黄淮海农作区冬小麦需水量时空变化特征及气候影响因素分析

鉴于作物需水量变化趋势对制定灌溉策略与区域水资源配置的重要作用,本文依据黄淮海农作区50个气象台站近50年(1960—2009年)的逐日气象数据,利用SIMETAW模型计算了研究区域7个亚区冬小麦生育期需水量、适宜灌溉量的时空变化趋势,各主要气象因子时空变化趋势以及需水量与气象因子的相关性。结果表明:近50年来,冬小麦生育期需水量呈下降趋势,其中在1970—1999年间显著下降9.21~18.90mm.10a 1;冬小麦需水量多年平均值为452.4 mm;灌溉需要量在不同亚区间变化不同,其中在汾渭谷地水浇地二熟旱地一熟兼二熟区和豫西丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区呈上升趋势,每10年上升10.02~13.48 mm;生育期降水耦合度仅为0.40。生育期需水量、灌溉需要量在空间上呈现两边多、中间少的分布,在豫西丘陵山地旱坡地一熟水浇地二熟区最高,分别为457.32 mm、335.33 mm;在海河低平原缺水水浇地二熟兼旱地一熟区最低,分别为363.24 mm和247.51 mm。50年来,黄淮海农作区气温显著上升,降水量不显著下降,风速、相对湿度、太阳辐射显著下降;冬小麦需水量下降主要受太阳辐射、温度、平均风速、平均相对湿度、降水的综合影响,其中最主要的气象原因为太阳辐射量下降,温度、日照时数、平均风速与冬小麦需水量呈显著正相关,相对平均湿度与其呈显著负相关。     

基于田块尺度的小麦产量差及生产限制因素解析

为了解析产量差的产生机制和冬小麦生产的限制因子,提出科学的缩减产量差的途径,本研究通过农户调查的方法对吴桥县不同田块的产量差进行了研究。分析表明:不同田块之间的产量差异明显,高产田块和低产田块之间的产量差距达3 375kg/hm2,与平均产量的差距为1 754kg/hm2,中低产田块具有较大的产量提升空间。通过对调查因素的分析,阐述了田块尺度产量差限制因素的影响作用,土壤肥力、肥料投入、土壤耕作、灌溉和病虫害防治等可控因素是田块产量差的重要限制因素。在冬小麦的生产投入构成中,肥料投入所占比例最大,并且不同收益的农户之间肥料投入呈现出明显的差异,而机械、农药、种子和灌溉等方面的投入差异不大。在投入达到一定水平后,随着投入继续增大,报酬递减,农户的投入与产出间的关系为:当冬小麦投入水平为4 102.5元/hm2,产投比达到最大值4.02。平衡施肥、提高肥料的利用效率是实现少投入高收益的根本途径,提高栽培耕作技术的到位率是缩减田块尺度产量差的重要途径。     

中国中低产田时空分布特征及增产潜力分析

改造中低产田,挖掘现有耕地的生产潜力是实现耕地总量动态平衡,提高我国粮食综合生产能力,保障未来我国粮食安全的主要途径之一。本文利用全国农业分县数据及全国第二次土壤普查数据,对我国中低产类型、时空分布特点以及增产潜力进行了研究。结果表明：1985-2008年,我国耕地质量逐步提高,低产田比例由50.01%下降到28.61%,中产田的比例由24.86%提高到37.91%、高产田的比例由25.13%增加到33.48%,中低产田主要分布在东北区、华北区、以及长江中下游区;中低产田的主要类型为瘠薄型、干旱缺水型、坡耕地型、渍涝水田型、渍涝旱地型、盐碱型、风沙型等。分析了我国中低产田改造的增产潜力,在此基础上提出了中低产田改造的技术对策、发展方向和政策建议。     

