河北省粮食产量趋势性的影响因素定量研究

[目的]对河北省粮食产量趋势性影响因素进行定量研究,为保障国家粮食安全提供科学支撑。[方法]运用EMD方法提取河北省1978—2015年粮食产量趋势量,利用C-D生产函数与全要素生产率(TFP)对该省的粮食产量影响因素进行定量化研究。[结果]河北省粮食总产发展趋势呈现明显的阶段性:快速增长,缓慢发展,停滞不前甚至下降3个阶段;各投入要素对河北省粮食总产趋势增长的贡献率依次为:粮食作物播种面积(51.99%)有效灌溉面积(38.68%)科技进步(12.73%)农林牧渔业劳动力(-2.86%)支持农业生产和事业支出(-0.55%)。[结论]粮食作物播种面积、有效灌溉面积和科技进步是促进河北省粮食总产增长的3个主要因素。     

基于NDVI时间序列数据的施肥方式遥感识别方法

农产品生产过程时空动态监测是有机/绿色农产品认证亟待解决的问题,不同施肥方式的时空精准识别是解决该问题的关键。本文以美国加州大学戴维斯分校长期定位实验为基本材料,利用时间序列Landsat8和Sentinel-2影像研究长期施肥实验下不同施肥处理轮作地块的植被指数时间序列,对比分析不同施肥处理NDVI的差异以及NDVI与产量的相关性。结果表明:1)不同施肥处理下的NDVI时间序列曲线总体趋势相似,有机肥与化肥处理NDVI时间序列曲线差异较大;2)不同施肥处理NDVI随作物生长期呈现规律变化,生长初期和后期有机肥处理NDVI均值高于化肥处理,生长中期化肥处理高于有机肥处理;3)不同施肥处理下的NDVI与产量之间相关系数随作物生长期有规律变化,应用植被指数进行遥感估产需要考虑不同施肥处理的影响。研究成果初步探讨了利用不同施肥处理NDVI时间序列差异、NDVI与产量相关性差异区分有机肥与其他施肥方式,有望为有机/绿色农业的时空动态监测与认证提供遥感技术支持,深化遥感技术在农业领域应用。     

Tillage and agricultural sustainability

Agricultural sustainability implies an increasing trend in per capita productivity to meet the present needs without jeopardizing the future potential. Soil tillage, soil surface management to alleviate soil-related constraints to crop production, is a basic and an important input with short- and long-term effects on sustainability. An important effect of soil tillage on sustainability is through its impact on the environment e.g. soil degradation, water quality, emission of greenhouse gases from soil-related processes, etc. The need to attain agricultural sustainability is particularly urgent in several tropical eco-regions and soils of low-carrying capacity in the tropics.

Soil tillage influences atricultural sustainability through its effects on soil processes, soil properties, and crop growth. However, there is no one blueprint of a universally applicable sustainable tillage system. Appropriate tillage systems are soil- and crop-specific and their adaptation is governed by both biophysical and socio-economic factors. In addition to increasing crop yields, tillage methods must also facilitate soil and water conservation, improve root system development, maintain a favorable level of soil organic matter content, and reverse degradative in the soil's life-support processes.

Important components or sub-systems of conservation-effective tillage systems include mulch farming, no-till or reduced tillage systems, use of cover crops and planted fallows, agroforestry, raised beds or ridge-tillage, and soil inversion or deep plowing. The ecological limits for the applicability of these components or sub-systems differ widely. The efforts of a multi-disciplinary team (comprising soil scientists, agricultural engineers, agronomists, economists and social scientists) are needed to develop site-specific tillage methods to achieve both short- and long-term goals of agricultural sustainability.     

Maintaining soil fertility under increasing land use pressure in the Middle Mountains of Nepal

Abstract. Nepal is facing a serious problem of being unable to maintain soil fertility in agriculture and forestry. Land use practices initiated over the past 10–15 years have resulted in insufficient nutrient inputs, while biomass use and production have increased. Changes in forest soil fertility have resulted from intensive use of forest biomass for animal feed and collection of forest litter for use in agriculture. The agricultural fertility changes have resulted from intensifying annual crop rotations from 1.5 to 2.5 crops and insufficient inputs. The removal of biomass from the forest has curtailed the natural organic cycle by virtually eliminating nutrient inputs.
The soils are very acidic and have little C, N, P and exchangeable bases, but have large amounts of active iron. Basic nutrients are not sustained in agriculture and differences in inputs and management between irrigated and rainfed agricultural systems are becoming visible. Irrigated fields show the largest cation content because of input from irrigation water. Rainfed agricultural sites, which receive the most nutrients (fertilizers and manure), have the highest pH values and C and N contents. All soil fertility conditions are marginal and put into question the long-term sustainability of current levels of production. Alterations in the cropping intensity are needed and the introduction of nitrogen fixing trees and crops seems to be the most viable option towards sustainability.     

