防沙型农业的内涵、关键技术与研究展望

为建设防沙型农业生产技术体系,有效防治农田风蚀是北方农牧交错带农业可持续发展的迫切需要,笔者论述了防沙型旱地农业产生的背景与意义,探讨了防沙型旱地农业技术的原理、内涵与实现途径,总结了近20年来中国北方半干旱地区防沙型农业技术研究进展,并对防沙型农业的发展未来进行展望。防沙型旱地农业是实现生态保护与生产发展双赢的有效途径,对北方半干旱地区农业可持续发展具有重要意义。     

阴山北麓农牧交错带不同沟垄宽度集雨技术对马铃薯的影响

为研究和解决阴山北麓农牧交错带地区降水资源不足、雨养农业产量不稳的问题,于2011~2012年在内蒙古武川县进行了不同垄宽和沟宽的集雨措施栽培马铃薯的试验,测定了沟垄集雨处理下土壤水分状况、马铃薯生长、产量和水分利用效率。结果表明:沟垄集雨技术提高了种植区土壤水分,增幅16.1%~26.0%。马铃薯生育期内的叶面积指数和单株干物重均高于对照处理。沟垄集雨处理的商品薯率较平作高5.0~30.5%,商品薯产量高于平作,垄宽1.0m沟宽1.0m集雨处理商品薯产量平作增产52.0%~81.0%。较平作相比,集雨处理提高了马铃薯水分利用效率。沟垄集雨技术对阴山北麓农牧交错带地区雨养农业规避干旱气候风险以实现马铃薯稳产具有重要的应用价值。     

1961－2010年四川盆地玉米有效降水和需水量的变化特征

作物有效降水量和需水量是科学确定灌溉时期与灌溉量的重要依据。该研究基于1961－2010年四川盆地104个气象台站的地面气象资料和1981－2010年17个农业气象观测站的玉米生育期资料,采用联合国粮食及农业组织（FAO）推荐的参考作物蒸散量和降水量的比率法计算了研究区域内玉米全生育期及不同生育阶段的有效降水量,采用参考作物蒸散量法结合单作物系数法计算了相应时段的需水量,并探讨了玉米不同生育阶段缺水量和水分盈亏指数的变化。结果表明：近50年来,除乳熟到成熟期外,玉米全生育期及播种到乳熟期的有效降水量总体呈下降趋势;全生育期和各生育阶段的需水量均呈减少趋势;除播种到拔节期外,全生育期和拔节到成熟期的缺水量以下降趋势为主。比较各区域典型地区玉米水分盈亏状况,盆地北部玉米水分亏缺程度最严重,而盆地西部最轻;比较玉米各个生育阶段的水分满足情况,播种到拔节阶段水分亏缺程度最严重。研究可为四川盆地玉米种植区的农业用水以及合理灌溉提供科学依据。     

RCP情景下河南省夏玉米发育期变化及可调节热量资源估算

为模拟未来气候变化对夏玉米发育期影响并估算增温背景下夏玉米收获至冬小麦播种间可调节热量资源,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(RCPs)数据驱动参数本地化后的CERES-Maize模型开展研究。结果表明:2006—2060年夏玉米生长季积温呈显著上升趋势,较基准条件(1951—2005年)平均增加179(RCP 4.5)和235℃·d(RCP 8.5)。未来情景下夏玉米播种—开花和播种—成熟日数均呈缩短趋势,其中豫西(Ⅱ区)的变化率高于其他地区。2050s夏玉米播种—开花期全省平均缩短2.7(RCP 4.5)和3.4d(RCP 8.5),播种—成熟期平均缩短9.4(RCP 4.5)和11.6d(RCP 8.5),其中豫西(Ⅱ区)缩短最多。夏玉米可调节热量资源估算结果表明,未来气候变化情景下夏玉米成熟后—冬小麦播种前可调节热量资源豫东(Ⅲ区)增加最多,分别增加244.6(RCP 4.5)和296.8℃·d(RCP 8.5),豫西(Ⅱ区)增加最少,分别增加152.3 (RCP 4.5)和215.8℃·d(RCP 8.5)。未来气候变化情景下夏玉米可生长日数豫西南(Ⅳ区)增加最多,分别增加9(RCP 4.5)和11d(RCP 8.5),其他各区夏玉米可生长日数在RCP 4.5情景下分别增加8 (豫北Ⅰ区)、6 (豫西Ⅱ区)和8d(豫东Ⅲ区);RCP 8.5情景下分别增加9(豫北区)、8(豫西Ⅱ区)和10d(豫东Ⅲ区)。秋收秋种间可调节热量资源的增加将对提高玉米产量产生重要作用。     

