Rice cultivation changes and its relationships with geographical factors in Heilongjiang Province,China

Rice planting patterns have changed dramatically over the past several decades in northeast China(NEC) due to the combined influence of global change and agricultural policy. Except for its great implications for environmental protection and climate change adaption,the spatio-temporal changes of rice cultivation in NEC are not clear. In this study,we conducted spatio-temporal analyses of NEC's major rice production region,Heilongjiang Province,by using satellite-derived rice cultivation maps. We found that the total cultivated area of rice in Heilongjiang Province increased largely from 1993 to 2011 and it expanded spatially to the northern and eastern part of the Sanjiang Plain. The results also showed that rice cultivation areas experienced a larger increase in the region managed by the Reclamation Management Bureau(RMB) than that managed by the local provincial government. Rice cultivation changes were closely related with those geographic factors over the investigated periods,represented by the geomorphic(slope),climatic(accumulated temperature),and hydrological(watershed) variables. These findings provide clear evidence that crop cultivation in NEC has been modified to better cope with the global change.     

2009—2018年中国水稻播种面积与产量变化情况分析

为探明2009—2018年中国水稻生产种植面积及产量变化情况,利用国家统计局2009—2018年水稻产量和播种面积数据,分析了全国水稻生产主力省(区)10年间播种面积和产量变化的主导因素,并量化了播种面积和单产对水稻产量变化的贡献率。结果表明：水稻生产主力省(区)中,黑龙江省稻作面积波动较大,年平均波动幅度为4.70%;产量波动较大的是黑龙江省和湖北省,年平均波动幅度分别为3.24%、3.49%;在产量变化贡献上,全国产量变化以单产水平提升为主,但各主力省(区)主导因素有差别,在保持全国各地区单产水平持续提升的情况下,应控制稻作面积缩减,扬长补短,因地制宜。     

东北地区水田分布格局的时空变化分析

东北地区是我国重要的商品粮基地,水稻尤其是粳稻主产区。本文基于东北地区2000-2015年水田空间数据,结合河流数据,采用GIS空间模型和数理统计方法,分析水田分布格局的时空变化,旨在为耕地资源利用与农业现代化研究提供依据。结果表明:1)东北地区水田主要集中分布于东北三大平原的沈阳-长春-哈尔滨一线以及主要河流沿岸区域。2000-2015年东北地区水田由419.15万hm2增加至603.49万hm~2,增加了184.34万hm~2,年均递增2.93%。2)辽宁、吉林和黑龙江省水田年均变化率分别为-1.06%、0.11%和6.04%,水田相对变化率分别为0.36、0.04、2.06,黑龙江省水田变化幅度高于东北地区平均水平。近15 a东北地区水田重心由长春市向北偏东移动至哈尔滨市,移动距离为159.92 km,移动速度为10.66 km/a。3)东北地区水田变化面积随着与主要河流距离增加而减少,但水田变化优势区在距主要河流35-45 km处。而各省域水田变化河流分异特征也具有一定的差异。     

优质水稻品种龙稻20的选育及特征特性浅析

龙稻20是黑龙江省农业科学院耕作栽培所选育的黑龙江省水稻品种第一积温带早熟水稻新品种,具有优质,稳产,整精米率,抗病等特点。2015年通过黑龙江省农作物品种委员会审定,本文介绍了龙稻20的选育经过和所拥有的优质等位基因以及抗性基因以及优质栽培技术。     

1985—2015年中国县域芝麻生产的时空演变

为阐明我国芝麻生产的时空变化特征，基于1985—2015年的我国县域芝麻生产统计数据，采用集中度、重心迁移、产量贡献率、优势度等指标，对我国芝麻种植面积、产量和单产的时空动态变化进行分析。结果表明:1)1985—2015年，我国芝麻产量和面积的分布基本一致，主要集中在大别山山脉一带和辽宁省西北部；全国芝麻单产水平不断提升，种植面积自2000年起小幅缩减，而产量变化处于明显的波动状态。2)30年间，全国芝麻产量集中度和面积集中度变化波动较小，集中地区分布发生了一定的变化；我国芝麻产量、面积重心同步向南偏西方向迁移，迁移距离分别为252和344 km。3)我国芝麻生产的主导因素一直为面积，占比为40.0%—49.9%；我国芝麻的生产优势区主要在河南、安徽、湖北、江西四省。近30年来，我国芝麻种植变化受其自身特性、病虫害、湿害以及政策等影响，芝麻生产受到一定的限制。因此，优化和调整我国芝麻生产的政策倾向、种植结构、良种研发以及栽培管理等方面尤显关键。     

