基于GIS的棉田精准施肥和土壤养分管理系统的研究

通过田间试验、土壤测试和农田地理信息资源开发 ,试图建立新疆芳草湖农场综合肥料效应模型 ,并以MapInfo 6 .0GIS为平台 ,建立相应的计算机棉田养分管理和精准施肥计算机系统。试验证明 ,与肥料效应函数法相比 ,综合肥料效应模型的肥料推荐量能够反映土壤养分对作物产量的贡献 ,适用范围更广 ,推荐施肥量比肥料效应函数法更准确可靠。将综合肥料效应模型、专家知识库与GIS整合 ,实现了以综合肥料效应模型为核心的基于GIS的计算机推荐施肥系统。系统集数据管理、数据分析和查询、统计汇总、施肥推荐和结果打印、地图编辑维护、专题地图为一体 。

麦棉套作Bt棉花根系分泌物对土壤速效养分及微生物的影响

在砂培条件下,设置改良3∶1式麦棉套作试验,采用1/2 Hoagland-Aron营养液培养棉苗,溶液法收集根系分泌物。以中性去离子水为对照,将收集到的棉花根系分泌物与不同粒径的土壤混合培养15 d后,测定棉花根系分泌物对不同粒径土壤速效养分(速效氮、速效钾、速效磷)含量和土壤酶活性的影响。同时在大田条件下,研究改良3∶1式麦棉套作系统中套种行土壤养分、微生物数量和土壤酶活性的变化。结果表明:棉花根系分泌物促进了土壤中磷、钾向有效态的转化,土壤速效氮(硝态氮、铵态氮)含量下降,速效磷、钾的含量分别比对照提高了19.2%和34.0%,土壤酶活性比对照提高了12.2%。细菌和真菌的数量比对照高49.8%和52.9%,土壤蔗糖酶活性升高。

连作棉田土壤剖面钾含量变化特征及对不同耕作方式的响应

【目的】研究新疆绿洲农田棉花长期连作下土壤钾的消耗特征,明确不同耕作方式对连作棉田土壤剖面钾含量分布的影响,为绿洲棉田土地利用、管理和棉花可持续生产提供理论依据。【方法】在南疆宜棉区分别选择初垦1年和连续植棉5年、15年、20年、30年的连作棉田以及连作30年后采用深翻(60cm)和水稻轮作措施的棉田,研究0—100cm土壤剖面全钾和速效钾的变化特征。【结果】连作棉田土壤剖面全钾和速效钾自上而下呈现先降后升的变化趋势,在40—50cm土层最低;连作年限不同的棉田土壤剖面不同深度土层全钾和速效钾含量发生明显分异。随连作年限的延长,上部0—20cm耕作层含量先升后降,中部20—70cm持续下降,下部70—100cm有升高趋势。对长期连作棉田进行深翻,土壤剖面0—60cm各土层全钾含量趋于平均化,中部土层速效钾的释放增强,棉花全生育期可维持较高的水平。采取棉花与水稻轮作,土壤全钾和速效钾含量自剖面上部至底部沉积的趋势明显,淋溶损失增强,下茬棉花全生育期0—40cm速效钾含量偏低。【结论】棉花对土壤钾的消耗较多,每年通过籽棉收获从棉田迁出的钾每公顷可达63kg左右;棉花长期连作对砂性土壤剖面中部钾消耗严重,以40—50cm耗竭最重;深翻可打破连作条件下钾含量在土壤剖面的分布状态,显著提高剖面中部钾含量,并能促进速效钾的释放;稻棉轮作加速了钾的淋溶损失,导致后作棉花生育期间土壤钾含量普遍偏低,因此在砂性土壤上进行稻棉轮作应加强后茬棉花钾肥的补充。

