黄淮海地区永优系列玉米品种光温适宜性研究

以玉米(Zea mays L.)永优系列4个品种为材料,根据2014年和2015年黄淮海地区12个代表站点田间分期试验的生育期资料和同期气象观测资料,分析了黄淮海地区永优系列玉米4个品种的光温适宜范围和差异,并进行了区划,以期为不同玉米品种在黄淮海地区的种植和选育提供参考。结果表明,黄淮海地区的光温条件基本上能够满足永优系列玉米品种生长发育的需要。较适宜黄淮海地区日照时间的适宜范围面积由大到小依次为浚单20、浚单29和浚单509、浚单3136;日照时间出苗-拔节期的整个黄淮海地区都为适宜,拔节-抽雄期南部和北部为主要适宜区,抽雄-成熟期仅河北省和山东省的北部为较适宜区。≥0℃积温的适宜范围面积由大到小依次为浚单20、浚单29、浚单3136、浚单509;≥0℃积温出苗-拔节期浚单20、浚单29的适宜范围最大,浚单509没有适宜范围,拔节-抽雄期浚单20的适宜范围面积最大,浚单29的次之,浚单3136的面积最小,抽雄-成熟期的4个品种基本相同,以适宜为主。日最高、最低气温的适宜区主要在中西部,各品种间差异较小。整个生育期,黄淮海地区永优系列玉米品种光温适宜区从西南往东北逐渐减少,适宜面积浚单20的最大,浚单29次之,浚单509和浚单3136较小。     

集约农作条件下土壤有机碳动态模拟及其在黄淮海平原区的应用

 集约农田土壤有机碳动态对作物可持续生产有重要意义。本研究基于碳固持CQESTR模型，在国内短期、中长期物料填埋试验资料基础上进行修正，将CQESTR模型按照物料降解与累积积温关系划分4个阶段，确定了不同降解阶段的物料类型因子。通过对黄淮海平原集约化农区7个独立肥料长期定位点1 151组耕层土壤有机质观测值与模拟值进行验证，模型模拟95％置信区间为1.91 g·kg-1，r2＝0.91。修正的CQESTR模型可以预测不同种植和管理措施下作物残体、外源有机物料及土壤有机质的矿化，从而对集约耕作条件下土壤有机碳矿化和固持进行评价。     

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。     

黄淮海平原地区深松和灌水次数对冬小麦- 夏玉米节水增产的影响

目的 研究黄淮海平原地区冬小麦-夏玉米不同深松时机交互不同灌水次数对作物产量及水分生产效率的影响,为优化黄淮海地区土壤耕作方式提供理论依据。方法 采用土壤耕作方式与灌水次数相结合的方法,设置秋深松+冬小麦2水（QS-2）、秋深松+冬小麦3水（QS-3）、夏深松+冬小麦2水（XS-2）、夏深松+冬小麦3水（XS-3）、对照（CK）共5个处理,研究深松与灌水次数对冬小麦-夏玉米一年两熟农田土壤物理性质、植株生长发育、产量、总产出值及水分生产效率等的影响。结果 深松和灌水次数对土壤容重、土壤紧实度、土壤储水量、总产出值、水分生产效率均有不同程度显著影响。与对照相比,QS-2、XS-2、XS-3处理均显著降低深松后第1年土壤耕层（0—40 cm）及深松后第2年0—20 cm土层的土壤容重;深松各处理均显著降低第1年土壤紧实度,对第2年土壤紧实度影响效果不明显;秋深松后第2年QS-2处理的冬小麦整个生育期平均土壤储水量较CK显著增加18.14%,QS-3处理次之,夏深松后第2年XS-2、XS-3处理分别较CK显著提高24.7%、25.6%;秋深松能显著提高当季冬小麦生长发育,QS-2、QS-3处理地上生物量分别较CK增加了19.29%、27.06%,第2年QS-2和QS-3处理地上生物量较CK均有所提高,差异不显著,秋深松对第2年冬小麦生长发育影响效果减弱,夏深松第2年XS-2和XS-3处理的叶面积和地上生物量均较对照显著提高,夏深松能显著促进后茬冬小麦生长发育;QS-2处理对2年冬小麦-夏玉米总产出值和水分生产效率均显著提高,第1年总产出值和水分生产效率分别较CK提高27.21%、23.51%,第2年分别提高19.54%、18.84%,夏深松显著提高第2年冬小麦-夏玉米总产出值及水分生产效率,XS-2处理分别提高18.50%、17.65%,XS-3处理分别提高19.57%、15.35%。结论 黄淮海平原冬小麦-夏玉米连作采用冬小麦播前秋深松耕作方式,冬小麦全生育期灌水2次,有利于降低农田土壤容重、降低土壤紧实度、提高土壤储水效果、显著提高深松周期内冬小麦-夏玉米总产出值及水分生产效率。建议在黄淮海平原地区平水年和丰水年（夏玉米季降雨充沛）,冬小麦-夏玉米种植区采用秋深松+冬小麦灌2水耕作模式,实现高产与高效。     