基于能值理论的唐山市农业生态系统评价

农业生态系统是人类赖以生存的基本系统。为更好地评价区域农业生态系统的运行状况和变化特点,了解区域资源、环境和经济间的关系,选取唐山农业生态系统为研究对象,基于能值分析理论与方法,通过编制能值评价指标体系,对唐山市农业生态系统能值投入和产出状况、能值自给率、净能值产出率、人均能值用量、环境负载率和可持续发展状况进行定量评价。结果表明:唐山市农业生态系统整体运行较差,农业生态系统为消费型经济系统,可持续性有待提高;以农业用电、农机动力、柴油和化肥为代表的不可更新工业辅助能值投入逐年增加,使得农业生态系统能值产出率和可持续发展指数有一定下降趋势,且增大了对生态环境的压力。研究建议唐山市发展生态农业和现代农业,应着眼于拓展农业多功能性,逐渐改变传统农业生产方式,突出农业生态内涵,进而改变农业生态系统的能值投入和产出结构,促进其可持续发展。     

信息技术提升农业机械化水平

为适应中国现代农业建设的需要,保持中国农业机械化水平持续增长,实现中国农业可持续发展,该文提出,应将先进的信息技术融入中国农业机械的设计、制造、作业和管理等环节,使农业机械装备实现信息化和智能化,从而整体提升农业机械化水平。文中介绍了参数化设计、基于知识工程的农机产品设计、基于产品数据管理的并行协同设计等农机产品设计的关键技术;柔性制造、计算机集成制造、虚拟与网络制造等农机产品制造的关键技术;农情信息采集、农业机械导航、田间管理等农业机械作业的关键技术;农业机械管理、农业机械调度等关键技术。分析了这些关键技术信息化的不足,总结了世界各国的发展趋势,指出了用信息技术提升中国农业机械化水平应解决的核心问题。为加强农机装备的信息技术创新,该文建议,应突破一批智能农业装备数字化设计技术、自动导航协调控制技术及农业装备现场总线技术等关键技术;研发一批大田和设施农业生产作业系统、果园作业智能装备和畜禽水产精准生产装备等重大技术产品;构建一批水肥药田间精准作业系统、畜禽水产自动饲喂系统和自动化加工生产线等农业机械精准作业系统,从而进一步用信息技术提升农业机械化水平。     

安徽省农业可持续发展能力动态分析

基于安徽省2000-2010年的农业相关基础数据,在构建农业可持续发展能力综合评价体系基础上,利用熵值分析方法从经济、社会、人口和资源、环境持续性5个层面对农业可持续发展能力进行了动态分析。建立了协调度模型,并对农业可持续发展5个子系统11 a的协调状态进行了评价。结果表明,2000-2010年安徽省农业可持续发展的整体水平呈现出稳步攀升的态势,但各个子系统的可持续发展水平的差异显著,经济子系统的起点高,发展最快,社会、人口子系统次之,3者均保持平稳较快增长态势;而资源和环境子系统的发展缓慢,甚至负增长,状态呈下滑趋势。安徽省11 a间农业可持续发展的协调状况不容乐观,基本处于不协调状态。     

基于GIS技术的上海精准农业水稻生产潜力估算模型——考虑土壤肥力空间差异的影响

基于精准农业精细与准确的原则,利用层次分析法与模糊数学相结合的方法,详细分析了试验区土壤肥力的空间分布情况,并将其作为水稻生产潜力差异的主要影响因素。此外再综合考虑光、温、水等因素的影响,分别计算了光合潜力、光温潜力、气候———生物潜力及各采样点的农业自然生产潜力。推算结果通过了实际资料的验证,生产潜力与当年水稻实际产量达到显著相关水平。同时根据农业自然生产潜力值绘制了空间分布图,根据图上各点所能实现的产量,可以确定具体的施肥量,对田间定点、定量施肥具有很好的指导意义,避免等同施肥造成的肥料浪费,降低对环境的污染。     

