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基于水热耦合的冬小麦-夏玉米产量响应与变化预测 被引量:1
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作者 任贺靖 路凯超 +1 位作者 蔡甲冰 侯立柱 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期429-443,484,共16页
全球气候变化对未来粮食产量影响巨大。水分和温度是冬小麦-夏玉米生长过程中最重要的环境因子,显著影响其产量。利用华北平原保定灌溉试验站2006—2015年冬小麦-夏玉米灌溉试验数据对AquaCrop模型进行参数率定与校核,依据Blank型、Stew... 全球气候变化对未来粮食产量影响巨大。水分和温度是冬小麦-夏玉米生长过程中最重要的环境因子,显著影响其产量。利用华北平原保定灌溉试验站2006—2015年冬小麦-夏玉米灌溉试验数据对AquaCrop模型进行参数率定与校核,依据Blank型、Stewart型、Jensen型、Minhas型4种经典的水分生产函数,构建冬小麦-夏玉米生育期内各阶段积温、耗水量和产量之间的水热生产函数;在此基础上,利用第六次国际耦合模式比较计划CMIP6中海-气耦合全球气候MIROC6模式数据来考虑未来气候变化情景,对低强迫排放情景(SSP1-RCP2.6和SSP4-RCP3.4)、中等强迫排放情景(SSP2-RCP4.5)、中等至高强迫排放情景(SSP3-RCP7.0)和高强迫排放情景(SSP5-RCP8.5)等5种未来气候变化情景的逐日降雨量与气温数据进行降尺度分析,并结合构建的水热生产函数对冬小麦-夏玉米产量变化进行分析和预测。结果表明:经多年灌溉试验数据校核后的AquaCrop模型可以较好地模拟该地区冬小麦-夏玉米生长过程,夏玉米产量模拟值与实测值间的决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、标准化均方根误差(NRMSE)和一致性系数(d)分别为0.91、0.58 t/hm^(2)、0.06、0.97,冬小麦分别为0.80、0.42 t/hm^(2)、0.10、0.94。通过AquaCrop模型模拟的多年数据构建了4种水热生产函数,其中Jensen型生产函数效果最好;冬小麦在抽穗-灌浆期对水分最敏感,返青-拔节期积温对产量影响效应最明显,而夏玉米在拔节-抽穗期对水分最敏感,本阶段积温对产量的影响效应也最明显。在未来气候变化的5种排放情景下,冬小麦潜在产量呈波动趋势,但均高于当前时期的多年平均潜在产量,在SSP3-RCP7.0情景更适合生长发育;夏玉米潜在产量整体呈上升趋势,在SSP1-RCP2.6情景更适合生长发育。在未来5种气候情景下,仅考虑水热条件补充灌溉对冬小麦潜在产量的贡献率为70%左右;生育期降雨量对夏玉米潜在产量的贡献率为94%左右。研究结果可评估未来气候变化下粮食作物产量变化情况,为保障国家粮食安全战略提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 冬小麦-夏玉米 积温 产量 AquaCrop模型 水热耦合 CMIP6
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河北省农业灌溉水资源价值分析——以冬小麦和夏玉米为例
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作者 周淑梅 卢娜 李晶晶 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第3期277-284,共8页
为提升河北省农业灌溉水资源利用效率,缓解其地下水超采问题,以冬小麦—夏玉米为研究对象,基于C—D生产函数计算河北省农业灌溉用水产出弹性,进一步求解各地市农业灌溉水资源价值,并探析河北省农业灌溉水资源价值的时空变异特征及驱动... 为提升河北省农业灌溉水资源利用效率,缓解其地下水超采问题,以冬小麦—夏玉米为研究对象,基于C—D生产函数计算河北省农业灌溉用水产出弹性,进一步求解各地市农业灌溉水资源价值,并探析河北省农业灌溉水资源价值的时空变异特征及驱动力机制。结果表明:研究区冬小麦和夏玉米灌溉用水产出弹性均大于0,表明灌溉水资源对农业生产起积极作用;研究期间,各市冬小麦灌溉水资源价值时间上呈波动上升态势,空间呈“中部>南部>北部”特征;夏玉米灌溉水资源价值时间上呈“先快速上升,后缓慢下降,再逐渐上升”态势,空间特征表现为“南部>北部>中部”,夏玉米灌溉水资源价值整体高于冬小麦。通过优化生产要素配置、推广节水技术等措施可提高河北省农业用水效率,进一步促进河北省农业水资源可持续利用。 展开更多
关键词 河北省 农业灌溉用水 水资源价值 冬小麦—夏玉米 C—D生产函数 时空变异
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有机肥替代化学氮肥对冬小麦-夏玉米产量和土壤肥力的影响 被引量:3
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作者 徐春燕 张倩 +2 位作者 贠一鸣 李岚涛 王宜伦 《河南农业大学学报》 北大核心 2025年第1期79-90,共12页