黄淮海平原区高产粮田秸秆全量还田小麦优化施肥

[目的]针对黄淮海平原区小麦施肥措施与秸秆全量还田耕作环境不相适应的问题,优化最佳施肥方案。[方法]采用"3414"试验设计,研究施肥量与产量之间的关系,建立了最高产量施肥方案和最经济施肥方案。[结果]小麦的最经济产量虽然较最高产量降低了140.13 kg/hm~2,但是纯收益增加了490.92元/hm~2。与农民习惯施肥方案相比,小麦在最经济施肥方案下,产量增加684.54 kg/hm~2,增幅8.65%,纯收益增加1 109.72元/hm~2,增幅6.70%。[结论]小麦最经济施肥方案总体效益最优,环境效益显著。     

陕西关中冬小麦/夏玉米区土壤磷素特征

目的 研究陕西关中冬小麦/夏玉米区土壤磷素分布特征及近30年农田土壤有效磷变化,对维持和提高土壤质量和土地生产力,合理施磷和减磷增效具有重要意义。方法 利用2011年在陕西关中平原冬小麦/夏玉米种植区选择的10个典型县、区采集的458个土壤样本,通过与1980年土壤普查土壤有效磷含量数据的比对,分析近30年来陕西关中农田耕层土壤有效磷的变化及当前土壤磷库分布特征。结果 30年来该区农田耕层土壤有效磷含量整体呈显著上升,宝鸡市、咸阳市和渭南市的平均有效磷含量分别为26.09、27.50和21.53 mg·kg ^-1,与第二次土壤普查有效磷含量结果相比,增幅分别达334.83%、276.71%和231.23%。高有效磷等级地块的比例均有大幅度增加,其中以有效磷含量15-30 mg·kg ^-1的增幅最大,有效磷含量＜10 mg·kg ^-1的降幅最大。有效磷和无机磷总量分布呈现出西部（宝鸡市）和中部（咸阳市）高于东部（渭南市）,而有机磷含量则相反。当前关中地区大面积土壤有效磷含量高于农学阈值,可满足作物高产时的磷素供应。同时,宝鸡、咸阳市土壤有效磷含量＞37 mg·kg ^-1 的累积分布概率超过20%,水溶性磷含量＞2 mg·kg ^-1 的累积分布概率超过22%,存在较高的水环境污染风险。 结论 长期集约化高强度种植条件下含磷肥料的过量施用显著提高了土壤有效磷含量。从保护环境和合理利用有限的磷资源角度考虑,应合理调控磷肥施用,做到因土施肥,因需供肥。     

CO2倍增时气候及其变率变化对黄淮海平原冬小麦生产的影响

对CO2有效倍增条件下黄淮海平原气候变率的可能变化提出了3种假设,然后利用哥达德空间研究所研制的大气环流模型(GISSGCM)的有关网格点值,结合研究区域6个样点近40年(1961～2000)的逐日气候资料以及DSSAT(农业技术转化决策支持系统)中的WGEN(天气发生器),生成了黄淮海平原(2×CO2)条件下兼顾气候及其变率变化的3种情景。在上述3种情景下分别运行CERES Wheat(作物 环境资源综合系统 小麦模型),并与当前气候(BASELINE)条件下的模拟值进行比较,评价了(2×CO2)条件下气候及其变率变化对冬小麦生产的影响,同时考虑了大气CO2浓度的直接影响。结果表明,在(2×CO2)条件下,灌溉小麦的模拟产量在所有样点都增加了,但随着气候变率的增大,增产幅度减小,产量变异系数增大,稳产性变差;雨育小麦的模拟结果与灌溉小麦相似,但稳产性明显低于灌溉小麦。     

