冬小麦-夏玉米Ⅱ夏花生周年种植的农田温室气体排放及碳足迹评价

为探究冬小麦-夏玉米Ⅱ夏花生周年种植模式对农田温室气体排放及碳足迹的影响,设置冬小麦-夏玉米、冬小麦-夏花生、冬小麦-夏玉米Ⅱ夏花生3种轮作种植方式;其中夏玉米Ⅱ夏花生间作设置3∶4,3∶6和6∶8三种行比。通过大田试验研究了周年农田温室气体排放和碳足迹特征。结果表明,夏玉米Ⅱ夏花生种植模式能够减少农田温室气体的排放,与玉米单作相比,土壤CO_(2)和N_(2)O的平均排放通量降幅分别为10.24%~18.75%和10.78%~23.93%、排放总量降幅分别为8.30%~19.12%和14.09%~26.81%。间作减少了后茬冬小麦(轮作模式下)的温室气体排放,间作处理的后茬冬小麦较玉米单作处理的后茬冬小麦土壤CO_(2)排放通量减少3.79%、排放总量减少3.84%;土壤N_(2)O排放通量减少16.80%、排放总量减少17.66%;土壤CH_(4)排放总量呈现“汇”现象。此外,单作玉米生产过程中碳足迹主要来源是氮肥,占总排放的49.13%;单作花生生产过程中碳足迹主要来源是氮肥和地膜,分别占总排放的23.77%和26.06%;间作模式下碳足迹主要来源是氮肥、柴油和地膜,分别占总排放的31.50%、16.74%、17.92%。间作模式增加了后茬小麦碳排放效率、降低了全球增温潜势和温室气体排放强度。综上,冬小麦-夏玉米Ⅱ夏花生(间作玉米花生行比3:6)周年种植模式能够减少农田碳排放与作物生产过程中的碳足迹,具有良好的生态效益。

利用SLAM点云的玉米株数自动识别

为了实现农田玉米株数的快速无损自动化识别,提出一种利用同时定位与地图构建(SLAM)点云的农田玉米株数自动识别方法。借助飞马SLAM100手持扫描仪进行玉米田块点云数据采集,充分利用SLAM点云中玉米植株的竖直度特征和扫描过程中植株的先验纹理特征,进行玉米植株顶部的自动提取,引入密度聚类算法进行玉米植株的区分与株数自动识别,并通过农田实测数据进行实验。结果表明,所设计的方法能够实现玉米植株的自动识别,对玉米种植株数的识别率达到92.53%。该研究在玉米植株自动识别、作物估产以及智慧农业研究领域具有良好的工程应用价值。

玉米播种机智能控制系统设计与试验

针对传统玉米播种机播种深度不均匀、人工劳动强度大等问题,基于传感器技术、嵌入式系统和自动化控制算法,提出基于电气自动化技术下玉米智能播种机控制系统设计方案,该系统以西门子S7-200 PLC控制器为核心,通过实时监测土壤条件和作物需求,能够自动调整播种机工作参数,确保播种深度均匀且适合不同地块的土壤特性。此外,该系统使操作更加便捷,减少了人工劳动强度。田间试验结果表明,应用该系统后播种深度的均匀性明显提高,作物生长状况更为一致,产量有显著提升。研究结果旨在提高玉米种植的效率和质量,减轻农民的工作压力。

