融合无人机光谱信息与纹理特征的大豆土壤含水率估测模型研究

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作者 李志军 陈国夫 +4 位作者 支佳伟 向友珍 李冬梅 张富仓 陈俊英 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期347-357,共11页

及时获取大田作物根区土壤含水率(Soil moisture content,SMC)对于实现精准灌溉至关重要。本研究采用无人机多光谱技术,通过连续2年(2021—2022年)田间试验,采集了大豆开花期不同土壤深度的SMC数据以及相应的无人机多光谱图像,建立了与... 及时获取大田作物根区土壤含水率(Soil moisture content,SMC)对于实现精准灌溉至关重要。本研究采用无人机多光谱技术,通过连续2年(2021—2022年)田间试验,采集了大豆开花期不同土壤深度的SMC数据以及相应的无人机多光谱图像,建立了与作物参数具有较强相关性的植被指数及冠层纹理特征。通过分析植被指数和纹理特征与各深度土层SMC的相关性,分别筛选出与各深度土层SMC相关系数达显著相关(P<0.05)的参数作为模型的输入变量(组合1:植被指数;组合2:纹理特征;组合3:植被指数结合纹理特征),分别利用支持向量机(Support vector machine,SVM)、梯度提升模型(Extreme gradient boosting,XGBoost)和梯度提升决策树(Gradient boosting decision tree,GDBT)对各深度土层SMC进行建模。结果表明,与20~40 cm和40~60 cm土层深度相比,植被指数和纹理特征在0~20 cm土层深度中与SMC表现出更高的相关性。XGBoost模型为SMC估算的最佳建模方法,特别是对于0~20 cm土层深度。该深度估计模型验证集决定系数为0.881,均方根误差为0.7%,平均相对误差为3.758%。本研究结果为大豆根区SMC无人机多光谱监测提供了基础,为水分胁迫条件下作物生长的快速评估提供了参考。 展开更多

关键词 大豆 土壤含水率 无人机 多光谱 植被指数 纹理特征

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灌水施氮和缩节胺用量对南疆棉花产量品质和水肥利用效率的影响

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作者 范军亮 白振涛 +4 位作者 李云霞 白文强 裴胜钊 张富仓 尹飞虎 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期68-78,共11页

为研究灌水量、施氮量和缩节胺用量对棉花籽棉产量、纤维品质和水肥利用效率的交互影响,于2020年和2021年在南疆库尔勒地区开展大田试验,设置3个灌水量(W1:60%ETc,W2:80%ETc,W_(3):100%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量),4个施氮量(N0:0,N200:20... 为研究灌水量、施氮量和缩节胺用量对棉花籽棉产量、纤维品质和水肥利用效率的交互影响,于2020年和2021年在南疆库尔勒地区开展大田试验,设置3个灌水量(W1:60%ETc,W2:80%ETc,W_(3):100%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量),4个施氮量(N0:0,N200:200 kg/hm^(2),N_(300):300 kg/hm^(2),N_(400):400 kg/hm^(2))和2个缩节胺用量(D_(1):120 g/hm^(2),D_(2):240 g/hm^(2))。结果表明:灌水量、施氮量和缩节胺用量对籽棉产量、水分利用效率、肥料偏生产力和部分纤维品质指标影响显著(P<0.05)。灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用对肥料偏生产力和纤维品质影响显著(P<0.05)。株高、叶面积指数和干物质量也受灌水量、施氮量和缩节胺用量三者交互作用影响。W_(3)N_(300)D_(2)处理籽棉产量最高(2020年为7578 kg/hm^(2),2021年为7173 kg/hm^(2)),W1N_(400)D_(1)处理水分利用效率和W_(3)N0D_(2)处理肥料偏生产力最高,W_(3)N_(400)D_(2)处理的纤维长度、纤维强度和马克隆值均获得较大值,纤维品质最佳。基于TOPSIS综合评价方法对棉花产量品质和水肥利用效率进行综合评价,100%ETc灌水量、300 kg/hm^(2)施氮量和240 g/hm^(2)缩节胺用量组合最优,可作为南疆棉花适宜的水氮和化控管理模式。研究结果可为南疆棉花水肥高效利用提供理论依据和科学指导。 展开更多

关键词 灌溉 肥 棉花 产量 品质 水分利用效率 肥料利用效率

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基于地面高光谱遥感的大豆产量估算模型研究 被引量：2

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作者 唐子竣 张威 +3 位作者 黄向阳 向友珍 张富仓 陈俊英 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期145-153,240,共10页

为在田间管理中对作物产量进行估测,通过两年大田试验收集了大豆生殖生长期的高光谱数据及产量数据,基于各生育期一阶微分光谱反射率计算了7个光谱指数:比值指数(Ratio index, RI)、差值指数(Difference index, DI)、归一化光谱指数(Nor... 为在田间管理中对作物产量进行估测,通过两年大田试验收集了大豆生殖生长期的高光谱数据及产量数据,基于各生育期一阶微分光谱反射率计算了7个光谱指数:比值指数(Ratio index, RI)、差值指数(Difference index, DI)、归一化光谱指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)、土壤调整光谱指数(Soil-adjusted iegetation index, SAVI)、三角光谱指数(Triangular vegetation index, TVI)、改进红边归一光谱指数(Modified normalized difference index, mNDI)和改进红边比值光谱指数(Modified simple ratio, mSR),使用相关矩阵法将光谱指数与大豆产量数据进行相关性分析并提取最佳波长组合,随后将计算结果作为与大豆产量相关的最佳光谱指数,最后将各生育期筛选出的与大豆产量相关系数最高的5个光谱指数作为模型输入变量,利用支持向量机(Support vector machine, SVM)、随机森林(Random forest, RF)和反向神经网络(Back propagation neural network, BPNN)构建大豆产量估算模型并进行验证。结果表明,各生育期(全花期(R2)、全荚期(R4)和鼓粒期(R6))计算的光谱指数与产量的相关系数均高于0.6,相关性较好,其中全荚期的光谱指数FDmSR与大豆产量的相关系数最高,达到0.717;大豆产量最优估算模型的方法是输入变量为全荚期构建的一阶微分光谱指数和RF组合的建模方法,模型验证集R2为0.85,RMSE和MRE分别为272.80 kg/hm^(2)和5.12%。本研究成果可为基于高光谱遥感技术的作物产量估测提供理论依据和应用参考。 展开更多

