优化氮肥施用和秸秆还田技术为途径的农业管理措施被认为是提升农业可持续性的有效手段,然而当前关于氮肥和秸秆还田对小麦产量和N_(2)O排放影响的研究仍十分有限。为此,本研究基于2000—2022年发表的关于长江中下游流域氮肥和秸秆投入...优化氮肥施用和秸秆还田技术为途径的农业管理措施被认为是提升农业可持续性的有效手段,然而当前关于氮肥和秸秆还田对小麦产量和N_(2)O排放影响的研究仍十分有限。为此,本研究基于2000—2022年发表的关于长江中下游流域氮肥和秸秆投入下小麦产量和N_(2)O排放变化的文献,运用随机森林建模,定量分析氮肥和秸秆还田对小麦产量和N_(2)O排放的影响,并结合情景设置进行了特定地点的小麦产量和N_(2)O排放模拟,同时评估了碳排放强度(CEE)和净生态系统经济效益(NEEB)。结果表明,建立的区域尺度小麦产量与N_(2)O排放对氮秸互作响应的随机森林模型,验证结果R^(2)分别为0.66和0.65,RMSE分别为0.70和1.11。结果表明施氮量和土壤有机质是影响小麦产量和N_(2)O排放的重要因素。综合来看,达到最大产量所需的氮肥量为208~212 kg hm^(-2),达到最小CEE所需的氮肥量为113~130 kg hm^(-2),达到最高的NEEB所需的氮肥量为202~205 kg hm^(-2),其中在6.75 t hm^(-2)的秸秆投入下施用202 kg hm^(-2)的氮肥可以获得最高的生态收益1.37万元。优化氮肥和秸秆投入具备减少作物碳排放强度并获得最大净生态环境效益的潜力。展开更多
[目的]本研究旨在改善基于深度学习的遥感影像田块语义分割中出现的区域不封闭、边缘不贴合、噪点问题,并进一步修正语义分割的识别错误。[方法]以安徽省阜南县、江苏省淮安市为研究地点,自建了农田田块数据集,引入考虑影像多尺度特征...[目的]本研究旨在改善基于深度学习的遥感影像田块语义分割中出现的区域不封闭、边缘不贴合、噪点问题,并进一步修正语义分割的识别错误。[方法]以安徽省阜南县、江苏省淮安市为研究地点,自建了农田田块数据集,引入考虑影像多尺度特征的尺度分割思想与基于物候学的DESTIN(delineation by fusing spatial and temporal information)分割算法,提出了基于多尺度及DESTIN约束的高分遥感影像农田田块语义分割方法。[结果]多尺度与DESTIN约束下基于深度模型的田块语义分割有效改善模型出现的区域不封闭、边缘不贴合、噪点和块状模糊等问题,一定程度修正了深度模型语义分割的错误识别,IoU指标在2个测试集上分别达到94.08%和90.79%,相较深度模型的遥感影像田块语义分割分别提高1.65%和2.32%,对研究区域的田块提取区域更完整、精度更高。[结论]多尺度及DESTIN约束进一步改善了田块语义分割问题,有助于提高高分遥感影像的田块识别精度。展开更多
明确长江中下游地区不同产量水平稻茬小麦氮素需求特征,可为小麦施肥管理提供理论依据。本研究通过在江苏开展的多年多点不同品种、氮肥水平以及播期播量的小麦试验,构建不同产量水平的实测数据集,分析不同产量水平下单位籽粒需氮量、...明确长江中下游地区不同产量水平稻茬小麦氮素需求特征,可为小麦施肥管理提供理论依据。本研究通过在江苏开展的多年多点不同品种、氮肥水平以及播期播量的小麦试验,构建不同产量水平的实测数据集,分析不同产量水平下单位籽粒需氮量、干物质积累量、植株氮积累量、氮浓度(植株氮浓度、秸秆氮浓度、籽粒氮浓度)、收获指数、氮收获指数和氮营养指数的变化规律。结果表明,不同产量水平下单位籽粒需氮量无显著差异,中低产的单位籽粒需氮量最高,其值为27.8 kg t–1;低产水平最低,其值为24.8 kg t–1。随着产量水平的提高,成熟期干物质积累量、植株氮积累量、植株氮浓度均呈上升趋势,不同产量水平间差异显著。小麦产量与植株氮积累量呈显著正相关,播种期—拔节期、拔节期—开花期和开花期—成熟期的干物质积累量和氮积累量均随着产量的提高而提高,但不同生育阶段的植株干物质积累和氮积累占比呈现不同变化趋势。秸秆和籽粒氮浓度均随产量水平的提高而提高,高产水平下的秸秆氮浓度与中产无显著差异,但显著高于中低产和低产水平;而对于籽粒氮浓度,除中产和中低产水平外均存在显著差异。