【目的】探明适宜砂质潮土地区作物增产及土壤肥力提升的有机肥方案,以期为该地区作物增产、土壤培肥提供理论依据。【方法】于2021年10月—2023年10月在河南省新乡县砂质潮土开展冬小麦-夏玉米田间试验,研究常规化肥(N0)、有机肥替代... 【目的】探明适宜砂质潮土地区作物增产及土壤肥力提升的有机肥方案,以期为该地区作物增产、土壤培肥提供理论依据。【方法】于2021年10月—2023年10月在河南省新乡县砂质潮土开展冬小麦-夏玉米田间试验,研究常规化肥(N0)、有机肥替代质量分数20%氮肥(N_(2)0)和有机肥替代质量分数40%氮肥(N40)处理对冬小麦-夏玉米生长性状、产量、养分积累量、土壤理化性状和胞外酶活性的影响。【结果】与常规化肥相比,有机肥替代部分化学氮肥显著提高冬小麦产量27.7%~36.3%,N_(2)0能提高2021—2022年、2022—2023年小麦-玉米轮作周年净收益分别为19.7%、10.5%。N_(2)0对冬小麦增产效果较好,可降低土壤容积质量,提高>0.250 mm粒径团聚体比例,增加冬小麦季土壤有机碳含量0.86~2.77 g⋅kg^(-1),增加全氮含量0.07~0.21 g⋅kg^(-1),提高乙酰氨基葡萄糖苷酶、α-葡糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶等酶活性,实现地上部氮素、磷素、钾素积累量与产量提升。N40提高后季夏玉米大喇叭口期叶绿素相对含量和叶面积指数分别为13.6%和8.7%,降低夏玉米冠层平均温度0.91~1.49℃,提高土壤有机碳、铵态氮、硝态氮、速效磷含量及地上部氮素、磷素、钾素积累量,夏玉米增产32.1%、19.0%。【结论】N_(2)0、N40均能提高冬小麦、夏玉米产量及氮磷钾素积累量,改善土壤理化性状,N_(2)0还能提高小麦-玉米轮作周年净收益,因此有机肥替代质量分数20%氮肥可作为豫北砂质潮土兼顾作物产量、地力提升和经济效益的施肥方案。 展开更多
关键词 有机肥替代化学氮肥 砂质潮土 冬小麦 夏玉米 产量 土壤理化性状
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1958-2023年安徽省淮北平原作物生育期内旱涝急转特征分析 被引量:1
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作者 梁晨辉 朱永华 +2 位作者 王启猛 吕海深 王怡宁 《节水灌溉》 北大核心 2025年第2期71-77,84,共8页
为探究不同作物生育期内旱涝急转时空演变特征,使用安徽省淮北平原6个气象站1958-2023年数据,基于标准加权平均降水指数结合游程理论方法识别冬小麦和夏玉米生育期内旱涝急转,将整个研究期等分为2个时期,分析了作物生育期内的时空变化... 为探究不同作物生育期内旱涝急转时空演变特征,使用安徽省淮北平原6个气象站1958-2023年数据,基于标准加权平均降水指数结合游程理论方法识别冬小麦和夏玉米生育期内旱涝急转,将整个研究期等分为2个时期,分析了作物生育期内的时空变化规律。结果表示:①标准加权平均降水指数结合游程理论方法适用于旱涝急转的识别判断;②冬小麦各生育期旱涝急转频次和受灾风险,整体上高于夏玉米,冬小麦面临旱涝急转威胁高于夏玉米;③时空上,安徽省淮北平原旱涝急转频次、平均强度和受灾风险大部地区呈现上升趋势;④冬小麦播种-出苗、出苗-返青和返青-拔节期旱涝急转风险较高,其中播种-出苗期和返青-拔节期有恶化趋势,夏玉米在拔节-抽雄和灌浆-成熟生育期旱涝急转风险较大,且在拔节-抽雄生育期有上升趋势。将各生育期旱涝急转特征与旱涝急转对农作物影响综合考虑,需要对以下生育期及相应地区进行重点防御:冬小麦播种-出苗、返青-拔节和夏玉米拔节-抽雄时期,冬小麦拔节-抽穗期的蚌埠、蒙城和亳州地区,以及夏玉米灌浆-成熟期的蚌埠地区,这些时期和相应地区将面临较高的旱涝急转风险。 展开更多
关键词 安徽省淮北平原 旱涝急转 生育期 夏玉米 冬小麦 游程理论 标准化加权平均降水指数
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基于APEX模型的冬小麦-夏玉米灌溉制度优化 被引量:1
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作者 碗可琳 于颖多 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期118-126,共9页
农业用水短缺,地下水超采严重是华北平原粮食生产中最主要制约因素。为提高灌溉水利用效率从而压减地下水开采量,以河北省邯郸市为研究区,基于APEX(agricultural policy environmental extender)模型构建了该区域的冬小麦-夏玉米作物轮... 农业用水短缺,地下水超采严重是华北平原粮食生产中最主要制约因素。为提高灌溉水利用效率从而压减地下水开采量,以河北省邯郸市为研究区,基于APEX(agricultural policy environmental extender)模型构建了该区域的冬小麦-夏玉米作物轮作模式下的作物生长模型,进行了农田水分耗散过程及灌溉制度的优化分析。模型共设置9种灌溉处理(冬小麦灌溉定额为120~280 mm、夏玉米为0~160 mm),并采用研究区内的6处试验区2022—2023年田间实测的土壤含水率、作物产量、株高数据对模型进行了精度验证。在此基础上,利用验证后的模型,结合研究区2004—2023年的气象数据,以产量和水分利用效率为指标,对研究区多年平均条件下的冬小麦、夏玉米的最优灌溉制度进行了分析。结果表明:1)基于APEX模型构建的“冬小麦-夏玉米”模型的土壤含水率、作物产量、株高模拟值与实测值均较为接近,产量的均方根误差分别仅为0.13和0.16 t/hm^(2),说明模型可较好地反映邯郸地区冬小麦夏玉米的生长及水分利用情况;2)基于模型对9种灌溉处理的产量以及水分利用效率进行了对比,确定该区域多年平均条件下冬小麦适宜灌溉定额为200 mm,在该灌溉定额下冬小麦产量可达7.14 t/hm^(2),水分利用效率达1.78 kg/m^(3),夏玉米适宜灌溉定额为120 mm,产量为9.05 t/hm^(2),水分利用效率2.78 kg/m^(3);3)若采用优化后的灌溉制度,研究区的灌溉总需水量为1.121109 m^(3),可比当前减少1.49108 m^(3),可对该地区的地下水超采问题起到有效的缓解作用;4)从水分耗散过程来看,在当前畦灌模式下,冬小麦和夏玉米的株间蒸发占总腾发的比例较大,分别为31.7%~35.2%和23.8%~29.5%,可考虑采用滴灌、渗灌和秸秆覆盖等方式控制土壤蒸发以提高灌溉水利用效率。该研究提出了适用于邯郸地区“冬小麦夏玉米”轮作模式的优化灌溉制度,可为华北平原农业灌溉管理及地下水超采治理提供参考。 展开更多
关键词 模型 灌溉制度 冬小麦 夏玉米 水分利用效率 耗水特征
