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长期施肥下土壤氮素指标与小麦/玉米产量关系研究

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核农学报 2025年第1期39卷 157-169页

作者：丁世杰黄绍敏张水清郭斗斗宋晓张珂珂岳克郭腾飞河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002 信阳市农业科学院河南信阳464000

为明确施肥对典型潮土区土壤氮素指标的影响以及氮素指标与作物产量的量化关系,本研究利用长期定位施肥试验系统评估施肥对土壤全氮、碱解氮、酸解有机氮组分、微生物量氮含量的影响,并进一步定量分析氮素指标与小麦、玉米产量间的关系... 详细信息

为明确施肥对典型潮土区土壤氮素指标的影响以及氮素指标与作物产量的量化关系,本研究利用长期定位施肥试验系统评估施肥对土壤全氮、碱解氮、酸解有机氮组分、微生物量氮含量的影响,并进一步定量分析氮素指标与小麦、玉米产量间的关系。结果表明,与单施化肥或不施肥相比,长期化肥与秸秆或有机肥配施在显著提高土壤全氮含量的同时,对碱解氮、酸解总氮、酸解铵态氮、氨基酸态氮与微生物量氮含量的提高也有明显的促进作用。除土壤全氮外的其他氮素指标含量在高量化肥-有机肥配施、化肥-秸秆还田和常量化肥-有机肥配施处理间无显著差异。土壤全氮、微生物量氮和碱解氮含量是对作物产量影响程度相对较大的氮素指标。土壤全氮含量每增加0.1 g·kg^(−1),小麦和玉米分别增产822.7和968.2 kg·hm^(-2)。土微生物量氮与碱解氮含量每增加1 mg·kg^(−1),小麦增产195.2与58.1 kg·hm^(-2);玉米增产189.9与79.1 kg·hm^(-2)。酸解总氮与氨基酸态氮含量对小麦产量也有显著影响,酸解总氮与氨基酸态氮含量每增加1 mg·kg^(−1),小麦分别增产15.8与30.0 kg·hm^(-2)。综上所述,化肥与秸秆或有机肥配施可提高潮土氮素库容与供氮能力。小麦、玉米产量随土壤全氮、微生物量氮与碱解氮含量的提高呈线性增长,小麦产量与酸解总氮和氨基酸态氮含量呈显著正相关。本研究为典型潮土区地力培育与粮食丰产提供了理论依据和技术支撑。

关键词：长期定位试验施肥土壤氮素指标作物产量

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土壤有机质含量高光谱预测模型的构建

土壤有机质含量高光谱预测模型的构建

作者：郭斗斗扬州大学

学位级别：硕士

高光谱测量技术的不断改进和多变量统计算法的深入具体研究使得高光谱技术得到越来越广泛的发展,在农业领域的应用不断丰富和深入,取得了很好的研究结果。使用高光谱技术对土壤主要养分进行预测建模,可以避免传统化学测定方法耗时、费... 详细信息

