精准变量施肥机的研制与试验

该文针对传统均匀施肥，没有考虑土壤肥力不一致的特点，介绍了一种可与国产拖拉机配套实现变量施肥的施肥机，该施肥机在GPS导航系统的帮助下可以按照预先设计的处方图实现变量施肥。机械采用国产的普通外槽轮作为变量施肥机的肥料计量装置，通过调整外槽轮的转动速度达到调整肥料量的目的。对变量施肥机械在田间的作业原理和机械的基本结构进行了详尽的介绍。针对变量施肥机施用肥料的种类不同，试验了在不同槽轮转速情况下，使用不同肥料排肥数量的变化情况。试验证明在施用尿素时要增加槽轮的排肥槽长度，在施用磷酸二铵等不规则的肥料时，应力求减少排肥槽轮的长度，通过增加槽轮转速达到提高排肥计量系统的精度。     

土壤中微量元素的环境化学特性

论述了微量元素在土壤中的迁移、存在状态,探讨了影响微量元素化学行为及生物有效性的主要土壤环境因素,分析了这些元素在土壤中形态转化的机制及平衡状况,为评价土壤中微量元素的变化,提高其生物有效性提供依据。     

供水吸力、保水材料对番茄生长和产量的影响

在温室条件下,采用负水头供水控水装置来持续稳定的控制土壤水分条件,采用裂区设计,研究了在供水吸力分别为4、7、10 kPa三种水分梯度下,2种保水材料(硅藻土、保水剂)对番茄产量与水分利用效率的影响。结果表明,随着供水吸力的增加,土壤质量含水率、光合速率、蒸腾速率、番茄的产量、干物质质量、植株耗水量均呈现出逐渐减小的趋势;在高土壤水分W1(4 kPa)条件下,保水剂(B3)的各项测定指标与其他处理的差异不大,但是在低土壤水分W2(7 kPa)、W3(10 kPa)或干旱的条件下,保水剂(B3)的土壤含水率、植株生长速率、光合速率、蒸腾速率、地上和地下部干物质质量、产量、耗水量、水分利用效率均显著低于CK(B1)和硅藻土(B2)。     

越冬期麦田根区水热耦合模型参数原位估算与检验

越冬期根区充足的蓄水量有利于春季冬小麦的生长并有助于增产,而冬季作物根区水分运移规律通常借助土壤冻融过程水热耦合模型来描述,但该模型的预测精度受参数确定方法与边界条件等多种因素的影响。为了提高模型预测精度,提出了一种改进型的土壤冻融过程水热耦合模型参数估算方法,即运用土壤冻融特征曲线(冻土未冻水含量和土壤温度的关系)来原位估算土壤水热耦合模型参数,并检验该方法的适用性。在此基础上,评价地表蒸发量对模型预测精度的影响。大田试验在北京市昌平区小汤山精准农业示范基地开展,历经两个越冬期(2011—2012年和2012—2013年),利用管式介电传感器、温度传感器和蒸渗仪分别采集了土壤剖面未冻水含量、土壤温度和地表蒸发量数据。利用第1个越冬期(2011—2012年)的数据拟合土壤冻融特征曲线,对土壤水热参数进行最优估算,利用第2个越冬期(2012—2013年)的数据评价估算参数和地表蒸发量对模型预测精度的影响。结果表明:利用估算参数的模型预测值整体上与实测值相符。考虑到地表蒸发量对模型水热上边界的影响,第2个越冬期10 cm处未冻水含量与温度预测值和实测值的RMSE分别为0.046 m3/m3和1.883℃,20 cm深度RMSE分别为0.071 m3/m3和2.347℃。相比之下,在未考虑地表蒸发量影响下,第2个越冬期10 cm处未冻水含量与温度的模拟值和实测值的RMSE为0.059 m3/m3和2.149℃,20 cm深度RMSE为0.081 m3/m3和2.666℃。提出的改进型模型参数估算方法能够保证模型的预测精度,且考虑地表蒸发量的影响能够进一步提高模型的预测精度,随着深度的增加,蒸发量对水分与温度的影响逐渐减小。     

负压供水下盆栽大豆叶片的光合生理研究

试验采用一种自制装置,在负压灌溉原理的基础上,通过设置一系列供水吸力梯度,结合盆栽方式对大豆叶片叶绿素含量、光合及荧光参数的变化进行了研究.结果表明:供水吸力增加,土壤重量含水量下降,大豆叶片叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)含量降低,类胡萝卜素(Car)含量增加; 吸力处理在50～70 hPa时光合参数均保持在较高的水平,气孔限制是光合速率(P n)下降的主要原因,120、140 hPa处理时非气孔限制起主要作用;随着光强(PAR)的增加,电子传递速率(ETR)增加,实际光量子产量(Yield)与光化学淬灭(qP)下降,非光化学淬灭(qN)上升,4个处理中50 hPa吸力下的大豆叶片活性较高.     

