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基于机器学习和时间序列的黄淮海小麦产量预测方法研究

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基于机器学习和时间序列的黄淮海小麦产量预测方法研究

作者：江斌超河南农业大学

学位级别：硕士

小麦作为主要的口粮作物,其产量约占我国粮食总产量的三分之一。黄淮海地区是我国的重要小麦主产区,小麦生产的稳定发展对国家粮食安全具有重要的意义。科学准确进行小麦产量预测,可为政府部门制定小麦生产计划,指导生产等提供依据。本... 详细信息

小麦作为主要的口粮作物,其产量约占我国粮食总产量的三分之一。黄淮海地区是我国的重要小麦主产区,小麦生产的稳定发展对国家粮食安全具有重要的意义。科学准确进行小麦产量预测,可为政府部门制定小麦生产计划,指导生产等提供依据。本研究利用黄淮海地区中的河南、山东、河北三省35个气象站点1984-2020年的气象资料作为小麦产量预测的数据,基于HP滤波法将小麦产量分离为趋势产量和气候产量,结合机器学习技术预测小麦的趋势产量,利用时间序列模型预测小麦的气候产量,实现对小麦总产量的预测。主要结果与结论如下:1.基于HP滤波的小麦产量分离。基于农作物产量分离技术,利用HP滤波法对黄淮海三个省35个地区的小麦单产进行产量分离,得到各地区小麦的趋势产量和气候产量,结果表明趋势产量随着时间的推移,增长速度趋于平稳,气候产量的变化规律与小麦实际产量的变化一致。2.基于机器学习的趋势产量预测。基于小麦生育期理论,利用太阳辐射、生育期积温和降水,构建决策树回归(Decision tree regression,DTR)、线性回归(Linear regression,LR)、K近邻回归(K-nearest neighbor regression,KNR)、随机森林回归(Random forest regression,RFR)、Ada Boost回归(ABR)、梯度提升回归(Gradient boost regression,GBR)、Bagging回归(BR)、极端随机树回归(Extreme random tree regression,ETR)八种机器学习模型,实现了小麦趋势产量的预测。结果表明,35个地区的趋势产量预测结果决定系数R均达0.9以上,其中河南省预测精度最优模型为RFR和BR,R均在0.99以上,山东省预测精度最优模型是RFR和ETR,R为0.98～0.99,河北省预测精度最优模型是DTR和GBR,R为0.94～0.97,表明不同区域小麦趋势产量预测优化模型存在一定的差异。3.基于时间序列的气候产量和总产量预测。基于时间序列,通过时间序列数据平稳性检验,参数确定,残差检验,正态分布校验构建了ARIMA(7,1,0)、ARIMA(7,1,1)、ARIMA(8,1,0)三个时间序列模型,实现小麦气候产量的预测。结果表明,各地区气候产量的预测结果R为0.65～0.99,RMSE为120kg/hm～450kg/hm,说明时间序列ARIMA模型对小麦的气候产量预测是可行的;组合趋势产量和气候产量预测结果,实现了黄淮海三省35个地区小麦总产量预测,结果显示,不同地区的最优预测模型组合不同,其中河南省以RFR+ARIMA(7,1,0)的预测组合模型最优,R为0.77～0.97,RMSE为195.41～494.99kg/hm,预测精度均在95.34%以上;山东省以ETR+ARIMA(7,1,0)的预测组合模型最优,R为0.8～0.97,RMSE为162.98～379.78kg/hm,预测精度均在86.89%以上;河北省以DTR+ARIMA(8,1,0)的预测组合模型最好,R为0.86～0.93,RMSE为199.39～291.99kg/hm,预测精度均在95.97%以上。

