近20年黄淮海地区气候变暖对夏玉米生育进程及产量的影响

【目的】探求黄淮海地区近20年气候变暖对夏玉米生长发育进程及产量的影响,为气候变暖背景下夏玉米的高产稳产制定合理的应对措施提供理论依据。【方法】选取黄淮海地区,包括河北、京津地区、河南、山东、安徽和江苏等地区进行区域研究,利用该地区近20年长期观察的气候数据和夏玉米生产数据以及历史产量数据,采用相关分析和非线性多元回归等分析方法,明确气候因子（温度和降水）与夏玉米生育期和产量的关系。【结果】近20年间黄淮海大部分地区夏玉米生长季内区域平均温度呈上升趋势,但存在地区间差异。降水方面,该区东北部的京津-河北地区与山东降水量呈下降的趋势。与1990s相比,2000s河北和山东夏玉米营养生长期天数呈下降趋势,分别下降2 d和1 d,河南呈上升趋势,增加1 d;而生殖生长期呈上升趋势,分别上升4 d和2 d,河南下降1 d。全生育期天数有所增加,平均增加2 d和1 d。河南保持不变。利用F检验法分析审定品种和试验地玉米全生育期线性趋势一致性。结果表明,审定品种生育期和试验地玉米生育期变化呈现一致的趋势,说明品种的变化是影响夏玉米生育期的因子。采用线性偏回归测验法分析品种和气候因子对夏玉米生育期影响重要性。结果表明,气候因子是夏玉米生育期变化的主要因子,影响率占75.3%。黄淮海地区（除江苏外）夏玉米产量以增产为主。非线性分析表明,气温升高会导致黄淮海地区北部的河北与西部的河南夏玉米产量上升,东南部地区各省份夏玉米的减产。降水对该地区干旱少雨的北部地区夏玉米产量有正效应,对湿润多雨的南部地区有负效应。此外,当GDD10上升时,黄淮海地区北部的河北与西部的河南的夏玉米产量会随着上升,而东部和南部的山东、安徽与江苏夏玉米产量将会下降;整个黄淮海地区,当GDD30上升时,会造成全地区夏玉米产量下降,且山东下降最为明显。【结论】黄淮海地区夏玉米的实际生产受气候变暖的影响,夏玉米对气候变暖是逐步适应,可以利用其适应潜力,通过选育生育期长和耐热的夏玉米品种和改进栽培措施来适应气候变暖,从而提高夏玉米产量。     

浅层地温变化对石家庄农作物生长的影响

【目的】探讨浅层地温变化对石家庄地区主要农作物生长的影响,以指导农作物生长趋利避害,适应气候变化。【方法】利用石家庄地区主要农作物1989-2010年历年气候单位面积产量(单产)和逐日浅层地温观测数据,采用周期对比和相关分析方法,研究了石家庄地区浅层地温变化对主要农作物(冬小麦、夏玉米、花生、棉花和大豆)生长的影响。【结果】石家庄地区浅层地温周期较主要农作物气候单产周期长2年左右,而浅层地温暖(冷)期较主要农作物气候单产增产(减产)时段提早出现1～3年;主要农作物在浅层地温暖期是一个增产过程,冷期是一个减产过程;浅层地温变化对棉花和花生播种出苗影响较大,对夏玉米、大豆、冬小麦出苗影响较小;浅层地温变化对冬小麦生长发育和安全越冬影响较大,对夏玉米、大豆、棉花和花生生长发育影响较小。【结论】浅层地温变化对作物出苗、生长和发育存在一定影响,应根据浅层地温变化预测结果选择种植适宜的作物。     

