陕北丘陵沟壑区主要小杂粮降水生产潜力研究

以陕北榆林市榆阳区田区试验结果为基础,对陕北黄土丘陵沟壑区主要小杂粮作物的降水生产潜力进行了研究分析。结果表明,不同小杂粮作物降水生产潜力依次为：谷糜〉黑豆〉绿豆〉荞麦。目前陕北黄土丘陵沟壑区主要小杂粮作物的生产潜力开发度仅为9.78%-19.07%,平均为13.83%,尚有86.17%的生产潜力没有发挥出来。田区试验结果与公式概算具有很好的吻合度,表明所取得的降水生产潜力结果具有可靠性。对照较低的现实生产水平,该结果预示着小杂粮生产的巨大发展前景。     

黄土高原地区粮田主要作物生产力及提高途径的初步分析

本文在对黄土高原不同类型区的7个代表县5种主要粮田作物生产力进行统计分析的基础上,采用FAO推荐的农业生态地区法计算了各作物的最大生产潜力（Ymp）。通过调查与比较分析,初步提出了Ymp的主要限制因素和解决的基本途径,为作物生产力的提高和进一步研究提供科学依据。     

退耕还林工程实施前后黄土高原地区粮食生产时空变化

始于1999的退耕还林工程是中国政府针对西部生态脆弱区所实施的重大生态工程。工程的实施对当地粮食生产的影响及由此而产生的政策效果是值得研究的问题。该研究利用1996年、2003年和2007年黄土高原地区分县统计数据,对中国黄土高原生态脆弱区1999年以来所实施的退耕还林工程对粮食生产能力的影响进行了分析。结果显示,从1996年到2003年,研究区粮食播种面积下降剧烈,之后有所回升,到2007年大部分县粮食播种面积下降的势头得以遏制;从1996年到2007年,研究区粮食总产量下降,粮食单产水平提高;研究区粮食单产水平远低于全国平均水平,人均粮食产量略低于全国平均水平,二者都表现出较大的年际波动性。粮食生产水平越低,其年际波动性越大。不稳定的粮食产量会强化农民的垦殖动力,不利于退耕工程实施成果的巩固。应根据各地的条件,有区别有节奏按适度规模循序渐进地推进退耕还林工程的实施,并在政策上对农民的生计进行引导和保障,以巩固退耕工程实施效果。     

黄土高原水土流失区粮食增产潜力分析

粮食生产是黄土高原地区的基本产业。对黄土高原典型区域粮食生产的监测数据进行了分析,结果表明,黄土高原水土流失区粮食增产潜力巨大。从中低产田改造,气候和资源等方面分析了提高黄土高原水土流失区粮食增产潜力的途径。结果认为,应通过加强良种繁育,提高土壤水分利用效率,推广中低产田改造技术,强化农田基础设施建设等措施,达到黄土高原水土流失区粮食增产的目的。     

新疆焉耆盆地地表温度时空分布对LUCC的响应

为了辨析地表温度时空分布及其变化对土地利用/土地覆盖变化(land use/cover change,LUCC)的响应,以新疆焉耆盆地为研究区,将Landsat遥感影像数据、气象要素的观测数据和野外采样数据相结合,利用单窗算法和单通道算法反演研究区2000、2009、2011和2015年的地表温度,分析焉耆盆地地表温度时空分布特征,研究LUCC对地表温度的影响。结果表明:1)研究区温度时空分布图主要划分为低温区、中温区和高温区。从时空分布变化上来看,2000年高温区范围减少幅度最大、2009年次之、2015年最小;2009年低温区范围减少幅度最大、2000年次之、2015年最小;2)研究区地表温度的分布具有明显的空间差异性,高温区主要分布在沙漠区和山区与盆地之间的戈壁滩,具有明显的以博斯腾湖为中心的环状分布特点。低温区主要分布在水域、湿地和绿洲等区域;3)在2011年内不同时期不同LUCC的温度变化幅度不一,地表温度在不同下垫面上平均值大小不同,地表温度高低主要表现为沙漠盐碱地裸地小麦-玉米其他作物森林棉花芦苇湿地水域。由结果可知,焉耆盆地近十几年地表温度的时空变化与LUCC有着密切关系,农作物的结构、土地利用类型及其面积变化都会影响地表温度的时空分布。     

