基于CNN-BiLSTM的棉花产量预测方法

针对传统的作物产量估算方法在模型泛化方面的不足及缺少时序特征和空间特征的问题,该研究以机采棉为研究对象,结合无人机遥感平台与深度学习技术对棉花进行多期遥感观测与估产。以棉花苗期、蕾期和花期的影像为时间序列数据集,构建基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）和双向长短期记忆（Bidirectional Long Short-Term Memory,BiLSTM）的混合模型（CNN-BiLSTM）进行棉花产量预估,提高时间维度和空间维度方面的特征提取能力,并分别验证CNN和BiLSTM的性能以及不同网络深度对估产的影响。研究结果表明,CNN和BiLSTM深度分别为14和1的CNN14-BiLSTM模型准确率最高,对比单一结构的BiLSTM该模型决定系数从0.851提升至0.885,其均方根误差和平均绝对百分比误差也均明显下降,在2.3 m×2.3 m的样方内,结果分别为147.167 g和6.711%。该研究实现了基于时间序列的棉花产量估算,可为类似的作物产量估算提供参考。     

生物基包膜抑制型尿素对土壤温室气体排放及小青菜产量的影响

为研究生物基包膜氮肥对土壤温室气体排放及小青菜(Brassica chinensis)产量的影响,采用密闭式静态箱-气相色谱法测定盆栽试验条件下施用不同类型包膜尿素对土壤温室气体的排放特征,探究不同类型包膜尿素对土壤温室气体排放综合增温潜势(GWP)、排放强度(GHGI)及小青菜产量的影响。结果表明:抑制型尿素(I)、生物基包膜尿素(CRU)、生物基包膜抑制型尿素(CIRU)能够显著降低N_2O、CO_2、CH_4 3种温室气体的累积排放量。与普通尿素(U)相比,处理I、CRU和CIRU的N2O累积排放量显著降低了20.79%～79.52%,CO_2的累积排放量显著降低了46.53%～62.24%,CH4的累积排放量显著降低了25.38%～30.11%。与处理U相比,处理I、CRU和CIRU的GWP分别显著降低了40.44%、60.66%和65.02%;温室气体GHGI与GWP呈现出同样的趋势,处理I、CRU和CIRU分别显著降低了26.32%、70.53%和78.95%。与其他处理相比,处理CIRU具有最优的温室气体减排效果。处理CIRU的小青菜产量最高,为1 960.00 kg·hm~(-2),较处理U显著增产68.00%。研究表明,生物基包膜抑制型尿素在提高小青菜产量的同时还可以减少菜地温室气体排放及氮素气态损失。     

速效氮与缓控释氮配比一次性侧深施对双季稻产量、氮素利用率及氮素损失的影响

为探究在机插同步一次性侧深施肥作业方式下的速效氮与缓控释氮合理配比,保证水稻产量,提高肥料利用率,降低氮素流失,实现水稻的清洁化生产,采用田间小区试验,设置7个处理,分别为CK:不施肥,T1:农民习惯施肥(施N量早稻150 kg·hm~(-2),晚稻165 kg·hm~(-2)),T2～T6:机插同步一次性侧深施肥(施N量早稻105 kg·hm~(-2),晚稻132 kg·hm~(-2)),其中T2～T6处理的缓控释氮分别占总氮的0%、10%、20%、30%、40%。结果表明:在早稻季,各处理间产量差异不显著;晚稻季,T3～T5处理的产量间差异不显著,T6处理产量显著低于T4和T5处理;与T1处理相比,T2～T6处理的氮肥吸收利用率提高了8.08～14.10(早稻)个和6.68～26.61(晚稻)个百分点。与T2处理相比,早、晚稻T3～T6处理氨挥发累积量分别降低了5.20%～38.20%、29.41%～35.60%,田面水总氮平均浓度下降了20.90%～38.22%、7.39%～29.14%,田面水铵态氮平均浓度降低了26.26%～46.09%、42.57%～45.61%,其中T4处理早、晚稻不减产,肥料吸收利用率达到37.93%(早稻)、61.32%(晚稻),氨挥发累积量、田面水总氮平均浓度和铵态氮平均浓度分别下降37.00%、30.48%、31.88%(早稻),35.58%、12.88%、52.58%(晚稻),综合效果最好。研究表明,在湖南双季稻生产中,采用机插同步一次性侧深施肥作业方式,缓控释氮占总氮的20%较为合适。     

氮钾配合施用对桑树生长和桑叶产量的影响

在大田条件下研究了不同氮肥、钾肥施用水平对桑树生长和桑叶产量的影响。结果表明,氮钾肥适合用量配比能提高桑树每株枝条数、枝条叶片数、枝条长、枝条平均重和平均单叶重。结果显示,在氮肥施用量为450 kg/hm2.a,钾肥施用量为300 kg/hm2.a时桑叶产量最高,与对照相比,平均增产35.2%。试验结果还表明,氮肥、钾肥对桑叶增产效果有互促作用。     

异源八倍体小黑麦劲松81在贵州的产量表现

异源八倍体小黑麦劲松81于2006年通过贵州省农作物品种审定委员会审定。该品种具有矮秆、高产、稳产、易脱粒、结实率高、饱满度好,营养品质优异,对白粉病免疫,适应性广,再生能力强,可在早春割苗作饲料,粮饲兼用等优点。在中等、中下等肥力旱地中其区域试验平均产量226.14~251.6 kg/667m2,比劲松49(CK)增产12.84%~16.63%,居参试品种之首。生产试验平均产量258.5 kg/667m2,最高产量达348 kg/667m2,比CK增产17.66%,适宜在贵州海拔为1000~2300 m的高寒山区、半山区,中部麦区的中、下等肥力旱地以及省外生态环境近似的地区种植。     

