地理加权回归模型结合高光谱反演盐生植物叶片盐离子含量

快速、无损地估算盐生植物叶片盐离子含量在植物生长监测、耐盐植物筛选和土壤盐渍化监测等方面有实用价值。该研究以新疆艾比湖保护区内盐生植物为研究对象,通过分析植物叶片盐离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+))含量与冠层高光谱数据的光谱变换和二维植被指数(比值型植被指数(ratiovegetationindex,RVI)、差值型植被指数(difference vegetation index,DVI)、归一化型植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI))的相关性选取特征波段,构建基于地理加权回归模型(geographically weighted regression,GWR)的叶片盐离子含量估算模型,并与BP神经网络模型(back propagation neural network)进行对比,研究基于GWR模型估算干旱区盐生植物叶片盐离子的可行性。结果表明,选取特征波段集中表现在红及短波红外波段:K~+含量在反射率倒数的对数选取的红光区域内波段使用GWR估算效果最佳;Na~+的特征波段在光谱变换下集中于短波红外区域,二维植被指数集中在近红外、短波近红外及黄、橙、红区域,各种波段选取下GWR对Na~+的含量估算均有较好效果,但反射率对数的一阶估算效果最好;Ca~(2+)含量在反射率平方根的一阶微分下选取的短波红外波段通过GWR模型估算效果最好;Mg~(2+)含量在DVI选取的位于红光区域特征波段估算效果最佳,但使用GWR模型对Mg~(2+)的估算精度不及BP模型。分析基于GWR盐离子模型估算模型发现,含量较高的离子估算效果更好,K~+、Na~+的模型精度优于Ca~(2+)、Mg~(2+)。在使用GWR模型估算植物叶片盐离子含量时,特征波段均指向红及短波红外波段,符合植被光谱机理的响应。     

冬油菜与杂草对长期不同施肥的差异性适应

研究长期水旱轮作条件下,施肥模式对田间冬油菜、杂草、土壤养分及冬油菜–杂草空间分布的影响,为长江流域冬油菜轻简化生产提供依据。2011年在湖北省粮油主产区——江汉平原布置水稻–冬油菜轮作肥效定位试验。2016年冬油菜收获期,调查农田杂草群落多样性和分析油菜–杂草–土壤养分三者状况。结果表明,长期土壤养分亏缺会显著影响油菜–杂草的生长和空间分布、形成不同的杂草优势群落。平衡施肥(NPK处理)有助于增加冬油菜根茎粗、有效分枝数、角果数和最终产量,降低杂草总生物量,提高杂草群落多样性Shannon-Wiener指数。与NPK处理相比,–N、–P和–K均会不同程度地降低籽粒、茎秆、角壳和杂草的养分吸收量,尤以–P处理降幅最为明显。与土壤养分含量的初始值相比,长期不施用化肥会引起土壤氮磷钾有效含量下降,尤其对于土壤钾,现有平衡施肥措施不足以弥补农田钾素亏缺,应重视秸秆还田的补钾效果。总之,长期科学的农田养分管理与调控措施,不仅可以降低杂草对冬油菜的危害、增强生物多样性和形成良性的油菜-杂草竞争环境,也有利于减少化学药剂使用、推动冬油菜的轻简化生产。     

咸水冰融化与土壤入渗过程不同盐分离子迁移规律研究

通过模拟试验及大田试验研究了咸水冰融化过程及土壤入渗过程不同盐分离子迁移分布规律,以期揭示咸水冰融水水质变化机理及咸水结冰灌溉对土壤盐分分布的影响。试验结果表明,咸水冰融化过程各离子含量均急速下降,但不同离子融出速度不同,各离子融出比例高低次序为Cl->Mg2+>K+>Na+>SO42->Ca2+>HCO3-;离子融出速度的不同,导致融水离子组成发生变化,最终使融水钠吸附比下降,pH值上升。咸水结冰灌溉使0～80 cm土体中除HCO3-增加6.85%以外,其余各离子均表现为下降,各离子淋出比例由高到低为Mg2+>Cl->Ca2+>Na+>K+>SO42->HCO3-;Cl-、Na+淋出比例不是最高,但在总淋出盐分中所占的比例分别达到了62.01%和21.96%。咸水结冰灌溉改变了土壤的离子组成,使土壤表层产生碱化趋势,因此,咸水结冰灌溉应当配合一定措施防止土壤碱化。     

