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。

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。

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。

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。

绿洲农区玉米生产的生态适应性初步分析

分析了绿洲农区的光、热资源的耦合效应及其玉米适应方式,对春玉米在绿洲农区和非绿洲农区适应性差异做了对比。结果表明:绿洲农区春玉米的适应性是对绿洲特殊的光热耦合下的适应,许多方面是非绿洲地区所无法比拟的。为了提高春玉米对绿洲条件的适应性,应该对春玉米生产进行区域化,因地制宜采用适当栽培模式。

绿洲农区棉花生产的生态适应性分析

从绿洲农区光、温角度入手,比较分析了绿洲与非绿洲农区的光、热资源的耦合效应及其棉花的生态适应性。结果表明:绿洲棉区之所以成为优质棉区,是因为采取的栽培技术使绿洲地区的光、热富能期与高效结铃期耦合的结果,用栽培技术协调了生物与环境间的良好关系,从而确保了绿洲棉产业的迅速发展。

石河子绿洲农业生态系统演替规律初探

研究分析玛纳斯河流域石河子绿洲农业生态系统演替规律结果表明,随着技术投入和市场的开放,绿洲农业生产力呈正向演替,而与之相应的生态环境部分呈逆向演替。人类活动是绿洲演替(正向或逆向)的根本动因,而绿洲所处的环境条件是加速其演替进程的关键,其中水资源时空分布及利用格局是主导因素。玛纳斯河流域农业生态系统良性演替需建立在绿洲资源要素时空优化配置及其协调开发利用上。

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。

基于GEE平台渭库绿洲棉花水分生产率遥感估算

作物水分生产率的准确和定量化评价是提高干旱区作物产量的基础,对缓解水资源短缺和农业可持续发展具有重要意义。以塔里木盆地北岸的渭干河-库车河绿洲(渭库绿洲)为典型区域,基于Google Earth Engine(GEE)云平台,通过建立2009—2020年流域SEBAL遥感蒸散发模型、棉花分布识别模型及估产模型,对流域棉花水分生产率进行评价。结果表明:(1)渭库绿洲棉花产量从2009年的1610.10 kg·hm-2增长到2020年的1855.05 kg·hm-2,增长率为13.20%,棉花种植面积逐年向绿洲边缘延伸,棉花产量重心整体自西向东移动2485 m。(2)棉花生长期2009年蒸散发均值为686.80 mm,2020年为738.66 mm,整体呈上升趋势,其增长率为7.02%,棉花生长期蒸散发最大值为花铃期和吐絮期,蒸散发较高值主要分布在绿洲内部与塔里木河北岸边缘。(3)2009年水分生产率均值为0.21 kg·m^(-3),2020年均值为0.25 kg·m^(-3),12 a间水分生产率均值增长率为16%。在空间上,渭库绿洲水分生产率重心在红旗镇自东北向西南移动1832 m,年均移动速度为152.67m·a^(-1)。绿洲棉花水分生产率呈现东西方向大于南北方向扩张趋势,空间分布方向趋势增强,空间格局趋向集聚化。(4)12 a间产量的增长速度超过了蒸散发的上升速度,促使水分生产率提高。其次,水分生产率与棉花种植面积和合理的水量灌溉技术密切相关,水分生产率高值主要分布于沙雅县新垦农场和新和县桑塔木农场,由于农场规模化种植和集约化管理,促进了棉花增产、农业水资源的稳定分配和高效利用。

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。

新疆于田绿洲2015年农业景观要素水足迹计算

水足迹是评价一个地区水资源利用模式以及消费模式的新方法,是目前生态学领域的热点问题。基于水足迹理论,从农、林、牧、渔四个方面对2015年于田县农业景观要素的虚拟水含量进行计算和分析,结果如下:(1)于田县小麦虚拟水总量最多,占于田县总需水量的28.35%,说明小麦为于田县的主要种植作物;(2)于田县主要农业要素单位质量虚拟水含量大小排序为棉花>小麦>葵花>苜蓿>玉米>薯类>葡萄>蔬菜>果用瓜;(3)2015年于田县总灰水足迹为66.8万m3,棉花无论是总灰水足迹还是单位质量灰水足迹都最大;(4)于田县农业景观要素水足迹中,种植及畜牧业生产水足迹分别为:2.31及3.13亿m3,二者消费水足迹共为2.27亿m3;(5)从于田县城乡居民消耗农畜产品来看,除禽肉、奶类及水产品外,乡村居民消耗均高于城镇居民消耗。本文旨在为于田县水资源的可调蓄性和优化农业种植结构提供参考。