关键词 大豆 产量估算模型 高光谱 光谱指数 机器学习

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土壤水分调控对棉花生长和土壤水盐分布的影响 被引量：6

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作者 姬清元 张富仓 +3 位作者 肖超 刘小强 孙鑫 杨玲 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2023年第1期40-50,74,共12页

【目的】针对北疆地区水资源短缺及棉田土壤盐渍化等问题,研究不同生育期土壤基质势调控对棉花生长、产量、土壤水分及脱盐效果的影响,为北疆棉田节水控盐高效灌溉制度制定提供理论依据。【方法】于2020年4月至2020年9月,在新疆石河子市... 【目的】针对北疆地区水资源短缺及棉田土壤盐渍化等问题,研究不同生育期土壤基质势调控对棉花生长、产量、土壤水分及脱盐效果的影响,为北疆棉田节水控盐高效灌溉制度制定提供理论依据。【方法】于2020年4月至2020年9月,在新疆石河子市146团进行大田试验,以棉花“新陆早42号”为材料,在棉花的苗期(A)、苗期+蕾期(B)、苗期+蕾期+花铃期(C)分别设置W_(1)(-10 kPa)、W_(2)(-20 kPa)和W_(3)(-30 kPa)3个土壤基质势调控灌溉水平,以整个生育期土壤基质势下限-40 kPa为对照(CK),共10个处理,对不同土壤基质势调控处理棉花生长、产量及土壤水盐等指标进行测定,最后采用TOPSIS法对不同处理效果进行综合评价。【结果】1)同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉对棉花的株高、茎粗、叶面积指数、地上干物质量和籽棉产量有明显影响,表现为C>B>A>CK;同一生育期调控灌溉下,随着土壤基质势水平的提高,棉花株高、茎粗、叶面积指数、干物质量均明显增加,其中W_(1)和W_(2)处理明显高于W_(3)和CK。从籽棉产量来看,W_(1)C、W_(2)C、W_(3)C、W_(1)B处理显著高于其他处理,其中W_(1)C处理最高。2)在同一基质势调控水平下,0~40 cm土层的土壤含水率基本表现为C>B>A>CK;随着土壤基质势水平的提高,0~40 cm土层的土壤含水率明显增大,其中W_(1)C和W_(2)C处理土壤含水率明显高于其他处理。3)同一基质势灌溉水平下,不同生育期调控灌溉收获期0~100 cm土层相对脱盐率的平均值基本呈现C>B>A;相同生育期调控下土壤基质势水平越高,土壤脱盐效果越好,相对脱盐率均值越大(A除外),且膜内脱盐效果优于膜外。其中W_(1)C和W_(1)B处理脱盐效果优于其他处理,其相对脱盐率平均值分别为175.16%和152.44%。TOPSIS综合评析结果表明,W_(2)C处理更有利于棉花的生长发育、产量形成和较高的水分利用效率及较好的脱盐效果。【结论】在保证北疆棉田节水控盐高效生产的情况下,在苗期、蕾期和花铃期实施-20 kPa土壤基质势调控灌溉为最佳的灌溉模式。 展开更多

关键词 膜下滴灌 棉花栽培 土壤基质势调控 水分利用效率 土壤水盐

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基于高光谱和机器学习模型的冬小麦土壤含水率监测研究 被引量：2

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作者 唐子竣 张威 +3 位作者 向友珍 李志军 张富仓 陈俊英 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期350-358,共9页

为及时获取大田作物根区土壤含水率(Soil moisture content, SMC),实现精准灌溉,运用高光谱技术,通过连续2年(2019—2020年)田间试验采集了冬小麦拔节期不同土层深度SMC及高光谱数据,构建了3类植被指数(蓝、黄和红边面积等三边光谱参数... 为及时获取大田作物根区土壤含水率(Soil moisture content, SMC),实现精准灌溉,运用高光谱技术,通过连续2年(2019—2020年)田间试验采集了冬小麦拔节期不同土层深度SMC及高光谱数据,构建了3类植被指数(蓝、黄和红边面积等三边光谱参数,与冬小麦根区SMC相关性最高的任意两波段植被指数和前人研究与作物参数相关性较好的经验植被指数)并筛选与各土层深度SMC相关系数最高的植被指数,随后将筛选后的植被指数作为模型输入,分别采用随机森林(Random forest, RF)、反向神经网络(Back propagation neural network, BPNN)和极限学习机(Extreme learning machine, ELM)构建冬小麦拔节期不同土层深度SMC估算模型。结果表明,绝大部分三边参数、任意两波段植被指数和经验植被指数在深度0~20 cm土层的SMC相关系数较20~40 cm和40~60 cm更高,在深度0~20 cm土层两波段组合构建的光谱指数与SMC的相关系数最高,均超过0.8,其中RI与SMC的相关系数最高,为0.851,其波长组合为675 nm和695 nm。RF模型是SMC的最佳建模方法,其中深度0~20 cm土层的模型精度最高,估算模型验证集的决定系数R2达0.909,均方根误差(RMSE)为0.008,平均相对误差(MRE)为3.949%。本研究结果可为高光谱监测冬小麦根区SMC提供依据,为快速评估水分胁迫下的作物生长提供应用参考。 展开更多