高光谱测量技术的不断改进和多变量统计算法的深入具体研究使得高光谱技术得到越来越广泛的发展,在农业领域的应用不断丰富和深入,取得了很好的研究结果。使用高光谱技术对土壤主要养分进行预测建模,可以避免传统化学测定方法耗时、费力、成本高、污染环境等问题,实现大范围、快捷、无损的监测。随着建模方法的不断改进,同时监测多种土壤理化特性的模型不断被提出,使得高光谱技术在农田土壤方面的应用更具优势。评价高光谱预测模型优劣的主要标志是模型的预测能力和稳定性。因为高光谱技术自身高分辨率、多波段、大数据量的特点,使高光谱技术可以用来表达细微信息的同时,给预测模型建立带来了更多的要求。光谱数据的预处理方法和建模方法的选取,直接影响到建模的精度。基于此,本文选取了25种数据预处理方法,结合两种主要的建模方法,对河南省四种主要土壤类型潮土、褐土、砂姜黑土、水稻土的室内过筛土壤进行建模比较,依据模型的预测能力和稳定性,选取了不同土壤类型的最佳预测模型。总结了不同土壤类型建模最适宜的预处理方法,结果表明对于室内测定过筛土壤高光谱,使用导数法及多种预处理相组合的方法,可以提高建模精度。不同的数据平滑点数的选取依据光谱数据的差异对建模精度影响不同,且不是所有数据预处理转换方法都能提高建模精度,通过尝试对比,可获取最佳的预测模型。不同建模方法选取的有机质敏感波段有差异,但主要集中波段相似,研究结果发现潮土有机质高光谱敏感波段主要集中在400-600nm的可见光波段、近红外的800nm附近,以及三个水分吸收波段1400nm、1900nm、2200nm附近。褐土有机质高光谱敏感波段主要集中在650nm-750nm的可见光波段、近红外的920nm、1820nm以及水分吸收波段2200nm附近。砂姜黑土有机质高光谱敏感波段主要集中在500-600nm、780nm附近的可见光波段、近红外的1320nm、1800nm附近、水分吸收波段2250nm附近以及2400nm附近。水稻土有机质高光谱敏感波段主要集中在500-700nm附近的可见光波段、近红外的1700nm、1800nm、2400nm以及水分吸收波段2250nm附近。可见光波段及水分吸收波段2250nm附近是四种土壤有机质的共同敏感波段。为了建立更为实用的预测模型,本文特别选取具有不同有机质含量梯度及不同土壤属性的长期定位试验区原状潮土,通过室内浸水-低温烘干操作,获取模拟大田不同土壤含水量及养分状况的样品,分别进行室内及野外光谱的采集与建模。所建模型预测能力和稳定性都较高,尤其是土壤含水量预测模型,检验模型的决定系数Rv2达到0.955,误差RMSEv仅为0.026(n=356),该模型可以用于预测潮土不同肥力条件及湿度条件下土壤有机质含量及土壤含水量大小。建模过程采用不同的预处理方法加以对比、筛选,结果表明,相比使用过筛土壤建立预测建模,对原状土光谱建模时选取的最佳预处理方法不同,能够消除测定系统噪声及样品表面测定差异的标准化预处理方法如多元散射校正、标准正态变换等建立的预测模型精度最高。而对过筛土壤室内预测模型具有很好提升模型精度作用的导数法,尤其是二阶导数法,不适宜原状土光谱模型。使用导数法增强了光谱噪声,降低模型精度风险较大。同时,本文对获取的不同土壤水分含量及有机质水平的356份室内原状土光谱和253份野外原状土高光谱按照五个含水量层次和中、高、低三个有机质水平分别建立了各自适应的5个有机质预测模型及3个土壤含水量预测模型。所建模型的精度更高,并且选入的波段较少,使预测模型简单,获取模型所需光谱数据更加容易,增加了模型的实用性,这些预测模型可用于原状潮土有机质和土壤含水量的预测。本研究通过分析室内、野外测得的大量具广泛代表性的潮土原状土壤光谱,总结了室内及野外条件下,原状土壤高光谱模型选取的敏感波段的异同,发现两种测定条件下模型选取的敏感波段相似,但野外模型选入的波段更少,500-700nm可见光波段,900nm附近的近红外波段是有原状潮土机质敏感的共同波段,可见光的400-580nm波段是潮土原状土水分的共同敏感波段。

关键词：土壤有机质敏感波段高光谱预测模型土壤含水量分层模型

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废稀土荧光粉铁粉碱熔—酸浸提取稀土的研究

废稀土荧光粉铁粉碱熔—酸浸提取稀土的研究

作者：郭斗斗江西理工大学

学位级别：硕士

稀土荧光粉广泛应用于照明领域,从中产生的废稀土荧光粉废料量与日俱增,已成为重要的稀土二次资源。从废稀土荧光粉中提取稀土,一方面可以提高稀土资源利用效率,另一方面可以降低环境污染。目前,处理废稀土荧光粉的主流工艺为碱熔-酸浸... 详细信息