新疆早熟棉花不同水分下临界氮稀释曲线的构建与验证

[目的]基于临界氮浓度(Nc),构建不同水分条件下早熟棉花氮营养指数(NNI)、氮吸收量(N_(upt))和累积氮亏缺量(N_(and))模型,为棉花氮素营养诊断提供快捷准确的方法,以提高水肥利用效率。[方法]田间试验于2021和2022年在新疆石河子市进行,供试棉花品种为当地主栽早熟品种‘新石K-18’。试验采用完全区组设计,设置4个灌溉水量(W):中度亏缺(W1,3000 m^(3)/hm^(2))、轻度亏缺(W2,3750 m^(3)/hm^(2))、正常水分(W3,4500 m^(3)/hm^(2))、水分盈余(W4,5250 m^(3)/hm^(2));5个氮素(N)水平:0、225、262.5、300、337.5 kg/hm^(2),记为N0、N1、N2、N3和N4,共20个处理。出苗后第60、75、90、105、120天,取棉株样品,分为茎、叶和铃,吐絮后棉铃又分为铃壳、棉籽、皮棉,测定干物质量和氮浓度。在吐絮期调查棉花株数、单株结铃数、单铃重,以及皮棉产量和衣分。以植株干重与含氮量构建不同水分条件下的临界氮浓度稀释曲线(Nc),采用均方根误差(root mean square error,RMSE)和标准化均方根误差(n-RMSE)对临界氮浓度稀释曲线的可靠性进行验证。基于Nc,建立棉株氮营养指数、氮吸收量、累积氮亏缺量模型,用于不同水分条件下的棉花氮素最佳用量推荐。[结果]棉花各生育期地上部干物质、棉花产量、氮含量均随灌水与施氮量的增加而增加,籽棉与皮棉产量均以W3N3处理最高,分别为5892与2747 kg/hm^(2)。W1~W4各水分条件下临界氮浓度稀释曲线R~2分别为0.999、0.912、0.952、0.974,RMSE分别为0.284、0.280、0.243和0.269,说明模型具有较高的精度。基于Nc的氮营养指数、氮吸收量与累积氮亏缺量模型,对不同水分条件滴灌棉花氮营养状况的诊断结果均表明N3 (300 kg/hm^(2))为最适施氮水平。综合棉花产量与氮含量,中度水分亏缺条件(W1)下的最佳施氮量为262.5 kg/hm^(2),轻度亏缺、正常水分和水分盈余(W2、W3和W4)条件下均为300 kg/hm^(2)。[结论]建立的滴灌棉花临界氮浓度稀释曲线和基于该模型建立的氮营养指数、氮吸收量和累积氮亏缺量模型,能够精准预测不同水分条件下滴灌棉花的氮素营养状况,为棉花氮营养诊断和高效施氮管理提供支撑。

新疆冬小麦耐低氮品种筛选与评价

【目的】探索建立新疆冬小麦氮素品种筛选评价指标,在生产上筛选推荐耐低氮品种,为新疆冬小麦耐低氮品种选育提供方法和材料依据。【方法】于2018~2019年度分别对新疆成功培育的21份冬小麦品种应用“饿氮法”进行耐低氮种质筛选,并应用隶属函数、主成分分析以及聚类分析等方法,对参试冬小麦品种耐低氮程度进行了评估。【结果】两年度连续测试结果表明,在不施氮肥和正常施氮的对比下,株高、蛋白含量均得到不同程度影响,其中蛋白含量敏感度为最高;主成分分析提出3个主要成分,平均贡献率依次为39.63%、19.22%、18.21%,累积贡献率达到了77.06%。【结论】低氮胁迫对冬小麦的产量与相关性状有较大影响,并根据冬小麦种质资源间耐氮程度的不同,结合以上分析方法,能准确评估新疆冬小麦种质资源耐低氮情况。

基于RF分类调优和SNIC聚类的新疆红枣种植区遥感提取

论文旨在快速提取新疆红枣种植区分布信息和种植面积,为预测产量、价格,巩固脱贫攻坚成果和助力乡村振兴提供数据支持。基于Google Earth Engine云平台,快速获取覆盖全疆的Sentinel-1雷达影像、Sentinel-2光学影像及SRTM地形数据,从中提取光谱、纹理、地形等44个特征并进行特征优选过程,在对随机森林分类器进行超参数调优后,得到新疆2021年10 m分辨率红枣种植区空间分布图,运用超像素聚类的方法对全疆主要红枣种植区域进行分类后处理及分区统计,最终得到全疆红枣种植面积。结果表明:(1)通过基于简单非迭代聚类算法进行分类处理,得到全疆红枣种植面积为4253 km^(2),其主要分布在南疆的阿克苏、喀什、和田地区、巴音郭楞蒙古自治州和东疆的吐鲁番市、哈密市等地。(2)对随机森林分类器进行超参数调优后,能够有效提高提取精度,基于混淆矩阵计算的平均总体分类精度为0.86,平均Kappa系数为0.82,红枣提取的生产者精度为0.87,用户精度为0.80。(3)Sentinel-1极化波段特征在红枣信息提取中占据重要地位,光谱特征和纹理特征次之。结合多源遥感数据能够快速提取新疆红枣种植区分布与面积信息,对推动该地区农业现代化、资源保护和经济发展具有重要意义。

