河北省近滨海区暗管排水排盐技术适宜性及潜在效果研究

本文在分析河北省近滨海区暗管排水排盐技术适宜条件的基础上,依据其在该区域实施的约束条件,运用GIS、RS等信息技术和相关数据,估算了暗管排水排盐技术适宜的应用面积;据此结果,结合实施区盐碱荒地与耕地资源现状,确定了暗管排水排盐技术实施后区域耕地面积潜在增量;根据暗管排水排盐技术实施后原有耕地、毛沟平整新增耕地和荒地转化耕地的耕地增产试验数据,按夏玉米-冬小麦、谷子-冬小麦和单季棉花3种种植制度分类估算了河北省近滨海区暗管排水排盐技术实施后的耕地增产潜力。结果显示:河北省近滨海区暗管排水排盐技术实施的适宜面积为3.90×105 hm2;暗管排水排盐技术实施后,由毛沟平整和荒地转化而来的耕地面积潜在增量为5.14×104 hm2和1.76×104 hm2,两者之和占原有耕地面积3.21×105 hm2的21.5%;暗管排水排盐技术实施后,如按当地目前夏玉米-冬小麦、谷子-冬小麦和单季棉花3种种植制度的播种面积比例推算,全部耕地的增产潜力分别为4.82×108 kg、1.29×108 kg和3.67×108 kg。暗管排水排盐技术的实施可使生态系统服务功能得到提升,本文以河北省海兴县为例计算得出其生态系统服务功能潜在提升值为3.90×109元·a-1,单位面积的生态系统服务功能潜在增加值为4.06×104元·hm-2·a-1。     

东北三省区耕地资源与粮食生产潜力分析

东北三省区是我国最大的商品粮基地,其粮食生产能力关系到国家粮食安全。本文以1980/1996~2014年耕地面积和粮食生产系列数据为样本,应用时间序列预测方法,分析预测了东北三省区2020年耕地面积、复种指数、粮作与非粮作面积比、粮食作物结构、三大粮食作物单产和粮食总产量。预测结果表明,到2020年,东北三省区耕地面积为27841×103 hm2,粮食作物与非粮作物面积比为90.9:9.1,粮食作物播种面积为22448×103 hm2,粮食总产能力为1.41×108t,与2014年相比增产60.2%,未来东北三省区粮食总生产能力呈稳定上升之势。     

退耕还林(草)背景下黄土高塬沟壑区长武县粮食潜力及安全分析

鉴于黄土高塬沟壑区退耕还林(草)工程和林果业迅速发展所带来的粮食-人口-资源矛盾问题,收集农业气象、耕地等数据,基于GIS技术,采用机制法分析了退耕还林(草)工程实施前后的1993年和2009年黄土高塬沟壑区长武县粮食潜力和安全问题,明确了气候要素限制下长武县各层次粮食生产潜力及开发程度。长武县1993年到2009年可实现粮食潜力总量下降了7.8%,而实际粮食生产总量增产了4.0%,潜力实现率由61.58%增至68.59%。17a间,主要粮食作物播种面积减少了27.8%,单产平均提高44.1%,而人口增长了12.5%,人均播种面积下降了35.9%,人均粮食产量由320.1kg减少至296.0kg,下降了7.5%。温度和土地有效系数的提高是促进可实现粮食潜力增加的主要因素,耕地减少是限制粮食增幅的直接原因,单产提高是促进增产的主要因素。耕地减少、人口增加是该区粮食安全的核心问题,粮食单产的提高是维持该区粮食安全稳定的保障。针对该区粮食安全问题的严峻性,提出必须以全面提高粮食单产为目标,科学增加辅助能量投入,推进基本农田建设,大力推广耕地保育技术和持续高效现代农业。     