关键词：小麦产量黄淮海产量分离 HP滤波机器学习时间序列

钾肥底施和追施比例对冬小麦产量和品质的影响

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钾肥底施和追施比例对冬小麦产量和品质的影响

作者：张翔宇山东农业大学

学位级别：硕士

试验于2020-2021年间冬小麦生长季在山东省泰安市道朗镇玄庄村(E116°54′,N36°12′)大田进行。试验材料采用中筋小麦品种济麦44(以J表示)和强筋小麦品种山农28(以S表示),本试验施钾总量为120 kg·hm,设置五种施钾方式,分别为一次性全... 详细信息

试验于2020-2021年间冬小麦生长季在山东省泰安市道朗镇玄庄村(E116°54′,N36°12′)大田进行。试验材料采用中筋小麦品种济麦44(以J表示)和强筋小麦品种山农28(以S表示),本试验施钾总量为120 kg·hm,设置五种施钾方式,分别为一次性全部播种期底施、50%底施+50%拔节期追施、50%拔节期追施+50%开花期追施、50%底施+30%拔节期追施+20%开花期追施和20%底施+30%拔节期追施+50%开花期追施,分别用K1、K2、K3、K4和K5表示。本试验主要研究结果如下:1不同钾肥运筹对0-60 cm土层土壤速效钾含量的影响与一次性基施钾相比,分期施钾虽然减少了拔节前的土壤速效钾含量,但是显著提高开花期至成熟期土壤速效钾含量。其中,以K4和K5处理对拔节期后土壤速效钾的提升效果最好,K4处理在开花期时土壤速效钾含量显著高于其他处理,K5处理在成熟期时土壤速效钾含量显著高于其他处理。2不同钾肥运筹对0-200 cm土层土壤硝态氮含量的影响一次性基施钾条件下,在拔节期0-60 cm土层的土壤硝态氮含量显著高于60-200 cm土层的土壤硝态氮含量;拔节后,上层土壤硝态氮含量显著下降,下层土壤硝态氮含量显著提高。与之相比,分期施钾对拔节后上层土壤硝态氮含量有明显的提高作用,其中以K4和K5处理对拔节期后上层土壤硝态氮的提升效果最好,K4处理在开花期时土壤上层硝态氮含量显著高于其他处理,K5处理在成熟期时上层土壤硝态氮含量显著高于其他处理。3不同钾肥运筹对小麦旗叶光合性能和光合同化物积累的影响与一次性基施钾相比,分期施钾虽然降低拔节前冬小麦干物质积累量,但是显著提高开花后旗叶净光合速率和叶绿素相对含量,增加了山农28品种开花期和成熟期冬小麦单茎重以及济麦44品种成熟期冬小麦单茎重。其中,以K5处理对开花期后旗叶净光合速率和叶绿素相对含量的提升效果最显著,两品种获得最大成熟期干物质积累量。4不同钾肥运筹对小麦干物质积累分配和转运的影响分期施钾较一次性基施钾降低开花期茎秆+叶鞘器官的干物质比例但增加穗轴+颖壳器官的干物分配比例,减少花前营养器官贮存同化物对籽粒贡献率但显著提高花后干物质对籽粒贡献率,导致成熟期籽粒的干物质分配比例显著提高。其中,K5处理相比较与其他分期施钾处理,能够进一步提升该效果。5不同钾肥运筹对冬小麦氮素吸收同化、积累转运和氮素利用效率的影响分期施钾相较于一次性基施钾能够显著花后旗叶硝酸还原酶活性,促进开花后冬小麦植株对氮素的吸收,显著提高开花期和成熟期冬小麦植株氮素积累量,显著促进营养器官氮素向籽粒的转运,显著提高冬小麦氮素利用效率、吸收效率和氮肥偏生产力。其中,K5处理能够进一步促进冬小麦植株对氮素的吸收积累和向籽粒的转运比例,从而提高冬小麦植株对氮素的利用效率。6不同钾肥运筹对产量及产量三要素的影响分期施钾相较于一次性基施钾能够显著提高冬小麦穗粒数和千粒重,进而增加冬小麦籽粒产量。在分期施钾处理中,K5能进一步提高冬小麦穗粒数和籽粒产量。与一次性基施钾,两品种K5处理平均提高12.7%穗粒数、4.0%千粒重和17.3%籽粒产量。7不同钾肥运筹对冬小麦籽粒加工品质的影响不同的施钾方式对济麦44冬小麦籽粒加工品质的影响不同,从整体上看K1、K2、K3、K4处理对冬小麦籽粒加工品质无明显影响,但是K5处理能够显著提高济麦44冬小麦籽粒面包烘焙品质和粉质参数。综上所述,播种期、拔节期和开花期分三次施用钾肥有助于提高上层土壤硝态氮含量,增加土壤供氮强度和硝酸还原酶活性,促进开花期和成熟期冬小麦植株氮钾积累量;还能改善冬小麦生育后期光合性能,提高开花期干物质积累量和向穗运输比例,增加花后干物质向籽粒中的分配量及其对籽粒贡献率,促进成熟期干物质向籽粒的转运比例;增加冬小麦穗粒数和千粒重提高了籽粒产量,并获得较高的氮素利用效率。在120 kg hm施钾量水平下,20%底施+30%拔节期追施+50%开花期追施的施钾方式对小麦籽粒产量和加工品质提升效果最好。

