不同灌水方式和施氮量对青贮玉米产量和水氮利用效率的影响

青贮玉米是河北省粮改饲的主要目标作物,但河北省在青贮玉米种植过程中存在着产量低,灌水施肥不合理等问题。为制定合理的水肥管理措施,提高青贮玉米的产量和水氮利用效率,通过选取科玉１８８型青贮玉米作为试验材料,适宜灌水方式和施氮量作为因子进行青贮玉米种植试验。灌水方式设置畦灌和沟灌两个方式,施氮量设置４个水平。研究结果表明,沟灌与畦灌相比,鲜重产量分别增加３．６％,水分利用效率增加５．２６％,氮肥偏生产力增加３．８％。施氮量对青储玉米的干物质和产量影响显著。沟灌、施氮量１６８ｋｇ／ｈｍ２的处理组合有助于提高水分利用效率,获得较高的青储玉米产量。     

冬小麦表施尿素畦灌下土壤水氮分布试验研究

基于冬小麦生长期表施尿素畦灌下获得的田间试验结果,对不同入畦单宽流量和施肥量下土壤水氮空间分布状况及变化趋势开展研究,评价作物有效根系层土壤水氮贮存效率及其沿畦长分布均匀性,探讨适宜的施肥灌溉模式。结果表明,灌后2d土壤水分均布在0～100cm土层,而土壤硝态氮则聚集在0～40cm土层,土壤水分空间分布差异明显小于土壤硝态氮,作物有效根系层土壤硝态氮贮存效率明显高于土壤水分,表施尿素畦灌下的土壤水氮空间分布同步性并不明显。入畦流量和施肥量对作物有效根系层土壤水氮贮存效率和均匀度影响较为明显,高施肥大流量下作物有效根系层土壤水氮贮存效率及其沿畦长分布均匀性明显高于低施肥小流量下的相应值。     

不同施氮量对小麦、玉米产量和土壤养分分布的影响

在河北省中西部黄壁庄水库上游流域,通过田间试验,分析不同施氮量对该区小麦和玉米产量、氮肥偏生产力、农户纯收益和土壤中氮素累积的影响,以期为该区农业的施肥管理和防治农业非点源污染的技术策略提供科学依据。试验结果表明,中肥施氮水平,冬小麦产量和农户收益最高。不同施氮水平对夏玉米产量影响差异不显著。高肥水平,春玉米产量和农户收益最高。在冬小麦和夏玉米轮作农田,硝态氮在90cm土层出现累积。在春玉米农田,硝态氮在50cm土层出现累积。另外,随着施氮量的提高,100cm土体硝态氮储量在2010年和2011年间出现盈余。综合分析试验结果,在该区合理灌溉的前提下,冬小麦合理施氮量为225kg/hm2左右,夏玉米合理施氮量为180kg/hm2左右,春玉米合理施氮量为225kg/hm2左右。     

环塔盆地不同施氮量对滴灌核桃生长及产量的影响

为解决新疆核桃树在氮肥利用上存在的高耗低效问题,探讨滴灌条件下不同施氮量对核桃生长及产量的影响,于2016年新疆农业大学林果实验基地开展滴灌核桃大田试验。以9 a生新温185核桃树为研究对象,设置3个氮肥(含氮量)梯度(低肥N1 0.37 kg/株,中肥N2 0.74 kg/株,高肥N3 1.47 kg/株),研究了滴灌条件下不同施氮量对核桃叶片SPAD值、叶面积指数、果实体积、产量及品质的影响,分析了不同施氮量下水、氮利用效率。试验结果表明:随着施氮量的增加,核桃的叶片SPAD值和叶面积指数呈现先增后减的趋势;果实体积增加至恒定后表现为:N2N3N1。低肥和中肥处理下核桃的个数、产量和出仁率均差异显著,说明增加施氮量显著提高了核桃产出;而高肥处理下产量和中肥处理无显著性差异,核桃产量在中肥处理下达到最大值,为2 854.38 kg/hm~2。蛋白质和脂肪在三种氮肥水平下无显著性差异;中肥处理下水分利用率最高;氮肥偏生产力与施氮量显著负相关。因此在环塔盆地滴灌条件下,中肥处理N2,即每株核桃施氮0.74 kg为最佳的施肥量。研究结果对类似地区核桃滴灌施肥管理具有参考意义。     