焦作市高标准粮田建设思考

焦作市耕地面积的19.56万hm~2,人均耕地面积只有547 m~2。受耕地面积的制约,通过扩大种植面积提高总产行不通,所以只能从单产上求突破。焦作市历来重视保障粮食安全,以提高粮食产量为重点,以促进粮食稳定发展和农民持续增收为目标,大力推进高标准粮田建设,示范带动大面积均衡增产,提升全市粮食作物综合生产能力。打好粮食高产基础,使得粮食单产继续保持全国领先水平,被称为"全国三大粮食高产区之一"。新世纪以来,焦作粮食产量更是实现了13连增,全国小麦专家郭天财曾盛赞焦作小麦生产:"中国小麦看河南,河南小麦看焦作。"     

2003-2011年中国粮食增产的贡献因素分析

理清2003年以来中国粮食产量增加的主要贡献因子及其贡献率,对于及时调整农业政策,保持和提升粮食生产能力有重要的意义。该文利用2003-2011年中国粮食及其各构成品种(根据国家统计局,粮食作物包括稻谷、小麦、玉米、薯类、豆类和其他谷物)的产量和播种面积数据,采用贡献因素分解的研究方法,研究了2003年以来中国粮食增产的作物和地区贡献,以及面积、单产和种植结构调整对于粮食增产的贡献率,并对各增产主力省区和主要粮食作物的增产贡献因素进行了分析,划定了增产主导类型。结果显示:研究期粮食增产全部来自3大粮食作物,其中玉米贡献了一半以上的增产量;杂粮、豆类和薯类总产均出现下降,其播种面积则分别下降了25.7%、17.4%和8.2%。地区贡献以黑龙江和河南最为突出,累积贡献率超过1/3;累积贡献率超过90%的13个省区,除新疆外其余都是粮食主产省区。作为传统农区的四川,其粮食增产贡献率仅为1.6%,与山西、陕西和甘肃等非主产区基本相当;全国粮食增产的面积贡献率最大,达到46.3%,其次是单产贡献率(44.2%),结构调整的贡献率将近10%,其中一半以上来自豆类向稻谷和玉米的调整;稻谷、玉米和春小麦的增产为面积主导型,而冬小麦的增产为单产和面积共同作用型;除河南和安徽为单产主导型,吉林和河北为面积单产共同作用型,其他增产主力省区的增产类型均为面积主导型。综合来看,2003-2011年中国粮食增产是以面积增加主导的外延式增产方式。由于粮食消费结构和国际粮食贸易容量的限制,今后结构调整的潜力已经很小。因此,在稳定粮食播种面积的基础上,进一步提高粮食作物的单产水平是今后稳定和提高粮食生产能力的重要举措。研究结果可为今后农业政策的调整提供决策依据。     

东北黑土区水土流失与粮食安全

东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地、著名的玉米带和大豆主产区,但水土流失对粮食生产的影响很大,主要表现在剥蚀表土、恶化土壤结构、降低土壤肥力和侵蚀沟侵吞耕地上,估算坡耕地水土流失导致的粮食减产和侵蚀沟导致的粮食损失总量达108亿kg左右。通过扩大农田灌溉面积、改造中低产田、治理水土流失、科学施肥、应用新品种和耕作栽培新技术等,在未来15~20年内,可实现增产粮食约2 000万t的目标,相当于全国为保障粮食安全需新增4 000万t粮食生产能力的50%。     

基于ArcGIS的耕地整治潜力测算与分级研究——以湖北省房县为例

土地整治工作是一项综合性的系统工程,潜力测算与分级是土地整治工作的前提和基础。以ArcGIS软件为平台,采用基于新增耕地系数的数量潜力测算方法,通过调查待整治耕地面积,确定新增耕地系数,测算出房县的耕地整治数量潜力为1 210.18 hm²;质量潜力测算采用基于农用地分等定级成果和产能核算理论的方法,通过计算耕地现实单产和最高单产,分别计算出待整治耕地提升产能和新增耕地产能,得出房县耕地整治的质量潜力为9 485.38万kg;最后以质量潜力测算后的耕地总产能作为潜力分级标准,将整治潜力划分为三个级别,并绘制了以乡（镇）为单元的潜力分级图。根据潜力级别划分结果,结合各乡镇的地形地貌、经济发展水平、农民整治意愿等条件,将一级潜力区、二级潜力区和三级潜力区按照整治时序分别确定为房县耕地近期重点整治区、中期适宜整治区、远期一般整治区。     

