中国生物肥料与有机肥料研究三十年:回顾与展望

生物肥料与有机肥料是环境友好的绿色肥料,在培肥耕地、改良土壤、提高农产品品质中发挥重要作用,是支撑农业绿色发展、保障国家粮食安全的重要投入品。自20世纪中叶,我国化肥工业的快速发展为促进粮食持续增产提供了充足的无机养分;到20世纪90年代,我国肥料投入中化肥占比达到最高,有机肥料等的施用相应降至最低。对化肥的依赖导致了耕地质量退化、农田环境污染、农产品质量下降等一系列问题,严重影响了我国耕地的可持续利用和农业可持续发展,因此我国加大了对生物肥料与有机肥料的研究。三十年来,我国生物肥料与有机肥料在基础研究、应用研究和产业化方面都取得了日新月异的进展。我国的生物肥料研究从最初的根瘤菌等固氮功能逐步扩展到溶磷解钾等活化养分功能,进一步发展到消减土壤障碍与增强作物抗逆等非养分功能;从单一菌种发展到多菌种及合成菌群,产品类型从单纯的菌剂发展到生物有机肥和复合微生物肥料,产业规模和技术水平显著提升。有机肥料研究从关注堆肥过程中的有机养分转化到提高堆肥效率的技术工艺和有害因子的消除与阻控等。近年来,在“双碳”战略背景下,清洁低碳堆肥以及通过施用有机肥快速提升土壤有机质、增加土壤固碳成为新的研究热点。本文对过去三十年我国生物肥料与有机肥料研究重点、代表性成绩、产业化路径等进行了全面回顾和总结,新形势下国家农业发展重大战略需求以及科技的突破仍将支撑生物肥料和有机肥的快速发展,由此提出了未来的一些研究重点。

农业高质量发展背景下的新型肥料发展

新型肥料因具有肥效更高、使用方便、省时省工、绿色环保等特点,深受市场青睐。农业高质量发展背景下,化肥减量增效的推行促使肥料产品及其配套施肥技术不断创新,新型肥料行业呈现产业规模不断扩大、行业内部竞争激烈、生产集中度持续上升等特点。为详细了解新型肥料产品,促进行业健康发展,总结了缓/控释肥料、水溶性肥料、土壤调理剂、增效肥料、微生物肥料5大类新型肥料及其创制技术,以及测土配方施肥、水肥一体化、智能化精准推荐施肥、轻简化施肥技术4种高效施肥技术及其应用情况;并分析了新型肥料产业存在的问题,如产品种类多、市场混乱,准入门槛低、产品质量参差不齐,关键技术薄弱、创新力度不足等;同时提出了以农业需求为导向,提高产业技术水平;以绿色低碳为目标,提升技术工艺体系;以专业化服务为方向,建立高素质从业人员队伍;以完善肥料监管体系为抓手,促进行业良性发展;以保证产品质量安全为重点,提高市场竞争力等发展建议。

新阶段植物营养学的研究重点

植物营养学是研究营养元素在土壤-植物系统迁移、转化和利用规律的基础性学科,是支撑全球粮食安全、耕地质量安全、生态环境安全的重要学科。以组学技术和人工智能为代表的学科前沿不断拓展了植物营养学的研究范畴,同时,耕地高强度利用下如何实现作物高产、养分高效、生态健康等多重目标成为新阶段植物营养学的研究重点和难点。本文回顾了近年来植物营养学在营养遗传、养分循环、新型肥料、高效施肥等方向取得的创新进展,同时,基于我国植物营养学研究短板,提出了新阶段植物营养学研究的重点任务,主要包括作物养分高效与抗逆分子调控网络、土壤养分循环与微生物组功能挖掘、新型绿色高效肥料创制与应用、农田养分协同优化原理与方法等方面,旨在推动农业高质量发展,为保障粮食安全和农业绿色发展提供科技支撑。

