基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度模型构建与产量预测

  【目的】  依据临界氮浓度稀释原理,构建基于冠层覆盖度的覆膜滴灌玉米植株临界氮浓度稀释曲线,并通过氮营养指数和氮累积亏缺量模型对玉米氮营养状况进行诊断和评价,以期达到基于该模型的玉米产量预测。  【方法】  于2019—2020年,在宁夏引黄灌区开展了4个氮肥用量(0、120、240、360 kg/hm2)田间试验,采用滴灌水肥一体化技术,氮肥按照苗期10%、拔节—大喇叭口期45%、抽雄—吐丝期20%和灌浆期25%的比例分8次随水追肥。在玉米关键生育时期测定农学参数和图像参数,分别测定了地上部生物量、植株氮浓度和产量,建立和验证基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度经验模型。  【结果】  基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度、最大氮浓度和最小氮浓度模型R2分别为0.917、0.843、0.873。临界氮浓度模型检验参数RMSE和n-RMES分别为 0.242和 11.753%。以冠层覆盖度为基础的氮营养指数和氮累积亏缺量推算出玉米最佳施氮处理为240 kg/hm2。不同生育时期氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量的关系极显著,R2均不小于0.922,且大喇叭口期和抽雄期R2值最高。采用独立试验验证表明,在大喇叭口期和抽雄期表现出稳定的模型性能,R2值≥0.944,n-RMSE均≤9.089%。在大喇叭口期和抽雄期,氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量呈极显著相关,能准确地解释受氮素限制和不受氮素限制生长条件下相对产量的变化。  【结论】  基于冠层覆盖度构建的植株临界氮浓度稀释曲线可准确判断和评价玉米拔节期至吐丝期的氮素营养状况,依据氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量所构建的关系模型可对玉米产量进行准确估计,其为玉米生长过程中氮肥的精确管理和产量预测提供了一种简便的新方法。     

黄土高原南部人工林林冠对降雨特征的影响分析

林冠降雨特征是森林水文作用的重要机制,同时也是植被在水土保持作用中的重要内容。以黄土高原南部常见乔木刺槐、元宝枫、桉树为研究对象,以滤纸色斑法为基本实验原理,观测了该地区天然降雨15场,分别取得3种乔木冠下雨滴谱200份。通过对比分析林冠内外降雨特征,得到以下结论:林冠降雨特征与林外降雨特征有显著区别;林下雨滴分布呈现近似的正态分布,大雨滴数量较林外明显增多;林冠下雨滴中数直径（D₅₀）受降雨强度的影响很小,且在降雨强度小于0.1 mm/min时,林冠下D₅₀大于林冠外,当雨强大于0.1 mm/min,林外D₅₀有大于林内的趋势;降雨动能与雨滴中数直径有着相似的变化趋势。     

双环直径对土壤入渗速率的影响

双环法是测定土壤入渗速率最为广泛最为经典的方法,但双环直径可能影响土壤入渗速率测定结果,因其为地表积水有压入渗,在坡地上测定时,因整平地表时会产生很大扰动,从而产生测定误差。研究设计5组不同直径的双环入渗试验,分析双环直径对土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、累计入渗量的影响。结果表明:当双环内环直径分别为15,20,25,30cm时,初始入渗速率分别是常规内环直径为35cm双环的88.3%,110.8%,119.9%,100.7%,稳定入渗率分别是54%,73%,85%,89%。对不同时刻入渗速率进行T值检验发现,用内环直径为20,25,30cm双环测定的入渗过程与常用内径为35cm的双环测定土壤入渗过程无显著差异。考虑地表扰动因素、试验需水量等多因素的影响,可用内环直径20cm、外环直径为35cm的双环替代目前常规内环直径为35cm,外环直径为50cm的双环,用于坡地土壤入渗速率测定,可以减少地表扰动,从而准确测定土壤入渗率,又能节约用水量。     

