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基于CiteSpace的农业水利工程专业教学研究趋势与展望

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科技与创新 2024年第5期 42-45,49页

作者：聂堂哲廖思寒杜崇黑龙江大学水利电力学院黑龙江哈尔滨150080 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室黑龙江哈尔滨150030 东北农业大学农学院黑龙江哈尔滨150030

为精准把握中国农业水利专业教学领域的研究发展状况,对中国农业水利专业教学领域进行全面、系统的梳理和总结,探究其演进脉络,分析其研究历程和未来趋势。基于CiteSpace软件,结合文献计量法,根据知识图谱对农业水利专业教学研究进行可... 详细信息

为精准把握中国农业水利专业教学领域的研究发展状况,对中国农业水利专业教学领域进行全面、系统的梳理和总结,探究其演进脉络,分析其研究历程和未来趋势。基于CiteSpace软件,结合文献计量法,根据知识图谱对农业水利专业教学研究进行可视化梳理和总结,为农业水利工程专业教学的发展提供参考及量化研究思路。研究结果表明,农业水利工程专业教学研究是一个缓慢的演变过程,是从初步理论与实践的研究到逐渐提出新的理论实践体系的过程,其中新兴研究趋势主要是新工科和专业认证,这与科技进步、国家实施创新驱动发展战略紧密结合,且仍为未来一段时间的研究方向。

关键词：农业水利工程专业教学知识图谱文献计量 CiteSpace

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秸秆还田和灌溉制度对黑龙江省高粱产量及耗水规律的影响

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农业与技术 2024年第5期44卷 17-20页

作者：廖思寒聂堂哲袁荣纪鸿飞黑龙江大学水利电力学院黑龙江哈尔滨150080

为探究不同秸秆还田施用量和不同灌水量对高粱干物质积累量及耗水规律的影响,在黑龙江省哈尔滨市香坊区进行盆栽试验。本试验设置3个不同的秸秆还田施用量和3个不同灌溉下限,探究不同处理高粱干物质累积量、产量以及水分利用效率的差异... 详细信息

为探究不同秸秆还田施用量和不同灌水量对高粱干物质积累量及耗水规律的影响,在黑龙江省哈尔滨市香坊区进行盆栽试验。本试验设置3个不同的秸秆还田施用量和3个不同灌溉下限,探究不同处理高粱干物质累积量、产量以及水分利用效率的差异。研究表明:在一定范围内,增加秸秆还田量、灌水量,能够促进高粱干物质积累,增加高粱的产量;当秸秆还田施用量为30g/盆,灌溉下限控制在70%最大田间持水量时,高粱干物质累积量、产量以及水分利用效率最高,该梯度水平是在秸秆还田管理模式下黑龙江省高粱生长发育的适宜梯度水平。

关键词：高粱秸秆还田灌溉制度产量耗水规律

黑龙江西部玉米膜下滴灌水肥耦合模式试验研究

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黑龙江西部玉米膜下滴灌水肥耦合模式试验研究

作者：聂堂哲东北农业大学

学位级别：硕士

黑龙江是我国重要的粮食主产区,玉米为本地区主要的粮食作物之一。然而黑龙江地区积温少、易出现春寒和干旱等自然灾害,土壤肥力也在不断下降。农民不合理的灌溉和施肥方式造成了农业水资源及肥料的浪费和损失。这些问题严重制约农业的... 详细信息