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麦秆还田配合旋耕协同提高麦玉轮作体系周年产量与氮素利用效率
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作者 宋佩鸿 吴群文 +5 位作者 李宗新 钱欣 高英波 张慧 王良 隋鹏 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第5期894-903,共10页
【目的】研究单季麦秆还田配合不同耕作方式对小麦-玉米轮作体系周年产量和氮素贮存利用效率的影响,探究适宜小麦-玉米轮作制度的秸秆还田方式。【方法】山东省济南市长期定位试验始于2012年,田间试验处理包括:小麦玉米秸秆全量还田+小... 【目的】研究单季麦秆还田配合不同耕作方式对小麦-玉米轮作体系周年产量和氮素贮存利用效率的影响,探究适宜小麦-玉米轮作制度的秸秆还田方式。【方法】山东省济南市长期定位试验始于2012年,田间试验处理包括:小麦玉米秸秆全量还田+小麦季旋耕对照(CK),单季麦秆还田配合小麦播种前深耕(DT)、旋耕(RT)和免耕(NT)。在2021—2023年小麦和玉米收获期,采集植株样测定生物量和氮含量,并测定产量。同时采集0—100 cm土层土壤,每20 cm为一个样品,测定土壤全氮含量,分析环境表观氮损失以及氮素利用效率。【结果】与CK相比,RT处理两年均显著提高小麦、玉米及周年产量,增幅分别为4.4%、5.4%及5.1%;而DT处理降低了2021—2022年小麦、玉米和周年产量,在2022—2023年则未产生显著影响;NT处理对两年小麦产量均无显著影响,但分别降低了玉米和周年产量3.8%和4.7%。单季麦秆还田较双季秸秆还田平均显著降低了土壤氮素输入量33.1%。与CK相比,RT处理的作物周年氮素吸收量显著提高5.2%,而DT和NT处理分别降低5.3%和5.1%。RT处理0—20 cm土层的土壤氮素贮存量较CK平均降低了51.9%,但20—40 cm、40—60 cm土层的土壤氮素贮存量分别提高34.7%、56.7%,0—20 cm土层土壤氮素贮存量较DT和NT处理分别提高36.2%和63.5%,20—40 cm土层土壤分别显著降低31.3%和45.7%。DT、RT和NT处理的周年氮素损失均显著低于CK,以RT最低,两年平均较CK降低了67.6%,DT和NT分别平均降低43.9%和42.0%。RT处理较CK显著提高周年作物地上部分氮素吸收效率37.0%,较DT和NT处理分别显著提高16.2%和12.6%。【结论】单季麦秸还田结合旋耕能够提高麦-玉周年产量,促进植株氮素吸收,增加土壤氮贮存并减少农田氮损失,实现麦-玉周年产量和氮素利用协同提高,是黄淮海地区小麦-玉米一年两熟集约化种植体系下适宜的周年秸秆管理方式。 展开更多
关键词 冬小麦-夏玉米轮作 单季小麦秸秆还田 耕作方法 体系产量 周年氮素利用 周年氮损失 土壤氮素贮存量
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轮作期内冬小麦不同灌溉制度对夏玉米水分利用效率的影响
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作者 孟娇 张晓涛 +1 位作者 党红凯 蒋静 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第4期102-110,共9页
为研究华北平原黑龙港流域轮作期内冬小麦不同灌溉制度对雨养旱作夏玉米水分利用效率的影响,在冬小麦生长季设置5种灌溉制度:IS0(不灌水)、IS1(拔节期灌水)、IS2(拔节和扬花期灌水)、IS3(起身、扬花和灌浆期灌水)和IS4(起身、拔节、扬... 为研究华北平原黑龙港流域轮作期内冬小麦不同灌溉制度对雨养旱作夏玉米水分利用效率的影响,在冬小麦生长季设置5种灌溉制度:IS0(不灌水)、IS1(拔节期灌水)、IS2(拔节和扬花期灌水)、IS3(起身、扬花和灌浆期灌水)和IS4(起身、拔节、扬花和灌浆期灌水),分析了冬小麦季不同灌溉制度对后茬作物夏玉米生长期间土壤水分动态变化、有效降雨利用、耗水特性、产量和水分利用效率的影响,并通过TOPSIS-熵权法对耗水量、降雨利用率、产量和水分利用效率4个指标进行综合评价。结果表明:夏玉米季0~30 cm土层的含水率最低,30~60 cm土层的含水率最高,60~100 cm土层的含水率较低;夏玉米生长季的降雨利用率随冬小麦灌溉次数的增加而降低,IS0的降雨利用率最高,达54.31%,IS1、IS2、IS3、IS4分别较IS0降低了7.81%、24.98%、27.49%、28.32%;随着冬小麦灌溉次数的增加,夏玉米季的总耗水量呈增加趋势,IS1、IS2、IS3、IS4的耗水量分别较IS0提高了5.98%、7.23%、14.35%、20.77%;除IS2外,夏玉米的籽粒产量整体上随冬小麦灌溉次数的增加而增加,水分利用效率则随灌溉次数的增加而降低,其中IS2的籽粒产量和水分利用效率均最大,分别为17 593.87 kg/hm2和3.43 kg/m3;IS2的相对接近度约为0.60,相较其他灌溉制度更高,在灌溉制度评价上最优;冬小麦在拔节期和扬花期灌溉两次水(IS2,总灌水量为150 mm),在保证后茬作物夏玉米产量和轮作节水的同时还可以有效利用降雨,水分利用效率整体得到提升。 展开更多
关键词 冬小麦灌溉 夏玉米 水分利用效率 有效降雨量 TOPSIS-熵权法
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增施铵态氮肥诱导滨海盐渍土作物根际降碱抑钠可实现以种适地增产增效
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作者 王丁霞 郝志诚 +2 位作者 李登登 彭懿 冯固 《中国生态农业学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期67-79,共13页
