流域尺度土壤厚度的模糊聚类与预测制图研究

基于土壤厚度与景观位置和特征之间的关系,运用模糊c均值聚类(FCM)方法对西苕溪流域的土壤厚度分布进行了空间预测。选取高程、坡度、平面曲率、剖面曲率、径流强度系数和地形湿度指数6个地形因子进行模糊聚类,根据相应的聚类参数将流域地形组合分为8类。利用部分调查获得的土壤剖面数据,结合样点属性和专家经验为典型区赋值,最后由加权平均得到流域土壤厚度预测图。验证结果表明,FCM方法可以对地形因子组合进行有效合理的分级,其预测精度较高,模型的稳定性较好,是一种低成本高效率的制图方法。该方法在土壤厚度预测方面具有一定的可靠性。     

甘薯矿质元素吸收与分配特性研究

在大田条件下,研究了甘薯品种北京553不同时期不同器官干物质的积累与分配规律,并分析其中各矿质元素含量的变化情况。结果表明,甘薯干物质前期积累少,中后期快速积累,并逐渐由地上部转移至块根中。各矿质元素在甘薯不同器官的积累量随植株生长而增加,但分配率不同,前期各元素集中于地上部,中后期逐渐转移至块根中。甘薯一生吸收最多的元素是氮、钾和钙,其中氮和钙主要在前中期积累且分布在地上部,钾则主要在中后期积累且分布于块根。微量元素中,甘薯对铁的需求较大,主要时期是生长中期并多分布于地上部。单位产量的需肥规律与矿质元素的吸收规律一致,可以根据需肥规律来指导生产,合理施肥。     

基于GIS的生态环境脆弱性模糊综合评价

运用模糊数学的基本理论,将AHP—模糊综合评价模型应用于生态环境脆弱性评价,从自然因素和人类干扰因素两方面建立了生态环境脆弱性评价指标体系,并基于空间网格单元提出了用GIS实现模糊综合评价的"分解—合成"方法。以山西省绛县为例,采用GIS技术与AHP—模糊综合评价模型相结合的生态环境脆弱性评价方法,分析了生态环境脆弱性等级和分布规律,验证了该模型和方法的正确性、可行性和可操作性。     

太行山低山丘陵区不同地表类型降雨入渗产流规律研究

通过人工降雨来研究太行山低山丘陵区典型地表类型下的降雨入渗产流规律.结果表明:(1)不同地表类型,地表产流特征不同.主要表现在:降低坡度主要推迟产流开始时间,而植被能够推迟整个径流过程;增加植被覆盖度和降低坡度能够明显降低产流量,延缓产流时间、降低径流速率;不同地表类型的地表径流速度与径流稳定前降雨历时具有明显的对数函数关系.在以0.64 mm/min左右的降水强度持续80 min后,斜坡径流小区不同地表类型径流系数大小顺序为:斜坡裸地>没有枯枝落叶的斜坡灌木>斜坡草地>有枯枝落叶的斜坡灌木.与裸地相比,后面3种地表类型的地表径流量分别减少了33.7%(8.3 mm),49.2%(12.1 mm)和75.2%(18.5 mm).(2)不同植被、枯枝落叶在降低地表产流量的同时也增加了深层土壤中的人渗量.斜坡裸地下渗到20 cm以下的水量仅为降雨的6.0%,明显小于有植被条件下的23.3%～32.5%.灌木下的枯枝落叶能够增加土壤入渗量20%左右,土层20 cm以下入渗量增加8%.     

FACE对杂交籼稻汕优63干物质生产与分配的影响

2005--2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高（FACE）研究平台,以三系杂交籼稻汕优63为供试材料,设计比大气CO2浓度（对照,370umol．mol^-1）高200umol．mol^-1的FACE处理（570umol．mol^-1）和施N量为125kg·hm^-2（LN）、250kg·hm^-2（NN）处理,研究其对汕优63物质生产与分配的影响。结果表明：（1）两季平均,FACE处理使汕优63移栽-分蘖中期、分蘖中期-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-成熟期干物质生产量分别比对照增加了39％、20％、32％和41％,结果使成熟期生物产量显著增加（＋33％）;（2）与干物质生产量相比,汕优63平均叶面积指数（LAI）和净同化率（NAR）对CO2的响应有相似的季节性变化趋势,但LAI的响应值明显大于NAR;（3）FACE处理使汕优63不同生育时期叶片和稻穗占地上部干重的比例下降,而使茎鞘占地上部干重的比例明显增加;（4）三系杂交籼稻汕优63成熟期生物产量以及不同生育阶段平均LAI、NAR和干物质生产量对FACE的响应与粳稻品种存在明显差异．而干物质分配差异较小。     