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。     

基于GIS的区域作物生产系统潜力分析

在区域气候数据库和作物生产数据库支持下，通过光、温、水、土、施肥、灌溉、社会等因子的逐步衰减，建立基于GIS的作物生产潜力的估算方法，并定量分析江苏地区作物单产潜力、潜力系数和总产潜力及区域作物生产的开发优势。结果表明：江苏省作物开发优势由北向南逐渐增大。就作物而论，棉花开发优势最大，油菜最小，粮食居中。就经济区而论，粮油棉开发优势不同，粮食：太湖区>沿江区>沿海区>宁镇扬区>两淮区>徐连区，棉花：太湖区>沿海区>沿江区>宁镇扬区>徐连区>两淮区，油料：太湖区>宁镇扬区>沿江区>沿海区>两淮区>徐连区。就同一经济区而论，粮油棉的开发优势也不同，徐连区：棉花>粮食>油料；两淮区：棉花最大，粮食和油料相当；宁镇扬区：油料最大，粮食和棉花相当；沿江区：粮油棉的开发优势相当；太湖区：棉花最大，粮食、油料相当；沿海区：棉花>粮食>油料。     

1985-2015年黄土高原地区粮食生产空间格局变化及原因

针对黄土高原地区扩大退耕还林还草是否会引起区域粮食供给不足的问题,利用1985—2015年黄土高原地区县级单元人口、粮食产量、播种面积、单产等数据,采用分级法和空间自相关分析法研究黄土高原地区粮食生产时空分异特征,运用对数平均迪式分解法探讨不同时期粮食单产与播种面积对粮食增产的贡献率。结果表明:2015年黄土高原地区粮食总产量和人均粮食产量分别达4.45×10⁷ t和396.53 kg,分别为1985年的1.97,1.39倍;粮食生产空间分布不平衡,284个县级单元之间粮食产量相差较大,1985—2015年粮食生产空间格局呈现逐渐由南向北、由东向西的转移趋势;粮食生产主要依靠单产支撑,1985—2015年粮食增产2.19×10⁷ t,其中单产贡献率达94.25%,面积贡献率仅5.75%,但近几年单产贡献率下降应引起重视。该研究有助于提高对黄土高原地区粮食生产的认识,为区域制定粮食生产政策和生态退耕政策提供一些参考依据。     

2005～2035年全球农作物播种面积变化情景模拟研究

全球农作物播种面积变化对世界或区域的农业可持续发展、粮食安全与生态环境具有重要影响，研究分析全球作物播种面积动态变化具有重要意义。该研究借助离散选择理论，基于Logit模型建立了一个全球主要作物(水稻、玉米、小麦、大豆)播种面积变化模拟系统，对2005～2035年间全球4大作物播种面积的变化情景进行了模拟；从作物播种面积时序变化特征和空间变化特征方面对模拟结果进行了详细分析，并重点分析了亚洲区域不同作物播种面积的动态变化趋势。尽管模型还存在一些不确定性，但模拟结果在一定程度上仍然能为理解未来农业土地利用的复杂动态变化提供帮助，也可以为相关部门提供决策支持和信息服务。     

中国主要农作物秸秆资源能源化利用分析评价

该文应用不同的秸秆资源评价指标,通过文献分析和实地调查,对中国主要农作物秸秆资源进行了调查与评价。结果表明,2006年全国5种主要农作物秸秆的理论资源量为4.33亿t。其中,可能源化利用资源量约1.76亿t,呈"两高两低"的分布特点,即人均资源量"北高南低"、单位播种面积资源量"东高西低"。依据各区的秸秆资源分布特点,可将全国划分为重点开发利用区(东北区、蒙新区和华北区)、适度开发利用区(西南区、长江中下游区和华南区)、限制开发利用区(黄土高原区和青藏区),建议对各区采取不同的开发利用措施。     