通过改变栽培种植模式激发作物自身抗盐碱的潜力,实现作物以种适地增产增效的目标,对盐碱地绿色产能提升具有重要意义。本试验以滨海盐渍土冬小麦-夏玉米轮作体系为研究对象,采用田间定位试验,设置AS0(100%尿素,磷肥减量)、AS50(50%尿素... 通过改变栽培种植模式激发作物自身抗盐碱的潜力,实现作物以种适地增产增效的目标,对盐碱地绿色产能提升具有重要意义。本试验以滨海盐渍土冬小麦-夏玉米轮作体系为研究对象,采用田间定位试验,设置AS0(100%尿素,磷肥减量)、AS50(50%尿素+50%硫酸铵,磷肥减量)、AS75(25%尿素+75%硫酸铵,磷肥减量)、AS100(100%硫酸铵,磷肥减量)和FP(农民过量施氮磷肥,100%尿素,对照1)、P0(不施磷肥,100%尿素,对照2)6个处理,分析了不同硫酸铵替代尿素比例处理下冬小麦和夏玉米的产量、养分吸收量、氮磷肥利用效率、根际土壤pH、根际土壤盐度和钠吸附比(sodiumadsorptionratio,SAR)的变化。2年田间试验结果表明:P0处理下盐碱地小麦、玉米产量最低,作物生长受到土壤缺磷限制;与FP处理相比,所有减磷处理的作物产量无显著差异。等氮等磷条件下,与全部施用尿素(AS0)处理相比,AS50处理冬小麦平均增产5.4%,夏玉米平均增产1.5%。增施硫酸铵(AS50、AS75、AS100)处理与AS0处理相比小麦根际土壤pH降低0.08~0.24个单位,玉米根际pH降低0.06~0.35个单位。随硫酸铵比例增加,根际土壤速效磷含量呈先增后减的趋势,其中AS50处理速效磷含量最高;根际土壤Ca^(2+)、Na^(+)含量和SAR降低。与FP处理相比,AS50和AS75处理的根际pH、SAR和Na^(+)含量均显著降低,氮磷肥利用效率显著提高;并且玉米季的处理效应比小麦季更显著。在滨海盐渍土区,与FP处理相比,硫酸铵替代50%的尿素能够在磷肥减施的情况下通过诱导根际pH的下降促进SAR和Na^(+)含量降低、提高有效磷和Ca^(2+)含量,营造更适宜作物生长的根际低盐低碱高营养环境,从而提高产量和肥料利用效率。基于以上结果提出了增铵降碱解磷增钙的措施,诱导根土界面肥盐分布区隔化、实现以种适地的轻-中度盐碱地作物增产增效。 展开更多
关键词 以种适地 盐渍土 冬小麦-夏玉米轮作体系 硫酸铵 减施磷肥 根际降碱抑钠 钠吸附比
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冬小麦-夏玉米轮作模式下地下滴灌管埋深与耕作方式适配性研究
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作者 张俊 慕飞 张琳琳 《干旱地区农业研究》 北大核心 2025年第2期233-241,共9页
为确定适宜的地下滴灌毛管埋深与配套耕作方式,以关中地区冬小麦-夏玉米轮作区为研究对象,设置5种不同毛管埋深(0、10、20、30、40 cm)和2种耕作方式(旋耕和免耕),分析了不同处理对冬小麦-夏玉米生长和产量的影响。结果表明:与地表滴灌... 为确定适宜的地下滴灌毛管埋深与配套耕作方式,以关中地区冬小麦-夏玉米轮作区为研究对象,设置5种不同毛管埋深(0、10、20、30、40 cm)和2种耕作方式(旋耕和免耕),分析了不同处理对冬小麦-夏玉米生长和产量的影响。结果表明:与地表滴灌相比,地下滴灌促进了冬小麦-夏玉米生长及产量的形成。毛管埋深40 cm处理减缓了冬小麦-夏玉米前期株高和叶面积生长(2.42%~21.03%),显著降低了夏玉米干物质积累(8.47%)。与地表滴灌相比,冬小麦、夏玉米产量增幅分别为3.55%~7.68%和2.53%~5.16%。毛管埋深为30 cm和40 cm时,不同耕作方式处理之间无显著差异(P<0.05)。综合考虑田间生产实践,免耕与毛管埋深30 cm地下滴灌组合可作为关中地区冬小麦-夏玉米轮作较为适宜的种植模式。 展开更多
关键词 冬小麦-夏玉米轮作 地下滴灌 毛管埋深 旋耕 免耕
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基于不同机器学习方法的典型冬小麦-夏玉米农田CO_(2)通量模拟研究
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作者 唐欢 叶剑 +3 位作者 殷华 高振翔 王锦杰 李成 《农业资源与环境学报》 北大核心 2025年第5期1172-1184,共13页
为探究典型冬小麦-夏玉米农田CO_(2)通量的影响因素及不同机器学习模型对其模拟能力,本研究选取中国生态系统研究网络禹城综合试验站冬小麦-夏玉米农田为研究对象,基于气象、土壤和作物生长等数据,通过类别型特征提升(CATBoost)、极限... 为探究典型冬小麦-夏玉米农田CO_(2)通量的影响因素及不同机器学习模型对其模拟能力,本研究选取中国生态系统研究网络禹城综合试验站冬小麦-夏玉米农田为研究对象,基于气象、土壤和作物生长等数据,通过类别型特征提升(CATBoost)、极限梯度提升(XGBoost)、支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)、随机森林(RF)和K近邻法(KNN)六种机器学习算法,分析其对逐日净生态系统碳交换量(NEE)、总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(Re)模拟的准确性。结果表明:对不同机器学习模型而言,CATBoost模型对农田NEE、GPP和Re模拟的准确性都优于其他模型,XGBoost模型次之。对不同输入变量组合而言,当包含气象变量、土壤变量和作物变量时各机器学习模型的模拟效果最佳,其次是包含气象变量和作物变量,而包含气象变量和土壤变量的模拟效果相对较弱。对不同农田类型而言,六种机器学习模型在不同输入变量组合下表现出冬小麦田NEE、GPP和Re的模拟效果优于对应的夏玉米田,其中冬小麦田GPP和Re的模拟准确性相近,且优于NEE;而夏玉米田NEE和GPP的模拟准确性相近,且优于Re。 展开更多
关键词 CO_(2)通量 机器学习模型 影响因素 模拟能力 冬小麦 夏玉米 农田
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西北旱塬免耕的产量效应受降水特征和施肥显著影响 被引量:2