关键词：冬小麦钾肥运筹小麦产量小麦品质

减施氮肥对川中丘陵区中性紫色土旱地土壤养分、小麦产量和养分累积量的影响

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减施氮肥对川中丘陵区中性紫色土旱地土壤养分、小麦产量和养分累...

作者：吴俊松四川农业大学

学位级别：硕士

小麦是我国主要的粮食作物,对保障我国粮食安全具有举足轻重的地位。近年来,为追求小麦高产而过量施用氮肥的现象普遍发生,过量的氮肥施用已经加剧了农业面源污染、耕地质量下降、水体富营养化和温室气体排放等生态环境问题,甚至导致小... 详细信息

小麦是我国主要的粮食作物,对保障我国粮食安全具有举足轻重的地位。近年来,为追求小麦高产而过量施用氮肥的现象普遍发生,过量的氮肥施用已经加剧了农业面源污染、耕地质量下降、水体富营养化和温室气体排放等生态环境问题,甚至导致小麦产量下降和严重威胁着人类身体健康。因此,开展小麦氮肥减施增效研究,明确小麦适宜施肥量,对于提高氮肥利用率和小麦产量、降低生态环境风险具有重要意义。然而,受土壤类型、土壤肥力、气候和农业管理措施影响,小麦生产过程中不同氮肥施用量所获得的效果在不同区域之间依然存在较大差异,这就要求在不同区域乃至相同区域不同土壤类型开展大量田间试验来确定小麦种植中适宜的氮肥施用量。本研究以川中丘陵区中性紫色土种植冬小麦旱地为试验地,设置了6个处理:不施氮磷钾肥的对照处理(CK)、常规施肥处理(TF,200 kg/ha),以及常规施肥水平上减施氮肥10%(N10,180 kg/ha)、20%(N20,160 kg/ha)、30%(N30,140kg/ha)、40%(N40,120 kg/ha),所有处理施入15 t/ha的猪粪有机肥,除CK处理外,其余5个处理均施用60 kg/ha和45 kg/ha的磷肥和钾肥。研究了氮肥减施对土壤养分含量、小麦产量、养分累积量及利用率的影响,以期探明川中丘陵区中性紫色土冬小麦生产的适宜氮肥施用量,为提高氮肥利用率和降低施氮造成的生态环境风险提供数据与技术支撑。主要研究结果如下:(1)氮肥减施后土壤有机质、碱解氮、全钾和速效钾含量与TF处理相比无显著差异,N10、N20、N30和N40处理的土壤中全氮含量与TF处理相比分别显著降低了3%、6%、15%和13%,但N10、N20和N40处理中土壤速效磷含量显著增加了23%、18%和7%。总体来看,N10和N20处理有利于维持土壤养分含量。(2)N10、N20、N30和N40处理的小麦秸秆氮含量较TF处理分别显著降低10%、13%、28%和27%,籽粒氮含量分别显著降低7%、12%、12%和15%,而对小麦秸秆和籽粒中磷和钾含量影响较小。(3)N10和N20处理中小麦秸秆与籽粒产量较TF处理分别提升了3%、7%和9%、18%,N30和N40处理的秸秆和籽粒产量较TF处理则分别降低了1%、4%和2%、8%。同时,N10、N20、N30和N40处理的小麦地上部分氮素累积量较TF处理分别降低了8%、5%、18%和24%,氮肥减施处理较TF处理的小麦地上部分磷和钾素累积量分别提升5%～17%和7%～32%。(4)N10、N20、N30和N40处理与TF处理相比,氮肥农学利用率和氮素生理利用率分别显著提高了81%、143%、75%、66%和45%、67%、41%、35%,氮素偏生产力和氮素养分利用率分别显著提高了25%、44%、31%、36%和8%、14%、6%、7%。(5)相关性分析表明,氮肥施用量与土壤p H、有机质、碱解氮、速效磷、全氮、全磷含量、小麦籽粒与秸秆氮钾累积量和产量、小麦地上部分氮磷钾总累积量、氮素养分利用率、氮肥农学利用率、氮素生理利用率和偏生产力呈显著正相关关系。综上所述,氮肥减施10%和20%处理均有利于稳定或提升中性紫色土小麦产量、养分累积量和养分利用率,维持土壤养分含量,这表明中性紫色土小麦种植过程中,适宜氮肥施用量范围为160～180 kg/ha。

