东北平原粮食主产区公主岭市种植业系统的能值分析

应用生态经济系统能值分析理论与方法，以东北平原粮食主产区公主岭市为例，通过一系列的能值指标，定量分析了该县主要粮食作物玉米、大豆、水稻系统的能值流动，评价了该县这3种作物系统环境资源基础和经济特征，玉米、大豆和水稻的太阳能值转换率分别为1.95×10⁴、4.98×10⁴和3.59×10⁴。结果表明：大豆的能值最高，水稻次之，玉米最低；总体而言，2002年吉林省公主岭市种植业系统的发展程度相对较高，提高系统的能值投入重点应是提高农业科技含量和可更新有机能值的投入及科学管理力度，才能使公主岭市种植业系统走上持续发展的轨道。     

全球主要粮食作物产量变化及其气象灾害风险评估

随着粮食全球化趋势和中国粮食安全战略调整,准确了解中国和国外主要粮食作物生产状况、产量变化及其气象灾害风险水平,对于气候变化背景下保障中国粮食安全和国家"农业走出去"战略实施具有重要意义。该文以全球主要粮食生产国粮食产量资料为基本资料,通过作物气象产量分离对全球主要粮食作物的产量变化进行了研究;用新构建的减产概率系数pc和平均减产率d、减产率变异系数v定义了综合气象灾害风险指数Pw,根据Pw≤2.0、2.0Pw≤4.0和Pw4.0将全球粮食主产区划分为气象灾害低风险区、中风险区和高风险区。研究结果显示,法国、德国和中国的小麦、美国、巴西、阿根廷的玉米和大豆、中国和越南的水稻产量水平在近50多年提升迅速,但区域差异明显。加拿大和澳大利亚小麦、美国玉米、巴西和阿根廷大豆的Pw超过4.0,为气象灾害高风险区;俄罗斯和中国小麦、巴西和阿根廷玉米、美国和中国大豆、印度水稻的Pw介于2.0和4.0,为中风险区;美国、德国、法国和印度小麦、中国玉米、中国、越南和泰国水稻的Pw小于2.0,为低风险区。文中方法能够直观评估全球粮食产区粮食生产水平和综合气象灾害风险,对宏观了解和认识国内外粮食生产状况具有借鉴意义。     

叶面喷硒对不同作物籽粒硒含量及产量的影响

分析了黑龙江省主栽作物(水稻、大豆、玉米和小麦)叶面喷硒的效果。结果表明:原始籽粒含硒量以大豆最高,玉米最低,顺序为大豆小麦水稻玉米;而施入等量的硒后,4种作物籽粒硒含量都有明显的提升,提升幅度与喷硒量呈正相关,其中以小麦和水稻增加最高,大豆次之,玉米最少,且硒含量均在安全补硒值的范围之内。叶面喷硒后作物增产效果不明显。确定了叶面喷硒的浓度范围为11.25~22.50 g·hm~(-2),即可使水稻、大豆、玉米和小麦籽粒中硒含量满足低硒区居民补硒的需要;施硒时期综合比较,水稻的最佳喷硒时期是在扬花后期,玉米的最佳喷硒时期是在抽雄期,大豆是在初花期,小麦是在孕穗期。腐植酸硒降低了高浓度硒对作物的毒害作用,在生产实际中更具有安全性。     

黄土高原沟壑区粮食生产的资源环境成本

针对粮食生产过程中的资源消耗和环境降级问题,以黄土高原沟壑区的陕西省长武县为研究对象,运用环境经济学估算方法,对粮食生产的资源环境成本进行了研究。结果表明：2008年该区粮食生产资源环境损失总价值相当于当年农业总产值的19.05%;小麦和玉米的资源环境成本分别达到2.02和1.19元/kg,总成本分别为4.08和2.23元/kg,而出售价格仅1.72和1.28元/kg,高成本低效益状况对区域粮食安全及生态经济持续发展产生不利影响;对粮食总成本中的各要素进行因子分析得出,资源环境成本和化肥费用是其主要因素。在现有生产条件下加大农业科技投入,提高生产资料利用效率,发展现代生态农业,是降低粮食成本维持区域持续发展的重要举措。     

