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太子河干流总氮与氨氮水质参数反演及时空变化研究
1
作者 吴奇 宫福征 +3 位作者 白伟桦 史凯丰 王丽学 陈福江 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1017-1028,共12页
太子河是辽宁省的重要水系之一。随着对水体环境的日益重视,太子河流域水环境质量逐年好转,其研究方向逐渐由“治理为主”转向“监控为主、治理为辅”,提升太子河水质参数监测的时效性成为更为紧迫的任务。为了对太子河总氮(TN)和氨氮(N... 太子河是辽宁省的重要水系之一。随着对水体环境的日益重视,太子河流域水环境质量逐年好转,其研究方向逐渐由“治理为主”转向“监控为主、治理为辅”,提升太子河水质参数监测的时效性成为更为紧迫的任务。为了对太子河总氮(TN)和氨氮(NH_(4)^(+)-N)水质指标进行实时监测,基于太子河流域2014—2019年10个监测断面的数据,通过剖析Landsat 8遥感影像不同波段反射率的组合与监测断面实测水质数据的线性关系,结合反向传播(BP)神经网络模型的优化,建立了TN和NH_(4)^(+)-N浓度的水质参数反演模型,并反演了2014—2019年太子河干流TN和NH_(4)^(+)-N浓度的时空分布规律。结果表明,构建的BP神经网络优化模型预测效果较好,TN和NH_(4)^(+)-N的决定系数(R^(2))分别为0.777和0.550,均方根误差(RMSE)为1.464和0.667 mg·L^(-1),适用于对流域TN和NH_(4)^(+)-N的反演。2014—2019年TN和NH_(4)^(+)-N水质参数整体趋势向好,NH_(4)^(+)-N浓度处于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水标准,TN浓度常年处于Ⅴ类水质标准。太子河流域TN和NH_(4)^(+)-N浓度空间差异性较大,上游区域水质较好,中游区域水质明显下降,下游小林子至唐马寨区域水质较差。综上所述,基于BP神经网络算法优化的太子河流域水质反演是可行的,对时空两个尺度的反演结果可信且时效性较强。 展开更多
关键词 机器学习模型 遥感 总氮 氨氮 太子河
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鸟粪石基载镁生物炭对干湿交替灌溉水稻产量与品质的影响 被引量：2
2
作者 李妍琦 吴奇 +3 位作者 宫福征 官玉 王宣茗 迟道才 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期91-103,共13页
鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥... 鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式的适用性,该研究依托大田试验,以东研18号(粳稻)为供试材料,设置常规淹灌(ICF)、干湿交替(IAWD)2种灌溉模式,以及常规施肥(conventional fertilization,N_(1)B_(0))、常规施肥+5 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(1))、常规施肥+10 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(2))、减施氮磷肥25%+5 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(1))和减施氮磷肥25%+10 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(2))5种施肥模式。结果表明:与ICF相比,IAWD显著提高了乳熟期叶片叶绿素含量,并显著降低了2021年无效分蘖数(P<0.05);MAP-BC不仅能够高效弥补减施氮磷肥对水稻叶绿素含量的不利影响,还具有一定的超补偿效果;MAPBC中高纯度的鸟粪石组分通过缓释氮磷素,保障了对植株氮磷养分的长期供应。与N_(1)B_(0)相比,N_(3/4)B_(2)不仅可以满足水稻生长后期对氮磷养分的需求,还使穗部吸氮量和吸磷量分别显著增加(P<0.05)4.77%~7.06%和4.26%~12.69%;与N_(1)B_(0)相比,施加10 t/hm^(2)MAP-BC使2a的最高分蘖数和最终分蘖数分别显著增加(P<0.05)6.75%~9.64%和13.16%~16.88%;2 a试验中,在IAWD模式下,与N_(1)B_(0)相比,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)的产量分别显著提高(P<0.05)了7.66%~8.43%和11.49%~12.64%,并且10 t/hm^(2)的MAP-BC可以弥补减施25%氮磷肥对产量造成的不利影响;IAWD模式下N_(3/4)B_(1)和N_(3/4)B_(2)可以显著降低消减值、垩白粒率和垩白度,显著提高崩解值,从而显著改善(P<0.05)水稻外观品质与食味值;此外,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)较N_(1)B_(0)处理显著提高(P<0.05)稻米蛋白含量2.66%和5.79%,表明施用MAP-BC有助于改善稻米的营养品质。因此,在IAWD模式下减施氮磷肥25%配施10 t/hm^(2)MAP-BC可在节水条件下实现减施氮磷肥、增产、提质,从而为水稻绿色高效生产提供理论依据。 展开更多
关键词 灌溉 肥料 水稻 鸟粪石基载镁生物炭 叶绿素 氮磷吸收 产量 品质
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