粮食作物种植视角下东北粮食主产区耕地利用的时空分化特征

作物种植是耕地最直接的利用方式。基于粮食作物种植视角研究耕地利用问题,是耕地利用领域研究的进一步细化,也是粮食安全的基础。该研究以东北粮食主产区典型地域为研究区,基于主要粮食作物大豆、玉米和水稻的不同耕地利用方式,以乡镇为单元,综合运用标准差椭圆、重心模型及探索性空间数据分析法,阐明2016—2019年研究区粮食作物的耕地利用空间分化特征。结果表明:1)研究区主要粮食作物的耕地利用结构变化明显,大豆与玉米的耕地种植面积出现明显"剪刀差"变化特征,水稻的耕地种植面积基本保持稳定。2)研究区主要粮食作物的耕地利用空间分布呈现"西北-东南"动态格局,种植大豆和玉米的耕地利用重心位于研究区的中东部地区,分别向东偏南和西偏南方向迁移。3)研究区种植主要粮食作物的耕地利用结构具有较强的正负空间关联性,正相关类型聚集性较强,表现出明显的区域一致性;负相关类型无明显聚集区域,面积较小,且零星分布。研究结果较好地反映了种植结构调整政策实施阶段研究区种植主要粮食作物的耕地区域空间布局分化和耕地种植结构的空间关系,为区域种植结构调整及保障粮食结构性安全提供科学依据。     

安顺市粮食生产灰色关联分析及对策

通过对贵州省安顺市粮食生产现状、粮食产量构成、各种物资投入要素的灰色关联分析,提出"科学规划,突出重点,发展粮食生产;依靠科技创新,提高粮食作物单产水平;实行最严格的耕地保护制度,确保粮食种植面积;加强农田基础设施建设,提高抵御自然灾害的能力;提高农业机械化程度,提升农业生产能力"等对策建议。     

新疆奇台县化肥施用量变化及其与粮食单产的关系

根据新疆奇台县1989～2005年化肥施用量和粮食单产数据,采用趋势线法分析了该县化肥单位面积施用量的时闻序列变化,并采用相关分析对化肥施用量与粮食单产的关系进行探讨.结果表明:奇台县化肥单位面积施用量受粮食价格及化肥价格变化的影响较大,从1989年的65.65 kg·hm-2上升到最大值1998年的196.6kg·hm-2后下降,整个时间序列曲线呈抛物线状,且N、P、K施用比例较为合理,为促进粮食增产发挥了作用.1989～2005年粮食单产与单位面积化肥施用量存在明显的正相关关系,随施肥量的增加,粮食单产也趋于增加,当化肥施用量达到170kg·hm-2时,再增加化肥施用量对粮食的增产效果已不明显.因此,该县今后在粮食种植过程中应防止过量施肥,推广科学施肥,以更大程度地提高粮食产量.     

暗管与竖井排水工程改良新疆盐渍土的设计与效果评价

为探讨干旱区盐渍化农田水利改良措施的可行性,在新疆玛纳斯河流域安集海灌区进行了田间暗管与竖井排水工程试验,分别在距离暗管0.5 m（P1）、7.5 m（P2）,距离竖井0.5 m（S1）、30 m（S2）和60 m（S3）,以及未铺管区（CK）域设置7处观测区,评估农田排水措施在盐渍土改良期间的排水功能、土壤脱盐效果,同时监测棉花生长与地下水位动态。结果表明：5 a排水改良期间,0～80 cm深度土壤含盐量的总体降幅达到29.2 g/kg,棉花干物质量和籽棉产量年际增幅分别为22%和28%,浅层地下水位年际降幅1.16 m;改进的暗管与竖井协同排水相比单独应用暗管排水量与地下水位年际降幅分别增加了118%,进一步减少了盐分淋溶时期的深层渗漏量。研究结果可为干旱盐渍区的水土资源合理利用提供科学和理论依据。     