施肥方式和减施氮肥对寒地水稻抗倒性的影响

为明确施肥方式和减施氮肥的主效及互作效应对寒地水稻产量及抗倒性的影响,以水稻‘垦粳8’为材料,比较不同施肥方式和减施氮肥对寒地水稻产量、株高、以及各节间长度、直径、鲜重、茎壁厚度及抗折力的影响差异。结果表明:侧深施肥产量、第三节间长度、重心高度分别显著或极显著高于全层施肥7.49%、7.02%、2.54%。侧深施肥第一节间直径、茎壁厚度、鲜重、抗折力分别显著或极显著低于全层施肥7.85%、14.18%、4.13%、2.03%;第二节间直径、茎壁厚度、抗折力分别显著或极显著低于全层施肥8.15%、9.18%、18.61%;第三节间茎壁厚度和抗折力分别极显著低于全层施肥16.00%、16.15%。侧深施肥的抗倒伏指数极显著低于全层施肥16.60%。减施氮肥条件下重心高度、各节间长度、茎壁厚度、节间鲜重及节间抗折力变化多利于提高水稻抗倒性,减氮15%和减氮30%处理的抗倒伏指数较常规施氮分别极显著提高6.19%和9.52%。全层施肥条件下抗倒伏指数随施氮量下降呈增加趋势,而侧深施肥的减氮施肥水平间差异不显著。

水肥一体研究的热点问题和可视化分析

水肥一体化近年来在农业施肥领域得到快速发展,是目前提高农作物肥效的重要途径。采用文献计量学方法,对水肥一体相关文献进行分析。利用中国CNKI数据库,选取2010-2023年的文献为研究对象,通过对中国知网核心数据库中216篇与“水肥一体”相关中文文献的文献数量、年代分布、期刊分布、发文机构分布、著者信息、研究内容及热点等进行客观、系统地分析,得出结果:自2010-2023年来,国内共发表水肥一体相关文章216篇,数据库内中国最早关于水肥一体方面的文献发表于2010年,发表的文章数量随着年份的增长呈波动式上升;就发表的论文、作者、发文机构等方面而言,有关“水肥一体”的论文主要发表在农业农林学等相关专业刊物上;水肥一体的发文机构是以中国的北京市、山东省、宁夏回族自治区的高等院校和科研院所等机构为重点,其具有雄厚的农业研究实力和较强的学术影响力;研究水肥一体这一领域的核心作者目前尚未形成稳定的群体且数量较少;从研究内容上看,目前中国的水肥一体技术研究重点集中在产量、物联网、控制系统以及滴灌等领域。结果可以客观地反映2010-2023年国内水肥一体相关课题的研究动态,为该领域的研究人员提供数据参考。

缓控释肥配施脲铵运筹对水稻产量、氮素利用效率和土壤养分的影响

通过田间试验,以传统配方肥+尿素一基两追施肥模式(CG)为对照,研究了以脲甲醛类缓控释肥(NC)和木质素类缓控释肥(MC)为基肥、脲铵为分蘖或穗分化追肥的缓控释肥+脲铵一基一追施肥模式对水稻产量、氮吸收累积、氮素利用效率以及土壤养分的影响。结果表明:缓控释肥+脲铵一基一蘖施肥模式水稻产量与CG处理相比无明显差异,但脲甲醛类缓控释肥+脲铵(NC-S)和木质素类缓控释肥+脲铵一基一穗(MC-S)处理分别比CG处理明显增产3.96%和6.01%,主要原因为NC-S和MC-S处理每穗粒数分别比CG处理明显增加16.7%和17.6%;与CG处理相比,脲甲醛类缓控释肥+脲铵(NC-F)和木质素类缓控释肥+脲铵一基一蘖(MC-F)处理成熟期地上部氮累积分别比CG处理增加2.50%和5.89%,NC-S和MC-S处理分别比CG处理明显增加10.0%和11.6%;NC-S和MC-S处理氮素利用效率(NUE)分别比CG处理高3.96%和6.01%。缓控释肥+脲铵一基一追施肥模式增加了水稻氮吸收效率(NupE)和表观氮肥回收效率(ANR),其中MC-S处理的NupE明显比CG处理高11.6%,NC-S和MC-S处理的ANR分别比CG处理明显高25.4%和29.3%。缓控释肥+脲铵一基一追施肥模式土壤碱解氮含量明显比CG处理增加6.58%~10.7%,其中,一基一穗施肥模式增加比例更大;另外,土壤有机质含量比CG处理增加1.11%~7.56%。由此可见,缓控释肥+脲铵一基一穗施肥模式更有利于提高水稻产量和氮素利用效率,增加土壤肥力。

