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基于无人机高光谱影像的冬小麦叶片氮浓度遥感估测

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干旱区研究 2024年第6期41卷 1069-1078页

作者：孙法福赖宁耿庆龙李永福吕彩霞信会男李娜陈署晃新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所新疆乌鲁木齐830091 新疆农业科学院农业遥感中心新疆乌鲁木齐830091 新疆农业大学资源与环境学院新疆乌鲁木齐830052

叶片氮浓度(LNC)是反应作物光合作用、营养状况和长势的重要指标,为精准高效地估测不同生育期冬小麦叶片氮浓度,以新冬22为研究对象,利用无人机搭载Pika L高光谱相机获取4个关键生育期冬小麦冠层反射率数据。基于波段优化算法和相关性... 详细信息

叶片氮浓度(LNC)是反应作物光合作用、营养状况和长势的重要指标,为精准高效地估测不同生育期冬小麦叶片氮浓度,以新冬22为研究对象,利用无人机搭载Pika L高光谱相机获取4个关键生育期冬小麦冠层反射率数据。基于波段优化算法和相关性分析筛选LNC敏感光谱指数,结合逐步回归、多元线性回归和偏最小二乘回归建立关键生育期冬小麦叶片氮浓度估测模型,并与单变量估测模型进行比较。结果表明:基于波段优化算法筛选的组合光谱指数与LNC的相关性优于传统植被指数,且达到极显著性相关;在单变量LNC估测模型中,组合光谱指数构建的模型精度优于传统植被指数,其中,扬花期差值光谱指数(DSI(R940、R968))建立的估测模型最好,R2为0.789;多变量估测模型精度均优于单变量估测模型,其中,基于偏最小二乘回归构建的LNC估算模型最好,孕穗期和扬花期拟合效果较优,模型决定系数均为0.923,均方根误差为0.082、0.084。本研究结果可以作为冬小麦LNC估测和长势监测的科学依据。

关键词：冬小麦叶片氮浓度无人机高光谱偏最小二乘回归组合光谱指数

半干旱区雨养农田绿肥作物轮作休耕技术措施研究

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干旱区资源与环境 2024年第1期38卷 123-132页

作者：赵仰徽齐向辉任稳江车宗贤任亮甘肃省会宁县农业技术推广中心会宁730799 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730020

为探索休耕地科学合理的管护方式,以半干旱生态退化区耕地为研究对象,设置毛苕子→春油菜→箭筈豌豆(R1)、春油菜→箭筈豌豆→毛苕子(R2)、箭筈豌豆→毛苕子→春油菜(R3)3个不同绿肥作物轮作序列,及撂荒(CK1)、裸闲(CK2)共5个处理,开展... 详细信息

为探索休耕地科学合理的管护方式,以半干旱生态退化区耕地为研究对象,设置毛苕子→春油菜→箭筈豌豆(R1)、春油菜→箭筈豌豆→毛苕子(R2)、箭筈豌豆→毛苕子→春油菜(R3)3个不同绿肥作物轮作序列,及撂荒(CK1)、裸闲(CK2)共5个处理,开展3年定位试验,通过系统监测不同处理条件下农田土壤水分、养分等指标参数,明确不同处理对休耕地农田土壤质量的影响。结果表明,绿肥轮作处理可年生产绿肥干物质2257.5-3478.3kg·hm-2,其年均农田土壤水分耗散量分别较对照增加了17.69-71.36mm,但绿肥干物质还田使0-20cm土层有机质较撂荒和裸闲处理显著提高了8.87%-32.8%。R3处理一个轮作周期的绿肥总干物质还田量较R1、R2处理增加了54%、19.9%,水分总耗散量较R1、R2、CK1、CK2处理增加了62.98mm、29.14mm、140.34mm、202.78mm,水分生产效率较R1、R2处理提高了39.3%和21.4%;3年轮作结束后,0-40cm土壤容重不同处理间差异不显著,介于1.151-1.219g·cm-3之间;R3处理0-20cm土层有机质分别较R1、R2、CK1、CK2处理提高了27.5%、2.6%、44.5%、18.4%。综合来看,传统撂荒和裸闲方式耕地质量恢复较慢,合理的绿肥轮作还田可有效加快耕地质量恢复,以箭筈豌豆→毛苕子→油菜轮作还田方式效果最佳,可在半干旱生态退化区推广应用。

