农田生态环境变迁与某些农作物病虫害发展变化趋势

通过对河南省新乡地区历年资料分析表明，近４０年来该地区主要农业竹态环境要素有明显变化。如年日照时数和年均风速逐渐下降，而相对温度呈上升趋势，进而引进地区性的水面蒸发量下降。气象要素的变化及灌溉量、施Ｎ量的增加，促使某些主要农作物病虫害加重，故培育高抗病虫害能力的作物新品种，实施节水灌溉及经济合理施用Ｎ肥对缓解该地区的病虫危害将十分有益。     

不同水肥组合对红壤地区早稻产量及氮肥利用率的影响

在田间条件下,研究不同水分、施N量和N肥运筹方式对红壤地区早稻产量、产量构成因素及N肥利用率的影响.试验结果表明:水稻间歇灌溉比淹水灌溉显著提高早稻单位面积有效穗数、千粒重和产量,早稻的植株吸N量可以提高1.7%～6.2%,而N肥表观利用率低于淹水灌溉;随施N量的增加,早稻千粒重和结实率降低,但单位面积有效分穗数、产量、植株吸N量和N肥利用率增加;不同N肥运筹方式对水稻产量构成因素的影响因灌溉方式和施肥量差异而表现出不同规律,分次施肥显著提高了早稻产量、植株吸N量和N肥利用率,但分3次施肥和分4次施肥时上述3个指标并无差异.结果显示:在采用间歇灌溉、施N肥量为210 kg/hm2、N肥运筹方式为基肥50%十分蘖肥30% 拔节肥20%的水肥管理措施更具有合理性,该种措施比农民习惯采用的淹水灌溉、施N肥量为140 kg/hm2、N肥运筹方式为基肥50% 分蘖肥30% 拔节肥20%的水肥管理措施植株吸N量提高50.9 kg/hm2(34.3%),产量提高631 kg/hm2(11.1%),其N肥利用率为36.7%,是红壤地区兼顾生产、生态和经济效益的理想稻田种植措施.     

氮肥对非充分灌溉下棉花产量及品质的补偿作用

【目的】 水分不能按照棉花正常需水量进行灌溉,对棉花生长发育、产量及品质会造成一定影响,本文旨在通过研究氮肥施用量来缩小因灌溉水不足对棉花所造成的影响,以期为干旱地区棉花水肥高效利用提供理论依据。 【方法】 试验以棉花‘新陆中54号’为材料,采用裂区试验设计,主区为总灌溉量,分别为2800 m3/hm2 (非充分灌溉)、3800 m3/hm2 (常规灌溉),副区为4个施氮 (N) 水平,即0 kg/hm2 (N0)、150 kg/hm2 (N150)、300 kg/hm2 (N300)、450 kg/hm2 (N450)。测定了棉花的生长、棉绒品质和棉花的肥水利用率。 【结果】 同一氮肥处理下,非充分灌溉处理干物质与氮素最大积累速率出现时间及拐点时间均较常规灌溉处理提前,干物质与氮素最大积累量及积累速率、干物质与氮素向生殖器官分配比例、氮素向生殖器官的转移率、籽棉产量及品质均低于常规灌溉处理,但籽棉增产率、氮肥农学利用率及水、氮利用率均高于常规灌溉处理。同一灌溉量下,随着施氮量的增加,干物质与氮素最大积累速率出现时间、拐点时间表现为N450 > N300 > N150 > N0,干物质与氮素积累量及积累速率、最大生长特征值、干物质与氮素向生殖器官分配比例及转移率、籽棉产量及品质、水分利用率均表现为N300 > N450 > N150 > N0,籽棉增产率、氮肥农学利用效率及氮肥利用率表现为N300 > N450 > N150。非充分灌溉下增施氮肥的补偿效果随着氮肥用量的增加呈先增加后下降的趋势,N300处理补偿效果最为显著,与常规灌溉处理相比,补偿效应主要表现在干物质与氮素最大积累速率提高了1.9%、3.1%,干物质向生殖积累器官分配比例及氮素转移率提高了24.0%、5.1%,水、氮利用率提高了6.1%～8.8%、17.3%～17.9%,籽棉增产率提高了6.1%～8.8%,纤维长度、整齐度及比强度提高了4.3%～20.1%、5.7%～7.3%及2.2%～12.5%。氮肥对棉花生长发育的影响大于水分。 【结论】 非充分灌溉下,施N 300 kg/hm2棉花可正常生长,干物质与氮素积累量适宜,向生殖器官分配比例及转移率较高,水、氮利用率最高,且节水26.3%。棉花虽然在产量与品质上有所下降,籽棉产量较常规灌溉几乎没有下降。从干旱地区农业缺水的现实考虑,在南疆采用非充分灌溉下,施氮300 kg/hm2可补偿缺水对棉花产量和品质的影响。      

