基于复杂种植结构多情景分析的灌区多目标多水源优化配置

为改善多水源灌区农业用水供需矛盾,通过合理调整种植结构,优化灌区水资源配置,该研究以河北省邯郸市漳滏河灌区为研究对象,将农业灌溉缺水量最小和农作物经济效益最大作为目标函数,兼顾灌区生态安全约束,构建了基于种植结构优化的多目标多水源优化配置模型,针对作物熟制、作物种类、种植制度以及灌溉方式设置了8种不同的种植结构优化情景,通过自主改进的基于精英策略并协遗传算法（NSGAⅡ-S）对模型求解,获得不同情景下的水资源优化配置方案。结果表明：应用模型进行水资源配置后,各情景配水总量均有所减少,其中水库配水量高于其他水源的配水量,水库水、引黄水和引江水均达到用水总量控制目标,民有分区的各计算单元间的配水量变化明显,总配水量高于滏阳河分区;适当压减主要依靠抽取地下水灌溉的冬小麦的播种面积,变灌溉农业为旱作雨养农业,可以极大地减少地下水用量,增加灌区经济效益;最佳的种植结构优化方案为CS₄（削减冬小麦的种植面积,种植苜蓿,灌溉方式采取管灌或喷灌）,该方案冬小麦播种面积压减17.10%,地下水开采量减少了16.42%,灌区的经济效益增加了26.41%,在保证配水总量最小的同时,具有更高的经济效益。该研究所构建的多目标多水源优化配置模型和作物配水结果可为类似地区的水资源配置提供参考。     

矿区生态监测的地理加权遥感生态指数构建及评价

矿区生态是陆地生态系统的重要组成部分,准确监测矿区生态对保护生态环境、维持生态平衡具有重要意义。遥感技术为矿区生态监测提供了有效手段,针对遥感生态指数（remote sensing ecological index,RSEI）在矿区生态监测中存在监测精度低、针对性弱和指标权重空间上均一化问题,该研究对RSEI进行了改进。首先,考虑矿区特殊的生态成因,在绿度、热度、湿度、干度的基础上加入煤尘污染因子构成矿区遥感生态指数;然后,利用地理加权主成分分析法确定各指标的空间权重,构建了地理加权遥感生态指数（geographically weighted-remote sensing ecological index,GW-RSEI）;最后,以山西省大同煤田为例,基于多期遥感影像对GW-RSEI在矿区生态监测中的有效性、适用性进行了验证。结果表明：GW-RSEI能准确捕捉矿区大气中的煤尘污染,从整体和局部尺度实现了矿区生态的精准监测,有效提高了矿区生态监测的精度;地理加权主成分分析法能够明确表征矿区生态的空间异质性和生态环境变化的空间连续性;2000—2020年大同煤田的GW-RSEI均值分别为0.51、0.48、0.46、0.59、0.56,整体生态环境经历了先恶化后改善的过程,其东南部生态环境变化趋势与整体一致,而西北部生态环境呈现先改善后恶化的变化趋势。研究成果为准确监测矿区生态提供了一种更加科学、有效的方法。     

水稻田间育秧水肥药变量喷灌装置设计与试验

为解决南方水稻工厂化田间育秧水肥药人工管理作业中存在的灌溉均匀性差、化肥和农药浪费以及劳动强度大等问题,该研究设计了一种水稻田间育秧水肥药变量喷灌装置,阐述了水肥药变量喷灌装置总体结构和工作原理,进行了关键部件设计与试验;以可编程逻辑控制器（programmable logic controller,PLC）为控制核心,构建了注肥量在线调控及整机变量喷灌控制系统。采用Box-Behnken试验设计方法,对装置喷灌均匀性与主要影响因素进行试验研究,应用单目标优化方法对喷灌关键参数进行优化,并通过验证试验,得到最优参数组合为：干管入口水压0.20 MPa、球阀开度90°、喷头喷角80°,此时装置的喷灌均匀性为92.69%;构建了氯化钾肥液质量浓度与电导率（electrical conductance,EC）值的线性模型,开展了装置变量灌溉施肥性能试验,3种喷灌等级下各作业区的肥液EC值分别为1.65、1.66和1.68 mS/cm,平均喷灌强度分别为900.85、1092.04和1263.67 mm/h,施肥均匀系数分别为85.21%、87.86%和91.62%。采用水肥药变量喷灌装置开展水稻育秧田间管理试验,华航51常规稻和广8优165杂交稻的秧苗长势均匀度均高于95%,成毯性良好,各项素质指标满足机插作业要求。所设计的水肥药变量喷灌装置能够满足水稻田间育秧水肥药变量喷灌作业要求,对提高水稻工厂化田间育秧机械化水平、保证秧苗质量具有实际应用价值。     

