新疆生产建设兵团农业资源数据采集与整合方法研究

【有关概念】:农业资源数据是用来描述农业资源的数字、字母、符号、图表、图形或其他模拟量。农业资源数据里包含着农业资源信息。【目前研究现状】:目前,新疆生产建设兵团正在大力开展农业大数据研究与应用建设工作,在此过程中,传统的农业资源数据采集与整合方式表现出采集标准不一致,数据质量不高,信息碎片化、流动性低等问题,迫切需要研究出一套经济、可行、高效的农业资源数据采集与整合方法。【本文的内容概括】:本研究综述了国内现阶段农业数据资源的研究进展情况,讨论了农业资源数据采集与整合方法研究的意义。在对新疆生产建设兵团现有农业资源数据进行系统观察、分析和梳理主要问题的基础上,将农业资源数据采集与整合方法拆分成技术指标规范模块、农业资源采集模块、数据质量检查模块、异构数据转换模块、数据分类编码模块、数据管理模块、决策支持模块、农业资源共享模块,建立了一套农业资源数据采集与整合方法模型,搭建了新疆兵团农业资源整合与共享平台。【展望】:农业资源数据的数量、质量和实效性关系到农业大数据的发展基础。本文已针对现阶段农业资源数据采集与整合情况,对分散、异域的农业资源数据进行初步采集与整合,后期将在实践中不断改进其中不必要和不合理的部分,寻求一种更经济、更合理、更有效的工作程序,为挖掘、揭示和再组织不同农业资源数据间的关联关系做好充分的数据准备。

过去30a玛纳斯河流域生态安全格局与农业生产力演变

以空间地域差异明显的玛纳斯河流域为例,在遥感、GIS和历史文献资料的支持下,对该流域上、中、下游4个生态类型区过去30a的生态安全状况进行了评价;采用前人修正的Costanza模型,进行了流域整体的生态健康评价;最后分析了流域生态安全格局变化对农业生产力的影响。研究认为:过去30a间,4个生态类型区生态安全综合评价指数值及生态安全状况变化为:(1)上游山区指数值下降0.13,由较安全区到预警区;(2)中游绿洲城市区指数值增加0.09,由预警区到较安全区;(3)中下游绿洲农区指数值下降0.19,由预警区到中警区;(4)下游荒漠区指数值下降0.14,生态安全状况在预警区间持续下降。流域的生态健康综合评价指数值降低0.13,由健康状态到一般状态。农业生产力在大面积种植棉花的发展模式下得到了高速发展,但也导致农业耗水占到了年均引水量的90%,绿洲边缘地下水位埋深普遍下降了10多米等生态负效应。这表明农业的表观生产力确实提高了,但潜在的生产力下降了,生态安全格局与农业生产力的演变具有同向性,以破坏生态环境为代价而提高的农业生产力是不利于生态和农业可持续发展的。

新疆兵团农业资源信息化体系框架构建初探

根据新疆兵团建制体系及兵团农业资源管理现状,结合新疆兵团农业信息化的实际需要,探讨了建立新疆兵团农业资源信息化体系框架的意义。采用混合分类法将新疆兵团农业资源信息分为七类,并制定了易于识别和记忆的13位编码方案。将新疆兵团农业资源数据库划分为"三级",提出了以兵团农场农业资源信息化工程基础、信息化路线、数据库和信息服务系统为主要内容的新疆兵团农业资源信息化体系框架。

新疆兵团新型团场信息化建设模式探索研究

根据新疆兵团新型团场信息化建设与发展的需要,分析了新疆兵团团场信息化的现状与问题,提出兵团与新型团场信息化发展与建设的建议;探索了新疆兵团新型团场信息化建设模式,在兵团新型团场信息化建设过程中,积极开展现农业信息的网络化和数字化建设,以农业信息化带动农村现代化,为实现兵团团场跨越式发展提供信息技术和信息系统的支撑。

培养青年骨干引进大师提高实验室研究队伍建设水平

该文结合我校兵团绿洲生态农业省部共建国家重点实验室培育基地这几年的发展现状，对其人才队伍现状和存在问题进行了分析，为今后实验窒引进大师级高端人才、培养本校青年骨干、提高实验室研究队伍整体建设水平提供了一定的建设思路和发展举措。