活动式坡地集雨及滴灌系统研究

雨水利用是干旱半干旱地区农业发展的生长点，该文依据干旱半干旱地区自然降水特征、农耕地分布特点、农业种植制度、作物需水与土壤水分动态变化规律，提出了“上坡春季种粮，秋季覆膜集雨，地边打窖贮水，补灌下部作物”的坡地活动式集雨及灌溉系统，并对其集雨效率、农田水分效应和系统产出效益进行了试验研究。研究结果表明，该系统具有集水效率高、保水效果好和增产效益明显的优点，是一种适合于干旱半干旱地区的集雨灌溉农业模式。     

基于投入视角的农业碳排放与经济增长的脱钩效应分析——以河南省为例

基于农业生产中的6个方面测算了河南省1993—2014年的农业碳排放量和排放强度。22年来河南省农业碳排放总量由1993年的495.12万t增加到2014年的1 704.13万t,年均增长6.12%,总体上呈"高速—低速—高速—低速"四阶段演化特征,农业碳排放强度从1993年的720.60kg/hm~2增加到2014年的2 080.23kg/hm~2,年均增长5.28%。河南省农业碳排放总量与经济发展呈典型的倒"U"型曲线关系,且开始出现拐点,但不明显。农业碳排放总量的组成结构随时间变化,从平均占比情况来看碳排放组成依次为农村用电、化肥、农膜、农药、农用柴油和翻耕。运用Tapio脱钩模型计算了河南省农业碳排放的脱钩弹性系数,结果显示,2004年前农业碳排放与农业经济发展的脱钩关系呈现弱脱钩、扩张负脱钩、扩张连接和强负脱钩4种弹性特征并存,2004年后以弱脱钩为主导,占比81.82%,说明近年来河南省在农业碳减排方面取得了一定成效,未来河南省还须采取措施,从根本上实现农业碳排放与农业经济增长脱钩。     

灌漠土长期有机配施土壤肥力特征和作物产量可持续性分析

为揭示长期施用有机肥对灌漠土土壤培肥效果,依托甘肃河西绿洲灌区灌漠土长期定位培肥试验(1988-至今),设计有机肥磷肥配施(MP)、有机无机配施(1/2MN+P)、氮磷配施(NP)和不施肥(CK)4个处理,测定其第31年和已有的土壤养分和作物产量数据,研究灌漠土长期有机培肥对土壤肥力特征和作物产量的影响。结果表明:有机无机配合施用第31年和历年平均值与试验初始值相比,土壤有机质增加72.5%和24.9%,土壤全氮增加72.3%和25.7%,土壤全钾增加16.1%和33.0%;与无肥对照(CK)相比,土壤有机质增加54.9%和19.1%;土壤全氮增加47.3%和14.9%,土壤全磷增加73.0%和15.3%。有机无机配合施用能有效降低土壤pH。有机无机配施处理第31年和逐年平均值与对照(CK)相比,小麦/玉米间作体系产量增加149.2%和139.2%,肥料贡献率(FCR)为0.58,变异系数(CV)为0.21,可持续性指数(SYI)为0.61,养分和产量各项指标均达到高优水平。灌漠土长期有机无机配施措施能持续增加灌漠土土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量,降低土壤pH,提高土壤肥力和肥料贡献率,显著提高小麦/玉米间作体系产量及其稳定性和可持续性。研究结果可为甘肃河西绿洲灌区农田土壤科学培肥和农业可持续发展提供决策依据。     

水肥耦合对基质栽培番茄产量及品质的影响

为有效提高农业废弃物的利用率,将堆肥、秸秆等农业废弃物和黏土等拌制成一种抗旱促根的基质,研究水肥耦合效应对"爱吉3041"供试基质栽培番茄的株高、茎粗、产量、品质、水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)及肥料偏生产力(Partial Factor Productivity of Fertili...     

