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微纳米加气对再生水滴灌灌水器堵塞的影响

排灌机械工程学报 2024年第1期42卷 86-94页

作者：董聪慧李浩李瑞孙浩韩启彪李辉中国农业科学院农田灌溉研究所/河南省节水农业重点实验室/农业农村部节水灌溉工程重点实验室河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081

为研究再生水滴灌时水中加入微纳米气泡对灌水器堵塞的影响,选用4种不同类型的灌水器,设置再生水不加气、再生水加气2个处理,以平均流量比(Dra)表征灌水器堵塞的发展程度,以克里斯琴森均匀系数(Cu)、统计均匀系数(Us)评价随试验运行时... 详细信息

为研究再生水滴灌时水中加入微纳米气泡对灌水器堵塞的影响,选用4种不同类型的灌水器,设置再生水不加气、再生水加气2个处理,以平均流量比(Dra)表征灌水器堵塞的发展程度,以克里斯琴森均匀系数(Cu)、统计均匀系数(Us)评价随试验运行时间推移滴灌系统的均匀性变化.结果表明:微纳米加气对再生水滴灌系统灌水器堵塞具有显著影响,相较于不加气处理,加气处理下4种灌水器(E1,E2,E3,E4)的Dra值分别提高了16.2%,24.4%,18.2%和22.1%;加气处理下各灌水器的Cu和Us值大于不加气处理;加气对不同类型灌水器堵塞的控制效果也存在一定的差异,微纳米加气可降低灌水器的堵塞风险,延缓堵塞程度,延长灌水器的使用寿命,且对整个滴灌系统的均匀性有积极影响.试验结果可为再生水滴灌和加气滴灌技术的推广应用提供一定的技术支撑.

关键词：灌水器滴灌堵塞微纳米加气再生水

基于APSIM模型的旱地春玉米施肥类型及氮肥用量研究

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干旱地区农业研究 2024年第3期42卷 214-224页

作者：金志强孙东宝王庆锁中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部旱作节水农业重点开放实验室北京100081

为探究玉米高产和减少硝态氮残留的合理施肥模式,通过山西寿阳旱地春玉米田间试验和APSIM模型模拟,研究不同施肥类型和施氮量对春玉米产量、硝态氮残留量和氮肥利用率的影响。田间试验设置3个施肥类型主处理,包括化肥单施、有机无机肥配... 详细信息

为探究玉米高产和减少硝态氮残留的合理施肥模式,通过山西寿阳旱地春玉米田间试验和APSIM模型模拟,研究不同施肥类型和施氮量对春玉米产量、硝态氮残留量和氮肥利用率的影响。田间试验设置3个施肥类型主处理,包括化肥单施、有机无机肥配施(配施比例1∶1)和有机肥单施;7个施肥梯度副处理,分别为0、50、100、150、200、250、300 kg·hm-2,并利用2019—2021年试验站点数据对模型进行校准验证。结果表明:APSIM模型可以较好地模拟当地玉米产量和硝态氮残留量状况。各降水年型下,随氮肥施用量的增加,玉米产量先增加后减少,硝态氮残留量显著增加,氮肥利用率有所降低;相同施肥类型及施肥量下,丰水年的春玉米作物产量最高,硝态氮残留量最低,氮肥利用率最高;相同降水年型及施肥量下,有机无机肥配施方式的春玉米产量最高,硝态氮残留量居中,氮肥利用率最高。相较于化肥单施和有机肥单施方式,有机无机肥配施对于干旱地区玉米产量提升效果更好,其土壤硝态氮残留量对降水变化的敏感性相对较低,其氮肥利用率受降水影响也更小。综上,当施氮量介于148~168 kg·hm-2时,有机无机肥配施方式下土壤硝态氮残留量维持在阈值内,春玉米产量可达到理论产量的95%左右,适宜在研究区域推广应用。

关键词：春玉米硝态氮氮肥利用率有机无机肥配施 APSIM模型

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基于地面高光谱遥感的大豆产量估算模型研究

农业机械学报 2024年第1期55卷 145-153,240页

作者：唐子竣张威黄向阳向友珍张富仓陈俊英西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100

为在田间管理中对作物产量进行估测,通过两年大田试验收集了大豆生殖生长期的高光谱数据及产量数据,基于各生育期一阶微分光谱反射率计算了7个光谱指数:比值指数(Ratio index, RI)、差值指数(Difference index, DI)、归一化光谱指数(Nor... 详细信息