区域暴雨指标与作物洪涝受灾率的关系

利用北京地区1985～2008年逐日降水数据资料,运用IPCC极端天气气候事件指标确定方法计算得到北京地区暴雨天气指标在10.4～38.8mm之间波动,暴雨气候指标为日降水量≥27.5mm。以暴雨天气指标、暴雨气候指标和国家暴雨标准计算历年的暴雨日数和暴雨量,统计分析年降雨日数、暴雨日数和年降水量和暴雨量与作物洪涝受灾率的相关关系,得出年降雨日数和暴雨日数都不能真实地反映作物洪涝受灾率,而年降水量和暴雨量与作物洪涝受灾率则具有明显的线性正相关关系。以区域暴雨气候指标统计的暴雨量与作物洪涝受灾率相关程度最高,笔者建议以暴雨量来预测评估洪涝灾害时,采用区域暴雨气候指标。     

农牧交错带综合治理及生态保护型农业技术体系与模式研究进展

北方农牧交错带是我国生态脆弱与贫困主要地区之一，也是影响内地大气环境的主要沙尘源地。我校师生与当地科技人员经过近20年的长期攻关研究，针对水蚀、风蚀和春旱等主要生态障碍因素，提出了一系列突破性关键技术，并在此基础上构筑以防沙为主的生态保护型旱作农业技术体系．提出了以丘陵为单元和遵循生态学原理的区域生态综合治理基本模式，总结了农牧交错带系统结构调整与优化的基本途径。同步取得显著的生态效益与经济效益，可供国内其他生态脆弱与贫困地区借鉴。本文还总结了近20年攻关研究取得重大成果的主要经验，并展望了农牧交错带的发展前景与研究方向。     

广西发展木薯生产的自然资源优势及对策

木薯是全球年产亿吨以上的七大作物之一,是世界公认的综合利用价值极高的经济作物和重要的工业原料。针对木薯生产对气候条件的要求,论述广西发展木薯生产的气候资源优势,划分广西木薯生产的最适植区、适植区、零星种植区、不可植区。东起梧州,经藤县、桂平、上林、马山、到百色再折向桂西南的大新一线以南地区,为最适植区,该线以北至北起信都、向西经昭平、象州、鹿寨、柳城、宜山、环江、天峨、凤山、凌云、田林再折向北到广西与贵州边界的南盘江一线,为适植区;最适植区和适植区面积占广西总面积的70%以上,宜充分利用这些土地资源合理发展木薯产业,并抓好良种、高产配套技术、减少土壤冲刷等各个技术环节,以取得最佳的经济效益和生态效益。     

四川地区参考作物蒸散量的变化特征及气候影响因素分析

参考作物蒸散量是估算作物需水量的关键因子,对指导农田灌溉具有重要的现实意义。本文利用1961-2009年四川地区5个盆地站点和5个高原站点的逐日气候资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量（ET0）,分析了当地ET0的日值、月值、季值和年值的变化特征,并采用偏相关分析方法,对影响ET0变化的主要气候因子进行了探讨。结果表明：（1）四川盆地与高原地区参考作物蒸散量的日均值、月均值呈单峰或双峰型曲线变化,有明显的季节特点,最小值出现在冬季,最大值出现在夏季。（2）盆地地区各站点的年ET0呈波动递减趋势,且下降趋势通过了显著性检验;高原地区木里、松潘两站点的ET0呈上升趋势,其他站点呈减少的趋势。（3）四川地区的年、季参考作物蒸散量与日照时数、风速、相对湿度、平均温度、最高温度、最低温度、气压等要素关系密切,但近50a来日照时数的显著下降是导致盆地地区参考作物蒸散量减少的主要原因,风速的变化是导致高原地区参考作物蒸散量变化的主要原因。     

棉花地上部形态模拟模型的建立

为构建基于生理生态过程的棉花虚拟生长模型,本研究以棉花模型COTGROW为基础,利用棉花品种"美棉33B"的3年田间密度试验数据,分析了棉株器官生物量-形态的关系,改进了COTGROW模型中的发育和形态发生模块,建立了基于生理生态过程的棉花地上部分形态模拟模型,并利用独立试验数据对模型进行检验。结果表明:模型对棉花地上部各器官形态特征的模拟值和测定值的吻合度较好,棉花株高、主茎节数、果枝数、各果枝果节数、节间长度、节间直径、叶片长度、叶片宽度、叶柄长度、叶柄直径、棉铃长度以及铃直径测定值与模拟值间的相关系数分别为0.99、0.99、0.99、0.92、0.95、0.93、0.75、0.71、0.81、0.62、0.98和0.98,均方根误差分别为3.85 cm、0.64、0.52、0.66、1.00 cm、0.15 cm、1.58 cm、2.39 cm、2.54 cm、0.05 cm、0.13 cm和0.10 cm。本研究建立的棉花地上部形态模拟模型能较准确地模拟棉花地上部分的生长状况,这将为棉花生长虚拟模型的开发奠定基础。