关键词 冬小麦 土壤含水率 高光谱 机器学习

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利用相关矩阵法优化光谱指数的冬油菜氮素营养诊断 被引量：1

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作者 唐子竣 向友珍 +4 位作者 王辛 张威 李志军 张富仓 陈俊英 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第17期97-106,共10页

近年来高光谱技术由于无损和高效等优点成为了现代精准农业发展的必要手段方法。为实现冬油菜无损、快速的氮素盈亏诊断,该研究以连续两年(2022—2023年)不同覆盖及施氮处理下冬油菜蕾薹期采集的90份植物样品(地上部生物量和植株氮浓度... 近年来高光谱技术由于无损和高效等优点成为了现代精准农业发展的必要手段方法。为实现冬油菜无损、快速的氮素盈亏诊断,该研究以连续两年(2022—2023年)不同覆盖及施氮处理下冬油菜蕾薹期采集的90份植物样品(地上部生物量和植株氮浓度)和高光谱实测数据为数据源,根据原始光谱和一阶微分(first-order differential,FD)光谱与氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)的相关系数计算了8种(共16个)典型的光谱指数,随后利用相关矩阵法提取最佳光谱组合,并根据与NNI相关系数的计算结果筛选最优光谱指数,最后将最优光谱指数分为3组模型输入变量,分别采用支持向量机(support vector machine,SVM)、随机森林(random forest,RF)、极限学习机(extreme learning machine,ELM)和反向神经网络(back propagation neural network,BPNN)构建冬油菜蕾薹期NNI估算模型。结果表明一阶微分光谱指数与NNI的相关系数均大于原始光谱指数,3个组合选择的光谱指数与NNI的相关系数均较高且波长组合位置均在红边(670~760 nm)内,与NNI相关系数最高的光谱指数为FDSAVI,为0.674,波长组合位于712和678 nm;冬油菜NNI估算模型的最优输入变量与最优建模方法相结合建立的模型为组合2(输入变量为一阶微分光谱指数)与RF模型相结合,其中最优模型验证集的决定系数为0.823,均方根误差为0.079,平均相对误差为7.513%,表明模型精度较高,预测结果将为遥感技术在作物生产中植物氮素营养监测和诊断的潜在应用提供技术依据。 展开更多

关键词 遥感 模型 高光谱 相关矩阵法 冬油菜 氮营养指数

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生物炭和滴灌量对陕北榆林沙土性质和马铃薯生长的影响 被引量：1

7

作者 杨玲 张富仓 +5 位作者 孙鑫 张少辉 王海东 ABDELGHANY Ahmed Elsayed 陈占飞 方玉川 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期221-233,共13页

生物炭具有改良土壤和节水保肥增产的效应,针对榆林沙土地持水保肥能力低的问题,将滴灌施肥与生物炭相结合,探究生物炭施用量和滴灌量对土壤理化性质和马铃薯生长的影响。大田试验设置2个滴灌量水平80%ET_(c)(W1)和100%ET_(c)(W2),5个... 生物炭具有改良土壤和节水保肥增产的效应,针对榆林沙土地持水保肥能力低的问题,将滴灌施肥与生物炭相结合,探究生物炭施用量和滴灌量对土壤理化性质和马铃薯生长的影响。大田试验设置2个滴灌量水平80%ET_(c)(W1)和100%ET_(c)(W2),5个生物炭水平0(B0)、10(B10)、20(B20)、30(B30)和50 t·hm^(-2)(B50),共10个处理,生育期内对土壤容重、孔隙度、有机碳、土壤水分、速效钾、硝态氮、干物质累积量及产量等进行观测。结果表明,随着生物炭施用量的增加,0—20 cm土层土壤容重显著降低,土壤孔隙度、土壤有机碳含量和土壤速效钾含量显著增加,土壤硝态氮含量和含水量先增加后减小。随着滴灌量增加,0—20 cm土层土壤容重降低,土壤孔隙度和含水量增大。生物炭的施用仅对生长后期马铃薯干物质累积量促进效果显著,表现为随着生物炭施用量的增加先增加后减少。马铃薯块茎产量和水分利用效率随着施炭量的增加先增加后减小,马铃薯块茎产量随着滴灌量的增大而增大,W2B30处理下最高,为58263.89 kg·hm^(-2),但与W1B20、W1B30、W2B20处理无显著差异,而水分利用效率最大值出现在W1B20处理,所以从产量、水分利用效率以及经济的角度考虑,W1B20可作为本试验条件下较适宜的水炭组合。 展开更多

关键词 马铃薯 生物炭 滴灌量 土壤性质 生长 产量

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滴灌施肥水平对宁夏春玉米产量和水肥利用效率的影响 被引量：69

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作者 张富仓 严富来 +5 位作者 范兴科 李国栋 刘翔 陆军胜 王英 麻玮青 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第22期111-120,共10页