不同接种剂对芦笋秸秆腐熟的影响

以芦笋秸秆为堆制材料,研究了不同接种剂(CK、自制菌、EM菌、大成菌)对芦笋秸秆堆制温度、pH值、电导率(EC值)、全碳含量、全氮含量、发芽指数的影响。结果表明,接种自制菌与大成菌可以明显加快升温速度,延长高温期时长,接种剂对发酵物的pH值与EC值影响不大,但可以明显降低全碳含量,明显提高种子发芽指数,加快堆肥的腐熟进程,特别是自制菌与大成菌处理,可以使芦笋秸秆比CK提早14 d腐熟。

餐厨有机肥对设施菜地土壤理化性质的影响

为探讨餐厨有机肥对设施菜地土壤理化性质的影响,使用商品有机肥料为对照,开展了设施菜地餐厨有机肥的田间试验。结果显示,施用餐厨有机肥料可提高蔬菜产量5.3%~11.6%,增产效果和商品有机肥无显著差异。餐厨有机肥可提高设施菜地土壤有机质含量25.5%~31.8%、土壤速效氮含量8.6%~11.3%、土壤有效磷含量3.1%~12.6%、土壤速效钾含量6.5%~8.2%,但餐厨有机肥和商品有机肥处理间土壤有机质、速效氮、有效磷和速效钾含量均未出现显著差异;餐厨有机肥处理的菜地土壤可溶性总盐含量提高4.0%~5.8%,但餐厨有机肥和商品有机肥处理间无显著差异;餐厨有机肥可以提高土壤水稳性大团聚体(R0.25)含量9.9~14.5百分点,餐厨有机肥和商品有机肥处理之间无显著差异。总的来看,餐厨有机肥料和普通商品有机肥的肥效基本类似;餐厨有机肥可提高设施菜地土壤有机质、速效养分和土壤水稳性大团聚体(R0.25)含量,其效果和商品有机肥料基本相似;餐厨有机肥料可导致土壤可溶性总盐含量小幅上升,但上升幅度和商品有机肥料无明显差异。

生长素与钼配施对烤烟上部叶生理代谢及品质的影响

为探究生长素与钼配施对烤烟生理代谢及品质的影响,以‘云烟87’为材料,通过田间试验研究生长素和钼肥对烤烟光合作用、碳氮代谢、物理特性和化学成分的影响。结果表明,与对照相比,打顶后喷施生长素并追施钼肥不同程度地提高了叶片光合色素(叶绿素、类胡萝卜素)含量、气体交换参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率)值和碳氮代谢酶(淀粉酶、转化酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶)活性;提高了烤后烟叶的叶长、叶宽、单叶重、填充值和抗张力,烟叶钾、总糖、还原糖含量显著增加,总氮、烟碱含量显著降低。生长素和钼肥对烤烟光合色素总变异的贡献率分别为68.85%、13.23%,对气体交换参数总变异的贡献率分别为50.66%、42.63%,对碳氮代谢酶总变异的贡献率分别为40.74%、34.02%,对物理特性总变异的贡献率分别为46.72%、49.55%,对化学成分总变异的贡献率分别为54.94%、36.22%。总的来看,生长素为主要效应因子,喷施生长素20 mg·kg^(-1)并追施钼肥4 mg·株^(-1)的处理在促进生理代谢和提高烟叶品质方面效果最佳。以上研究结果为激素和微量元素在烤烟生产中的合理应用提供了理论基础。

有机肥替代氮肥对冬小麦氮素吸收利用的影响

有机肥部分替代氮肥是实现作物可持续发展的途径之一,探索了小麦有机氮部分替代化肥氮的适宜配比,以及替代后氮素累积、运转以及利用的特征,以期为河北地区冬小麦氮肥减量增效技术提供依据。2021—2023年在河北宁晋进行小麦大田试验,设置9个处理。T1,无氮,单施化肥磷钾肥;T2,高效施肥,单施化学氮磷钾肥;T3~T7,有机肥分别替代T2的20%,40%,60%,80%,100%的氮肥;T8,传统施肥,单施化学氮磷钾肥;T9,有机肥替代T2100%的氮肥+液态氮肥。2 a试验结果表明,100%替代率+液态氮处理可获得较高的小麦产量;其次是40%替代率处理,其产量与高效施肥处理相当,且试验第2年远高于传统施肥处理。100%替代率+液态氮处理通过起身期补充速效氮,提高了茎叶中氮素含量,植株氮素累积量与高效施肥和传统施肥处理相当;40%,80%替代率处理同样获得与高效施肥处理相当的氮素累积量。20%~100%替代率处理(包括液态氮处理)可以实现较高的茎叶氮素运转率和对籽粒氮的贡献率,其中100%替代率+液态氮处理肥料氮吸收利用效果好,获得了较高的肥料氮累积量、氮肥利用率和氮收获指数,其效果与高效施肥处理相当或略高;其次是40%替代率处理,其效果与高效施肥处理相当或略低。综上,100%替代率+液态氮处理小麦产量、植株氮素累积量、氮素运转率、籽粒氮素累积量及氮效率俱佳,其次是40%替代率处理。

