Advances in Studies of Biological Nitrogen Saving Technology for Wheat

This paper first described the current status of wheat nitrogen fertilizers utilization rate. Then,from balanced fertilizer application,applying slow/controlled release fertilizer,deep application of nitrogen fertilizers and graded application,controlled application amount,selection of application time according to soil properties,diagnosed application of fertilizer with instrument,addition of synergist,and precise fertilizer application,it summarized biological nitrogen saving methods and introduced prospects of future biological nitrogen saving technology.

基于模糊策略的水肥一体机控制可行性分析

为进一步提高我国农业水肥一体机的综合作业效率,实现用水量与施肥量的混合浓度最优配置,以模糊策略为设计基点,针对整机控制展开可行性分析研究。以整机作业架构组成为基础,考虑灌溉施肥同步过程的水肥动态平衡,搭建正确的模糊策略模型,进行系统的软件设计与硬件匹配。通过升级型水肥一体机实施灌施作业的效果验证,结果表明:基于模糊策略的水肥一体机控制系统整体试验过程顺畅,灌施的肥液均匀度可相对提升8.77%,系统对于各监测参数的响应度与稳定性均保持在90%以上,验证了设计的可行性;试验中节水率和肥料利用率分别较模糊策略应用前提升至91.70%和93.15%,整体灌施效率良好,说明了此模糊策略应用设计的优越性。研究结果对于实现水肥一体装备的智能控制水平向纵深提升具有很好的参考价值。

水稻田间育秧水肥药变量喷灌装置设计与试验

为解决南方水稻工厂化田间育秧水肥药人工管理作业中存在的灌溉均匀性差、化肥和农药浪费以及劳动强度大等问题,该研究设计了一种水稻田间育秧水肥药变量喷灌装置,阐述了水肥药变量喷灌装置总体结构和工作原理,进行了关键部件设计与试验;以可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)为控制核心,构建了注肥量在线调控及整机变量喷灌控制系统。采用Box-Behnken试验设计方法,对装置喷灌均匀性与主要影响因素进行试验研究,应用单目标优化方法对喷灌关键参数进行优化,并通过验证试验,得到最优参数组合为:干管入口水压0.20 MPa、球阀开度90°、喷头喷角80°,此时装置的喷灌均匀性为92.69%;构建了氯化钾肥液质量浓度与电导率(electrical conductance,EC)值的线性模型,开展了装置变量灌溉施肥性能试验,3种喷灌等级下各作业区的肥液EC值分别为1.65、1.66和1.68 mS/cm,平均喷灌强度分别为900.85、1 092.04和1 263.67 mm/h,施肥均匀系数分别为85.21%、87.86%和91.62%。采用水肥药变量喷灌装置开展水稻育秧田间管理试验,华航51常规稻和广8优165杂交稻的秧苗长势均匀度均高于95%,成毯性良好,各项素质指标满足机插作业要求。所设计的水肥药变量喷灌装置能够满足水稻田间育秧水肥药变量喷灌作业要求,对提高水稻工厂化田间育秧机械化水平、保证秧苗质量具有实际应用价值。

