分类： 其他 >> 综合 提交时间： 2018-06-24 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要： 华北平原农业的高强度水肥投入造成严重地下水超采和氮素污染风险。中国科学院栾城农业生态系统试验站立足农田生态系统的长期生态学监测和研究，围绕农业资源高效利用和可持续发展，建立了农田土壤-作物-大气系统（SPAC）界面节水调控理论与技术，提出基于农田水平衡的休耕轮作和适水型种植制度调整思路，阐明了农田碳氮循环特征和温室气体排放及硝酸盐淋失通量，在厚包气带水盐运移和硝酸盐转化和削减机理方面取得突破性认识，研发了农田生产信息快速获取和精准管理的技术产品与平台，并与农业发展紧密结合，集成了系列农业生产技术模式，为区域农业的优质高效发展和水资源可持续利用提供了理论和技术支撑。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-08 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要： 精准施肥是减少农业面源污染的重要技术之一, 而土壤养分测试与作物营养诊断是其实施的技术保障, 特别是在农业规模化经营方式下, 急需发展快速、经济、无损的作物氮素营养诊断技术。本文在应用数字图像进行冬小麦、夏玉米氮素营养诊断研究的基础上, 将数码相机搭载到无人机上, 利用无人机航拍技术采集作物冠层数字图像, 研究不同航拍高度下冠层图像相关色彩参数反演冬小麦和夏玉米氮素营养状态的差异, 以确定适宜的航拍高度与敏感的色彩参数, 建立利用无人机航拍数字图像诊断冬小麦和夏玉米氮素营养状态的模型。研究结果表明: 在冬小麦拔节期适宜的航拍高度是16 m, 敏感的色彩参数是可见光大气阻抗植被指数(VARI), 诊断模型为: 冬小麦茎基部硝酸盐浓度=2.103 4e18.874VARI; 夏玉米大喇叭口期适宜的航拍高度是50 m, 敏感色彩参数是蓝光标准化值[B/(R+G+B)], 诊断模型为: 夏玉米第1完全展开叶叶脉硝酸盐浓度=1.5261032[B/(R+G+B)]50.445。依据建立的航拍方法与诊断模型, 分别对冬小麦、夏玉米进行了氮素状态监测的验证, 结果表明诊断结果与冬小麦、夏玉米实测数据的决定系数分别为0.80和0.85, 且均在P<0.01水平显著相关。最后将研究结果进行应用, 生成了冬小麦、夏玉米氮肥追肥作业图。利用无人机搭载数码相机对冬小麦、夏玉米进行氮素营养诊断简单、可行, 但仍有一些技术细节需要完善, 以提高该技术的实用性。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-07 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要： 研究不同耕作措施下小麦-玉米轮作农田N2O、CO2 和CH4 等温室气体的综合增温潜势, 有助于科学评价农业管理措施在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用, 为制定温室气体减排措施提供依据。基于2001 年开始的位于华北太行山前平原中国科学院栾城农业生态系统试验站的不同耕作与秸秆还田方式定位试验, 应用静态箱/气相色谱法于2008 年10 月冬小麦播种时开始, 连续两个作物轮作年动态监测了秸秆整秸覆盖免耕播种(M1)、秸秆粉碎覆盖免耕(M2)、秸秆粉碎还田旋耕(X)、秸秆粉碎还田深翻耕(F)和无秸秆还田深翻耕(CK, 代表传统耕作方式)5 种情况下冬小麦-夏玉米轮作农田土壤N2O、CO2 和CH4 排放通量, 并估算其排放总量。试验期间同步记录每项农事活动机械燃油量、灌溉耗电量、施肥量, 依据燃油、耗电和单位肥料量的碳排放系数统一转换为等碳当量, 测定作物产量、地上部生物量, 估算农田碳截存量, 根据每个分支项对温室效应的作用估算了5 个处理的综合增温潜势。