华北平原冬小麦生命周期环境影响评价

以华北平原高产粮区——山东省桓台县的冬小麦生产体系为例,应用生命周期评价方法,对冬小麦两种不同管理措施进行生命周期资源消耗与污染物排放清单分析,在此基础上进行了生命周期环境影响评价。结果表明,桓台县冬小麦常规管理措施下环境影响较大的是能源耗竭、环境酸化、全球变暖和水体富营养化,生命周期环境影响指数分别为0．139、0．126、0．093和0．060。采用推荐管理措施可使冬小麦生命周期环境影响综合指数由常规管理措施的0．063降低到0．032。能源耗竭和全球变暖影响主要来源于高耗能的农用化学品生产。环境酸化潜力主要来自过量施氮导致的NH,挥发和农用化学品生产中排放的SO2,水体富营养化潜力主要来自冬小麦生长季施氮引起的NH3挥发。实施化肥的节能与清洁生产并减少氮肥使用量,是控制华北平原冬小麦生命周期环境影响的关键。     

禹城市耕地养分时空演变研究

[目的]为了解禹城市区域耕地养分现状和变化情况,掌握中低产田改造结果,进一步提升土地生产力,稳定粮食产量。[方法]比较了山东省禹城市1980和2008年耕地养分的时空变化。[结果]土壤有机质、速效磷的含量均提高1倍以上,而土壤全氮和速效钾的含量也得到较大提高。空间上,2008年各种土壤养分缺乏区面积均大面积下降,1980年盐渍化土壤大面积分布情况得到极大改善,仅1%左右的面积存在轻度盐渍化威胁。[结论]近30年的中低产田改造和盐碱地治理,禹城市耕地土壤质量得到显著提高。     

南方双季稻区水稻不同种植模式碳足迹和经济效益比较研究

【目的】以南方双季稻区不同种植模式为研究对象,在不同模式碳足迹研究基础上,结合经济效益对各种植模式进行比较分析,旨在为制定农业生产政策提供决策参考,为农业固碳减排提供新思路、新途径。【方法】利用水稻、油料作物、蔬菜作物的产值、生产成本投入等统计数据,对间接碳排放（化肥、农药、农膜、农业机械）部分计算不同种植模式的碳足迹,分析各模式的经济效益。【结果】一熟模式中中稻碳足迹最高〔947.8 kg/hm2（CO2-eq）〕、早稻最低〔927.4 kg/hm2（CO2-eq）〕,各地区中稻碳足迹以浙江最高〔1 057.3 kg/hm2（CO2-eq）〕、海南最低〔747.8 kg/hm2（CO2-eq）〕;一熟、二熟、三熟种植模式平均碳足迹分别为939.0、2 910.1 和 3 961.8 kg/hm2（CO2-eq）,农资投入中以肥料碳足迹所占比例最大、平均为 60.2%;不同种植模式中,三熟模式产值最高、为 13.0 万元 /hm2,早稻的成本利润率最低、为 -11.2%;各模式碳足迹和生产成本构成相似,但是各因子占比差异较大,差异最大的是肥料和劳动力。【结论】三熟模式产值最高,对保障我国粮食安全和提高农民收入方面有较好作用,但其碳足迹也比一熟、二熟模式高。碳足迹和产值之间呈显著正相关关系,三熟模式平均单位净利润碳足迹最低。减少化肥使用量是降低南方双季稻区碳足迹的关键途径,而降低人工成本是降低生产成本提高农民收入的主要途径。     

A Model Based Ideotyping Approach for Wheat Under Different Environmental Conditions in North China Plain

Before starting a breeding program for a specific crop or variety,it Call be helpful to know how traits behave in determining yield under different conditions and environments.Crop growth models can be used to generate valuable information on the relevance of specific traits for an environment of interest.In this paper,the simulation model CMS-Cropsim-CERESWheat was used to test the performance of input parameters which describe cultivar differences concerning plant development and grain yield.In so-called ideotyping sequences,the specific eultivar parameters were varied and the model was run with the same management information in four different scenarios.The scenarios consisted of two locations,Wuqiao(37.3°N,116.3°E)and Quzhou(36.5°N,115°E)in Hebei Province(North China Plain),and a dry and a wet growing season for each location.The input parameter G1(corresponding traitkernel number per spike)followed by G2 (corresponding traitkernel weight)had the biggest influence on yield over all scenarios.The input parameters P1V (corresponding traitvernalization requirement)and P1D(corresponding traitphotoperiod response)also played an important role in determining yield.In the dry scenarios a low response in vernalization and photoperiod generated a higher yield compared to a high response.The lower responses caused earliness and the period of late water stress was avoided.The last relevant parameter that affected yield was PHINT(corresponding traitleaf area of first leaf).Thesimulation showed that with an increasing PHINT.yield was enhanced over all scenarios.Based on the results obtained in this study,plant breeders could carefully select the relevant traits and integrate them in their breeding program for a specific region.     

