农用地等级监测指标体系与方法

通过农用地等级质量监测,实时获取农用地等级质量信息是实现农用地可持续开发利用和耕地占补平衡的基础。在已有农用地分等定级指标体系成果的基础上,通过指标易变性分析选出引起农用地等级质量变化的易变性指标,进一步分析导致易变性指标变化的驱动力,并结合当前相关指标或驱动力因子的监测技术现状,筛选出了能够直接或间接监测并评价农用地等级质量的监测指标,建立了农用地等级质量监测指标体系,并针对各种指标提出了相应的监测方法。分析结果表明,由于充分考虑了驱动力的区域差异性,构建的监测指标体系也具有很强的区域性,相应的监测方法更为实用。     

Monte Carlo 法在多元肥效模型参数估计和推荐施肥中的应用

针对多元肥效模型大量存在非典型式的事实,本文应用“3414”田间试验结果,详细介绍Monte Carlo法的原理以及在多元肥效模型参数估计、非典型肥效模型推荐施肥等方面的应用方法和步骤。结果表明,采用最小二乘法回归建模,67个二元和59个三元肥效模型的典型式出现机率分别为23.1%和16.9%;而改用Monte Carlo法参数寻优,典型式出现机率分别提高到56.7%和37.3%,是最小二乘法的2.5倍和2.2倍。与最小二乘法相比,Monte Carlo法是在参数寻优时牺牲数学上偏差平方和最小的最优性,使待估参数达到专业上最优而数学上较优,从而提高典型肥效模型的出现机率。对Monte Carlo法也不能得到典型式的晚稻磷钾非典型肥效模型,用产量频率分析法计算推荐施肥量,表明只有一组磷钾肥用量组合入选,导致磷肥推荐用量偏高而钾肥偏低。在相同目标产量下,改用Monte Carlo法,平均推荐用量介于相同试验地所建立的氮磷、氮钾和氮磷钾典型肥效模型的推荐用量之间,结果明显优于产量频率分析法。因此,Monte Carlo法为多元肥效模型参数估计和非典型肥效模型推荐施肥提供了一种新方法,提高了当前测土配方施肥田间试验的成功率。     

成都平原土壤重金属区域分布特征及其污染评价

GPS野外定点调查取样197个,用于成都平原农田土壤重金属Cd、Pb、Cr、Hg的空间分布特征及其污染评价研究。与20年前土壤普查结果相比,广汉、新都、邛崃土壤Cd含量上升最为明显,分别增加了1、1.3和2倍;Pb则以新津、德阳、广汉、新都增加最多,达1.1~3.3倍;Cr、Hg含量变化不大。Kriging空间插值分析表明,除Cd含量表现为东北－西南向逐渐降低外,其余元素的空间变化特征不明显,但表现出明显的区域性。应用地质累积指数法进行土壤重金属污染评价的结果表明,近50%的土壤Pb、Cd含量受到人为活动的影响,以Pb最为明显。Pb污染级别为1~4级,重点污染区域为新都、广汉、新津、德阳等地;Cd污染级别虽小（1~2级）,但污染范围较大,主要分布在新都、德阳、广汉、双流、新津、彭州等地;仅有少部分样点受到Cr、Hg污染。     

基于CT数字图像的土壤孔隙分形特征研究

通过CT扫描获得了河南封丘地区3种不同质地潮土样本的高精度图像,利用数字图像分析方法识别出土壤孔隙及其轮廓线,然后用计盒法确定了表征土壤孔隙形态不规则性的分形维数.在此基础上,通过不同形式的分形模型预测了土壤水分特征曲线.结果表明,河南封丘地区不同质地潮土的孔隙分形维数(包括面积和轮廓线分维)差异不明显;预测水分特征曲线时,针对不同质地的土壤选择适宜的分形模型才能得到较好的模拟结果.     