2001-2009年中国北部冬小麦生育期和产量变化

【目的】研究中国北部冬麦区水地组小麦品种农艺性状适应气候变暖的变化规律,为小麦品种改良提供理论依据和指导方法。【方法】利用2001—2009年国家冬小麦区域试验北部冬麦区水地组对照品种的农艺性状和该地区相关气象资料,研究对照品种农艺性状变化规律,并进行农艺性状和气象要素的相关分析。【结果】对照品种出苗日期和成熟日期逐渐推迟;生育期逐渐缩短,且与年平均温度和生育期≥0℃积温呈负相关;生殖生长阶段随着相应期间≥0℃积温的增加而延长;随着气候变暖,千粒重和每公顷产量呈增加趋势。农艺性状相关分析表明,千粒重与每公顷产量呈极显著正相关,生殖生长阶段与每公顷产量呈较强正相关;多元线性回归分析表明,株高和千粒重2 性状决定了产量变异的95.7%。【结论】气候变暖对北部冬麦区冬小麦生长发育有较强的影响,选育生育期较短,但生殖生长阶段较长,千粒重大的高产品种是北部冬麦区未来适应气候变暖的品种改良方向。     

气候变暖背景下黄淮海平原北部冬小麦生育期霜冻灾害发生规律

为探明气候变暖背景下黄淮海平原北部冬小麦生育期霜冻灾害发生规律,采用线性倾向估计、MannKendall法和R/S分析法,分析1960—2017年的黄淮海平原北部12个气象站点0cm地面最低温度数据。结果表明:1)年均气温表现出一致的上升趋势,北部升温速率高于南部。2)研究区初霜冻推迟,终霜冻提前,无霜期延长,初霜冻延后趋势的空间表现为北部区域比南部区域更明显,终霜冻提前趋势的空间表现为南部区域比北部区域更明显,无霜期延长趋势南部比北部区域更明显。3)初霜冻日期突变年份为2006年,终霜冻日期发生突变的年份为1992年,2007—2017年初霜冻推迟,1993—2017年终霜冻提前。冬小麦(Triticum aestivum)生育期在2004年发生突变,2005—2013年生育期缩短。4)冬小麦生育期间霜冻发生频次平均增加42%,霜冻发生频次显著增加。     

保护性耕作对华北平原冬小麦产量组成影响的Meta分析

【目的】定量分析华北平原保护性耕作对冬小麦的产量和产量组成响应,明确冬小麦适宜的高产耕作方式。【方法】搜集中外文献数据库公开发表的40篇文献中513组试验数据,运用Meta分析方法,定量描述保护性耕作对冬小麦产量和产量组成的响应结果。【结果】与传统耕作方式相比,免耕对冬小麦总体呈现显著减产响应,产量减低5.11%,主要体现在冬小麦穗数显著降低7.67%。深松耕对冬小麦呈现显著增产响应,增产11.72%,主要体现在冬小麦穗数、穗粒数和千粒重均显著增高。深松耕条件下,华北平原中部和南部地区存在显著的增产响应,且冬小麦产量受年均气温、年降雨量和施氮量影响较小。【结论】在华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟种植区域采用深松耕方式有助于提高冬小麦产量,主要体现在产量组成各因素的显著提高。华北平原中部和南部优先使用深松耕种植技术。     

陕西关中地区夏玉米适时延收的增产效应

【目的】研究延迟收获对陕西关中地区夏玉米千粒质量、籽粒产量以及地上部分植株各器官养分含量的影响,为夏玉米适时延收提供依据。【方法】以郑单958、先玉335为试验材料,在陕西关中地区设4个试验点(杨凌、咸阳、渭南、宝鸡),分别在各试验点夏玉米习惯收获时间的基础上延迟收获,测定不同延迟收获时间下夏玉米千粒质量、籽粒产量以及地上部分植株各器官养分含量。【结果】在关中地区4个试验点,收获时间推迟10~24d,夏玉米千粒质量增幅为7.9%~40.9%,籽粒产量增幅为17.5%~33.3%。夏玉米叶片、茎秆、穗轴等器官中的氮、磷养分向籽粒转移,提高了籽粒品质;而茎秆中钾含量明显提高,叶片、籽粒、穗轴等器官钾含量降低。在同时满足夏玉米生育期积温和冬小麦越冬前积温的条件下,关中东部地区夏玉米收获日期应在习惯收获的基础上推迟10~15d,即收获期以10-10-10-15为宜;中部地区推迟10d左右,收获期以10-10左右为宜;西部地区则应确保在10-10之前完成夏玉米收获。【结论】延迟收获对夏玉米有明显的增产效果。     