黄淮海地区夏玉米超高产研究技术探讨

综述了夏玉米高产攻关研究的产量及构成因素、灌浆、农艺性状、生理生化特征以及夏玉米高产机理的研究,分析了夏玉米高产攻关的难点和突破点,得出夏玉米高产攻关中应该重视水肥运筹,提高高产田块的重演性,深入分析超高产机理的研究,最终实现夏玉米连续超产,实现粮食安全。     

黄淮海平原桐粮间作模式的生态效应分析

为了探讨桐粮间作生态模式的生态效应,本研究进行了桐粮间作与单作粮试验对比分析.结果表明,桐粮间作区比单作粮区能充分利用光照、积温、水资源、土壤养分,且对空气温湿度具有调节作用.桐树‖小麦—大豆间作比小麦—大豆单作粮模式光能利用率提高0.49％;空气温度冬季提高0.2～1.6℃、夏季减低0.3～1.1℃;空气相对湿度提高2％～7％,且能充分利用水资源和具有防风固沙作用.     

黄淮海冲积平原区粮食生产生态成本探究

 【目的】粮食生产必然对生态环境造成影响。以黄淮海冲积平原区河北省曲周县为研究对象,对粮食生产生态成本进行研究。【方法】依据水土流失和水环境污染相关理论,运用生态学和经济学方法对生态成本进行估算;采用灰色关联法对粮食生产生态成本中的各个因素进行分析。【结果】2008年该区粮食生产生态损失总价值相当于当年农业总产值的2%;小麦和玉米生态成本已分别达到1.51元/kg、1.12元/kg,而出售单价分别为1.62元/kg、1.38元/kg,高成本低收益的情况对该区域生态经济可持续发展产生着不利影响;单位面积产量、播种面积、农业机械费用和劳动力支出费用是影响粮食生产生态成本的重要因素,化肥费用、有机肥费用、农药费用和灌溉费用对粮食生产生态成本的影响较小;生态成本随着家庭种植规模的变大呈现出下降趋势。【结论】在当前生产力水平条件下,适度加强科学技术的投入,扩大家庭种植规模,可降低生产单位粮食的生态成本,有利于实现该区域生态经济可持续发展。     

黄淮海平原冬小麦生长期土壤水氮利用效率模拟分析

 【目的】以黄淮海平原为研究区域，采用基于地理信息系统（GIS）的模拟模型对区域农田土壤水氮行为进行模拟和评价。【方法】建立和验证土壤水、热、氮和作物生长联合模型并与GIS相结合，在1999～2000年黄淮海平原的农村社会经济和土壤、气候等条件背景下，对冬小麦生长期土壤水氮利用效率和氮素损失量的区域分布规律进行分析。【结果】区域模拟结果表明，水分利用效率(WUE)、氮素利用效率(NUE)及土壤氮素淋失情况的空间分布在各地貌区之间有明显差异。多元线性逐步回归分析表明，1 m土体的氮素淋失量与灌水和降水量、施氮量、土壤饱和导水率（Ks）呈极显著的正相关；WUE与施氮量和日照时数呈极显著的正相关，而与降水和灌水量、Ks呈极显著的负相关；NUE与降水和灌水量、日照时数呈极显著的正相关，与施氮量、Ks呈极显著的负相关。【结论】黄淮海平原区域农田土壤水氮行为受自然条件和农田管理措施的显著影响，其空间分布规律可利用基于GIS的过程模型进行模拟和评价。     

黄淮海地区土地利用转型与粮食产量耦合关系研究

土地利用转型包含显性形态和隐性形态的变化,而土地利用强度是土地利用隐性形态的重要指征,既可以反映出人类对土地的干预程度,又可以呈现出特定时期社会经济发展状态。本文以土地利用强度的定量测度为抓手,基于分县统计数据及遥感解译的土地利用数据计算了区域土地利用隐性形态的变化,探讨了区域土地利用转型与粮食产量的耦合关系。研究表明：（1）1990-2010年,黄淮海地区耕地利用强度不断增加,而村庄建设用地利用强度快速减少,且区域时空格局差异明显;（2）耕地利用强度-村庄建设用地利用强度-粮食产量耦合类型时空演化特征明显,“低-低-低”类型主要分布在环渤海湾地区,而“高-高-高”类型主要集聚于冀鲁豫交界地区;（3）土地利用转型推动粮食生产格局不断演化,二者耦合关系模式将呈现出由“拮抗”到“协调”的转化过程。综上所述,土地利用转型过程中,科学优化土地利用转型与粮食生产的耦合关系,对保障区域粮食安全有重要作用。     