稀土荧光粉广泛应用于照明领域,从中产生的废稀土荧光粉废料量与日俱增,已成为重要的稀土二次资源。从废稀土荧光粉中提取稀土,一方面可以提高稀土资源利用效率,另一方面可以降低环境污染。目前,处理废稀土荧光粉的主流工艺为碱熔-酸浸法。利用该法处理废稀土荧光粉,Y和Eu回收率较高,可达95%以上,而Ce、Tb回收率则较低,仅为70%左右,造成稀土总收率偏低,其原因是碱熔过程Ce、Tb易氧化为四价、且难溶于酸的氧化物。针对废稀土荧光粉提取过程中Ce、Tb难提取的瓶颈问题,本研究提出采用铁粉碱熔-酸浸法回收稀土的方法,并对铁粉碱熔机理进行了研究。结果表明:(1)通过计算CeO、CeO、TbO、TbO在不同温度下与盐酸反应的吉布斯自由能值,并分别构建了Ce-HO系和Tb-HO系电位-pH图,对Ce、Tb氧化物酸浸热力学进行了分析,结果表明:CeO基本不与酸反应,而CeO易于酸反应,TbO与TbO均可溶于酸,但TbO比TbO更易与酸反应。通过CeO和TbO的酸解实验,得知CeO浸出效率不超过2%,即便在有双氧水存在的条件下,其浸出率也不超过15%,TbO虽然可以被盐酸浸出,但所需的条件较为苛刻。(2)研究了废稀土荧光粉铁粉碱熔-酸浸工艺提取稀土的工艺条件。结果表明:在废料、氢氧化钠、还原铁粉质量比1:2:0.005,碱熔温度700℃,碱熔时间3h,盐酸浓度3mol·L-1,酸浸温度70℃,酸浸时间1h,固液比1:7.5的条件下,稀土浸出率高达99.35%,其中的Ce、Eu、Tb、Y浸出率分别为98.12%、99.93%、99.37%、99.60%,此工艺方法获得了较好的浸出效果。(3)采用SEM和XRD对废荧光粉铁粉碱熔前后物相进行检测,探明了废稀土荧光粉铁粉碱熔-酸浸工艺提取稀土机理。结果表明:废荧光粉铁粉碱熔前结构成块状,颗粒较大,经铁粉碱熔后产物结构被破坏,且其中的Ce、Tb确以三价的CeO和TbO存在。说明在碱熔过程中,少量铁粉确实可抑制三价Ce和Tb的氧化,为废稀土荧光粉铁粉碱熔-酸浸工艺提取稀土奠定了理论基础。

关键词：废稀土荧光粉铁粉碱熔浸出二次资源回收

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多种潮土有机质高光谱预测模型的对比分析

农业工程学报 2014年第21期30卷 192-200页

作者：郭斗斗黄绍敏张水清聂胜委河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所郑州450002

为了对比不同方法建模效果的差异,筛选潮土有机质高光谱最佳预测模型,该研究采集国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站不同施肥处理耕层土样83份,采用25种光谱预处理方法(15种单一预处理方法,10种预处理方法相加算法)结合3种建模方法(... 详细信息

为了对比不同方法建模效果的差异,筛选潮土有机质高光谱最佳预测模型,该研究采集国家潮土土壤肥力与肥料效益长期监测站不同施肥处理耕层土样83份,采用25种光谱预处理方法(15种单一预处理方法,10种预处理方法相加算法)结合3种建模方法(多元线性回归、偏最小二乘回归、支持向量机回归),构建不同的潮土有机质高光谱预测模型。对比模型预测结果表明,最佳光谱建模方法是偏最小二乘回归法,该方法结合多种预处理方法均获得了较高的模型预测精度和可靠性,25个检验模型的平均决定系数、均方根误差值RMSEv和相对分析误差RPD值分别为0.913、1.264 g/kg和3.299。使用预处理方法相加算法能更好地提升模型精度,相比使用单一预处理方法,3种建模方法的检验模型平均决定系数分别提高了0.049、0.033和0.071,RMSEv分别降低了0.318、0.204和0.528 g/kg,RPD值分别提高了0.530、0.307和1.144。先用多元散射校正法再进行5个平滑点数的一阶导数预处理在3种建模方法中表现均较好(平均决定系数=0.934,平均RMSEv=1.17 g/kg,平均RPD=3.59),可作为潮土有机质预测模型的通用预处理方法。偏最小二乘回归模型结合最大值标准化预处理所建模型(决定系数=0.948,RMSEv=0.972 g/kg,RPD=4.276)精度高、可靠性强,且建模过程数据运算更为简便,是筛选出的最佳潮土有机质高光谱预测模型。该研究结果对潮土有机质高光谱预测建模有一定的指导作用,并为筛选最佳高光谱预测模型提供技术参考。