关键词：减施氮肥小麦产量养分利用率土壤养分紫色土

基于Meta分析研究长期定位条件下不同耕作方式对小麦产量和土壤养分的影响

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基于Meta分析研究长期定位条件下不同耕作方式对小麦产量和土壤养...

作者：张梦琦河南师范大学

学位级别：硕士

土地资源限制了我国的农业生产,如何利用有限的耕地资源满足人类日益增长的粮食需求,实现可持续化、绿色生产,是农业生产研究的重点。传统耕作方式对土壤消耗大,水分利用率低,易造成土壤贫瘠,我们需要探索新的耕作方式来改善土壤环境,... 详细信息

土地资源限制了我国的农业生产,如何利用有限的耕地资源满足人类日益增长的粮食需求,实现可持续化、绿色生产,是农业生产研究的重点。传统耕作方式对土壤消耗大,水分利用率低,易造成土壤贫瘠,我们需要探索新的耕作方式来改善土壤环境,提高肥力。现有的研究通常存在地点单一、管理方式不统一等问题,且试验受当地气候条件、种植管理习惯影响较大,造成耕作效果有差异,对实现小麦大面积均衡增产不具有普遍性和指导性。为了明确耕作方式对小麦生产的影响,本研究基于已发表的关于耕作和小麦生产的文献数据,利用Meta分析免耕、深松耕和深翻对小麦生产中小麦产量、产量构成因素（穗数、每穗粒数和千粒重）及土壤状况的影响,并分析不同生产条件下耕作方式的效应变化,探索各耕作方式最契合的农艺措施。主要结论如下:1.相对于传统耕作,深松和深翻对小麦产量及产量构成三要素（穗数、每穗粒数与千粒重）均有显著正向效应,分别增产6.97%和3.49%,而免耕对产量与产量构成三要素均无显著性影响。2.相对于传统耕作,免耕处理下0-20 cm表层土容重、有机碳和全氮有着显著正向效应,使其分别增加了8.59%、4.78%和1.96%,但显著降低了6.65%20-40 cm深土层有机碳。深松使0-20 cm土层土壤有机碳、全氮显著提高了11.29%和10.03%,使速效磷、速效钾含量显著提高10.62%和9.54%,对20-40 cm深层土土壤容重与养分无显著影响。深翻可显著降低0-40 cm土层容重与速效钾,降低0-20 cm土层速效氮,有利于增加20-40 cm深层土的有机碳、全氮与速效氮,增幅为13.24%、13.37%与10.44%。3.免耕在小麦生产上的效应受年平均温度、降水量影响显著,在≥12℃或≥600 mm地区使产量显著降低。深松与深翻耕作的增产效应不受试验区气候影响。免耕、深翻耕作受试验点,土壤环境影响较大,仅在部分地区表现为小麦增产、改善土壤;深松在各土壤质地条件下均能表现出较好的增产效应,并有利于改良土壤环境,显著提高0-20 cm土层养分。4.不同农田管理方式下耕作措施的表现不同。当连续免耕7年以上时,可提高产量3.14%,实施免耕处理时可以配合100-200 kg·haN施氮水平实施,且更适宜一年一熟模式。深松耕作在不同农艺措施下均能表现出较好的增产效应。深翻不适合长期施行,耕作三年以上小麦产量有下降趋势,可以配合施氮水平200-300 kg·haN水平实施,且更适宜一年两熟种植模式。综合以上分析结果,在小麦播种前进行深松耕作,可实现小麦高产和水分高效利用,提高的土壤肥力。深松耕作配合增施氮肥和适时灌溉,可使增产效应发挥更充分。