尿素在潮土中淋溶和转化特征研究

采用不同灌溉水量和施N量,研究了尿素在潮土中的淋溶和转化特征。结果表明,在小麦返青期结合灌溉施尿素后,NH4 -N在40cm以上土层中积累,不会产生深层淋溶。而土层中NO3--N含量有较大变化,相同灌溉水量下,施N量越大,NO3--N向下层淋溶越深;相同施N量下,灌溉水量越大,NO3--N也有淋溶越深的趋势。在麦季,即使在超过当地的施N量(N180kg/hm2)和灌溉水量(750m3/hm2)条件下,收获时所有处理的NO3--N主要积累在130cm以上的土层中,NO3--N淋溶深度不超过130cm,不会产生对地下水的污染。     

灌溉和施氮对河西走廊紫花苜蓿生物量分配与 水分利用效率的影响

确定河西地区紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,对优化当地紫花苜蓿栽培草地生物量分配和提高水分利用效率具有重要意义。本研究利用田间试验研究了不同灌溉量(W1:当地灌溉量的60%;W2:当地灌溉量的80%;W3:当地灌溉量1 920 m3·hm-2)和施氮量[N1:0 kg(N)·hm-2;N2:40 kg(N)·hm-2;N3:80 kg(N)·hm-2;N4:120 kg(N)·hm-2]对2年生紫花苜蓿生物量分配特征及水分利用效率的影响。结果表明:灌溉量为W2和W3时均显著增加了紫花苜蓿株高、单株分枝数、地上生物量,及20~40 cm、40~60 cm和0~60 cm土层的根系体积、根系生物量和水分利用效率,且W2和W3的紫花苜蓿株高、单株分枝数和地上生物量差异不明显,说明采用当地灌溉量的80%水量时,紫花苜蓿水分利用效率最高。随着施氮量增加,紫花苜蓿单株分枝数、叶茎比、根系体积、根系生物量、地上和地下生物量比和水分利用效率均呈现先增加后降低的趋势,且在施氮量为80 kg(N)·hm-2时最大,说明紫花苜蓿根系发育和水分利用效率对氮的响应均存在剂量效应。在水氮互作条件下,处理W2N2或W2N3中紫花苜蓿株高、单株分枝数、根系体积和0~20 cm、20~40 cm、0~60 cm根系生物量及地上生物量与地下生物量比值和水分利用效率达到最优。结合上述分析得出在灌溉量W2和施氮N3时,紫花苜蓿地上地下生物量比值和水分利用效率达最大值,表明河西走廊紫花苜蓿栽培草地的适宜灌溉量为当地灌溉的80%,施氮量为80 kg·hm-2,此时紫花苜蓿水分利用效率和地上地下生物量比值配置最优。     

水肥耦合对甜高粱新品种中科甜2号生物学特性和产量的影响

在银川市西夏区平吉堡镇研究了滴溉条件下水肥耦合效应对甜高粱新品种中科甜2号生物学特征和产量的影响,结果表明:灌溉量、N和P2O5三者对中科甜2号的生产力形成存在显著的协同作用,最佳水肥配比为:灌溉量3 000 m3/hm2,施肥量N 300 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2。该水肥配比下中科甜2号各生物学指标及折合产量最高,干物质产量可达37 653.4 kg/hm2。Canoco排序分析结果表明,灌溉量、N和P2O5对甜高粱产量形成的累计解释量高达88.5%,灌溉量是影响生产力形成的主导因子,N次之,而P2O5的作用相对较弱,说明合理调控灌溉量和N用量是提高甜高粱生产力的关键。     