结果表明, 华北小麦-玉米轮作农田土壤是N2O 和CO2的排放源, 是CH4 的吸收汇, 每年M1、M2、X、F 和CK 农田土壤N2O 排放总量依次为2.06 kg(N2O-N)·hm-2、2.28 kg(N2O-N)·hm2、2.54 kg(N2O-N)·hm2、3.87 kg(N2O-N)·hm2 和2.29 kg(N2O-N)·hm2, CO2 排放总量依次为6 904 kg(CO2-C)·hm2、7 351 kg(CO2-C)·hm2、8 873 kg(CO2-C)·hm2、9 065 kg(CO2-C)·hm2 和7 425 kg(CO2-C)·hm2,CH4 吸收量依次为2.50 kg(CH4-C)·hm2、1.77 kg(CH4-C)·hm2、1.33 kg(CH4-C)·hm2、1.38 kg(CH4-C)·hm2 和1.57 kg(CH4-C)·hm2。M1 和M2 处理农田生态系统综合增温潜势(GWP)均为负值, 表明免耕情况下农田生态系统为大气的碳汇, 去除农事活动引起的直接或间接排放的等当量碳, 每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C)·hm2;其他处理农田生态系统的GWP 值均为正值, 表明温室气体是由系统向大气排放, CK、F 和X 每年向大气分别排放等当量碳3 364 kg(C)·hm2、989 kg(C)·hm2 和343 kg(C)·hm2。故华北小麦玉米轮作体系中, 秸秆粉碎还田旋耕是最优化的耕作措施, 其温室效应相对较低, 而又能保证较高的经济产量。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-10-20 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要： 了解农田养分输入、输出和平衡状况, 以及土壤肥力现状与变化特征, 对实现养分资源优化管理、地力的持续提升、肥料利用率提高和农业可持续发展具有重要意义。基于1985 年、2000 年和2014 年河北省南皮县国民经济统计资料, 分析了从1985 年到2014 年县域农田生态系统养分循环与平衡状况; 利用1981 年第2 次土壤普查和2015 年实测南皮县域土壤耕层养分含量数据, 探讨了耕层土壤养分变化及空间分布格局特征。结果表明, 1985—2014 年南皮县农田养分输入输出均呈持续上升趋势, NPK 养分输入由10 701 t 增加至23 386 t, 年递增率2.33%; NPK 养分来源结构略有不同, NP 来源以化肥为主, 其次是人畜粪尿和作物秸秆有机肥源; 而K素来源主要是有机肥源。农田养分输出以作物吸收为主, 占养分总输出的80%以上, NPK 总输出由1985 年的9 093 t 增加到2014 年的18 846 t, 年均增速2.17%。从养分表观平衡的角度看, 从1985 年到2014 年NP 始终有大量盈余, P 素盈余大于N 素, N 和P 表观平衡率分别16.8%~34.2%和26.9%~65.5%; 若考虑有机氮的有效性问题, 1985—2000—2014 年3 个时段有效氮盈亏率依次为18.1%、6.5%和7.8%, 有效氮平衡由盈余转向亏缺; 而K 素经历了由赤字逐渐向盈余的转变过程, 由1985 年的33.5%赤字发展至2014 年的33.6%盈余。受农田养分平衡状况的影响, 南皮县土壤有机质、全氮、有效磷发生了显著变化, 1981—2015 年有机质由8.62 g·kg1 增至14.0 g·kg1, 增幅62.4%; 全氮由0.542 g·kg1 增至0.908 g·kg1, 增幅67.5%; 有效磷由2.0 mg·kg1 增加到20.8 mg·kg1, 增加了9.4 倍。而碱解氮和有效钾变化不明显, 分别由70.5 mg·kg1 和141 mg·kg1 增加到71.8 mg·kg1和147 mg·kg1, 相对增幅仅为1.8%和4.2%。建议今后南皮县在农业生产中大力推广科学施肥技术, 重视有机肥和化肥配施, 推广秸秆还田, 通过改进施肥方法提高肥料利用效率; 养分管理中应提倡“稳氮、控磷、补钾”的施肥对策, 避免过多的盈余养分进入环境。
点击量
点击量
下载量
评论