新疆兵团现代农业技术选择研究

从理论和实践两个方面,对新疆生产建设兵团(以下简称"兵团")农业现代化进程中的技术选择战略进行了研究。依据相关理论,总结了国内外经验,特别是兵团近年来农业现代化发展中获得的教训与取得的经验;结合兵团的现实情况,提出了兵团现阶段以及未来一定时期内农业现代化进程中的技术选择策略方案,并提出了相应的对策建议。

新疆生态脆弱性特征及其驱动力

新疆作为我国生态脆弱区之一,常年受到气候和人为因素的严重干扰,使其生态系统出现退化。新疆生态脆弱性聚类特征及从县域尺度和不同土地类型呈现新疆生态脆弱区,尚有待进一步探究。以“敏感性-恢复力-压力度”为评价模型,选取15个评价指标采用主成分分析、地理探测器方法评价2000—2019年新疆生态脆弱性状况及驱动力,旨在探讨新疆生态脆弱性的时空变化、聚类特征、不同地类脆弱程度及其各指标对新疆生态脆弱性指数的驱动力影响。(1)时间上,2000—2019年新疆生态脆弱性指数呈波动下降。不同脆弱性等级占比波动较大,各等级面积占比均呈先增后减再增变化;各脆弱性程度均向更低级或不变的脆弱性等级转变。(2)空间上,近2000—2019年新疆生态脆弱性呈“南高北低”分布规律特征,县域尺度下,生态脆弱性南北分异特征明显,以天山山脉为界,形成南部高脆弱区、北部低脆弱区和东部中脆弱区。(3)新疆生态脆弱性呈“南热北冷聚集”,不同地类的生态脆弱性等级面积占比变化不大,脆弱性程度呈现波动减弱的向好趋势。(4)单因子探测器与交互作用探测器均证明归一化植被指数、植被覆盖度、降水量、净初级生产力、干燥度、年平均气温、土壤有机质为新疆生态脆弱性的主要影响因素。研究结果可为新疆生态环境保护和可持续发展提供科学参考与决策依据。

新疆盐碱地冬小麦优质高效生产关键技术

新疆是我国盐渍化土壤面积分布最广的地区,盐渍化土壤给小麦生产带来诸多不利影响,如出苗困难、弱苗、早衰等,抑制小麦幼苗生长或造成麦苗死亡,严重影响小麦产量。本文针对新疆盐渍化土壤的特点,总结冬小麦在盐渍化土壤上的优质高效生产的关键栽培技术,为新疆盐渍化土壤分布区优质小麦生产提出相应的对策措施。

新疆超高产杂交棉的光合生产特征研究

【目的】研究超高产条件下棉花的光合生产特征,总结超高产形成规律,提出超高产的产量结构和光合生理指标,对挖掘品种产量潜力,构建超高产栽培技术体系具有重要意义。【方法】以杂交棉标杂A1为研究对象,采取定向培育超高产试验示范田,以一般产量水平条件下常规棉品种(系)为对照,研究超高产条件下标杂A1产量形成过程中叶面积指数、叶绿素相对含量(SPAD值)、光合速率和光合物质积累与分配等变化。【结果】与常规高产棉田相比,标杂A1皮棉单产达到3500kg·hm-2时,叶面积指数高且持续期长,叶绿素SPAD值、单叶光合速率在盛铃期至初絮期显著高于对照;群体光合速率峰值高且持续时间长,群体呼吸速率占群体总光合的比例在生育中后期保持在较低水平,初絮期显著低于常规高产棉田;营养器官光合物质积累直线增长期起始时间早、积累持续时间长、物质积累量大,群体总光合物质和生殖器官光合物质积累直线增长期及积累速率峰值出现较晚,积累活跃期较长,物质积累强度大。【结论】杂交棉标杂A1皮棉单产达到3500kg·hm-2的产量结构和生育期主要光合生理指标:总铃数每公顷应大于150万个,单铃重大于5.5g,衣分不低于44%;叶面积指数在盛铃前期应达4.9～5.2,初絮期应维持在3.3以上;叶绿素SPAD值在盛铃期达到65.4～66.5,初絮期仍在64.8以上;单叶光合速率在盛蕾期至盛铃期保持在32.2～36.5μmol·m-2·s-1,初絮期应高于22.2μmol·m-2·s-1;群体光合速率盛铃前期达43.4μmol·m-2·s-1,初絮期在16.3μmol·m-2·s-1以上;总光合物质积累量达26345.4kg·hm-2,经济系数不低于31%。