吉林省农田温室气体N_(2)O减排潜力预测

N_(2)O是一种重要的温室气体,农田是其主要排放源之一。探究N_(2)O减排潜力不仅可为农田碳减排措施提供理论和技术支持,还可为我国“双碳”目标的实现提供科学依据。为减少吉林省的N_(2)O排放量,本文根据吉林大学功能农业基地(珲春)温室气体排放数据,利用脱氮-分解作用(DNDC)模型进行点位模拟、结果验证和敏感度分析。同时,对吉林省1991—2020年玉米种植条件下N_(2)O的排放情况进行区域模拟,得到农田N_(2)O排放的时空特征,并提出增产减排的优化措施。研究结果表明:DNDC模型对吉林省农田N_(2)O排放的模拟效果较好;各因素中对N_(2)O排放量的影响程度最大的为氮肥施用量,其次是有机肥施用量,土壤有机碳质量分数也会对N_(2)O排放量有一定影响,温度、降雨量和秸秆还田比例对N_(2)O排放量影响较小;玉米种植条件下西部N_(2)O排放量最多,中部居中,东部最少。为合理控制全省农田的N_(2)O排放量,不同区域应进行不同的田间管理,西部、中部、东部最佳施氮量分别为400、330、480 kg/hm^(2),最佳基追肥施用比例分别为7∶3、9∶1、9∶1;秸秆还田比例对于N_(2)O排放量影响较小;保证产量的同时,降低土壤有机碳质量分数可以减少农田N_(2)O排放量。

基于DNDC模型的玉米田土壤有机碳变化模拟预测

为揭示有机碳变化的关键影响因素并为北京地区实现固碳减排目标提供科学依据,利用北京怀柔区前桥梓村玉米田2016-2019年土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)实测数据对反硝化-分解模型(denitrification-decomposition model,DNDC)进行验证,选取气候、土壤及秸秆还田等主要影响因子对验证后的DNDC模型进行敏感性分析,模拟了2种典型浓度路径(RCP8.5、RCP4.5)下该农田未来(至2100年)土壤有机碳变化情况。结果显示:经过校验后的DNDC模型可较好地模拟该玉米田SOC变化;初始有机碳含量及秸秆还田率是SOC变化的主要影响因素;RCP8.5及RCP4.5下SOC含量增加明显,土壤碳库在2100年达到平衡,2100年有机碳含量分别达到27.70、29.03 g/kg,分别较初始有机碳含量上升197.85%和212.15%。结果表明,DNDC模型可用于该研究区玉米田有机碳变化预测,该农田持续采用当前施肥和秸秆还田管理方式可实现土壤持续固碳。

旱地玉米免耕整秸秆半覆盖技术体系及其评价

从１９９０～１９９２年，在山西省６个试验点，研究了不同耕作方式和覆盖方式之间的相互关系，筛选出了耕作方式与覆盖方式的最佳组合，即免耕整秸秆半覆盖。在此基础上，进行了与其配套的除草剂、肥料、播期、播种方式及病虫害防治对策等一系列试验，建立起了一套完整的免耕整秸秆半覆盖技术体系。与常规耕作相比，采用本技术，在正常降水年份，玉米可增产２６．０％，严重春旱年份增产２２．０％，春夏连旱年份增产１６．５％，夏秋连旱年份增产７１．７％，伏旱年份增产２１．７％。免耕覆盖田每平方米有３３．５条蚯蚓，常规耕作田仅有２．５条，３年免耕覆盖田０～２０ｃｍ土壤有机质增加０．１３个百分点，速效钾增加每百克土１０μ／ｋｇ。

玉米秸秆对4种农田杂草生长的抑制作用

通过室内试验研究了玉米秸秆不同部位对鳢肠、反枝苋、马唐、稗等农田杂草幼苗生长的影响,并通过盆栽试验研究了玉米茎粉末对供试杂草的防治潜力。结果表明,玉米秸秆根、茎、叶均可显著抑制供试杂草胚根(种子根)的生长,但对供试杂草胚轴(胚芽鞘)生长的作用不一。在不同的部位中,以玉米茎的活性更高。盆栽试验结果表明,玉米茎粉末对供试杂草有较好的防治效果,用量为10g/kg时对4种供试杂草的株高抑制率和鲜重防效均高于80%。

