甘肃省"两西"地区草地农业现状与发展策略

“两西”地区草地组成变坏,生产力下降,可利用面积减少和环境恶化,分析了草地退化非生物因素、生物因素和社会因素。提出了退化草地治理的原则:生态建设产业化,因地制宜与系统整治相结合,重恢复、中保护、轻利用和保持政策连续性。河西地区的目标是通过山地-绿洲-荒漠系统耦合建成具有地域特色和优势的复合型草地农业系统及其产业链,定西地区是参与建立黄土高原巨型畜牧业基地,两地区以草业为纽带建立灌溉农耕区-雨养农耕区耦合系统。     

基于APSIM模型的不同氮肥方案小麦叶面积指数的模拟研究

【目的】了解黄土丘陵沟壑区域旱地春小麦叶片的生长规律.【方法】在田间试验的基础上,调试APSIM模型参数,利用调参后的APSIM模型模拟低氮量N_1、中氮量N_2和高氮量N_3 3种氮肥方案下小麦整个生育期叶面积指数的动态变化过程.【结果】APSIM模型对不同氮肥方案下小麦叶面积指数的模拟有较高的精度,均方根误差(RMSE)范围在0.100～0.366,决定系数(R~2)介于[0.808,0.975],有效性指数(Me)的范围在0.507～0.911.在中氮方案下的RMSE值最小,R~2值最大,Me值最大.【结论】在中氮方案下APSIM模型表现出更好的一致性,更高的解释程度和更好的有效性;其次是低氮方案;高氮方案下的模拟效果较差.     

黄土丘陵区不同土地类型下土壤养分特征—基于生态化学计量学

为探讨黄土丘陵区不同土地类型下土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量特征，本研究以黄土丘陵区典型小麦地、云杉林地、苜蓿地为对象，基于实测数据，采用方差、相关统计分析，研究不同土地类型、不同土层深度（0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm）土壤SOC、TN、TP含量及其化学计量比。结果表明：3种不同土地类型土壤SOC、TN和TP含量均随土层深度增加而降低，其平均含量分别为12.19、0.33和0.48 g·kg^-1，小麦地和苜蓿地土壤SOC、TN和TP空间变异性较云杉林地偏大。SOC、TN含量为云杉林地>小麦地>苜蓿地，TP含量为云杉林地>苜蓿地>小麦地。土壤SOC、TN和TP间均存在显著正相关关系。小麦地C/P显著（P<0.05）高出苜蓿地41.96%，N/P显著高出云杉林地、苜蓿地28.57%、36.19%。3种不同土地类型土壤化学计量比（C/N、C/P、N/P）均值分别为：39.61、31.53、0.83，且其C/N大于中国平均值（12.3），C/P、N/P较全国平均值（61.0、5.2）明显偏小，黄土丘陵区C/N较稳定。土地类型对土壤C、N、P含量及其化学计量比存在不同程度的影响，合理调整土地利用结构有助于土壤养分的存留，有利于土壤生态的恢复。     

不同耕作措施旱地小麦生产应对气候变化的效应分析

为探索气候变化对小麦产量影响的机制和规律,在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数,并对模型进行检验,然后用APSIM模型模拟温度和CO₂浓度两因素七水平小麦产量,分析了3种耕作措施下小麦产量对温度和CO₂浓度的响应及敏感性强度。结果表明,不同耕作措施条件下,小麦产量随CO₂浓度升高呈二次抛物线上升型变化,但会出现报酬递减,且免耕覆盖的增产效应大于传统耕作和免耕2种耕作措施;小麦产量随温度升高呈二次抛物线型变化,其中传统耕作和免耕呈二次抛物线递减型变化,并呈叠加递减效应,而免耕覆盖呈二次抛物线拐点型变化,拐点值为0.94℃时,小麦产量可达到2 818.3 kg/hm²。温度和CO₂浓度互作对小麦产量的敏感性分不敏感、正敏感和负敏感区域,且免耕覆盖的敏感性变化较小。在3种耕作措施中,免耕覆盖CO₂浓度升高小麦的增产效应可以补偿高温所导致的减产,并且温度和CO₂浓度具有更好的协同促进作用。免耕覆盖小麦生产具有较好应对温度和CO₂浓度变化的能力,可以缓减气候变化带来的负效应。     

基于混合蛙跳算法的灌溉制度寻优应用研究

针对灌溉制度优化设计问题,以灌溉-产量灌溉制度模型为目标函数,随机生成灌溉制度,采用混合蛙跳算法对其进行优化,得到了最优灌溉制度。实例验证表明,混合蛙跳算法应用于灌溉制度寻优切实、可行,为灌溉制度寻优提供了一种新的方法。     