为探讨不同滴灌施肥水平对春玉米产量及水肥利用效率的影响,应用滴灌施肥技术于2016和2017年在宁夏旱作节水科技园区试验站开展大田春玉米小区试验。以"先玉335"为试验材料,设置4个灌水水平(D_(75):75%ET_c、D_(90):90%ET_c、... 为探讨不同滴灌施肥水平对春玉米产量及水肥利用效率的影响,应用滴灌施肥技术于2016和2017年在宁夏旱作节水科技园区试验站开展大田春玉米小区试验。以"先玉335"为试验材料,设置4个灌水水平(D_(75):75%ET_c、D_(90):90%ET_c、D_(105):105%ET_c、D_(120):120%ET_c,ET_c为玉米需水量)和4个N-P_2O_5-K_2O施肥水平:2016年为60-30-30 kg/hm^2(F_(60))、120-60-60 kg/hm^2(F_(120))、180-90-90 kg/hm^2(F_(180))、240-120-120 kg/hm^2(F_(240)),2017年为150-70-70 kg/hm^2(F_(150))、225-110-110 kg/hm^2(F_(225))、300-150-150 kg/hm^2(F_(300))、375-180-180 kg/hm^2(F_(375)),以1个充分灌水(120%ET_c)无肥为对照(CK),共17个处理。研究不同水肥供应对春玉米株高、茎粗、叶面积指数(leaf area index,LAI)、地上部干物质累积量和产量的影响,并分析其水肥利用效率。2 a试验结果表明:灌水量和施肥量单因素对玉米株高、茎粗、LAI都有显著或极显著的影响,灌水量和施肥量耦合效应对玉米株高有极显著的影响;灌水量和施肥量对玉米成熟期地上部干物质的影响随着2 a施肥梯度的不同而有所差异,在低肥梯度的2016年,灌水量和施肥量对地上部干物质累积有显著的影响,其中D_(120)F_(180)处理籽粒地上部干物质最大,为12 691 kg/hm^2,在高肥梯度的2017年,随着灌水量和施肥量的增加,75%ET_c和105%ET_c处理的地上部干物质累积量有先增加后减小的趋势,D_(90)F_(300)处理下籽粒地上部干物质累积量最大,为14 912 kg/hm^2;在低肥梯度的2016年,灌水施肥量对春玉米产量有显著影响,D_(120)F_(240)处理产量最高,为14 400 kg/hm^2,而在高肥梯度的2017年,D_(90)F_(300)处理玉米产量最高,为16 884 kg/hm^2;2 a试验结果表明灌水量和施肥量对春玉米水分利用效率和肥料偏生产力都有极显著影响。基于春玉米产量和水分利用效率最大值的95%为置信区间优化水肥管理方案,兼顾节水节肥,推荐灌水量在323~446 mm、N-P_2O_5-K_2O施肥量在210-104-104~325-163-163 kg/hm^2。该研究结果对宁夏春玉米滴灌施肥管理具有重要指导意义。 展开更多

关键词 灌溉 肥 蒸腾蒸发量 春玉米 产量 水分利用效率 肥料偏生产力

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GF-2卫星数据融合及在矿山地物识别中的应用

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作者 李得全 马玉强 +1 位作者 张福仓 申元强 《有色金属设计》 2023年第2期115-120,128,共7页

文章以GF-2国产卫星数据为研究对象,以某矿山区为试验区,就多光谱与全色波段数据融合图像的矿山地物目视解译为目的,从GS变换法、Brovey变换法、PCA变换法和NNDiffuse算法开展融合试验研究,对4种方法融合的图像从空间细节的加强和光谱... 文章以GF-2国产卫星数据为研究对象,以某矿山区为试验区,就多光谱与全色波段数据融合图像的矿山地物目视解译为目的,从GS变换法、Brovey变换法、PCA变换法和NNDiffuse算法开展融合试验研究,对4种方法融合的图像从空间细节的加强和光谱信息的维持2个方位进行主观视觉和客观定量进行了比拟评判。结果表明:NNDiffuse算法融合的图像在亮度信息、信息量、清晰度和光谱信息4个方面具有综合优势;此外,应用研究表明:基于NNDiffuse算法融合的图像对于大于9 m 2的不同矿山地物目标均能够识别和圈定。 展开更多

关键词 GF-2 图像融合 评价 矿山地物识别

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河南省中小学创客教育实施问题及对策研究——基于20所试点学校的调研 被引量：2

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作者 郝兆杰 张副仓 +1 位作者 王洋 刘乐琦 《数字教育》 2019年第1期68-72,共5页

为了解河南省中小学创客教育实施情况,论文对20所试点学校开展调研。调研发现,学校均配有创客教师,但专任创客教师极其匮乏;物理创客空间取得了较大进展,但在线空间缺乏,资源整体利用率不高;创客课程开设具有一定科学性,但创客教材质量... 为了解河南省中小学创客教育实施情况,论文对20所试点学校开展调研。调研发现,学校均配有创客教师,但专任创客教师极其匮乏;物理创客空间取得了较大进展,但在线空间缺乏,资源整体利用率不高;创客课程开设具有一定科学性,但创客教材质量亟须提升,创客活动需要优化;创客教育布局较早,但创客教育质量整体偏低。为促进河南省创客教育快速发展,需强化创客师资建设,兼顾物理空间与在线空间,调整资金配置,注重优质教材建设,打造一体化竞赛活动。 展开更多

关键词 创客教育 中小学 河南省 试点学校

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滴灌技术参数对南疆棉花生长和土壤水盐的影响 被引量：22

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作者 张迎春 张富仓 +5 位作者 范军亮 侯翔皓 王海东 刘翔 何平如 薛占琪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第24期107-117,共11页