不同水肥模式对机插稻产量形成和氮肥吸收利用的影响

为阐明机插稻返青活棵-分蘖期不同水肥管理方式对其产量形成和氮肥吸收利用的影响,并提出机插稻返青活棵-分蘖期适宜的水肥管理模式,于2022年以南粳9108和南粳5718为供试品种,在返青活棵-分蘖期设置不同水肥管理方式(水稻返青活棵期多次水分灌排与分蘖期增施氮肥(T1)、水稻返青活棵期多次水分灌排与分蘖期不增施氮肥(T2)、水稻返青活棵期减少灌水不排水且分蘖期不增施氮肥(T3)),对比分析不同水肥管理方式下水稻产量形成和氮肥吸收利用的差异。结果表明,返青活棵-分蘖期不同水肥管理方式对机插稻产量和氮肥吸收利用影响显著。相较于T2处理,T1和T3处理显著增加了水稻产量和氮素积累量,产量分别提高8.2%~9.5%和13.3%~13.7%,成熟期氮素积累量分别提高7.0%~8.8%和12.8%~15.2%(p<0.05)。相较于T1处理,T3处理水稻拔节期茎蘖数降低11.4%~11.9%,茎蘖成穗率显著提高11.3%~12.4%,拔节期叶面积指数和干生物量分别显著降低8.2%~9.3%和6.3%~8.6%,抽穗期-成熟期光合势和群体生长率无显著差异。在产量及其构成因素方面,T1和T3处理间无显著差异(p>0.05)。在氮素吸收利用方面,T1和T3处理在氮素积累量方面无显著差异,但T3处理氮肥农学利用率和氮肥回收利用率较T1分别显著增加20.1%~22.2%和22.7%~23.0%(p<0.05)。综上所述,在分蘖期不增施氮肥的基础上,通过返青活棵期减少灌水和不排水的方式可以实现机插稻产量和氮肥利用率的同步提升。

一种水肥一体机的可视化控制模块应用研究

以进一步提升水肥一体机的作业效率与监测效率为目标,选取可视化技术作为研究切入点,基于可视化控制模块的设计与应用展开讨论。通过充分理解水肥一体机的作业机理,建立用于整机可视化控制的数学模型,并进行可视化控制模块的软件程序设计与硬件组件配置,形成全新高效的可视化水肥一体机。进行可视化控制模块应用作业试验,结果表明:基于可视化机理及控制模型应用的水肥一体机较普通控制下的水肥一体机作业有一定优势,系统的监测准确率与系统响应效率得到明显提升;各水肥管路及水肥参数监测及时,确保整机各项指令与输出正确合理,整机节水率与整机节肥率分别提升了6.80%和7.40%,灌溉均匀度可达90.50%,有利于农作物种植栽培高效高产。

施氮量和穴苗数对中籼稻钵苗有序机抛产量和氮肥利用率的影响

为了筛选杂交中籼水稻钵苗有序机抛穴苗数和氮肥用量,本试验以玮两优8612为材料,研究了穴苗数(1、2和3苗/穴)和不同氮肥用量(0、90、180、270和360 kg/hm^(2))对水稻钵苗有序抛栽产量及氮肥利用率的影响。结果表明,水稻群体结构及生育期均受大田施氮量和穴苗数的协同影响。产量以N18D1处理时最高,为13315.54 kg/hm^(2)。氮肥利用率方面,在中低氮水平下,随着施氮量和基本苗的提高,氮肥农学利用率呈增加趋势,而在高氮水平下,其随着施氮量及基本苗的增加而下降;氮肥偏生产力随着氮量及基本苗的增加而降低。综合来看,适宜的氮素水平(270 kg/hm^(2))和基本苗数(穴苗数为1~2苗)有利于促进水稻分蘖、提高氮肥利用效率,进而获得水稻高产。

自适应模糊PID在营养液制备系统中的研究与应用

针对水肥一体化设备营养液制备系统的非线性、时变性、时滞性、精准性等问题,设计出了自适应模糊PID (FPID)营养液制备系统控制器。通过营养液制备原理与工程应用条件,建立营养液制备过程控制系统模型,基于此模型搭建自适应模糊PID控制技术应用下营养液制备系统仿真及种植试验平台,设置PID控制对比仿真试验。试验结果表明,自适应模糊PID控制相较于PID控制,超调量降低53%,响应时间减少270 s,能够有效解决营养液制备系统存在的非线性、时变性、时滞性、精准性问题。为验证应用效果优越性,设置CK组(人工种植)、PID组(PID控制)、FPID组(自适应模糊PID控制)对比种植试验,并以CK组为基准参照组(节水率、节肥率均为0%)。其结果表明,FPID组节水率为22.62%,节肥率为15.01%,PID组节水率为17.53%,节肥率为11.69%;净光合作用效率检测验证控制效果表明,自适应模糊PID控制>PID控制>人工种植。证明自适应模糊PID (FPID)控制方法具备较好的应用优越性。