施用有机肥对土壤团聚体稳定性的影响

施用有机肥是循环农业的典型措施,能够净化环境、保证食品安全、加强土壤的可持续利用。本文以中国农业大学曲周试验站长期设施蔬菜地为研究对象,试验已进行6年,共设单施有机肥、有机无机配施与无机肥3种施肥处理。结果表明:施用有机肥处理的土壤有机C含量显著高于有机无机配施和无机肥处理107.02%、171.71%;干筛分析表明有机肥处理下的土壤非水稳性团聚体的平均重量直径(WMD)和几何平均直径(GMD)值均显著高于有机无机配施与无机肥65.68%、4.18%和16.80%、8.26%;湿筛结果也表明有机肥处理下的土壤水稳性团聚体WMD、GMD值显著高于有机无机配施与无机肥41.12%、34.78%和77.78%、63.16%;0~20 cm耕层有机肥处理增加了土壤分散系数,而20~40 cm耕层有机肥处理显著降低了土壤分散系数。在蔬菜有机栽培中单施有机肥可增加土壤有机C、非水稳性团聚体、水稳性团聚体及耕层下微团聚体含量,是改良土壤结构的有效措施。     

稳态烟雾机烟化管结构参数对烟化效果的影响

以稳态燃烧器为热动力的车载式烟雾机针对农林业病虫害防治具有防治效率高、用药量少、防治成本低等突出优点,烟化管结构参数是影响油溶剂农药能否有效烟化的关键因素。该文设定3种药喷头类型、6个喷头放置位置、3种喷头结构参数以及3个不同直径的双层喷管,分别进行烟化效果试验及分析。结果表明环形喷头烟化效果最好,圆锥形喷头和圆柱形实心锥喷头则出现喷管出口滴液及烟雾中存在明火等烟化不良问题,圆锥形喷头烟化效果好于圆柱形喷头;热雾剂在Φ70 mm喷管内能完全烟化,烟雾雾滴均匀细小,而Φ90和Φ110 mm 2种喷管则会产生较小烟雾和较大雾滴2个分布区,烟化效果不良;环形喷头置于喷管内距喷管喷口250~350 mm的范围内,可获得较好的烟化效果;环形喷头的结构参数如药液出口方向、喷药孔径和孔数对热雾剂的烟化效果影响非常小,均能使热雾剂得到完全烟化。说明药喷头类型和喷管直径是影响稳态燃烧烟雾机烟化效果的关键因素,喷头放置位置是影响的主要因素,而环形喷头结构参数是影响的次要因素。     

果园喷雾机自动对靶喷雾控制系统研制与试验

为提高农药利用率,减少环境污染,该文针对中国果园机械化作业条件差和传统果园喷雾机连续喷雾时存在果树间空隙无效喷雾的特点,设计了自动对靶喷雾控制系统,该系统以GY8履带自走式果园喷雾机为载体,采用传感器测距方式探测果树,实现自动对靶喷雾。通过对超声波、红外和激光3种传感器进行性能比较,及对超声波和激光2种传感器进行静态识别间距测试与分析,红外传感器受光强影响较大,超声波传感器识别间距超过800 mm,均不满足果园精确对靶喷雾控制要求,激光传感器静态识别间距只有20 mm,具有工作稳定、响应快速、方向性好等特点,故将激光传感器选为自动对靶喷雾机探测装置,并将激光传感器安装于喷头组件前方220 mm。采用连续3次检测靶标判别法设计了自动对靶喷雾系统,该系统可有效避免因激光光束较细而导致的将树冠内空洞、枝间间隙等误判为果树间空隙而出现的电磁阀频繁启闭动作。行驶速度为0.5 m/s时,自动对靶喷雾控制系统的动态靶标识别间距介于100~150 mm之间,行驶速度1.0 m/s时,动态靶标识别间距为200~250 mm。此外,该系统还具有提前及延后喷雾功能,自动对靶喷雾系统提前靶标95.0~157.5 mm距离开始喷雾,离开靶标100 mm距离停止喷雾,使喷雾完全覆盖整个树冠。与连续喷雾相比,对靶喷雾可有效节省施药量,对于空隙比为20.0%、35.2%、52.9%靶标行枣树,行驶速度为0.5 m/s时省药率分别达27.9%、53.7%、76.9%,行驶速度为1.0 m/s时省药率分别达27.3%、54.5%、81.0%。因此,该自动对靶喷雾系统对稀疏果园的精确对靶病虫害防治具有较好的实用价值。     