为确定最适宜南疆棉花生长的滴灌技术参数,于2018和2019年4-10月在新疆库尔勒31团(86°56′58″E,40°53′03″N)开展大田试验,试验设置3个灌溉定额(W1:60%ETc,W2:80%ETc,W3:100%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量)和2个滴头流量(D(1.8):... 为确定最适宜南疆棉花生长的滴灌技术参数,于2018和2019年4-10月在新疆库尔勒31团(86°56′58″E,40°53′03″N)开展大田试验,试验设置3个灌溉定额(W1:60%ETc,W2:80%ETc,W3:100%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量)和2个滴头流量(D(1.8):1.8 L/h,D2.4:2.4 L/h),研究不同灌溉定额和滴头流量对棉花株高、茎粗、叶面积指数、干物质累积量等生长指标、产量及其构成要素(有效铃数、百铃质量)和土壤水盐分布的影响。结果表明:1)同一滴头流量下,W3处理棉花生长指标、产量及其构成要素显著高于W1和W2处理;W1处理灌溉水分利用效率和水分利用效率显著高于其他灌水处理。2)同一灌溉定额下,D2.4处理棉花生长指标、产量及其构成要素、水分利用效率和灌溉水分利用效率显著高于D1.8处理。2018和2019年,W1、W2和W3处理下,D2.4处理的产量比D1.8分别增加4.81%、8.39%、4.69%和4.98%、7.23%、11.06%。D2.4处理土壤含水率均匀性高于D1.8处理;0~40cm土壤含盐量随生育期推进呈上升趋势,随灌溉定额和滴头流量增加而降低。综合分析,灌溉定额为100%ETc、滴头流量为2.4 L/h时棉花生长较好,产量较高,2年最高产量分别为7 361.44和7 837.91 kg/hm2,是南疆棉花适宜的滴灌技术参数组合。研究结果可为指导该地区棉花节水控盐高效生产提供理论依据。 展开更多

关键词 棉花 土壤 灌溉 膜下滴灌 灌溉定额 滴头流量 产量

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水肥调控对滴灌马铃薯生长、品质及水肥利用的影响 被引量：19

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作者 毕丽霏 张富仓 +4 位作者 王海东 王英 吴悠 向友珍 范军亮 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2020年第1期155-165,共11页

研究生育期土壤水分下限调控和施肥对陕北榆林地区滴灌马铃薯生长、品质和水肥利用的影响,以期探寻马铃薯优质高产的水肥调控模式。以马铃薯紫花白为材料,分别在苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期设置3个土壤水分调控... 研究生育期土壤水分下限调控和施肥对陕北榆林地区滴灌马铃薯生长、品质和水肥利用的影响,以期探寻马铃薯优质高产的水肥调控模式。以马铃薯紫花白为材料,分别在苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期、成熟期设置3个土壤水分调控下限水平:W1(55%、60%、65%、55%、55%)、W2(65%、70%、75%、65%、65%)、W3(75%、80%、85%、75%、75%),4个施肥水平N-P 2 O 5-K 2 O(kg·hm^-2)分别为F1(100-40-150 kg·hm^-2)、F2(150-60-225 kg·hm^-2)、F3(200-80-300 kg·hm^-2)、F4(250-100-375 kg·hm^-2),共12个处理,在生育期内对马铃薯生长、产量及品质等指标进行观测,分析马铃薯各指标对水肥的响应机制。结果表明:(1)在同一施肥水平下,W2灌水处理的马铃薯生长、产量、品质、水肥利用效率(WUE)均显著高于W1和W3处理。W2处理的平均产量为43187.15 kg·hm^-2,比W1和W3分别增加了24.59%和5.26%,淀粉和维生素C含量分别增加了15.32%和6.37%,8.04%和4.66%,WUE分别增加了15.53%和7.54%,肥料偏生产力(PFP)分别增加了21.65%和4.41%。(2)在同一灌水水平下,F3施肥处理的马铃薯生长、产量、WUE均显著高于F1、F2和F4处理,淀粉含量和维生素C含量在F2处理最高。F3处理的平均产量为44691.32 kg·hm^-2,比F1、F2和F4处理分别增加了41.79%、10.98%和6.34%。WUE随施肥量的增加均呈抛物线变化趋势,PFP随施肥量增加呈减小趋势,F1处理的PFP平均为108.69 kg·kg^-1,比F2、F3和F4处理分别显著增加了17.41%、41.06%和87.50%。(3)运用主成分分析法评价马铃薯品质表明,F3W2处理排名第一,是榆林地区马铃薯优质高产的最优水肥组合。 展开更多

关键词 马铃薯 滴灌 水肥调控 产量 块茎品质 水肥利用效率

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滴灌施肥生育期比例分配对榆林市马铃薯生长和水分利用的影响 被引量：12

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作者 焦婉如 张富仓 +3 位作者 高月 侯翔皓 范军亮 李志军 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期257-266,共10页

以当地主栽品种"紫花白"为研究材料,按前期(苗期+块茎形成期,ES)少、后期(块茎膨大期+淀粉积累期,LS)多的施肥比例,基于马铃薯苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期占全生育期总施肥量的比例设置了8个处理(T1-T8),研究... 以当地主栽品种"紫花白"为研究材料,按前期(苗期+块茎形成期,ES)少、后期(块茎膨大期+淀粉积累期,LS)多的施肥比例,基于马铃薯苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期占全生育期总施肥量的比例设置了8个处理(T1-T8),研究了同一滴灌施肥水平下,生育期内施肥比例分配对马铃薯的生长、产量和水分利用的影响.结果表明:马铃薯LAI和干物质值均表现为苗期和块茎形成期,ES_(0.4~0.5)处理大于ES_(0.2~0.3),在块茎膨大期时,处理ES_(0.2)大于ES_(0.3~0.5);淀粉积累期和成熟期,处理T7的LAI和干物质下降明显.而块茎形成期开始施肥的处理T1,T2在块茎膨大期、淀粉积累期和收获时都获得了较高的LAI和干物质.对于干物质转运而言,开花后块茎积累量表现为ES_(0.2)>ES_(0.3~0.5),块茎干物质累积主要是在花后同化作用下建立的.产量变化规律为ES_(0.2)>ES_(0.5)(处理T7除外)>ES_(0.4)(处理T5除外)>ES_(0.3)(处理T2除外).各处理马铃薯单株商品薯质量变化规律与产量一致,而平均单薯质量、单个商品薯质量和单株结薯数间没有统一的变化规律.施肥处理水分利用和肥料偏生产力变化趋势与产量类似,各处理耗水量差异不具有统计学意义.综上,从产量和节水角度考虑,试验条件下滴灌施肥马铃薯生育期内比例分配最优方案为苗期和块茎形成期总施肥比例20%(苗期不施肥,形成期20%),块茎膨大期占施肥总量的55%和淀粉积累期占施肥总量25%. 展开更多