污灌区土壤-棉花系统中铊的分布特征

通过对位于华北平原北部,河北省与天津市接壤处的污灌区土壤-棉花(Gossypium spp.)系统进行实地调查,分样区采集耕作层土壤样品、土壤剖面样品和棉花全植株样品,运用Element2型高分辨电感耦合等离子体质谱仪测定土壤样品中Tl的质量分数和形态,以及棉花不同组织中Tl的质量分数,结果显示:在土壤剖面中,Tl质量分数依次为表土层(0～20cm)>心土层(20～40cm)>底土层(40～60cm),表明污水灌溉使Tl在表土层有所累积;在表土层中,Tl的质量分数在0.257～0.420mg·kg-1之间,与研究区Tl背景值(0.330mg·kg-1)相比,个别样点有明显增高的趋势,Tl的形态特征为残余态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态≥水溶态>铁锰结合态,较高的有机结合态表明长期污灌导致表土层中有机质含量增加,使得Tl易于在表土层积累;在棉花植株各组织中,Tl的质量分数在3.5～78.6μg·kg-1之间,其分布规律为根系>果壳>茎杆>籽粒>纤维。研究表明,Tl主要分布于污灌区土壤-棉花系统中的表土层、棉花根系、茎杆和果壳等生态分室中;棉花植株对Tl的平均吸收系数为2.477,其中棉花根系对土壤中Tl的平均吸收系数达6.186,因此,棉花对重金属的输出作用减缓了土壤中Tl的积累速度,可以有效降低Tl对土壤污染的风险。

新农药单甲脒在植物－土壤系统中的生态效应（以棉花为例）

该文研究了新农药单甲脒对植物－土壤系统的生态影响，结果认为：所设置的６个浓度（对照、２５％单甲脒水剂稀释１５００倍、１０００倍、８００倍、５００倍、１００倍）对棉花虫害有不同程度的防治效果，以１００倍最好，可防治棉花多种虫害。单甲脒对棉花种群的结构与功能无不良影响。高浓度单甲脒从８００倍起至５００倍可使叶片气孔缩小，减少蒸腾速率，从而降低对水分的消耗，促进光合产物的形成，因而光合速率增长，生物量提高。单甲脒在棉花叶片和根系及土壤都有少量积累，且随浓度增加而呈上升的趋势，以１００倍的叶子积累明显为５．０３ｍｇ／ｋｇ，其余都在０．７ｍｇ／ｋｇ以下；在土壤仅１００倍的表土有少量积累为０．８１ｍｇ／ｋｇ。单甲脒可提高植物Ｎ、Ｐ含量和土壤Ｎ含量，对土壤其他性状指标影响不明显。初步认为：本试验所设置的浓度超过５００倍以上的处理不会对植物和土壤造成污染。

钾肥用量对大蒜-棉花套作体系产量和土壤钾素有效性的影响

为明确钾肥用量对大蒜—棉花套作体系产量和土壤钾素有效性的影响,确定2季作物最佳钾肥施用量,为黄淮海平原大蒜—棉花套作地区合理施用钾肥提供依据。于2013—2016年在山东省金乡县进行连续4年7季的田间定位试验,试验设CK(0kg/hm^2),K90(90kg/hm^2),K180(180kg/hm^2),K270(270kg/hm^2)4个不同施钾量(K_2O)处理。大蒜和棉花单季施钾量相同(K_2O 0,90,180,270kg/hm^2),各处理氮肥和磷肥施用量一致。分析不同施钾量对大蒜、棉花产量及产量构成的影响,明确不同施钾量对棉花收获后0—100cm土层速效钾含量和0—20cm土壤钾素形态的影响。结果表明:与CK相比,不同施钾处理棉花显著增产18.4%~72.7%,皮棉产量随施钾量的增加而增加,但K270与K180处理皮棉产量和经济效益差异不显著;施钾显著提高了棉花单株成铃数和单铃重,对衣分含量无显著影响。与CK相比,不同施钾处理大蒜蒜薹显著增产10.1%~64.2%,鳞茎显著增产8.7%~93.3%。2016年K270处理蒜薹产量较其他处理显著增产6.6%~64.8%,鳞茎显著增产32.5%~93.3%。大蒜经济效益以K270处理最高。增加钾肥施用量显著提高了棉花收获后0—20cm土壤速效钾含量,但各处理60—100cm土层速效钾含量差异不显著。经过4年7季施肥后,K90,K180,K270处理较CK不同程度提高了0—20cm土壤水溶性钾(13.6,20.1,26.1mg/kg)、非特殊吸附钾(10.4,19.6,53.4mg/kg)、非交换性钾(34.3,53.9,140.1mg/kg)和全钾含量,提高了水溶性钾和非特殊吸附钾的比例。综合土壤环境因素、作物产量和经济效益,建议该大蒜—棉花套作区棉花施钾量为K_2O 180kg/hm^2、大蒜施钾量为K_2O 270kg/hm^2。

