湖南省春玉米光温生产潜力和产量差特征及限制因子分析

应用逐级订正模型,按照"光、温"逐级衰减的方法,逐日计算湖南省春玉米的光合生产潜力,通过每日温度有效系数订正得到逐日光温生产潜力,并累积得到春玉米全生育期内1987-2016年光温生产潜力。计算71个春玉米主产县光温潜力产量差,即主产县实际单产与对应气象站点光温生产潜力的差值。结果表明:累积日照时数对春玉米光温生产潜力和产量差的影响有限,3月下旬日照显著增加但光温生产潜力及产量差显著下降,其区域分布集中在湘西南和湘南等地。积温对春玉米光温生产潜力和产量差的影响较广,特别是高温的限制作用,春玉米全生育期、3月下旬、6-7月积温在全省绝大部分地区均显著增加,且与光温潜力和产量差呈显著负相关。表明气候变化影响下,高温限制作用加强,湖南省春玉米光温生产潜力显著降低。目前湖南西部地区实际单产较低,光温潜力产量差较高,春玉米产量有较大提升空间。     

近50年四川省水稻生产潜力变化特征分析

气候变化对农业生产的影响日益加剧,特别是作为我国粮食重要产区的四川。科学评价气候变化对四川省水稻生产的影响对于区域农业可持续发展具有重要意义。本文基于四川省45个气象站点50年的气象数据和20年的水稻生育期资料,采用侯光良法分析了四川省7个水稻种植区的水稻光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力的时空分布特征,并结合现实生产力数据分析了气候变化背景下四川省水稻的增产潜力。结果表明:1961—2010年四川省水稻生育期内光合生产潜力的空间分布呈北低南高中部最低,光温生产潜力呈现北高南低,气候生产潜力为南北低中间高。近50年来日照时数的减少使得水稻光合生产潜力从20世纪80年代开始持续偏低;温度的升高有利于水稻光温生产潜力的增加,尤其在2006年出现高值;降水量的减少使水稻气候生产潜力从20世纪90年代开始下降明显。四川省水稻存在增产潜力,但增产潜力呈下降趋势,未来应加大农业科技投入,合理利用气候资源,提升水稻生产力。     

基于AEZ模型的河南省冬小麦产量差时空特征分析

各种产量差的分析可以揭示产量的提升空间及研究区域内各种限制因子对产量提高的限制作用。为研究气候变化背景下,各气候要素对冬小麦产量差的影响,本文以河南省为研究区域并划分为5个类型区(Ⅰ,豫北种植区;Ⅱ,豫东种植区;Ⅲ,浅山丘陵盆地种植区;Ⅳ,淮北平原、南阳盆地种植区;Ⅴ,豫南稻茬麦区)利用14个气象站点的资料,运用AEZ模型计算得到1961—2013年该省的冬小麦生产潜力,再根据产量差法计算得到YG_(1-2)(光合生产潜力与光温生产潜力的差距)、YG_(2-3)(光温生产潜力与气候生产潜力的差距)以及YG_(2-a)(光温生产潜力与大田平均产量的差距)3个水平的产量差。研究结果表明,1961—2013年河南省冬小麦光合生产潜力下降,光温生产潜力提高,气候生产潜力基本不变。对大田平均产量的分析表明,14个站点平均产量存在较大差异,冬小麦产量总体逐渐增长。从时间变化上看,河南省冬小麦YG_(1-2)总体呈现出递减趋势;YG_(2-3)差距呈现出"Ⅴ型",谷值在1981—1990年;Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ区YG_(2-a)呈现递减趋势,而Ⅲ和Ⅳ区则呈现先增加再减少的趋势。从空间变化上看,河南省冬小麦YG_(1-2)和YG_(2-3)自北向南递减,而YG_(2-a)自东向西递增。各区域冬小麦增产潜力的排序为:Ⅲ区Ⅴ区Ⅳ区Ⅱ区Ⅰ区。农学因素是限制当地冬小麦产量差缩小的主要因素,通过改善农学因素,如:改良更新冬小麦品种、提升现代农业生产技术、合理使用农药化肥、合理布局优质小麦区域等,可缩小该区域冬小麦产量差距。     

塔里木河流域主要农作物气候生产潜力分析--以塔里木河上游的阿克苏地区为例

采用作物生长动态统计模型对塔里木河流域阿克苏地区主要农作物的光合、光温、光温水、光温土、光温水土生产潜力进行了计算和分析.结果表明：阿克苏地区主要农作物的光合生产潜力远大于现实生产力,冬小麦、玉米、水稻、棉花的光合生产潜力分别是实际产量的4.14、3.94、2.73、2.41倍;光温生产潜力相当于光合生产潜力的57.26%,光温水（气候）生产潜力只有光温生产潜力的9.55%,而土壤生产潜力占光温水（气候）生产潜力的49.92%.该地区光热资源丰富,其光热条件是作物气候生产潜力最突出的优势,土壤水肥条件是限制作物气候生产潜力的主要可控因子.     