黄淮海平原土地系统结构变化的模拟与分析

通过发展土地系统结构变化模型（DLS模型），以黄淮海平原为典型区，探索1988～2000年土地系统结构变化规律、驱动机理，模拟黄淮海平原不同情景下土地系统结构变化的可能趋势。     

气候变化对黄淮海地区夏玉米-冬小麦种植模式和产量的影响

【目的】全球气候正以变暖为主要特征发生显著变化,探究气候变化对黄淮海地区夏玉米-冬小麦种植制度的影响,为制定合理的应对措施提供理论依据。【方法】通过气象站点观测值的加权平均和一元线性回归分析黄淮海各省市地区1992—2013年来的气候变化特征。利用农业气象站点多年长期观察的夏玉米-冬小麦物候数据,通过加权求平均,分析气候变暖背景下夏玉米-冬小麦的生育期和茬口推移情况。采用一元线性回归分析1992—2013年来黄淮海地区夏玉米-冬小麦周年产量变化。同时利用非线性回归分析法和面板数据敏感性分析法分析气候变化对黄淮海地区夏玉米-冬小麦周年产量的影响。【结果】1992—2013年来,黄淮海地区温度整体呈现波动上升趋势,降水总量变化趋势不明显,但区域差异显著。在气候变化的背景下,黄淮海地区夏玉米-冬小麦种植模式发生明显改变:冬小麦播种时间推迟,生育期存在缩短趋势,不同地区缩短2—5 d不等;夏玉米播种时间南部推迟而北部提前,收获时间总体呈现推迟趋势,整个黄淮海地区生育时长未发生明显变化。茬口时间因夏玉米-冬小麦生育期的推移呈现不同程度延长,造成了气候和土地资源的浪费。1992—2013年间黄淮海地区夏玉米-冬小麦单产呈显著上升趋势,多数省份达到显著水平。非线性敏感性分析表明,最低温度、最高温度和平均温度对夏玉米-冬小麦产量的影响基本表现为同时增产或同时减产的一致性。冬小麦产量受最低温度的影响最为显著,东南部的江苏省和山东省减产明显,而北部河北省和西部河南省表现为增产。温度升高除对河南省夏玉米有增产作用外,其他省份夏玉米产量均出现不同程度的降低,这可能与温度升高的幅度不同和降水的区域性差异有关。降水量对夏玉米-冬小麦产量影响存在地区差异。总体上气候变暖对周年单产影响表现为北部增产,而南部减产,因而选择适宜早播且生育期长的夏玉米品种对保障周年产量具有重要意义。【结论】气候变暖背景下,黄淮海地区冬小麦播种时间推迟,生育期缩短,夏玉米生育期北部延长而南部缩短,生育期的推移导致茬口时间延长,造成了气候资源和土地资源的浪费。1992—2013年间夏玉米-冬小麦周年产量显著提高。温度升高和降水增加对产量的影响存在区域差异,整个区域平均来看升温使夏玉米减产,冬小麦增产;降水增加有利于黄淮海北部地区夏玉米的产量形成,对南部地区夏玉米产量则存在不利影响,而对黄淮海大部分地区冬小麦的产量形成不利。     

Effects of subsoiling depth,period interval and combined tillage practice on soil properties and yield in the Huang-Huai-Hai Plain,China

