集成学习结合多源数据预测河南省冬小麦单产

为探讨基于多源数据和集成学习算法预测冬小麦单产的可行性并确定冬小麦单产预测的最佳时间窗,该研究在河南省冬小麦生长季内划分28个不同的时间窗,使用8种不同的机器学习算法及基于Stacking的集成学习算法,利用2003—2018年的多种遥感指数数据、气象数据进行训练并预测2019—2021年单产。结果表明:引入日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)特征可以提升河南省冬小麦单产的预测效果;12月至次年5月为机器学习算法预测冬小麦单产的最佳时间窗;Stacking集成学习算法比其他单机器学习算法更适用于河南省县级尺度冬小麦单产预测,预测结果的决定系数为0.816,均方根误差和平均绝对误差分别为580.36和476.01 kg/hm^(2);河南省冬小麦实际单产的空间分布呈西低东高的趋势,预测的单产分布特征与实际单产分布特征相当。研究结果可为冬小麦单产预测提供一种新的方法,也为农作物单产预测模型构建提供新的思路。

基于多边形最优一致逼近形式的上限有限元法

传统的上限有限元法采用外切多边形来逼近摩尔库伦屈服圆,该方法只有当多边形边数足够多时计算结果才比较精确,这往往导致线性规划规模过大,收敛速度较慢,给工程应用造成一定的影响。针对此问题,放松任意一点均须从上方严格收敛的上限性质,采用多边形最优一致逼近的形式构造线性化屈服函数和塑性流动方程。算例证明该方法求解规模更小,收敛速度大大提高。

密度与施氮量对不同玉米品种产量及穗部性状的影响

以陕单8806、郑单958和京科28三个玉米杂交种为材料,采用L9(34)正交设计,研究不同类型玉米品种在不同密度和不同施肥水平下玉米穗部性状及产量的变化规律。结果表明,三因素对玉米产量的影响效果依次为品种、施氮量、密度,在一定范围内,低氮(112.5 kg/hm2)、密植(82 500株/hm2)可以提高玉米的产量,并找到适宜当地种植的玉米高产栽培的实际和理论优化组合。

采收期对河西走廊产板蓝根产量和品质的影响

目的:研究不同采收期板蓝根产量和检测成分(R,S)-告依春含量变化,确定河西走廊民乐县栽培板蓝根的最佳采收期。方法:采用单因素试验,设置9月1日、9月11日、9月21日、10月2日、10月12日、10月22日、11月2日、11月12日和11月22日9个采收时期,室内测定板蓝根药材产量,高效液相色谱法测定(R,S)-告依春含量,比较各时期差异。结果:板蓝根根干重随生长天数呈现"S"型曲线变化趋势,符合Logistic生长模型,方程为y=11.606/(1+e^(3.385-0.0301x))(R^2=0.9506,P<0.01);9月产量最低,单株产量仅5.2~6.759 g,11月产量最高,单株产量达9.79~9.96 g;(R,S)-告依春含量10月12日最低,为0.008%,11月12日最高,达0.083%,并显著高于其他采收期;综合产量和(R,S)-告依春含量最佳采收期应为11月10~18日。结论:民乐县板蓝根的最佳采收期为11月中旬。

水稻最佳作物管理技术的增产增效作用

【目的】水稻是我国主要粮食作物之一,为了进一步满足日益增长的人口对水稻生产的更大需求,需要在现有甚至减少种植面积的前提下提高水稻产量,同时实现高效利用水肥资源和减少对环境的压力。【方法】本研究基于2008~2011年间,在我国长江流域和南方稻区的主要省份（包括湖南、湖北、广东、安徽、江苏和重庆）开展的403个田间试验,比较了农民传统技术和最佳作物管理技术下（主要技术为氮肥总量控制分期调控,磷、钾衡量监控,增加水稻的栽插密度和后期干湿交替灌溉）,水稻的施氮量、产量、氮肥利用率（氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥回收利用率）、水稻生长发育的主要时期（分蘖期、穗分化期、抽穗期和成熟期）的氮素吸收、干物质累积动态及产量构成。【结果】最佳作物管理技术处理的水稻产量平均为7917.0 kg/hm^2,显著高于农民传统处理（P〈0.05）,增产量为690.6 kg/hm^2,增产率9.6%;而最佳作物管理技术处理的氮肥平均施用量为N 162.7 kg/hm^2,显著低于农民传统处理（P〈0.05）,氮肥减少量为N 41.4 kg/hm^2,减少率20.3%;最佳作物管理技术处理的平均氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥回收利用率分别为50.8 kg/kg、14.9 kg/kg和42.3%,均显著高于农民传统处理（P〈0.05）,分别增加36.2%、75.3%和13.6个百分点;农民传统处理的水稻植株在生育前期表现出较大的氮吸收能力和干物质累积量,但从齐穗期开始,最佳作物管理技术处理的作物吸氮量和干物质累积量均大于农民传统处理;到成熟期,农民传统处理和最佳作物管理技术处理的作物吸氮量分别为151.7 kg/hm^2和165.9 kg/hm^2,干物质累积量分别为12914.2 kg/hm^2和13796.1 kg/hm^2（P〈0.05）。同时,农民传统处理和最佳作物管理技术处理的水稻花后干物质积累量表现出显著的差异,分别为4045.2 kg/hm^2和4654.5 kg/hm^2（P〈0.05）;最佳作物管理技术处理的单位面积穗数、每穗粒数和千粒重分别为243.2、154.2和26.9 g,显著大于农民传统处理的231.7、150.0和26.6 g（P〈0.05）。【结论】通过最佳作物管理技术可以在节约水肥的条件下,进一步提高我国长江流域和南方水稻的产量,这一最佳作物管理技术也具有被农民采纳的现实可行性。研究结果可为我国水稻生产实现高产高效提供技术支撑。