中国虹鳟养殖模式的生命周期评价

本文以黑龙江省和北京市虹鳟养殖为例,应用生命周期评价方法,将虹鳟养殖生命周期划分为饵料生产、电力生产、化学品生产和养殖污染排放4个阶段,考虑了全球变暖潜势、能源消耗、酸化潜值和富营养化潜值4种环境影响类型,以获得1t养殖增重量为评价的功能单位,对虹鳟网箱养殖模式、工厂化流水养殖模式和工厂化循环水养殖模式的潜在环境影响进行了评价比较。结果表明,我国虹鳟养殖模式的环境影响从高到底依次是富营养化潜值、全球变暖潜势、酸化潜值和能源消耗;网箱养殖模式的环境影响指数分别为53.963、0.939、0.717和0.017,工厂化流水养殖模式的环境影响指数分别为35.213、4.827、2.896和0.049,工厂化循环水养殖模式的环境影响指数分别为7.404、5.545、3.305和0.055;富营养化潜值是虹鳟养殖的主要环境影响类型,其主要来自养殖污染排放。3种虹鳟养殖模式的环境影响综合指数分别为6.69、5.52和2.02,我国虹鳟养殖模式的环境性能从高到低依次为工厂化循环水养殖模式>工厂化流水养殖模式>网箱养殖模式。减少养殖污染排放、降低电能消耗和提高饵料利用率是提升我国虹鳟养殖模式环境友好性的关键。     

从生命周期角度评估木材的环境友好性

作者从生命周期的角度分析了木材的环境友好性。结果认为：木材从来源、加工、使用、回用到废弃和再生都具有良好的环境协调性,是一种环境材料或环境功能性材料。提倡木材在国民经济建设中的应用,对木质产品采取生命周期设计十分必要。建议应设立木材工业生态学并加强其研究。     

华北平原作物生产碳足迹分析

【目的】分析华北平原作物生产碳足迹的动态、分布以及构成,为发展低碳农业提供理论支撑与科学依据。【方法】基于中国华北平原河北、北京、天津、山东、河南5个代表省（市）的47个市的耕地面积、农作物播种面积、产量、产值及作物生产投入等统计数据,利用农业领域碳足迹理论及生命周期评价法,估算作物生产的单位播种面积碳足迹（CFs）、单位耕地面积碳足迹（CFc）、单位产量碳足迹（CFy）及单位产值碳足迹（CFv）。以2002年为节点,把1993-2012年分为两个时间段,分析作物生产碳足迹的变化趋势以及华北平原47个市的作物生产碳足迹的分布、构成情况。根据1993-2012年不同市的平均单产,取5个单产最高与5个单产最低的市,分析华北平原高产市与低产市的碳足迹、单位面积投入以及作物构成。【结果】华北平原作物CFs、CFc在过去20年里呈增加趋势,CFs平均值从时段Ⅰ的4.08 tCO₂eq·hm^-2升高到时段Ⅱ的4.72 tCO₂eq·hm^-2,平均变化率为0.66 tCO₂eq·hm^-2·10a^-1;CFc平均值从时段Ⅰ的6.81 tCO₂eq·hm^-2升高到时段Ⅱ的8.12 tCO₂eq·hm^-2,平均变化率为1.16 tCO₂eq·hm^-2·10a^-1。华北平原作物CFy、CFv在过去20年里呈降低趋势,CFy平均值从时段Ⅰ的0.54 tCO₂eq·t^-1下降到时段Ⅱ的0.42 tCO₂eq·t^-1,平均变化率为-0.12 tCO₂eq·t^-1·10a^-1;CFv平均值从时段Ⅰ的3.91 tCO₂eq·¥10^-4下降到时段Ⅱ的2.51 tCO₂eq·¥10^-4,平均变化率为-1.60 tCO₂eq·¥10^-4·10a^-1。华北平原不同区域作物生产碳足迹差异较大,沿海地区（唐山、天津、秦皇岛、东营、烟台等）CFs、CFc较大,CFy、CFv较小,河南南部地区（驻马店、信阳、平顶山、洛阳）CFs、CFc较小,CFy、CFv较大。高产市CFs、CFc显著高于低产市,CFy、CFv显著低于低产市（P＜0.05）;高产市单位面积投入显著高于低产市,且蔬菜种植面积比例高于低产市（P＜0.05）。在华北平原作物生产的碳足迹构成中,灌溉用电（30.25%）、氮肥投入（23.07%）以及农田N₂O直接排放（19.83%）所占比例较大,其他投入所占比例较小。【结论】在过去20年里,华北平原作物单位播种面积碳足迹、单位耕地面积碳足迹呈增加趋势,而单位产量碳足迹、单位产值碳足迹呈降低趋势。在华北不同区域中,沿海各市前两者较大,后两者较小,而河南南部各市前两者较小,后两者较大。碳足迹构成中,灌溉用电与氮肥投入所占比例较高,高产市单位面积投入及蔬菜种植比例较大。     