作物茎秆膨胀收缩监测柔性可穿戴传感器研制与试验

作物茎秆膨胀和收缩变化与其水分状态密切相关,实时监测茎秆的膨胀和收缩变化能够及时掌握作物水分状态,对指导灌溉、提高农业水资源利用率具有重要意义。目前,对于作物茎秆膨胀和收缩变化的监测主要采用基于线性微位移测量原理的传感器,通过测量茎秆的膨胀和收缩引起的位移变化来反映水分状态,存在体积大、价格高、安装不便等问题。为此,该研究提出了一种基于压阻效应的柔性可穿戴传感器,采用柔性压力电极作为传感元件,贴附在作物茎秆表面,通过监测茎秆膨胀和收缩引起的压力变化来反映作物的水分状态,压力检测电路和数据采集电路将作物茎秆的压力信号转换成电信号进行输出和存储。首先在实验室环境下对传感器性能进行测试和标定,然后在温室环境下将传感器安装在番茄茎秆上观测番茄茎秆的压力变化,并与线性微位移传感器观测结果进行比较,最后在充分灌溉和水分亏缺2种条件下观测番茄茎秆的膨胀和收缩变化。结果表明,柔性压力传感器稳定性测试的平均相对变化率为0.109%;弯折前后引起的输出变化非常小,可以忽略不计;标定结果的决定系数大于0.99,最合适的工作压力范围为2~100 kPa;实验室环境下,柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值之间的决定系数为0.9551;温室环境下,充分灌溉组中柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值变化趋势一致,两者之间的决定系数为0.7672,亏缺灌溉组中两类传感器输出值均因水分亏缺而呈现下降趋势,输出值之间的决定系数为0.8519。本文所设计的柔性可穿戴压力传感器不仅能够实时监测番茄茎秆的膨胀和收缩变化,还可以对番茄亏水胁迫进行诊断,为实现高效节水灌溉提供重要的技术支撑。

中国农田磷流失风险评价及其关键驱动因素

农田面源磷流失是农业面源污染的重要原因之一,识别流域内农田磷流失风险的关键源区及其影响因子是面源污染控制的重要手段。基于磷指数模型开展2000—2020年中国农田磷流失风险评估,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量为源因子,土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数为迁移因子,结合GIS技术评估了中国农田磷流失的关键源区;在此基础上,利用随机森林法分析影响中国农田磷流失的关键因子,并通过结构方程模型揭示了农田磷流失风险指数与各因子的关系。结果表明:1)2000—2020年中国农田的磷流失的低、中、高、极高风险面积分别占农田总面积的43.8%、40.5%、13.4%、2.4%。2)中国农田磷流失在2000、2005、2010、2015、2020年高风险和极高风险总面积的年平均占比从大到小依次为:淮河流域、长江流域、珠江流域、东南诸河流域、松辽河流域、西南诸河流域、黄河流域、内陆河流域、海河流域。3)影响农田磷流失风险的关键源因子和迁移因子分别为土壤有效磷含量和归一化距离指数,其重要性特征值分别为129.53和65.12,土壤有效磷含量是农田磷流失最主要影响因子。4)磷流失风险指数与源因子指数、迁移因子指数呈极显著正相关,选取的14个指标对磷指数的解释度达0.62,其中源因子和迁移因子对磷指数的贡献率分别为0.77、0.19(P <0.001)。研究结果可为中国农田磷流失风险评估提供科学参考,对中国农业面源污染的宏观防控及战略决策具有重要意义。