稻田长期连种粮食三熟制“大麦双季稻”的高额稳产性和施肥效应

在中国浙江省东南部滨海平原上的黄岩市,通过历时18年(1974～1991)的长期定位试验,得出稻田连年种植粮食三熟制“大麦双季稻”的研究结果为:尽管受到不同年份气候的影响以及同一复种方式长期连种带来的局限因素,但在固定的施肥管理条件下加上不断更换高产抗病良种,18年平均亩产可以保持吨粮水平(1009kg/亩)。说明在一定的生产条件下,粮食三熟制可以长期连种而达到高额稳产。研究还阐明了有机肥和化肥不同配比组合下的最佳增产效应。

配方施肥对小茴香生长和产量的影响

通过施加不同肥料和施肥量,研究配方施肥对小茴香生长和产量的影响。以小茴香的施肥比例,微肥种类,N、P、K施用总量3个因素,每个因素设计3个水平,按照正交试验L9(33)表进行试验。以产量作为指标,综合考虑,选出小茴香的最佳施肥方案。优选出的小茴香最佳施肥方案为:施肥比例为2:1:2,微肥种类为Mn0.3%,N、P、K施用总量为150 kg/hm2。试验优选了小茴香的最佳施肥方案,为小茴香的进一步研究提供参考。

氮·磷·钾肥对伊犁地区甜菜产量的影响

[目的]寻求适合伊犁地区甜菜适宜的肥料用量及比例。[方法]从伊犁地区甜菜肥料高效利用角度出发,设置了氮、磷、钾3因素4水平试验,根据获得的产量对氮、磷、钾肥料效应进行模拟,研究适宜的肥料用量及比例。[结果]甜菜产量与氮、磷、钾施用量的三元二次效应方程为y=3 319.323 7+297.974 9N-8.429 7P-8.860 2K-6.940 5N_2-2.628 9P2-1.159 8K2-3.060 1NP-2.987 5NK+10.100 5PK。肥料实际用量为N 250.23 kg/hm^2,P_2O_5138.15 kg/hm2、K_2O 165.73 kg/hm2,3要素比例为1∶0.55∶0.66时,获得最佳产量87.38 t/hm2;氮肥肥料贡献率为35.65%,磷肥肥料贡献率为12.04%,钾肥肥料贡献率为10.50%,限制甜菜产量提高的养分限制因子从大到小依次为氮、磷、钾。[结论]伊犁地区甜菜生产中氮、磷、钾适宜的施用比例为1∶0.55∶0.66。

太湖流域水稻最佳养分管理研究

以水稻品种常优1号为材料,于2008至2009年在江苏常熟进行了连续2年的水稻最佳养分管理田间试验研究。结果表明:采用最佳养分管理技术,优化养分运筹,增产31%～46%,施氮量为240 kg.hm-2时可获得最高产量9 208 kg.hm-2;高产高效处理可减少肥料投入30%～40%,增产5.5%,氮肥农学效率提高67.8%～98.4%;高效处理减少48.6%氮肥用量,提高氮肥农学效率31.4%。以上结果表明,在太湖地区采用水稻最佳养分管理技术可以大幅减少氮肥施用量,并显著提高氮肥利用率。