气候变化背景下华北平原夏玉米适宜播期分析

【目的】随人口增加、饮食结构变化和能源需求的增加,中国粮食安全问题日益严峻,在耕地资源有限的背景下,高产稳产仍是保证粮食安全的主要途径。华北平原是我国夏玉米主产区,明确气候变化背景下该区域夏玉米的适宜播期,对于稳定和提升该地区夏玉米单产,保障我国粮食安全具有重要意义。【方法】依据夏玉米生长季积温和降水将华北夏玉米区分为8个气候亚区,在每个气候亚区内基于1981—2015年气候资料、农业气象观测站夏玉米种植资料和土壤资料,对农业生产系统模型(APSIM-Maize)进行调参验证,选用决定系数(R~2)、D指标、均方根误差(RMSE)和归一化均方根误差(NRMSE)等指标来评价模型调参验证结果。在此基础上设置不同播期,利用调参验证后模型模拟各气候亚区不同播期夏玉米产量,采用高稳系数并综合考虑下茬作物冬小麦的播期,明确各气候亚区冬小麦-夏玉米两熟系统下充分灌溉和雨养条件夏玉米适宜播期,并分析与实际播期相比适宜播期下的夏玉米增产幅度。【结果】(1)模型适应性评价指标中决定系数(R~2)均在0.75以上,D指标均在0.80以上,归一化均方根误差(NRMSE)均在7%以下,表明调参后的APSIM-Maize模型在华北平原夏玉米生育期和产量模拟方面具有较好的模拟效果,可用于华北平原夏玉米生育期和产量模拟研究。(2)充分灌溉条件下,第一气候亚区夏玉米推荐适宜播期主要在6月下旬,第二气候亚区到第七气候亚区,主要在6月中下旬,第八气候亚区主要在6月中上旬。雨养条件下,第一气候亚区主要在6月下旬和7月上旬,第二、三A、四、五、六气候亚区主要在6月中下旬,第三B、七气候亚区适宜播期范围较广,6月均可播种,第八气候亚区在6月上中旬。(3)在充分灌溉和雨养条件下,与实际播期相比,适宜播期在各气候亚区的增产幅度为第一气候亚区到第五气候亚区增产幅度最大,平均在4%—10%;第六气候亚区到第七气候亚区次之,平均在2%—5%;第八气候亚区增产幅度最小,平均在3%以下。【结论】华北平原夏玉米适宜播期随着纬度的升高而提前。充分灌溉和雨养条件下,随着年代的推移,夏玉米适宜播期呈现推迟趋势,自20世纪80年代到21世纪00年代,每10年推迟3 d左右。第一和第二气候亚区雨养条件下的适宜播期晚于充分灌溉条件下适宜播期,其他气候亚区无显著差异。与实际播期相比,各气候亚区适宜播期下产量有2%—10%的提升,但雨养和充分灌溉条件下增产幅度没有明显差异,增产幅度由南到北呈现减小的趋势,第一到第五气候亚区,增产幅度较其他气候亚区大。     

葵花后茬对不同作物生长发育及产量的影响

试验通过在甘肃省天水市南部山区开展葵花后茬种植玉米、冬小麦、马铃薯、冬油菜、大豆、胡麻6种不同作物，研究葵花后对不同作物生长发育及产量的影响。结果表明：葵花后茬种植玉米、冬小麦和马铃薯其生育期提前1~3d，大豆生育期延长2d，冬油菜生育期影响不明显。葵花茬口种植马铃薯，其产量较玉米茬口和马铃薯茬口增产效果明显；玉米、小麦、大豆、胡麻4种作物其产量较对照均有不同程度的减产、冬油菜产量变化不显著，马铃薯重茬种植对其生长和产量影响较大。     