关键词 马铃薯 滴灌施肥 生育期 施肥比例 产量 水分利用效率

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水氮供应对温室辣椒生长、产量和品质的影响 被引量：15

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作者 陆军胜 邹海洋 +5 位作者 张富仓 向友珍 吴悠 闫世程 闻磊 严富来 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1192-1201,共10页

研究不同水氮供应对温室辣椒生长、产量和品质的影响,以期探索提高温室辣椒高效生产的水氮管理模式。利用温室小区灌溉试验,以‘陇椒2号’为供试品种,设置3个灌水水平:低水W60(60%ETc)、中水W75(75%ETc)和高水W90(90%ETc),全生育期灌水... 研究不同水氮供应对温室辣椒生长、产量和品质的影响,以期探索提高温室辣椒高效生产的水氮管理模式。利用温室小区灌溉试验,以‘陇椒2号’为供试品种,设置3个灌水水平:低水W60(60%ETc)、中水W75(75%ETc)和高水W90(90%ETc),全生育期灌水量分别为132、156和180 mm;3个施氮水平:低氮N150(150kg·hm^(-2))、中氮N225(225kg·hm^(-2))和高氮N300(300kg·hm^(-2)),共9个处理。在生育期内对辣椒的各生长指标进行观测,并统计产量、产量构成及测定品质等指标。结果表明:灌水量、施氮量及水氮交互作用对温室辣椒生长指标、干物质积累、水氮利用效率、产量及品质都有显著影响;辣椒产量以W75N225处理最高,为52.87t·hm^(-2),较其他处理增产4.31%~88.63%,且水分利用效率(WUE)提高11.74%~59.91%;辣椒干物质积累量以W90N300处理最高,为6 986.57kg·hm^(-2),与W75N225处理差异不显著;果实的干物质积累量以W75N225处理最高,为4 221.58kg·hm^(-2),较其他处理增加7.35%~109.38%;施氮量对辣椒株高影响显著,W90处理下N300和N225处理与N150处理相比,株高增幅分别为16.09%和10.57%,但茎粗之间无显著差异。W75N225处理辣椒果实品质较高,与其他处理相比,维生素C、可溶性蛋白质和可溶性糖质量分数分别增加3.95%~12.88%、-3.09%~14.12%和-0.66%~15.33%,硝酸盐质量分数较W75N300处理降低24.49%。综合分析产量、品质及水氮利用效率可知,W75N225处理为关中地区温室辣椒最适的水氮组合。 展开更多

关键词 辣椒 产量 品质 干物质积累 水分利用效率 氮肥偏生产力

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土壤水分调控对南疆滴灌棉花生长、品质及水分利用的影响 被引量：19

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作者 何平如 张富仓 +4 位作者 范军亮 侯翔皓 刘翔 张迎春 薛占琪 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2020年第4期39-46,共8页

针对南疆地区水资源短缺、棉田水分利用效率低等问题,研究膜下滴灌条件下土壤水分下限调控对棉花生长、产量、品质和水分利用效率的影响。以棉花品种新陆中66号为材料,以田间持水量(FC)为土壤水分上限,棉花生育期设置85%FC(T1)、75%FC(... 针对南疆地区水资源短缺、棉田水分利用效率低等问题,研究膜下滴灌条件下土壤水分下限调控对棉花生长、产量、品质和水分利用效率的影响。以棉花品种新陆中66号为材料,以田间持水量(FC)为土壤水分上限,棉花生育期设置85%FC(T1)、75%FC(T2)、65%FC(T3)、55%FC(T4)和45%FC(T5)5个土壤水分下限来调控土壤水分。结果表明:土壤水分下限的提升对株高和生物量有明显的促进作用,土壤水分下限从45%FC增至85%FC,棉花株高和生物量分别增加了25.80%和25.38%;随着土壤水分下限的降低,灌溉定额减少,T1处理灌溉定额最大(378 mm),T2、T3、T4、T5处理与之相比分别节水11.64%、33.07%、33.95%、46.83%;随着土壤水分下限的提升,棉花产量逐渐增大,但土壤水分下限过高,棉花单株有效铃数降低,产量增加不再明显,水分利用效率较低;土壤水分下限为75%FC时棉花单株有效铃数、单铃重增加,产量和水分利用效率分别达到7146.4 kg·hm^-2和1.40 kg·m^-3;土壤水分调控对棉花纤维品质有显著影响,土壤水分下限越低,马克隆值越大,成熟度指数越高,断裂比强度和断裂伸长率减少,采用主成分分析法得出T2为棉花品质综合较优的处理。因此,建议在膜下滴灌方式下南疆盐碱地区棉花土壤水分下限控制在75%FC为宜,非生育期进行冬灌淋盐,冬灌定额为300 mm,生育期灌溉定额为334 mm,整个生育期灌水12次,灌水周期为8 d。 展开更多