西南复杂山地农业气候要素空间插值方法比较

用反距离加权法、普通克里格法、薄盘光滑样条函数法三种空间插值方法,对西南地区复杂山地92个气象站点30a(1971-2000年)的温度、降水和相对湿度月平均资料进行分辨率为1.0km×1.0km的空间插值,并进行了交叉验证和随机站点验证.结果表明:薄盘光滑样条函数法的插值精度最优,特别是温度和降水的效果尤其明显;对于三种插值方法,相对湿度的插值精度在夏季差异不明显.在样本数选取上,样本数的增加使温度和湿度的插值精度有较大提高,但对降水插值精度的影响不明显.     

不同施氮量对水稻氮素吸收与分配的影响

运用15N示踪法研究了不同施氮量对两个品种水稻（4007和武运粳15）干物质积累量与其对15N吸收及分配的影响。结果表明,当施氮量超过N 150 kg/hm2时, 两个品种水稻子粒产量均不再显著增加。4007在4个施氮量下(N 100,150,200和 250 kg/hm2)分别比无氮区增产22.3%,36.9%,43.2%和38.1%;武运粳15分别增产10.6%,18.8%,27.1%和21.5%。同一施氮量下,4007子粒中15N累积量显著高于武运粳15,但茎叶和根中没有差异。增加施氮量降低了15N在水稻子粒中的分配比例,但提高了茎叶中15N的分配比例。15N在根中的分配比例不受施氮量和品种的影响。研究结果还表明,同一施氮量下,4007对肥料氮的总体利用率要比武运粳15高3～6个百分点。     

秸秆气化产物对辣椒生长的影响

研究了秸秆气化产物中秸秆炭及秸秆醋液对辣椒的生长影响。研究结果显示:以正常施用化肥,未额外施用其他肥料的辣椒为对照,对比只施用有机肥的辣椒,施用有机肥加秸秆炭以及有机肥加秸秆醋液的小区,辣椒的产量、单果果重、可溶性糖、维生素C含量均有提高,与对照差异达显著水平,对辣椒增产增质有明显作用。因此,秸秆气化产物的使用可以促进辣椒生长,提高辣椒产量、品质、口感,但由于目前还未广泛投入生产,故在农业生产上具有广阔的研究前景。     

聚乙烯包膜肥料控释膜层结构特征研究

【目的】包膜肥料控释膜层结构和孔隙性质直接影响其养分释放速率。研究包膜肥料膜层结构特征,可以明确膜层结构参数与养分释放速率的关系,揭示包膜肥料控释机制,为建立养分释放数理模型提供理论依据。【方法】以聚乙烯包膜肥料控释膜层作为研究对象,量化研究了聚乙烯喷涂控释膜层的结构特征参数。利用扫描电镜,观测了在不同放大倍数下,采用喷涂工艺制备的聚乙烯包膜肥料膜层的外表层、横断面和内表层特征;以压汞仪测定了膜上孔隙的大小和分布;采用泡点法研究了大孔隙的最大孔径。【结果】不同放大倍数下的扫描电镜观测结果表明,喷涂法制备的包膜肥料控释膜层外表面整体上光滑、平整、均匀、疏松,但局部存在少量孔隙,孔径主要分布在1000～50 nm的范围内;在放大倍数很高的情况下,整体上膜层无细微孔隙结构。控释膜层厚度约为60～100 μm,断面形貌疏松无孔。膜层内表面粗糙,高低起伏不平、犬牙交错。膜壳材料堆密度为0.4～0.8 g/mL,低于聚乙烯密度,属于疏松结构。孔隙结构分析结果表明,聚乙烯控释膜层的中值孔径为4.5～5.3 nm,与对比的聚乙烯薄膜基本一致,说明两种膜分子链间的细微结构没有差异;但是聚乙烯控释膜层中存在占比18%的直径约为1000～50 nm的较大孔,孔径小于10 nm的间隙占82%,进一步说明占比少的大孔影响控释膜层释放性能。喷涂控释膜层总孔体积在0.4686～1.2260 mL/g,平均孔径在25.1～86.8 nm范围内,孔隙率为33.0%～50.6%,显著高于拉伸工艺制备的聚乙烯薄膜。释放期在1～6个月的包膜控释肥料,最大孔径在990～480 nm的范围,随包膜肥料释放期的增加,膜孔直径逐步减小,说明包膜控释肥料养分释放速率与其最大孔径存在内在联系。【结论】综合3种方法的测定结果,聚乙烯控释膜层可以看作是膜层均匀致密且局部有孔隙,膜壳直径3 mm,膜层厚度约为50 μm,最大孔径为1 μm,平均孔径为50 nm的密闭球形壳体。最大孔是水分和养分进出膜层的主要通道,决定了包膜肥料养分释放速率的快慢。     