Nitrogen dynamics in tropical soils of Mali,West Africa

Soil samples were collected from a loamy sand and a clayey soil near Cinzana, Mali, for the purpose of documenting the seasonal dynamics of soil inorganic N after 9 years under five crop-management systems. The cropping systems were: continuous grain sorghum (Sorghum bicolor) or millet (Pennisetum glaucum) without residue return, continuous grain with stalk residue returned to the field every second year, grain in rotation with cowpea (Vigna unguiculata), and grain in rotation with the green manure crops, sesbania (Sesbania rostrata) and dolichos (Dolichos lablab). A sharp increase in soil N was observed early in the rainy season in both soils. Extractable N concentration in loamy sand and clayey soils, respectively, peaked between 15–22 kg and 33–51 kg N ha^–1 in the upper 10 cm of soil. In the clayey soil, the higher soil N concentrations associated with the early season flush lasted 8 weeks after the onset of rain. Nitrogen addition through rotational crops and crop residue was low. Significant improvement of cereal grain yield may not be possible solely by rotation with sesbania and dolichos green manure or cowpea without additional nutrient input. Earlier cereal planting, where feasible, is recommended to improve synchrony of soil N mineralization and crop demand.     

河北平原中低产区小麦与玉米生产现状及增产潜力分析

本文基于2000—2013年MODIS/NDVI遥感信息与主要粮食作物的统计数据,分析了河北平原中低产区冬小麦和玉米生产的时空格局,并利用各县粮食作物主要生育期累积NDVI的逐年值、14年的最大值及单产统计数据,采用最小二乘法原理,进行数值曲线拟合,构建了单产遥感估测模型,估算了河北平原中低产区冬小麦和玉米的增产潜力。结果表明:1)冬小麦在邯郸和衡水的最大生产力水平较高,在沧州、廊坊及邢台中部的最大生产力水平较低,即后者挖掘增产潜力之后也很难达到前者的最大生产力水平;玉米的最大生产力水平普遍较高,挖掘增产潜力后均可达到较高的生产力水平。2)冬小麦和玉米总产增产潜力在沧州和邯郸较大;冬小麦单产增产潜力多低于10%,平均增产356 kg?hm?2(5.87%);玉米单产增产潜力多高于10%,平均增产798 kg?hm?2(12.33%);单产增产潜力区域分布不同,冬小麦为廊坊保定沧州邯郸邢台衡水,玉米为邢台邯郸保定沧州衡水廊坊。3)以河北平原近14年来作物累积NDVI的最大值估算的全区冬小麦增产潜力为3.90亿kg,玉米增产潜力为9.62亿kg,二者合计可增产13.52亿kg,约相当于区域冬小麦和玉米理论可达增产潜力的1/5。本文估测粮食作物增产潜力的方法可以应用于估测多尺度范围、不同作物的增产潜力,研究结果可为相关部门的决策和管理提供依据。     

白洋淀流域种植结构及氮盈余的时空变化特征

针对种植业氮素过量投入造成的流域农业面源污染问题,该研究以白洋淀流域核心区域粮食作物和经济作物为研究对象,以粮经比为种植结构评价指标,从氮素平衡角度考虑,探究白洋淀流域种植结构变化对区域水环境的影响。研究结果显示：1)白洋淀流域种植结构时空变化明显,时间上,研究期内白洋淀流域粮经比总体呈小幅度上升趋势(4.47～5.72);空间上,距白洋淀淀区距离越大,区域内粮经比越小,临白洋淀区粮经比(15.11～19.23)明显高于白洋淀上游粮经比(2.44～2.64);2)白洋淀流域种植业氮盈余量时空分异特征明显,时间上,研究期内白洋淀流域种植业氮盈余量总体呈下降趋势((26.29～18.49)×10⁴ t);空间上,各区域种植业氮盈余量表现为：白洋淀中游((10.39～14.48)×10⁴ t)、白洋淀下游((4.35～7.09)×10⁴ t)、临白洋淀((2.24～2.64)×10⁴ t)、白洋淀上游((1.51～2.58)×10⁴ t);3)白洋淀流域种植业氮盈余强度与粮经比呈显著...     