南方稻区水稻产量差的变化及其气候影响因素

为了研究南方稻作区水稻理论生产潜力、单产的提升空间以及气候变化因素对水稻生产潜力的影响,探索区域水稻生产的限制因素和提高水稻产量的技术途径,本研究利用AZE (农业生态区域法)模型对南方稻区1980—2010水稻光温生产潜力进行测算,结合水稻大田平均产量,对该区域水稻光温生产潜力和大田平均单产之间的产量差及其时空变化特点进行研究,并分析了产量差变化的气候影响因素。分析表明,30年来该区域早稻光温生产潜力呈上升趋势,且增幅大于实际产量增加的幅度,二者之间的产量差不断扩大;一季中稻光温生产潜力呈下降趋势,产量差逐步缩小;晚稻光温生产潜力亦呈不断下降的趋势,产量差不断缩小。对区域气候变化分析表明,水稻生育期内辐射总量及温度变化是影响光温生产潜力的关键因子,早稻生育期内温度升高对水稻产量的正效应超过辐射下降的负效应,光温生产潜力不断增加,而一季中稻及晚稻生育期内辐射下降对产量的影响更大,水稻生产潜力呈下降趋势。不同省份间,水稻生育期内辐射及温度变化不同,光温生产潜力及产量差变化趋势空间差异明显。     

长江中下游地区水稻产量差及分布特征研究

结合我国水稻生产实际,构建了水稻产量差定量化研究模型,并对长江中下游地区水稻产量差进行了定量化研究。结果表明:长江中下游地区早稻、中稻、晚稻的潜在产量、高产试验产量、品种区试产量和大田平均产量之间存在显著的产量差,其中大田平均产量与品种区试产量间的产量差(GV)分别为2 024、1 455和1 835kg/hm2;与高产试验产量间的产量差(GE)分别为3 864、5 196和4 601kg/hm2;与潜在产量间的产量差(GM)为9 990、15 135和13 246kg/hm2,区内水稻产量提升空间较大。早稻、中稻、晚稻不同层次产量差在各省份间的分布差异很大;同一省内,同一层次产量差在不同季节类型水稻间的表现也不同。但从整个区域来看,GV:早稻>晚稻>中稻,GE和GM均为:中稻>晚稻>早稻。因此,发展双季稻,恢复双季稻的面积是短期内提升该区水稻总产的有效途径。     

一熟区高产春玉米潜在区域的分布特征

此文采用一熟区主要春玉米高产的七个典型站点的气象数据,对一熟区高产春玉米的气候适应性进行了分析,得到了基于气候要素的春玉米高产田的区域分布,表明热量和降雨量是制约一熟区春玉米高产的主要自然因素,其中降雨量的限制作用更大,一熟区有53.56%的玉米播种面积满足高产需求;在气候适应性分析的基础上,利用AEZ模型对一熟区春玉米高产区域进行了验证,表明一熟区49.25%玉米面积光温水土生产条件理论上满足春玉米高产田的需求,其中有灌溉条件的占25.3%,两种结果较为接近,验证了通过气象要素分析潜在高产区域的可行性。从地理空间看,潜在的春玉米高产区域主要分布在东北平原（495万hm2）,河套平原（10万hm2）、华北平原一熟区（77万hm2）以及绿洲灌区（7万hm2）,这些区域均是未来高产田开发的重心。     

近30 a黄淮海农作区冬小麦单产潜力的影响因素分析

该文以黄淮海农作区的7个农作亚区为研究区域,选择了区域内 21个典型站点,利用AEZ模型对各个亚区在1968－1977年（C1情景）和 1998－2007年（C2情景）2个时间段的冬小麦光温生产潜力和气候生产潜力进行分析,并对影响潜力变化的气象要素和冬小麦品种要素进行了评价,从时空尺度上探讨了产生潜力差异的原因。研究表明：30 a来黄淮海农作区小麦光温生产潜力、气候生产潜力均有一定程度的提高,平均分别增长了3.96 t/hm2、3.32 t/hm2,潜力大小为南高北低、东高西低;在小麦光温生产潜力影响因素中贡献率由大到小为：品种（0.44）＞气象（0.33）＞二者互作（0.22）;增长的贡献因地域而异,东北部亚区的光温生产潜力的增长是由于品种对产量增加的正效应抵消了气候因素对产量的负效应,而西南部的亚区的增长是由品种和气候二者的正效应共同起作用的;在黄淮海农作区,由于拔节-抽穗期间降雨减少,水分亏缺增大,从而导致水分对气候生产潜力限制作用增大。