夏玉米农田N_2O排放影响因素的模拟分析

【目的】全球46%52%的N_2O来自农田土壤,农田土壤N_2O排放的研究具有重要的环境和经济意义。量化各影响因素对夏玉米农田N_2O排放的影响,可为合理减少施肥产生的N_2O排放提供依据。【方法】于2012和2013年连续两年进行了夏玉米裂区田间试验。试验主区为作物处理,副区为氮肥处理(0、150、300、450kg/hm2)。采用暗箱静态法-气相色谱法测定了不同处理N_2O的排放通量,比较了不同温度和降雨量条件下不同处理的N_2O排放量,计算了气温、降雨量、氮肥管理和夏玉米吸收对夏玉米农田N_2O排放的影响。【结果】温度及降雨量的变化明显影响N_2O的排放。2012年和2013年气温和降雨量对夏玉米生长期间N_2O总排放量的影响分别为-0.24和-0.07。随着施氮量的增加,施氮对N_2O排放的影响率呈线性增加(R2=0.923),施氮量0、150、300和450 kg/hm2,对玉米田N_2O排放的影响分别为0、0.38、1.63、3.54。夏玉米生长吸收对N_2O排放量的平均影响因子为-0.33,年际间差异不显著(P=0.07)。在苗期、穗期、花粒期,夏玉米生长吸收的影响因子分别为-0.57、-0.29和-0.13,不同生育期的影响因子差异显著(P=0.0015)。不同施氮量下,气候条件对夏玉米农田N_2O排放影响率差异不显著(P>0.05);不同气温和降雨量,夏玉米生长吸收对N_2O排放的影响在同一施氮量下差异不显著(P>0.05),且均随施氮量的增加而减小。【结论】通过量化分析,气候条件对N_2O排放的影响与气温和降雨量密切相关,温度升高影响增大,反之则减小,降雨后排放显著增大。施氮对N_2O排放的影响随施氮量增加线性增加。夏玉米生长吸收降低了N_2O排放,且在不同生育时期的影响差异显著。综合各影响因子,低氮量条件下(≦150 kg/hm2),气候因素和玉米生长对N_2O排放的影响较大,高氮量下(≧300 kg/hm2),氮肥的施用是影响N_2O排放的主要因子。

沙质农田玉米生产力的形成与土壤环境关系的研究

结果表明：（１）在科尔沁沙地，五种主要类型农田生长季平均土壤含水量是粘壤土水浇地（ＩＣＬ，１２．４％）＞沙壤土水浇地（ＩＳＬ，９．５％）＞粘壤土旱坡地（ＣＬＤＳＬ，８．８７％）＞粘壤土旱平地（ＣＬＤＬ，６．５５％）＞沙壤土旱平地（ＳＬＤＬ，５．７０％），地温是ＳＬＤＬ（２２．０４℃）＞ＣＬＤＬ（２１．７３℃）＞ＣＬＤＳＬ（２１．４０℃）＞ＩＳＬ（２１．０８℃）＞ＩＣＬ（２１．０５℃），土壤养分综合指数高低的顺序是ＩＣＬ（９０．８）＞ＩＳＬ（８３．８）＞ＣＬＤＬ（７５．８）＞ＣＬＤＳＬ（５５．０）＞ＳＬＤＬ（３６．８）；（２）五种类型农田玉米植株高（ｃｍ）和生物量（ｋｇ·ｍ－２）都是ＩＳＬ（２７０，２．９６）＞ＩＣＬ（２４５，２．７０）＞ＣＬＤＳＬ（２２５，２．１２）＞ＣＬＤＬ（２２０，１．８６）＞ＳＬＤＬ（１８１，１．３２）；（３）玉米地上生物量与土壤速效Ｎ、Ｐ、Ｋ的相关系数为０．８６０，与土壤水分的相关系数为０．８３７，与土壤有机质含量的相关系数为０．７５３，而与地温的相关系数为－０．９７６。