不同生育时期青贮玉米主要性状变化规律的研究

为了研究青贮玉米在不同生育时期产量和品质的变化规律,获取高产、优质青贮玉米,于抽雄期、抽雄后10,20,30,40,50和60 d分别测定了北农青贮208和中北青贮410的干物质含量、生物产量、生物鲜重、中型洗涤纤维(NDF)含量、酸性洗涤纤维(ADF)含量和粗蛋白(CP)含量。结果表明:1)从抽雄期到抽雄后60 d,含水量不断下降,干物质含量不断上升。2)从抽雄期到抽雄后40 d,生物产量迅速增加,40～60d,变化不大。3)从抽雄期到抽雄后20 d,生物鲜重不断增加,在抽雄后20 d达到最大,随后逐渐下降。4)从抽雄期到抽雄后20 d,NDF和ADF含量较高;从抽雄后20～30 d,NDF和ADF含量显著下降;30～60 d变化不大。5)粗蛋白含量在抽雄期最高,从抽雄期到抽雄后30 d,呈下降趋势;30～60 d变化不大。6)不同生育期的青贮玉米杂交种具有不同的最佳收获期,北农青贮208的最佳收获期是在抽雄后35～40 d,中北青贮410的最佳收获期是在抽雄后40～50 d。

氮磷钾不同施用量对“凤丹”牡丹产量的影响

以4 a生"凤丹"牡丹为试验材料,通过"3414"肥料效应试验,研究了在不同氮、磷、钾肥施用量组合下,"凤丹"牡丹产量与施肥量的关系,建立产量与养分施用量的回归方程,以求出最佳施用量组合。结果表明:氮磷钾肥对"凤丹"牡丹的长势和产量有不同程度的影响,氮磷钾合理配施增加"凤丹"牡丹的产量,各因素对"凤丹"牡丹产量的影响力大小为N>P>K;最佳氮、磷、钾养分施用量为N 6.64 kg/667m^2、P2O55.93 kg/667m^2、K2O 7.14 kg/667m^2,在此组合下,4 a生"凤丹"牡丹产量达27.72 kg/667m^2。

种植密度对机械化收获大豆底荚高度的影响

针对山西和黄淮海大豆主产区大批育成品种品系难以适应机械化收获的现状,研究影响机械化收获的瓶颈问题——底荚高度,为其适应机械化收获提供理论依据。采用聚类分析和相关分析的方法,通过种植密度调控,总结大豆底荚高度的变化规律,分析密度与底荚高度、相关产量性状的动态关系。结果表明:在欧氏距离OD=8.23处将18份种质分为3类:第一类为中等分枝类型;第二类为多分枝类型;第三类为寡分枝类型。不同分枝类型品种的底荚高度随着种植密度增加变化趋势不同。底荚高度适合机械化收获前提下,密度与产量的最佳结合点:中等分枝类型的密度为140000/hm^2和270000/hm^2;寡分枝类型密度为120000株/hm^2和270000/hm^2;多分枝类型的密度为240000/hm^2。密度调控底荚高度,增加收获产量,使其适应机械化收获可行。

不同栽培密度对甜高粱产量和含糖量的影响

甜高粱是人类开发生物质能的重点。近年来对甜高粱品种的研究较多,对配套的栽培技术研究较少,使品种的增产作用没能充分发挥。通过甜高粱不同品种及不同栽培密度对产量和含糖量的影响研究,阐明甜高粱不同品种的产量和含糖量有极显著差异;同一品种不同栽培密度间的产量差异极显著,含糖量差异不显著;品种与不同栽培密度互作间的产量和含糖量差异显著,但互作效应对含糖量的影响较低。同时阐明,龙甜6和龙甜2产量高,含糖量高,在生产上采用的最佳栽培密度为67500株/hm2。

组合预测方法及其在粮食单产分析中的应用

介绍组合预测模型及最优权重的确定,并通过此方法对黑龙江省某农场粮食单产进行了预测,建立了组合预测模型。从预测结果上看,组合预测模型优于单一预测模型,使预测精度有一定的提高。

田间驯化野生线叶野豌豆的经济性状分析

对采自准噶尔西部山地的野生线叶野豌豆进行栽培驯化,观察物候期,测定产草量,并对各生育期的干草样进行营养分析。结果表明：田间驯化线叶野豌豆的整个生育期为120-130d,定植第3年的产草量可达7620-10680kg/hm^2,具有较高的粗蛋白及较低的粗纤维;生育期内生长高度呈S型曲线,粗蛋白含量呈下降趋势,粗纤维基本保持稳定;对产草量和粗蛋白含量进行耦合分析,得出以收获饲草为目的的最佳收获期为开花中期。