新疆超高产棉花叶、铃空间分布及与群体光合生产的关系

【目的】研究超高产棉花冠层叶面积分布、叶倾角、主茎节间长度等指标的变化,探讨叶片空间配置对冠层结构的影响及与群体光合生产的关系,揭示超高产形成的机理。【方法】定向培育棉花超高产田,系统测定高产棉花不同生育时期叶面积指数、叶倾角、主茎节间长度等指标的空间分布,分析冠层结构变化对群体光合速率的影响及与棉铃空间分布的关系。【结果】单产皮棉4 000 kg.hm-2超高产棉花吐絮前株高72.3—87.7 cm,主茎平均节间长度为7.15—7.20 cm,中上部节间较长;盛花期至盛铃后期叶面积指数在冠层上、中、下3层的分布比例为1﹕1﹕1,上部叶片的叶倾角为48.8—53.8、中部41.0—49.3、下部30.1—40.1,叶片群体光合速率上、中、下层的分布比例为1.5﹕1.5﹕1;至吐絮期,冠层上部的叶面积指数维持在0.95—1.76,叶片群体光合速率为8.1—13.2μmol.m-2.s-1,占叶片总群体光合速率的45.9%—59.8%;植株上、中、下部结铃数的比例为1.8﹕1.2﹕1,冠层上层铃数较多,铃库所占比例大。【结论】超高产棉花形成的生理基础在于,盛花期至盛铃后期主茎中上部节间长,叶层间隙及叶倾角大,中下部叶面积指数分布比例高,叶片群体光合速率高且在冠层垂直方向呈均匀分布;吐絮期上层叶面积指数和叶片群体光合速率下降缓慢,棉铃空间分布与叶片群体光合速率的空间分布相吻合,叶铃关系协调。

新疆典型农业地区土壤中有机氯农药(OCPs)分布特征及风险评价

为加强有机氯农药(organic chlorinated pesticides,OCPs)的污染预防与控制,该研究分析了新疆典型农业地区有机氯农药的污染状况并对其进行了风险评价。采集表层土壤样品36个,分析其中15种OCPs的残留状况。六六六(Hexachlorocyclohexanes,HCHs)、滴滴涕(dichlorodiphenyltrichloroethanes,DDTs)、氯丹类化合物、硫丹和硫丹盐的质量分数范围分别是0.37～22.82、0.91～858.47、0.15～47.08ng/g、N.D(未检出)～16.27和N.D～73.83ng/g。对OCPs的来源进行分析,发现HCHs来源于历史上工业HCHs的使用或近期林丹的输入,DDT来源于工业品的违法使用和三氯杀螨醇的使用,研究区域氯丹存在新的来源,而硫丹新来源较少。通过主成分分析,从15种OCPs中提取了5个主成分,总方差解释量达到了79.93%。5个主成分分别归因于DDT和工业HCH s的使用、OCPs原料的差异以及研究区域内病虫害的发病特征等。利用灰色关联分析研究区域内OCPs污染状况,结果表明石河子污染水平最高,各研究区域土壤均需要采取进一步的污染控制措施。

新疆生态系统服务价值测算与NPP的相关性分析

目前利用遥感方法计算生态系统服务价值的方法涉及到植被覆盖度、植被类型、温度、降雨等多个参数,使得生态系统服务价值计算复杂,如能简化参数,使生态系统服务价值的计算变得简便,更便于对生态系统变化以及气候变化引起的生态系统服务价值发生改变做出实时评估。通过利用MOD IS数据,结合遥感生态学方法,计算了新疆陆地生态系统2000年的生态服务价值。利用统计学方法探讨了NPP与生态系统服务价值之间的定量关系。结果表明:(1)新疆地区2000年生态系统服务功能所产生的价值为8 871.05×108元,其中贡献量最大的是固定CO2的价值,其次是释放O2,营养物质循环最少;(2)新疆森林的生态系统服务价值最高,达44 073.39元/hm2,其次为耕地,为39 100.37元/hm2,而灌木和草地在15 000元/hm2以上,未利用地为116.14元/hm2,建筑用地几乎为零;(3)生态系统服务价值的空间分布与FVC、NPP的分布具有高度相关性;(4)通过本研究的计算,同时结合其他研究者的数据探讨了NPP与生态系统服务价值之间的关系,表明净第一性生产力NPP与生态系统服务功能价值之间具有良好的线性相关关系。利用遥感方法得到的实时动态的区域NPP计算的方法得到普遍认可,从NPP出发推算生态系统服务价值是目前生态系统价值评估的可行方法,其研究结论为建立动态快速评价生态系统服务价值的方法及其广泛应用打下基础。