关键词：光谱分析土壤模型潮土有机质对比分析

长期施用有机肥和过磷酸钙对潮土有效磷积累与淋溶的影响

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应用生态学报 2011年第1期22卷 93-98页

作者：黄绍敏郭斗斗张水清河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所郑州450002

利用20年定位试验研究了施用化肥和有机肥对潮土耕层土壤有效磷(Olsen-P)含量与作物产量的关系及土壤Olsen-P积累和垂直移动规律的影响.结果表明:土壤Olsen-P含量在10～40mg·kg-1能保证小麦、玉米有较高的产量,土壤Olsen-P含量大于40mg... 详细信息

利用20年定位试验研究了施用化肥和有机肥对潮土耕层土壤有效磷(Olsen-P)含量与作物产量的关系及土壤Olsen-P积累和垂直移动规律的影响.结果表明:土壤Olsen-P含量在10～40mg·kg-1能保证小麦、玉米有较高的产量,土壤Olsen-P含量大于40mg·kg-1发生显著淋溶,轻壤质潮土Olsen-P发生淋溶的阈值为40mg·kg-1.连续施用化肥(NPK)和秸秆还田处理(SNPK)施磷量在77～***-2,平均每***-2使耕层土壤Olsen-P提高0.63～0.72mg·kg-1,每年提高0.49～0.65mg·kg-1,达到淋失阈值需要45～60年.有机肥与化肥结合(MNPK、MNPK2和1.5MNPK),年施磷量为***-2时,土壤Olsen-P(Y)与施肥年度(x)的关系为:Y1.5MNPK=4.506x+6.4464(R2=0.8862),平均每年增加4.5mg·kg-1,连续施用8年可使耕层土壤Olsen-P达到淋失阈值;年施磷量为125和***-2时,土壤Olsen-P与施肥年度的关系为:YMNPK2=2.4765x+13.563(R2=0.9307)和YMNPK=3.1097x+6.9615(R2=0.8562),平均每年增加2.47和3.1mg·kg-1,连续施用11年可使耕层土壤Olsen-P达到淋失阈值.有机无机肥结合处理土壤Olsen-P积累速度是化肥处理的3.5倍,过量施用有机肥增加了土壤Olsen-P的积累和淋失.

关键词：潮土长期定位试验 Olsen-P 积累与淋溶有机肥

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施肥对潮土养分非匀衡化的土壤修复研究

安徽农业科学 2011年第1期39卷 157-160页

作者：黄绍敏张水清宝德俊郭斗斗河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002

[目的]研究施肥对不同处理的土壤修复作用。[方法]利用盆栽试验对长期不合理施肥导致土壤养分失衡及生产力下降的土壤进行施肥修复。[结果]试验结果表明:有机、无机肥配合施用是快速修复土壤养分和提高生产力的最佳方法;NP、NPK是既均... 详细信息

[目的]研究施肥对不同处理的土壤修复作用。[方法]利用盆栽试验对长期不合理施肥导致土壤养分失衡及生产力下降的土壤进行施肥修复。[结果]试验结果表明:有机、无机肥配合施用是快速修复土壤养分和提高生产力的最佳方法;NP、NPK是既均衡土壤肥力又提高作物产量的无机肥施用方式;对土壤有效磷、氮极度缺乏的土壤,单施磷肥、氮肥效果极显著,其肥效在小麦上与NPK相同。[结论]长期施化肥的土壤对化肥的依赖性更强,停止施肥,玉米产量下降78.6%,小麦产量下降52.8%;而长期施NK和PK肥的土壤,停止施肥反而产量增加,NK处理玉米产量提高112%,小麦产量增加182%,PK处理中玉米产量增加15.1%,小麦产量增加59%;单施有机肥的当季效果不如化肥,但后效明显好于化肥。