关键词：休耕耕作措施绿肥轮作土壤水分理化性状

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潮土磷库组成及累积磷的消耗转化特征

植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 87-98页

作者：郭斗斗张珂珂黄绍敏宋晓张水清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

【目的】长期施用磷肥致使潮土中累积了大量的磷,为精确管控和合理利用累积磷素,我们研究了小麦–玉米连续种植下,停止使用磷肥后磷库的组成和消耗转化特征。【方法】本研究依托位于河南新乡的“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基... 详细信息

【目的】长期施用磷肥致使潮土中累积了大量的磷,为精确管控和合理利用累积磷素,我们研究了小麦–玉米连续种植下,停止使用磷肥后磷库的组成和消耗转化特征。【方法】本研究依托位于河南新乡的“国家潮土肥力与肥料效益长期定位试验基地”进行,连续26年施用不同量磷肥,处理间土壤磷积累量差异很大。利用单个处理或两个处理耕层土壤混合的方法,制备Olsen-P含量分别为6.7、14.3、27.6、55.4、72.3 mg/kg的土壤(分别记为L1、L2、L3、L4、L5),用于进行微区耗竭试验,种植制度为冬小麦–夏玉米轮作。在耗竭试验的5年间,测定了土壤全磷、Olsen-P和各磷库组分含量。【结果】潮土磷库中无机磷占比超过90%,L5处理土壤中的有效磷库组分Resin-P、NaHCO_(3)-Pt、NaOH-Pt含量分别为L1的5.0、3.5、2.8倍。L1处理(缺磷土壤)的有效磷组分在全磷中的比例仅为10.4%,而难利用磷组分(C.HCl-Pt, Residual-P)的比例高达24.0%;L5处理(高磷土壤)有效磷组分比例高达20.6%,难利用组分比例低至14.3%。缓效磷组分(D.HCl-Pi)在全磷中的比例基本维持在66%。有效磷水平高于农学阈值(L2处理)之后,Resin-P组分才开始增加,增加量占有效磷库增加量的17.3%~22.6%。磷库耗竭过程中,有效磷库是作物吸收的第一磷库,且以Resin-P、NaHCO_(3)-Pi、NaOH-Pi的先后顺序被利用。Resin-P、NaHCO_(3)-Pi、NaOH-Pi每消耗1 mg/kg,Olsen-P分别减少1.3、0.7和1.0 mg/kg。有效磷库组分与缓效磷库、难利用磷库组分可以互相转化。5年耗竭过程中,L1处理有18.0 mg/kg难利用磷转化为D.HCl-Pi,L2、L3处理分别有22.3和7.2 mg/kg D.HCl-Pi转化为有效态磷,提升了土壤累积磷素的生物有效性;而L4、L5处理分别有29.9和43.1 mg/kg有效态磷组分转化为D.HCl-Pi,降低了土壤累积磷的生物有效性。【结论】随着土壤Olsen-P水平的提高,有效磷库组分Resin-P、NaHCO_(3)-Pt、NaOH-Pt占比增加,难利用磷库占比减少,而缓效磷库占比高且稳定。有效态Resin-P在Olsen-P超过农学阈值后才开始累积。作物吸收可促进缺磷土壤难利用磷库组分转化为缓效磷库组分,中磷土壤缓效磷库组分转化为有效磷库组分,最终土壤累积磷素均被活化利用;而高磷土壤中30%以上的有效磷库组分被转化为缓效磷库组分,作物奢侈吸磷量显著增加,造成一定的磷肥养分浪费。中磷土壤是维持磷资源高效利用和作物高产的最佳磷库组成状态。