我国近20年主要粮食作物产量、进出口及化肥投入变化特征

为明确我国近年来主要粮食作物产量、进出口及化肥投入变化特征,基于中国统计年鉴数据,分析我国2000—2020年稻谷、小麦、玉米、豆类和薯类5种粮食作物的总产、单产、播种面积、进出口量及化肥投入的时空变化特征。结果表明：我国主要粮食产量在2003—2020年间连续17年递增,粮食总产的增加主要表现为东北、华北和西北农区玉米产量的增加。近20年5种粮食作物单产水平均呈上升趋势,以稻谷单产最高,但小麦单产提升幅度最高,为89.9%,稻谷单产提升幅度最低,为12.3%。与2000年相比,我国5种作物播种面积增加10.4%,总体上我国粮食播种面积和单产水平对粮食增产的贡献率分别为19.9%和80.1%。2000—2020年,我国稻谷、小麦、玉米和大豆4种作物进口量呈增加趋势,其中以大豆进口量最高,2020年占到4种粮食进口量的82.6%。我国化肥用量和施用强度均经历先增后减过程,峰值为2015年的6 022.6万t。我国化肥用量主要集中在华北农区和长江中下游农区,年均化肥用量占全国年均投入量(5 146.5万t)的55.1%,化肥施用强度则以东南农区和华北农区最大,分别较全国平均水平(322.6...     

高泉沟小流域高效农业生态区建设

黄土丘陵沟壑区急需解决三大问题:生态环境问题、粮食问题和贫困问题.为此,以黄土丘陵沟壑区的典型代表区域定西县的高泉沟小流域为试验示范区,开展了高效农业生态区建设的研究与实践.经十年的研究探索,初步找到了解决黄土丘陵沟壑区三大问题的途径与技术措施,建立了理论框架和买体模型.其主要措施是:在生态建设方面实施工程措施和植物措施对位配置,控制水土流失;在农业建设方面采取增施化肥、加强基本农田建设、实施集水节灌和良种良法栽培等措施和技术,提高土地生产力和承载力;在经济建设方面,采取调整作物种植结构、发展适度规模养殖、发展小型加工及非农产业,提高农民的经济收入.     

基于减量化目标的农户施药行为研究——来自7省种粮农户的微观数据

农药投入过量是我国农业生产中的普遍问题,推进农药减量投入是促进农业绿色、可持续发展的重要举措。农户是农药施用的微观决策主体,对农户施药行为进行深入的理论和实证研究,有利于引导农户减少农药投入。本研究通过分析农户施药行为的内在机理,对影响农户施药行为的内外部因素做出细化,弥补现有研究在生产经营、外部环境等影响因素分析上存在遗漏部分重要因素或表征变量不够准确的不足。基于7省746户种粮农户的调查数据,采用广义有序Logit模型,对影响农户施药行为的个体和家庭因素、生产经营因素、外部环境因素进行实证分析,弥补了传统OLS模型或二项Logit模型估计方法的不足,揭示了各因素对农户施药行为的影响方向和影响程度。结果表明:1)从影响方向看,受教育程度、种粮面积、地块集中度、地权稳定性、农药投入成本、农业技术培训、农业生产保险等变量对农户施药强度具有显著的负向影响,年龄、种粮收入占比、种粮动机等变量对农户施药强度具有显著的正向影响,表明农户年龄越小、受教育程度越高、种粮面积越大、地块集中度越高、地权稳定性越好、种粮收入占比较低、以自给为目的、农药投入成本越低、参与农业技术培训和农业生产保险,施药强度越低。2)从影响程度看,农业技术培训、农业生产保险、种粮收入占比、受教育程度、地块集中度、地权稳定性、种粮动机等变量对农户施药强度的影响较大,而种粮面积、农户年龄、农药投入成本的影响相对较小。为激励农户减量投入农药,政府应采取有效措施激发农户安全生产的内生动力,也为农户减少农药投入创造有利的外部环境。     

黄土高原地区粮食生产潜力与粮食生产发展战略探讨

在运用DSSAT3模型模拟研究黄土坑原地区28个代表点小麦、玉米、谷子、大豆和马铃薯（或水稻）生产潜力的基础上，统计计算了14个生态类型区粮食作物单产潜力及其开发率结果表明，黄土高原地区可望在2020年前实现区域粮食自给，但其前提是需要投入巨大的物质和技术，加之该区广大山塬旱区粮食生产效益低，故该区粮食生产目标应定位于保证农业人口的粮食自给，不宜过分强调区域粮食自给和商品粮生产，粮食短缺部分应从国内外粮食市场寻求解决，以免造成生态环境恶化及经济的巨大浪费。     