黑龙江省水稻区划细划的初步研究

文章在分析气象因子与水稻生长发育关系基础上,充分考虑黑龙江省的气候形势、地域特征及耕作制度,利用1971～2000年的气象资料,计算黑龙江省稳定通过18℃的天数、≥10℃积温及稻田干燥度指数等。通过指标对比分析,提出黑龙江省水稻区划细划的初步结论,为黑龙江省充分利用气候资源、发展高产优质农业提供参考依据。     

Spatio-Temporal Changes in the Rice Planting Area and Their Relationship to Climate Change in Northeast China: A Model-Based Analysis

Rice is one of the most important grain crops in Northeast China (NEC) and its cultivation is sensitive to climate change. This study aimed to explore the spatio-temporal changes in the NEC rice planting area over the period of 1980–2010 and to analyze their relationship to climate change. To do so, the CLUE-S (conversion of land use and its effects at small region extent) model was first updated and used to simulate dynamic changes in the rice planting area in NEC to understand spatio-temporal change trends during three periods: 1980–1990, 1990–2000 and 2000–2010. The changing results in individual periods were then linked to climatic variables to investigate the climatic drivers of these changes. Results showed that the NEC rice planting area expanded quickly and increased by nearly 4.5 times during 1980–2010. The concentration of newly planted rice areas in NEC constantly moved northward and the changes were strongly dependent on latitude. This confirmed that climate change, increases in temperature in particular, greatly influenced the shift in the rice planting area. The shift in the north limit of the NEC rice planting area generally followed a 1°C isoline migration pattern, but with an obvious time-lag effect. These findings can help policy makers and crop producers take proper adaptation measures even when exposed to the global warming situation in NEC.     

东北黑土区农业干旱脆弱性及其应对策略研究——以黑龙江省为例

为揭示东北黑土区农业干旱脆弱性的时空演化过程与特征，本研究以黑龙江省为例，从暴露水平、敏感程度和适应能力的视角，构建了农业干旱脆弱性评价模型，解析了2000—2020年黑龙江省水稻、玉米、大豆的干旱脆弱性的时空演进过程与特征。结果显示：2000—2011年农业干旱事件频发，其中有8个敏感事件和11个韧性事件，2011年以后再无农业干旱事件发生，2011—2020年水稻、玉米和大豆的干旱脆弱性较2000—2010年分别下降了46.14%、51.50%和38.53%；受作物生育需水量与地区降水不匹配的影响，大豆、水稻的干旱脆弱性相对较高。研究表明，黑龙江省农业干旱脆弱性总体呈先增强后减弱的演进趋势，呈北高南低和东西高、中部低的空间分布格局。基于该结果，本研究提出了旨在提升东北黑土区农业适应气候变化韧性的政策及措施建议。     

基于空间分析的黑龙江稻瘟病重点发生区域识别

黑龙江是北方重要稻作区,稻瘟病是影响水稻产量的主要病害之一。依据稻瘟病测报调查规范,基于近5年黑龙江稻瘟病乡村监测点调查数据,利用空间分析技术的方法,分析黑龙江稻瘟病重点发生区县和核心发生区域,提取稻瘟病重点发生乡村监测点。结果表明,近5年黑龙江稻瘟病发病面积占调查面积的7.3%,发病等级以1级为主,整体发生较轻,稻瘟病重点发生区域主要分布在松花江上游地区哈尔滨市的阿城、尚志、方正、延寿、通河、依兰沿线和松花江下游三江平原地区佳木斯市的富锦、同江一带,以及嫩江流域大庆市的肇源县和齐齐哈尔市的讷河市以及呼兰河流域绥化市北林区,并提取了98个叶瘟和47个穗颈瘟重点监测点。上述结果为黑龙江稻瘟病调查监测区域和监测点的布局优化提供了重要依据,为稻瘟病测报防控工作提供重要的支撑。     