不同种植密度对高粱生长、产量及养分吸收的影响

为了明确密度与高粱[Sorghum bicolor (L.) Moench]农艺和经济性状以及养分吸收的关系,以‘晋杂23号’高粱为试验作物,采用大田试验方法,试验设4.5万株/hm2、7.5万株/hm2、10.5万株/hm2和13.5万株/hm2 4个种植密度,研究了不同种植密度对高粱生长、产量、产量构成因素以及养分吸收的影响。结果表明,随着密度增加,高粱株高显著增高,茎粗显著变细,单株叶面积和单株干重显著下降。在4.5万株/hm2~7.5万株/hm2范围内,籽粒产量随着密度增加呈显著性增加。密度在4.5万株/hm2~10.5万株/hm2时,单位面积穗数随密度增加呈显著性增加。随着密度增加,穗粒数显著性增加,而千粒重影响不显著。除磷以外,密度对高粱氮和钾吸收总量均无显著影响。密度对籽粒氮吸收量没有显著影响;在10.5万株/hm2~13.5万株/hm2范围内,磷和钾吸收量明显下降。与氮和磷不同,钾主要分配在秸秆中,只有少量钾转运到籽粒中。相关分析表明,种植密度与株高、生物产量、籽粒产量和单位面积穗数呈显著性正相关,而与茎粗、单株叶面积、单株干重、经济系数、穗粒数和千粒重呈显著性负相关。本研究表明,种植密度与高粱主要农艺和经济性状以及养分吸收息息相关,在高粱高产高效栽培中起着非常重要的作用。     

滴灌水肥一体化下施氮量对小麦氮素吸收及土壤硝态氮含量的影响

为探明华北地区山前平原水肥一体化条件下小麦合理的氮肥运筹。于2013-2015年2个小麦生长季,设置4个滴灌施氮量(N0-不施氮、N1-120 kg/hm~2、N2-240 kg/hm~2、N3-360 kg/hm~2)处理,研究滴灌水肥一体化下施氮量对小麦氮素吸收积累和土壤硝态氮含量的影响。结果表明:施氮量N1、N2和N3处理的小麦干质量及产量较处理N0显著增加,N1、N2和N3处理间无显著差异;施氮量对小麦茎秆的氮含量影响较大,但对籽粒氮含量的影响差异不显著;处理N3的小麦总吸氮量分别显著高于处理N0、N1和N2,但处理N1和N2之间无显著差异;氮肥收获指数以N2处理最高,氮肥当季回收利用率、氮肥农学效率、氮肥生产效率和氮肥利用效率均表现出随施氮量增加而降低的趋势;施氮量超过240 kg/hm~2,土壤硝态氮含量增加,且随种植年限的延长更加明显。采用一元二次方程拟合,获得小麦最高产量的施氮量为238.46~250.78 kg/hm~2,经济施氮量为174.28~207.18 kg/hm~2。综合考虑经济效益和生态效益,该条件下小麦滴灌经济施氮量以174~207 kg/hm~2为宜。     