郑家沟土地作物生产力的估算及其应用

以地貌及其所主导的水热条件、肥力状况和土地利用现状为依据，将郑家沟流域的农耕地分为１０个类型，并在此基础上建立了作物生产力估算模型。对估算结果的分析表明：土壤因素和农业经营管理水平是制约作物生产力提高的主要因素，发展农业的主要措施是坚决退耕２５°以上陡坡地，治理水土流失，改善生产条件，合理调整农作物布局。马铃薯生产力最高，对水分、土壤反应不敏感，应在旱地相对稳定其面积；玉米表现出最大的水分增产潜力，应布局在水地和水分条件较好的川台地和坝地上；大豆的肥力增产潜力最大，应解决土壤含磷不高的问题。     

耕地可持续利用评价指标体系及评价

耕地资源可持续利用评价中的难点在于生态可持续评价指标的确定及其可行性，由于长期连续的耕地性状数据难以获取，农业用地生态可持续性评价往往属于定性描述而非定量化的结果。本文提出了耕地可持续利用评价指标体系，将之划分为生态、经济和社会三个层次，建立了耕地类基本生产力模型和影子价格模型，对技术进步因素作了剔除，并根据苏州吴江市1987～1997年的耕地利用状况，定量评价了其耕地利用方式的可持续性。     

长期施肥对东北中部春玉米农田土壤呼吸的影响

【目的】 探究不同施肥措施对土壤呼吸的影响,为我国东北黑土区固碳减排研究提供科学依据。 【方法】 本研究基于“国家黑土肥力与肥料效益监测基地”长期定位试验,选取不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、化肥配施秸秆 (NPKS)、化肥配施低量有机肥 (NPKM1)、化肥配施高量有机肥 (NPKM2)5个不同施肥处理。采用Soil-box343土壤呼吸测量系统进行野外监测,并同时观测环境条件。 【结果】 长期不同施肥处理下,农田土壤呼吸速率变化范围为4.12～7.23 μmol/(m2·s),随玉米生长表现出“先升高后降低”的季节变化特征,最高值出现在播种后69天左右,NPKM2处理土壤呼吸速率的峰值显著高于其他处理 (P < 0.05)。监测期内土壤呼吸速率与土壤温度之间呈现显著的正相关关系,土壤温度可以解释土壤呼吸速率变异的41%～77%,土壤温度敏感系数Q ₁₀值的变化范围2.35～3.49。春玉米生长季内农田土壤呼吸总量变化范围为3473～5643 kg/hm2,NPKS处理显著高于CK处理34.2%,而NPKM2处理分别比NPKS、NPK和CK处理高21.0%、26.4%、62.4% (P < 0.05),长期有机无机肥配施处理土壤有机碳含量增加趋势比其他处理明显,截止到2016年,NPKM1和NPKM2处理SOC较初始SOC分别增加了6.01 g/kg和5.55 g/kg。 【结论】 长期施用有机肥能够增加土壤呼吸,提高土壤有机碳含量,有利于农田生产力提高和农田可持续利用。      

长江经济带农业绿色增长的时空格局及影响因素研究

加快发展方式转变,促进农业绿色增长是缓解农业污染、提高农业效率的重要举措。长江经济带是我国重要的农业生产区域和产粮基地,为科学分析长江经济带农业绿色经济增长水平及其影响因素,本文采用能值方法定量研究了2003—2017年长江经济带农业绿色生产总值。在此基础上,利用空间计量经济模型分析其时空格局与影响因素。结果表明:1) 2003—2017年长江经济带农业绿色生产总值总体稳定上升,且增幅小于农业传统生产总值,农业绿色生产总值占农业传统生产总值的比重呈下降趋势。2)长江经济带农业绿色生产总值的区域差异明显,其空间格局仍未改变传统经济增长东部高、西部低的空间分布特征。3)长江经济带农业绿色增长在全局上具有显著的空间集聚特征,但这种集聚效应呈逐步减弱趋势。4)经济发展水平、科技创新能力、基础设施投资、劳动力素质和农业政策五大因素对本地区农业绿色增长产生正向影响;科技创新能力、基础设施投资对周边地区农业绿色增长产生积极作用。总体上看,长江经济带农业绿色生产总值稳定上升,且呈现"东部高、西部低"的空间分布特征;经济发展水平、科技创新能力等5大因素综合驱动该时期农业绿色增长的时空变化。     

Fertilizer Use and Wheat Yield in Central and Eastern European Countries from 1986 to 2005 and Its Implication for Developing Sustainable Fertilizer Management Practices

Economic and political challenges impact agricultural practices, production efficiency, and crop yields. We hypothesize that increased conversion efficiency of fertilizer to crop yield resulted from changes in fertilizer management in Central and Eastern European countries. Efficient nutrient management depends on fertilizer applied, management practices, and weather, which impact uptake, utilization efficiency, and crop yield. Trends in fertilizer consumption and wheat yields from 1986 to 2005 were studied for five countries. There were significant differences in yield gap, defined as the difference between potential and actual yields. Partial factor productivity of applied nitrogen fertilizer (N) is calculated from real and modified indices. A predictive metric is introduced based on the quantity of unworked, or nonproductive, N (N_uw). Sustainable cropping practices reduce N_uw and yield gap. Improved knowledge of crop responses to balanced plant nutrition at the country level contribute to improved agricultural and environmental policies and enhance production sustainability.     