黑龙江是我国重要的粮食主产区,玉米为本地区主要的粮食作物之一。然而黑龙江地区积温少、易出现春寒和干旱等自然灾害,土壤肥力也在不断下降。农民不合理的灌溉和施肥方式造成了农业水资源及肥料的浪费和损失。这些问题严重制约农业的发展。发展膜下滴灌可以有效提高土壤温度,改善墒情,节水节肥,对黑龙江省粮食高产和粮食安全具有重要意义。本文采用D-311最优饱和设计,对灌水量、氮肥和磷肥三因素分别设置5个水平,开展玉米膜下滴灌大田试验研究,通过对比分析、回归分析等方法初步分析了膜下滴灌条件下,不同水肥处理对玉米生长、产量及其构成因素、耗水规律和水分利用效率的影响,并进行了经济效益分析,得到以下主要结论:(1)氮肥和磷肥都能够有效提高玉米株高;灌水量和氮肥可以有效提高玉米茎粗;玉米抽雄期之前磷肥对叶片生长起主要影响作用,抽雄期之后氮肥为玉米叶片生长的主要影响因素。(2)灌水和施肥对玉米产量的影响顺序为:氮肥>灌水量>磷肥,且氮肥和灌水量的效应远远大于磷肥效应。当施氮量为345kg/hm2,施磷量为81.819kg/hm2,灌水量为200m3/hm2,玉米产量最大,为13956kg/hm2。穗长、行粒数、秃尖长、穗粒重与玉米产量之间的相关系数较高,且穗长、行粒数、秃尖长与玉米产量在0.05水平上显著相关,而穗粒重与玉米产量在0.01水平上显著相关,穗粒重严重影响玉米产量。(3)0-60cm土壤含水量变化趋势为:苗期到拔节期减小,拔节期到灌浆期增大,成熟期又减小。氮肥能够有效促进抽雄期、灌浆期和成熟期植株对土壤水分的吸收。全生育期内0-20cm土层含水率变化较剧烈,20-60cm土层含水率变化相对较小。20-30cm层含土壤水率拔节期后变化较小,且比其上下层土壤变化迟缓。30-60cm土层含水率受0-20cm土层影响较大,且变化滞后于0-20cm土层。(4)各因素对玉米水分利用效率影响大小为:灌水量>氮肥>磷肥,且灌水量的效应为负效应,氮肥和磷肥的效应为正效应。综合玉米的产量、水分利用效率及经济效益,每公顷每公顷氮肥投入345kg,磷肥投入65.45kg,灌溉用水投入200m3为适宜黑龙江西部的膜下滴灌最佳水肥用量,该模式可用于大面积推广应用。

关键词：玉米膜下滴灌水肥耦合经济效益

1959—2015年黑龙江省玉米需水量时空分布特征

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农业机械学报 2018年第7期49卷 217-227页

作者：聂堂哲张忠学林彦宇陈鹏孙仲益东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 农业部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030 黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 北海道大学大学院农学院

基于黑龙江省26个气象站1959—2015年的逐日气象数据和14个农业气象观测站的1991—2008年玉米生育期观测资料,利用单作物系数法和Arcmap的空间分析功能计算并绘制了玉米生育期内各月有效降雨量(Effective precipitation)、需水量(Crop w... 详细信息

基于黑龙江省26个气象站1959—2015年的逐日气象数据和14个农业气象观测站的1991—2008年玉米生育期观测资料,利用单作物系数法和Arcmap的空间分析功能计算并绘制了玉米生育期内各月有效降雨量(Effective precipitation)、需水量(Crop water requirement)和灌溉需水量(Irrigation requirement)及三者气候倾向率的分布图,揭示了黑龙江省玉米水分供需的时空分布规律。结果表明:黑龙江省玉米生育期有效降雨量平均值为302 mm,高值区位于中部地区,5—6月呈增长趋势,7—9月呈下降趋势;需水量平均值为383 mm,自西向东总体呈先减小后增大的分布趋势,除9月外,全生育期及各月需水量均呈减小趋势;灌溉需水量平均值为153 mm,其分布与需水量分布相似,西部地区灌溉需水量较大,5、7月呈减小趋势,而8、9月呈大幅增加趋势,应在7、8月适时补充灌溉,保障玉米产量。本研究可为黑龙江省玉米种植区灌溉水资源分配和灌溉制度制定提供科学依据。

关键词：玉米黑龙江省有效降雨量需水量灌溉需水量单作物系数法

基于CROPWAT模型水稻需水量及灌溉制度研究

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东北农业大学学报 2019年第7期50卷 87-96页

作者：王忠波王欣亮聂堂哲农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030 东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030