盐碱地棉花花生间作种植模式对产量和效益的影响

为优化硫酸盐盐碱地棉花花生种植模式和提高单位土地面积综合经济效益,本研究以‘鲁棉研37号’和‘花育36号’为供试材料,在高唐硫酸盐盐碱地条件下,通过两年大田试验分析了棉花花生不同间作种植模式下作物产量、单位面积的土地当量比、种植成本和效益。结果表明,在试验点的气候条件下,棉花花生不同种植模式中两种作物产量存在年际间差异;棉花花生2:4和4:8间作种植模式的土地当量比、总效益、总成本和净效益均较高,其中4:8种植模式的最高。棉花花生4:8大小幅间作种植,年际间换带轮作,可作为当地棉花花生复合种植的最优配置。

绿洲棉田土壤质量评价指标研究

[目的]确定绿洲棉田土壤管理、评价和施肥的合理措施。[方法]设计绿洲棉田土壤质量评价指标以土壤肥力功能为主,结合土壤生物指标进行分组评价,通过系统聚类分析法,对9个典型的棉田样本进行土壤质量评价指标的筛选和评价。[结果]评价组Ⅰ基本符合兵团生产分类目的。在不同类别样本中土壤条件差异性评价的衡量指标也不同,选定指标中第3类指标碱解氮、速效钾、细菌数量相对变化差异大。[结论]绿洲棉田土壤质量评价可采用指标土壤全氮、全磷、全钾和土壤有机质作为高、中、低产棉田划分的主要依据,并且呈现出低产棉田中土壤全量养分含量、中产棉田中速效养分和盐分含量、高产棉田中微生物数量差异变化相对较大的规律。

新疆棉花覆膜灌溉决策系统

本研究在棉花灌溉管理系统研究中采用新的中子仪标定法 ,对棉花土壤水分进行动态监测 ,通过棉花灌溉决策软件 ,考虑灌区土壤空间变异、灌水方法和地膜覆盖对土壤棵间蒸发影响等制定合理的灌溉方案 ,建立棉花灌溉决策体系 ,指导灌溉系统进行合理的灌溉 ,提高水的利用率和棉花的产量 ,并提出灌溉决策今后进一步的研究和应用方向。

大气CO_2浓度升高与氮肥营养对滴灌棉田“棉花-土壤”系统氮分布的影响

通过半开顶式CO2人工气候室，研究了CO2浓度升高（360、540μmol·moL^-1和720μmol·moL^-1）与不同氮肥营养（0、150、300 kg·hm^-2和450 kg·hm^-2）相互作用对蕾铃期棉花-土壤氮含量变化及棉花氮素吸收的影响，结果显示：大气CO2浓度增加，高氮肥处理下棉花叶片、蕾铃中氮含量显著降低，茎秆、根系中氮含量增加，棉花整株氮含量表现为下降；相同的CO2浓度下，随着氮素营养的增加棉花各器官氮积累量呈增加趋势，其中蕾铃、叶片氮积累量较高，茎秆、根系氮积累量相对较少，说明CO2浓度增加与增施氮肥促进了土壤氮素向植株叶片和生殖器官运输。通过对土壤无机氮含量的测定分析，CO2浓度升高为540μmol·moL^-1，各施氮水平下棉田土壤NO3--N含量显著降低，NH4＋-N含量在低氮水平下有少量增加，在高氮水平下表现为降低；CO2浓度升高为720μmol·moL^-1，土壤NO3--N含量表现为降低，NH4＋-N含量呈增加趋势。研究表明：大气CO2浓度增加且浓度范围在500～720μmol·moL^-1，增加氮肥施用量可有效促进棉花对氮素养分尤其是NO3--N的吸收利用。

四种土壤处理除草剂对棉花叶片氧化应激防御系统及根系活力的影响

为了棉田除草剂的科学合理的使用提供科学依据,本研究采用盆栽法对不同浓度乙氧氟草醚、五氟磺草胺、二甲戊灵、仲丁灵对棉苗抗坏血酸含量、抗氧化酶活性、膜脂过氧化、根系活力等生理指标的影响进行了研究。结果显示:施药30 d后,120、180、240 g/hm^2乙氧氟草醚,619、742 g/hm^2二甲戊灵,1008、1152 g/hm^2仲丁灵对棉花幼苗活性氧的积累、细胞膜过氧化、根系活力无显著影响;360 g/hm^2的乙氧氟草醚、1113 g/hm^2的二甲戊灵、1584 g/hm^2的仲丁灵则显著减少活性氧的积累、明显抑制棉花幼苗根系活力和破坏细胞膜完整性;五氟磺草胺各处理均显著影响棉花的氧化应激防御系统,造成活性氧的累积,细胞膜完整性的破坏和根系活力的降低。结论:对棉花较为安全的乙氧氟草醚临界浓度为240 g/hm^2,二甲戊灵临界浓度为742 g/hm^2,仲丁灵临界浓度为1152 g/hm^2,超出临界浓度会不同程度抑制棉花幼苗的生长;五氟磺草胺各处理浓度对棉花生长影响较为严重,棉田杂草防除中不建议使用。