RCP情景下河南省夏玉米产量的变化及适应措施

【目的】准确预估未来气候变化条件下河南省夏玉米产量的变化,探索保障河南省夏玉米生产可持续发展较为有效的适应措施。【方法】将河南省划分为4个夏玉米主栽区,引入未来气候变化情景数据,分别为基准气候条件(RCP rf,1951-2005)和未来(2006-2050)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径(RCPs)情景。利用CERES-Maize模型模拟未来气候变化对河南省夏玉米潜在产量和雨养产量的影响。以作物模型和气候情景数据为基础,分别模拟改变种植密度、调整播期和优化灌溉方式3种适应措施的增产效果。【结果】未来不同气候变化情景下,河南各地区夏玉米潜在产量较基准条件降低6.1%～18.1%(RCP 4.5)和14.3%～24.6%(RCP 8.5),其中RCP 4.5情景下豫北减产最高(15.9%), RCP 8.5情景下豫东减产最高(21.1%);夏玉米雨养产量较基准条件降低5.1%～28.5%(RCP 4.5)和8.3%～28.9%(RCP 8.5),豫东减产最高,减产率分别为20.1%(RCP 4.5)和24.4%(RCP 8.5);不同气候变化情景下,夏玉米潜在和雨养产量差在0～2 814 kg/hm~2(RCP rf),0～1 868 kg/hm~2(RCP 4.5)和0～2 132 kg/hm~2(RCP 8.5),豫北产量差最高,豫西南降水较充足产量差最低,豫北和豫西产量差较基准条件降低,豫东产量差略增加。通过改变种植密度、调整播期和优化灌溉方式等措施,探讨不同适应措施的应用效果表明,种植密度每增加1万株/hm~2,夏玉米潜在产量增加3.8%～4.0%(豫北和豫东)和5.2%～5.6%(豫西和豫西南);雨养产量增加3.2%～3.7%(豫北和豫东)和5.2%～5.5%(豫西和豫西南)。播期推迟10 d,夏玉米潜在产量各区分别提高1.6%～9.5%(RCP 4.5)和2.7%～8.5%(RCP 8.5),雨养产量各区分别提高3.8%～13.2%(RCP 4.5)和5.4%～13.1%(RCP 8.5)。优化灌溉措施更适用于豫北和豫东,最高可分别增产31.4%,19.4%(RCP 4.5)和34.2%,16.9%(RCP 8.5)。【结论】未来RCP情景夏玉米潜在产量、雨养产量较基准气候条件均降低;增加种植密度、播期推迟10 d可实现增产,在播种期和拔节-抽雄期2个阶段同时灌溉,可提高水资源利用效率。     

