不同功能稀土微量元素螯合有机肥的研制及其对水稻发育、产量、品质的影响

针对长期不合理施用大量元素化肥、未经腐熟的农业废弃物等,造成土壤板结、盐渍化、重金属含量超标,导致农产品品质和产量下降等问题,研发了提质增效型、土壤改良型和重金属污染土壤修复型稀土微量元素螯合有机肥,并介绍了有机肥的生产工艺。以水稻为试验对象,连续2 a的田间试验示范结果表明:3种类型的有机肥对提高水稻产量、改善品质、节本增效具有明显的效果,增产幅度为4.1%~11.6%;水稻产品中对人体有益的铁、锰含量增幅为2.81%~87.44%,重金属含量下降4.46%~61.76%;3种类型的有机肥在提高耕地质量、修复土壤障碍因子等方面具有一定的作用。

高强度颗粒有机肥成型装备的设计与应用

针对有机肥造粒难、颗粒强度差、粒度分布不均匀,难以与机械化作业相匹配的问题,通过对现有有机肥造粒设备的调研,开发了高强度颗粒有机肥成型装备。介绍了高强度颗粒有机肥成型装备的总体设计,通过试验确定了相关结构参数,并集成开发了高强度颗粒有机肥生产线关键技术。应用实践表明,施用高强度颗粒有机肥成型装备生产的颗粒有机肥后,实现了马铃薯、小麦、白菜等农作物的增产增收。

功能性微生物菌肥对小麦生物学性状、营养品质的影响研究

随着现代农业的快速发展,功能性肥料产品不仅要具备增产、提质的功能,而且在改良土壤、提高作物抗病能力、减少肥料用量等方面也要发挥作用。通过研制功能性微生物菌剂,开发了含有稀土元素的功能性微生物菌肥,并以小麦为试验对象开展了试验、示范。结果表明:功能性微生物菌肥对促进小麦叶片发育、单株分蘖成穗、增产、抗病、节本增效等具有明显的效果,在大量元素肥料施用量减少60%以上时,增施功能性微生物菌肥,叶面积系数增加4.14%~61.41%,单株分蘖成穗数增加-0.10~0.25个,单穗粒数增加1.1~4.0粒,增产幅度为6.99%~15.97%。

腐殖酸在修复温室大棚污染土壤中的应用

多年的连作障碍和盲目大量施用各种化学肥料,温室大棚土壤出现盐分积聚、病虫害加剧的问题,导致农产品产量和品质下降,甚至造成作物无法正常生长。小试及验证试验结果表明,采用腐殖酸20 kg/m^(2)+枯草芽孢杆菌3 g/m^(2)治理污染土壤,具有明显的土壤改良效果,试种的玉米和黄瓜长势良好。在此基础上,开展了以黄瓜为试验对象的腐殖酸+枯草芽孢杆菌治理温室大棚污染土壤的示范试验。结果表明,土壤治理后,黄瓜增产率为15.5%,温室大棚土壤理化性状主要检测指标均有所改善。腐殖酸与枯草芽孢杆菌配合使用,取得了较为理想的土壤改良效果。

利用HJ-1-A/BCCD2数据反演冬小麦叶面积指数

叶面积指数是十分重要的作物生理生态参数,为提高利用国产环境减灾小卫星CCD数据反演冬小麦叶面积指数的精度,该文以5种常用的植被指数(归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI),增强植被指数(enhanced vegetation index,EVI),双波段增强植被指数(2-bands enhanced vegetation index,EVI2),比值植被指数(ratiovegetation index,RVI),土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index,SAVI)为基础,结合3种常用的回归模型,按生长阶段比较分析了不同植被指数和回归模型反演叶面积指数的精度。结果表明,除生殖生长阶段外,叶面积指数和5种植被指数之间均有较强的相关关系;指数模型和一元线性模型分别为全生育期和营养生长阶段的最佳拟合模型;EVI在全生育期拟合时的表现好于其他4个指数(R2=0.9348),SAVI则是营养生长阶段表现最佳的指数(R2=0.9404)。该研究为进一步利用植被指数反演叶面积指数提供了参考。

WOFOST模型同化时序HJCCD数据反演叶面积指数

为增强作物叶面积指数遥感反演的机理性并提高反演精度,在深入分析作物长势模型WOFOST机理的基础上,采用最小二乘法作为同化算法,以生长季内获取的时序HJCCD遥感数据作为外部数据源,反演冬小麦叶面积指数进行长势监测和估产应用。以河北省玉田县为试验区,以三要素法和实测LAI作为基准,模型模拟产量和LAI作为反演精度的度量指标,成熟期LAI估算误差由模型同化前的14.95%降至同化后的9.97%,产量误差由同化前的18.17%降为同化后的15.89%。叶面积指数的同化结果与实测数据具有较好的拟合度,表明该方法的具有一定可行性,为作物生长模型区域化应用提供了参考。