Compaction layers are widely distributed in the Huang-Huai-Hai Plain, China, which restrict root growth and reduce yields. The adoption of subsoiling has been recommended to disrupt compacted soil layers and create a reasonable soil structure for crop development. In this paper, the effects of subsoiling depth(30, 35 and 40 cm), period interval(2 or 3 years) and combined pre-sowing tillage practice(rotary cultivation or ploughing) on soil condition improvement was studied on a tidal soil in the Huang-Huai-Hai Plain. Seven tillage patterns were designed by combining different subsoiling depths, period intervals and pre-sowing. The evaluation indicators for soil condition improvement were as follows: thickness of the plough layer and hard pan, soil bulk density, cone index, soil three-phase R values, alkali nitrogen content, crop yield, and economic benefits. The results showed that subsoiling can significantly improve the soil structure and physical properties. In all subsoiling treatments, the depth of 35 or 40 cm at a 2-year interval was the most significant. The thickness of the plough layer increased from 13.67 cm before the test to 21.54–23.45 cm in 2018. The thickness of the hard pan decreased from 17.68 cm before the test to 12.09–12.76 cm in 2018, a decrease of about 40.07%. However, the subsoiling combined presowing tillage practice, that is, rotary cultivation or ploughing, was not significant for soil structure and physical properties. For all subsoiling treatments, the soil bulk density, cone index and soil three-phase R values of the 15–25 cm soil layer were significantly lower compared to single rotary cultivation. Subsoiling was observed to increase the soil alkaline nitrogen and water contents. The tillage patterns that had subsoiling at the depth of 35–40 cm at a 2-year interval combined with rotary cultivation had the highest alkali nitrogen and water contents, which increased by 31.08–34.23% compared with that of the single rotary cultivation. Subsoiling can significantly increase the yield both of wheat and corn, as well as the economic benefits. The treatment of subsoiling at the depth of 35 cm at an interval of 2 years combined with rotary cultivation had the highest annual yield and economic benefits. For this treatment, the annual yield and economic benefits increased by 14.55 and 62.87% in 2018, respectively. In conclusion, the tillage patterns that involved subsoiling at a depth of 35 cm at a 2-year interval along with rotary cultivation are suitable for the Huang-Huai-Hai Plain.     

黄淮海地区夏玉米弯孢叶斑病菌遗传多样性分析

【目的】 针对黄淮海地区发生的玉米弯孢叶斑病,通过分子生物学技术,明确其致病菌新月弯孢（Curvularia lunata ）在不同地区和年份间的遗传差异及亲缘关系,为研究该病害的发生和流行提供数据资料。【方法】 对2013、2016和2017年采集自黄淮海地区5省（河南、河北、山东、安徽、江苏）的病样进行分离,并采用形态学和分子生物学（ITS和EF-1α 序列分析）对分离到的菌株进行鉴定,共获得175个新月弯孢菌株。从哥伦比亚大学开发的通用引物中筛选出13条多态性高、重复性好的引物,利用筛选出的引物对175个新月弯孢菌株进行ISSR-PCR扩增,利用Popgen32软件计算多态性比率、Shannon’s信息指数、群体间的遗传距离和遗传相似性,使用NTsys2.10e软件进行UPGMA聚类分析和基于遗传相似系数的主坐标分析,构建聚类分析图和散点图。【结果】 利用筛选出的引物对175个菌株进行PCR扩增,共获得105条多态性条带,多态性比率为100%。在群体平均水平上,基因多样性水平（H）为0.3867,Shannon’s的信息指数（I）为0.5682,表明玉米弯孢叶斑病菌具有丰富的遗传多样性;不同地理种群间的遗传多样性存在一定差异,河南和安徽种群遗传多样性最高,江苏种群较低;年度间相同地理来源的菌群亲缘关系较远,相同年份不同地理来源菌群亲缘关系较近。聚类分析显示所有菌株相似系数为0.51—0.93,在相似系数为0.59水平上,175个菌株被划分为2群5个亚群,亚群间表现出年度间的差异,不同地理种群病菌间存在基因交流,遗传相关性较高;主坐标分析结果与聚类分析结果一致,同一年份的菌株明显聚集在一起。【结论】 引起黄淮海地区玉米弯孢叶斑病的病原菌群体存在较高的遗传变异,地域相邻的病菌遗传关系较近;同一地区的菌株在年度间表现出一定遗传距离,而同一年份不同地理来源的菌株遗传距离较近。引起该地区玉米弯孢叶斑病的新月弯孢菌株不是以本地菌源为主,其主要菌源可能来自南方水稻和草坪草或东南亚玉米生产区,但也存在少量存活于地表病残体上的菌株可作翌年的初侵染源。     

基于通径分析的黄淮海平原粮食产量驱动因素研究

采用通径分析方法,对影响黄淮海平原粮食产量的14个驱动因素进行统计分析,利用SPSS软件建立各因素线性回归模型,得出农业用电量、粮食作物播种面积、受灾面积、年平均气温、年底耕地面积5个因素对粮食产量的影响作用较大,进而提出要从提高农业机械化水平、稳定粮食面积、做好自然灾害预防工作、增加有效灌溉面积等多方面入手提高黄淮海平原的粮食产量。