基于标准化降水蒸散指数研究干旱对北京地区作物产量的影响

利用华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟种植典型区域北京地区1962—2011年逐月降水、温度资料计算多尺度标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),分析干旱对作物产量的影响。结果显示:1)在过去50年内,SPI与SPEI所评判的干旱演变有巨大的不同,SPEI对气候变暖的响应是造成上述现象的主要原因。2)1990—2011年干旱指数与作物产量的关系显著(P<0.05),短时间尺度的SPI₃-8和SPEI₃-8与玉米气候产量呈曲线关系,所建立的回归方程可以解释60.0%和60.1%的玉米产量变异,适宜的干湿状态在-0.8到3.2(SPI)和-0.9到2.1(SPEI)之间。3)长时间尺度的SPI₂₄-5和SPEI₂₄-5与冬小麦气候产量呈线性相关,可以解释其51.8%和51.2%的产量变异。研究结果符合北京地区玉米以雨养为主、冬小麦以地下水补灌为主的实际情况。4)利用12或24个月尺度的干旱指数判断区域水分状况,可以帮助决断冬小麦返青后的灌水次数和灌水量,在防范产量风险的同时,提高水资源的利用效率。本研究表明,选择适合的时间尺度和月份的SPI和SPEI可以用来评价华北平原旱涝状况对农业生产的影响。降水量缺乏仍然是导致北京地区作物减产的主要因素。但华北平原由于气温升高导致干旱化的趋势明显,未来研究华北平原干旱对作物产量的影响,需更加注重运用综合了降水和蒸散因素的干旱指数,以提高评价干旱对产量影响的准确性。     

农业产业区划中的主元分析

以黄淮海平原（河南省部分）的农业产业区划为例，用主元分析法讨论了分区划片过程，并建立了相应的规则和模式     

保护性耕作技术推广过程中农民的认知现状及存在的问题

保护性耕作具有保水、保土等良好的生态效益,已成为可持续农业的重要支撑技术。为了解华北平原保护性耕作在生产和推广过程中农户对保护性耕作的认知情况,在河南省保护性耕作推广示范地区进行农户一对一的问卷调查,以期为保护性耕作技术的完善及技术推广提供依据及指导。分析结果显示,在保护性耕作推广地区,农户普遍接受了保护性耕作模式,玉米的免耕技术和秸秆还田技术得到了大面积的应用,83%的农户对保护性耕作持肯定态度,认为可以培肥地力,保持水土。农户接受保护性耕作主要通过技术推广部门的田间指导,占总数的74%,也多希望通过这种方式进行新技术推广。大部分农户认为秸秆过多、病虫害增加和产量不稳等是限制保护性耕作推广和应用的重要因素,可以通过农机农艺结合、加强政府扶持、选育优良品种和改进配套技术等措施促进保护性耕作技术的发展和推广。     

绿色产品的生命周期评价模型研究

本文根据绿色产品的特点,采用层次分析法研究了绿色产品环境影响和经济性能的评价指标体系,结合等价转化及产品成本收益的经济利润分析等方法,建立了相应的绿色产品生命周期评价数学模型,探讨了其在绿色产品生产和管理过程评价中的广泛适用性。     

西北地区玉米生产投入及生态环境风险评价

[目的]明确西北地区玉米生产的投入与生态环境风险.[方法]基于生命周期评价(LCA)方法对西北地区六省或自治区(新疆、陕西、山西、宁夏、内蒙古、甘肃)15年间(2004-2018年)玉米生产的投入(肥料、农药、柴油、地膜、种子及人工)与生态环境风险(温室气体排放、土壤酸化、水体富营养化及人体毒性)进行评价,定量化该地区...     

应用RZWQM模型模拟华北玉米土壤剖面水氮迁移及淋溶特征

以河北石家庄大河实验站玉米-小麦轮作系统为研究对象,应用RZWQM模型对玉米季土壤剖面水分和硝态氮含量、硝态氮淋溶和氨挥发特征以及作物产量进行模拟,提出控制硝态氮淋溶的玉米施肥方案。设置冬小麦-夏玉米轮作周期施氮量分别为575、400、215、0 kg·hm-24个处理,应用轮作周期施氮量为575 kg·hm-2处理玉米季土壤剖面含水量、硝态氮和产量数据进行模型参数率定,应用其他3个施肥处理进行模型参数的验证。结果表明:率定与验证过程中土壤剖面含水量均方根误差方差分别为0.003 6、0.010 6 cm3·cm-3,4个处理土壤剖面硝态氮RMSE分别为6.56、7.30、3.64、1.53mg·kg-1。在模型参数率定和验证的基础上,开展了RZWQM模型对轮作制度下玉米季土壤硝态氮淋溶和氮挥发的预测,虽然预测结果与实际值存在偏差,但在总体上RZWQM模型可以较好地模拟华北石家庄地区土壤剖面水氮的迁移转化,并且可为日后进一步准确预测和估算更大地区的土壤硝态氮淋溶提供一种便捷可靠的方法。     