投喂率对凡纳对虾中间培育生长、生理和水环境的影响

中间培育是凡纳对虾(Penaeus vannamei)养殖的重要阶段,投喂率是影响此阶段养殖成效的重要参数。本研究开展为期30 d的养殖实验,研究3组投喂率(投喂率分别为体重的5%、7.5%、10%,分别命名为T5、T7.5和T10)对凡纳对虾中间培育养殖水质、微生物群落结构、非特异性免疫指标及生长性能的影响。实验期间,水体pH、盐度、温度及溶解氧均保持在适宜对虾生长的范围内。结果显示,随着实验进行,总氨氮(TAN)、亚硝态氮(NO2–-N)和化学需氧量(COD)浓度出现上升趋势,实验结束时,其浓度随投喂率升高呈现显著差异：T10>T7.5>T5。微生物群落结构分析表明,养殖水体的微生物群落丰富度和多样性随投喂率升高呈下降趋势,不同投喂率的优势门类均为变形菌门(Proteobacteria, 50.36%~67.53%)和拟杆菌门(Bacteroidetes, 12.09%~67.53%);在属水平上,对凡纳对虾有害的弧菌(Vibrio)相对丰度在T10组最高(37.33%)、T5组最低(0.13%);对其有益的假交替单胞菌(Pseudoalteromonas)相对丰度在T10组最低(0.28%)、T7.5组最高(9.78%)。凡纳对虾肝胰腺的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(AKP)活性在T10组最低、T7.5组最高(P<0.05)。T7.5和T10组对虾的体长和体重均显著大于T5组(P<0.05),但T7.5和T10组之间无显著差异(P>0.05),投喂率与存活率呈负相关,且3组间存在显著差异(P<0.05)。利用因子分析对非特异性免疫指标和生长指标进行综合评价,结果表明,T7.5组得分最高,为0.92,凡纳对虾中间培育的投喂率在7.5%左右为宜。     

烤烟品种中川208和湘烟7号在攀枝花烟区的适应性研究初报

以云烟87为对照,通过中川208、湘烟7号在攀枝花烟区的适应性比较试验表明：1.中川208、湘烟7号品种较云烟87还苗快,长势强,生长迅速,下部叶发育充分,整体表现较好。2.中川208、湘烟7号的农艺性状、经济性状、抗病性表现总体优于云烟87,单湘烟7号品种需要在生产中进一步研究栽培技术措施以提升烟叶化学品质。3.中川208、湘烟7号可适当扩大试种面积,进一步深入研究其在攀枝花烟区的生态适应性。     

内蒙古生态农牧业生产经营存在问题及对策分析

内蒙古自治区是我国北方重要的生态安全屏障,持续加强生态农牧业转型升级,大力推进“三北”等重点生态工程建设是我区畜牧业面临的重要问题。本文主要阐述了内蒙古生态农牧业发展现状及存在问题,并提出了相关对策建议。     

减量施肥对冬小麦休闲期农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响

【目的】分析减量施肥对冬小麦休闲期农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响,旨在为化肥农药“双减”政策产生的生态环境效应科学评价提供参考。【方法】以陕西杨凌曹新庄试验地冬小麦肥料试验为基础,设置不施肥（CK）、减量施肥（氮（N）、磷(P₂O₅)用量分别为165和122 kg/hm²）和常规施肥（N、P₂O₅用量分别为220和160 kg/hm²）3个处理,测定不同处理小麦产量及夏季休闲期农田杂草的生物量、株高、盖度、多度、频度、丰富度,以及藜、狗尾草和马唐的有机碳、全氮、全磷含量,计算植物多样性指标及生态化学计量比（C/N、C/P、N/P）,研究减量施肥对农田杂草物种多样性及生态化学计量特征的影响。【结果】与对照相比,减量施肥和常规施肥处理均对冬小麦休闲期农田杂草的生物量、株高、盖度、多度、频度有明显影响,冬小麦籽粒产量和杂草生物量增加;施肥处理藜和地锦草的株高和生物量均显著增加,其他农田杂草的株高和生物量总体降低。与对照相比,施肥处理苋的有机碳含量以及藜、狗尾草、马唐和葎草的全氮含量均显著增加,藜、马唐全磷含量显著降低。相较于常规施肥,减量施肥处理狗尾草全磷含量显著降低。与对照相比,减量施肥和常规施肥处理藜、狗尾草和马唐氮磷比和碳磷比总体显著增加,碳氮比显著降低。相对于常规施肥处理,减量施肥处理缓解了藜和马唐氮磷比的增加幅度。与对照相比,施肥处理的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Margalef丰富度指数均显著降低;与减量施肥处理相比,常规施肥处理Pielou均匀度指数与丰富度显著降低。植物β多样性指数表明,常规施肥对小区植物多样性的影响最大。【结论】减量施肥和常规施肥处理冬小麦休闲期农田杂草的物种多样性均明显降低,但减量施肥处理缓解了常规施肥对农田杂草生物多样性和生态化学计量特征的影响。     