减氮及有机替代对新疆棉田土壤氮素有效性和利用效率的影响

【目的】“连作+棉秆全量还田+高氮肥投入”是新疆绿洲棉花生产的主要技术措施之一。研究该体系下减少化肥用量对棉田土壤氮素转化和有效性的影响,以及等量有机肥替代化肥的效果,为优化施肥方案,提高氮肥利用率提供依据。【方法】于2021和2022年在新疆石河子市二连农试场开展棉花连续定位施肥试验,设置常规施氮量(CF),减施常规氮量的8%(CF-8%)、16%(CF-16%)和24%(CF-24%),在常规氮量下以有机肥替代其中8%(8%OF)、16%(16%OF)和24%(24%OF)的化肥,以及不施氮肥对照(CK),共8个处理。分析不同土层p H、电导率(EC)值、有机质、无机氮和活性有机氮含量、氮转化相关酶活性变化,计算氮肥利用率,并测定棉花产量。【结果】2021和2022年在CF处理基础上减少化肥施氮量,0—20、20—40 cm土层颗粒有机氮(PON)、轻组有机氮(LFON)含量无明显变化,而CF-16%处理可溶性有机氮(DON)和微生物量氮(MBN)占全氮(TN)的比例较CF处理分别提升14.79%和19.88%,0—20 cm土层土壤蛋白酶活性也得到显著增强。CF-24%处理0—20 cm土层微生物量氮(MBN)含量、土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性较CF处理分别下降了10.78%、16.88%、6.25%。随着化肥施用量的减少,深层土壤中累积的NH_(4)^(+)-N与NO_(3)^(-)-N含量降低,减氮处理中CF-16%处理较CF处理的增产率最高,达6.59%。与CF处理相比,16%OF、24%OF处理显著提高了20—40 cm土层土壤p H,0—20和20—40 cm土层有机质含量分别提升了23.44%和12.99%、31.74%和20.14%,土壤EC值分别下降了7.74%和4.72%、5.64%和7.02%,能够改善棉田土壤环境。16%OF处理0—40 cm各土层颗粒有机氮和可溶性有机氮含量两年平均较CF处理分别增加了24.01%和29.15%、18.95%和55.32%,颗粒有机氮和可溶性有机氮在全氮中的占比分别增加了16.32%和32.42%,而24%OF处理的轻组有机氮含量、LFON/TN、MBN/TN、C/N在3个有机替代处理中均为最高。16%OF处理的氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥贡献率、单铃重与产量均高于8%OF和24%OF处理,增产率达17.16%。【结论】适量减施无机氮肥能够减少土壤中无机氮的累积,提升棉花氮肥利用率和产量,以CF-16%处理表现较佳。有机肥替代部分化肥能够增加土壤中活性有机氮的含量和土壤氮转化酶活性,提高土壤供氮潜力,改善棉田土壤微环境,并通过降低20—60 cm深层土壤中的NO_(3)^(-)-N含量提升棉花氮肥利用率,增加棉花单铃重与籽棉产量,其中16%OF处理为本试验最优处理,棉花增产17.16%。

2010~2021年新疆库鲁斯台草原动态遥感监测变化分析

【目的】监测新疆库鲁斯台草原近12年动态变化状况,为生态系统可持续发展和管理提供理论支撑。【方法】利用新疆库鲁斯台草原2010~2021年Landsat影像,计算7种植被指数,基于野外实测草地高度、盖度及生物量数据构建草地退化指数(Grassland degradation index,GDI),建立基于最优植被指数和GDI的库鲁斯台草原草地退化反演模型;并对库鲁斯台草原草地退化状况进行分等定级,从草地退化等级、变化方向及变化强度综合分析库鲁斯台草原动态变化。【结果】(1)地上生物量、覆盖度及高度3个指标在草地退化监测中的权重由大到小为覆盖度(37.6%)>地上生物量(34.3%)>高度(28.1%)。(2)7种植被指数中NDVI与GDI相关性最高,R^(2)为0.854,基于NDVI的草地退化监测模型为GDI=0.860×NDVI+0.038。(3)2010~2021年库鲁斯台草原重度退化面积有所减少,变化方向主要以退化恢复型和未变化型为主,退化增强型面积为减少趋势,变化强度主要为无变化强度及慢速变化强度。【结论】近12年新疆库鲁斯台草原退化过程减弱。