水肥（N）双因素下的小麦产量及水分利用率

通过对6个水分等级和5个N肥等级的相互搭配研究,结果表明,灌溉水平105mm时,对小麦产量抑制较为明显;而当施N量<112.5kg/hm2时,N素成为增加小麦蒸散耗水和小麦产量的限制因素。但灌溉水平不同,小麦产量随施N量的增加而变化的趋势亦不同。当灌溉水平为475mm时,它们之间关系为典型抛物线。然而,小麦的水分利用率则随灌溉水量的增加而降低。只有当灌溉水平较低时,随着施N量增加,水分利用率有上升的趋势。     

基于氮收支平衡的河套灌区春小麦农田灌溉和施氮策略

针对中国黄河中上游河套灌区不合理灌溉和施肥造成的土壤氮素流失严重及氮收支不平衡等问题,该研究于2019－2021年开展田间试验,探讨不同灌溉和施肥策略对土壤氮损失、作物氮吸收及氮收支的影响。试验设置了3个灌溉水平（高水I1：450 mm,中水I2：315 mm,低水I3：180 mm）和2个施氮水平（高氮N1：340 kg/hm2,低氮N3：170 kg/hm2）,此外,2020和2021年在中等灌溉水平I2下补充了中等施氮水平（250 kg/hm2,N2）,对不同处理的土壤氮损失、作物氮吸收及氮收支等指标进行了对比分析。结果表明,肥料氮是农田氮输入的主要来源,其次是灌溉水、大气沉降和非豆科作物固定。作物吸氮占土壤氮输出的比例最大,其次是NO3--N淋失、NH3挥发和N2O排放。对于氮输入而言,其值随着灌水量和施氮量的减少而降低。对于土壤氮输出而言,减少灌水量和施氮量可显著降低土壤总氮损失量,但过低的灌水量和施氮量将导致小麦吸氮量的降低。传统的N1施氮处理可导致土壤氮素盈余,而施氮量降低50%的N3处理则导致土壤氮素大量亏缺。对照处理（I1N1）的土壤氮损失量最高,该处理氮损失占土壤氮输出的比例高达23%～41%,其中NO3--N淋失和NH3挥发占总氮损失的95%以上。与对照处理相比,I2N2处理可减少21%～29%的氮损失,且作物吸氮几乎未受到影响。同时,该处理土壤氮素处于轻度亏缺状态,其亏缺量为28～50 kg/hm2,占总施氮量的11%～20%。若在收获后将4～8 t/hm2的小麦秸秆还田,则可保持麦田土壤的氮收支平衡。因此,通过改善灌溉和施肥策略并配合适当的秸秆还田可以有效缓解河套灌区春小麦农田的氮损失且实现土壤氮平衡,该研究可为干旱半干旱地区春小麦农田可持续生产和氮污染物减排提供科学依据。     

造纸废水灌溉对芦苇生长及其土壤改良效应

为研究造纸废水灌溉对中度盐碱退化芦苇湿地的土壤改良效应及对芦苇生长的影响,在大田内设置随机区组试验,研究了4种废水灌溉次数下的芦苇生长指标、土壤理化性状及土壤酶活性的变化特征。结果表明:随着废水灌溉次数的增加,芦苇密度、株高、盖度及地上生物量等生长指标显著增加;土壤容重和总孔隙度分别有减小和增大趋势;土壤pH值有所上升,而含盐量下降趋势显著。土壤有机质、速效N、速效P、速效K、全N及微生物生物量碳均表现出随废水灌溉次数增加有增多趋势,其中有机质、速效N在灌溉2～4次后,分别比CK显著增加32.0%,52.2%,84.6%;8.1%,16.2%,29.4%;而速效P(13.26mg/kg)、全N(0.45g/kg)均在灌溉3次后达到最高;废水灌溉后土壤C/N有减小趋势,有机质腐殖化程度不高。随着废水灌溉次数的增加,磷酸酶、脱氢酶显著增加,灌溉3次后均达到最高;灌溉1～4次后的脲酶含量分别是CK的1.1,1.4,2.0,2.1倍。     