间作模式下作物根系与坡耕地红壤抗蚀性的关系

通过径流小区试验,结合土壤理化性质分析和根系指标测定,研究了玉米单作、大豆单作以及玉米/大豆间作模式下,不同作物根系特性与坡耕地红壤抗蚀性的关系。结果表明,玉米/大豆间作模式在改善土壤理化性质、提高红壤质地和结构方面优于玉米或大豆单作,玉米/大豆间作模式在0—10,10—20,20—30cm土层的含根量、根系表面积、根系体积、根尖数和根长较玉米单作或大豆单作均有提高,其中0—10cm土层范围内差异显著;玉米/大豆间作模式较玉米单作模式在根量、根系表面积、根系体积和根长分别提高了80.95%,50.93%,90.30%和77.99%,较大豆单作模式分别提高了58.70%,73.36%,123.05%和149.27%;在20—30cm土层范围内,间作模式根长较玉米单作模式提高了150.48%,较大豆单作模式提高了206.94%;不同种植模式下,土壤抗蚀性指数在10—20cm土层差异不显著,在0—10cm和20—30cm土层之间差异显著;不同深度土层范围内,间作模式土粒抵抗分散能力均最强;在间作模式下,同期土壤流失量较单作减少,土壤流失量与作物根系量、根系表面积、总根长、根系体积和根尖数呈显著负相关。玉米大豆间作可以通过改善根系特征,提高土壤有机质含量,进而提高土抗蚀性。

玉米农田生态系统水碳通量日变化特征研究

农田生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,研究其CO_2通量和水汽通量的变化特征对于探讨整个陆地生态系统的碳、水循环具有重要的意义。笔者采用涡度相关系统测定了晴天条件下夏玉米农田生态系统抽穗期的水碳通量,分析其日变化特征。研究结果表明:(1)农田生态系统CO_2通量随着光合有效辐射的增强而增大,用米氏方程拟合达到极显著水平,最大潜在碳通量为3.63398 mg/(m^2·s);(2)CO_2通量上午和下午没有明显的差异,不存在气孔抑制现象;(3)水汽通量随着光合有效辐射的增强而增大,但下午的水汽通量显著大于上午,其原因在于下午的饱和水汽压差远远大于上午,造成下午的蒸腾和蒸发更大;(4)冠层导度随时间的推移基本呈减小的趋势,到11:00左右基本保持恒定,到14:00左右随着光合有效辐射越来越弱,冠层导度逐渐减小,造成这一结果的原因可能是露水蒸发引起上午冠层导度被高估。

基于GIS的陕西省定边县耕地种植玉米适宜性评价

【目的】对陕西定边县耕地种植玉米的适宜性进行评价,旨在为耕地的科学管理及可持续利用提供参考依据。【方法】以地处黄土高原与鄂尔多斯荒漠草原连接的陕西省定边县为例,通过野外调查与室内分析,在GIS技术的支持下,将土壤图、土地利用现状图和行政区划图叠加确定评价单元,结合层次分析法、模糊评价法等数学方法,从土壤管理、土壤养分、土壤性质、立地条件4个方面共选取10项指标,对定边县耕地种植玉米适宜性进行了定量评价,并分析了影响该地区耕地种植玉米适宜性的主要指标。【结果】陕西省定边县耕地种植玉米适宜性可分为最适宜、适宜、次适宜和不适宜4个等级,玉米种植最适宜区、适宜区、次适宜区和不适宜区的面积分别为53 185.64,121 634.76,57 681.57和10 801.20hm2,分别占耕地总面积的21.86%,49.99%,23.71%和4.44%;通过层次分析法的组合权重可知,坡度、地貌类型、灌溉能力、土壤质地、有机质和碱解氮为影响该地区耕地种植玉米适宜性的重要指标。【结论】陕西省定边县耕地总体上比较适宜种植玉米,次适宜耕地可以通过改造提高种植玉米的适宜性,不适宜的耕地可以从事其他作物的种植或用作他用。