农用地分等中最高单产和最高产量-成本指数确定方法

为提高农用地分等中最高单产和最高产量-成本指数确定方法的科学性和合理性,该文以土地报酬递减理论为基础,应用河南省农用地分等的小麦投入产出调查数据,将样点小麦单位面积产量(kg/hm~2)作为土地报酬递减曲线中的总产量(纵坐标),将样点小麦单位面积投入(元/hm~2)作为土地报酬递减曲线中的总投入(横坐标),从而使土地报酬递减理论中的平均产量(kg/元)与产量-成本指数具有相同的内涵。依据边际产量曲线的变化,分2种情况最高单产的确定:1)边际产量曲线表现为下降趋势,但没有与横坐标轴相交即边际产量仍大于0,这时单产曲线最右端的产量为最高单产;2)边际产量曲线向下与横坐标轴相交即边际产量递减为0时,边际产量曲线与横坐标轴相交点对应的产量为最高单产。依据产量-成本指数和边际产量2条曲线间的关系可以确定最高产量-成本指数:产量-成本指数曲线向上与边际产量曲线相交点的产量-成本指数为最高产量-成本指数,并建立了异常产量-成本指数的修正方法。采用研究数据和验证数据确定的最高单产和最高产量-成本指数分别相差0.12%、0.50%,表明该研究方法确定的区域最高单产和最高产量-成本指数具有相对稳定性。该研究为确定最高单产和最高产量-成本指数提供了理论依据,丰富了土地利用系数和土地经济系数的内涵。     

GIS技术在黄土高原退耕还林草工程中的应用

坡耕地退耕还林 (草 )是我国黄土高原地区、特别是黄土丘陵沟壑区实施水土保持和生态环境建设的基本方法之一 ,如何快速了解区域土地利用现状是实施这一工程的关键所在 ,传统的统计法和图上量算法均无法满足科学高效的要求。结合黄土丘陵沟壑区地形特点 ,研究并探讨了应用 GIS技术实现该地区土地利用状况快速清查的工作过程及关键技术 ,以期为在全区实现土地资源调查、规划、管理的科学化、自动化、标准化提供可供借鉴的方法和依据     

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。     

基于经验模态分解的中国粮食单产波动特征及影响因素

探索中国粮食单产的多尺度波动特征及其影响因素,进而有针对性地采取措施来稳定和提高粮食单产对保障中国粮食安全有重要意义。该文对1978-2012年中国粮食及其主要构成作物稻谷、小麦和玉米的单位面积产量,利用经验模态分解方法进行了多尺度波动分解,并分析了改革开放以来中国粮食单产波动的多尺度特征及其主要影响因素。结果表明:1)应用经验模态分解方法可以将1978年以来中国的粮食和三大作物的单产分解为1个趋势项和2个波动项,分别反应了科技、政策和气候对于中国粮食单产波动的影响。其中技术趋势为主导,2个尺度的波动都较小。2)粮食趋势单产年增长率从1997年前的2.28%下降到之后的0.69%,明显放缓。稻谷的趋势单产与粮食走势最为接近,但1997年以后几乎走平。玉米和小麦的趋势单产增速1997年后虽有所下降,但目前上升依然明显。3)中期波动项包括了3个完整的周期和1个进行中的周期,且与中国粮食政策的重大调整及其所产生的后效在时段上具有很好的一致性。总体看粮食生产领域政策的影响大于气候的影响,但不同作物对各种政策的响应也有所不同,土地、税收、补贴、奖励和保险政策的普惠性和同步性较价格政策更强。小麦的中期波动率明显大于其他作物,显示其对政策更加敏感。4)粮食单产的短期波动率为1.80%,其中玉米为3.38%,高于小麦(2.55%)和稻谷(1.06%),显示中国的粮食生产系统有较强的抵御气象灾害的能力,但玉米防灾能力不及稻谷和小麦。5)综合长期趋势和中短期波动来看,3大作物中稻谷最为稳产。稻谷的主要问题是1998年以后单产的趋势产量上升乏力,玉米的主要问题是短期波动较大,受气象灾害的影响大,而小麦的政策波动大于玉米和稻谷。当前中国的农业已经进入了新的发展阶段,农业政策的调整势在必行,该研究结果可为新阶段农业宏观调控政策的制定提供决策依据。     

吉林省梨树县不同作物产能及产能水分利用效率研究

东北地区旱地作物水分来源是降水,基于产能及产能水分利用效率比较分析吉林梨树可替代玉米种植的主要作物对该地区未来种植结构调整具有重要意义。该文基于吉林省梨树县4种作物(大豆、小麦、谷子和马铃薯)2 a田间试验,结合各作物在不同降水年型条件下全生长季和各生育阶段的耗水规律及水分亏缺程度,以作物产能和产能水分利用效率为研究指标,对各作物在雨养及灌溉处理条件下的产能水分利用效率和水分经济效益差异性进行了比较。结果表明,在平水及丰水年,马铃薯产能显著高于其他作物,其他作物无显著差异,雨养条件下马铃薯及谷子均超过100 000 GJ/hm~2,不同降水年型条件下灌溉对马铃薯产能提升效果显著但提升幅度存在差异。比较各作物不同年型条件下的产能降水利用效率、产能灌溉水利用效率和产能农业水分利用效率,马铃薯均达到20 GJ/mm以上,显著高于其他作物,且不同作物的产能水分利用效率受降水年型及水分处理影响的程度不同。对比作物需水量与降水量的耦合程度,马铃薯水分亏缺最严重,其次为大豆和小麦;谷子产能降水利用效率及丰水年产能农业水利用效率仅低于马铃薯,且在全生育期各生育阶段发生水分亏缺现象较少,具有极好的抗旱能力。比较而言,基于作物产能、产能水分利用效率及经济效益的作物结构调整,马铃薯和谷子相对于小麦和大豆有更大优势;基于作物抗旱能力,谷子具有绝对优势。     