为研究黑龙江松嫩平原南部地区气候变化对水稻需水量影响及水稻不同灌溉制度,基于黑龙江省庆安县1966~2015年气象、土壤数据和水稻作物参数,采用Mann-Kendall趋势检验法分析水稻生育期内需水量变化规律,利用CROPWAT 模型计算水稻各生育... 详细信息

为研究黑龙江松嫩平原南部地区气候变化对水稻需水量影响及水稻不同灌溉制度,基于黑龙江省庆安县1966~2015年气象、土壤数据和水稻作物参数,采用Mann-Kendall趋势检验法分析水稻生育期内需水量变化规律,利用CROPWAT 模型计算水稻各生育期需水量、有效降雨和灌溉需水量,对不同典型年份水稻需水量和有效降雨作耦合度分析,制定水稻灌溉制度。结果表明,生育期内水稻需水量在气象因素共同作用下以13.68 mm·10年-1速率下降,变化范围为410.8~574.6 mm;该地区特枯水年、枯水年、平水年和丰水年水稻需水量分别为521.0、484.9、451.8、410.8 mm;水稻在拔节和抽穗期需水量较大,两个时期需水量在不同水文年下差异明显;不同水文年下6、7、8月主要需水时期,需水量与有效降雨耦合度均小于1;同一水文年下灌溉定额均为淹水灌溉>“浅、湿”灌溉>干湿交替灌溉>控制灌溉,淹水灌溉灌溉次数最多,干湿交替灌溉模式灌溉次数最少;不同水文年下与淹水灌溉灌溉定额相比水稻“浅、湿”灌溉、干湿交替灌溉和控制灌溉节水效果明显,分别可节水6.3%~13.4%、29.1%~39.4%、30.6%~42.6%。有效降雨量难以满足水稻需水要求,在水稻生育期内应根据不同典型年选择合适灌溉制度灌溉,并在拔节孕穗、抽穗开花两个高耗水时期加强灌溉。

关键词：水稻需水量 CROPWAT模型灌溉模式灌溉制度

不同水氮调控模式对稻田土壤氮素分布与有效性的影响

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农业机械学报 2018年第11期49卷 210-219页

作者：张忠学陈鹏聂堂哲姜浩孟翔燕杨军明东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 农业部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030 东北农业大学理学院哈尔滨150030

为了进一步阐明寒地黑土区不同水氮调控模式对铵态氮、硝态氮在不同土层累积及土壤氮素有效性的影响,以田间小区试验为基础,结合15N示踪微区试验,研究了不同水氮调控模式下土壤剖面的无机氮以及肥料氮素的NH+4-15N和NO-3-15N累积情况,... 详细信息

为了进一步阐明寒地黑土区不同水氮调控模式对铵态氮、硝态氮在不同土层累积及土壤氮素有效性的影响,以田间小区试验为基础,结合15N示踪微区试验,研究了不同水氮调控模式下土壤剖面的无机氮以及肥料氮素的NH+4-15N和NO-3-15N累积情况,并根据同位素测定结果分别计算了土壤氮素有效性"A"值,从不同角度分析了不同水氮调控模式对土壤氮素有效性的影响。研究结果表明:控制灌溉和常规灌溉两种灌溉模式下土壤无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素在土壤剖面的累积量均随施氮量的增加而增大,并随土层深度的增加而减少。不同施氮量下稻作控制灌溉模式表层土壤(0~20 cm)中无机氮和以无机氮形态残留的肥料氮素的累积量均高于常规灌溉,20~40 cm和40~60 cm土层的无机氮和NO-3-15N总累积量均低于常规灌溉,两种灌溉模式低施氮处理(N1、N2)下40~60 cm土层中NH+4-15N的累积量差异不显著(P> 0. 05)。相同施氮量下常规灌溉模式20~40 cm土层的NO-3-15N累积量较控制灌溉模式增长了10~11倍; 40~60 cm土层的NO-3-15N累积量较控制灌溉模式增长了近3倍。不同施氮量下稻作控制灌溉模式水稻成熟期氮素积累量中77. 77%~84. 51%来自于土壤氮素,较常规灌溉提高了12. 91%~23. 12%,且相同施氮量下稻作控制灌溉模式土壤氮素有效性"A"值较常规灌溉模式分别提高了9. 41%、5. 65%和3. 69%。与常规灌溉相比,不同施氮量下稻作控制灌溉模式可以有效提高稻田土壤氮素有效性,减少肥料氮素的淋溶损失,起到节水减排的作用,研究结果可为制定黑土区稻田合理的水氮调控措施提供参考。