为在田间管理中对作物产量进行估测,通过两年大田试验收集了大豆生殖生长期的高光谱数据及产量数据,基于各生育期一阶微分光谱反射率计算了7个光谱指数:比值指数(Ratio index, RI)、差值指数(Difference index, DI)、归一化光谱指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、土壤调整光谱指数(Soil-adjusted iegetation index, SAVI)、三角光谱指数(Triangular vegetation index, TVI)、改进红边归一光谱指数(Modified normalized difference index, mNDI)和改进红边比值光谱指数(Modified simple ratio, mSR),使用相关矩阵法将光谱指数与大豆产量数据进行相关性分析并提取最佳波长组合,随后将计算结果作为与大豆产量相关的最佳光谱指数,最后将各生育期筛选出的与大豆产量相关系数最高的5个光谱指数作为模型输入变量,利用支持向量机(Support vector machine, SVM)、随机森林(Random forest, RF)和反向神经网络(Back propagation neural network, BPNN)构建大豆产量估算模型并进行验证。结果表明,各生育期(全花期(R2)、全荚期(R4)和鼓粒期(R6))计算的光谱指数与产量的相关系数均高于0.6,相关性较好,其中全荚期的光谱指数FDmSR与大豆产量的相关系数最高,达到0.717;大豆产量最优估算模型的方法是输入变量为全荚期构建的一阶微分光谱指数和RF组合的建模方法,模型验证集R2为0.85,RMSE和MRE分别为272.80 kg/hm^(2)和5.12%。本研究成果可为基于高光谱遥感技术的作物产量估测提供理论依据和应用参考。

关键词：大豆产量估算模型高光谱光谱指数机器学习

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基于改进AdvSemiSeg的半监督遥感影像作物制图方法

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农业机械学报 2024年第8期55卷 196-204页

作者：翟雪东韩文霆马伟童崔欣李广黄沈锦西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714 哈尔滨工业大学计算学部哈尔滨150001

作物精准遥感制图对于农业资源调查与管理具有重要意义。深度学习为实现精准高效作物制图提供了技术支持。为了缓解深度学习对标记样本的依赖,本文提出了一种改进AdvSemiSeg的半监督遥感影像作物制图方法。所提方法引入STMF-DeepLabv3+... 详细信息

作物精准遥感制图对于农业资源调查与管理具有重要意义。深度学习为实现精准高效作物制图提供了技术支持。为了缓解深度学习对标记样本的依赖,本文提出了一种改进AdvSemiSeg的半监督遥感影像作物制图方法。所提方法引入STMF-DeepLabv3+作为对抗学习中的生成网络,通过Swin Transformer(ST)和多尺度特征融合(Multi-scale fusion, MF)模块提高生成网络特征编码能力和语义表达能力,改善遥感影像作物分割效果;此外,在判别网络中引入通道注意力(Efficient channel attention, ECA)模块,对不同通道特征图的表征信息进行自适应学习,增强判别网络对不同通道特征的感知能力。模型训练过程中,判别网络为生成网络提供高质量的伪标签和对抗损失,有效提高生成网络的泛化能力。采用所提方法与几种先进的半监督语义分割方法对内蒙古河套灌区遥感影像种植信息进行提取,本文方法性能最优。

关键词：遥感作物制图半监督学习生成对抗网络多尺度特征融合通道注意力

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新疆灌区农业节水发展现状与对策建议

华中农业大学学报 2024年第2期43卷 93-98页

作者：李云霞范军亮关新元刘辉尹飞虎新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所石河子832000 农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室石河子832000 中国农垦节水农业产业技术联盟石河子832000

水是新疆可持续发展的生命线,也是新疆农业发展的瓶颈。农业是新疆用水大户,占经济社会总用水量的90%以上,南疆农业用水占比更高。新疆节水潜力重点在农业,农业节水是新疆经济社会可持续发展的根本出路。为提高新疆农业水资源利用效率,... 详细信息

水是新疆可持续发展的生命线,也是新疆农业发展的瓶颈。农业是新疆用水大户,占经济社会总用水量的90%以上,南疆农业用水占比更高。新疆节水潜力重点在农业,农业节水是新疆经济社会可持续发展的根本出路。为提高新疆农业水资源利用效率,促进农业高质量发展,本文梳理回顾了新疆灌区农业节水发展历程,分析了农业节水发展现状及存在问题,结合新时期国家对新疆农业发展的新定位、新要求,提出了大力发展适水型现代农业、加大高效节水工程建设、持续推进降盐节水、加强数字化灌区建设、加强农业节水宣传培训、健全农业节水服务体系等对策建议,以期为新疆现代农业可持续发展和保障国家粮棉油安全提供有力支撑。