近20年东北气候变暖对春玉米生长发育及产量的影响

【目的】探求东北三省近20 年气候变暖对春玉米生长发育进程及产量的影响,为东北地区气候变暖下粮食安全问题提供理论依据。【方法】选取东北黑龙江、吉林和辽宁省三省进行区域研究,利用东北地区近20 年气候观察数据和春玉米长期观测数据,通过相关和回归等数理统计方法系统分析东北三省春玉米生长季的气候因子（温度和降水量）与春玉米生育进程数据和历史产量数据之间的关系。【结果】东北地区1989-2009 年春玉米生长季日最高温度、最低温度以及平均温度均呈明显上升趋势,气候倾向率每年分别为0.050、0.045和0.044℃,表现为春玉米生育期间白天增温幅度较夜间增温幅度大,降水量变化不显著。近20 年黑龙江省各试验站平均播种日期变化趋势是每年提前0.10 d,而吉林省、辽宁省各试验站每年分别推迟0.18和0.21 d。黑龙江省、吉林省以及辽宁省各试验站春玉米平均成熟日期变化趋势分别每年推迟0.39、0.35和0.55 d,平均生育期天数变化趋势分别每年增加0.49、0.17和0.34 d,成熟日期推迟的幅度大于播种日期的推迟幅度导致三省试验站春玉米生育天数增加。对1991-2006 年东北地区审定品种生育期数据与气候数据关系进行相关性分析表明,黑龙江省最高温度（Tmax）上升会延长审定品种生育期,而吉林和辽宁省春玉米的审定品种生育期与平均温度（Tavg）、最高温度（Tmax）和最低温度（Tmin）均呈现为正相关。采用T检验法分析春玉米审定品种生育期和试验站春玉米生育期关系表明,黑龙江和辽宁省的审定品种和试验站春玉米生育天数呈一致的增加趋势,且无显著性差异。采用线性偏回归测验法分析品种和气候因子对春玉米生育期影响重要性的结果表明,品种生育期的延长是导致春玉米生育期不断延长的主要原因。三省春玉米近20 年平均产量表现为增加趋势,其趋势由小到大的次序是辽宁省、吉林省以及黑龙江省,越往北其产量增加趋势越大,产量增加越明显。东北各省地级市1989-2009年面板数据分析表明,东北地区平均温度（Tavg）、最高温度（Tmax）和最低温度（Tmin）的变化均会影响春玉米的产量。温度上升,东北部产量增加明显,尤其是黑龙江省东部的三江平原地区,而东北地区西南部减产。【结论】受气候变暖的影响,东北春玉米品种对气候变暖是逐步适应,可以利用其适应潜力,通过春玉米品种改良和调整播期等措施来适应气候变暖,从而提高春玉米产量。     

连续周年耕作对砂姜黑土农田蓄水保墒及作物产量的影响

【目的】筛选利于改善黄淮区砂姜黑土农田蓄水保墒效果及提高作物产量的夏玉米-冬小麦周年耕作方式。【方法】在秸秆全量还田条件下设置5个夏玉米季-冬小麦季周年耕作方式处理:免耕-旋耕(对照)、免耕-深耕、深松-旋耕、深松-免耕、免耕-免耕,通过多年定位试验研究周年耕作方式对砂姜黑土农田土壤容重、土壤水分及作物籽粒产量的影响。【结果】与对照处理相比,免耕-深耕处理显著降低夏玉米收获期15—25 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—35 cm土层土壤容重,深松-免耕和深松-旋耕处理显著降低夏玉米收获期15—40 cm土层土壤容重和冬小麦收获期20—25 cm土层土壤容重,而免耕-免耕处理显著增大夏玉米收获期0—10 cm土层土壤容重和冬小麦收获期5—20 cm土层土壤容重。免耕-深耕、深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米收获期0—40 cm土壤贮水量,而深松-旋耕和免耕-免耕处理却降低冬小麦收获期0—40 cm土壤贮水量。与对照免耕-旋耕处理相比,深松-免耕处理提高夏玉米-冬小麦整个周年内20—40 cm土层土壤含水量,免耕-免耕处理提高作物收获期40—160 cm土壤含水量,而深松-旋耕处理在冬小麦收获期则降低40—160 cm各土层土壤含水量。深松-旋耕和深松-免耕处理显著增加夏玉米-冬小麦周年籽粒产量,增幅分别为7.67%和10.21%,免耕-深耕处理冬小麦籽粒产量增加而夏玉米产量降低,最终周年籽粒产量降低0.44%,免耕-免耕处理夏玉米-冬小麦周年籽粒产量降低2.19%。【结论】深松-旋耕和深松-免耕处理能够降低土壤容重、提高作物籽粒产量,其中深松-免耕处理能够改善土壤蓄水保墒能力,产量及经济效益增加效果较优,可作为相对较适宜的黄淮区砂姜黑土农田夏玉米-冬小麦周年耕作方式。     