基于PS123作物生长模型的黑龙江海伦市玉米生产潜力计算

在概括国内外作物生产潜力研究方法的基础上,对PS123模型进行方法的改进,将PS123作物生长模型与常规方法相结合,计算黑龙江省海伦市玉米生产潜力,寻求一种更为客观、科学的生产潜力计算方法,也为PS123模型在东北地区不同作物中的应用奠定基础。选取海伦市1999～2001年数据进行计算,取平均值代表近年来该地区玉米生产潜力。结果显示：修正的PS123模型科学、合理,计算简便;海伦市玉米的光合、光温、气候、气候－土壤生产潜力分别为：54008、11998、9531、8006 kg/hm²。与实际产量相比,光能、光温、气候资源利用率以及农业自然潜力利用率分别为：10.7％、48.3％、60.9％、72.4％,海伦市玉米生产仍然有较大的潜力。     

基于GIS技术的河南粮食核心区小麦玉米区域潜力研究

为探讨河南粮食核心区小麦玉米的生产潜力,采用机制法研究了基于GIS的小麦、玉米光合、光温、气候和土土等自然生产潜力。结果表明：河南省小麦玉米均存在较大的增产潜力,并且玉米的增产潜力远高于小麦,表现在玉米的光温潜力、气候潜力和土壤潜力高于小麦的各项潜力指标;各潜力指标与县区间的比例关系为：光合和光温潜力中产县的比例大,高产县和低产县的比例均较少,气候潜力和土壤潜力高产县和低产县的比例增加,并高于中产县比例;小麦玉米潜力各指标间优势区域不完全相同,总体趋势是,豫北和豫中地区潜力较大,现实产量也最高,豫东、豫东南地区居中,豫西和豫西南地区较低;河南省粮食核心区建设的关键是挖掘小麦、玉米的气候生产潜力和土壤生产潜力。     

近30 a黄淮海农作区冬小麦单产潜力的影响因素分析

该文以黄淮海农作区的7个农作亚区为研究区域,选择了区域内 21个典型站点,利用AEZ模型对各个亚区在1968－1977年（C1情景）和 1998－2007年（C2情景）2个时间段的冬小麦光温生产潜力和气候生产潜力进行分析,并对影响潜力变化的气象要素和冬小麦品种要素进行了评价,从时空尺度上探讨了产生潜力差异的原因。研究表明：30 a来黄淮海农作区小麦光温生产潜力、气候生产潜力均有一定程度的提高,平均分别增长了3.96 t/hm2、3.32 t/hm2,潜力大小为南高北低、东高西低;在小麦光温生产潜力影响因素中贡献率由大到小为：品种（0.44）＞气象（0.33）＞二者互作（0.22）;增长的贡献因地域而异,东北部亚区的光温生产潜力的增长是由于品种对产量增加的正效应抵消了气候因素对产量的负效应,而西南部的亚区的增长是由品种和气候二者的正效应共同起作用的;在黄淮海农作区,由于拔节-抽穗期间降雨减少,水分亏缺增大,从而导致水分对气候生产潜力限制作用增大。     

光温变化对再生稻产量的影响研究

通过对重庆竹溪镇再生稻适宜生态条件、光温变化特征以及光温气候生产潜力的分析结果表明,重庆东部地区温度因素是限制再生稻产量的重要因子,平均温度和最低温度与产量之间的关系最为密切,年际变化较小,波动系数为0.1~0.2,而光照条件、天空覆盖度也是影响再生稻产量的重要方面,其年际变化较大,前期(腋芽萌发期)波动系数为0.4~0.7,后期(抽穗~成熟期)为0.7~1.4。研究区域光温资源较丰富,光温生产潜力年际波动幅度虽然很大,距平百分率在-7.2%~4.8%之间波动,但其与实际产量之间仍有很大差距,可通过改良品种、提高农业措施使再生稻获得超高产。     