黑龙江省水稻生产现状与前景展望

黑龙江省是中国最北部一年一季高寒稻区,得天独厚的有利自然资源极适于发展水稻生产。由于历史原因,1955-1983年面积一直徘徊在13.7万-24.55万hm2,单产2535.0-4482.0kg／hm2,在中国属面积少、单产不高、变幅较大的低产稻区。1984年推广旱育稀植后,栽培技术发生重大变革与发展,但单产仍然较低,1985-1994年10a间平均只有4744.77kg／hm2。为此,1995-1998年针对黑龙江省生产现状开展了"水稻大面积高产综合技术研究与示范",3a攻关研究结果,每年平均面积39.93万hm2,占同期全省平均面积135.62万hm2的29.4％,获平均7893.0kg／hm2,较试验前五年全省平均5748.57kg／hm2增产37.3％,比同期全省平均增产32.9％,为黑龙江省进一步大面积增产树立了榜样和增强了信心。研究还针对当前生产现状,论述了今后发展黑龙江省水稻生产前景及其实现高产与之相关的有效途径。     

广东省水稻生产的变动及比较优势分析

本文分析了近30多年来广东省水稻的播种面积、产量和单产的变动趋势,并以比较优势理论为依据,运用综合比较优势指数法对广东省水稻生产的相对优势进行了研究。结果表明,广东省水稻的播种面积、总产量及在全国水稻播种面积中所占的比例均呈现下降趋势。1998-2009年间,广东省水稻的播种面积在南方13个水稻主产区中具有明显的比较优势,但水稻的单产相对较低,不具有效率优势。12年间水稻生产的平均综合优势指数为1.4626,在南方水稻主产区中位居第四。故应在保持水稻播种面积持续稳定的同时,采取多项措施,提高水稻的单产水平和综合生产能力,提升广东省水稻的比较优势和综合竞争力。     

1980—2010年东北地区种植结构时空变化特征

【目的】探讨过去30年东北地区像元尺度种植结构的时空分布特征和演变规律,为东北地区农业政策的调整提供科学基础。【方法】基于1980—2010年东北三省的玉米、大豆、水稻和小麦种植面积的县级统计数据,利用SPAM-China模型获取10 km像元尺度上种植结构的分布信息,构建以像元内种植面积比例超过30%和占比前三位的种植结构类型的判定方式,利用空间叠加方法分析种植比例及其结构类型的时空变化特征。【结果】运用像元结果初步阐明了东北地区的种植结构变化特征,首先种植规模的优先顺序在2000年左右发生了变化,由玉米大豆小麦水稻变为玉米大豆水稻小麦;其次,30年间共出现14种组合类型,包括6种水稻及其组合类型由1980年的8.30%增至2010年18.64%,主要分布于辽河平原、松嫩平原和三江平原等地;7种玉米及其组合类型占比超过三分之二,累积比例增长3.7%,主要分布在东北的中西部,是该地区的主要种植作物;5种大豆及其组合类型累积比例减少4.2%,空间上发生了显著的置换,由散布在三省的格局迅速北移集中于黑龙江;7种小麦及其组合类型累积比例从26.82%降为3.17%,是变化最为显著的种植结构类型,现有少量集中于黑龙江嫩江附近。再次,3种种植结构类型变化较多,一是由开垦耕地带来的新类型,占所有变化类型比例为20.91%,特别是黑龙江省拓荒带来的大规模水稻种植;二是单一作物型变化为两种或以上作物类型组合,占比为34.90%,组合作物主要为水稻和大豆;三是多种作物组合型变为单一作物型,将种植结构类型集聚,占比为41.36%,主要为玉米种植区的调整。【结论】过去30年种植结构类型变化规律为种植结构类型分布受玉米和大豆主导,其中大豆空间转移至黑龙江,水稻正成为东北地区重要种植类型,而小麦则持续萎缩至局部地区,种植结构类型变化趋势将以玉米、大豆和水稻为主,单一化趋势显著。种植结构调整方向应从减少单一玉米型和增加水稻和大豆组合型入手。     

高寒地区大豆产量动态预报研究

研究旨在实现逐旬省级和市级的大豆产量预报。利用黑龙江省大豆产量资料分析其时空分布特征;结合各时段气象数据构建温度、降水、日照及综合气候适宜度模型,分析与相对气象产量相关性;构建基于气候适宜度指数的逐旬产量动态预报模型,对黑龙江省大豆产量进行动态预报。结果表明：（1）大豆年均单产空间上从南至北逐级递减,时间上呈年代际变化,各市县年均总产量差距显著,嫩江市大豆产量最高;（2）1995—2015年黑龙江省和嫩江市气候适宜度指数与其对应的大豆相对气象产量显著相关,构建的气候适宜度模型可以客观反映大豆各生长时段内气象条件情况;（3）1995—2015年模型回代检验平均准确率在80%以上,各时段趋势准确年份在12年以上,2017—2019年模型外推预报准确性均超过了85%。建立的产量预报模型可为黑龙江省大豆产量预报提供参考依据。     