油研10号高产栽培和常规栽培的产质量比较研究

通过对双低杂交油菜油研10号高产栽培和常规栽培对比试验,对产量、产油量、品质性状、经济效益和植株性状进行了比较研究。结果表明,高产栽培平均产量3 177.25 kg/hm2,平均产油量1 408.57 kg/hm2,比常规栽培平均增产37.96%和32.26%,增产均达极显著水平;高产栽培平均产值7 625.4元/hm2,比常规栽培平均增加2 098.2元/hm2,差异达极显著水平;高产栽培平均纯收益与常规栽培差异不显著;高产栽培平均含油量及平均油酸含量均降低,与常规栽培差异达显著水平;平均饼粕蛋白质含量增加,与常规栽培差异达极显著水平;其余的7个品质性状与常规栽培差异不显著。在高产栽培条件下双低杂交油菜油研10号获得高产的同时,品质和经济效益较好。     

绿肥与秸秆混合还土效果试验

为改进干秸秆还土见效慢的不足,采用田间小区试验的方法,在贵州省黔西县进行了绿肥与秸秆混合还土的效果试验。结果表明:在垄作、规范化种植的基础上绿肥与秸秆混合施用玉米增产效果明显,粗蛋白含量明显提高,土壤有机质、全量氮、磷、钾比对照土壤略有增加,土壤pH、有效磷略有增加。综合考虑,初步认为绿肥与秸秆混合施用是比单一秸秆还土更好的秸秆还土技术。     

化肥减施下粪水替代对设施白菜氮利用与土壤氮盈余的影响

为促进丹江口水源涵养区绿色发展,提升氮素利用率,控制农业面源污染,利用田间小区试验,研究化肥减施及减施下粪水替代对设施白菜产量、土壤无机氮累积量及氮素盈余的影响。结果表明,化肥减施20%对设施白菜产量影响不显著,相同施氮量下粪水替代白菜产量显著高于化肥减施处理,可以提高白菜对氮的利用能力。土壤硝态氮累积量随种植茬数的增加呈增加趋势,且显著高于土壤铵态氮累积量。化肥减施处理氮素盈余量较常规施肥处理降低了23.38%,化肥减施粪水替代处理氮素盈余量比常规施肥处理降低了29.24%~30.65%,氮素盈余量与土壤有机质含量和土壤硝态氮累积量呈显著正相关。研究表明,化肥减施下粪水替代在保证设施白菜产量的同时,提高了氮素利用率,是降低氮素盈余的有效措施。     

农艺深施及配施缓控释氮肥对水稻产量及氮素损失的影响

为探讨基肥"干施湿混"（施基肥-泡田-旋耙整田）结合追肥"以水带氮"（先施追肥再灌水）的农艺深施技术及其配施缓控释氮肥对氮素损失及水稻氮素吸收利用的影响,采用田间小区试验,设置不施氮肥（N0）、常规施肥（Nc）、农艺深施（Nd）、农艺深施配施缓控释氮肥再减氮10%（Ns）4个处理,研究了农艺深施及其配施缓控释氮肥对稻田田面水中氮素形态和浓度、稻田氮素流失量、水稻氮素吸收与产量、氮盈余量、土壤有效氮含量的影响。结果表明：与Nc处理相比,Nd和Ns处理均能降低氮素损失高风险期（基肥后7 d内,分蘖肥后5 d内,穗肥后4 d内）稻田田面水中总氮（TN）浓度,降幅分别为18.5%和49.8%,且主要降低了可溶性总氮（DTN）,尤其是铵态氮（NH₄⁺-N）的浓度;Nd和Ns处理稻田TN流失量分别降低了19.1%和47.6%,氮肥表观利用率分别提高了15.3、3.9个百分点,氮素盈余量分别降低了6.8%和38.1%,且土壤有效氮含量和水稻产量均有增加的趋势。研究表明,基肥"干施湿混"结合追肥"以水带氮"的农艺深施技术能降低稻田田面水中氮素浓度,提高氮肥利用率,减少氮肥损失,是一项值得推广的操作简便、绿色增效的施肥技术,再配施缓控释氮肥,能进一步降低田面水中氮素浓度和氮肥损失,同时能减少氮肥用量。     

氮肥减量配施有机肥对苹果产量品质及土壤生物学特性的影响

为改善当前苹果园不合理施肥现状,探究适合苹果园提质增效的施肥方案,以红富士苹果为试材,设置常规施肥、优化减氮、有机肥替代25%氮肥、有机肥替代50%氮肥4个处理,其中后3个处理的总施氮量一致,为常规施肥的一半,试验连续进行两年后测定果实产量、品质、土壤微生物量碳氮以及土壤酶活性。结果表明:优化减氮处理产量与常规施肥差异不显著,氮肥偏生产力是常规施肥的2倍以上;有机肥替代50%氮肥处理的产量最高,比常规施肥处理增加5.4%。优化减氮处理和有机肥替代氮肥处理的果实可溶性糖和糖酸比均显著高于常规施肥;施用有机肥的处理可滴定酸显著低于施化肥处理,糖酸比相反;有机肥替代50%氮肥处理的品质最佳,可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比分别比常规施肥高1.8%、2.7%、16.9%。土壤微生物量碳氮、土壤酶活性与土层深度及有机肥的施用有关,特别是在20～40 cm土层深度,有机肥替代氮肥处理的土壤微生物量碳氮、土壤β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶活性均显著高于常规施肥处理,且两两之间呈显著或极显著正相关关系。因此,在陕西省苹果园可以推荐常规施氮量减少一半的情况下用有机肥替代50%氮肥,以节省化肥、增加产量、改善品质、提升土壤质量,促进果园的可持续发展。