关键词 滴灌 棉花 土壤水分调控 生长 品质 水分利用效率

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分根区交替灌溉下水分亏缺对夏玉米生长和水分利用效率的影响 被引量：7

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作者 程铭慧 范军亮 +2 位作者 张富仓 王海东 向友珍 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期819-823,共5页

为探讨玉米节水灌溉方式的理论依据,通过桶栽试验研究了分根区交替灌溉(APRI)方式下,不同生育期水分亏缺对夏玉米生长、干物质累积质量、籽粒产量、总耗水量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:常规灌溉(CI)方式下,苗期和全生育期水分... 为探讨玉米节水灌溉方式的理论依据,通过桶栽试验研究了分根区交替灌溉(APRI)方式下,不同生育期水分亏缺对夏玉米生长、干物质累积质量、籽粒产量、总耗水量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:常规灌溉(CI)方式下,苗期和全生育期水分亏缺的株高、叶面积和总耗水量均显著低于充分灌溉,但苗期水分亏缺可以提高WUE.相同的灌水方式和亏缺时期,中度亏缺的根干物质质量、地上和总干物质质量以及籽粒产量均显著高于重度亏缺;相同的灌水方式和灌水水平,苗期水分亏缺的株高、叶面积、根干物质质量、地上和总干物质质量以及总耗水量均显著的低于灌浆期,但籽粒产量和WUE均显著高于灌浆期;相同的灌水水平和亏缺时期,APRI的根干物质质量和总耗水量均显著低于CI的,但APRI的籽粒产量和水分利用效率均显著高于CI的.本研究结果表明,APRI在苗期进行中度亏缺有利于营养生长的调控,并达到节水高产,提高WUE的目的. 展开更多

关键词 分根区交替灌溉 水分亏缺 亏缺时期 夏玉米 生长 水分利用效率

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灌溉和施磷对河西地区春玉米生长、产量和磷素利用的影响 被引量：8

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作者 王艳丽 张富仓 +6 位作者 李菊 许新宇 王海东 郭金金 陆军胜 范军亮 向友珍 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1309-1320,共12页

为研究灌溉和施磷量对河西地区春玉米生长、产量、磷素吸收利用的影响,以‘咸科858’为试验材料,设置W1(80%ETc)和W2(60%ETc)2个灌水水平(ETc为作物蒸发蒸腾量)和P0、P50、P100、P150和P2005个磷肥水平(P_(2)O_(5))。生育期内对玉米株... 为研究灌溉和施磷量对河西地区春玉米生长、产量、磷素吸收利用的影响,以‘咸科858’为试验材料,设置W1(80%ETc)和W2(60%ETc)2个灌水水平(ETc为作物蒸发蒸腾量)和P0、P50、P100、P150和P2005个磷肥水平(P_(2)O_(5))。生育期内对玉米株高、茎粗、叶面积指数、干物质积累量、产量、土壤有效磷含量和植物磷含量等进行测定。结果表明,拔节期W1P100处理玉米株高最大为132.63 cm,分别高于其他施磷处理3.84%~23.45%;随着施磷量的增加,玉米的根冠比显著增加,W1P200和W2P200处理的根冠比较大,分别为0.097和0.089;叶面积指数随着施磷量的增加先增加后减小,W1P100处理的叶面积指数最大为3.07,较其他处理提高11.63%~36.44%;灌浆期和成熟期W1P100和W2P150处理的干物质累积量比同一水分不同处理增幅最大分别为19.14%和22.94%,18.39%和25.66%;随着施磷量的增加,土壤中有效磷含量显著增加,W1和W2处理中P50、P100、P150、P200的土壤有效磷平均含量分别较对照增加22.59%、77.94%、84.71%、78.61%和34.37%、82.78%、88.35%、93.92%;灌水量和施磷量对百粒质量及产量有极显著影响,W1各施磷处理玉米产量均比W2高,其中W1P100处理产量最高,达15279 kg/hm^(2),比其他施磷处理高3.58%~22.75%。河西地区,在W1(80%ETc)灌水水平下,当产量最高时盈余率为87%,此时施磷量(P_(2)O_(5))为112.38 kg/hm^(2),0~40 cm土壤有效磷含量为10.88 mg/kg,偏生产力为129.08 kg/kg,在95%置信区间内,求得施磷范围(P_(2)O_(5))为106.76~117.99 kg/hm^(2)。 展开更多

关键词 河西地区 滴灌施肥 磷肥 干物质积累 盈余率 产量

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亏缺灌溉对南疆棉花生长和水分利用的影响 被引量：12

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作者 刘翔 张富仓 +5 位作者 向友珍 侯翔皓 张迎春 何平如 薛占琪 范军亮 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期1270-1276,共7页

针对南疆地区水资源短缺、作物水分利用效率低等问题,以棉花为试验材料进行田间小区试验,在棉花现蕾期、开花期以及结铃期分别设置3个亏缺灌溉水平(W1:50%ETc,W2:65%ETc,W3:80%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量),以全生育期100%ETc灌溉处理为对... 针对南疆地区水资源短缺、作物水分利用效率低等问题,以棉花为试验材料进行田间小区试验,在棉花现蕾期、开花期以及结铃期分别设置3个亏缺灌溉水平(W1:50%ETc,W2:65%ETc,W3:80%ETc,ETc为作物蒸发蒸腾量),以全生育期100%ETc灌溉处理为对照(CK),研究膜下滴灌条件下,不同生育期亏缺灌溉对棉花生长、产量、氮素吸收和水分利用效率的影响.结果表明:现蕾期亏水对棉花株高、叶面积指数、地上干物质生长、氮素吸收和产量有不同程度的抑制效应,但复水后补偿效应显著,其中轻度亏水(W3)在籽棉产量减少3.48%的条件下,WUE高达1.57 kg/m3,显著高于CK的1.48 kg/m3;开花期亏水,棉花的各项生长指标均有显著降低,复水后补偿效应不显著,不利于棉花生长发育;结铃期亏水对棉花地上干物质累积、氮素吸收和产量均有显著的抑制效应,但在W2和W3水平下,WUE均达1.51 kg/m3.综合考虑在保证棉花产量的同时达到节水增产的目的,可在棉花蕾期进行80%ETc灌水,其他生育阶段实施充分灌溉,来控制营养生长,促进生殖生长,获得更高的水分利用效率. 展开更多