县域尺度玉米产量信息空间变异性研究

采用传统统计学和地统计学相结合的方法,研究县级尺度作物产量信息的空间变异特征及其空间相关性。在确定合理采样数的基础上,利用传统统计学方法研究样本的统计特征,获得传统方法估计的总体产量信息分布概况,利用地统计学理论分析其空间变异性特征和克里格插值对作物产量的空间格局进行分析。传统统计学分析表明,玉米产量及其构成因子的空间变异系数均在10%～100%之间,属于中等变异性,而利用地统计学方法进行最佳半方差函数拟合发现,县域尺度上的玉米产量信息表现为强烈的空间相关性,说明产量的空间变异性主要是由其结构性因素决定的,随机性因素对该尺度下的变量空间变异性影响较小,且相关范围较大,在3 400 m左右。

冬小麦产量分阶段预测模型

为了解决冬小麦估产的时效性和运行化问题,通过对河北省玉田县2007～2009年冬小麦的连续监测,在不同生育期(抽穗期、灌浆期和收获期)对其产量构成三因子(穗数、粒数和粒质量)进行实地抽样测定,并结合冬小麦各个生长发育期的生理生态特点,建立相应的分阶段单产预测模型。试验发现,单因子模型的应用,可使冬小麦估产的预报时间提前到抽穗期,其拟合精度可达到88%以上。双因子模型的应用可使预报时间提前到抽穗后期至灌浆期,模型拟合精度大于90%;结果表明,冬小麦分阶段预产模型可以作为县级区域农业遥感业务化运行系统的基础,增强农业遥感监测产量的预警能力。

基于多种卫星的县级尺度干旱监测指数比较——以河北玉田县为例

为确定不同遥感数据源在县级尺度进行干旱监测的能力,利用环境减灾卫星、SPOT4和RAPIDEYE数据分别构建了垂直干旱指数、修正垂直干旱指数和温度植被干旱指数,以河北玉田县为例进行了对比研究。结果表明,基于环境减灾卫星的垂直干旱指数和修正垂直干旱指数变化与RAPIDEYE趋势一致,在冬小麦拔节期,当土壤含水量较高时,两指数值起伏变化不明显;在抽穗期,两指数能较好反映各层土壤含水量的起伏变化。而基于SPOT4的修正垂直干旱指数在一定程度上反映土壤含水量的变化特点,垂直干旱指数对土壤含水量变化不敏感。从数据源选取角度,环境减灾卫星和RAPIDEYE在县级尺度具有较好的干旱监测能力。由于基于环境减灾卫星的温度植被干旱指数与冬小麦单产具有显著以上水平的相关性,据此建立的线性估产模型是一种简单易行的旱灾预警模型。

玉田县内陆低平原农业资源可持续利用模式

针对广阔的洼地资源和低产低效的状况 ,从 1985年开始玉田县进行了打井、办电 ,修桥、闸、涵、路 ,完善洼地输、排水渠系 ,大搞植树造林 ,创新综合技术措施应用等一系列工程建设 ,摸索出了低洼地区粮经多元种植、农牧复合型、林牧草结合型、农林复合型、农渔种养、种养加结合 6种生态模式 。

新型微生物功能菌剂的筛选与功能菌肥的研制

针对传统的微生物肥料存在的弊端,筛选出解磷菌FL7、解钾菌K3和固氮菌N13个功能独特、效果明显的功能菌株并制得复合微生物菌剂,将复合微生物菌剂按一定比例添加至畜禽粪便中,制得复合微生物功能菌肥。通过田间试验表明,该复合微生物功能菌肥具有改善作物根际微生态环境、提高作物品质、改良土壤、降低生产成本等特点。

“厕所革命”中资源无害化处理与全利用模式创新

厕所粪污组成复杂、处理难度大,河北省玉田县在“厕所革命”中引入第三方服务机构,通过技术创新,确立了针对厕所粪污处理的微生物菌剂及相应的技术路线,构建了液体粪污收集、运输、处理、资源化利用服务体系,创建了全域“智能化”运营监管模式。玉田县“厕所革命”运行机制的建立,将有效解决农村环境与资源可持续利用问题,实现废弃物无害化处理、资源化全利用,预计每年可产生固态有机肥原料100 kt、液态有机肥原料200 kt。