气候变化对黄淮海平原冬小麦与夏玉米生产潜力的影响

本文以黄淮海平原气象数据、土壤理化数据和作物数据为基础,应用WOFOST作物生长模型,估算了黄淮海平原冬小麦、夏玉米的光温生产潜力与气候生产潜力,分析了冬小麦、夏玉米生产潜力年变化率的时空变化规律。结果表明,黄淮海平原近44a冬小麦和夏玉米的光温生产潜力分别为6433.5～10592.67kg.hm-2、7786.17～11185.5kg.hm-2,均值分别为9022.18kg.hm-2、9321.46kg.hm-2,可作为补灌区平均最高产量的上限参考值;气候生产潜力分别为1559.17～6724kg.hm-2、6088.33～9053.17kg.hm-2,均值分别为4083.24kg.hm-2、7528.21kg.hm-2,分别占光温生产潜力的45.3%、80.8%,可作为雨养冬小麦与夏玉米平均最高产量的上限参考值。总的来说,冬小麦光温潜力、气候潜力呈现上升趋势,44a分别增加了541.64kg.hm-2、1061.15kg.hm-2;夏玉米光温潜力、气候潜力均呈现下降趋势,分别减少了840.22kg.hm-2、320.59kg.hm-2。本文揭示了黄淮海平原冬小麦与夏玉米的增产潜力及其空间差异,可为改善管...     

黄土塬区作物生产潜力分析——以长武试区为例

研究一个地区的作物生产潜力可以发现提高产量的主要障碍因子 ,为合理进行农业生产规划提供依据。以长武试区冬小麦和春玉米为例 ,计算了黄土塬区光温潜力、气候潜力 ,并与实际产量进行比较。结果表明 ,该区光温潜力多年平均值冬小麦为 6 910 .5 kg/hm2 ,春玉米为 10 718.6 kg/hm2 ,年际变化不大 ;气候生产潜力多年平均值冬小麦为 6 190 .3kg/hm2 ,春玉米为 876 8.7kg/hm2 ,年际波动较大。 1986— 1990年 ,试区作物产量潜势实现率较低。1990— 1994年 ,小麦和玉米大田产量已经接近当地的气候生产潜力。今后的农业生产中应注意稳定化肥用量 ,使 N,P比更加合理 ,并大力推广地膜及秸杆覆盖技术 ,增施有机肥 ,加强田间管理等     

基于ArcGIS Engine的区域农业资源管理信息系统设计

农业资源是农业生产的物质基础,农业资源的信息化管理及应用是区域农业可持续发展的重要保障。本研究利用ESRI公司的二次开发工具ArcGISEngine,在VisualBasic环境下运用空间数据引擎结合数据库技术,进行了区域农业资源信息系统的设计开发。该系统能够方便的组织管理农业资源信息,友好的人机交互界面方便用户查询,输出分析与制图信息,其功能模块可对农业资源信息数据进行专业化的分析和挖掘,实现耕地地力评价、测土配方施肥、农田监测、农田水利管理等专业应用,为区域农业资源的信息化、农业生产实践的科学决策提供信息和技术支撑。     

黑龙江省黑土区气候-土壤生产潜力分析

采用机制法、层次分析法通过对光、温、水、土逐级衰减,计算黑龙江省黑土区各县玉米、水稻、大豆的气候生产潜力与气候-土壤生产潜力,分级统计分析空间分布及其变化特点。结果表明：黑土区玉米、水稻、大豆的气候生产潜力分别为6939～14241kg／hm^2,10720～18079kg／hm^2,1947～3989kg／hm^2;气候-土壤生产潜力分别为3513～12346kg／hm^2,4465～15505kg／hm^2,1032～3553kg／hm^2。空间分布与温度和降水一致,由南向北逐渐递减。在过去45a中,气候生产潜力呈逐渐上升趋势。由两次土壤调查结果比较可知,2005年黑土区各县土壤肥力有的升高,有的降低,但总体呈下降趋势,气候-土壤生产潜力也随之变化,总体有所下降。因此,土壤肥力对气候-土壤生产潜力起着重要的作用;并且在气候资源相对较差的地区,土壤肥力对其气候-土壤生产潜力的影响大于气候资源较好的地区。     