关键词：免耕深松耕深翻小麦产量土壤性质 Meta分析

不同施肥措施对土壤化学性质、细菌群落特征及小麦产量的影响

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不同施肥措施对土壤化学性质、细菌群落特征及小麦产量的影响

作者：康佳琪河北农业大学

学位级别：硕士

针对传统耕作方式和长期大量施用化肥导致的土壤耕层变浅、板结、化学和生物学性质变差等影响冬小麦产量和养分利用的问题,本文设置了浅耕和深耕下的配方复合肥(Q1/S1)、配方复合肥减20%+有机肥(Q2/S2)、配方复合肥减20%+生物有机肥(Q3/... 详细信息

针对传统耕作方式和长期大量施用化肥导致的土壤耕层变浅、板结、化学和生物学性质变差等影响冬小麦产量和养分利用的问题,本文设置了浅耕和深耕下的配方复合肥(Q1/S1)、配方复合肥减20%+有机肥(Q2/S2)、配方复合肥减20%+生物有机肥(Q3/S3)、硅谷小麦专用肥(Q4/S4)(相当于配方复合肥减20%+硅肥)、配方复合肥减20%+有机硅功能肥(Q5/S5)、配方复合肥减20%+活性微藻(Q6/S6)共12个处理,研究不同施肥措施对土壤化学性质、细菌群落特征及小麦产量、养分效率和经济效益的影响,得到的主要结论如下:(1)浅耕下,在0-20 cm 土层,Q2、Q3的土壤有机质分别较Q1提高10.91%、15.14%,土壤有效磷显著增加13.88%和17.64%,速效钾增加8.28%和15.92%,说明有机肥和生物有机肥显著提升有机质和速效磷钾含量。与浅耕比,深耕下各施肥措施0-20 cm的有机质和全氮分别提高4.67%和7.69%,20-40 cm有机质、全氮和有效磷分别提高8.75%、13.28%和15.78%,说明深耕利于表层土壤有机质、全氮与有效磷的提升。(2)浅耕下,0-20 cm土层,与Q1比,Q3的土壤K+、Na+分别降低7.15%、8.59%;Q2-Q6的土壤Mg2+降低1.52%-7.69%,说明各减肥处理降低盐基离子向表层聚集;各施肥处理的20-40 cm交换性K+、Na+、Mg2+较0-20 cm减少,而下层土壤的Ca2+较上层增加1.22%-4.64%。深耕下,与S1比,0-20 cm的土壤K+、Na+以S3降幅最大,S2、S3和S6处理的20-40 cm土壤K+、Na+、Mg2+分别降低1.33%-7.65%、2.66%-3.38%、2.89%-10.29%,说明 S3 具有较好的脱盐效果。(3)各施肥处理的优势菌门为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门,优势菌属为RB41、鞘脂单胞菌属、拟杆菌属、马赛菌属。浅耕下,与Q1比,Q5的拟杆菌门、放线菌纲显著提高57.0%和2.11%;Q3的物种丰度提升3.35%,物种多样性增加2.08%。深耕下,与S1比,S3显著增加OTU数量6.0%,提升ACE指数7.6%,Simpson和Chao1指数均以S2最高,说明配方复合肥减20%配施有机肥和生物有机肥均可提升土壤细菌物种丰度和多样性。(4)浅耕下,Q2、Q3分别较Q1的小麦籽粒产量增加11.81%和15.63%,Q3的籽粒N、P养分积累量高于其他处理5.83%-35.92%。深耕下,S3的小麦产量较其他处理增加2.36%-14.39%,氮磷养分提升7.40%、14.02%;净增收1970 yuan/hm2。与浅耕比,深耕相应施肥处理的小麦产量、氮、磷、钾分别提升8.1 0%-22.70%、4.16%-21.44%、0.345-10.45%,说明深耕结合生物有机肥施用对小麦有明显增产增收效果。综上表明,深耕模式推荐配方复合肥减施20%配施生物有机肥的处理明显提高土壤有机质和有效磷钾养分,减少盐基离子,提升细菌物种丰度和多样性,促进小麦增产增收,是值得推荐的一种合理耕作施肥方法。