关键词：潮土累积磷有效性磷转化缓效磷库生物耗竭磷地力

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不同调酸剂对种植玉米红壤微生物群落的影响

农业环境科学学报 2024年第3期43卷 609-616页

作者：杨玲张艺钟俊杰聂三安孙耿盛浩湖南农业大学资源学院长沙410128 湖南省土壤肥料研究所长沙410125

为研究红壤微生物丰度和群落组成对不同调酸剂的响应,分析影响碳/氮关键代谢过程微生物的变化,通过盆栽实验,设置不施肥(CK)、钙镁复合剂(L)、钙镁复合剂配施猪粪(ML)和钙镁复合剂配施秸秆(SL)4个处理,采用宏基因组测序技术,分析土壤细... 详细信息

为研究红壤微生物丰度和群落组成对不同调酸剂的响应,分析影响碳/氮关键代谢过程微生物的变化,通过盆栽实验,设置不施肥(CK)、钙镁复合剂(L)、钙镁复合剂配施猪粪(ML)和钙镁复合剂配施秸秆(SL)4个处理,采用宏基因组测序技术,分析土壤细菌、真菌和古菌以及碳/氮代谢关键过程微生物。结果表明:L、ML和SL处理显著提高土壤pH值和交换性钙/镁,显著降低土壤交换性酸。调酸剂增加了细菌优势菌中的变形菌门相对丰度,降低了绿弯菌门和酸杆菌门相对丰度;降低了真菌优势菌中的毛霉菌门相对丰度;增加了古菌优势菌中的广古菌门和深古菌门的相对丰度,降低了奇古菌门的相对丰度。冗余分析结果显示,速效钾是影响土壤细菌和真菌群落结构的主要环境因子,土壤pH和有机碳是影响土壤真菌和古菌群落结构组成的关键因子。碳代谢过程的贡献度方面,变形菌门的贡献度在SL处理中最高,放线菌门和芽单胞菌门的贡献度在ML处理中最高。氮代谢过程中,各处理绿弯菌门对硝化作用的贡献率均超过80%。调酸降低了绿弯菌门和酸杆菌门在反硝化与硝酸盐异化还原过程中的贡献度,L与SL处理的变形菌门贡献度低于ML处理,而ML处理的放线菌门贡献度高于L与SL处理。单施钙镁复合剂、钙镁复合剂配施猪粪和钙镁复合剂配施秸秆均可缓解红壤酸性,改变土壤优势菌群,并有利于碳/氮积累。

关键词：红壤调酸宏基因组微生物群落碳/氮代谢过程

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海藻寡糖在绿色农业发展中的研究与应用

中国农学通报 2024年第17期40卷 63-72页

作者：吴宇凡王鸿睿樊浩杰郭锋骁徐雪人王峰李聪重庆交通大学河海学院重庆400074 浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所杭州310021

中国化肥和农药使用量仍位居高水平状态,阻碍绿色农业发展。海藻寡糖可有效促进绿色农业的可持续发展、提高农业生产效率、保证粮食生产安全。对海藻寡糖系统总结了分类、制备技术及在农业领域的作用和应用现状。首先,对海藻寡糖进行了... 详细信息

中国化肥和农药使用量仍位居高水平状态,阻碍绿色农业发展。海藻寡糖可有效促进绿色农业的可持续发展、提高农业生产效率、保证粮食生产安全。对海藻寡糖系统总结了分类、制备技术及在农业领域的作用和应用现状。首先,对海藻寡糖进行了分类和结构的概述,其次详细讨论了海藻寡糖的物理制备法、化学制备法和生物制备法,并分别从海藻寡糖提高肥料利用率和土壤肥力,农作物增产提质,诱导农作物抗病性方面探讨了海藻寡糖在农业方面的应用。结果表明:海藻寡糖具备提高肥料利用率、帮助农作物增产提质、改善农作物提高抗病性等农业功能。最后,对海藻寡糖在农业生产领域的应用前景进行了展望,为进一步推动海藻寡糖助力实现绿色农业发展提供了参考与借鉴。

关键词：海藻寡糖寡糖制备寡糖功效增产提质绿色农业

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添加毛叶苕子对红壤旱地土壤真菌群落的影响

微生物学报 2024年第2期64卷 581-596页

作者：赵竟茹晏蒙吴远诺刘天赐李绍兵冷珂项兴佳刘佳安徽大学资源与环境工程学院安徽合肥230601 安徽省湿地生态保护与恢复重点实验室安徽合肥230601 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所江西南昌330200