施氮和间作对蚕豆根瘤形成及氮素吸收累积的影响

为探究不同施氮水平下小麦蚕豆间作对蚕豆根瘤形成及氮素吸收累积的影响,明确氮肥施用与豆科作物结瘤固氮、氮素吸收累积和产量的关系,通过2年田间试验,分析了N0、N1、N2和N3 4个施氮水平（蚕豆：0、45、90、135kg/hm²;小麦：0、90、180、270kg/hm²）下,单作、间作蚕豆各关键生育期根瘤鲜重、氮素吸收关键参数、地上部氮素累积量和产量的特征。结果表明,N0、N1和N2水平下,间作蚕豆根瘤鲜重比单作分别提高40.9%、27.2%和34.1%;高氮（N3）水平下,单作、间作蚕豆根瘤鲜重无显著差异。与单作相比,4个施氮水平下间作蚕豆的最大氮素累积量（A）和最大氮素吸收速率（R_max）降幅分别为8.01%~13.93%和10.27%~12.98%,表明氮素吸收累积特点与根瘤鲜重相反。在蚕豆营养生长阶段（出苗后90d内）,单作、间作蚕豆氮素累积量无差异;进入结荚期后（出苗90d后）,间作显著降低了蚕豆的氮素累积量。同时,蚕豆产量也受施氮量和种植模式的调控,与单作相比,4个施氮水平下,间作降低蚕豆产量平均达20.66%。整体而言,在N1水平下,蚕豆根瘤鲜重和产量达最大值,随着施氮量增加,蚕豆根瘤鲜重、氮素累积量和产量均随之降低,间作促进根瘤形成的优势减弱甚至消失。因此,间作体系中蚕豆氮肥的运筹与间作优势的形成密切相关。     

苏丹草-黑麦草轮作制中施肥对饲料产量、养分吸收与土壤性质的影响

大田试验条件下采用苏丹草(Sorghum sudanense)与黑麦草(Lolium L.)轮作,分别设CK(不施肥)、NP(施氮磷肥)、NK(施氮钾肥)、PK(施磷钾肥)、NPK(施氮磷钾肥) 5个处理研究施肥对饲草产量、养分吸收及土壤养分的影响。结果表明,氮磷钾肥配施显著提高苏丹草与黑麦草鲜草产量,2005—2006年与2006—2007年两季饲草分别为162.7 t hm^-2、114.9 t hm^-2,分别比同期PK、NK、NP处理增产312.9%、26.9%、17.9%和338.5%、20.3%、17.2%。施肥影响饲草的氮、磷、钾含量,且氮磷钾配施可以改善饲草养分吸收,2005—2006年NPK处理的饲草N、P、K吸收量分别为500 kg hm^-2、91 kg hm^-2和997 kg hm^-2,2006—2007年NPK处理的饲草N、P、K吸收量分别为312 kg hm^-2、56 kg hm^-2和402 kg hm^-2。轮作系统中,氮磷钾肥配施条件下氮、磷盈余最少,而钾亏缺。在苏丹草-黑麦草轮作制中,随着种植次数的增多,各施肥处理土壤有机质、全氮均有不同程度上升,施磷(NPK、NP、PK)处理的速效磷、施钾(NPK、NK、PK)处理的速效钾均有上升,而NK处理的速效磷、NP处理的速效钾略有下降。     

氮肥水平对不同育种时代粳稻产量、氮素吸收利用差异的影响

以选育时期不同(两个选育时代)的12个水稻品种为材料,于施氮量为0,225,300 kg/hm~2纯氮大田条件下,研究了不同氮肥水平下两选育时代的水稻品种产量、物质生产积累量及氮素吸收、利用效率的差异.结果表明,水稻产量随着选育时代的更替有所提高,并随施氮量的增加两时代产量表现不同,早期品种中有83.3%的水稻基因型的产量随施氮量增加呈增加趋势,当代品种产量则有一半基因型在225 kg/hm~2氮肥水平下产量达最大,说明早期品种对氮肥反应较当代品种敏感.农艺性状中的株高和穗长随着育种时代的更替有矮化和减小的趋势,着粒密度有所增加.干物质和氮素平均积累量在生育时期各阶段均表现为当代品种大于早期品种,氮素利用效率亦表现相同的规律.相关分析表明,水稻产量与抽穗、成熟期物质积累量和氮素吸收量均呈显著或极显著正相关关系,与拔节期关系不密切.氮素利用效率与产量呈显著正相关,与株高和穗长呈显著负相关.说明随着选育时代的更替,水稻产量、吸氮量及氮素利用效率有所提高,株型趋于矮化,穗型由散穗向密穗型演变.     