中亚五国棉花和冬小麦需水量的变化及预测

农业灌溉用水是中亚地区最主要的水资源利用方式,灌溉用水量的变化直接影响中亚地区水资源消耗量,进而影响水资源管理和配置。作物需水量是衡量农业灌溉用水量的直接指标,为此本文以中亚主要作物棉花和冬小麦为研究对象,分析了2006—2015年中亚地区灌溉农业用地,以及棉花和冬小麦的需水量变化,并利用CA_Markov方法预测了2030年灌溉农地的变化,进而分析了未来中亚地区农业需水量的状况。研究表明,2006—2015年,中亚地区灌溉农田面积总体增加492km~2,其中哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和土库曼斯坦均有所增加,但塔吉克斯坦和乌兹别克斯坦有所减少。2006—2015年,棉花需水量只在土库曼斯坦和哈萨克斯坦东部地区显著增加(2.5～4.3 mm·a~(-1)),在吉尔吉斯斯坦显著减少,并且是唯一呈现总体减少趋势的国家。冬小麦需水量在土库曼斯坦明显增加(10.0mm·a~(-1))。至2015年,土库曼斯坦的棉花总灌溉水量增幅最大(3.44%),其他4个国家变化较小。中亚五国冬小麦的总灌溉水量均呈上升趋势; 2030年,土库曼斯坦是唯一灌溉农业用地增加的国家,棉花和冬小麦的总灌溉水量均明显增加,棉花灌溉水量增加约28km~3,冬小麦增加约17 km~3。     

基于补偿模糊神经网络的脐橙不同病虫害图像识别

为了开发脐橙不同病虫害的通用机器识别技术,对病虫害危害后的脐橙图像进行蓝色分量去背景,改进型分水岭算法提取病虫害为害状边界,据此边界对原彩色图像中的为害状进行标记,以标记区红色、绿色、蓝色分量表征病虫害为害状的颜色特征,为害状边界分形维数表征病虫害为害状的形状特征,将这4个特征值作为补偿模糊神经网络输入,建立补偿模糊神经网络脐橙病虫害识别模型,识别脐橙病虫害。4种病虫害及机械损伤果的平均正确识别率为85.51%,该方法可用于脐橙病虫害识别。     

基于改进DenseNet和迁移学习的荷叶病虫害识别模型

病虫害的发生将会严重影响莲藕品质与产量,开展病害诊断与识别对藕田病虫害及时对症对病诊治、提升莲藕生产质量与经济效益具有重要意义。该研究以荷叶病虫害高效、准确识别为目标,提出了一种基于改进DenseNet和迁移学习的荷叶病虫害识别模型。采用分支结构对模型的浅层特征提取模块进行改进,并在Dense Block与Transition Layer中引入Squeeze and Excitation注意力机制模块和锐化的余弦卷积,最后基于Plantvillage数据集进行迁移学习,实现了91.34%的识别准确率。该研究实现了对荷叶腐败病、病毒病、斜纹夜蛾、叶腐病、叶斑病的识别,并将改进后的模型推广应用于基于无人机图像的藕田病虫害检测,实现了病害分布可视化,可对莲藕病虫害的智能化防治提供有益指导。     

多因子空间插值模型在农作物病虫害监测预警系统中的构建及应用

农作物病虫害监测预警系统中，监测站点数量一般较少，监测的数据非常有限。因此，利用有限的病虫害监测数据，展现病虫害的整体空间分布情况及其时空变化，迫切需要建立符合病虫害发展规律的空间插值模型。该文在结合各类空间插值算法优点的基础上，考虑农作物病虫害空间插值的特殊性，提出了基于空间方位关系、拓扑关系、距离关系以及自然气候条件影响的多因子插值模型。在广东省各县区分布图的基础上，利用空间方位关系、拓扑关系、距离关系等三类最基本的空间关系，确定各县区的空间相互影响因子，并将各种自然气候条件，如：气温、气候、风向、风速等纳入到影响因子中，构建插值模型，然后在已有部分县区测报站的病虫害数据的基础上，利用插值模型内插出其他县区的病虫害数据，展示病虫害对周围环境的影响，以及病虫情的传递速度，实现病虫害的监测预警。     

基于西部地区园艺植物常见病虫害特点的生物防治措施

我国西部地区近年来园艺产业发展迅速。为了有效防治园艺植物常见的病虫害,根据中国西部的气候特点及虫种群特点,阐述了园艺植物病虫害生物防治技术的优势,并根据当前西部部分地区园艺植物病虫害的实际情况,提出了一些园艺植物病虫害生物防治技术的应用策略。实际案例表明,科学防治病虫害对提高园艺植物的产量具有显著的优势。     