播/收期对冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年 气候资源分配与利用特征的影响

【目的】优化冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源配置,探索两季最佳的资源搭配模式,进一步挖掘当前气候和生产条件下黄淮海地区周年产量潜力和资源利用效率。【方法】本研究通过10月上旬至12月上旬设置冬小麦不同播期和夏玉米不同收获期,建立了5种冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源分配方式,于2015—2017年在中国农业科学院河南新乡试验站进行田间试验,对其产量、光温水等气候资源分配及利用特征进行研究。【结果】随冬小麦播期及夏玉米收获期推迟,两作物生长季光温水资源分配比例分别由处理Ⅰ的46%﹕54%、60%﹕40%、42%﹕58%调整至处理V的34%﹕66%、49%﹕51%、34%﹕66%范围内,小麦季生长天数及其分配的光温水资源量逐渐减少,将更多的资源分配到玉米季,从而导致小麦产量降低,但由于处理V的ZM66小麦品种维持了较高的穗数和穗粒数,因此与处理Ⅰ比产量降低不显著。然而,处理V玉米季生理生长时间较处理Ⅰ延长约15 d,2016和2017年光温水资源分配量分别增加143.8和120.7 MJ·m^-2、290.5和281.6℃、12.4和25.7 mm,粒重分别增加13.1%和15.5%,周年产量两年分别提高7.9%和6.7%;籽粒脱水时间增加约45d,光温水资源分配量两年分别增加322.5和336.3 MJ·m^-2、509.6和497.8℃、56.7和14.1mm,籽粒含水量降至14.4%—17.3%,达到机械直接收获标准。同时,由于处理V小麦季光温水资源分配量显著降低,特别是减少底墒水和越冬水灌溉约150mm,2016和2017年其光能、温度和水分生产效率较处理Ⅰ分别提高12.5%和15.8%、10.9%和7.7%、39.6%和59.3%,玉米季虽然光能、温度生产效率有所降低,但水分生产效率显著提高,因此周年光能、温度和水分生产效率两年分别提高7.3%和9.1%、5.6%和5.1%、17.3%和29.3%。【结论】在不增加任何投入的前提下通过播/收期的调整（小麦12月上旬播种,玉米11月中旬收获）优化冬小麦-夏玉米一年两熟模式周年气候资源配置,可进一步提升其周年产量和光温水资源利用效率,对于促进黄淮海冬小麦-夏玉米种植模式可持续发展具有重要意义。     

气候要素、品种及管理措施变化对河南省冬小麦和夏玉米生育期的影响

为揭示气候要素和品种及管理措施变化对冬小麦和夏玉米生育期的影响,利用1980—2014年河南省30个冬小麦站点和18个夏玉米站点的物候观测资料和逐日气象资料,通过一阶差分结合逐步回归的方法分析生长季温度、降水和辐射3个气候要素变化以及品种及管理措施变化对冬小麦、夏玉米全生育期和各生育阶段长度的影响。结果表明:1)河南省冬小麦返青期推迟,拔节、抽穗和成熟期提前;返青-拔节期、拔节-抽穗期分别缩短了4.8±1.9和3.3±0.9 d/10年,抽穗-成熟期延长了2.3±0.8 d/10年,全生育期长度无显著变化趋势。夏玉米大部分站点物候期变化趋势不显著;44%的站点全生育期延长,主要表现在抽雄-成熟期延长2.5±1.4 d/10年。2)冬小麦生长季温度升高,33%的站点降水减少,总辐射无显著变化趋势;气候要素变化主要发生在返青-拔节期。夏玉米生长季温度升高的站点占39%,降水量无显著变化趋势,39%的站点日均总辐射减少;温度升高主要发生在出苗-拔节期,日均总辐射减少主要发生在出苗-拔节期和抽雄-成熟期。3)冬小麦全生育期长度对温度、降水和辐射变化均较敏感,夏玉米全生育期长度对温度和辐射变化敏感。温度、降水和日均总辐射变化使河南省冬小麦全生育期平均缩短了6.3±4.2 d/10年,使夏玉米全生育期平均缩短了0.8±0.9 d/10年;而品种等其他因素使冬小麦和夏玉米全生育期分别延长了5.2±5.4和2.6±2.6 d/10年。气候要素变化缩短了河南省冬小麦和夏玉米的生育期,品种及管理措施等因素改变减缓了气候的负作用。但是各要素变化对河南省冬小麦、夏玉米全生育期、各生育阶段长度的影响仍存在较大的不确定性。     