关键词：适水农业高效节水膜下滴灌降盐节水数字化灌区

灌水施氮和缩节胺用量对南疆棉花产量品质和水肥利用效率的影响

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农业工程学报 2024年第9期40卷 68-78页

作者：范军亮白振涛李云霞白文强裴胜钊张富仓尹飞虎西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所石河子832000 农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室石河子832000

为研究灌水量、施氮量和缩节胺用量对棉花籽棉产量、纤维品质和水肥利用效率的交互影响,于2020年和2021年在南疆库尔勒地区开展大田试验,设置3个灌水量(W1:60%ETc,W2:80%ETc,W_(3):100%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量),4个施氮量(N0:0,N200:20... 详细信息

为研究灌水量、施氮量和缩节胺用量对棉花籽棉产量、纤维品质和水肥利用效率的交互影响,于2020年和2021年在南疆库尔勒地区开展大田试验,设置3个灌水量(W1:60%ETc,W2:80%ETc,W_(3):100%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量),4个施氮量(N0:0,N200:200 kg/hm^(2),N_(300):300 kg/hm^(2),N_(400):400 kg/hm^(2))和2个缩节胺用量(D_(1):120 g/hm^(2),D_(2):240 g/hm^(2))。结果表明:灌水量、施氮量和缩节胺用量对籽棉产量、水分利用效率、肥料偏生产力和部分纤维品质指标影响显著(P研究结果可为南疆棉花水肥高效利用提供理论依据和科学指导。

关键词：灌溉肥棉花产量品质水分利用效率肥料利用效率

全球气候变化下土壤呼吸对温度和水分变化的响应特征综述

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中国农业气象 2024年第1期45卷 1-11页

作者：冉漫雪丁军军孙东宝顾峰雪中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部旱地节水农业重点实验室北京100081

气候变暖、降水格局变化等是气候变化的主要表现形式,也是影响土壤呼吸主要的非生物因素,探明气象条件(温度、水分)对土壤呼吸影响及作用机制是理解陆地生态系统碳循环的重要内容之一。本文对近年来国内外学者关于温度和水分对土壤呼吸... 详细信息

气候变暖、降水格局变化等是气候变化的主要表现形式,也是影响土壤呼吸主要的非生物因素,探明气象条件(温度、水分)对土壤呼吸影响及作用机制是理解陆地生态系统碳循环的重要内容之一。本文对近年来国内外学者关于温度和水分对土壤呼吸的影响及机制的研究进展进行综述。结果表明,(1)气候变暖与土壤呼吸存在正反馈调节,但温度适应性削弱了二者的反馈关系。增温时长和土壤碳储量不同导致温度对土壤呼吸的影响具有时空差异。土壤呼吸对温度适应性机制主要包括土壤微生物适应性、底物消耗和土壤矿物质活化等。(2)降水对土壤呼吸的作用取决于土壤初始水分含量。当土壤含水量低于萎蔫系数时,降水不仅增加土壤含水量还可促进土壤呼吸,在土壤含水量接近田间持水量时土壤呼吸达到最大值,当土壤含水量达到饱和值时土壤呼吸又会受到抑制。水分对土壤呼吸影响机制主要为替代效应与阻滞效应、底物供给、微生物胁迫以及根系响应等。(3)土壤呼吸与土壤温度、水分的耦合关系取决于土壤水热因子配比,当土壤温度成为胁迫因子时,降水引发的土壤水分含量升高对土壤呼吸的激发效应被低温的负面影响所抑制;当土壤水分成为胁迫因子时,气候变暖引发的土壤温度升高对土壤呼吸的促进作用被干旱的负面影响所抵消,进行土壤呼吸研究时需充分考虑土壤温度和水分的交互作用。为更全面深入地明晰陆地生态系统土壤碳排放扰动因素,未来气候变化下土壤呼吸与环境关系等相关领域研究应为重点方向,一是加强多因素交互作用对土壤呼吸影响的研究,并定量化研究土壤呼吸组分;二是持续关注土壤呼吸对土壤初始温度和温度波动的响应特征,探索生物多样性或群落结构组成对土壤呼吸的影响。

关键词：土壤呼吸温度降水响应特征

白洋淀流域厚包气带硝态氮迁移转化过程及其主控因素

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中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：李冲檀康达郑文波刘丙霞王仕琴甘肃省农业工程技术研究院中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室中国科学院大学

白洋淀流域位于华北平原西部，受地下水过量开采和农业过量施肥的双重影响，平原区包气带厚度增大、氮储量增加，目前关于流域尺度受地貌类型控制的厚包气带土壤剖面氮素迁移转化过程仍不明确。本文选择白洋淀流域平原农区两个典型... 详细信息