不同灌水处理条件下不同小麦品种氮素积累、分配与转移的差异

利用15N同位素示踪技术,研究了不同灌水处理条件下2个高产小麦品种吸收利用不同来源氮素的差异。结果表明:1)同一灌水条件下,泰山23(T23)植株氮素总积累量、来自肥料氮的量、来自土壤氮的量、肥料氮和土壤氮开花期在营养器官中的总积累量及成熟期在子粒中的积累量均显著高于山农664(S664)。2)泰山23底墒水+拔节水处理(W1)营养器官中积累的肥料氮向子粒的转移量显著高于底墒水+拔节水+开花水处理(W2),土壤氮的转移量W1与W2处理无显著差异;山农664营养器官中积累的肥料氮和土壤氮的转移量均为W2显著高于W1处理。3)泰山23的子粒蛋白质含量、灌溉效益和水分利用效率为W1显著高于W2处理,子粒产量、蛋白质产量和氮素利用效率在W1与W2处理间无显著差异;山农664的子粒产量和蛋白质产量为W2显著高于W1处理,子粒蛋白质含量、氮素利用效率、灌溉效益和水分利用效率在W1与W2处理间无显著差异。从子粒产量、蛋白质含量和氮素与水分利用效率等方面综合分析,W1和W2处理分别是泰山23和山农664高产高效的灌水方式。     

不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响

根据供试土壤的养分状况,通过2年不同施氮水平的田间小区试验,2007年设施N 0、135、270、405 kg/hm2四个水平,2008年设施N0、150、300、450 kg/hm2四个水平,在加工番茄的主要生育期,测定植株生物量和不同器官氮、磷、钾含量,并结合成熟期产量,研究不同施氮水平对加工番茄养分吸收、分配及产量的影响。结果表明,加工番茄对氮、钾需求量远大于磷;加工番茄干物质及氮、磷、钾养分的积累动态均呈"S"型增长;施氮可以极大地促进加工番茄植株对氮、磷、钾的吸收,各施氮处理比不施氮处理多吸收氮75.8%～189.2%,多吸收磷49.4%～162.7%,多吸收钾60.7%～176.8%;在一定的施氮范围内,吸收氮、磷、钾的量随施氮量增加而增加;植株吸收的养分最终50%以上都聚集在果实中;在施用磷、钾肥的基础上合理施用氮肥可以显著提高加工番茄的经济产量,2007和2008年增产分别达43.8%和114.3%;过量施氮可造成加工番茄贪青晚熟,但可以通过后期合理增施氮肥,作为解决加工番茄采收期短、加工紧张问题的一个辅助措施。     

长期定量施肥对玉米光合碳分配的影响

基于中国科学院海伦生态实验站的长期定位试验,采用13CO2脉冲式标记方法,研究了长期施肥对玉米光合碳分配机制的影响.结果表明,光合碳分配到玉米不同组织的δ13C值差异较大,地上部>根部>土壤>土体.施肥对玉米地上部δ13C影响较大,缺索处理CK、NK、PK的δ13C值较大,可以达到333.5‰～339.5‰,而养分均衡的NP、NPK和NPKM处理地上部占δ13C值较小,为168.8‰～196.0‰.NK处理在标记当天(0 d)地上部13C分配比例最大,为76.12%,标记第7天(7 d)后变为53.26%.NPKM处理土壤13C分配比例增幅较大,可由标记0 d的0.98%到增加到标记7 d后的3.50%,增加了2.52个百分点.标记0 d,根际呼吸将消耗转移到地下的光合13C的52.89%～94.38%,NPKM和NPK处理消耗最大,达94.38%和93.59%,在标记7 d后,13C光合产物分配达到平衡状态.     

有机肥氮替代化肥氮对马铃薯干物质积累与分配的影响

针对定西马铃薯生产集约化种植,长期大量施用化肥造成马铃薯块茎产量降低、品质下降以及环境污染等问题,通过大田试验,研究了不同有机肥氮替代化肥氮对覆膜马铃薯干物质积累与分配的影响,结果表明： 施用有机肥延迟了马铃薯生育进程,与不施肥相比,施用有机肥马铃薯干重平衡期推迟12～16d;施用有机肥增加了马铃薯干物质快速积累期持续时间Δt,与不施肥相比,10%、20%、30%和40%有机肥氮替代化肥氮处理马铃薯干物质快速积累期持续时间Δt分别增加5、5、7和5d,同时,也增加了马铃薯生育期内干物质最大增长速率vmax和马铃薯干物质快速积累期的干物质平均增长速度v mean,与不施肥相比,分别增加37.01%、46.46%、51.18%和35.43%以及51.09%、64.23%、77.37%和72.26%;马铃薯整株干物质积累呈现明显“S”型曲线特征;在成熟期,有机肥显著影响干物质有“源”向“库”的转移。综上所述,在干旱半干旱定西,30%有机肥氮替代化肥氮是最佳有机-无机配合比例。     

基于模糊PID的电控精量播种系统与试验研究

为解决传统播种机地轮打滑导致播种质量下降的问题,设计了电控精量播种系统,并确定了电机控制数学模型。通过Z-N法和模糊控制完成PID参数整定,借助MATLAB完成模糊PID控制的设计和Simulink仿真,将系统响应时间缩短了0.23 s,提高了控制精度。土槽试验台对比试验表明,电控精量播种系统较传统播种系统播种合格指数提高了6.04%,漏播指数下降了4.57%,重播指数下降了0.61%,合格粒距变异系数下降了2.23%,播种均匀性得到了大幅度提高。系统的合格指数、重播指数、漏播指数和合格粒距变异系数均满足JB/T10293—2013《单粒(精密)播种机技术条件》的要求,播种质量指标的变化均在6%以内,具备较好的播种稳定性。