黔油系列油菜新品种综合配套高产模式化栽培技术研究 Ⅰ.黔南地区油菜新品种黔油11号的高产栽培模式

为探索黔油系列油菜新品种黔油11号在贵州黔南山区自然生态条件下的高产栽培技术模式,在贵定采取二次最优回归设计研究了黔油11号产量与主要栽培因素(密度、氮、磷、钾施用量)间的数量关系,并建立了产量指标与各因素之间的回归数学模型。明确了黔油11号在该地区获得180kg/667m2以上的高产配套栽培措施的优化组合是:密度为7301.60～7776.38株/667m2,纯N施用量为11.363～12.649kg/667m2,P2O5施用量为7.888～9.111kg/667m2,K2O施用量为21.001～22.465kg/667m2。N∶P2O5∶K2O的最佳配比为1.5∶1∶2.7。在黔南地区影响黔油11号产量的主要栽培因素是栽培密度,其次是氮肥,再次是磷肥和钾肥。

大葱高产栽培氮磷钾优化配施技术研究

采用二次回归通用旋转组合设计方法,对河西走廊川水区大葱高产栽培氮磷钾优化配施技术进行了研究。结果表明,试验条件下大葱产量与氮磷钾配施的关系遵从试验建立的一元二次回归模型的变化规律。三因子对产量的影响顺序是:施氮量>施钾量>施磷量。高产优化组合是:纯N187.5～252.0kg/hm^2,P_2O_5 112.5～144.0kg/hm^2,K_2O 262.5～357.0kg/hm^2,N、P、K三项比为1:0.6:1.4,为科学施肥提供了依据。

湘南丘陵区红壤旱地红薯钾肥最佳用量与产量关系

为了寻求红薯的最佳钾肥施用量，提高钾肥利用率，笔者在湘南红壤丘陵区，设置钾肥5水平肥料效应田间试验，并采用田间试验和室内分析相结合的研究方法，分别测产，测定红薯养分含量以及土壤速效养分。试验结果表明：在钾肥施用量为225kg／hm2时，红薯的经济效益最高，每公顷的纯收入为9624．5元，增收率为47．7％，红薯的经济产量也较高，为19501．5kg／hm2，每公顷增产52．9％。同时，在该施肥水平下，整株红薯的氮、磷、钾养分吸收总量和钾肥利用率均最高，钾肥利用率达到15．6％。相反，在钾肥施用量为225kg／hm2时，0～20cm耕层土壤的速效养分含量和其他钾肥用量的处理相比较，均降低。综合考虑，在五个施钾水平中，笔者得出湘南丘陵区红薯钾肥的最佳施用量为225kg/hm2。

鄂西地区大马士革Ⅲ玫瑰的引种栽培

为探讨大马士革Ⅲ玫瑰在鄂西地区引种可能性,在湖北兴山县境内选取了不同海拔梯度的试验地进行引种试验,第1年进行生长状况调查;第2年测定功能叶Pn、LMA、WSC、花产量及精油提取率,并记录其物候动态。结果显示：（1）生长状况与引种海拔线性相关;（2）随海拔的升高,展叶期、初花期逐渐后移,花期延长,落叶期提前;（3）引种第2年即开花,单株鲜花的产量在51~517g之间,精油实验室平均提取率0.04%以上;（4）单株鲜花产量与单株总叶面积、WSC均线性相关,与LMA、功能叶Pn线性无关。

安化县玉米测土配方施肥技术指标体系研究

为了建立和完善安化县玉米测土配方施肥技术指标体系,实现因地制宜,分类指导,科学运筹,增产增效的目标,2006-2008年,我们选择高、中、低不同地力水平进行了连续三年玉米"3415"肥效试验,并对试验结果进行回归分析,建立了推广的肥料效应模型,得出:高肥田玉米的最佳施肥量为N178.5g/km2,P2O576.5kg/km2,K2O69.0kg/km2,最佳产量为8857.5kg/km2,施肥比例为1:0.4:0.4。中肥田玉米的最佳施肥量为N183.6g/km2,P2O569.6kg/km2,K2O119.2kg/km2,最佳产量为7059.2kg/km2,施肥比例为1:0.5:0.4。低肥田玉米的最佳施肥量为N115.5g/km2,P2O546.5kg/km2,K2O54.0kg/km2,最佳产量为6490.5kg/km2,施肥比例为1:0.4:0.5。该技术指标体系的建立,为我县中等地力水平上玉米大面积生产实现可持续发展奠定了科学基础。