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作者 张建军 党翼 +8 位作者 赵刚 王磊 周刚 王淑英 李尚中 樊廷录 胡靖宇 王鹤龄 张文菊 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1694-1704,共11页
【目的】在冬小麦-夏春玉米轮作体系,研究不同降水年型条件下西北雨养农业区耕作与施肥对作物产量的影响,为西北旱塬作物高产稳产提供理论依据。【方法】基于2005年甘肃陇东旱塬设置的土壤耕作与培肥长期定位试验(3年冬小麦—1年春玉米)... 【目的】在冬小麦-夏春玉米轮作体系,研究不同降水年型条件下西北雨养农业区耕作与施肥对作物产量的影响,为西北旱塬作物高产稳产提供理论依据。【方法】基于2005年甘肃陇东旱塬设置的土壤耕作与培肥长期定位试验(3年冬小麦—1年春玉米),主处理为传统耕作和免耕,副处理为不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、单施农家肥(M)、氮磷配施(NP)和氮磷配施农家肥(NPM)。结合对冬小麦和玉米产量的分析,探究不同耕作与施肥处理下作物产量在不同降水年型的差异机制。【结果】降水年型、耕作和施肥方式显著影响冬小麦和玉米产量。无论何种降水年型或耕作方式,配施有机肥的NPM处理作物产量(冬小麦3441 kg/hm^(2),春玉米8991 kg/hm^(2))均显著高于其他施肥处理,并且NPM处理对作物的增产效果在丰水年型更为明显。在丰水年型,相对于传统耕作,免耕处理的作物产量无明显差异,但在干旱及平水年型下,免耕冬小麦平均产量分别下降了15.6%和25.7%,玉米平均产量分别下降了17.9%和4.6%;与传统耕作相比,免耕处理下的冬小麦和玉米水分利用效率在干旱年型分别下降了6.7%和17.0%,冬小麦水分利用效率在平水年型下降了24.0%。免耕处理下土壤有机质、全氮、全钾、速效氮、速效磷和速效钾含量显著高于传统耕作。【结论】在西北半干旱雨养农业区,干旱及平水年型免耕虽然提高了土壤养分含量,但降低了作物水分利用效率,这是导致作物产量降低的主要原因。因此,需要根据降水情况选择耕作方式,提高西北黄土旱塬作物产量的稳定性。 展开更多
关键词 黑垆土 传统耕作 免耕 施肥 冬小麦−春玉米轮作 土壤养分 产量 水分利用效率
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2008—2022年黄河故道冲积平原区冬小麦和夏玉米物候期观测数据集 被引量:2
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作者 丁大伟 雍蓓蓓 +5 位作者 任文 谢坤 赵永鉴 王广帅 陈金平 王明辉 《农业大数据学报》 2024年第4期552-557,共6页
冬小麦和夏玉米是黄淮平原农田生态系统中的主粮作物,为保障国家粮食安全作出了突出贡献。准确掌握主粮作物关键物候期对估算作物产量、改进农业生产管理水平、预防农业气象灾害具有重要意义。本数据集整合了黄河故道冲积平原区近15年(2... 冬小麦和夏玉米是黄淮平原农田生态系统中的主粮作物,为保障国家粮食安全作出了突出贡献。准确掌握主粮作物关键物候期对估算作物产量、改进农业生产管理水平、预防农业气象灾害具有重要意义。本数据集整合了黄河故道冲积平原区近15年(2008—2022年)一年两熟冬小麦-夏玉米连作制度下作物不同物候期的生态观测数据,主要包含观测样地信息、冬小麦物候期数据、夏玉米物候期数据。本数据集将为区域农业定量遥感研究、作物生长模型模拟研究、农业气候变化研究及农业生产和管理决策提供科学依据和数据支撑。 展开更多
关键词 冬小麦 夏玉米 作物物候期 数据集
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冬小麦-夏玉米轮作田沟金针虫垂直活动特征
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作者 赵花荣 任三学 +4 位作者 齐月 张玲 田晓丽 杨超 胡丽丽 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期467-479,共13页
基于河北固城农业气象国家野外科学观测研究站2019—2020年、2021—2022年冬小麦-夏玉米轮作田沟金针虫在土壤中分层调查数据,引入虫口重量指标,结合虫口密度指标,揭示沟金针虫在冬小麦-夏玉米轮作田为害-休眠动态变化,讨论沟金针虫在... 基于河北固城农业气象国家野外科学观测研究站2019—2020年、2021—2022年冬小麦-夏玉米轮作田沟金针虫在土壤中分层调查数据,引入虫口重量指标,结合虫口密度指标,揭示沟金针虫在冬小麦-夏玉米轮作田为害-休眠动态变化,讨论沟金针虫在土壤中垂直活动特征、气象条件与其相关性以及对冬小麦产量影响。结果表明:沟金针虫在冬小麦-夏玉米轮作田存在3个为害期和3个休眠期,且交替出现。3个为害期出现在冬小麦返青-拔节期、夏玉米幼苗期、冬小麦秋苗期,3个休眠期出现在冬小麦越冬期、冬小麦成熟-收获期、夏玉米灌浆-成熟期,3个为害期中以冬小麦返青-拔节期最为严重。冬季偏暖及春季回暖早,沟金针虫表现出晚下早上特征,使得沟金针虫冬季休眠期缩短而为害活动期延长;土壤温度、湿度以及食源关系共同影响沟金针虫为害、休眠以及取食活动,其为害适宜土壤重量含水率约为15%~18%,适宜土壤温度为14~18℃。分析沟金针虫为害与冬小麦减产率可知,虫口密度每增加10 m^(-2)或虫口重量每增加1.0 g·m^(-2),可导致减产率增加5.1%。 展开更多
关键词 沟金针虫 垂直活动 冬小麦 夏玉米 轮作田
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不同锌源叶面喷施对冬小麦和夏玉米产量及籽粒营养品质的影响 被引量:10
