基于多源数据的华北平原夏玉米种植区划研究

精准识别农业生产环境信息和农业生产特征,对气象、土壤和作物等多源数据进行综合分类,是提高农业资源利用效率和优化农业种植结构的基础。本研究基于近20年（1998~2017年）气象数据和华北五省的玉米单产统计数据,首先构建了华北平原气候资源和玉米生产时空分布特征数据库,研究区内的降雨量、活动积温、日照时数、太阳辐射和玉米单产均存在显著的时空变化;利用作物精细种植区划方法,将华北平原夏玉米种植区分为极不适宜区、不适宜区、较适宜区、适宜区、极适宜区五大类,各类面积分别占总体的比例约为10%、11%、25%、30%、24%;进一步通过环境类别归属度分析方法,将每一大类分为5小类,概率大于75%的相对稳定区域约占总面积的63%,小于75%的波动区域约占37%;极不适宜区、不适宜区和较适宜区,三类时空分布比较稳定,隶属度为100%分别占各类面积的87.67%、70.41%和84.28%,波动区主要发生在极适宜区和适宜区,以及适宜区和较适宜区之间。本研究构建的华北平原夏玉米精细区划结果,对提高研究区资源利用效率和优化玉米产业布局具有重要的指导意义。     

Straw mulching with fertilizer nitrogen: An approach for improving crop yield,soil nutrients and enzyme activities

Field experiments were conducted to study soil properties, soil enzymes activities, water use efficiency (WUE) and crop productivity after six years of soya bean straw mulching in the semi‐arid conditions of China. The experiment included four treatments: CK (Control), N (240 kg N ha^‐1), H (soya bean straw mulching at half rate 700 kg ha^‐1 with 240 kg N ha^‐1) and F (soya bean straw mulching at full rate 1,400 kg ha^‐1 with 240 kg N ha^‐1). Soil organic carbon (SOC), soil labile organic carbon (LOC), soil available N (AN), available P (AP) and enzyme activities were analysed after wheat harvesting in 2016 and 2017. Results show that straw amounts had positive effects on the soil fertility indices being higher for treatment F. The SOC, LOC, AN, AP and enzyme activities (i.e. saccharase, urease and alkaline phosphatase) were in the order of F > H > N > CK. High wheat grain yield and WUE were observed for F treatment. A total of six years mulching along with 240 kg ha^‐1 nitrogen fertilizer application is sufficient for wheat yield stability and improving soil properties except urease activities in the semi‐arid condition of China. However, the straw mulching amount should be further studied with minimum nitrogen fertilizer for an environment‐friendly and effective approach for improving the soil biological properties with adequate crop production on a sustainable basis in the semi‐arid region of China.     

抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

拔节后补灌对不同穗型冬小麦耗水和籽粒产量的影响

为探究拔节期和开花期不同补灌方案对不同穗型冬小麦耗水特性、籽粒产量和水分利用效率的影响，于2017-2019年在山东省泰安市以大穗型品种山农23和中多穗型品种山农29为试验材料，以拔节后无灌水(T1)为对照，设置拔节期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T2)、拔节期和开花期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T3)和拔节期补灌目标为0~40 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T4) 3种补灌方案。结果表明，拔节后不同补灌方案对大穗型和多穗型小麦品种影响基本一致。与T1处理相比，T4处理显著提高了0~100 cm土层土壤相对含水率，使60~100 cm土层土壤相对含水率在开花期仍保持较高水平；T3处理显著提高了拔节期0～60 cm和开花期0~40 cm土层土壤相对含水率。与T3处理相比，T4处理的拔节至开花阶段耗水量增加了28.9%，其中对上层土壤总供水的表观消耗量增加了66.4%；T4处理在开花至成熟阶段对深层土壤总供水的表观消耗量增加了68.0%，对上层土壤总供水的表观消耗量降低了37.4%。在开花至成熟期降水较多(121.2 mm)的年份，T4处理的开花至成熟阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率和籽粒产量相对于T3处理均无显著变化，但总耗水量较高，水分利用效率显著降低；在开花至成熟期降水较少(45.2 mm)的年份，T4处理的开花至成熟期的阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率、籽粒产量和水分利用效率较T3处理均显著降低。因此，在小麦全生育期降水量为111.6~220.2 mm、开花后降水量为45.2~121.2 mm的条件下，大穗型和中多穗型小麦品种均以在拔节期和开花期将0~20 cm土层补灌至100%田间持水率的补灌方案最优，可同时实现高产和高水分利用效率。     

喀斯特山区不同土地利用方式下石灰土化学风化特性

研究喀斯特山区不同土地利用方式（耕地、荒草地、退耕还草地和林草间作地）石灰土剖面化学风化特征，探讨矿质元素在石灰土剖面的分布、迁移和富集特征，从不同土地利用方式下土壤风化度，元素淋溶度、迁移度和残积度的角度分析土壤化学风化特征。结果表明：喀斯特山区石灰土剖面氧化物含量以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃为主，其他氧化物含量相对较低，均属于中等变异元素，SiO₂、Al₂O₃、MgO含量以荒草地较高，CaO、Na₂O含量以林草间作地较高，Fe₂O₃、MnO、P₂O₅、K₂O以耕地较高；研究区土壤处于中等化学风化阶段，富铝化程度弱，不同土地利用方式下荒草地土壤化学蚀变系数较强，林草间作地土壤富铝化程度较高；研究区土壤K、Na、Ca淋失严重，荒草地盐基离子淋失明显，林草间作地盐基离子淋失程度相对较低；土壤Fe、Al相对富集明显，残积程度高，林草间作地Al含量积累明显，退耕还草地Fe含量富集显著；实施“退耕—还草”等增加植被覆盖度的治理模式对土壤的保护作用显著。     