基于多层级特征筛选和无人机影像的冬小麦植株氮含量预测

氮素是冬小麦生长发育必不可少的大量元素,无人机超高分辨率影像丰富的光谱信息和纹理信息为冬小麦植株氮含量精准预测提供了重要的技术途径,但是过多变量造成了信息冗余和模型复杂的问题。针对此问题,该研究提出了一种“相关分析+共线性分析+LASSO(least absolute shrinkage and selection operator)特征筛选”的多层级植株氮含量敏感特征的筛选方法,引入约束系数向量的L1正则化实现特征的稀疏性,将某些特征的系数缩小为0,基于冬小麦关键生育期(拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期)无人机影像提取的65个光谱和纹理特征,采BP神经网络(back propagation,BP)、Adaboost、随机森林(random forest,RF)和线性回归(linear regression,LR)4种机器学习算法构建了冬小麦植株氮含量预测模型。结果表明:相关分析筛选出51个通过0.01显著性检验的变量;基于共线性分析,当LASSSO正则化参数λ取值为0.08时,17个敏感特征变量被筛选。基于筛选的敏感特征变量,BP、Adaboost、RF和LR 4种算法建立的植株氮含量预测模型均达到了0.01水平差异显著性,且BP、Adaboost和RF 3种预测模型的精度具有高度的一致性,模型R2均为0.81,RMSE分别为0.36%、0.38%和0.37%,说明该研究提出的多层级特征筛选方法不仅使得模型变得简洁,而且稳健性高,可为智慧农业氮肥精准监测、智慧管理提供技术支撑。

发酵饲料对蛋鸡粪便堆肥氨气排放与微生物群落的影响

为探究饲喂发酵饲料对蛋鸡粪便堆肥腐熟、氨气排放及微生物群落组成的影响,以饲喂基础日粮蛋鸡为对照组(T1),试验组蛋鸡分别饲喂基础日粮加2.5%(T2)、5.0%(T3)和10.0%(T4)的发酵饲料,收集各组鸡粪进行好氧堆肥试验。结果表明:随堆肥进行,各组堆肥温度均先升高再降低,pH在高温期快速从7.0左右升至9.1。至堆肥结束,T3组和T4组的种子发芽指数分别为99.4%和87.1%,远高于T1组的57.7%,达到有机肥标准。氨气日排放量在高温期达到峰值,随后逐渐降低;氨气总排放量T3组最低,为14.43 mg·kg^(-1),较T1组低0.76 mg·kg^(-1)。微生物生物信息学分析显示,添加发酵饲料降低了蛋鸡粪便中细菌的多样性,主要的细菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、放线菌门(Actinobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria),其中T2、T3和T4组的乳杆菌属相对丰度较T1组分别增加20.61%、6.62%和8.13%。随堆肥进行厚壁菌门的丰度降低,其他菌门的丰度增加。研究表明,蛋鸡日粮添加5.0%的发酵饲料可提高蛋鸡粪便中乳杆菌属丰度,促进蛋鸡粪便的堆肥腐熟,并可减少堆肥过程中氨气的总排放量。

湿垃圾来源的蚯蚓粪肥对连作障碍土壤质量和黄瓜产量的影响

随着城市化的发展,湿垃圾产量与日俱增,湿垃圾资源化利用迫在眉睫。利用蚯蚓处理湿垃圾制作蚯蚓粪肥用于农田土壤改良,是一项有效的湿垃圾资源化利用途径以及有利于缓解蔬菜连作障碍方面问题。该文以常规有机肥为参照,选取以湿垃圾及其厌氧沼渣为原料制作的蚯蚓粪肥为研究对象,研究连续3年施加蚯蚓粪肥对黄瓜(Cucumis sativus)土壤综合质量和作物产量的影响。结果表明,经过3年的改良后,施加60.0 t/hm^(2)蚯蚓粪肥的黄瓜产量提高了5.60%,土壤有机质含量提高了50.0%,且蚯蚓粪肥的效果要高于常规有机肥;土壤全氮含量达到最高,高于背景值33.0%;土壤的养分含量(硝态氮、速效磷、速效钾)也得到了提高,其中速效钾含量升高了94.0%。经过3年的改良,土壤中的细菌数量在施加了有机肥后明显增加,其中以添加30.0t/hm^(2)蚯蚓粪肥的细菌数量最多;土壤细菌/真菌的比值有所提高,土壤生物性状得到改善。土壤的呼吸强度随着有机肥的施入而升高,以施加60.0t/hm^(2)蚯蚓粪肥的最大;土壤pH略有降低,盐度无明显变化。因此,湿垃圾来源的蚯蚓粪肥能改善土壤的理化和生物学性质,可在一定程度上缓解连作障碍的发生,可作为化肥替代品或与化肥相配合在农业生产中进行推广。