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅰ.科技进步增产理论、模型及其应用

粮食增产趋势及增产原因是国家制定宏观农业政策和措施的依据。科技进步增产理论是指:气候是波动的,科技是持续进步的,它是粮食多年持续增产的主要驱动力;科技进步增产预测模型是多年平均单产移动的回归方程。全国和东北三省粮食增产潜力案例分析结果表明:科技进步单产加速时间最早的是辽宁省,最晚的是黑龙江省;与全国相比,吉林省和辽宁省科技进步贡献率高于全国平均水平,黑龙江省低于全国平均水平,吉林省最高。本文初步得出以下结论:科技进步增产理论科学、模型实用、预测结果准确。     

Spatiotemporal Change of Agrometeorological Flood Disasters in Heilongjiang Province

Agrometeorological disasters severely impact agriculture in Heilongjiang Province.Flood is one of the main agrometeorological disasters in Heilongjiang Province.The temporal change in flood events in Heilongjiang Province from 1986to 2015 was studied using Mann-Kendall and Morlet wavelet methods,respectively.The results of Mann-Kendall analysis showed that the disaster rates of flood gradually stabilized from 1986 to 2015 with a confidence level of 99%.The Morlet wavelet variance analysis revealed that disaster rates of flood changed periodically at time scales of 3a,7a and 18a in Heilongjiang Province during1986-2015.The dominant period of the variation of flood disaster rate was about 18a over the past 30 years.The flood disaster rates were indicated in a positive phase during the period of 2016-2020 by the fitting curve of Morlet wavelet analysis.The annual average flood disaster indexes of single station,during 1986-2015 years were calculated,according to the precipitation data at 31 stations in Heilongjiang Province and the GIS software was used to analyze the spatial change in flood disasters in Heilongjiang Province from1986-2015.The results demonstrated that the southwest area of Heilongjiang Province was highly hazardous region of flood.The flood indices in the northern part of Songnen Plain and southwest of Heilongjiang Province presented the increment trends.     

黑龙江省气温变化对水稻产量的影响

[目的]为黑龙江省农业生产适应气候变化提供气候依据。[方法]利用黑龙江省1961~2003年逐日气象资料,采用世界粮食研究模型(WOFOST)和气候变化趋势分析的数学方法,分析气温变化趋势对水稻产量变化趋势的影响。[结果]在黑龙江省中部、东部和北部水稻种植区,气温增高趋势对水稻模拟产量趋势增加的作用最显著;松嫩平原西部热量资源丰富的齐齐哈尔、大庆和哈尔滨西部以及伊春地区北部的局部温凉区域,气温增高趋势对水稻模拟产量趋势增加的作用次之;仅在松嫩平原西南部的泰来县、泰康县和肇源县3县交界的热量资源最丰富的局部区域,微呈减少趋势。[结论]黑龙江省水稻模拟产量变化趋势百分率10年平均值为6.37%,气温增高是气候变化的主要原因。     

黑龙江西部干旱区糜子垄作栽培下适宜品种筛选

[目的]筛选适合黑龙江西部干旱区种植的糜子品种,提升该地区糜子产量水平。[方法]在黑龙江西部干旱地区,通过垄作栽培的方法,采用完全随机试验设计,以近些年培育出的6个优质糜子品种为试验材料,进行品比筛选试验。[结果]不同糜子品种的农艺性状和产量不同,株高较高、穗粒数较多的品种为赤黍8号;千粒重较重、籽粒饱满的品种为榆糜2号;产量较高的粳糜子品种为固糜21号,较榆糜2号、陇糜12号分别高9.26%、24.21%;产量较高的糯糜子品种为冀黍2号,较晋黍9号、赤黍8号分别高17.12%、47.73%。[结论]为了获得较高的糜子产量,建议在黑龙江西部干旱区扩大固糜21号和冀黍2号的种植面积。     