关键词：水稻灌溉铵态氮硝态氮氮素有效性同位素示踪技术

1960—2015年黑龙江省水稻需水量时空分布特征

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农业机械学报 2019年第5期50卷 279-290页

作者：聂堂哲张忠学齐智娟陈鹏林彦宇孙仲益东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030 黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 北海道大学大学院农学院

基于黑龙江省26个气象站1960—2015年逐日气象数据和29个水稻灌溉试验站的作物系数,利用PenmanMonteith方法和Arcmap空间分析功能计算并绘制了1960—1979年、1980—1999年和2000—2015年3个阶段水稻生长季参考作物蒸散量(ET_0)、水稻生... 详细信息

基于黑龙江省26个气象站1960—2015年逐日气象数据和29个水稻灌溉试验站的作物系数,利用PenmanMonteith方法和Arcmap空间分析功能计算并绘制了1960—1979年、1980—1999年和2000—2015年3个阶段水稻生长季参考作物蒸散量(ET_0)、水稻生育期天数、需水量、有效降雨量和需水量与有效降雨量耦合度及相应的气候倾向率分布图。结果表明:水稻生长季ET_0平均值为620 mm,自西向东总体表现为先减小后增大趋势,风速、湿度、日照时数的减小和温度的升高共同作用导致水稻生长季ET_0以-3. 90 mm/(10 a)的平均速度下降;生育期平均天数为115 d,自北向南总体表现为增加趋势,温度升高引起了水稻生育期天数以2. 68 d/(10 a)的平均速度增加;水稻生育期有效降雨量平均值为297. 03 mm,自西向东总体表现为先增大后减小的趋势,生育期天数的增加也弥补了降雨量减小的影响,使有效降雨量以0. 62 mm/(10 a)的平均速度增加;需水量平均值为490. 52 mm,自西向东总体表现为先减小后增加的趋势,生育期天数的增加弥补了ET_0减小对需水量的影响,使研究区内水稻需水量以6. 66 mm/(10 a)的平均速度增加;需水量与有效降雨量耦合度平均值为0. 64,自西向东表现为先增加后减小的趋势,需水量增幅大于有效降雨量增幅,使需水量与有效降雨量耦合度总体以-0. 009/(10 a)速度下降。本研究可为黑龙江省合理分配灌溉水资源和优化水稻品种布局提供依据。

关键词：水稻黑龙江省需水量生育期 Penman Monteith方法

控制灌溉下秸秆还田对稻田土壤氮素组成的影响

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农业机械学报 2019年第11期50卷 229-238页

作者：张忠学李铁成齐智娟兰佳欣陈鹏聂堂哲东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农业农村部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030

为探明控制灌溉模式下秸秆还田与不同施氮量对稻田表层土壤氮素组成的影响,以黑龙江省寒地黑土为研究对象,于2017—2018年进行了田间连续定位试验,试验秸秆还田量设置为有秸秆还田(还田量为6 t/hm^2)和无秸秆还田2个水平,全生育期施氮... 详细信息