收获指数随产量水平的提高而逐渐提高,其变化范围为0.39~0.49,其中低产和中低产显著低于中产和高产;而不同产量水平间氮收获指数无显著差异,其变化范围为0.60~0.96。氮营养指数随着产量水平的提高逐渐提高,且在不同产量水平间差异显著,高产水平的氮营养指数较高,部分值大于1,表明有的试验氮肥供应过量。随着产量水平的提高,单位籽粒需氮量呈现先增加后下降趋势,而干物质积累量、植株氮积累量、植株氮浓度、秸秆氮浓度和籽粒氮浓度均逐渐提高,其中秸秆氮浓度增幅高于籽粒氮浓度,田间施肥应注意避免小麦对氮素的奢侈吸收。收获指数和氮收获指数的变化范围与前人研究一致,生长后期较高的干物质积累量和植株氮积累量是小麦获得高产的主要原因,利用氮营养指数可以对小麦田间氮肥管理起到较好的指导作用。展开更多
秸秆还田与氮肥施用是农田生态系统中碳氮元素的两大主要补给途径,其在调控稻田甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放以及水稻产量方面具有重要作用。以往的研究主要关注秸秆还田或氮肥施用单因素对稻田温室气体排放的影响,而双因素互作...秸秆还田与氮肥施用是农田生态系统中碳氮元素的两大主要补给途径,其在调控稻田甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放以及水稻产量方面具有重要作用。以往的研究主要关注秸秆还田或氮肥施用单因素对稻田温室气体排放的影响,而双因素互作对甲烷和氧化亚氮排放的影响尚未明确。同时,在秸秆还田条件下如何进行合理的氮肥施用鲜有深入研究。本研究基于3个氮肥处理(0、180、360 kg N/hm^(2))和3个秸秆还田处理(0、2.25、3.75 t/hm^(2))进行多年水稻田间定位试验,研究结果表明:CH_(4)季节累积排放随秸秆还田量增加而增加,与施氮量无显著正相关关系;N_(2)O季节累积排放随施氮量增加而增加,与秸秆还田量无显著正相关关系;秸秆还田对于产量的影响具有不确定性,两年均在秸秆不还田+不施氮处理(S0N0)出现最低产量,2021与2022年最低产量分别为5740.64和4903.75 kg/hm^(2)。2021与2022年最高产量分别在秸秆不还田+高氮(S0N_(2))和高量秸秆还田+高氮(S2N_(2))出现,分别为10938.48和10384.83 kg/hm^(2)。同时,本研究发现在低量秸秆还田条件下,在碳足迹(CF, Carbon Footprint)方面,施氮量为251 kg N/hm^(2)时碳足迹达到最低点,为1.01 kg C/kg;而在生态经济净收益(NEEB, Net Ecosystem Economic Benefits)方面,施氮量为294 kg N/hm^(2)时生态经济净收益达到最高点,为11778.15元/hm^(2)。为协同生态经济净收益与碳排放,在低量秸秆还田(S1)下,配合251—294 kg N/hm^(2)的施氮量为最优施肥方案。研究结果为指导稻田温室气体减排、实现稻田碳中和以及农田管理提供了理论支撑,为实现水稻的高产稳产与低碳生产科学依据。展开更多
为阐明播期、播量及施氮量对冬小麦生长与光谱指标的影响规律,本研究通过开展连续两年不同播期、播量及施氮量的冬小麦田间试验,系统地研究了三因素及其互作对冬小麦产量、关键生育时期叶面积指数(leaf area index,LAI)和归一化红边指数...为阐明播期、播量及施氮量对冬小麦生长与光谱指标的影响规律,本研究通过开展连续两年不同播期、播量及施氮量的冬小麦田间试验,系统地研究了三因素及其互作对冬小麦产量、关键生育时期叶面积指数(leaf area index,LAI)和归一化红边指数(normalized difference red edge,NDRE)的影响,并进一步分析了三因素对冬小麦冠层NDRE时序曲线的影响。另一方面建立了不同产量水平下冬小麦冠层NDRE适宜时序曲线,以便于实时监测不同产量水平下冬小麦长势动态。结果表明,冬小麦冠层NDRE与LAI随关键生育期的变化相似,且三因素对关键生育时期2个指标的影响规律基本一致。2018—2019年冬小麦产量、不同生育时期LAI和冠层NDRE均随播期推迟而下降;2019—2020年除灌浆期外,晚播冬小麦产量、LAI及冠层NDRE峰值最大。2年冬小麦不同生育时期LAI、冠层NDRE随施氮量增加而增加;而不同播量间无明显差异。三因素中播期、施氮量对冬小麦冠层NDRE时序曲线有显著影响。