关键词 亏缺灌溉 棉花 膜下滴灌 产量 水分利用效率

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不同滴头流量和灌水量下农田土壤湿润体特征及其估算模型 被引量：7

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作者 陆军胜 张富仓 +4 位作者 范军亮 邹海洋 严富来 闫世程 胡田田 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2020年第4期19-26,共8页

为了准确估算滴灌条件下农田土壤湿润体,利用亮蓝染色剂示踪技术分别在陕西杨凌(粘壤土)、甘肃武威(沙壤土)和宁夏盐池(沙土)3个试验站点开展了农田滴灌试验。试验设不同灌水量和滴头流量,研究不同土壤质地条件下灌水量和滴头流量组合... 为了准确估算滴灌条件下农田土壤湿润体,利用亮蓝染色剂示踪技术分别在陕西杨凌(粘壤土)、甘肃武威(沙壤土)和宁夏盐池(沙土)3个试验站点开展了农田滴灌试验。试验设不同灌水量和滴头流量,研究不同土壤质地条件下灌水量和滴头流量组合对农田土壤湿润体的影响,进而探求不同土壤质地的土壤湿润体估算模型。结果表明:在相同的土壤条件下灌水后农田土壤形成的湿润体随灌水量的增加而增大,在相同灌水量下增加滴头流量能够显著增加水平方向的湿润距离,相较于小滴头流量(1.38 L·h^-1)而言,大滴头流量(3.0 L·h^-1)形成宽浅形湿润体。在相同的灌水量和滴头流量下,农田土壤湿润体的垂向湿润距离随土壤饱和导水率(Ks)的增加而增加,随灌水前土壤有效持水能力(Δθ)的增加而减小,而水平方向的湿润距离随土壤饱和导水率(Ks)和有效持水能力(Δθ)的增加而减小。在试验的基础上,利用土壤饱和导水率(Ks)、灌水前土壤有效持水能力(Δθ)、灌水量(v)和滴头流量(q)建立了湿润体垂直和水平方向湿润距离的估算模型(幂函数连乘模型),并结合湿润体形状利用椭圆方程描述湿润体的轮廓形状(湿润体估算模型)。经试验数据验证,农田土壤湿润体估算模型能够很好估算湿润体轮廓,模拟值和试验实测值的决定系数(R^2)在0.93~0.99之间,均方根误差(RMSE)在1.3~4.1 cm之间。 展开更多

关键词 土壤湿润体 灌水量 滴头流量 土壤质地 估算模型

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基于空间分析的宁夏沙土春玉米滴灌水氮管理模式研究 被引量：8

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作者 严富来 张富仓 +3 位作者 范兴科 王英 李越鹏 邹海洋 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期219-228,共10页

基于滴灌水肥一体化条件下研究水氮组合对宁夏沙土地区春玉米地上部干物质量、产量、氮素累积量和水氮利用效率的影响,并运用多元回归分析方法,寻求高产高效的水氮配施制度。设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平(W0.6:0.6 K c ET 0、W0.... 基于滴灌水肥一体化条件下研究水氮组合对宁夏沙土地区春玉米地上部干物质量、产量、氮素累积量和水氮利用效率的影响,并运用多元回归分析方法,寻求高产高效的水氮配施制度。设计灌水和施氮2因素、3个灌水量水平(W0.6:0.6 K c ET 0、W0.8:0.8 K c ET 0和W1.0:1.0 K c ET 0,其中K c为作物系数,ET 0为潜在作物蒸发蒸腾量)和4个施氮量水平(N150:150 kg/hm^2;N225:225 kg/hm^2;N300:300 kg/hm^2;N375:375 kg/hm^2)进行大田试验。结果表明:Logistic函数对春玉米地上部干物质累积量具有较高的拟合度,W1.0灌水处理延后了地上部干物质快速积累期的起点;灌水量和施氮量对产量、植株氮素累积量、水分利用效率(WUE)均有显著或极显著影响,灌水量对氮肥偏生产力(PFPN)有极显著影响,水氮耦合作用对氮收获指数有显著性影响;相同灌水条件下,地上部干物质累积量、产量、植株氮素累积量(W0.8处理除外)和WUE随施氮量的增加先增加、后减小。考虑试验区年降雨量分配不均,基于产量、WUE、PFPN和籽粒氮素累积量,对水氮管理方案进行优化,多元回归分析结果表明,当灌水量与有效降雨量之和为506~576 mm、施氮量为230~335 kg/hm^2时,产量、WUE和籽粒氮素累积量均能同时达到最大值的95%以上,优化区间所得的PFPN约为最大值的80%,为适宜的水氮滴灌管理区间。研究成果可为当地沙土地区春玉米滴灌施肥过程中水氮科学管理提供指导依据。 展开更多

关键词 春玉米 沙土地区 滴灌施肥 水氮 空间分析

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