河道淤泥和堆肥蛭石混合发酵制备基质及其育苗效果

农村河道清淤产生的淤泥,体量大、有机物浓度高,处置不当会造成二次污染。现代农业的工厂化育苗需求大量的营养土,就地取土导致耕地退化。该研究利用功能微生物发酵淤泥制备育苗基质,研究不同菌株发酵基质的物理和生物学性状,基质培育西瓜苗的生长、生理参数和抗逆性能。结果表明:微生物处理均能够提升淤泥基质物理和生物学性能,同时能够提升育苗质量。其中Trichoderma harzianum T83(T83)、Bacillus amyloliquefaciens IAE(BIAE)菌株发酵基质性能最好。相较于对照处理基质的最大持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度,T83处理分别增加了64.25%、52.65%、45.05%、56.11%;BIAE处理分别增加了101.17%、45.43%、61.43%、38.14%。相较于对照处理西瓜苗的株高、鲜质量、干质量、叶绿素含量、根系活力、根际真菌、细菌数量,T83处理分别增加了66.85%、52.07%、72.16%、43.13%、54.93%、110.62倍、1.63倍;BIAE处理分别增加了80.40%、57.34%、82.37%、54.88%、46.40%、67.26%、2.60倍、2.94倍。T83和BIAE处理西瓜苗叶片过氧化氢酶和超氧化物歧化酶酶活显著增加,根系丙二醛含量显著降低。真菌菌株T. harzianum T83和细菌菌株B. amyloliquefaciens IAE发酵淤泥,能够显著提升其农用品质,为淤泥高附加值化农用提供一条可行的途径。     

二元非结构肥效模型构建及其田间试验验证

二次多项式肥效模型假设单位养分增产量与施肥量之间为线性模型,结果导致最高施肥量之前和最高施肥量之后的施肥效应是对称关系。这种模型设定偏误以及模型存在的强烈多重共线性和异方差是建模成功率明显偏低的重要原因。本研究研发二元非结构肥效模型,旨在提高二元肥效模型的适用性。在一元非结构肥效模型基础上,根据植物营养元素功能不可相互替代原理,构建二元非结构肥效模型,并通过氮、磷、钾二元组合的田间肥效试验结果检验新模型的拟合效果和推荐施肥量的可靠性。结果表明,在水稻、花生、马铃薯、毛豆、冬小麦和夏玉米的17个氮磷、氮钾、磷钾二因素肥效田间试验结果中,二元二次多项式肥效模型均能通过统计显著性检验,但典型肥效模型仅占试验点总数的58.8%,模型一次项系数或二次项系数代数符号不合理以及推荐施肥量属于外推的非典型式占41.2%。基于二元非结构肥效模型拟合上述试验结果,同样均能通过统计显著性检验,典型肥效模型的比例占试验点总数的88.2%,非典型式模型(均属于推荐施肥量外推)比例仅占11.8%,建模成功率较二元二次多项式肥效模型提高了29.4个百分点。两种模型的最高产量施肥量之间、经济产量施肥量之间存在显著的线性正相关,但线性回归方程的一次项系数分别仅有0.9153和0.9161,表明当二元二次多项式模型推荐的最高施肥量或经济施肥量每增加1 kg时,二元非结构肥效模型的相应推荐施肥分别仅增加0.915 3 kg和0.916 1 kg,较好地克服了二次多项式模型推荐施肥量偏高的问题。分析表明,二元二次多项式肥效模型是二元非结构肥效模型的简化式和特例,新模型具有更广的适用范围。