关键词：耕作方式施肥模式土壤化学性质细菌群落小麦产量

有机无机配施对小麦产量和土壤氮素转化过程的影响

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有机无机配施对小麦产量和土壤氮素转化过程的影响

作者：肖倩安徽农业大学

学位级别：硕士

氮是农作物高产稳产的重要养分之一,近年来,为了追求作物产量和培肥土壤,农民倾向于大量施用化肥,然而,过量的氮肥施用也是农业面源污染的重要来源,因此,合理施用氮肥是增加小麦产量及氮肥利用率的重要措施。有机肥养分丰富,能通过培肥... 详细信息

氮是农作物高产稳产的重要养分之一,近年来,为了追求作物产量和培肥土壤,农民倾向于大量施用化肥,然而,过量的氮肥施用也是农业面源污染的重要来源,因此,合理施用氮肥是增加小麦产量及氮肥利用率的重要措施。有机肥养分丰富,能通过培肥土壤增加氮肥利用率,实现增产增收;有机肥与化肥配施是减少化肥投入,促进有机肥资源高效化利用的有效措施。本研究在庐江县稻麦轮作潮土上开展两个田间试验,探究不同比例和种类有机肥替代化肥对小麦产量、氮肥利用率和土壤肥力的影响。采集田间土壤,开展室内培养试验,阐明不同比例有机肥与化肥配施对土壤氮素转化过程的影响。（1）不同比例沼液配施化肥田间试验设置6个处理,包括不施肥（CK）、常规施肥（CN）、优化减量施肥（ON）、优化减量配施15%沼液氮（ONL-15%）、优化减量配施30%沼液氮（ONL-30%）和优化减量配施50%沼液氮（ONL-50%）,明确化肥减量和不同比例沼液配施化肥对小麦生长和土壤养分含量的影响。结果表明,优化减量施肥处理可以在减少8.3%氮肥用量的条件下增加小麦籽粒产量和氮肥利用率;在优化减量施肥的基础上,ONL-15%处理小麦产量最高,较CN和ON处理分别增产16.18%和14.08%,该处理下氮肥利用率也增至36.46%。（2）不同有机养分替代化肥田间试验设置4个处理,包括常规施肥（CN）、优化减量配施30%沼液氮（ONL-30%）、优化减量配施30%堆肥氮（ONC-30%）、优化减量配施30%商品有机肥氮（ONS-30%）,明确不同有机养分替代化肥对小麦产量和土壤肥力的影响。结果表明,在30%替代比例下,不同种类有机肥配施对小麦增产效果存在差异,与常规施肥处理相比,沼液配施增加小麦产量和氮肥利用率,而堆肥和商品有机肥配施显著降低小麦产量;堆肥配施可以促进土壤全氮、水解性氮和有效磷的积累,商品有机肥配施对缓解土壤酸化,增加土壤有机质含量具有较好效果。有机无机配施处理较常规施肥减少57.30%～71.25%硝态氮在耕层土壤的残留,增加了土壤有效氮含量。（3）室内培养试验设置5个处理,包括不施肥（CK）、单施化肥（CN）、有机肥替代15%化肥氮（CNS-15%）、有机肥替代30%化肥氮（CNS-30%）、有机肥替代50%化肥氮（CNS-50%）,监测NO和CO气体排放通量,测定碳氮底物释放规律和氮素转化速率,明确不同比例有机肥与化肥配施对土壤氮素转化过程的影响。结果表明,单施氮肥处理有助于硝化作用的发生,但抑制矿化作用的进行,有机无机配施处理则促进土壤的矿化作用与硝化作用。与常规施肥相比,有机肥与化肥配施均会增加农田土壤CO排放,土壤CO排放速率和累积排放量的增幅分别为12.28%～77.63%、5.27%～22.93%,并且随有机肥配施比例的增加而逐渐增加。与常规施肥相比,有机肥替代15%、30%和50%化肥氮处理均降低NO排放量,降幅分别为9.49%、51.29%、75.31%,且NO排放量随替代比例增加而降低,这可能与有机肥施用导致硝态氮的降低和CO排放的增加有关。综上所述,在相同替代比例下,沼液配施的效果优于堆肥和商品有机肥,而15%沼液氮替代化肥氮为最佳比例,不仅能增加小麦产量、培肥土壤,且能促进土壤氮素转化过程,减少NO排放。