白洋淀流域位于华北平原西部，受地下水过量开采和农业过量施肥的双重影响，平原区包气带厚度增大、氮储量增加，目前关于流域尺度受地貌类型控制的厚包气带土壤剖面氮素迁移转化过程仍不明确。本文选择白洋淀流域平原农区两个典型的冲洪积扇不同地貌类型的9个深层（0～20 m）土壤剖面，结合水化学和氯离子平衡分析的方法，研究不同地貌沉积类型农田厚包气带硝态氮(NO3--N)累积和淋失特征、转化过程及其影响因素。结果表明：1)由地貌类型影响的土壤质地决定着包气带土壤NO3--N累积和淋失量的空间差异性分布， 20 m土壤剖面NO3--N累积量变化范围为352.7 ～ 3276.7 kg·hm-2，根系层以下土壤NO3--N淋失通量变化范围为9.8 ～ 252.0 kg·hm-2·a-1，且从冲洪积扇上游至下游湖泊洼地区NO3--N累积量增加、氮淋失量降低; 2)0～20 m土壤剖面上均存在硝化反应，以砂土为主的冲洪积扇深层土壤因硝化和反硝化共同作用引起硝态氮峰值变化，而在以粘土为主的泛滥平原反硝化反应主要发生10 m以上包气带中。该研究可为白洋淀流域及雄安新区面源污染阻控和水环境保护提供科学支撑。

关键词：硝态氮迁移与转化厚包气带白洋淀流域

灌溉水温与施氮量对滴灌棉田土壤水热及棉花生长和产量的影响

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中国农业科学 2024年第2期57卷 319-335页

作者：何静王振华刘健马占利温越石河子大学水利建筑工程学院/现代节水灌溉兵团重点实验室/农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室

【目的】探究膜下滴灌棉田土壤水热环境和棉花生长对灌溉水温与施氮量的响应机理，旨在确定北疆滴灌棉花合理的灌溉水温和施氮量。【方法】以新陆早42号棉花为试验材料，设置4个灌溉水温：15℃(T0)、20℃(T1)、25℃(T2)和30℃(T3);3个... 详细信息

【目的】探究膜下滴灌棉田土壤水热环境和棉花生长对灌溉水温与施氮量的响应机理，旨在确定北疆滴灌棉花合理的灌溉水温和施氮量。【方法】以新陆早42号棉花为试验材料，设置4个灌溉水温：15℃(T0)、20℃(T1)、25℃(T2)和30℃(T3);3个施氮水平：250 kg·hm-2(F1)、300 kg·hm-2(F2)和350 kg·hm-2(F3)，采用双因素完全随机试验设计。分析不同灌溉水温条件下施氮量对棉田土壤水热环境、棉花生长、产量和水氮利用效率的影响。【结果】常规灌溉水温与低氮处理降低土壤温度，抑制棉花生长，单株铃数降低并导致籽棉产量下降。适宜的灌溉水温和施氮量可以改善土壤水热环境，促进棉花生长发育，提高籽棉产量和水氮利用效率。与15℃常规灌溉水温相比，增温灌溉显著提高了土壤温度0.58—3.30℃，土壤储水量降低1.2%—7.2%，土壤呼吸速率显著提高5.7%—28.0%；随灌溉水温升高，棉花株高、叶面积指数及地上部干物质积累量先增高后降低，在灌溉水温为25℃时达最大。随施氮量增加，土壤储水量降低3.3%—6.7%，土壤呼吸速率显著提高3.6%—9.5%，棉花株高增加3.2%—4.9%，叶面积指数显著增加5.8%—11.0%，地上部干物质积累量显著增加1.2%—2.2%，均在施氮量为350 kg·hm-2时达最大。水分利用效率、氮肥偏生产力及籽棉产量随灌溉水温升高均先增加后减少，随施氮量增加分别表现为增加、减少、增加的趋势。通径分析表明，土壤温度对籽棉产量直接作用最大，而施氮量通过促进棉花生长对籽棉产量间接作用最大。籽棉产量与水分利用效率均在T2F2处理达到最大值，分别为6 652.3 kg·hm-2、1.17 kg·m-3，且T2F2处理的氮肥偏生产力(22.17 kg·kg-1)显著大于T2F3处理(18.80 kg·kg-1)。【结论】综合考虑灌溉水温与施氮量对土壤温度，土壤呼吸速率，棉花生长、产量及水氮利用效率的影响，推荐北疆棉区适宜灌溉水温为25℃，施氮量为300 kg·hm-2。

关键词：膜下滴灌棉花灌溉水温氮肥产量水肥利用效率北疆