黄土高原典型区沟谷分布谐波分析

为了研究黄土高原地形起伏的周期性,从而探索支沟沟谷分布规律,为黄土高原的土壤侵蚀评估提出新的思路。该文以甘肃西峰、山西吉县、陕西安塞、宁夏固原为研究区尝试利用谐波分析和周期图分析的方法研究黄土高原不同类型区沟谷分布规律。结果表明,黄土高原不同类型区主沟沟谷的周期大小有明显不同,总体来看,高原沟壑区>过度地区>丘陵沟壑区;黄土高原支沟周期主要分布在400～800m,其周期个数占总周期数的97.5%。对4个研究区的支沟沟谷周期数据进行t检验,结果表明甘肃西峰、陕西安塞、山西吉县相互之间周期均值差异均无显著性(P>0.05);宁夏固原与陕西安塞、山西吉县、甘肃西峰侵蚀支沟分布周期均值双尾检验概率P值均小于0.01,故可认为均值差异极显著。提取不同类型区大于5°坡度的平均坡度分析发现,研究区平均坡度的大小关系为:甘肃西峰>山西吉县>陕西安塞>宁夏固原,支沟沟谷的平均分布周期随平均坡度的增加而不断减小,说明区域平均坡度的大小直接影响着黄土高原支沟的形成。     

黄土高原旱塬区果-草-鸡生态循环模式及耦合效应分析

黄土高原旱塬区生态脆弱,水资源匮乏,传统的粮经二元种植模式已严重影响和制约着黄土高原旱塬区农业的可持续发展。因此,应用系统耦合和生态循环理论,将生态涵养与优质高效生产有机结合,建立适宜于黄土高原旱塬区资源特征的粮、经、饲三元种植的农业发展模式,成为实现该区域生态与经济协调可持续发展的关键环节。本文以位于黄土高原中部的甘肃省庆阳市为研究区域,从该区域的土地资源特征和水热条件出发,设计了以功能耦合和产业耦合为核心的果-草-鸡耦合的生态循环模式,对生态循环结构进行了配置,提出了相应的技术规范,分析了其耦合效应。试验结果表明:该模式将果、草、鸡3个子系统结合在一起进行耦合生产,改善了果园系统的物种结构,提高了农业资源利用率,使果园系统能量相互转化和循环利用。与传统的清耕果园模式相比,单位面积的产出利润提高3.82倍,水分利用率提高54.1%,水土流失量减少58.82%,化肥和农药施用量分别下降25.24%和5.56%,土地资源利用率提高36.84%,具有显著的生态、经济和社会效益,在黄土高原地区具有广泛的应用和推广价值。     

近20年来陕西省农作物碳截获的时空特征

[目的]研究近20a陕西省农作物碳截获的时空特征及其影响因素,为区域生态系统碳循环研究提供参考依据。[方法]基于陕西省主要作物的产量、播种面积等数据,运用系数法、灰色关联模型等进行估算与分析。[结果](1)1991—2012年陕西省主要作物的碳截获量呈波动式增加,其中粮食作物的碳截获量大于经济作物,且粮食作物的年际波动比经济作物稳定。(2)研究区主要作物碳截获量及其变化存在明显的空间差异,4个地理区作物碳截获量的大小依次为:关中地区陕南地区陕北黄土高原区陕北风沙区,且除陕南地区外,其他3大区域的作物碳截获量都呈增加趋势。主要作物碳截获的重心位于西安和咸阳地区,呈由西南向东北方向移动的变化趋势。(3)在各因素中,作物的有效灌溉面积、旱涝保收面积和播种面积对其碳截获量的影响较大,且各因素与作物碳截获量的关联度存在明显的空间差异。[结论]陕西省作物生长过程中起到明显的碳汇作用,但其碳截获的增速小于中国大部分地区,提高有效灌溉率和人为投入,有利于增加作物的碳截获量,对缓解区域碳减排的压力具有现实意义。     