【目的】长期高强度的连作及大量化肥施用导致红壤旱地退化和土传植物病原菌累积。真菌是农业生态系统中与土壤健康密切相关的微生物。本文通过研究土壤真菌群落的变化,探究施用毛叶苕子对红壤旱地农业生态系统的影响。【方法】采用定... 详细信息

【目的】长期高强度的连作及大量化肥施用导致红壤旱地退化和土传植物病原菌累积。真菌是农业生态系统中与土壤健康密切相关的微生物。本文通过研究土壤真菌群落的变化,探究施用毛叶苕子对红壤旱地农业生态系统的影响。【方法】采用定量聚合酶链式反应和高通量测序技术,研究红壤旱地真菌群落对单施矿质肥(mineral nitrogen,phosphorus and potassium fertilization,NPK)与矿质肥配施毛叶苕子(mineral nitrogen,phosphorus and potassium fertilization with hairy vetch,NPKG)2种施肥措施的响应。【结果】与对照NPK相比,NPKG显著提高土壤肥力、花生产量和土壤真菌丰度,降低土壤p H和土壤真菌多样性。不同处理显著改变土壤真菌群落组成。与对照NPK相比,NPKG处理土壤腐生营养型真菌相对丰度显著提高37.42%,花生尾孢菌(Cercospora arachidicola)和可可毛色二孢菌(Lasiodiplodia theobromae)2种花生病原菌相对丰度分别降低89.11%和88.10%。【结论】施用毛叶苕子显著提高了红壤旱地肥力,降低了花生土传病害风险,提高了花生作物产量。因此,施用毛叶苕子有利于我国南方红壤旱地的可持续发展。

关键词：绿肥农业生态系统真菌群落植物病原菌红壤旱地

果园红壤供氮水平季节性变化及对长期套种绿肥的响应研究

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草地学报 2024年

作者：钟珍梅李春燕邢世和翁伯琦福建农林大学资源环境学院福建省丘陵地区循环农业工程技术研究中心福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所

本研究以柿子(Diospyros kaki)园为对象，研究了长期(近20年)套种豆科绿肥对土壤可溶性氮和氮水解酶季节性变化的影响。试验设3个处理:套种平托花生(Arachis pintoi)(TPA)、套种圆叶决明(Chamaecrista rotundifolia)(TPC)和清耕果园(CK... 详细信息

本研究以柿子(Diospyros kaki)园为对象，研究了长期(近20年)套种豆科绿肥对土壤可溶性氮和氮水解酶季节性变化的影响。试验设3个处理:套种平托花生(Arachis pintoi)(TPA)、套种圆叶决明(Chamaecrista rotundifolia)(TPC)和清耕果园(CK)。结果表明:长期套种2种豆科绿肥没有改变果园红壤供氮水平的季节性变化规律，6月各处理硝态氮(NO3--N)、可溶性总氮(Total soluble nitrogen，TSN)和可溶性有机氮(Soluble organic nitrogen，SON)含量最高，分别为17.71～21.81，31.40～75.12和7.77～47.65 mg·kg-1；12月NO3-N，TSN和SON含量最低，分别为4.88～6.02，15.17～17.45和5.03～7.92 mg·kg-1。3月、6月和8月铵态氮(NH4+-N)含量高于4月、10月和12月；6月4种氮水解酶活性最高，8月和12月活性最低。长期套种2种豆科绿肥显著提高了生长季3—8月NO3-N，TSN，SON和NH4+-N含量以及蛋白酶、天冬酰胺酶、脲酶和谷氨酰胺酶活性。因此，长期套种圆叶决明和平托花生是通过增加生长季的可溶性氮含量和氮水化酶活性来增加土壤氮供应。

关键词：豆科绿肥套种可溶性氮季节性变化氮水解酶定位试验

不同磷水平对棉花养分吸收和磷肥利用效率的影响

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 558-566页

作者：黄伟王西和贾宏涛杨金钰屈小慧刘盈锐刘晓菊新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/国家灰漠土肥力与肥料效益监测站/国家土壤质量新市区观测实验站乌鲁木齐830091 新疆农业大学资源与环境学院/新疆土壤与植物生态过程重点实验室乌鲁木齐830052