当年肥料深施对生土棉花根-冠-土系统建成的影响

为探求当年生土最佳施肥方式,试验连续2年采用根管土柱法,研究不同肥料(N、P、N+P+K、有机肥、不施肥对照)、不同施肥深度(0—20cm,40—60cm,80—100cm土层)对生土棉花(Gossypium hirsutum Linnaeus)根(根重)—冠(地上部生产力)—土(根际土壤脲酶、碱性磷酸酶活性,根际土壤速效氮、速效磷和有机质)系统垂直构成的影响。结果表明:(1)有机肥明显提高生土棉花地上部生产力,但对根重发育没有明显优势;单施P肥明显改善生土棉花根重垂直分布,但明显抑制地上部生产力形成;NPK配施有利于协同生土棉花根—冠建成;(2)有机肥或含P肥,有利于提高生土棉花根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,提高生土棉花根际土壤速效氮、速效磷及有机质含量;(3)相关分析表明,生土棉花根土系统建成中,在酶促反应下,根系及土壤营养之间彼此互为促进,从而达到生土熟化;(4)因子分析表明,生土棉花根—冠—土系统建成的首要因素是根-冠系统,其次是根-土养分系统,根—土酶系统通过活化土壤养分而促进根—冠—土系统的良好构建;(5)聚类结果得出,当年生土棉花根—冠—土系统协调发展的最佳施肥方式是40—60cm土层单施有机肥或配施NPK肥。由此可知,当年生产见效并改良生土的最佳施肥方式是有机肥或NPK肥深施40—60cm。

不同种植模式对棉田土壤物理性状及产量的影响

【目的】探明枣棉间作农业复合系统的生产潜力,提高复合系统作济效益。【方法】通过两年田间试验,基于三个种植模式和四个灌水量,研究间作系统中棉花不同种植模式和灌水量条件下土壤物理性状、产量的变化规律。【结果】（1）M1模式（距红枣行1.5 m种植棉花）0~40 cm土层土壤含水量偏低,W1（250 m3/667 m2）处理60~100 cm土壤含水量较低。（2）三种种植模式小区土壤容重随灌水量的增加而增大。M1模式表层土壤（0~20 cm）和下层土壤（20~40 cm）容重波动较大,而M3模式（距离红枣行0.5 m处种植棉花）试验小区不同土层土壤较稳定。（3）同一模式下,棉花产量最高的是W2（300 m3/667m2）;同一灌水量处理下,产量最高的是M3模式,经济效益最高的是M2模式（距红枣行1.0 m处种植棉花）。【结论】距幼龄红枣行1.0 m处种植棉花配合滴灌水量300 m3/667m2利于棉田土壤发挥最大生产潜力,也利于提高复合系统经济效益。

江西棉花计算机决策系统施肥的应用与实施

江西省棉花测土配方施肥之计算机决策系统施肥,2007～2010年在赣北棉区进行示范及应用。该系统通过土壤检测、配方设计和施肥模式的优化,再以施肥建议卡的形式发放到棉农手中指导棉农施肥,改变以往看苗施肥和经验施肥的固有理念,做到科学施肥。

储磷屏系统扫描32P标记物适宜曝光时间的探讨

储磷屏系统由于其特殊性,在农业科研中应用较少。为了促进储磷屏系统在作物-土壤系统研究中的应用,本研究应用放射性自显影技术对32P标记的璘肥在棉花-土壤系统中的曝光时间与扫描影像像素的关系进行了分析。结果显示:无论是随机曝光还是连续递增曝光,扫描影像像素均随曝光时间的延长而增大;影像像素的增加量随曝光时间的延长均呈现先增大后下降的趋势,均在大约13h左右达到最大值,且13-11h时间段的增加量极显著高于其它时间段。曝光13h后的扫描影像能够清晰的看出磷素在棉花-土壤中的分布情况,已经满足储磷屏系统图像分析软件对图像的要求。结果表明:在类似的实验中,13h为储磷屏的适宜曝光时间。