陇东耕地净第一性生产力及生态服务价值的时空分异研究

为促进甘肃陇东耕地生态系统和经济持续健康发展,该研究采用生产力和生态服务价值的估算方法,对研究区域耕地净第一性生产力(NPP)和生态服务功能的时空分异进行定量分析。结果表明,1997－2005年陇东黄土高原耕地的NPP和生态服务单位面积价值变化不明显,而总量略有上升。同时,耕地的NPP和生态服务单位面积价值在空间分布上有显著的区域差异性,该区域可分成NPP和生态服务价值相对较低的西北区和相对较高的东南区。在西北区,耕地生态服务单位面积价值为7.7万元/(hm²·a),NPP只有3.54 t/(hm²·a);在东南区,生态服务单位面积价值为10.2万元/(hm²·a),NPP为5.94 t/(hm²·a)。因此,要通过合理调整种植结构和作物布局,充分利用降水资源,以提高研究区耕地的NPP和生态服务价值。     

基于APSIM模型旱地春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应

为了探索气候变化对旱地春小麦生长的影响机理,在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数,并对模型进行检验,用APSIM模型模拟7个温度水平和7个CO2浓度水平组合设计下的春小麦产量,并采用二次多项回归和通径分析研究春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应。结果表明:当温度不变,CO2浓度每升高100 mol·mol-1,春小麦平均增产4.9%,最大增产可达到14.6%;春小麦产量随CO2浓度升高呈递增型二次抛物线变化,但春小麦产量会出现报酬递减。当CO2浓度不变时,温度每升高1℃,春小麦平均减产6.1%,最大减产幅度高达14.2%;春小麦产量随温度升高呈递减型二次抛物线变化。温度和CO2浓度同时升高对春小麦产量存在正的协同作用,但温度对春小麦产量负效应大于CO2浓度对春小麦产量的正效应。温度和CO2浓度同时升高会对旱地春小麦产量形成不利。     

磷对旱地胡麻氮吸收转运及利用的影响

为研究磷对旱地胡麻氮吸收转运及利用的影响,以胡麻品种‘轮选2号’和‘定亚22号’为材料,4个施磷(P₂O₅)水平(0、45、90、135 kg/hm²)为因素,采用完全随机区组设计,于2017年和2018年在定西进行大田试验。结果表明：磷影响旱地胡麻地上部分氮吸收转运和氮生理利用率,且年份间差异显著;年份、品种和磷互作对花期和成熟期地上部分氮吸收量、成熟期籽粒氮吸收量和分配率,茎叶和其他部分中氮总转运量、转运率、贡献率及氮生理利用率影响显著。与不施磷相比,施磷使旱地胡麻花期和成熟期地上部分氮吸收量平均提高76%和82%;成熟期籽粒中氮吸收量和分配率平均提高127%和25%;茎、叶和其他部分中氮的转运量和转运率分别平均提高556%、102%、237%和16%。‘轮选2号’氮生理利用率随施磷量增加而显著增加,‘定亚22号’氮生理利用率在施磷(P₂O₅)90 kg/hm²和135 kg/hm²间差异不显著。相关分析表明,施磷量与旱地胡麻氮吸收转运和利用显著正相关。     

1971-2017年陇中地区气候变化及其对旱地春小麦产量的影响

为了解不同生育阶段气候变化对旱地春小麦产量的影响,利用陇中地区1971-2017年逐日气温和降水量,运用APSIM模型模拟春小麦生育期和产量,对近47年来该地区气候变化特征及其与春小麦产量的相关性进行了分析。结果表明,陇中地区年降水量按4.639 mm·10a^-1的速率显著减少,春小麦全生育期降水量按1.304 mm·10a^-1的速率减少,8个生育阶段的降水变化趋势不同,其中灌浆-成熟期的降水量下降幅度最大,倾向率为-2.995 mm·10a^-1;分蘖-拔节期的降水量有明显的上升趋势,倾向率1.855 mm·10a^-1。旱地春小麦全生育期和各生育阶段的日均温、日均最高温和日均最低温都呈上升趋势,并且日均最低温的上升幅度要大于日均最高温。经相关分析,旱地春小麦全生育期降水量和日均最高温与产量分别呈极显著和显著相关;拔节-孕穗期和灌浆-成熟期降水量与产量的相关性分别达显著和极显著水平,拔节-孕穗期和灌浆-成熟期日均温与产量均呈极显著相关,拔节-孕穗期和灌浆-成熟期的日均最高温与产量分别呈显著相关和极显著相关。     

黄土丘陵区旱地春小麦气候适宜度及其变化特征——以定西市李家堡乡麻子川村为例

为应对气候变暖对农业生产的影响,定量评价气候要素对春小麦生长的影响,运用模糊数学理论和滑动平均模拟法,利用前人建立的气候适宜度模型,进行春小麦气温、降水、日照隶属度模型和气候适宜度模型的研究。结果表明：春小麦全生育期气温、降水适宜度呈下降趋势,而日照无明显变化趋势。生育期内日照适宜度最高,气温次之,降水适宜度最低。苗期降水适宜度最低,抽穗期次之,气温适宜度苗期最低,变异系数最大,表明苗期的降水和气温是影响春小麦生长的关键,其次是抽穗期。降水是制约旱地春小麦生长最关键的气候因素,且气候适宜度随气候变化呈下降趋势,并在各发育阶段和年际变化过程中都呈不稳定波动状态,对春小麦生长具有极显著的负效应。全球气候变化增加了黄土丘陵区春小麦生产的气候风险。