盐渍化土壤剖面盐分与养分分布特征及盐分迁移估算

针对盐渍化灌区土壤盐渍化问题,以内蒙古河套灌区下游乌拉特灌域为研究区,通过野外实测与室内试验分析结合,采用冗余分析法探讨了盐渍化改良耕地与荒地春季（4月）和秋季（10月）根层土壤（0～20 cm、20～40 cm）盐分离子与全盐、pH值、养分之间的相关关系,明确了其变化特征与数量关系,并估算了试验区改良耕地和荒地间1 m土体的盐分迁移量。结果表明,改良耕地与荒地土壤阴离子均以Cl^-为主,分别占阴离子总量的45.27%、58.78%,阳离子以Na⁺为主,分别占阳离子总量的60.67%、53.94%。荒地平均全盐含量超过7.0 g/kg,土壤盐渍化程度较重。冗余分析表明,改良耕地土壤全盐含量起主导作用的是SO■、Cl^-、Ca²⁺,荒地土壤全盐含量起主导作用的是Cl^-、Mg²⁺、Na⁺。土壤pH值变化与HCO^-₃有着密切的关系。改良耕地有效磷与Na⁺呈显著负相关（P<0...     

The effect of various nitrogen fertilization and foliar nutrition regimes on the concentrations of nitrates,ammonium ions,dry matter and N-total in carrot (Daucus carota L.) roots

Two field experiments (Experiment I in 2003–2005 and Experiment II in 2004–2005) with carrot c.v. ‘Kazan F₁’ were conducted at Trzciana village (50°06′N, 21°85′E). The experiments were arranged in a split-plot design with four replications. Two sub-blocks were identified in both experiments: I, without foliar nutrition; II, receiving plant foliar nutrition. The plants were sprayed three times alternately with: 2% urea solution, 1% solution of multi-component ‘Supervit R’ fertilizer (produced by Intermag, Poland) and again with 2% urea solution. Combinations with diversified nitrogen fertilization were distinguished within both sub-blocks. Experiment I comprised of: (1) Control, (2) Ca(NO₃)₂ 70, (3) Ca(NO₃)₂ 70 + 70, (4) (NH₄)₂SO₄ 70 and (5) (NH₄)₂SO₄ 70 + 70. Experiment II included: (1) Control, (2) ENTEC-26 35 + 35, (3) ENTEC-26 70 + 70, (4) ENTEC 26 105 + 105, (5) NH₄NO₃ 35 + 35, (6) NH₄NO₃ 70 + 70, (7) NH₄NO₃ 105 + 105. Where 70 kg N ha⁻¹ was used before sowing, whereas 35 + 35, 70 + 70 and 105 + 105 kg N ha⁻¹ were applied before sowing and as top dressing. Solid nitrogen fertilizer was added to the soil (produced by): Ca(NO₃)₂, Yara International ASA (Hydro); (NH₄)₂SO₄, Zak?ady Azotowe in Tarnów, Poland; NH₄NO₃, Zak?ady Azotowe in Pu?awy, Poland; and ENTEC-26, COMPO GmbH & Co. KG, Germany. The research aimed at determining the effect of diversified nitrogen fertilization and foliar nutrition on NO₃⁻, NH₄⁺, N-total and dry matter (d.m.) concentrations in carrot, and N uptake by storage roots. In Experiment I, nitrogen fertilization did not affect NO₃⁻ concentration, whereas in Experiment II, the applied N treatment increased NO₃⁻ concentration in carrot in relation to the control, except for the storage roots of plants fertilized with ENTEC-26 35 + 35. Nitrogen fertilization applied in both experiments caused a significant increase in N-total concentration in carrot and N uptake by storage roots in comparison with the control plants. In both experiments, nitrogen fertilization had a different effect on the concentrations of NH₄⁺ and d.m. in carrot. What is more, foliar nutrition treatments in both experiments had a different effect on the concentrations on NO₃⁻, N-total, d.m. in carrot and N uptake by carrot storage roots.