基于农户施肥和土壤肥力的黑龙江水稻减肥潜力分析

【目的】 黑龙江稻田面积320多万公顷,为全国稻田面积最大的省份,10多年来水稻产量一直徘徊在7 000 kg·hm ^-2,也是我国稻田化肥用量（纯N 约150 kg·hm ^-2）最低的省份。在化肥零增长的背景条件下,黑龙江是否存在节肥潜力有待研究。 【方法】 调查水稻主产区农户施肥情况。2005年调查区域为五常、方正、木兰、宁安、庆安、铁力、尚志、阿城;2008年调查区域为密山、虎林、庆安、五常、宁安、方正、萝北、桦川、富锦和尚志;2015年调查区域为五常、方正、宁安、虎林和庆安。每个地点随机选择一个乡,每个乡随机选择2或者3个村,每村调查10户,共638户。2009—2010年,采集了黑龙江水稻主产区8万多个土壤样品,测定0—20 cm土层速效磷、速效钾养分含量。采用理论适宜施氮量法估算黑龙江稻田氮肥用量;依据作物养分需求量和稻田土壤养分状况,采用磷钾衡量监控方法,估算稻田磷、钾肥适宜施用量,在此基础上分析黑龙江省水稻减肥潜力。【结果】 2005、2008和2015年黑龙江水稻平均产量分别为6 427、7 593和7 142 kg·hm ^-2 ,3年平均产量为7 104 kg·hm ^-2。农户间产量差异较大,高低相差近5 000 kg·hm ^-2。稻田N、P₂O₅和K₂O用量平均分别为141.0、56.6和51.6 kg·hm ^-2,N、P₂O₅和K₂O用量高低相差均超过300 kg·hm ^-2,农户间施肥变异较大,盲目施肥问题突出。稻田土壤速效磷和速效钾的含量分别约为26和138 mg·kg ^-1。速效磷的变异超过了40%,不同区域间土壤肥力差异较大。70%以上的样品速效磷、速效钾含量处于较高水平。要达到7 500 kg·hm ^-2的产量水平,对应的理论适宜N用量为105 kg·hm ^-2,只有20%的农户实现了高产氮素高效,有70%的农户具有节肥潜力,可以节氮超过26%。通过节肥,每千克氮素生产的粮食可由50 kg提高到70 kg。按照目前的产量和土壤养分状况,稻田P₂O₅和K₂O适宜用量分别为41.6和35.9 kg·hm ^-2,可以减量约30%。调研农户中,具有节磷和节钾潜力的农户分别约占总体的71%和72%,处于低产低效的农户均占总体的30%,节肥潜力最大。 【结论】 黑龙江作为全国施肥量最低的省份,有约70%的农户处于高产不高效或者低产低效水平,过量施肥问题突出,节肥潜力20%以上。     

高寒地区超强抗寒新品种“东农冬麦1号”的选育

为选育出能在黑龙江省高寒地区安全越冬的冬小麦品种,从1994年开始进行了冬小麦抗寒育种工作和保护越冬的栽培技术研究。由于冬麦抗寒性属于数量遗传性状,因此选用抗寒较强的品种间杂交和多亲本杂交,以利于抗寒基因累加和超亲遗传。几年来共杂交471个组合,于2002年从Norstar×(牡引88-13×Alabaskaja)组合中,选育出一个抗寒高产的新品系(东农024)。后经四年区域试验和生产试验,并结合保护越冬栽培措施,不论雪大或雪小年份都能安全越冬。2007年1月通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定,正式命名"东农冬麦1号"开始推广,成为有史以来第一个能在黑龙江省高寒地区越冬的冬小麦新品种。     

黑龙江农田生态系统服务权衡与协同

为促进农田生态系统可持续发展,亟需探究旱改水背景下黑龙江省农田生态系统服务变化。本研究基于1995年、2005年、2015年、2020年4期遥感影像解译结果,分析黑龙江省农田分布、农田生态系统服务变化,评估其权衡与协同关系,识别热点区域并划分生态功能管理分区。结果表明:1)黑龙江省旱地改为水田趋势明显,全省水田面积增长162.45%,主要位于三江平原;2)研究区的粮食产量、碳固定量、土壤保持量呈上升趋势,水分亏缺量也随之增长;3)粮食供应和碳固定具有空间协同关系,而与水文调节、土壤保持存在显著的权衡关系。研究发现1995—2020年农田生态系统服务具有一致的权衡/协同关系,但相关程度存在差异。依次,全省可划分为农产品供给区、土壤保持区和生态保护区3类生态功能区,从而实现区域生态系统服务最大化。