农牧交错带玉米农田生态系统碳储量变化特征及分布格局

农田生态系统碳储量变化是陆地碳循环和全球气候变化研究中的一个重要问题。选取我国北方典型农牧交错区当地主要作物玉米为研究对象,对该地区在传统深耕覆膜种植方式下不同时期(翻耕后、幼苗期、成熟期、次年翻耕前)的玉米农田生态系统碳储量及分布格局进行研究。结果表明:在该地区传统耕作方式下玉米农田生态系统地上碳储量显著大于地下碳储量,而土壤碳密度随着土层加深变化规律不明显;单株玉米平均碳含率为43.3%,除根系外,玉米叶片、茎秆有机碳含率变化规律表现为幼苗期>收获期;单株玉米碳储量为收获期>幼苗期;玉米农田生态系统土壤碳密度为收获期>幼苗期>次年翻耕前>翻耕后,土壤碳密度在翻耕后较其他时期显著降低(P<0.05);农田生态系统总碳密度与土壤碳密度变化规律一致。玉米农田生态系统经过一个完整的作物生长季后土壤碳密度在次年翻耕前较前一年翻耕后增加了13 415 kg·hm-2;而作物的碳密度在收获期高达10974.8 kg·hm-2。由此可见,玉米农田生态系统对大气有明显的固碳减排作用,其"碳汇"能力较强。

水氮限量供给对盐渍化农田玉米光能利用与产量的影响

为确定河套灌区畦灌条件下盐渍化农田玉米适宜的灌溉和施氮量,田间试验设置了3个灌溉水平150、225、300 mm(分别记为W1、W2和W3)和3个施氮水平172. 5、258. 8、345 kg/hm2(分别记为N1、N2和N3),研究限量水氮对盐渍化农田玉米生殖生长阶段土壤水盐状况、光截获率、光能利用效率(RUE)及产量的影响,并基于通径分析方法探讨了产量形成机制。结果表明:相同施氮量下,W3和W2在玉米抽雄-灌浆期的光截获率显著高于W1(P <0. 05),W3与W2差异不显著;水、氮及交互效应显著影响RUE,特别在灌浆期,RUE与灌溉量和施氮量在一定范围内呈正相关,而过量灌溉或施氮对RUE有抑制作用,适度减氮控水能显著提高RUE; W2N2的产量分别较W3N3、W3N2增产4. 01%、3. 91%(P> 0. 05),适度节水节氮不会显著影响产量;产量与灌浆期叶面积指数(LAI)、光合势、光截获率呈显著正相关,RUE对产量的直接贡献最大,生物累积量、LAI、光合势和光截获率均通过RUE对产量的间接贡献较大; W2N2相比其他处理明显改善了玉米生长后期土壤水盐状况,有利于促进冠层发育和提高光合生产力,其较小平均叶倾角和较大LAI有利于提高光截获量和光合作用面积,特别是其灌浆后期LAI和光合势较其他处理提高7. 15%～42. 24%和5. 95%～37. 60%,LAI下降速率分别较W3N3、W3N2减缓37. 35%、53. 49%,具有更加合理的冠层结构,表现出较高的光合性能,显著促进了生物量的累积(P <0. 05),灌浆期RUE较其他处理显著提高18. 61%～66. 93%,在本试验条件下产量最高。W2N2处理具有节水、节肥、稳产及高光效的优势,可作为河套灌区盐渍化农田玉米适宜水氮模式。

影响北京市2次生物质燃烧事件的表征

采用气相色谱-质谱（GC/MS）法测定2005~2006年北京市31个总悬浮颗粒物（TSP）样品中生物质燃烧分子示踪物——左旋葡聚糖。城区样品左旋葡聚糖的平均含量为334 ng.m-3,变化范围在34.6~1 307ng.m-3之间,与文献报道的台湾云林城区TSP样品的左旋葡聚糖含量水平相差不大,与2003~2004年北京市颗粒物测定结果大体持平,略有降低。通过测定左旋葡聚糖捕捉到影响北京的2次生物质燃烧事件,即2005年10月6日和2006年6月21日邻近省份焚烧玉米秸和麦秸事件。利用气象卫星监测农田焚烧信息,反向风迹图分析这2次事件的源地和传输路径。