黄土高原植被净初级生产力时空变化及其影响因素

为了探明黄土高原地区植被生产力变化的驱动机制,该文基于MODIS传感器获得的MOD17A3数据,分析了黄土高原2000-2010年间植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化及其主要影响因素,并借助多元统计分析方法对引起NPP变化的自然和人为因素进行量化分析。结果表明:黄土高原植被总NPP从2000年的119 Tg(以C计)增加到2010年的144 Tg(以C计),年增速4.57 g/(m2·a)(P0.05)(以C计)。黄土高原约91%的区域NPP呈增加趋势,37%的区域增加趋势显著,主要分布在陕西、青海大部分地区、甘肃南部及宁南山区。整个黄土高原近11 a间NPP变化受自然和人为因素共同影响,其中退耕还林还草累计面积、帕尔默干旱指数(palmer drought severity index,PDSI)、耕地面积和人口数量是影响NPP变化的主要因素。退耕还林还草累计面积占四者总贡献率的43%,PDSI占40%,耕地面积和人口数量分别占13%和4%。对区域而言,由退耕还林还草工程引起的土地利用覆被变化是退耕区(陕北、甘肃东南部等)NPP增加的主要因素,而近年来干旱情况的缓解(PDSI呈上升趋势)则是青海、内蒙古等地NPP增加的主要因素。该研究对于黄土高原各区域生态资源管理,以及生态系统的建设具有一定的指导和借鉴意义。     

中国主要作物灌溉需水量空间分布特征

作物需水量和灌溉需水量的时空分布是科学地制定不同地区灌溉用水定额的依据。该文基于全国范围200多个气象站近30 a逐日的气象资料和不同地区作物生育阶段的调查统计资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith方法和作物系数法,计算了30种作物的需水量和净灌溉需水量,并用各地灌溉试验站的实测资料进行了检验。利用GIS的空间分析功能,采用反距离加权插值法得到主要作物多年平均作物需水量与净灌溉需水量的等值线图。选择种植面积最广的小麦、玉米、棉花和水稻4种作物,分析其作物需水量与净灌溉需水量的空间分布特征,得到不同地区主要作物的灌溉需求指数。研究表明：中国东北区、长江中下游区、华南区、川渝区和云贵区平均灌溉需求指数小于0.5,作物对灌溉的需求比较低;华北区、蒙宁区和晋陕甘区旱作物30%～50%的需水靠灌溉补充,水稻55%～80%的需水依靠灌溉;新疆地区主要作物的灌溉需求指数均在0.7以上,农业的发展完全依赖于灌溉。     

气候变化背景下中国苹果适宜种植区北移西扩：基于高分辨率格点气象数据的区划分析

利用1981-2010年5km×5km格点气象数据,基于前人研究指标,采用气候倾向率、ArcGIS空间插值等方法,对影响苹果种植的气温、降水、相对湿度等主要气候指标分布特征进行分析。首先利用一票否决式指标剔除不能满足苹果生长基本要求的不可种植区域,然后结合苹果气候区划因子评分标准,对可种植区进行适宜性评价,并分析年际间适宜区的变化特征。结果表明,总体来看,苹果可种植区为华北、西北、西南以及华东、华南的部分地区。在可种植区中,适宜区主要位于黄土高原大部分地区和环渤海地区,次适宜区主要位于华北平原和黄土高原少部分地区以及塔里木盆地和云贵高原地区,不适宜区主要分布在东北地区、长江以南大部分地区、青藏高原地区以及新疆北部部分地区。与20世纪80年代相比,90年代、21世纪00年代山东半岛、黄土高原南部由适宜种植区转变为次适宜种植区,辽蒙交界地区、云贵川交界地区、黄土高原北部以及陕甘交界处由次适宜种植区转变为适宜种植区,苹果适宜种植区变化呈现明显北移西扩的特点。     