机房专用蒸发式冷气机在渭南某C类电信机房的应用

针对渭南市某电信机房空调系统节能改造要求,提出节能、环保的蒸发冷却技术,采用机房专用蒸发式冷气机对机房空调系统进行节能降温设计。为验证其降温效果是否满足C类机房的温湿度要求,测试其运行时温度和相对湿度,并进行分析,测试结果显示,机房内的平均温度波动范围为26.6℃~28.1℃,平均相对湿度波动范围为49.7%~51.6%,满足C类机房温湿度要求;通过全年运行能耗和经济性分析,得改造后蒸发冷却空调系统年节省电量39837.4kWh,节省电费19918.7元,节能率高达54.1%,其投资回报周期也只有4.3年。

施氮量对南疆机采棉产量形成及氮肥利用率影响

为明确南疆机采棉配置模式下施氮量对棉花产量形成及氮肥利用的影响。以(10+66)cm机采棉种植模式为例,在阿克苏市阿瓦提县丰收二场设置了施氮水平为纯氮0、150、300、450和600 kg/hm^2 5个处理,研究不同施氮量对机采棉光合产物积累分配、产量构成因子及氮肥利用效率的影响。结果表明,合理的施氮量能够有效促进棉株生长发育,增加蕾铃数,从而促进干物质积累和棉花单株结铃数及产量提高,施氮量为300、600 kg/hm^2时,棉花产量较高,分别为5 821.79、5 860.16 kg/hm^2,但在施氮量为600 kg/hm^2时的氮肥偏生产力(10.22 kg/kg)和氮肥农学利用效率(2.66 kg/kg)显著低于施氮量为300 kg/hm^2时的氮肥偏生产力(20.00 kg/kg)和氮肥农学利用效率(4.90 kg/kg)。在机采棉种植模式下,阿克苏市阿瓦提县丰收二场施氮量为300 kg/hm^2较为合理,能达到较高的产量和氮肥利用率。

变量技术在农业机械上的应用

变量技术在农业生产中越来越受到欢迎,已开始在耕作、播种、杂草管理、施肥、病虫害控制、栽培以及灌溉等生产作业中得到应用。为此,介绍了变量作业系统的组成和工作原理;分析了我国变量技术在农业机械上的研究现状,为变量技术在农业机械上的推广应用提供依据。

基于RVM的配比变量排肥掺混均匀度离散元仿真及验证

采用试验测量或现有的间接标定方法很难实现配比变量排肥离散元仿真的参数标定,针对此标定难题,该文提出一种基于肥料掺混均匀度-仿真参数相关向量机模型主动寻优的标定方法。将配比变量离散元排肥过程看作特定的非线性系统,采用相关向量机机器学习方法揭示模型参数与肥料掺混均匀度之间的映射关系,建立回归元模型;基于最优模型参数值对应的肥料掺混均匀度值应与试验值一致,采用建立的元模型结合试验统计结果构建适应度函数;基于约束最优的数学思想建立数学模型,通过最优参数值遗传算法迭代计算,得到最优值。5种排肥转速下(30、40、50、60、70 r/min),排肥器采用碰撞边缘为外凸曲线形的A型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为6.4%,磷肥为4.1%,钾肥为5.9%;标定前氮肥为26.8%,磷肥为28.9%,钾肥为36.1%。采用碰撞边缘为直线形的B型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为5.8%,磷肥为5.6%,钾肥为4.9%;标定前氮肥为21.9%,磷肥为32.5%,钾肥为28.9%;采用碰撞边缘为内凹曲线形的C型掺混腔时,标定模型排肥后肥料掺混均匀度与试验值的相对误差均值:氮肥为5.0%,磷肥为3.7%,钾肥为8.7%;标定前氮肥为36.2%,磷肥为31.6%,钾肥为24.4%,该方法能够实现配比变量排肥离散元仿真参数准确有效的标定。