基于无人机航摄技术在土地整治项目中的应用研究

针对传统土地整治项目施工监管、后期监测效率不高的问题,本文通过低空无人机航摄和PhotoScan软件后期处理,对比生成的正射影像图和Google earth卫星图的分辨率和位置,发现该影像图能精准、高效的表征项目区影像数据变化,从而得到一种可用于土地整治项目各阶段动态观测的简单、快捷方法。     

旱地燕麦间作对土壤酶活性、微生物含量及产量的影响

本文通过研究内蒙古旱作区禾本科、豆科及茄科间作对土壤生物性状的影响，旨在揭示燕麦（Avena sativa Linn）与不同作物间作及其单作在土壤酶活性、微生物量及土地当量比（LER）等方面的优势机理。本试验设置燕麦、黑豆（Glycinemax（L.）merr）、苜蓿（Medicago sativa）、马铃薯（Solanum tuberosum L）单作和黑豆间作燕麦、苜蓿间作燕麦、马铃薯间作燕麦共7个处理，探讨各处理对上述各指标的影响。结果表明：燕麦间作黑豆土地当量比最高，2015年和2016年分别为1.62和1.65。燕麦间作黑豆土壤脲酶活性和蔗糖酶活性较苜蓿间作燕麦、马铃薯间作燕麦显著提高了5.00%~51.61%和5.73%~52.29%。2015年和2016年播种后75 d苜蓿间作燕麦土壤过氧化氢酶活性显著高于黑豆间作燕麦，分别提高了29.47%和40.56%。黑豆间作燕麦对比其他两间作处理土壤微生物的生物量碳、氮含量分别显著提高了2.70%~17.89%和11.36%~26.47%，土壤脲酶活性提高了1.51%~55.22%，蔗糖酶活性提高了5.73%~52.29%，是该地区最优的间作模式。     

麦/油-稻轮作下秸秆还田与氮肥管理对直播杂交稻氮素利用特征的影响

【目的】探明秸秆还田和氮肥管理对麦/油后直播杂交稻氮素积累、转运、氮肥利用效率及籽粒产量的影响。【方法】选用优质三系杂交稻宜香优2115,采用二因素裂区设计,麦、油茬田同步开展试验,处理完全一致。主区为麦/油秸秆全量翻埋还田(M₁)和秸秆不还田(对照,M₀),副区设4个氮肥管理,即不施氮对照(N₀)、m_基肥∶m_分蘖肥∶m_促花肥∶m_保花肥比例分别为1∶0∶0∶0(N₁)、3∶3∶2∶2(N₂)、2∶2∶3∶3(N₃),测定了直播杂交稻主要生育时期各器官的氮素积累量及籽粒产量。【结果】结果表明,两种轮作方式下,氮肥管理对直播杂交稻主要生育时期的氮素积累、齐穗后茎鞘、叶片的氮素转运及稻株氮素利用效率均存在显著或极显著的调控效应。秸秆还田显著提高麦/油茬杂交稻中后期的氮素积累量、茎鞘和叶片的氮素转运量以及氮肥利用效率,其中,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥表观利用率较秸秆不还田分别提高了34.96%/28.76%、2.52%/2.61%和31.91%/22.30%。同时,油菜秸秆还田下直播杂交稻各生育时期氮素积累和产量较麦秆还田表现更好,籽粒产量提高481 kg/hm²(5.22%)。M₁N₂处理、M₀N₃处理下,直播杂交稻各阶段的氮素积累速率明显加大,促进结实期茎鞘和叶片的氮素向穗部转运,成熟期稻株氮素积累量优势明显且有较高的氮素利用效率(麦/油茬稻氮肥农学利用率、偏生产力和表观利用率分别达17.87 kg∙kg^-1/17.85 kg∙kg^-1、67.27 kg∙kg^-1/71.28 kg∙kg^-1、74.93%/75.05%),最终实现高产。【结论】在麦/油-稻轮作下秸秆全量还田,配合N₂氮肥管理,可有效提高直播杂交稻氮素吸收、利用效率,增加籽粒产量,尤以油菜秸杆还田的效果更好。     

不同控释氮肥运筹对粳稻养分吸收与氮素利用的影响

以绥粳18为供试材料,通过盆栽试验,在一次性施入控释氮肥免追肥条件下,设置不同施肥量(高、中、低、无)和施肥深度(5 cm、10 cm),探讨不同氮肥施用方式对粳稻养分吸收和氮素利用的影响。结果表明,在不同氮肥运筹条件下,粳稻各生育期氮、磷、钾的吸收、转运均存在明显的协同效应,施肥深度5 cm组,随着氮肥施用量的增加,粳稻的氮吸收总量增加,同时可促进磷的吸收,但影响幅度较小。钾变化与氮、磷变化有所不同。施肥深度10cm组,施高量氮肥抑制了粳稻对磷的吸收、减少了对氮的吸收,但有利于提高氮素利用率,对钾的吸收无显著影响。施用树脂包膜控释肥,纯氮用量为153 kg/hm^2、施肥深度5 cm、一次性施肥免追肥可获得最优水稻氮素利用效率并显著提高磷钾肥利用效率。