多元素螯合复混肥对作物品质和产量的影响研究

采用氨基酸、黄腐酸生产中微量元素螯合物,按质量分数8%~10%将其添加在复合肥料中,制得成本较低的多元素螯合复混肥。以施用多元素螯合复混肥、专用肥、常规复合肥和不施肥等4种处理方式分别对小麦、玉米、黄瓜、甘蓝、苹果和梨进行田间试验。结果表明,施用多元素螯合复混肥不仅可以提高小麦、玉米、黄瓜、甘蓝、苹果和梨的产量,依次增产16.8%~19.1%、17.1%~21.6%、15.1%~18.4%、14.6%~17.8%、15.3%~20.4%和16.5%~19.9%,还能提高上述农产品中微量元素和可溶性固形物的含量,改善了农产品品质。

果树专用系列多元素螯合肥对桃的产量与品质的影响

针对桃树种植中存在施肥不科学、产业化滞后等问题,从桃树需肥规律入手,研发了符合桃树生长发育规律的高氮催芽肥、均衡丰果(膨果)肥、高钾提质肥等系列多元素螯合肥,并开展了小区肥效试验。结果表明:上述系列肥料与常规肥料相比,在同等投入的情况下,桃子产量增加9.61%,可溶性固形物含量增加9.1%,硬度增加5.9%,单果质量提高4.46%,产品的商品性能明显提高。

平衡施肥技术体系下土壤性能综合评价研究

近年来,随着农业生产技术的不断发展,尽管我国农产品产能不断提高,但是必须认识到农业生产中还存在着化肥施用过量导致土壤板结、主要营养元素投入比例失调引发农产品质量下降、化肥利用率低、各种病害严重频发等各种问题。基于此,在中国农业科学院土壤肥料专家的指导下,河北省玉田县自1995年开始进行测土配方施肥技术研究,2004年平衡施肥技术体系进行大区域示范推广。平衡施肥技术体系经10多年的推广应用,累计完成应用面积650 000 hm^2,在单位化肥增产效能提高36.65%的基础上,实现土壤容重年均递减0.80%～1.05%,田间持水量增加8.87%～10.37%,同时土壤各种速效性养分含量呈明显上升趋势,为实现农业资源的可持续发展奠定了基础。

双螯合多微添加剂的研发与工艺创制

中微量元素是农作物正常生长不可缺少的营养元素,但各元素间的拮抗作用会大幅降低肥效,而传统的螯合剂不仅生产成本高,而且长时期使用后不易降解。研制的以氨基酸和黄腐酸为螯合剂、腐殖酸为掩蔽剂的双螯合多微添加剂,其成本仅为EDTA螯合物的8%~10%,不仅可以提高产量和肥料利用率,而且具有抗旱、抗寒、早熟、抗病、提高品质的作用。

双螯合多微复混肥对土壤性状和作物产量的影响

为了验证施用双螯合多微复混肥对土壤农化性状和农作物产量的影响,开展了田间试验研究。试验结果表明,施用双螯合多微复混肥可减小土壤容重,提高土壤田间持水量;可显著提高小麦、玉米、马铃薯、蔬菜、甜瓜、葡萄和桃的产量,并可提升甜瓜、葡萄和桃的品质。

“三步灭杀”法防治根结线虫技术

近年来,根结线虫危害在一些老的蔬菜产区特别是设施蔬菜地区呈逐年加重的趋势,一般产量损失达10%~25%。同时根结线虫的危害又加重了枯萎病、根腐病等土壤性真菌病害的发生,极难治愈,已成为当前蔬菜生产的一大障碍。经过多年实践摸索,总结出了一套＂三步灭杀＂法防治根结线虫的有效技术路线。

有机肥生产线投料斗系统的优化设计

生产有机肥或微生物有机肥的主要原料是发酵后的养殖业畜禽粪便和农业废弃物,与国家标准相比,发酵后的有机原料存在各种营养元素含量不足的问题,生产上需进行调配,但在调配过程中经常出现投料不准的现象。针对有机肥生产线投料系统在运行过程中存在的问题,从设备优化设计、生产操作、安全性等方面进行分析,提出了主、副料斗并设置振动电机的优化方案,以提高装置运行的可靠性、安全性、稳定性以及投料系统的精准度,同时降低劳动力成本。

双螯合多微复混肥的开发

当前我国化肥生产与应用中存在着严重的营养元素比例不协调、中微量元素缺失、土壤pH制约各种养分充分发挥作用这三大问题。针对化肥生产与应用中存在的问题，结合各种作物对大量元素的吸收利用比例，目标产量对中微量元素、各种氨基酸、腐殖酸的吸收消耗与土壤供给能力，土壤中有机质、黄腐酸等对作物发育的影响程度，以氮、磷、钾三大元素1．0：0．3～0．5：1．0的最佳质量配比，辅以螯合态微量元素，配以氨基酸、腐殖酸、黄腐酸等活性物质，开发出双螯合多微复混肥。研究表明，施用双螯合多微复混肥，对发展可持续农业、无公害农产品生产具有重要意义。