害。【结果】研究中提取了墒、相关信息测度、分形维数、H值、Cb值、颜色矩、病斑面积、圆度、形状因子等28个特征向量,利用遗传算法优选出H值、颜色矩、病斑面积、形状因子等4个独立、稳定性好、分类能力强的特征向量,应用费歇尔判别分析法识别病害,准确率达到90%以上。【结论】综合运用数字图像处理技术、图像纹理、颜色、形状特征分析方法、遗传算法、费歇尔判别分析方法可以有效识别基于田间条件下采集的病害图像,为田间开放环境下实现大田作物病虫害的快速智能诊断提供借鉴。     

基于棉花冠层光谱的土壤氮素监测研究

通过连续2年小区氮肥试验,在棉花不同生育期采集冠层高光谱数据并同步测定土壤氮含量,分析棉花冠层高光谱参数与土壤氮含量间的关系,建立基于植株冠层光谱的土壤氮含量估算模型。结果表明:土壤全氮含量随着施氮水平的增加而增加,且差异显著;基于棉花不同时期冠层光谱构建的14种光谱参量与土壤氮含量间的相关性有显著差异。其中,利用冠层光谱参数P_Area1100、Depth980、Area672、PPR(550,540)建立的土壤氮含量监测模型分别在蕾期、花期、铃期、吐絮期4个关键生育期对土壤氮含量的预测均达到了较高的精度,能够很好地反映棉花土壤氮素营养状况。利用植株冠层光谱参数可以很好地监测土壤氮素营养,说明利用植株冠层光谱方法监测土壤氮含量是可行的。