关键词：有机肥小麦产量氮素转化过程氧化亚氮

小麦产量与土壤养分对水生植物源有机氮替代率的响应

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土壤学报 2019年第1期56卷 156-164页

作者：陶玥玥王海候金梅娟施林林董林林陆长婴沈明星江苏太湖地区农业科学研究所/农业部苏州水稻土生态环境重点野外科学观测试验站江苏苏州215155

制作堆肥是太湖流域水体水生植物残体的主要利用途径之一,本文主要研究了水生植物堆肥对小麦产量及土壤养分的影响以促进水生植物残体的高效利用。在环太湖地区进行4a的田间定位试验,比较在等氮条件下水生植物有机氮不同替代率(0、20%、... 详细信息

制作堆肥是太湖流域水体水生植物残体的主要利用途径之一,本文主要研究了水生植物堆肥对小麦产量及土壤养分的影响以促进水生植物残体的高效利用。在环太湖地区进行4a的田间定位试验,比较在等氮条件下水生植物有机氮不同替代率(0、20%、40%、60%、80%和100%)下小麦产量、氮磷钾吸收量、土壤氮磷钾含量和pH变化。结果表明:与单施尿素相比,当有机氮替代率为20%和40%时,小麦累积产量分别提高了14.0%和13.5%(P产量显著下降。与单施尿素相比,有机氮替代率超过60%时小麦籽粒和秸秆氮浓度和吸氮量均显著降低;有机氮配施均显著提高了籽粒磷钾浓度,随着有机氮替代率上升,小麦籽粒磷钾吸收量呈先增后降趋势。连续4 a施用水生植物有机肥后,耕层土壤全氮、有效磷钾含量和土壤pH均随有机肥的替代率增加而升高。兼顾小麦产量和土壤肥力,水生植物有机氮替代率控制在40%较为适宜,可提高小麦产量,增加作物对磷钾养分利用,提高土壤氮磷钾含量,减缓土壤酸化程度,是太湖农作区一项环保型施肥技术。