免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析

【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。     

未来气候变化对中国种植制度北界的可能影响

 【目的】气候变暖已是一个全球性的问题,中国气候未来将继续变暖,这一变化将对中国的农业生产造成一定的影响,本文旨在研究未来气候变化对中国种植制度北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界以及热带作物的种植北界的影响。【方法】依据全国种植制度气候区划指标、冬小麦和双季稻种植北界指标、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界指标以及热带作物种植北界指标,采用经典的农业气候指标计算方法,分析与1950s—1980年相比,未来30年（2011—2040年）、及本世纪中叶（2041—2050年）全国种植制度界限北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界、以及热带作物的种植北界的变化。【结果】（1）与1950s—1980年相比,2011—2040年和2041—2050年的一年两熟带和一年三熟带北界都不同程度向北移动。与1950s—1980年相比,基于2011—2040年和2041—2050年未来气候资料分别分析得到的一年一熟区和一年二熟区分界线,空间位移最大的省（市）为陕西省和辽宁省,且2041—2050年北移情况更为明显;与1950s—1980年相比,由2011—2040年和2041—2050年气候资料分别确定的一年二熟区和一年三熟区分界线,空间位移最大的区域在云南省、贵州省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省境内,且2041—2050年北移情况更为明显。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下,这些区域由于气温升高种植制度由一年一熟变为一年两熟、由一年两熟变为一年三熟,区域内单位面积周年粮食产量可不同程度提高。（2）与1950s—1980年相比,2011—2040年和2041—2050年的冬小麦的种植北界在辽宁省、甘肃省和宁夏回族自治区都不同程度向北移动,在青海省表现为西扩。由于冬小麦产量通常要比春小麦高,因此在不考虑其他因素影响的前提下,该区域由于冬小麦替代春小麦可带来单位面积产量的提高。未来气候变暖热量资源的增加,将可能导致浙江省、安徽省、湖北省、湖南省、贵州省双季稻种植北界不同程度北移,特别是浙江省、安徽省和湖北省表现更为明显。热带作物安全种植北界在广西省和广东省境内北移情况比较明显。而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向西北方向移动。【结论】到2011—2040年和2041—2050年,气候变化将会造成全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦种植北界北移西扩,双季稻和热带作物种植北界北移。而未来降水量的增加将使得大部分地区雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向西北方向移动。     

2011—2050年RCP4.5新情景下东北春玉米种植布局及生产评估

【目的】研究东北地区春玉米适种区域及其生育期、产量对气候变化的响应。【方法】基于气候模式RegCM4输出的未来RCP4.5新气候情景逐日资料,采用经验频率法预测80%保证率下2011—2050年中国东北地区早、中、晚熟型春玉米种植区域时空变化,同时结合作物模型DSSAT4.5对黑龙江省晚熟品种的生育期、产量变化特征及该省因气候变化而新增的晚熟品种可能种植区内晚熟玉米的适种性进行模拟评估。【结果】RCP4.5情景下,2011—2050年东北三省≥10℃的积温呈增加趋势,早、中、晚熟型玉米品种种植界限均有不同程度的北扩或东移,可能种植范围扩大。黑龙江省2011—2050年间晚熟玉米新增可能种植区域内适宜种植晚熟品种;气候变化对原有种植区内晚熟品种生殖生长期的影响程度大于对营养生长期的影响,全生育期天数平均缩短2—11 d;产量变化存在明显空间差异,不考虑CO2肥效作用和考虑CO2肥效作用两种方案下的产量变化范围均介于±20%以内,但考虑CO2肥效作用时的产量较高。【结论】因气候条件变化而新增的春玉米种植区域的适种性需要综合考虑多方面因素来评估。未来40a玉米全生育期天数变化主要源于生殖生长期缩短,大气中CO2浓度增加带来的肥效作用可抵消一部分因温度升高产生的对玉米产量形成的不利影响。     