冬小麦冠层NDRE时序曲线随施氮量增加被纵向拉长;曲线下降部分随播期推迟向左平移,同时2018—2019年随播期推迟曲线峰值下降,2019—2020年晚播、过晚播冬小麦曲线峰值高于适播期冬小麦。将2个年份数据融合在一起建立了3个产量水平下冬小麦冠层NDRE适宜时序曲线(产量水平分别为:小于6.75、6.75~8.25、大于8.25 t hm^(-2));发现随产量水平升高,NDRE时序曲线峰值及幅宽均增大。综上所述,冬小麦应适期早播,但若冬前积温较高,应适当推迟播期;且可通过增加一定播量和施氮量来改善晚播冬小麦群体长势。研究结果可为不同播期及不同产量水平下冬小麦长势监测提供技术支撑。展开更多
文摘优化氮肥施用和秸秆还田技术为途径的农业管理措施被认为是提升农业可持续性的有效手段,然而当前关于氮肥和秸秆还田对小麦产量和N_(2)O排放影响的研究仍十分有限。为此,本研究基于2000—2022年发表的关于长江中下游流域氮肥和秸秆投入下小麦产量和N_(2)O排放变化的文献,运用随机森林建模,定量分析氮肥和秸秆还田对小麦产量和N_(2)O排放的影响,并结合情景设置进行了特定地点的小麦产量和N_(2)O排放模拟,同时评估了碳排放强度(CEE)和净生态系统经济效益(NEEB)。结果表明,建立的区域尺度小麦产量与N_(2)O排放对氮秸互作响应的随机森林模型,验证结果R^(2)分别为0.66和0.65,RMSE分别为0.70和1.11。结果表明施氮量和土壤有机质是影响小麦产量和N_(2)O排放的重要因素。综合来看,达到最大产量所需的氮肥量为208~212 kg hm^(-2),达到最小CEE所需的氮肥量为113~130 kg hm^(-2),达到最高的NEEB所需的氮肥量为202~205 kg hm^(-2),其中在6.75 t hm^(-2)的秸秆投入下施用202 kg hm^(-2)的氮肥可以获得最高的生态收益1.37万元。优化氮肥和秸秆投入具备减少作物碳排放强度并获得最大净生态环境效益的潜力。
文摘[目的]本研究旨在改善基于深度学习的遥感影像田块语义分割中出现的区域不封闭、边缘不贴合、噪点问题,并进一步修正语义分割的识别错误。[方法]以安徽省阜南县、江苏省淮安市为研究地点,自建了农田田块数据集,引入考虑影像多尺度特征的尺度分割思想与基于物候学的DESTIN(delineation by fusing spatial and temporal information)分割算法,提出了基于多尺度及DESTIN约束的高分遥感影像农田田块语义分割方法。[结果]多尺度与DESTIN约束下基于深度模型的田块语义分割有效改善模型出现的区域不封闭、边缘不贴合、噪点和块状模糊等问题,一定程度修正了深度模型语义分割的错误识别,IoU指标在2个测试集上分别达到94.08%和90.79%,相较深度模型的遥感影像田块语义分割分别提高1.65%和2.32%,对研究区域的田块提取区域更完整、精度更高。[结论]多尺度及DESTIN约束进一步改善了田块语义分割问题,有助于提高高分遥感影像的田块识别精度。
文摘明确长江中下游地区不同产量水平稻茬小麦氮素需求特征,可为小麦施肥管理提供理论依据。本研究通过在江苏开展的多年多点不同品种、氮肥水平以及播期播量的小麦试验,构建不同产量水平的实测数据集,分析不同产量水平下单位籽粒需氮量、干物质积累量、植株氮积累量、氮浓度(植株氮浓度、秸秆氮浓度、籽粒氮浓度)、收获指数、氮收获指数和氮营养指数的变化规律。结果表明,不同产量水平下单位籽粒需氮量无显著差异,中低产的单位籽粒需氮量最高,其值为27.8 kg t–1;低产水平最低,其值为24.8 kg t–1。随着产量水平的提高,成熟期干物质积累量、植株氮积累量、植株氮浓度均呈上升趋势,不同产量水平间差异显著。小麦产量与植株氮积累量呈显著正相关,播种期—拔节期、拔节期—开花期和开花期—成熟期的干物质积累量和氮积累量均随着产量的提高而提高,但不同生育阶段的植株干物质积累和氮积累占比呈现不同变化趋势。秸秆和籽粒氮浓度均随产量水平的提高而提高,高产水平下的秸秆氮浓度与中产无显著差异,但显著高于中低产和低产水平;而对于籽粒氮浓度,除中产和中低产水平外均存在显著差异。收获指数随产量水平的提高而逐渐提高,其变化范围为0.39~0.49,其中低产和中低产显著低于中产和高产;而不同产量水平间氮收获指数无显著差异,其变化范围为0.60~0.96。氮营养指数随着产量水平的提高逐渐提高,且在不同产量水平间差异显著,高产水平的氮营养指数较高,部分值大于1,表明有的试验氮肥供应过量。随着产量水平的提高,单位籽粒需氮量呈现先增加后下降趋势,而干物质积累量、植株氮积累量、植株氮浓度、秸秆氮浓度和籽粒氮浓度均逐渐提高,其中秸秆氮浓度增幅高于籽粒氮浓度,田间施肥应注意避免小麦对氮素的奢侈吸收。收获指数和氮收获指数的变化范围与前人研究一致,生长后期较高的干物质积累量和植株氮积累量是小麦获得高产的主要原因,利用氮营养指数可以对小麦田间氮肥管理起到较好的指导作用。