AquaCrop模型在华北平原夏玉米水分研究中的应用

为将AquaCrop模型应用于华北平原夏玉米水分研究中,于2011-2012年在中国科学院栾城农业生态系统试验站进行了夏玉米水分处理试验,在参数率定与模型验证的基础上对华北平原水量平衡及水分利用效率的现状进行了分析。结果表明,AquaCrop模型能够较好地模拟夏玉米的产量、生物量、冠层发育过程以及表层土壤水储量的动态变化。从生物量角度来看,夏玉米的水分利用效率在8月中旬达到最大,可达10 kg/m3左右,其整个生长季水分利用效率为4.9-5.8 kg/m3;从产量角度来看,水分利用效率为2.3-3.0 kg/m3,且在整个生长季土壤水储量呈增加趋势。研究阐明了AquaCrop模型在华北平原地区有较好的适用性,可以应用于夏玉米耗水与水分利用效率方面的研究。     

华北春玉米高温胁迫影响机理及其技术应对探讨

本研究针对华北平原春玉米一熟制高产的限制因子(灌浆期高温胁迫)问题,在分析了国内外高温对玉米胁迫影响机理的相关研究基础上,对华北平原春玉米可能突破灌浆期高温胁迫、实现高产的技术途径进行了探讨.结果表明,高温对华北春玉米胁迫的主要表现是:缩短了籽粒线性增长持续期;减小了籽粒体积及同化物向籽粒的转移量,进而降低了灌浆速率;花粉败育和花期不遇导致结实率下降;地温超过35℃时,会降低根系生长速率,使侧根变细;降低了光合酶活性、叶绿素含量及PSⅡ功能,进而降低了光合能力;降低了叶片水分状态和植株氮素累积量;诱发了纹祜病和青枯病.要突破该区春玉米灌浆期的高温胁迫,需要从提高春玉米本身的机能和改善其生境调控着手,躲避高温(提前或推迟播期)和抗耐高温(选育耐热性品种;外施水杨酸(SA)、激动素(BA)、脱落酸(ABA)等化学调控;在灌浆期之前进行高温锻炼;有机肥、铜肥、锌肥、钾肥等营养调控;深松和垄作等耕作调控;优化灌溉制度等水分调控;调整株距和行距改善种植方式等方面).在单项技术研究的基础上,系统设计、集成各项单项技术,形成综合技术体系,是该区春玉米高产的技术途径.     

明代华北平原的粟谷种植及其在粮食种植结构中的地位

粟谷是明代华北平原最为重要的秋粮作物,不仅广为种植,而且品种多样。伴随着明代华北平原小麦、高粱种植区域的扩大,粟谷在粮食种植结构中的比重有所降低,但其核心和主体地位并未动摇。《天工开物》所言北方烝民粒食,小麦居半,而黍、稷、稻、粱仅居半之语,当是大体估测,而非实数,但却造成一种北方粟作地位无足轻重的错觉。事实上,麦不熟小歉,谷不熟则大饥仍然是明代华北平原粮食种植结构的基本写照。     

沈阳地区水稻生产的生态环境影响研究

为明确沈阳地区水稻生产对环境的影响,促进水稻清洁生产水平提升,采用生命周期评价法,以1 t稻谷为功能单位,对沈阳地区水稻生产系统的原料开采、农资生产和水稻种植阶段的10种潜在环境影响进行评价。结果表明,水稻生产对环境影响潜力较大的是水体毒性、富营养化、土壤毒性和人体毒性,环境影响指数分别为16.278、1.558、1.457和0.960。加权处理后,环境影响综合指数为2.267。水稻种植阶段化肥和农药的大量使用,增加了该阶段对环境酸化、富营养化、水体毒性和土壤毒性的影响潜值;其中化肥的大量投入,尤其是氮肥的大量投入,加重了其上游生产环节的能源消耗,从而提高了农资生产阶段对全球变暖的贡献率;而生产阶段能源的大量消耗又扩大了原料需求量,从而增加了原料开采阶段重金属排放量,使得潜在人体毒性成为原料开采阶段的主要环境影响。因此,减少化学肥料和农药的使用,是控制水稻生产潜在环境影响的关键。