基于WebGIS的农业空间信息管理及辅助决策系统

该研究在总结和提炼区域农业信息管理和评价理论与技术研究成果的基础上，运用知识工程和系统建模方法，建立了种植制度评价、农产品生态区划、农作生产潜力分析和精确农作管理的定量化动态知识模型。并运用软构件技术，基于B/S的分布式网络结构，以WebGIS为空间信息管理平台，建立了网络化、数字化的农业空间信息管理及辅助决策系统。系统实现了基本地图操作、农业空间信息查询与分析、种植制度评价、农产品生态区划、农作生产潜力分析、精确农作管理、可视化输出以及系统维护等功能。以江苏省为案例区，对系统进行了实例应用，结果表明，系统能有效地管理区域性农业空间信息，并在基于空间信息的农业生产管理决策方面具有较好的适应性和指导性。     

鲁西北地区农业土地资源生产潜力估算

以鲁西北地区县级空间数据库和属性数据库为基础，采用“机制法”对农业土地资源生产潜力模型进行了光、温、水、土、社会因子逐级订正。研究结果表明，“机制法”能够很好的反映鲁西北地区农业生产和农业土地资源分布的空间格局和区域差异，各级订正的有效系数进一步揭示了鲁西北地区各种资源因子对农业生产的限制程度。     

基于GIS宁夏引黄灌区农地土壤综合养分状况评价

精准农业是未来农业的发展方向,查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异,是精准农业的基础研究内容。以宁夏引黄灌区灵武农场的农地为例,运用ArcGIS进行空间数据采集、处理、分析,并采用主成分分析法确定评价因素的权重值,运用模糊数学方法建立各个评价因子对土壤养分状况的隶属函数,最后计算了综合养分状况的评分并利用指数和法得到最终的土壤养分状况评价值,根据综合评价值划分土壤养分状况等级,利用ArcGIS软件进行克里格插值得到最终土壤综合养分状况评价图。从具体评价结果可以看出,土壤综合养分状况由西北向东南降低的趋势明显。西角北角为两个极端高值区域,东角南角为两个极端低值区域。     

基于GIS的县域小麦自然生产潜力评价系统

为对县域小麦生产管理和潜力挖掘提供技术支撑和辅助决策,该文在小麦自然生产潜力评价流程的基础上,收集和整理了河南省8个县域的属性数据（气象、土壤和小麦资源数据）和空间数据,创建空间-属性一体化数据库,利用UML2.0、SQL Server 2000和SuperMap GIS 2008组件技术设计实现了基于GIS的小麦自然生产潜力评价系统,系统应用基于“经验-统计法”的光、温、水、土逐级衰减机制模型,定量计算了河南省8个县域的小麦自然生产潜力,通过分类统计和分级制图,分析了县域小麦自然生产潜力的空间分布规律。研究结果表明,光合、温度、水分和土壤生产潜力空间分布规律依次为：根据纬度的增加而减少,豫西＞豫南＞豫东南＞豫北＞豫中,豫南＞豫东南＞豫西＞豫中＞豫北,豫南＞豫中＞豫北＞豫东南＞豫西;小麦自然生产潜力的关键因子影响大小为土壤＞温度＞水分,小麦自然生产潜力相对可挖掘空间大小为水分＞温度＞土壤。该系统具有普适性强、独立性好等特点,为县域小麦生产管理和潜力挖掘提供技术支撑和辅助决策。     