不同氮肥水平下土壤硝态氮分布及冬小麦产量研究

合理地施用氮肥不仅能够使作物显著增产,而且可以减少土壤中硝态氮的残留,从而降低由于硝态氮过量引起的土体及地下水污染。本试验研究了在灌水条件一致的情况下,N₆₀₊₆₀、N₄₀₊₄₀、N₂₀₊₂₀、N₄₀、N₀五个氮肥施用水平对土壤硝态氮分布及冬小麦产量的影响,结果表明:（1）冬小麦在越冬期、返青期和拔节期,受播前施入底肥、拔节期追肥的影响,各处理0⁶0 cm土层硝态氮含量平均值及变化幅度均明显高于60¹60 cm;在灌浆期,各处理0⁶0 cm土层硝态氮含量平均值相比较拔节期均有不同程度的降低,是由于冬小麦从土壤中吸收了大量氮肥所致。在灌水淋溶影响下,各处理60¹60 cm土层硝态氮含量平均值在灌浆期均达到最大值。（2）合理的灌水、施肥是冬小麦获得高产的必要条件,经过试验研究结果表明,N40+40处理是当地冬小麦最优的氮肥施用模式。     

东北黑土区膜下滴灌施氮管理对玉米生长和产量的影响

2011和2012年在东北黑土区开展了玉米膜下滴灌田间试验,研究生育期滴灌施氮次数与施氮量对玉米生长和产量的影响。施氮次数取1次(拔节期)和3次(拔节期、抽穗期、灌浆期)2个水平,施氮量取50、100、150、200 kg/hm24个水平。结果表明,施氮次数对玉米的生长和产量影响显著,1次施氮处理显著提高了玉米在生育前期的株高、叶面积指数(LAI)、干物质质量和氮素吸收量,3次施氮处理使生育后期的干物质质量和氮素吸收量显著提高,产量随施氮次数显著增加,平均比1次施氮处理提高5%;施氮量对玉米各生育期株高和LAI的影响均不显著,干物质质量和氮素吸收量随施氮量呈增加趋势,尽管2012年玉米产量随施氮量的增加显著增长,但施氮量对玉米产量的影响明显小于施氮次数。本研究建议东北黑土区玉米膜下滴灌采用3次施氮、施氮量150~200 kg/hm2的施氮管理措施。     

灌水频率和施氮量对番茄生长及水氮淋失的影响

不合理灌溉水氮管理引起的水氮淋失越来越受到关注。本文以日光温室滴灌番茄为对象,研究充分供水条件下水氮管理参数对土壤水氮淋失和番茄生长的影响。试验选取灌水频率和施氮量2个因素,灌水间隔设3、6和9 d 3个水平,施氮量设0、180和300 kg/hm23个水平。在番茄生育期内观测土壤含水率、土壤水势和土壤氮素含量,番茄收获时测定地上部分干物质、产量和氮素吸收量。结果表明,土壤水分深层渗漏和硝态氮淋失几乎发生在番茄整个生育期内,表现出深层渗漏量增大时硝态氮淋失量也增大的同步特征。灌水间隔3 d和6 d处理的生育期累积渗漏量接近,占灌水量的12%,而当灌水间隔增加到9 d时,生育期深层渗漏量明显增加,占灌水量的18%。同一灌水频率下,硝态氮累积淋失量随施氮量的增加呈增加趋势,生育期累积最大水氮淋失量发生在低灌水频率高施氮量处理。灌水频率和施氮量对番茄植株吸氮量和产量的影响未达到统计学上显著水平(P=0.05)。从减少水氮淋失和方便管理两方面考虑,建议温室滴灌番茄适宜的灌水间隔为6 d。     

冬小麦水肥定量优化方案的研究

本文运用旋转设计理论和分析方法进行了冬小麦节水高产综合技术模型的研究,建立了水浇地条件下冬小麦产量及耗水量与灌溉定额、施氮量、施磷量的3因素效应数学模型,通过采用净决定系数法确定了在节水条件下对冬小麦产量的影响顺序。基本摸清了冬小麦生产中3个主要可控因素即灌溉定额、施氮量、施磷量对产量影响的大小和交互作用的大小与方向。确定了不同产量水平下冬小表灌溉定额、施氮量、施磷量的投入范围以及它们之间的比例。     