施氮对田菁翻压还田滩涂盐渍土碳氮及细菌群落结构的影响

为探讨不同施氮处理下田菁翻压还田对滩涂盐渍土的改良效果,通过田间小区试验研究了不同施氮水平下(CK、SN1、SN2、SN3、SN4对应的施氮量分别为0、90、135、180、225 kg/hm^(2))绿肥田菁还田对土壤碳氮、pH、水溶性盐和细菌群落结构的影响。结果表明:SN3处理下田菁生物量和碳、氮累积量最高,分别为41 882、3 756和101.5 kg/hm^(2)。作绿肥翻压还田后,则以SN2处理土壤有机碳、全氮含量最高,分别为6.51 g/kg和0.637 g/kg。各施氮处理下,田菁翻压后土壤微生物生物量碳氮含量低于CK处理。随田菁翻压量的增加,土壤pH呈逐步下降趋势,而土壤水溶性盐总量则随施氮水平和翻压量的增加而上升,但较种植前明显降低。不同施氮处理田菁翻压后,土壤中具有一定有机降解功能的变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门和绿弯菌门等细菌类群占据主导地位,且相对丰度随田菁翻压量的增加呈一定变化趋势,但细菌群落结构变化不明显。土壤门水平优势菌群相对丰度与土壤碳氮含量、pH和水溶性盐总量等指标均呈一定的相关关系,其中以拟杆菌门、厚壁菌门、蓝菌门、绿弯菌门和迷踪菌门相对丰度与土壤有机碳和全氮含量的相关性较显著。综上所述,SN2处理下田菁翻压还田可显著提升滩涂土壤有机碳和全氮含量;不同施氮水平下生长的田菁翻压还田后,土壤水溶性盐总量均较种植前显著降低,主要优势菌群均有利于绿肥降解与土壤培肥,改善滩涂土壤微生态环境。

喷施不同浓度海藻叶面肥对茶叶产量和品质的影响

研究不同浓度的海藻叶面肥(Organic-based biostimulant formulas,OBFs)喷施下茶青产量和品质的变化,为红壤区茶树高产优质栽培提供理论指导。在常规施肥的基础上,以不喷施OBFs为对照(T0),在茶园设置5个OBFs叶面肥喷施体积分数0.33%、0.66%、0.99%、1.32%、1.65%,分别记为T_(1)、T_(2)、T_(3)、T_(4)、T_(5),研究喷施不同浓度OBFs对茶树嫩叶吸收养分、以及茶产量与品质的影响。结果表明,喷施OBFs可以改善茶树农艺性状、促进嫩叶吸收养分和增产提质。与T0相比,T_(1)、T_(2)、T_(3)、T_(4)、T_(5)处理茶青产量分别增加1.4、1.4、1.3、2.1、2.4倍(P<0.05)。随着OBFs喷施浓度增加,茶青总生物碱、咖啡碱和氨基酸的含量先升后降。与T0相比,T_(1)和T_(2)处理茶青总生物碱分别增加9.6%和9.3%,咖啡碱分别增加9.3%和11.4%,氨基酸含量分别增加5.0%和12.4%(P<0.05)。此外,T_(1)和T_(2)处理下茶青氮含量分别增加5.5%和6.1%,磷含量分别增加19.9%和13.3%,钾含量分别增加20.9%和10.0%;T_(1)处理下茶青硅含量增加14.8%(P<0.05)。茶青产量与芽头密度、百芽重、节间长、叶面积、叶绿素含量均显著正相关;茶青咖啡碱、总生物碱与茶青氮、磷、钾和硅含量呈显著正相关,茶青非必需氨基酸、必需氨基酸含量与茶青氮、磷、钾含量均有显著的正相关关系。综上所述,喷施OBFs可以提高茶青产量,其中以喷施1.65%OBFs茶青产量较高,喷施0.33%、0.66%OBFs可以提高茶树嫩叶氮、磷、钾和硅元素的含量,改善茶树农艺性状,实现茶青产量和品质的双提升。