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作者 颜为 孙金鞭 +6 位作者 吕洪国 黄萌 王志伟 齐世军 崔振岭 薛艳芳 刘开昌 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期504-515,共12页
为探明不同锌源叶面肥喷施对小麦和玉米产量、籽粒矿质元素含量及锌、铁生物有效性的影响,对冬小麦-夏玉米轮作体系开展不同叶面肥喷施试验。小麦季设置去离子水(CK1)、尿素(CK2)、尿素+纳米氧化锌(U+ZnO)、尿素+壳聚糖纳米锌(U+ZnCNP)... 为探明不同锌源叶面肥喷施对小麦和玉米产量、籽粒矿质元素含量及锌、铁生物有效性的影响,对冬小麦-夏玉米轮作体系开展不同叶面肥喷施试验。小麦季设置去离子水(CK1)、尿素(CK2)、尿素+纳米氧化锌(U+ZnO)、尿素+壳聚糖纳米锌(U+ZnCNP)、尿素+普通七水硫酸锌(U+Zn)5种叶面肥处理;玉米季增加尿素与锌铁硒多元混合喷施处理(U+Zn/Fe/Se)。结果表明:各叶面肥喷施处理对小麦和玉米籽粒产量均无显著影响,但对籽粒微量元素含量有显著影响。不同锌源与尿素混合叶面肥对小麦籽粒锌含量强化效果由弱到强依次为U+ZnCNP<U+ZnO<U+Zn。与CK2处理相比,处理U+Zn使小麦籽粒锌含量显著提高77.7%(从22.80 mg·kg^(-1)增加至40.52 mg·kg^(-1))、籽粒植酸与锌(PA/Zn)摩尔比显著下降42.1%,使籽粒锌生物有效性(TAZ)显著提高74.5%。对于玉米,与CK2处理相比,处理U+Zn/Fe/Se使籽粒锌含量提高32.3%(从14.93 mg·kg^(-1)增加至19.60 mg·kg^(-1))、硒含量显著提高12.7倍(从17.66μg·kg^(-1)增加至242.04μg·kg^(-1))、籽粒PA/Zn摩尔比显著下降27.0%,使籽粒TAZ显著提高36.9%,使整个植株或玉米秸秆磷与锌(P/Zn)和磷与铁(P/Fe)摩尔比降低。研究表明,叶面喷施普通七水硫酸锌是提高小麦、玉米籽粒锌含量和生物有效性的最佳形式,其强化小麦籽粒锌效果优于玉米。叶面喷施尿素与锌铁硒混合溶液可同时提高玉米籽粒锌、硒含量及锌、铁生物有效性(籽粒、全株、秸秆),是解决人体或动物微量元素营养缺乏的有效农艺强化措施。 展开更多
关键词 冬小麦-夏玉米轮作 不同锌源 锌铁生物有效性 叶面喷施 微量元素含量
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未来气候变化对黄淮海冬小麦-夏玉米轮作系统生产力影响 被引量:1
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作者 董文彪 冯文哲 +3 位作者 屈萌钰 冯浩 于强 何建强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期429-445,共17页
揭示未来气候变化对黄淮海平原冬小麦-夏玉米轮作系统作物物候和产量的影响,对保障我国粮食安全具有重要意义。本研究基于文献收集的多站点多年份大田试验数据来校准和验证APSIM-Wheat和APSIM-Maize模型,并结合CMIP6数据集10个全球气候... 揭示未来气候变化对黄淮海平原冬小麦-夏玉米轮作系统作物物候和产量的影响,对保障我国粮食安全具有重要意义。本研究基于文献收集的多站点多年份大田试验数据来校准和验证APSIM-Wheat和APSIM-Maize模型,并结合CMIP6数据集10个全球气候模型(Global climate models,GCMs)预测的未来气象数据,驱动校准验证后的APSIM模型,模拟分析了SSP2-4.5和SSP5-8.5两种温室气体排放情景下黄淮海地区冬小麦-夏玉米轮作系统在2021—2060年(2040s)和2061—2100年(2080s)作物物候期和产量的变化情况。基于多元线性回归方法分析其变化趋势,并结合随机森林(Random forest,RF)模型分析了气候要素与作物生殖生长期变化对作物产量的正负效应及其重要性。结果表明:与基准期(1981—2020年)相比,冬小麦营养生长期总体缩短,生殖生长期总体延长,产量增加,且在SSP5-8.5情景下变化更明显;与基准期相比,夏玉米营养生长期、生殖生长期都将缩短,产量增加,但相较于SSP2-4.5,夏玉米在SSP5-8.5情景下出现减产趋势;与SSP2-4.5相比,在SSP5-8.5情景下冬小麦-夏玉米轮作系统的周年全生育期缩短,周年总产量增加,且冬小麦产量占比有所增加。在未来时段,冬小麦产量主要与生育期内太阳辐射、日均温及累计降雨量之间呈正相关关系,但日均温及累计降雨量的增加不利于在SSP5-8.5情景下2080s时间段内实现冬小麦增产;夏玉米产量与气象因子的相关性与冬小麦类似,但夏玉米产量始终与日均温直接呈显著负相关。通过随机森林模型分析可知,冬小麦生殖生长期、生育期内累计降雨量对冬小麦产量影响最大;夏玉米生育期内CO_(2)浓度、日均温及累计降雨量对夏玉米产量影响最大。总体上,未来气候变化将导致黄淮海地区冬小麦生殖生长期延长,夏玉米生殖生长期缩短,产量增加;但随着时间推移,温度及降雨量对作物产量的正效应会逐渐转变为负效应,导致夏玉米在SSP5-8.5情景下2080 s时间段内出现减产趋势,可见未来作物产量变化主要取决于气候因子对作物产量的正效应与作物生长期缩短的负效应的共同作用结果,而非单一因素所决定。本研究可为黄淮海地区冬小麦-夏玉米轮作系统作物生产及应对未来气候变化影响提供科学依据和理论指导。 展开更多
关键词 冬小麦 夏玉米 物候期 产量 气候变化 黄淮海平原
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华北平原冬小麦-夏玉米农田生态系统土壤自养和异养呼吸模型构建 被引量:6
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作者 吴丹咏 王秀君 雷慧闽 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2364-2378,共15页