株行距配置连作对黄土旱塬覆膜春玉米土壤水分和产量的影响

探讨株行距配置调整后密度对旱地覆膜春玉米连作稳产和水分利用的影响,为旱地雨养区春玉米高产稳产栽培提供依据。试验于2014—2017年在黄土旱塬区甘肃省镇原县(35°30′N,107°39′E)进行,以紧凑型耐密高产春玉米品种"先玉335"为试验材料,设55,75 cm 2种等行距垄沟覆盖种植方式,6.0,7.5,9.0,10.5万株/hm~2 4个种植密度水平,采用裂区设计,连作定位观测。使用烘干法测定不同处理春玉米生育期0—200 cm土层土壤水分,研究黄土旱塬连作春玉米籽粒产量和土壤剖面水分变化。结果表明,在试验设计行距下,在干旱年份55,75 cm行距0—200 cm土层土壤剖面水分均有低湿区形成,2种行距40—200 cm土层最低含水率均出现在160 cm土层剖面,55 cm行距土壤含水量为8.9%,75 cm行距土壤含水量为8.7%,受降水及植株生育耗水的影响,20—120 cm土层土壤水分变化较为剧烈。不论降水年型如何,2种行距下0—200 cm土壤深层水分均未产生土壤干层,75 cm行距低湿区较55 cm行距随年份变化有不同程度扩大,但2种行距下7.5～10.5万株/hm~2相同密度耗水量没有显著差异。4年平均产量75 cm行距相同密度均高于55 cm行距,9.0万株/hm~2及以下种植密度处理稳产性较好,密度由低到高产量分别增加2.2%,5.8%,4.1%和3.0%,平均水分利用效率分别提升1.1%,5.9%,0.3%和-1.5%,不同行距相同密度产量和水分利用效率没有显著差异。研究表明,在黄土旱塬区55,75 cm行距配置7.5万株/hm~2种植密度连作具有稳定产量,并且不会导致土壤深层水分亏缺至产生土壤干层,是较为理想的连作稳产株行距配置种植模式。     

Soil loss and run‐off characteristics under different soil amendments and cropping systems in the semi‐deciduous forest zone of Ghana

Soil erosion is a major constraint to crop production on smallholder arable lands in Sub‐Saharan Africa (SSA). Although different agronomic and mechanical measures have been proposed to minimize soil loss in the region and elsewhere, soil management practices involving biochar‐inorganic inputs interactions under common cropping systems within the framework of climate‐smart agriculture, have been little studied. This study aimed to assess the effect of different soil and crop management practices on soil loss characteristics under selected cropping systems, typical of the sub‐region. A two‐factor field experiment was conducted on run‐off plots under different soil amendments over three consecutive cropping seasons in the semi‐deciduous forest zone of Ghana. The treatments, consisting of three soil amendments (inorganic fertilizer, biochar, inorganic fertilizer + biochar and control) and four cropping systems (maize, soyabean, cowpea, maize intercropped with soyabean) constituted the sub‐plot and main plot factors, respectively. A bare plot was included as a soil erosion check. Seasonal soil loss was greater on the bare plots, which ranged from 9.75–14.5 Mg ha^?1. For individual crops grown alone, soil loss was 31%–40% less under cowpea than under maize. The soil management options, in addition to their direct role in plant nutrition, contributed to significant (p < 0.05) reductions in soil loss. The least soil loss (1.23–2.66 Mg ha^?1) was observed under NPK fertilizer + biochar treatment (NPK + BC) over the three consecutive cropping seasons. Biochar in combination with NPK fertilizer improved soil moisture content under cowpea crops and produced considerably smaller bulk density values than most other treatments. The NPK + BC consistently outperformed the separate mineral fertilizer and biochar treatments in biomass yield under all cropping systems. Biochar associated with inorganic fertilizers gave economic returns with value–cost ratio (VCR) > 2 under soyabean cropping system but had VCR < 2 under all other cropping systems. The study showed that biochar/NPK interactions could be exploited in minimizing soil loss from arable lands in SSA.     