关键词：施肥养分非均衡修复效果

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不同耕作和轮作方式下作物生育期内土壤酶活性的动态变化特征

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河南农业大学学报 2009年第3期43卷 335-342页

作者：姜桂英黄绍敏郭斗斗福建农林大学资源与环境学院福建福州350002 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002

采用大田试验研究了在秸秆还田的基础上免耕(5 cm)、旋耕(15 cm)、浅耕(22 cm)、深耕(32 cm)4种耕作方式以及在免耕基础上小麦-玉米、小麦-大豆、小麦-花生3种不同轮作方式对河南省褐潮土区作物主要生育时期土壤硝酸还原酶、脲酶、碱性... 详细信息

采用大田试验研究了在秸秆还田的基础上免耕(5 cm)、旋耕(15 cm)、浅耕(22 cm)、深耕(32 cm)4种耕作方式以及在免耕基础上小麦-玉米、小麦-大豆、小麦-花生3种不同轮作方式对河南省褐潮土区作物主要生育时期土壤硝酸还原酶、脲酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶和酸性磷酸酶活性的动态变化特征.结果表明,作物主要生育时期内,不同耕作方式和轮作方式下的土壤酶活性变化趋势与作物的生长及需肥规律基本一致;不同耕作方式对土壤硝酸还原酶活性影响较大,免耕的酶活性最高;对土壤脲酶活性的影响在小麦生长前期不明显,在小麦灌浆期脲酶活性依次为:免耕>旋耕>浅耕>深耕;对磷酸酶活性影响不明显.不同作物对土壤酶活性影响不同,小麦-玉米的硝酸还原酶和脲酶活性较花生和大豆高,而3种磷酸酶在小麦-花生处理中更活跃.

关键词：耕作方式潮土土壤酶轮作方式生育时期

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现代摄影技术与园艺学

生命世界 2013年第10期 40-45页

作者：郭斗斗

在摄影艺术中，植物的美一直都是摄影师追求的自然艺术，植物形成的风景又是风光摄影的主角，植物及其花果与花盆、几座等环境的巧妙搭配又发展成为静物摄影。借助现代摄影技术，我们得以窥探植物世界的美丽与奥妙。

关键词：摄影技术园艺学摄影艺术风光摄影静物摄影植物摄影师

长期定位施肥对冬小麦产量及潮土土壤肥力的影响

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华北农学报 2010年第6期25卷 217-220页

作者：张水清黄绍敏郭斗斗河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002

为了探讨长期施用化肥、有机无机结合等不同施肥条件下的冬小麦增产效果与土壤养分演变规律。以连续18年的长期定位施肥试验为依据,对历年冬小麦产量和土壤养分测试结果进行系统总结。结果表明:化肥与有机肥都可以提高冬小麦产量,且二... 详细信息

为了探讨长期施用化肥、有机无机结合等不同施肥条件下的冬小麦增产效果与土壤养分演变规律。以连续18年的长期定位施肥试验为依据,对历年冬小麦产量和土壤养分测试结果进行系统总结。结果表明:化肥与有机肥都可以提高冬小麦产量,且二者效果不相上下;化肥与有机肥都可以提高土壤有机质含量,有机肥与秸秆在提高土壤有机质,有效磷及有效钾含量方面比化肥更具优势;随着施肥年份的增加,土壤碱解氮呈缓慢增加趋势;施肥到一定阶段后,高量有机肥,常量有机肥,化肥及秸秆还田,无肥处理的土壤有效磷含量分别稳定在80,60,20,3 mg/kg左右。

关键词：长期施肥冬小麦产量潮土肥力