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。     

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。     

Cropping rotations: Effect on aggregate stability and biological activity

Abstract

Growing crops and crop sequences over a period of 14 years leads to changes in soil properties. The effect of nine cropping rotations (wheat/soybean‐maize, wheat/soybean‐soybean, wheat/soybean, wheat‐wheat soybean‐soybean, maize‐maize, sunflower‐soybean, sunflower‐sunflower and soybean‐maize) on bulk density, structural stability, biological activity, and organic carbon (C) was investigated in experimental plots subject to conventional tillage. Type of soil used was a well‐drained Typic Argiudoll, with a silty loam texture and an easily alterable structure by cultivation and rainfall. Bulk density, structural stability and biological activity showed statistically significant differences between treatments, a high correlation between biological activity and stable aggregates was also found. Four of the crop sequences (wheat/ soybean‐maize, soybean‐maize, sunflower‐soybean, soybean‐soybean) were chosen because they represented extreme behaviour patterns as regards the effects of water. For these soil samples, the following fractions of organic C: fulvic acids, humic acids, humins, and light C and water soluble C were determined. The results indicated that maintenance of structure was stable in those sequences which included maize and wheat as opposed to soybean monoculture or soybean‐sunflower combinations.     

环渤海低平原农田多水源高效利用机理和技术研究

淡水资源严重匮乏是影响环渤海低平原粮食生产可持续发展的重要限制因素。本文针对该区粮食生产中水分利用效率低、提升潜力巨大,同时该区浅层微咸水资源和降水资源较丰富的现状,以中国科学院南皮生态农业试验站最近3年试验研究结果为基础,综述了在挖掘咸水利用潜力、提高雨水和灌溉水利用效率方面研究工作进展。针对冬小麦夏玉米一年两作种植,研究结果显示品种间产量和水分利用效率(WUE)差异显著,最高和最低品种差异达20%左右,通过选用节水高产品种可显著提升产量和WUE;冬小麦通过拔节期灌溉关键水,在促进地上部生物量积累同时,显著促进地下根系生长,使冬小麦充分利用土壤储水,实现限水灌溉下稳产高效;夏玉米通过缩小行距增大株距的缩行匀播,可提升夏玉米苗期单株作物根系所占土壤体积空间,增加水分养分对作物的有效性,提高夏玉米成苗率和苗期所截获辐射量,比常规种植产量提高10%左右;冬小麦在拔节期利用含盐量不大于4 g×L~(-1)的浅层微咸水替代淡水灌溉,产量与淡水灌溉相同;浅层微咸水替代淡水灌溉并配套土壤有机质提升技术和利用夏季降水淋盐,可实现微咸水灌溉下周年土壤盐分平衡。通过上述措施实施,实现以咸补淡、以淡调盐、多水源互补高效利用,在不影响作物产量条件下可节约深层淡水资源,促进区域灌溉农业可持续发展。     

聚丙烯酰胺对干旱半干旱区不同作物水分利用及产值的影响

为了在半干旱区和干旱区农业生产中推广应用聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM),在半干旱区选择了西瓜、马铃薯、玉米和谷子,在干旱区选择了春小麦、向日葵、玉米和番茄,以不施PAM为对照,测定PAM对不同作物产量、产值、水分利用效率和水分生产率的影响。结果表明半干旱区西瓜、马铃薯、玉米和谷子的产量分别提高了36.76%、24.83%、20.20%和13.16%,产值提高了36.32%,23.04%,9.37%,10.18%,水分利用效率提高了30.15%,18.83%,13.42%和6.24%,水分生产率提高了30.57%,22.97%,16.79%和11.66%。干旱区春小麦、向日葵、玉米、番茄的产量分别提高了18.56%,12.82%,13.65%和16.54%,产值提高了12.78%,10.70%,9.53%和14.71%,水分利用效率提高了13.49%,17.03%,12.96%和25.12%,水分生产率提高了16.14%,11.62%,11.79%和14.85%。干旱区春小麦的增产率和增值率虽然高于向日葵,但增产值却极显著低于向日葵。建议半干旱区应用PAM应优先选择西瓜和马铃薯,干旱区应优先选择番茄和向日葵。