中国玉米生育期变化及其影响因子研究

【目的】在全球气候变化背景下,分析中国玉米播种期和成熟期的变动情况以及气候资源变化特征。【方法】在收集整理全国2 414个县的玉米生育期数据的基础上,绘制了1970s和2000s中国玉米的播种期与收获期分布图;在整理全国618个气象站点1971-2010年气象资料的基础上,绘制了1970s时段和2000s时段中国年均温度、降雨和太阳辐射量空间分布图。以农业种植一级区为基本单位,建立不同区域农业气候资源变化与玉米生育期变化的回归方程,并将PRECIS模型中B2情景数据代入方程组预测2030s中国玉米的生育期。【结果】与1970s时段相比,2000s时段东北大豆春麦甜菜区的玉米播种期基本保持不变;其它各农业种植一级区的玉米播种期均提前约1-15 d;除东北大豆春麦甜菜区和北部高原小杂粮甜菜区春玉米的成熟期平均推迟了11 d和3 d,2000s时段其它玉米种植区域的成熟期平均提前3-12 d。2000s时段云贵高原稻玉米烟草区的玉米生育期缩短约5 d,黄淮海棉麦油烟果区、华南双季稻热带作物甘蔗区和西北绿洲麦棉甜菜葡萄区的玉米生育期基本保持不变;其它各区域玉米生育期均有所延长。与2000s时段相比,B2情景下,2030s东北大豆春麦甜菜区的春玉米播种期将推迟2-5 d,其它各农业种植一级区的玉米播种期将提前2-19 d;东北大豆春麦甜菜区、北部高原小杂粮甜菜区和华南双季稻热带作物甘蔗区的玉米成熟期将推迟4-15 d,黄淮海棉麦油烟果区、长江中下游稻棉油桑茶区、川陕盆地稻玉米薯类柑橘桑区和云贵高原稻玉米烟草区的玉米成熟期将提前2-12 d,南方丘陵双季稻茶柑橘区和西北绿洲麦棉甜菜葡萄区的玉米成熟期则基本保持不变。2030s时段黄淮海棉麦油烟果区和云贵高原稻玉米烟草区的玉米生育期则将缩短3-6 d,其它区域的玉米生育期将延长2-15 d。【结论】中国气候正朝着增温、变干和低辐射的方向发展。受温度、降雨和太阳辐射量变化的影响,中国不同农业种植区域内玉米生育期变动明显,其中除东北大豆春麦甜菜区外玉米播种期以提前为主,玉米成熟期的变动则较为复杂,玉米的生育期则以延长为主。     

5月份气候变化对宝鸡地区冬小麦产量的影响分析

气候变化常常会导致小麦产量波动,5月份作为冬小麦生育的关键期,该时段气候变化对冬小麦产量影响较为显著。[目的]为了促进冬小麦产量的提升, [方法]利用宝鸡地区近16年来5月份的气温、降水、日照等气候数据,与宝鸡地区冬小麦单位面积产量进行相关分析。 [结果] [结论]结果显示：宝鸡地区冬小麦5月生育的适宜生长的气温为20 ℃左右;冬小麦单产与5月份降水量之间存在着负相关的关系,但降水量减少所带来的冬小麦增产并不是无限的;冬小麦单产与5月日照累计时长没有明显的线性相关,但产量会随光照时长逐渐增多,充足的光照对于冬小麦5月生育有重要的意义。