土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要过程,准确估算土壤呼吸对估算陆地生态系统碳源汇具有重要意义。通过在华北平原典型农田内开展土壤呼吸及其组分的原位观测实验,构建了适用于华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的半经验半机... 土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要过程,准确估算土壤呼吸对估算陆地生态系统碳源汇具有重要意义。通过在华北平原典型农田内开展土壤呼吸及其组分的原位观测实验,构建了适用于华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的半经验半机理土壤异养呼吸和土壤自养呼吸模型。结果表明,冬小麦-夏玉米农田土壤异养呼吸模型可表达为土壤温度和土壤水分的函数,其中,土壤温度对土壤异养呼吸的影响适合用Arrhenius方程描述,而土壤水分的影响适合用对称的倒抛物线描述。验证表明,该模型的R^(2)和RMSE分别为0.68和0.52μmol m^(-2)s^(-1)。土壤自养呼吸模型包括维持呼吸和生长呼吸两个模块,其中,维持呼吸表达为土壤温度和叶面积指数的函数,其形式分别为Van′t Hoff指数方程和米氏方程;生长呼吸表达为总初级生产力与维持呼吸之差的线性函数。冬小麦季和夏玉米季土壤自养呼吸模型的结构相同,但是两种作物的模型参数差异较大。验证表明,冬小麦季土壤自养呼吸模型的R2和RMSE分别为0.64和0.50μmol m^(-2)s^(-1),夏玉米季土壤自养呼吸模型的R2和RMSE分别为0.67和0.37μmol m^(-2)s^(-1)。相比于不区分土壤异养呼吸和土壤自养呼吸的土壤总呼吸模型,本研究构建的土壤异养呼吸和土壤自养呼吸模型能够更加准确地模拟土壤呼吸的季节变化和年际变化过程,可为华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的土壤呼吸估算提供方法依据。 展开更多
关键词 土壤异养呼吸 土壤自养呼吸 半经验半机理模型 冬小麦-夏玉米 华北平原
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减氮下不同肥料配施对麦玉复种体系作物氮素积累分配及产量的影响 被引量:5
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作者 普布仓决 王金平 +3 位作者 姚丽茹 朱员正 贺峥峥 韩娟 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期820-833,共14页
为探索陕西关中地区冬小麦-夏玉米复种体系氮肥减量增效潜力,构建适宜的作物养分管理体系,于2018-2019年采用田间试验研究了减氮并配施不同肥料对麦玉复种体系作物生长状况、植株氮素积累分配、作物产量以氮素利用效率的影响。试验设置... 为探索陕西关中地区冬小麦-夏玉米复种体系氮肥减量增效潜力,构建适宜的作物养分管理体系,于2018-2019年采用田间试验研究了减氮并配施不同肥料对麦玉复种体系作物生长状况、植株氮素积累分配、作物产量以氮素利用效率的影响。试验设置5个处理:常规施氮(225 kg·hm^(-2),N 100);减氮20%(180 kg·hm^(-2),N 80);减氮配施生物炭(180 kg·hm^(-2),生物炭22500 kg·hm^(-2),N 80+BC);减氮配施缓释肥(180 kg·hm^(-2),尿素∶缓释肥=1∶1,N 80+S);减氮配施微生物菌肥(180 kg·hm^(-2),微生物菌肥3600 kg·hm^(-2),N 80+BF)。结果表明:减氮及其配施不同肥料对夏玉米大喇叭口期后株高、干物质和氮素积累没有显著影响;而N 80+BF促进了夏玉米氮素向籽粒中的分配;N 80+BC提高了夏玉米产量和收获指数,且较N 80处理分别显著提高8.3%和20.1%;减氮下三种配施处理均能提高夏玉米氮农学利用率和氮肥偏生产力,且以N 80+BC处理表现最佳,较N 100分别显著提高43.3%和29.0%,较N 80分别显著提高45.8%和8.3%;N 80+BC和N 80+BF还能显著提高夏玉米氮肥表观表观回收率,二者较N 100显著增加18.1%和10.7%,较N 80处理显著增加26.9%和19.0%。与N 80相比,N 80+BF有效提高了冬小麦扬花期和成熟期分蘖数、茎蘖成穗率以及成熟期干物质和氮素积累量,并能显著提高冬小麦穗数和产量,增幅分别为13.7%和16.2%。减氮下3种配施处理均能提高冬小麦氮农学利用率、氮肥偏生产力和氮素利用率,其中氮农学利用率和氮肥偏生产力在N 80+BF处理表现最佳,较N 100分别显著提高了31.2%和28.4%,较N 80分别显著提高了33.7%和16.2%,氮素利用率在N 80+S处理表现最佳。综上所述,减氮及其配施处理中,180 kg·hm^(-2)配施生物炭(22500 kg·hm^(-2))和180 kg·hm^(-2)配施微生物菌肥(3600 kg·hm^(-2))更有利于作物生长,促进氮素积累与分配,提高作物产量和氮素利用效率,实现关中地区麦玉复种体系氮肥管理的“减量增效”。 展开更多
关键词 夏玉米-冬小麦 氮肥减量 肥料配施 产量 氮素利用率
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夏玉米施用含锌尿素效应及对后茬小麦的影响
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作者 周琦 张银杰 +3 位作者 张露露 李岚涛 张倩 王宜伦 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期199-205,共7页