关键词：水生植物有机肥小麦产量养分吸收土壤养分土壤pH

长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响

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应用生态学报 2020年第1期31卷 157-164页

作者：刘津李春越邢亚薇王益薛英龙王苁蓉党廷辉陕西师范大学地理科学与旅游学院西安710119 中国科学院地球环法境研究所西安710061 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

研究长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响,可为提高磷素转化利用率及合理利用肥料提供理论支持。本研究依托长武旱塬农田生态系统长期(1984-2016年)定位试验站,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(... 详细信息

研究长期施肥对黄土旱塬农田土壤有机磷组分及小麦产量的影响,可为提高磷素转化利用率及合理利用肥料提供理论支持。本研究依托长武旱塬农田生态系统长期(1984-2016年)定位试验站,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(MN)、磷肥配施有机肥(MP)、氮磷肥配施有机肥(MNP)8个处理,研究其对土壤有机磷组分、小麦产量和土壤性质的影响。结果表明:长期施肥后土壤有机磷含量为244.7~429.1 mg·kg^-1,除N处理外,其余各处理有机磷含量比CK均显著增加了15.4%~47.9%。长期施用磷肥改变了黄土旱塬农田表层土壤(0~20 cm)各有机磷组分含量,MP、MNP处理显著提高了活性有机磷及中活性有机磷含量;N、P和NP处理显著降低了中稳性有机磷含量;N、P、NP、MN、MP、MNP处理均显著提高了高稳性有机磷含量。各处理土壤有机磷组分与总有机磷含量比值为:中活性有机磷>高稳性有机磷>活性有机磷>中稳性有机磷。长期施肥后,与CK相比,氮、磷肥配施,尤其是与有机肥配施,显著增加了小麦生物产量和籽粒产量。土壤指标中,有机质、速效磷和无机磷与小麦产量呈显著正相关。MP、M处理可以显著提高黄土旱塬黑垆土中的速效磷、总磷、总无机磷、活性有机磷和中活性有机磷含量,表明有机肥与磷肥配施可以提高该地区更容易被作物吸收的磷组分。总之,氮磷肥配施并配施有机肥可以提高该地区磷供给,对小麦增产有促进作用,对提高黄土旱塬地区土壤质量有重要意义。

关键词：长期施肥黄土旱塬有机磷组分小麦产量

渭北高原典型黑垆土区土壤物理性状及其对小麦产量的影响

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应用生态学报 2018年第6期29卷 1911-1918页

作者：贺丽燕杜昊辉王旭东西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业部西北植物营养与农业环境重点实验室陕西杨凌712100

2015年在调查渭北高原黑垆土施肥量、产量和土壤性状(紧实度)的基础上,确定了61块冬小麦田为研究对象,分层采集0~50 cm土壤样品,研究了土壤紧实度、容重、水稳性团聚体的变异规律及其与小麦产量、化肥偏生产力的偏相关关系.结果表明:0~5... 详细信息

2015年在调查渭北高原黑垆土施肥量、产量和土壤性状(紧实度)的基础上,确定了61块冬小麦田为研究对象,分层采集0~50 cm土壤样品,研究了土壤紧实度、容重、水稳性团聚体的变异规律及其与小麦产量、化肥偏生产力的偏相关关系.结果表明:0~50 cm土层土壤紧实度和水稳性团聚体具有弱变异特征,变异系数分别为9.9%、4.9%;容重具有中等变异特征,变异系数为27.5%.小麦产量、化肥偏生产力与0~50 cm土壤紧实度均呈极显著负相关,其中与0~10、10~20和20~35 cm土层相关性状的关系更密切.小麦产量与土壤紧实度、容重、>0.25 mm水稳性团聚体含量、有机质的多元回归分析表明,产量最终取决于土壤紧实度和有机质两个关键因素.因此,提高土壤有机质含量,降低表层(0~20 cm)和犁底层(20~35cm)土壤紧实度是提高渭北高原黑垆土区小麦产量的关键.

关键词：渭北高原黑垆土土壤物理性状小麦产量偏生产力