应用根系层水质模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率Ⅱ：模型的验证与情景分析

在就禹城试验站对根系层水质模型（RZWQM）的参数进行灵敏度分析和标定的基础上,模拟了1960—2005年该试验站冬小麦- 夏玉米轮作条件下的冬小麦和夏玉米产量、水分利用效率及氮肥偏生产力,并将模拟的冬小麦和夏玉米产量与禹城市农业统计年鉴显示的 1985—2005年的产量进行了对比。结果表明：经过标定后的RZ?WQM能够较好地模拟夏玉米产量（平均相对误差为-13.3%）,可以模拟冬小麦产量在年际间的变化趋势（平均相对误差-54.2%）。针对所设计的9 种节水省氮的灌溉与施氮方案开展了多组情景模拟分析,结果显示较好的情景是：冬小麦在播前、拔节和开花期各灌溉75mm的水;夏玉米当平水年和丰水年时在播前灌溉一次56mm的水,当枯水年时在播前和抽穗期各灌溉84mm的水,当特枯水年时在播前和抽穗期各灌溉111mm的水。冬小麦在播前和拔节期分别施氮77.7kg/hm2 155.3kg /hm2,整个生育期施氮量为233kg/hm2;夏玉米在苗期（播后5d）和大喇叭口期各施氮70.7kg/ m2和141.3kg/hm2,整个生育期施氮量为212kg/hm2。这样优化的灌溉与施氮方案能够取得较好的增产效果和较高的水氮利用效率,即：冬小麦- 夏玉米轮作体系的粮食产量为10302kg/hm2、水分利用效率为1.40kg/m3、氮肥偏生产力为23.2kg/kg。     

应用农业生产系统模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率I：模型参数的灵敏度分析与标定

以采集的北京市海淀区东北旺试验站大量的田间实测数据为基础,对农业生产系统模型（Agricultural Production Systems Simulator,APSIM）进行详细的参数灵敏度分析与标定,结果显示：标定模拟的土壤剖面体积含水量动态的精度较高,平均相对误差为13.41%;标定模拟的土壤剖面硝态氮浓度动态的精度较低,平均的相对误差为29.69%;标定模拟的冬小麦叶面积指数、生物量和产量的平均相对误差分别为36.49%、24.18%和32.31%;标定模拟的夏玉米叶面积指数、生物量和产量的平均相对误差分别为31.76%、35.84%和26.44%。以上标定模拟的精度就田间实际情况而言,总体是可以接受的。经过详细的参数标定后的APSIM模型将为深入探讨不同农田管理措施下水氮利用效率的长期变化提供可靠的定量分析手段。     

不同施氮法对盐碱土水稻生育和产量影响的研究

盐碱土一般来说土质瘠薄，并且有盐，危害水稻的正常生长．再加上早春气温低，土壤养分不易释放．因此农民普遍反映，秧苗前期不受长，分蘖少，影响产量．历以应该增加底肥用量，使秧苗生育初期就得到充足的养分，即所谓的前促．     

基于遗传算法的冬小麦优化灌溉制度研究

针时灌区水资源优化配置模型中目标函数高度非线性的特点,建立了非充分灌溉条件下作物最优灌溉制度的非线性规划模型.利用遗传算法进行求解,提出了有条件的随机生成初始种群方式来处理线性约束条件的策略.对武嘉灌区冬小麦不同水文年的最优灌溉制度进行了分析,结果表明:平水年冬小麦灌水2～3次为宜,总灌水量为900～1350m3/hm2;偏旱年灌水4～5次为宜,总灌水量为1 800～2 250 m3/hm2;特旱年灌水5～6次为宜.总灌水量为2 250～2 700m3/hm2.     

基于数据驱动模型的入海污染源排污削减优化方法研究

陆源污染物排放是影响近岸海域水环境生态质量最重要的因素。建立了数据驱动模型人工神经网络算法和海域水质模型相耦合的入海污染源排污削减优化方法:基于水质模型污染源项设计工况的数值计算,获得海域内部观测点污染物浓度;以数据驱动模型人工神经网络算法建立状态变量(海域内部观测点污染物浓度)同控制变量(污染源项)之间的非线性关系;以海域内部观测点环境目标数据为输入,模拟推算出目标前提下的各污染源项入海允许排放量;最终结合实际排污量,核算获得削减量。以连云港徐圩海域4个入海污染源无机氮的排污削减研究验证方法的有效性,结果表明:数据驱动人工神经网络方法具有非线性、简洁、灵活的优点,可以为近岸海域水污染控制工作提供基础数据支撑;同时研究中采用分区排污削减的方式更能体现兼顾公平的基本原则,优化入海污染源排污削减工作。     

基于优化模型的河流纳污量计算方法研究

基于最优化的思想,提出以纳污量最大化为目标,建立河流纳污量优化计算模型及方法,以获得河流最优的纳污量,同时解决水质目标浓度设置中存在的主观随意性以及纳污量计算中出现负值等问题。研究成果为河流纳污量计算提供一种新的思路。     