文摘秸秆还田与氮肥施用是农田生态系统中碳氮元素的两大主要补给途径,其在调控稻田甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放以及水稻产量方面具有重要作用。以往的研究主要关注秸秆还田或氮肥施用单因素对稻田温室气体排放的影响,而双因素互作对甲烷和氧化亚氮排放的影响尚未明确。同时,在秸秆还田条件下如何进行合理的氮肥施用鲜有深入研究。本研究基于3个氮肥处理(0、180、360 kg N/hm^(2))和3个秸秆还田处理(0、2.25、3.75 t/hm^(2))进行多年水稻田间定位试验,研究结果表明:CH_(4)季节累积排放随秸秆还田量增加而增加,与施氮量无显著正相关关系;N_(2)O季节累积排放随施氮量增加而增加,与秸秆还田量无显著正相关关系;秸秆还田对于产量的影响具有不确定性,两年均在秸秆不还田+不施氮处理(S0N0)出现最低产量,2021与2022年最低产量分别为5740.64和4903.75 kg/hm^(2)。2021与2022年最高产量分别在秸秆不还田+高氮(S0N_(2))和高量秸秆还田+高氮(S2N_(2))出现,分别为10938.48和10384.83 kg/hm^(2)。同时,本研究发现在低量秸秆还田条件下,在碳足迹(CF, Carbon Footprint)方面,施氮量为251 kg N/hm^(2)时碳足迹达到最低点,为1.01 kg C/kg;而在生态经济净收益(NEEB, Net Ecosystem Economic Benefits)方面,施氮量为294 kg N/hm^(2)时生态经济净收益达到最高点,为11778.15元/hm^(2)。为协同生态经济净收益与碳排放,在低量秸秆还田(S1)下,配合251—294 kg N/hm^(2)的施氮量为最优施肥方案。研究结果为指导稻田温室气体减排、实现稻田碳中和以及农田管理提供了理论支撑,为实现水稻的高产稳产与低碳生产科学依据。
文摘为阐明播期、播量及施氮量对冬小麦生长与光谱指标的影响规律,本研究通过开展连续两年不同播期、播量及施氮量的冬小麦田间试验,系统地研究了三因素及其互作对冬小麦产量、关键生育时期叶面积指数(leaf area index,LAI)和归一化红边指数(normalized difference red edge,NDRE)的影响,并进一步分析了三因素对冬小麦冠层NDRE时序曲线的影响。另一方面建立了不同产量水平下冬小麦冠层NDRE适宜时序曲线,以便于实时监测不同产量水平下冬小麦长势动态。结果表明,冬小麦冠层NDRE与LAI随关键生育期的变化相似,且三因素对关键生育时期2个指标的影响规律基本一致。2018—2019年冬小麦产量、不同生育时期LAI和冠层NDRE均随播期推迟而下降;2019—2020年除灌浆期外,晚播冬小麦产量、LAI及冠层NDRE峰值最大。2年冬小麦不同生育时期LAI、冠层NDRE随施氮量增加而增加;而不同播量间无明显差异。三因素中播期、施氮量对冬小麦冠层NDRE时序曲线有显著影响。冬小麦冠层NDRE时序曲线随施氮量增加被纵向拉长;曲线下降部分随播期推迟向左平移,同时2018—2019年随播期推迟曲线峰值下降,2019—2020年晚播、过晚播冬小麦曲线峰值高于适播期冬小麦。将2个年份数据融合在一起建立了3个产量水平下冬小麦冠层NDRE适宜时序曲线(产量水平分别为:小于6.75、6.75~8.25、大于8.25 t hm^(-2));发现随产量水平升高,NDRE时序曲线峰值及幅宽均增大。综上所述,冬小麦应适期早播,但若冬前积温较高,应适当推迟播期;且可通过增加一定播量和施氮量来改善晚播冬小麦群体长势。研究结果可为不同播期及不同产量水平下冬小麦长势监测提供技术支撑。