为探讨北疆棉区不同施磷量对棉花养分吸收、磷肥利用效率、生物量和棉株氮磷化学计量比的影响,本研究以始于2018年的棉田土壤磷素肥力演替特征长期定位试验为研究对象,对5年等量氮钾不同磷水平施肥后棉田磷素和棉花养分吸收的响应进行... 详细信息

为探讨北疆棉区不同施磷量对棉花养分吸收、磷肥利用效率、生物量和棉株氮磷化学计量比的影响,本研究以始于2018年的棉田土壤磷素肥力演替特征长期定位试验为研究对象,对5年等量氮钾不同磷水平施肥后棉田磷素和棉花养分吸收的响应进行分析。结果表明,施磷量的增加促进了棉株N、P、K养分吸收,棉株各器官N、P、K养分平均含量分别在1.75~38.27、1.46~11.26、3.11~24.31 g·kg^(-1)之间。综合肥料投入,施磷量为150 kg·hm^(-2)最有利于P素养分吸收和干物质积累。棉株各器官N∶P值变化范围在1.20~12.01之间,随着施磷量的增加,棉株茎、叶、蕾/铃/壳的N∶P降低,棉株生物量、籽棉产量随叶、蕾/铃/壳N∶P的降低而增加,本试验棉花生长更倾向于受N、P共同限制。磷肥利用率和磷肥农学效率随施磷量的增加呈先增后减的趋势,磷素盈余量随施磷量的增加而增加。在施磷量为150 kg·hm^(-2)时,磷肥利用率和磷肥农学效率均达到最高值,分别为10.20%和4.05 kg·kg^(-1),其磷素盈余为54.19 kg·hm^(-2),研究表明,在北疆灰漠土棉田施磷量为150 kg·hm^(-2)比较可行,值得推广应用。

关键词：棉花施磷量养分吸收磷肥利用率 N∶P

磷肥有机替代、秸秆还田对棉花养分吸收和磷肥利用效率的影响

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 333-343页

为探究磷肥有机替代、秸秆还田对棉花养分吸收、磷肥利用效率及棉花产量的影响,本研究基于国家灰漠土肥力与肥料效益监测站5年田间微区棉花连作定位试验,以7种施肥措施为样本,于2022年棉花成熟期开展棉田土壤田间调查研究。结果表明,磷... 详细信息

为探究磷肥有机替代、秸秆还田对棉花养分吸收、磷肥利用效率及棉花产量的影响,本研究基于国家灰漠土肥力与肥料效益监测站5年田间微区棉花连作定位试验,以7种施肥措施为样本,于2022年棉花成熟期开展棉田土壤田间调查研究。结果表明,磷肥有机替代和秸秆还田均能提升棉株氮磷钾养分吸收,各器官氮素平均含量在1.75~40.90 g·kg^(-1)之间,磷素平均含量在1.46~11.28 g·kg^(-1)之间,钾素平均含量在3.11~25.03 g·kg^(-1)之间。综合肥料投入和养分吸收,50%的磷肥有机替代和秸秆还田最能增强棉株吸氮能力和促进干物质积累,50%的磷肥有机替代对棉株吸磷能力最强且最有利于实现棉花节肥增钾的效果。棉株各器官N:P变化范围为1.20~12.01,磷肥有机替代和秸秆还田使茎、叶、蕾/铃/壳的N∶P明显降低,棉株生物量、籽棉产量随茎、叶、蕾/铃/壳N∶P的降低而增加,本试验棉花生长更倾向于受N、P共同限制。磷肥利用率随有机替代量的增加从12.54%提升到33.04%,土壤磷素盈余量随有机替代量的增加从28.20 kg·hm^(-2)降低到19.66 kg·hm^(-2)。研究表明,在北疆灰漠土棉区采用50%磷肥有机替代,即施磷(P2O5)60.0 kg·hm^(-2)和配施羊粪9 784.8 kg·hm^(-2),对棉花产量、生物量、养分吸收的综合效应最优,值得推广应用。

关键词：棉花磷素有机替代养分吸收磷肥利用率氮磷比