为明确新型肥料含锌尿素在夏玉米上的施用效果及其在冬小麦上的后效,采用田间试验,研究了施用含锌尿素、普通尿素、普通尿素+土施锌肥、普通尿素+喷施锌肥下夏玉米产量、养分吸收积累、土壤养分含量变化及其后效对冬小麦产量的影响。结... 为明确新型肥料含锌尿素在夏玉米上的施用效果及其在冬小麦上的后效,采用田间试验,研究了施用含锌尿素、普通尿素、普通尿素+土施锌肥、普通尿素+喷施锌肥下夏玉米产量、养分吸收积累、土壤养分含量变化及其后效对冬小麦产量的影响。结果表明,普通尿素+喷施锌肥夏玉米产量较高,较不施氮显著增产17.5%,含锌尿素较不施氮显著增产16.7%,较普通尿素显著提高5.6%,与传统施锌无显著差异;含锌尿素地上部氮、锌素积累量较普通尿素分别显著提高9.0%、47.8%;夏玉米收获后含锌尿素处理土壤有效锌含量为1.83 mg·kg^(-1),较普通尿素处理提高88.6%;普通尿素+土施锌肥后茬冬小麦产量较高,较普通尿素显著增产11.9%,施用含锌尿素冬小麦产量较普通尿素提高4.7%,轮作周年产量提高5.2%;夏玉米利润和周年轮作利润分别提高826.2和1490.4元·hm^(-2)。含锌尿素较普通尿素提高了土壤有效锌含量,对后茬冬小麦、周年产量也有一定增产增收效果,夏玉米产量、干物质积累和氮肥利用效率等与传统施锌无显著差异。含锌尿素投入成本较传统施锌(氮肥和锌肥)降低26.1%,含锌尿素较普通尿素提高了产量和效益,具有在夏玉米-冬小麦轮作体系中推广应用的潜力。 展开更多
关键词 夏玉米 含锌尿素 冬小麦 后效 产量 肥料利用率
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秸秆还田和施肥对冬小麦-夏大豆轮作系统培肥与生产效益的影响
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作者 徐郗阳 宋佳杰 +5 位作者 于琦 白金泽 焦小盈 张志浩 任广鑫 冯永忠 《西北农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1029-1040,共12页
为探明秸秆还田和化肥施用对冬小麦-夏大豆轮作系统土壤培肥和生产效益的影响,于2020-2022年在关中平原开展田间定位试验,设置秸秆不还田不施肥(S0F0)、秸秆不还田常规施肥(S0F1)、秸秆还田配合常规施肥(S1F1)和秸秆还田配合减量施肥(S1... 为探明秸秆还田和化肥施用对冬小麦-夏大豆轮作系统土壤培肥和生产效益的影响,于2020-2022年在关中平原开展田间定位试验,设置秸秆不还田不施肥(S0F0)、秸秆不还田常规施肥(S0F1)、秸秆还田配合常规施肥(S1F1)和秸秆还田配合减量施肥(S1F0.8)4个处理。利用静态暗箱-气相色谱法监测土壤N_(2)O排放通量,综合分析土壤养分、作物产量和土壤N_(2)O排放,明确秸秆还田配施化肥在土壤培肥、增产减排方面的效应。结果表明,秸秆还田和施肥通过显著提高土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、速效磷(AP)含量来促进土壤培肥。与S0F0相比,S1F0.8和S1F1处理提高土壤综合肥力314.24%~317.12%、330.58%~384.98%;S1F0.8和S1F1处理显著提高冬小麦产量80.29%~101.25%、82.50%~107.66%,提高夏大豆产量25.31%~34.72%、36.93%~45.20%;S0F1、S1F0.8、S1F1均显著增加土壤N_(2)O累积排放量和种植系统温室气体排放强度,但S1F0.8较S0F1、S1F1处理显著降低土壤N_(2)O累积排放量和种植系统温室气体排放强度;S1F0.8和S1F1处理提高生产效益75.09%~75.88%、67.54%~114.23%。综上,秸秆还田配合常规施肥(S1F1)是关中平原麦-豆轮作系统土壤培肥的有效方式;但依照国家降低化肥施用量的要求来说,秸秆还田配合减量施肥(S1F0.8)是关中平原麦-豆轮作系统增产、减排、提高收益的推荐方式。 展开更多
关键词 土壤肥力 秸秆还田 N_(2)O排放 冬小麦-夏大豆轮作
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基于Landsat 8影像提取豫中地区冬小麦和夏玉米分布信息的最佳时相选择 被引量:2
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作者 赵荣荣 丛楠 赵闯 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期721-733,共13页
遥感技术对大尺度农业实时监测提供了一个理想的手段,遥感影像植被分类的最佳时相对作物种植面积遥感监测非常重要。本文选取2020年至2021年的6景Landsat 8影像,覆盖了夏玉米从乳熟到收获、冬小麦从越冬到成熟的生育期,以此分析不同时... 遥感技术对大尺度农业实时监测提供了一个理想的手段,遥感影像植被分类的最佳时相对作物种植面积遥感监测非常重要。本文选取2020年至2021年的6景Landsat 8影像,覆盖了夏玉米从乳熟到收获、冬小麦从越冬到成熟的生育期,以此分析不同时相的冬小麦-夏玉米与其他地类在光谱特征和NDVI上的差异,通过决策树的方法提取豫中地区冬小麦-夏玉米的空间分布情况。结果表明,冬小麦-夏玉米在不同生长发育时期,提取到的面积比有所不同,对于夏玉米而言,乳熟时期的提取效果要优于之后的时期,其在2020年8月26日的总体精度最高,为83.60%,Kappa系数为0.72,分类质量很好;对于冬小麦而言,最佳识别时期则处于冬小麦的越冬期,其在2021年1月1日的总体精度最高,为92.36%,Kappa系数为0.81,信息提取效果很好。除了作物自身生长过程的覆盖度变化,分类精度随成像时间而改变。多时相信息提取也发现,受到天气等环境条件限制,夏玉米和冬小麦的种植区域不完全重叠,山区冬季不适合冬小麦种植从而没有与夏玉米出现重叠分布。本研究有助于我们从宏观上对作物分布及生长状况作出及时有效的判断,对农业监测,特别是对轮作农田的信息管理和作物物候、种植面积等研究具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 冬小麦-夏玉米 光谱特征 决策树分类 分类精度 Landsat 8-OLI遥感影像
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