松辽平原“玉米带”农田景观结构及动态

本文从作物生境、作物形态、作物种类等不同侧面分析松辽平原“玉米带”农田景观结构状况并分析本区农田景观特征,在此基础上利用长期统计数据进行农田景观比例和农田景观多样化指数计算,得出不同方面农田景观多样化程度动态曲线,由此反映本区40多年来农田景观生态的变化趋势,以期为本区农田景观的合理配置,保持高效和谐的农田景观生态系统而保证农业生产的持续稳定发展提供参考依据。

天津地区夏玉米施钾效果的初步研究

在天津砂壤质潮土上进行了夏玉米施钾效果的试验研究。在施 N 1 87.5kg/hm2 和P2 O5 75kg/hm2 基础上 ,设计了 4个施钾 ( K2 O)处理 ,即 0、37.5、75、1 1 2 .5kg/hm2 。试验结果表明 :随着施钾量增加 ,玉米生长和抗逆性增加 ,果穗增长 ,秃尖减少 ,产量提高。但高钾处理增产幅度变缓 ,其中 75kg/hm2 的施钾处理 (即 N:P2 O5 :K2 O=1 :0 .4 :0 .4 )

基于激光点云的农田玉米种植株数数目识别

为了对玉米种植株数进行无损的自动化识别,利用FARO focus s70地面激光扫描仪、采用四站式扫描方法,采集不同视角下的玉米田块点云数据。设计了一种基于标靶球自动提取的配准算法,对各站获取的点云数据进行精确配准,取得了完整的玉米田块点云数据,并以标靶球拟合误差和标准偏差分析配准精度。对于配准好的3维点云数据,利用采样一致性算法基于圆柱体特征从完整的玉米田块点云中精确分离出茎秆点云,统计玉米种植株数。结果表明,标靶球拟合标准偏差在0.1mm~0.7mm之间,满足仪器测量精度要求;拟合误差总体在2mm~5mm之间,能满足大场景测量配准误差5mm的要求;对玉米种植株数的识别率达到86.1%~92.1%。这一结果对于农田环境下玉米种植株数识别的实际应用方面是有帮助的,为作物的估产提供了数据基础,为智慧农业研究提供了理论方法。

麦秸还田对夏玉米田养分含量的影响

通过比较试验,对目前华北平原小麦-玉米一年两熟农作制度下麦秸还田与否对土壤养分含量的影响及其动态性变化规律进行了探索,以寻求最佳耕作措施。结果表明,不同耕作措施各处理麦收后的肥力基础一致。苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆期、成熟期的土壤养分测定结果显示出差异,且随时间推移差异表现越明显。各期各处理平均值比较表明:麦秸不还田+免耕处理的土壤有机质含量最低,绝对值降低了1.24～2.11 g/kg,相对值降低了9.01%～15.31%,麦秸还田处理比麦秸不还田处理平均增产10.54%,单位面积产量以处理③最高,其次为处理①。

清代中晚期山地广种玉米之动因

16世纪初玉米由美洲传入我国。清代中晚期,玉米在我国长城以南、青藏高原以东范围内不宜传统五谷的山田坡地获得普遍推广和大规模种植。促成此期玉米在我国山地广泛种植的主要动因有四:一是玉米耐旱、耐寒、喜沙质土壤,生物特性适合山地的气温、水利和土壤条件;二是清代乾、嘉、道时期垦荒政策的刺激;三是山区外来人口对山地所有者的利益诱惑;四是市场对玉米的逐步认可和在价格上对玉米生产的刺激。