不同频率LED红蓝光交替照射对生菜生长与品质的影响

在全人工光型植物工厂中进行试验,运用供光模式可调的红蓝LED光源,以不同频率的红蓝光交替照射生菜,并以同比例的红蓝光同时照射生菜作为对照组,通过测定生菜生长动态、光合色素、可溶性糖、粗蛋白、维生素C以及硝酸盐含量,研究红蓝光供光模式及交替频率对生菜生长与品质的影响。结果表明:在等能耗基础上,16 h光期里,红蓝光交替1次有利于生菜地上部分生物量、可溶性糖以及粗蛋白的积累;红蓝光交替4次有利于生菜中维生素C的积累以及硝酸盐的代谢;所有处理中,叶绿素及类胡萝卜素含量均以4次和8次红蓝光交替为最大,且二者之间无显著性差异。     

充足底墒播后不灌水时肥料和播期组合对小麦生长和耗水的影响

在充足底墒播后不灌水条件下,进行了适当晚播(10月15日播)与超晚播条件下的小麦肥料试验。主要结果为:(1)播后不灌水条件下超晚播减产严重,主要是单位面积总粒数下降太多,通过适当提高穗密度难以补偿;(2)高施磷条件下(施磷二铵450kg/hm2),随施氮量的增加,开花前的耗水量没有增加,而灌浆期的耗水量则随氮肥用量增加而增加;(3)控制花前无效生长,降低花前耗水,优化开花后的群体结构,提高灌浆期的灌浆强度是降低总耗水、提高水分利用效率的基本途径。     

风速对盆栽苋菜蒸腾及物质积累的影响

通过温室盆栽试验,研究了2.0 m·s-1、1.0 m·s-1、0.4 m·s-1、0.0 m·s-1风速下风速气象因子对苋菜蒸腾耗水及生长的影响.结果表明:温室内盆栽苋菜的蒸腾速率及日蒸腾量受不同风速影响的表现相似,差异不显著,整体看来,蒸腾速率和日蒸腾量以1.0 m·s-1风速处理最大,0.4 m·s-1风速处理和对照次之,最大风速2.0 m·s-1处理最小.采用逐步回归分析了不同风速处理下盆栽苋菜的蒸腾速率、日蒸腾量与气象因子的相关关系,发现不同风速处理蒸腾速率与光照强度的正相关性最强,2.0 m·s-1风速处理的蒸腾速率与温度的正相关性次之,而其他处理的蒸腾速率与相对湿度呈显著负相关;日平均温度是影响各处理日蒸腾量的主要因素.盆栽苋菜的物质积累曲线表明,风速1.0 m·s-1处理的物质积累量最大,2.0 m·s-1处理最小.风速处理对温室盆栽苋菜的地上部鲜重、地下部鲜重以及根冠比均有极显著影响,且1.0m·s-1与2.0m·s-1风速间差异极显著.干物质重受风速影响显著,1.0 m·s-1处理干重最大.风速处理对盆栽耗水量和水分利用效率的影响未达显著水平,但1.0m·s-1风速处理的水分利用效率最大.     

利用航空成像光谱数据研究土壤供氮量及变量施肥对冬小麦长势影响

以推扫式成像光谱仪PHI(Pushbroom Hyperspectral Imager)获取的冬小麦拔节期、灌浆初期及乳熟期的航空影像数据为基础，提取反映冬小麦长势的光谱特征值，结合地面调查数据，分析了研究区冬小麦的长势情况；对不同时相光谱特征值与土壤基础供氮量、土壤总供氮量以及变量施肥量进行统计分析，分析结果显示：土壤基础供氮量、土壤总供氮量的空间分布差异对冬小麦长势有明显的影响，其中，土壤基础供氮量是影响冬小麦长势的重要因素，它对冬小麦的长势影响贯穿冬小麦的整个生育期；此外，该文还通过变量施肥前后作物     

寡日照天气对设施番茄生长影响模拟研究

为了定量化表征寡日照天气对设施番茄生长的影响,本研究基于EPIC模型(erosion-productivity impact calculator)的作物生长模块,构建了寡日照条件下设施番茄生长模型。考虑低温的影响,对株高的模拟方法进行了改进。利用4个不同播期秋冬茬番茄栽培试验数据对构建模型进行参数率定和检验。结果表明,该模型可以模拟寡日照天气条件下设施番茄株高、地上部生物量和叶面积指数的变化,模拟值与实测值的相对误差分别控制在16%、10%和16%以内。根据2012-2015年11月份的温室气象数据设定不同的情形,模拟设施番茄的生长状况。结果表明,寡日照天气对设施番茄地上部生物量增加的影响要大于对叶面积指数和株高的影响。该模型可用于定量描述寡日照天气对设施番茄生长过程的影响,可为制定设施番茄合理的环境调控策略提供指导。