玛纳斯河流域绿洲农业弃耕地生态重建的研究

玛纳斯河流域冲积洪积扇的扇缘地带、冲积平原、干三角洲等地下水位高,含盐重的部位,解放后进行了现代机械技术的大规模开垦,但仍然沿用传统的大水压盐(种稻压盐)、大水漫灌技术,打破了正常的水盐平衡。到20世纪70年代至80年代初酿成大范围的土壤次生盐渍化危害,大面积弃耕。后经用机械开挖排渠,实行井灌、井排建设水源地开发水土资源,进行渠系防渗及推广膜下滴灌节水等一整套现代技术,建成了现代水盐平衡系统,用现代水土开发技术收复弃耕地,开垦夹荒地,实现了生态重建、经济发展和社会进步,走上了农业可持续发展的道路。

新疆北疆绿洲区4个紫花苜蓿品种生产性能比较

对4个紫花苜蓿Medicago sativa品种进行连续4年的生产性能比较试验。结果表明:WL-323生长速度比阿尔冈金快,二者均表现出慢—快—慢的生长特点;胖多和金皇后3年中生长速度逐年加快,第3年胖多在所有品种中生长速度最快。4个品种4年总产草量均差异极显著(P<0.01),4年总产草量由高到低排列的混播组合为:胖多>金皇后>阿尔冈金>WL-323。各品种在生长第4年产草量迅速下降,胖多粗蛋白含量最高。对4个品种综合评价后得出,胖多生产性能最佳,绿洲区进行苜蓿引种时可以优先考虑。

新疆玛纳斯河流域农业水资源可利用潜力分析

结合新疆玛纳斯河流域水文水资源、种植结构和节水技术发展等资料,从开源、节流两方面对流域近期(至2010年)、中远期(2010-2030年)农业水资源极限潜力、可挖掘潜力进行了估算。结果表明,就目前水资源的利用水平和开发趋势,玛纳斯河流域未来农业水资源的主要利用途径是开源与节流相结合,以节流为主。全流域尚有的农业灌溉水资源极限潜力为10.75×108m3,近期农业水资源可挖掘潜力为2.13×108m3,其中开源增水潜力0.40×108m3,占18.8%,节流增水潜力1.73×108m3,占81.2%;中远期农业水资源可挖掘潜力5.33×108m3,其中开源增水潜力1.12×108m3,占21.0%,节流增水潜力4.21×108m3,占79.0%。该研究对区域制订节水灌溉规划及水资源系统优化配置具有重要参考价值。

新疆玛纳斯河流域绿洲生态环境可持续发展的综合评价——以石河子市绿洲为例

经过多次综合专家意见,最终确定14项指标作为石河子市绿洲生态环境质量综合评价体系。利用层次分析法定量各指标的权重,表明植被覆盖是影响石河子市生态环境最重要的因素,其次为污染负荷与水网密度状况。通过综合评价表明,2000—2005年间,石河子市绿洲生态环境质量综合评价值介于0.35—0.55之间,说明该区可持续发展处于中等水平,较适合人类生存,但偶尔有不适人类生存的制约性因子出现。

新疆小麦品质生态研究(上)