宁夏地区春玉米灌溉需水量特征研究

【目的】提高宁夏地区春玉米的灌溉效率,优化农业资源配置。【方法】依据宁夏地区11个站点1960-2019年的气象资料,确定宁夏地区年际及春玉米生育期不同水文年型的有效降雨量;然后,利用ET₀ Calculator软件计算参考作物腾发量,并结合作物系数法计算作物需水量,求得宁夏地区年际及不同水文年型下春玉米各生育期的作物需水量、灌溉需水量、耦合度和水分盈亏指数。【结果】1960-2019年间,宁夏地区年有效降雨量波动较大(158.5~424.2 mm),北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米生育期有效降雨量分别为123.9,205.4和334.4 mm。宁夏全区春玉米生育期需水量为482.0~690.7 mm,其中南部山区和中部干旱带春玉米需水量有降低趋势,而北部引黄灌区有增大趋势。北部引黄灌区、中部干旱带和南部山区春玉米灌溉需水量分别为566.8,413.0和147.6 mm;在枯水年、平水年和丰水年宁夏全区春玉米灌溉需水量分别为448.5,378.9和317.0 mm。南部山区降雨对作物需水量的满足程度最高,耦合度为0.70,是北部引黄灌区的3.89倍。【结论】宁夏南部山区应以集雨技术为基础发展雨养玉米种植;北部引黄灌区和中部干旱带需要大力发展节水灌溉,其中在北部引黄灌区春玉米大喇叭口期、抽雄期和乳熟期需要分别补灌87.2,79.6和275.6 mm,在中部干旱带需要分别补灌65.7,62.4和212.8 mm。     

海南优质稻米的品质研究[①]

随着现代人们生活水平的提高,稻米消费的需求也正在发生改变。三亚市南繁科学技术研究院连续承办两届“海南好米”活动,从海南征集稻米品种,活动涵盖了海南省推广的绝大部分优质稻米。本实验通过检测“海南好米”评选活动中得分较高的水稻品种米质,并与在全国优质稻米品质评选活动中获奖的水稻品种米质进行比较,分析了海南地区优质水稻品种米质的特点及未来可能的改良方向。结果表明：海南省籼稻米粒型以长型为主,大小形状较为理想。但外观品质较差,主要表现在稻米的垩白粒率、垩白度和裂纹率偏大。胶稠度大多为中软胶稠度,碱消值多数处于中高级。中、低直链淀粉含量品种居多,蒸煮品质总体较理想。今后海南籼稻品质改良目标应该放在减小垩白粒率、垩白度和裂纹率的等外观品质上,从而提高海南地区优质水稻的商品价值。     

吉林省西部盐碱地综合开发多情景模拟与水资源效应

[目的] 盐碱地综合开发利用是提高农业生产力、践行大食物观的必然选择。但受限于开发利用模式单一、耗水压力较大,亟待探索多元化治理模式并依据其水资源效应开展优化调控。[方法] 以吉林省西部地区为研究区,采用FLUS模型预测2030年盐碱地资源在自然发展、粮食安全、粮饲综合开发和生态安全4种情景下的开发利用格局,并对不同情景下的产水量变化进行评估。[结果] (1)2000—2020年研究区开发利用盐碱地1 540.18 km²,主要被恢复为草地或开垦为耕地,但其中旱地次生退化风险较高。(2)不同情景下盐碱地开发均以耕地利用为主。粮食安全情景下水田和旱地开垦面积占比分别为67.48%,4.23%。相较于自然发展情景,粮饲综合开发情景下盐碱地恢复为草地的面积增加139.18 km²,生态安全情景下生态用地规模显著提高。(3)至2030年,4种发展情景下研究区产水量较基期均有所下降,生态安全情景下降幅度最大,达到3.71×10⁸ m³。相比之下,粮饲综合开发情景充分保障粮食和饲草生产,同时缓和盐碱地治理所导致的水资源压力。[结论] 松嫩平原盐碱地开发利用应充分考虑粮饲综合开发模式,统筹粮食和饲草供应,协调粮食和生态安全,以大食物观引领国土空间生态修复和退化土地的开发利用。