Cultivation of medicinal isabgol (Plantago ovata) in alkali soils in semiarid regions of Northern India

There is growing global demand for medicinal drugs including isabgol (Plantago ovata). With increasing demand of food for an ever‐increasing population in India, it is not possible to bring arable lands under cultivation for aromatic and medicinal plants. Salt‐affected lands (both saline and alkali) occupy about 8·6 million ha. Due to poor physical properties and excessive exchangeable Na⁺, most of these lands do not support good vegetation cover. The marginal and salt‐affected lands could be successfully utilized for the cultivation of aromatic and medicinal plants. We achieved almost complete germination of isabgol seeds using up to 5000 ppm salt‐solution. Grain yield (including husk) was 1·47 to 1·58 t ha⁻¹ at pH 9·2 showing no significant yield reduction as compared to normal soil. At pH 9·6 the grain yield was 1·03 to 1·12 t ha⁻¹. At higher pH there was significant reduction in yield. Sowing in good moisture (at field capacity) of soil was found best, but to save time sowing at shallow depth in dry soil, followed by irrigation was also suitable as compared to broadcasting seeds. The chlorophyll content was greater 70 days after sowing compared to younger stages (50 days after sowing). The total chlorophyll and plant biomass were lower from crops grown by broadcasting methods of sowing as compared to two other methods of sowing. The leaf area index (LAI) was higher for the broadcasting method of sowing as compared to the other two methods. Na⁺ absorption increased and K⁺ and K⁺/Na⁺ ratio decreased with increase in pH. Results reported in this paper clearly indicate that isabgol can successfully be grown on moderately alkali soils up to pH 9·6 without the application of any amendment. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

中国主要粮食作物化肥施用量与效率变化分析

2004年至今,在国家支农政策的推动下,农业种植结构大幅度调整,粮食产量连续增加,而且启动了全国测土配方施肥项目。采用2008年的农户调研数据与2001年进行对比,揭示了我国粮食生产体系中化肥效率的变化。结果表明,过去7年中小麦和玉米的单位面积化肥用量分别增加5.4%和29.0%,而水稻减少4.3%。全国粮食作物化肥消费总量增加1.3×106t,但占全国化肥消费总量的比重从68%下降到50%。用PFP(粮食产量除以化肥用量)表征化肥效率,发现三大粮食作物的化肥效率大小排列顺序为水稻小麦玉米;7年中小麦和水稻的化肥偏生产力分别从10.6 kg/kg增加到11.9 kg/kg,13.9 kg/kg增加到15.7 kg/kg,玉米的化肥偏生产力从13.8 kg/kg下降到11.5kg/kg。我国农业种植结构调整对化肥施用量影响较大。粮食作物向优势主产区集中以及机械和管理措施的改善有利于进一步提高粮食作物化肥效率,但经济作物播种面积仍在大幅增加,这将对全国化肥效率变化带来变数。     

藏粮于地视角下西北地区耕地适宜性及开发潜力评价

中国耕地资源匮乏,人均耕地不足世界平均水平的40%。西北"水三线"地区是中国耕地后备资源的关键区域,识别潜在耕地资源中适宜开发的土地数量及空间分布,对确保极端情况下国家耕地红线和粮食安全、推动西部大开发进入新格局具有重大现实意义。基于多源栅格数据,采用综合指数法与极限条件法评价潜在耕地资源的自然适宜性潜力;同时考虑土地利用结构风险、土壤侵蚀风险、土地荒漠化风险限制,构建潜在耕地开发的生态风险模型;将自然适宜性潜力和生态风险评价结果进行叠置分级,评估潜在耕地资源的综合开发潜力。结果表明:旱地农业情景下,西北"水三线"地区具备耕地开发潜力的土地面积约0.2万km~2,主要分布在内蒙古半干旱草原区;灌溉农业情景下,西北"水三线"地区具备耕地开发潜力的土地面积约9.5×10~4 km~2,这些土地需要通过引水灌溉和土壤改良等措施才能实现粮食生产,主要集中在天山北麓、塔里木河流域、疏勒河流域和内蒙古东部等内陆干旱区,未来如果具备灌溉水源条件,实施适宜的土壤改良措施,有较大可开发潜力。