我国人口年龄结构、储蓄效应与经济增长

本文遵循生命周期理论,在构建三期世代交叠模型的基础上,研究了人口年龄结构、储蓄率与经济增长之间的关系。本文运用1991—2010年我国29个省(市、自治区)的省际面板数据进行了实证分析,结果表明:实证分析结果与理论模型的预测分析相一致,其中少年儿童抚养比与储蓄率成呈负相关关系,老年抚养比的寿命效应超过了负担效应与储蓄率呈正相关关系,人口结构变量对人均GDP的影响大都通过了显著性检验,对被解释变量储蓄率和人均GDP增长进行了较好的解释。

不同氮肥用量对机械条播小麦产量的影响

以‘扬麦16'为材料,在机械条播下,研究了氮肥用量及运筹技术对小麦产量的影响。结果表明:机械条播下,基蘖肥:穗肥=8:2,施氮量315 kg/hm^2时,小麦产量最高,增效明显;在施纯氮量为270 kg/hm^2水平下,适当提高穗肥比例至30%,可实现节氮增效效果。

氮素基蘖穗肥施入比例对机插水稻生育及产量的影响

为探讨氮素基蘖穗肥不同施入比例对机插水稻生育及产量的影响,以超级稻"盐丰47"为材料,采用小区对比方法进行了田间试验。结果表明,提高基蘖肥施入比例,可提高水稻群体最高茎蘖数与齐穗期有效叶面积率、干物质积累量;提高穗肥施入比例,可提高水稻茎蘖成穗率与齐穗期高效叶面积率、净光合速率,可提高齐穗后水稻群体干物质积累量占籽粒产量百分比;单位面积收获穗数、颖花量及收获指数随着穗肥施入比例的增加表现为先增后减。在每667 m2施氮(N)18 kg的前提下,氮素基蘖穗肥比例20∶50∶30的处理获得最高单产为每667 m2762.1 kg。

基于ARM微处理器的田间变量施肥控制系统研究

介绍了一种的实现精准农业变量施肥作业的施肥控制系统。该系统接收各种输入信号,经过ARM嵌入式内核处理后,输出控制液压马达的脉冲信号,让液压马达再现控制信息,用以调整排肥机构的转速,实现精准农业变量施肥。实践证明,该控制器具有一定的稳定性,能达到预期效果。

杂交中籼水稻机插栽培氮肥运筹研究

[目的]明确杂交中籼水稻机插栽培高产高效氮肥运筹技术模式。[方法]2007和2008年,分别以两优6326和丰两优3号为试材,在机插和相同磷钾肥(底肥)条件下,设置3种施氮量(165、210和255 kg/hm2)和2种基蘖肥与穗粒肥比例(6.0∶4.0和7.5∶2.5),进行田间裂区试验。[结果]在中小苗机插条件下,杂交中籼水稻丰产栽培的适宜施氮量为210 kg/hm2;减少基蘖肥施氮比例、相应适当增加穗肥施氮量,并在倒2叶期追施40%的穗肥,更有利于机插杂交中籼水稻高产群体的形成,并对抽穗后干物质积累量和稻谷产量有明显的促进作用;基蘖肥∶穗肥比例以6.0∶4.0为佳。[结论]杂交中籼稻机插栽培的氮肥运筹不同于常规粳稻机插栽培;在9750 kg/hm2目标产量水平下,推荐的施氮方案是大田总用氮210 kg/hm2。