基于改进深度置信网络的大棚冬枣病虫害预测模型

导致冬枣病虫害发生的原因很多而且很复杂,利用传统的数学方法和神经网络(neural network,NN)很难建立正确的病虫害预测模型.由于典型的深度置信网络(deep belief network,DBN)的各层之间缺乏有监督训练,使得网络误差逐层向上传递,降低了预测模型的预测率.针对这些问题,引入冬枣病虫害的先验信息,提出一种基于环境信息和改进DBN的冬枣病虫害预测模型.在该模型中,通过无监督训练和有监督微调从冬枣生长的环境信息序列中获取可表征冬枣病虫害发生的深层特征的隐层参数,并形成新的特征集,然后在预测模型的顶层通过一个后向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)进行病虫害预测.从2014—2017年的4 a时间内,利用农业物联网传感器采集30个大棚冬枣常见的2种虫害和3种病害发生的环境信息序列6000多条,由此验证所提出的预测模型,平均预测正确率高达84.05%.与基于强模糊支持向量机、改进型NN和BPNN的3种病虫害预测模型进行了试验比较,预测正确率提高了20多个百分点.试验结果表明,该模型极大提高了大棚冬枣病虫害的预测正确率.该研究可为大棚冬枣病虫害预测提供技术参考.     

茶树病虫害识别防治信息教学系统开发

系统应用VB6.0开发茶树病虫害识别防治信息教学系统,具有系统界面友好、使用方便的特征。系统共收入77种茶树病虫害的文字描述及图片信息,其中病害24种,叶部病害11种,枝部病害8种,根部病害5种;虫害53种,食叶性害虫24种,刺吸式害虫18种,钻蛀性害虫7种,地下害虫4种。该系统通过安装向导创建安装程序后即可使用,适合各级农业服务中心、基层农技培训学校和广大茶农及科研人员信息查询。     

上海水稻主要病虫害灾变预警系统的研究与应用

本研究选取沪郊主要病虫害历史资料,以Internet为系统平台,运用网络地理信息系统（Web-GIS）、ASP网络编程、网络数据库、人工智能和网络多媒体技术等现代化信息系统开发手段,建立了基于Internet的上海地区水稻主要病虫害灾变预警系统,该系统具有病虫GIS、病虫预测、数据传输、病虫诊断、实时发布、电视预报和远程教育等功能。     

高温胁迫对紫花苜蓿的影响及其适应机制的相关研究

紫花苜蓿是优质的多年生豆科牧草,喜温暖半干旱气候。高温能使其植株生长缓慢、枯萎甚至死亡,病虫害增多,严重影响紫花苜蓿的产量和品质,是限制紫花苜蓿推广利用的一个重要环境因子之一。紫花苜蓿在高温胁迫后,细胞膜流动性、光合作用及呼吸效率等发生改变,产生大量的渗透调节物质、活性氧和热激蛋白等,提高了紫花苜蓿的耐热性,形成了适应高温应激的适应机制。本研究在分析紫花苜蓿特征特性的基础上,从高温对紫花苜蓿的影响、紫花苜蓿适应高温胁迫的机制及其耐热性评价指标的选择和可靠性评价的方法等方面综述了紫花苜蓿耐热性的研究现状,为开展进一步的研究工作提供参考。     

温室作物生态健康智能监护系统(GH-Healthex)的研制与测试

研制温室作物生态健康智能监护系统是为了解决目前温室环境监控系统普遍存在的自动获取的数据未与具体作物健康生育的特殊需求相结合，也未被用于病虫害的智能化防治等问题。该文报导的温室作物生态健康智能监护系统(GH-Healthex)实现了这类数据在植物健康监护和病虫害智能化防治中的利用。以番茄为研究案例，系统通过对温室环境监测数据的分析，结合作物种植知识库中番茄生长发育及其病虫害发生规律可以进行智能化决策，即当温室内出现了不利于作物生长的气象条件时，系统会自动的通过系统界面提示用户采取相应措施，以保证温室番茄的优质、高效生产。该系统提供了一个作物知识库平台，若以其他作物的种植和病虫害防治数据替代番茄数据，便能更广泛地推广应用。     

农业病虫害防治模型及应用探析

以信息化系统在农业病虫害防治的应用为课题研究,阐述了信息化时代病虫害防治的应用前景。针对采集器发出的编码数据,调用农业专家病虫害信息数据库进行软件编程,实现了病虫害防治模型的核心功能。