基于能值理论的盐城市农业生态系统动态分析

农业生态系统是人类生存的最基本系统,对其结构和功能进行分析是解决农业生态环境问题的关键。应用能值分析理论与方法,对盐城市1995—2010年的农业生态系统能值结构进行了动态分析,采用净能值产出率、能值投入率、环境承载力、能值密度、人均能值用量及可持续性指数对该地区的能值结构进行了详细研究。结果表明:系统能值总投入呈上升趋势,在能值投入中,风能资源投入逐渐增加,但总体比重不高,劳力能值投入受乡镇企业发展和进城务工因素影响逐年下降,以劳力和畜力等有机辅助能为主的传统农业正逐渐被以农机、化肥等工业辅助能为主的现代农业所替代。系统能值总产出呈上升趋势,农业产业结构由以种植业、畜牧业为主向高附加值的畜牧业、水产业的多样化方向转化。系统能值可持续发展指标为0.97,是典型的消费型生态系统,产出的能值是消耗较多的资源获得。系统对于环境的压力较大,可持续性较低,应进一步调整农业产业结构,依靠科学技术,大力发展绿色和生态农业,保护环境资源,实现盐城城市农业生态系统的可持续发展。     

Effect of long-term chemical and organic fertilization on rice productivity,nutrient use-efficiency,and balance under a rice-fallow-rice system

Nutrient sources and management influence soil properties and crop productivity indicating that sustained crop production needs nutrient rate specific tuning after certain periods of time. We hypothesize that long-term use of organic and inorganic nutrient sources maintains soil fertility and improve crop production. Yield and nutrient use efficiencies have not been evaluated in Bangladesh from long-term fertilizer trials focusing on adaptation strategies for sustained food production. So, the objectives of the present investigation were to examine the effects of organic and inorganic amendments on yields and soil properties under a rice-fallow-rice system. The experiment was initiated in 1985 with 12 treatments under dry season irrigated rice culture at the Bangladesh Rice Research Institute, Gazipur. The effects of organic and inorganic nutrient sources were evaluated under missing element techniques. The contributions of nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) fertilizers to yields were more in the dry season but the role of P was negligible in the wet season. The omissions of N, P and K nutrients are not suitable management option for rice cultivation during dry and wet seasons, although P can be omitted in the wet season provided its full dose is applied in the dry season. The combined use of organic and inorganic nutrient sources are the best option for improving rice productivity and sustaining soil fertility in a rice-fallow-rice system in Bangladesh.     

张掖市典型绿洲农田生态系统生产力时空分布特征

[目的]以甘肃省张掖市甘州区典型绿洲为例,研究绿洲农田生产力的时空格局及其全球变化对农田生产力的影响,为区域农业资源管理决策与规划提供决策依据。[方法]利用MOD17A3NPP产品、气象数据及甘州区农业统计等数据,结合GIS空间分析技术开展研究。[结果]甘州区不同农田类型净初级生产力(NPP)均值最小值均出现在2001年,最大值出现在2007年。甘州区农田净初级生产力年均值变化范围为109.3~420.5g/(m~2·a),其分布特征与农田类型的空间分布基本一致;同一农田类型,高海拔区农田生产力小于海拔较低区,即农田生产力的大小是由农田类型及海拔高度共同决定的。NPP变化趋势存在明显的空间异质性,农田生产力增加的面积占总面积的40.9%,主要是旱地和高海拔地区的水浇地。海拔1 800m以上的旱地和水浇地年降水量的增加趋势远大于平均气温,其NPP呈明显的增加趋势。[结论]近10a来甘州区农田生态系统生产力存在明显的时空差异,整个旱地和水浇地年均NPP呈增加趋势,水田年均NPP呈下降趋势。