武夷山不同种植模式下茶园土壤理化性质和酶活性的季节变化特征

土壤酶活性是表征土壤肥力水平和养分转化的重要指标,揭示种植模式和季节变化对茶园土壤酶活性影响,阐明影响茶园土壤酶活性变化的主要环境因子,为合理评估有机茶种植的土壤生态效应提供理论依据。结合野外调查和室内分析方法,以武夷山茶区3种类型样地,即林地(FD)、常规茶园(CT)和有机茶园(OT)为研究对象,测定了参与土壤碳、氮和磷循环的6种酶活性,研究不同种植模式下土壤酶活性的季节变化规律及影响因子。结果显示,与林地土壤相比,常规种植模式茶园土壤铵态氮、全磷、有效磷和有效钾含量显著增加,土壤全钾和pH显著降低;相比常规茶园,有机茶园土壤有机质和全氮含量显著增加,土壤全磷、有效磷、全钾和速效钾含量显著降低,土壤pH有所增加,土壤养分比例更为协调。种植模式和季节及其交互作用对土壤脲酶和过氧化氢酶活性影响显著。与林地土壤相比,常规茶园土壤脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性下降了12.05%~63.55%,有机茶园土壤脲酶显著提高了324.95%,种植模式并未改变土壤硝酸还原酶活性。总体而言,夏秋季节(5月和8月)土壤脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性明显高于冬春季节(11月和2月),土壤硝酸还原酶和过氧化氢酶活性在春季最高。置换多元方差分析结果显示,种植模式对土壤整体理化性质的影响远大于季节变化。冗余分析结果显示,土壤环境因子解释了土壤酶活性变异的77.03%,土壤有机质、全氮、铵态氮、全磷、有效磷、全钾、有效钾和pH对土壤酶活性有显著或极显著的影响。综上所述,林地转变为茶园对土壤理化性质和酶活性产生显著影响,常规种植导致茶园土壤速效磷钾积累,土壤酶活性降低,有机种植提高了土壤酶活性,增强了土壤碳氮养分供应能力,具有良好的生态环境效应。

机耕道自动驾驶农机局部路径规划

针对机耕道场景下自动驾驶农机行驶的安全性、平稳性与规划实时性的实际需求,该研究提出了一种基于二次规划的局部路径规划方法。首先基于有限状态机构建农机机耕道行驶模式,其次采用横纵向解耦的方法,通过改进状态栅格法分别对农机速度行为和轨迹行为进行决策,随后利用二次规划方法生成满足多目标、多约束条件的农机轨迹和速度,得到最优路径,最后在多种行驶环境中进行仿真和实车试验,行驶参考速度为2 m/s。实车试验结果表明,在绕行静态障碍物场景中,规划轨迹的平均绝对曲率为0.021 m^(-1),最大绝对曲率为0.056 m^(-1),平均绝对横向误差为3.23 cm,最大绝对横向误差为8.69 cm,农机与障碍物外轮廓的距离大于0.76 m;在规避相向行驶、同向行驶和横穿机耕道的动态障碍物场景中,规划速度的平均绝对速度误差为0.08~0.12 m/s,绝对速度误差小于0.38 m/s,加速度变化范围为-0.38~0.44 m/s^(2)。在规划周期为200 ms的仿真试验中,该文算法平均耗时48 ms,最大耗时75 ms,相比采用静态状态栅格法平均耗时减少38 ms,算法效率提升44%。研究结果可为机耕道场景下的农机局部路径规划提供技术支持。

竹炭有机肥对茄子生长及光谱参数的影响

为探讨不同比例竹炭有机肥对茄子生长的影响,本研究以浙西南地区高山茄子为研究对象,通过不同比例的竹炭有机肥(CK施用未添加竹炭的有机肥,T1施用添加15%竹炭的有机肥,T2施用添加30%竹炭的有机肥,T3施用添加45%竹炭的有机肥)对土壤进行调理,分析竹炭有机肥在不同生长阶段对茄子形态指标、结果性状及光谱参数的影响。结果表明,3种竹炭比例的有机肥施用对茄子植株茎粗、株幅均未产生明显影响;随着有机肥中竹炭添加比例增加,T2和T3处理下茄子的株高、单果重和果径有所增加;茄子结果期,T1和T2处理的叶片叶绿素相对含量有所提高,T3处理与CK之间差异无统计学意义。结果显示,30%比例的竹炭与有机肥配合施用(T2)较为合理,在茄子的苗期和结果期均能较好地促进茄子的生长,为生产上有机肥料的减量增效应用以及茄子高效生态栽培提供参考。