应用农业生产系统模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率Ⅱ：模型的模拟验证与情景分析

应用经过参数灵敏度分析与标定后的农业生产系统模型（APSIM）,以北京市海淀区东北旺试验站为背景,探讨了不同灌溉、施肥、种植日期和种植密度等农艺措施下冬小麦和夏玉米的产量、水分利用效率及氮肥偏生产力的变化,以期探寻适合当地特定气候、土壤条件下的既能保证粮食稳产高产又能达到资源高效利用的田间管理措施。首先根据所搜集的1985-2005年统计年鉴中的产量数据对参数标定后的模型作了进一步的验证,结果表明：冬小麦和夏玉米产量的模拟值与年鉴统计值之间的平均相对误差分别是43％和21％。运用验证后的模型,基于所设计的9种不同的水氮管理情景进行了模拟分析,结果表明：冬小麦在播前、拔节期和开花期灌溉75ram;丰水年和平水年夏玉米在播前灌溉3lmm,枯水年夏玉米在播前和抽穗分别灌溉20mm,特枯水年夏玉米在播前和抽穗分别灌溉84mm;冬小麦在播前和拔节期分别施人氮肥43kg／hm^2和87kg／hm^2,夏玉米在苗期和大喇叭口期分别施人氮肥40kg／hm^2和80kg／hm^2.这样的节水省氮灌溉施氮方案不仅能够获得较高的粮食产量,还能获得较高的水分利用效率和氮肥偏生产力。     

基于卷积神经网络的逐日参考蒸腾量估算研究

基于大连市庄河地区的气象数据资料,利用Penman-Monteith公式估算了该地自2011-07-01至2020-03-31间的逐日ET0。PM公式要求的气象数据众多,一般情况下获取的气象资料有所缺失,该方法具有一定的局限性且计算复杂。因此基于MRI-CGCM3模式法(GCM法)、遗传编程算法(GP法)和新提出的卷积神经网络算法(CNN法)分别估算了该地的ET0,并将三者的结果进行比较。比较结果显示,三种方法计算所得数据与实际测量数据均基本一致,但CNN方法能明显提升ET0估算准确度,具有更好的发展前景。     

基于遗传算法的水源热泵系统抽灌量优化配置

抽灌井设计是水源热泵系统设计中的关键环节之一,但目前对抽水量和回灌量的配置仍依据经验而行,导致运行成本较高。针对该问题,本文利用抽水和回灌现场试验资料,根据抽水井和回灌井的实际布局情况,建立了不同抽灌模式下水源热泵系统运行能耗最小的数学模型,利用遗传算法求解数学模型以实现抽灌量的优化配置。研究表明:水源热泵系统抽灌井施工完毕后,可根据水文地质条件及管道布局情况来优化配置其抽灌量,以实现低能耗运行;遗传算法具有适应性强、全局优化能力高和参数拾取方便的优点,可用于水源热泵系统抽灌量的合理调配;优化确定的以井5为抽水井、井1和井2及井4为日常回灌井、井3为备用回灌井,井5抽水量为90 m~3/h,井1、井2、井4回灌量分别为42.5 m~3/h、33.4 m~3/h、14.1 m~3/h,为生产中科学快速调度抽灌模式提供了依据。     

应用根系层水质模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率Ⅰ：模型参数的灵敏度分析与标定

本文利用禹城试验站田间试验数据对根系层水质模型的输入参数进行了灵敏度分析和标定。参数标定后的模拟结果与实测结果的对比显示:土壤体积含水量模拟值的均方根差和平均相对误差分别为0.069cm3·cm-3和-8.57%;土壤硝态氮含量模拟值的均方根差和平均相对误差分别为41.41mg/kg和-69.56%;在冬小麦-夏玉米轮作体系下,作物吸氮量模拟值的均方根差和平均相对误差分别为97.8kg/hm2和50.6%;作物地上部生物量和产量模拟值的均方根差分别为2392kg/hm2和2239kg/hm2,平均相对误差分别为32.8%和22.2%;叶面积指数模拟值的均方根差和平均相对误差分别为2.83和243.8%。模拟结果表明:RZWQM能够较好地模拟冬小麦-夏玉米轮作体系中土壤水动态和作物地上部生物量及产量,可用于模拟分析农田水氮利用效率。但该模型在禹城试验站对土壤硝态氮含量和叶面积指数模拟精度欠佳的原因有待进一步分析。     

基于激光散射原理的含沙量快速施测方法研究

含沙量是水文基本资料收集的一项重要内容,传统的采集水样后烘干称重的方法已不能满足现代对时效性的要求。基于Mie散射原理,提出了采用激光粒度仪分析仪转换含沙量的方法。该方法的实施步骤是:首先配置若干悬移质含沙量已知的水样,然后通过激光粒度仪分析其泥沙颗粒级配分布的体积浓度,率定出体积浓度与重量浓度之间的转换关系,在分析泥沙颗粒级配分布的同时快速转换出悬移质含沙量。试验结果表明:该方法可在采用激光法进行悬移质泥沙颗粒级配分析的水文测站使用,因为水文测站固定断面悬移质泥沙颗粒级配分布精度可控,建立转换关系简单、速度快、精度高,在悬移质含沙量快速施测方面具有很好的推广前景。