渭北旱塬不同田间管理措施下冬小麦产量及水分利用效率

水分是限制旱地作物产量最主要的因素，提高自然降水利用效率是增加旱地作物产量的有效途径。2001～2003年在渭北旱塬粉砂壤土上的田间试验研究表明，不同田间管理措施对冬小麦的产量及水分利用效率有显著的影响。秸秆覆盖不仅增加雨水入渗，提高上层土壤含水量，而且促进水分向下运输。在覆盖第二年小麦产量较常规种植显著增加，同时覆盖下土壤有机质含量有较快增加的趋势。夏季休闲期种植填闲作物将不影响下一季作物的水分状况，短期内填闲作物对土壤有机质，小麦产量及水分利用效率也没有影响。     

黄土高原土壤风蚀区玉米起垄覆盖集水效应

为了选择黄土高原土壤风蚀区玉米种植最佳集水技术,采用5种不同处理方法（秸秆覆盖、起垄覆膜膜侧种植、起垄无膜、无垄覆膜和常规耕作）对土壤蓄水量和玉米的生理特性进行分析。结果表明：不同处理间土壤蓄水量、叶片叶绿素含量、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）以及产量性状等指标均存在差异,以起垄覆膜膜侧种植为最优种植模式,其耕作层土壤蓄水量在抽雄期（8月9日）比对照高72.3%;整个生育期叶片的叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率分别比对照平均高16.95%、9.77%和16.21%,籽粒产量比对照提高27.28%。表明各种起垄覆盖集水模式对黄土高原土壤风蚀区玉米种植均具有增产效果,其中起垄覆膜膜侧种植集水效应最好,增产效果最优,是该区大面积推广的最佳耕作模式。     

气候变化下黄土高原耕作系统演变与适应性管理

耕作系统主要包括土壤系统、作物系统和区域气候系统等几个相对独立、但又紧密关联的组成部分,涉及作物栽培模式、作物类型、杂草和病虫害及农田水土资源管理等方面,在黄土高原生态系统管理和农业可持续发展中占有重要地位。过去50a (1951-2000年),黄土高原的年平均气温升高了1.1℃,且其变率逐渐增加,降雨和热量资源分布呈现复杂的时空异质性。作物种植区域的变迁、熟制制度的演变和农田灾害的加剧促使农田管理模式不断寻求改变,对当地农业耕作系统产生了深远影响。本文总结了黄土高原过去多年的气候变化（气温、降水量、积温）特征和发展趋势,气候变化下耕作系统（种植区、耕作制度、土壤环境）和作物系统（需水量、物候、品种、产量）的演变规律,作物与土壤互作关系,以及气象灾害对黄土高原耕作系统的影响,并提出气候变化下耕作系统适应性管理途径和策略。旨在为黄土高原耕作技术和田间管理提供新的理论,寻求气候变化下区域农业可持续发展应对策略。     

陕北黄土高原植被区划及与林草建设的关系

在陕北黄土高原,根据植被的地理分布、植物区系背景、环境条件的地理变化及造林种草实践,从南至北可划分为落叶阔叶林区、森林草原区和干草原、沙化草原区。以延安一线为界,南部为森林地区,北部为草原地区;再以长城沿线为界,南部为森林草原区,北部为干草原、沙化草原区。延安一线和长城沿线为两条重要的生态分界线,就是这两条生态线把陕北黄土高原划分为森林、森林草原及干草原、沙化草原三个植被区。植被区划是造林种草的理论依据之一,陕北黄土高原的种树种草应遵循这两条生态线,使其与植被分区相符合。