为探明控制灌溉模式下秸秆还田与不同施氮量对稻田表层土壤氮素组成的影响,以黑龙江省寒地黑土为研究对象,于2017—2018年进行了田间连续定位试验,试验秸秆还田量设置为有秸秆还田(还田量为6 t/hm^2)和无秸秆还田2个水平,全生育期施氮量设置N0(0 kg/hm^2)、N1(85 kg/hm^2)、N2(110 kg/hm^2)和N3(135 kg/hm^2)4个水平,共8个处理。基于氮稳定性同位素技术,分析了秸秆还田后,稻田土壤表层总可溶性氮组分分配比例,铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)、可溶性有机氮(SON)、δ15 N含量变化以及与土壤表层总可溶性氮含量的相关性。2年结果表明:控制灌溉模式下,秸秆还田提高了土壤表层可溶性有机氮占总可溶性氮的比例、氮矿化量以及δ15 N含量。施加秸秆各施氮量处理土壤表层SON含量均低于无秸秆处理,其中N3处理土壤表层NH4^+-N与NO3^--N含量较无秸秆N3处理分别降低40.3%、38.7%。与无秸秆处理相比,秸秆还田不仅提高了土壤供氮能力,而且促进了土壤表层总可溶性氮以较稳定的可溶性有机氮形态存在,当施氮量仅为0 kg/hm^2时,土壤表层氮矿化量与无秸秆处理最高氮矿化量无显著性差异,且随着施氮量的增加,土壤表层氮矿化量显著高于无秸秆处理(P<0.05)。秸秆中δ15 N含量高,促使土壤表层富集δ15 N,施加秸秆N1、N2处理土壤表层δ15 N含量与无秸秆N2、N3处理无显著性差异,N3处理土壤表层δ15 N含量显著高于无秸秆处理(P<0.05),而且连续2年秸秆还田,导致土壤表层总可溶性氮与铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)、可溶性有机氮(SON)以及δ15 N的相关性发生变化。研究结果可为东北地区推行秸秆还田的可行性提供科学依据,对保障东北地区农业水土资源可持续利用具有重要意义。

关键词：稻田土壤控制灌溉铵态氮硝态氮可溶性有机氮氮稳定性同位素

^(15)N示踪分析节水灌溉下水稻对不同时期氮肥的吸收分配

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农业机械学报 2018年第6期49卷 309-317,346页

作者：张忠学陈鹏陈帅宏郑恩楠聂堂哲刘明东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 农业部农业水资源高效利用重点实验室哈尔滨150030

为揭示节水灌溉下水稻对肥料氮素吸收利用情况,利用^(15)N示踪技术分别标记施用的基氮肥、蘖氮肥、穗氮肥,将传统淹水灌溉作为对照,研究了稻作控制灌溉模式下成熟期水稻基肥、蘖肥、穗肥氮素的积累量及各时期肥料氮素在水稻地上部各器... 详细信息

为揭示节水灌溉下水稻对肥料氮素吸收利用情况,利用^(15)N示踪技术分别标记施用的基氮肥、蘖氮肥、穗氮肥,将传统淹水灌溉作为对照,研究了稻作控制灌溉模式下成熟期水稻基肥、蘖肥、穗肥氮素的积累量及各时期肥料氮素在水稻地上部各器官的分布情况,并对比研究了两种灌溉方式不同施氮水平下的各期肥料利用率。试验结果表明:稻作控制灌溉模式较传统淹水灌溉显著提高了水稻地上部干物质积累量、氮素总积累量及产量,起到了"节水、高产"的作用;不同施氮量下水稻氮素总积累量中肥料氮素的占比约为16.49%~22.23%,不同灌溉方式之间差异并不显著;不同施氮水平控制灌溉处理水稻的肥料氮素总利用率为31.82%~36.29%、基肥氮素利用率为10.91%~15.36%、蘖肥氮素利用率为34.84%~36.90%、穗肥氮素利用率为55.78%~63.85%,稻作控制灌溉模式下除水稻对基肥氮素的利用率较低外,肥料氮素总利用率、蘖肥和穗肥氮素利用率均优于传统淹水灌溉,肥料氮素得到了高效利用,降低了肥料氮素残留引起环境污染的风险,相关性分析表明:肥料氮素的总利用率与蘖肥和穗肥氮素利用率呈极显著正相关,研究结果可为进一步提高稻作控制灌溉条件下肥料氮素利用率提供理论依据。

关键词：水稻节水灌溉氮素吸收氮肥回收率同位素示踪技术