2001～2004年,在新疆不同生态麦区的25个试验点,选用强、中、弱筋不同类型小麦品种10个,通过同种异地种植和小区试验,研究新疆不同生态条件对小麦品质形成的影响.结果表明,新疆小麦籽粒品质形成生态条件较复杂,品质形成类型具有多样性.在环境条件中(含自然条件和人为栽培措施)籽粒品质形成主要受气候影响,尤其是在小麦抽穗至成熟期间的气候条件,是影响蛋白质数量和质量最主要因素.灌浆期平均温度在20～28℃,有利于小麦蛋白质含量的提高和质量的改善,较有利于烘烤品质的形成.通过小麦品质指标对气候条件的逐步回归分析表明,新疆小麦品质主要受温度条件的影响.小麦品质指标降落数值、千粒重、蛋白质含量、形成时间均受灌浆期温度条件的影响,灌浆期温度决定小麦的最终品质,在一定温度范围相对较高的温度有利于品质的提高.新疆地域广阔,绿洲只占新疆总面积的4.3%左右,点片绿洲主要分布在有水源的山地和荒漠之间,荒漠绿洲间间距较大和海拔高度的影响,形成多种荒漠绿洲气候生态条件.环境与品种互作,是决定新疆强、中、弱筋类型的基础.新疆小麦以强筋、中筋型为主.石河子、奎屯、奇台和南疆多数地区小麦抽穗至成熟期间平均温度较高(20～28℃)适合种植强筋、中筋小麦.哈密等地区6月中旬～7月上旬,常出现＞32℃的高温,籽粒蛋白质含量虽然较高,但蛋白质质量较差,粉质和拉伸特性不佳,烤烘品质变差.巴里坤、昭苏等温凉地区,小麦抽穗至成熟期间,平均气温一般低于18℃,适合中、弱筋小麦生产,灌浆期间若降水过多容易出现穗上发芽,会严重降低小麦品质.新疆是大陆性气候,光照充足,但温度差异较大,专用小麦生产应注意生态条件选择,品种及栽培措施应配套.新疆是灌溉农业,麦田肥水可控性强,工业污染少,病虫害轻,同时,麦收期间晴天较多,雨水少,除个别地区外小麦很少有霉烂和穗上发芽等现象,较适合中强筋小麦品种推广.

新疆杨树-紫花苜蓿林草复合系统中根系分布特征及生产力

为了解杨树(Populus L.)-紫花苜蓿(Medicago sativa L.)林草复合系统中两种植物根系的分布及相互关系,利用WinRHIZOTM对3 a生紫花苜蓿和7 a生杨树在单作和间作条件下0~60 cm土层中的根长密度(RLD)、平均根直径(ARD)和比根长(SRL)的分布进行测定分析。结果表明:间作紫花苜蓿RLD降低了10.01%~54.29%,20~60 cm土壤中紫花苜蓿ARD降低了11.15%~37.30%,间作苜蓿的SRL比单作苜蓿高10.52%~28.78%;间作增加了0~40 cm土层中杨树ARD的20.36%~28.08%,增加了苜蓿种植区域0~20 cm土层中杨树RLD的15.51%~34.23%。杨树SRL受到的影响较小,仅在8月5日的0~20 cm土层中测得单作和间作SRL存在差异,单作杨树SRL比间作杨树高14.46%。单作和间作苜蓿的最高产量均在第一次收获时期,间作降低了苜蓿的产量,在第一次、第二次和第三次收获中产量分别降低了24.7%、30.9%和43.7%,与单作苜蓿相比,杨树/紫花苜蓿林草复合系统中苜蓿的总产量减少了31.2%。通过计算土地当量比,发现杨树与紫花苜蓿复合经营为杨树林带增加了额外来自紫花苜蓿的收入,能够提高系统41%的生产力。综上所述,林草复合系统中紫花苜蓿根系分布及生长受到了不利影响,而杨树根系受到了有利的影响。相比单作种植,林草复合系统有较高的生产力和资源利用效率,具有提高新疆地区防护林带生态和经济回报率的潜能。

便携式X射线荧光光谱仪实验室异位检测法的实用性研究

采用分步取样法验证便携式X射线荧光光谱仪的实验室异位检测法的实用性,以ICP-AES法为基准,对土壤重金属Cr、Cu、As、Pb的含量进行测定,试验中选用70%土壤样品建立一元线性校准模型,30%土壤样品进行校准模型的验证。结果表明,便携式X射线荧光光谱仪实验室异位检测法的检出限分别为Cr 17.7 mg/kg,Cu 10.4 mg/kg,As 5.4 mg/kg,Pb 6.2 mg/kg,均低于国家土壤环境质量一级标准。对国内外标准物质进行多次重复测定,RPD在–8.9%~7.9%,说明仪器在异位测定重金属含量时具有较好的精密度与准确度。分析PXRF法与传统方法测定建立的拟合方程,其决定系数分别为0.817 3、0.787 0、0.673 3和0.722 1,表明PXRF室内异位法可用于土壤重金属Cr、Cu、As、Pb的快速测定;二次采样建立的验证模型R2分别为0.912 4、0.897 9、0.772 3、0.872 9,逐渐靠近理想模型,充分验证PXRF异位法的实用性和校准曲线的准确性,可适用于农田土壤Cr、Cu、As、Pb的快速测定、污染筛查,为土壤重金属速效测定提供有力依据;但仪器在异位测定As元素时准确性降低,建议异位测定时需进行数据校准。