高速气流条件下标准扇形喷头和空气诱导喷头雾化特性

标准扇形喷头与空气诱导喷头均为地面喷雾常用喷头,其在低速条件下的雾化特性已有较多研究,而在高速气流下的雾化特性尚不清楚。为了探究对比2种喷头在高速气流条件下的雾化特性,以及其用作航空喷头的可能性,基于北京农业智能装备技术研究中心自行设计制造的IEA-I型高速风洞,采用马尔文Spraytec喷雾粒度仪对德国Lechler公司生产的LU-120-03标准扇形压力喷头和IDK-120-03空气诱导喷头进行了测试。试验结果表明,两种类型喷头在距离出口0.15 m时,雾滴并未完全雾化。而在距离出口0.35 m时雾滴均已充分雾化。其中LU-120-03扇形压力喷头雾滴体积中径随风速增大从210μm逐渐减小至130μm,在管道压力达0.4 MPa以上时,其雾滴粒径分布跨度随风速增大逐渐从1.3增至1.5。而IDK-120-03空气诱导喷头产生的雾滴粒径相对较大,在风速为120 km/h时,达420~450μm,但其随着风速进一步增加快速减小,在风速达305 km/h时,其产生的雾滴体积中径降低到150μm。试验还发现管道压力变化对LU-120-03扇形压力喷头产生雾滴体积中径影响较大,而对IDK-120-03空气诱导喷头产生的雾滴体积中径影响较小。该研究可为固定翼有人机航空施药方案,如喷头选型、压力选择、作业速度选择等提供试验数据指导。     

沈阳市天然降雨雨滴特征研究

采用滤纸色斑法对沈阳市天然降雨雨滴进行观测,通过计算并运用回归分析对沈阳地区天然降雨雨滴特性进行研究。结果表明:沈阳地区天然降雨雨滴的大小分布遵守Best函数分布式;雨滴中数直径及降雨动能同降雨强度关系显著,呈幂函数关系。     

山地丘陵区不同土地利用方式对空心村整治还田土壤团聚体特征的影响

以探明不同土地利用方式对土壤团聚体的影响为目的,为提高山地丘陵区空心村整治还田土壤稳定性及生产性能提供科学依据。在陕西澄县山地丘陵区空心村整治还田后,设置5种不同的土地利用方式,开展为期1年的种植试验,分别为玉米(C处理)、小麦(W处理)、蔬菜(V处理)、药材(M处理)及对照(未种:CK处理)。测定分析干筛法和湿筛法0—40cm土层土壤团聚体分布、平均质量直径(WMD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)、不稳定团粒数(ELT)和分形维数(D)。结果表明:(1)各处理在0—40cm各土层土壤团聚体数量及大小均显著优于CK处理,各处理干筛下0—40cm土层0.25mm团聚体含量(DR0.25)和湿筛下该含量(WR0.25)随着土壤土层深度的增加呈现相反的趋势;(2)干筛法和湿筛法0—40cm土层各处理土壤平均重量直径(MWD)平均值和几何平均直径(GMD)平均值大小顺序均呈现W处理C处理M处理V处理CK处理,C处理有助于增加表层土壤大团聚体含量,W处理则有助于增加下层土壤大团聚体含量;(3)湿筛法分析表明,各处理土壤团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT)在0—40cm土层内均表现出近似"Z"字形趋势,各处理显著低于CK;(4)各处理的分形维数(D)在0—40cm土层平均值大小顺序为C处理W处理M处理V处理CK处理。土壤分形维数(D)与干筛法和湿筛法下0—40cm土层0.25mm团聚体含量之间存在良好的线性关系,分别为R2=0.74和R2=0.67。空心村整治还田后种植玉米和小麦有利于提高0—40cm土层大团聚体含量,增加土层稳定性,改善土壤结构。     

绵羊KAP1.1基因多态性与毛纤维直径的相关性分析

以768只中国美利奴羊(新疆军垦型)为材料,采用测序和PCR技术分析KAP1.1(B2A)基因单核苷酸多态性及其与羊毛纤维直径的相关性。结果表明:中国美利奴羊(新疆军垦型)KAP1.1基因存在30个碱基的插入/缺失和6种基因型,分别为(341 bp)AA基因型、(311 bp)BB基因型、(281 bp)CC基因型、(341 bp/311 bp)AB基因型、(341 bp/281 bp)AC基因型和(311 bp/281 bp)BC基因型。AA、BC、AC、AB和CC基因型间的毛卷曲度、细度离散、毛长、污毛重、净毛率和密度差异不显著(P>0.05),而BB基因型羊只的平均纤维直径显著小于AA、BC、AC、AB和CC基因型羊只的平均纤维直径(P<0.05)。以上结果表明,KAP1.1基因可作为绵羊毛纤维直径的主要候选基因之一,BB基因型可作为分子标记用于预测绵羊毛纤维直径。