基于高斯?分类混合聚类方法的水稻区域化肥减施潜力研究

  【目的】  综合土壤养分、自然资源禀赋和种植管理方式等多源要素，构建基于高斯?分类混合聚类模型的农田基础肥力分区，为定性描述、定量估计化肥的“稳?控?增”和提高推荐施肥的准确性提供必要的补充。  【方法】  2008—2017年，共采集6382个农田土壤样品，现场调查了距村距离、土壤类型、耕层质地、成土母质、地貌类型与种植模式等数据，测定了土壤pH及有机质、全氮、有效磷和速效钾含量。同时，在研究区内典型位置以当地主栽的‘甬优’、‘秀水’系列品种为试材，布设6个“3414”试验点，共开展了28个试验，获得氮、磷、钾 (N、P、K) 不同施肥水平下的稻谷产量、最佳推荐施肥量等信息。基于高斯?分类混合聚类方法，联合土壤、气候、地形等自然资源禀赋要素与区域性农业种植模式，对农田基础肥力进行分区，并将各区测土配方试验数据与农户典型施肥数据比较，完成各不同分区的化肥减施潜力估计。  【结果】  整个研究区域稻田可划分为7个大区，各区与已有农田地力评价等级具有较好的吻合度，对应于较高、中等和较低三级别地力水平分别有4、1和2个分区。影响各农田基础肥力分区的重要因子基本一致，主要为地面高程、土壤速效钾含量、降雨、温度和地貌分区。研究区内水稻的化肥减施潜力分别为减纯氮 (N) 26.2～71.3 (平均48.7) kg/hm2，减磷肥 (P₂O₅) 9.9～23.5 (平均16.7) kg/hm2，减钾肥 (K₂O) 18.5～39.9 (平均29.2) kg/hm2。减肥潜力与分区基础肥力高低总体一致，较高肥力区减肥潜力较大，低肥力区减肥潜力相对较小，但也有较高肥力分区减肥潜力低 (如分区3) 或较低肥力分区减肥潜力高 (如分区6)的情形。从空间分布上看，分区4、5、6、7 减氮潜力较大，分区2、7减磷钾肥潜力较大，而分区1、5减磷钾肥潜力较小。  【结论】  综合自然资源禀赋、土壤及种植管理模式的分区划分，比传统依靠土壤养分的肥力分区能更加全面客观地反映区域稻田的基础肥力差异。地形地貌、土壤速效钾含量、降雨和温度是区域基础肥力分区的关键影响因子。从空间分布上定量估计，水稻的化肥减施潜力与基础肥力水平总体一致，总体可减施氮肥 (N) 26.2～71.3 kg/hm2、磷肥 (P₂O₅) 9.9～23.5 kg/hm2、钾肥 (K₂O) 18.5～39.9 kg/hm2。     

基于GIS的猕猴桃土壤养分评价与施肥建议模型研究

该论文以陕西省周至县为例,基于GIS技术,得到土壤养分的地域分布模型和适宜性等级划分;针对猕猴桃的生育特性,建立了养分需求模型;针对土壤养分的空间分布特点,给出具有决策指导意义的施肥建议,以提高猕猴桃果品的品质和产量;研制了基于施肥建议模型的果树施肥信息系统。该方法实现了GIS支持下的基础土壤养分数据的空间化、可视化、系统化管理,最大程度上实现了连续性的养分分布模型的构建,并对不同地域的施肥建议进行了可视化输出。该方法是实现“数字农业”和“精准施肥”目标的有益探索,具有一定的理论和实践意义。     

氮肥调控对白浆土水稻产量效益及氮肥利用效率的影响

在黑龙江省白浆土高中低肥力区设置水稻氮肥用量、施用次数及比例的田间小区试验,研究不同施氮方式对白浆土水稻产量效益及肥料利用效率的影响。结果表明,氮肥对水稻生长发育具有显著的影响。与氮肥一次性基施相比,采用适宜的氮肥用量与施肥方式水稻平均增产8.9%,增收1356元hm-2,增加农学效率5.1 kg kg-1。从水稻产量、效益及氮肥偏生产力和农学效率等方面综合考虑,白浆土水稻高产高效的氮肥施用方式是:在满足磷钾肥的基础上,中低肥力区氮肥用量应控制在130～165 kg hm-2,高肥力区氮肥用量应不超过130 kg hm-2,氮肥施用方式为40%N基肥+40%N分蘖肥+20%N穗肥三次施用。     

长期稻草还田对紫色水稻土肥力和生产力的影响

通过8年淹水条件下一季中稻的田间定位试验,研究了长期稻草还田以及稻草与不同化肥配合施用对紫色水稻土生产力和土壤肥力的影响。结果表明,稻草与N、P、K化肥配合施用能维持或提高紫色水稻土的生产力和土壤肥力;水稻获得了持续高产,土壤有机质和全氮含量提高,土壤磷的有效性增加,速效钾与试验前基本平衡。纯化肥处理尤其是N、NP、NK处理水稻产量、土壤氮和钾含量逐年降低,不能维持系统生产力和土壤肥力。稻草还田对翌年水稻具有显著的增产作用,8年平均稻草还田处理比对照增产39.5%,稻草的增产作用还随着稻草还田时间的延长而逐年升高。稻草还田携入的钾与化学钾肥具有相同的营养功效,稻草可替代部分化学钾肥。