麦棉套作模式下起垄种植对棉花苗期土壤光温水及棉花生长发育的影响

麦棉套作下,于棉花预留行设置起垄与平作两种种植模式,以单作春棉为对照,研究其对棉行土壤温度、水分、光照变化规律和棉花生长发育的影响。结果表明,与平作相比,起垄能提高棉行光照强度,增进光照时间,提高5 cm土壤温度,调节土壤水分,促进棉花早发早熟,提升棉花霜前花率8.3个百分点,籽棉产量提高15.0%,皮棉产量提高14.7%。

膜下滴灌土壤湿润区对田间棉花根系分布及植株生长的影响

滴灌条件下的土壤湿润区与作物根系分布和植株生长之间的关系是确定滴灌湿润比的理论依据。以大田膜下滴灌试验为基础,在灌水量相同的情况下,通过调控滴水流量得到不同的土壤湿润区,对不同土壤湿润区下的田间棉花根系分布及株高和叶面积生长均匀性进行了试验研究。结果表明,小的滴水流量形成窄深型土壤湿润区,其土壤水分水平分布均匀性较差,使田间棉花根系分布和植株生长均匀性低;而大的滴水流量形成宽浅型土壤湿润区,其土壤水分水平分布均匀性较好,使田间棉花根系的分布和植株生长均匀性较高;膜下滴灌条件下,宜采用宽浅型土壤湿润区。

不同种植模式棉田土壤温度的时空变化特征

【目的】土壤温度影响着作物的生化过程,了解不同种植模式棉田土壤温度的时空分布特征对探究如何提高不同种植模式下的棉花生产潜力非常重要。【方法】对不同种植模式:单作棉花(MC)、麦套棉花(WIC)、麦后棉花(WDC)农田10-110 cm土层温度进行连续实时监测,并调查棉花的生育进程和各农艺性状。【结果】在5月下旬麦棉共生期,单作棉花的平均土壤温度比两熟棉田土壤温度高1~3℃。7月初,在10-40 cm土层两熟棉花土壤温度大于单作棉花土壤温度,40-110 cm正好相反。8月上旬,各种植模式棉花土壤温度差异缩小,单作棉花土壤温度稍低于两熟棉花的土壤温度。在9月中旬,两熟棉花的土壤温度低于单作棉花的土壤温度。土壤温度主要影响棉花出苗到现蕾和开花到吐絮期的持续时间,对现蕾到开花的持续时间影响不明显。土壤平均温度越高,该生育时期的持续时间越短。同一时期两熟棉花土壤温度的日最低温出现的时间要比单作棉花早1 h左右,而日最高温出现的时间基本一致。不同种植模式不同土层的土壤积温与生物量拟合呈显著的线性关系。【结论】优化管理措施,如通过控制灌溉的时间和量来缓解土壤温度对棉花生长的影响,提高苗期和开花到吐絮期的土壤积温对两熟棉花出苗和吐絮都是有益的。本文以期为不同种植模式的合理配置与管理提供理论依据。

红壤旱地棉田立体种植系统的生态学功能及评价

为了筛选出红壤旱地上优化的棉田种植系统,从农田生态系统的生产功能、能流特征、物流特征、价值流特征,以及养地效果等5个方面对红壤旱地6种棉田立体种植模式的功能和效益进行了分析,并采用因子分析法和SPSS13软件从生态效益、经济效益和社会效益3个层次10个指标对各种植模式进行了综合评价。结果表明,处理C(豌豆/棉花+玉米)综合效益指数值最大,为0.982,其次是处理D(油菜/棉花+花生),其综合效益指数值为0.850,这两种立体种植方式是最适宜在南方红壤旱地上推广应用的高效棉田种植系统。

施氮对南疆干旱荒漠绿洲枣棉间作棉田根际微生物区系的影响研究

为了提高农林间作立体种植模式下的养分利用效率,保障干旱荒漠绿洲的农业可持续发展和农田生态环境的健康稳定,以新疆阿克苏地区典型的枣棉间作农田为研究对象,通过田间小区试验和室内测试,研究了0、150、300、450、600、750 kg/hm2等6种施氮水平对间作棉花根际土壤中细菌、真菌和放线菌数量的影响。结果表明:300 kg/hm2和450 kg/hm2施氮量能显著增加蕾期、花期和吐絮期微生物总数量。细菌和放线菌在整个生育期中蕾期数量最少,铃期和花期较高,吐絮期次之。真菌数量各个时期变化不大。适宜施氮量能增加铃期枣棉间作交际行棉花根际土微生物数量,有效的调节微生物区系。