基于GPS的变量施肥播种机的试验研究

变量施肥播种机是根据精准农业的技术要求实施变量投放的关键设备。为此,在消化吸收国外先进的变量施肥自动控制技术的基础上,成功研制了国产变量施肥播种机。该播种机由变量控制器控制机械式无级变速器,根据GPS的位置信号,完成处方图设计的播种施肥作业。通过对播种机的静止和地块工作试验可知,施肥变量控制可靠,数据记录正常,变量施肥播种作业效果良好。

机械驱动式精密变量施肥播种机的研制

根据精准农业变量投入的技术要求,研制成功国产变量施肥播种机。该播种机由变量控制器控制机械式无级变速器,根据GPS的位置信号,完成处方图设计的播种施肥作业。通过对播种机的静止和地块工作试验可知,变量施肥控制可靠,变量数据记录正常,播种作业效果良好。

环塔盆地不同施氮量对滴灌核桃生长及产量的影响

为解决新疆核桃树在氮肥利用上存在的高耗低效问题,探讨滴灌条件下不同施氮量对核桃生长及产量的影响,于2016年新疆农业大学林果实验基地开展滴灌核桃大田试验。以9 a生新温“185”核桃树为研究对象,设置3个氮肥(含氮量)梯度(低肥N10.37 kg/株,中肥N20.74 kg/株,高肥N31.47 kg/株),研究了滴灌条件下不同施氮量对核桃叶片SPAD值、叶面积指数、果实体积、产量及品质的影响,分析了不同施氮量下水、氮利用效率。试验结果表明:随着施氮量的增加,核桃的叶片SPAD值和叶面积指数呈现先增后减的趋势;果实体积增加至恒定后表现为:N2>N3>N1。低肥和中肥处理下核桃的个数、产量和出仁率均差异显著,说明增加施氮量显著提高了核桃产出;而高肥处理下产量和中肥处理无显著性差异,核桃产量在中肥处理下达到最大值,为2854.38 kg/hm 2。蛋白质和脂肪在三种氮肥水平下无显著性差异;中肥处理下水分利用率最高;氮肥偏生产力与施氮量显著负相关。因此在环塔盆地滴灌条件下,中肥处理N2,即每株核桃施氮0.74 kg为最佳的施肥量。研究结果对类似地区核桃滴灌施肥管理具有参考意义。

控释掺混肥机插侧深施实现双季稻增产与增效

为揭示控释掺混肥机插侧深施在南方双季稻上的应用效果。采用田间小区试验,早、晚稻分别设置不施氮(N)肥、常规施肥、减N 30%机插侧深施肥和减N 30%机插侧深施控释掺混肥共4个处理,比较控释掺混肥机插侧深施与常规施肥对双季稻产量、经济效益及养分吸收、利用的差异,及其减施潜力。结果表明:与常规施肥处理相比,减N 30%机插侧深施肥处理早稻产量和经济效益分别提高20.2%~20.9%和31.8%~32.4%,有效穗数、总颖花数和总实粒数分别提高6.2%~7.5%,20.5%~25.3%和27.6%~28.2%;晚稻产量和经济效益分别提高3.9%~5.2%和12.6%~13.8%,有效穗数、总颖花数和总实粒数分别提高15.8%~17.8%,16.8%~18.6%和14.0%~16.8%。其中,以减量控释掺混肥机插侧深施处理效果较好。在减N 30%机插侧深施条件下,控释掺混肥处理较常规减N处理早稻成熟期N、P、K养分累积量分别提高1.6%,2.5%,7.9%,晚稻分别提高4.0%,1.1%,0.9%;早、晚稻N肥吸收利用率分别增加4.2%和10.2%,N肥农学利用率分别增加3.3%和1.2%,N肥偏生产力分别增加0.6%和1.2%。总体而言,在洞庭湖平原地区,控释掺混肥机插侧深施能有效减少稻田的N肥投入量,利于形成有效穗,并保证植株整个生育期对N素的需求,提高成熟期N、P、K累积量及N肥利用效率,减少N素损失,从而实现双季稻生产节肥、省工、增产和增效。