北方旱区实现生产潜力及开发途径的研究

通过肥力梯度和封闭式控制水分条件的试验，建立干旱地区普遍舌用实现生产潜力试验模式，运用此模式可以求知同类型任何地点和年份的现实生产潜力。     

开发北方旱农地区自然降水生产潜力的主要限制因素及途径

在北方旱农地区的３个类型区域，半干旱偏见旱区、半干旱区、半湿润偏旱区，通过４年的大田试验的统计分析，明确了开发北方旱农地区降水生产潜力的限制因素，一是降水足，二是土壤肥力低下，探明了北方旱农地区降水生产潜力开发程度低，水分利用效率小；提出了以提高农田水分利用率和水分利用效率为中心的关键技术体系。     

北方旱地作物自然降水生产潜力研究

我国北方早地作物自然降水生产潜力较大，８种作物平均值为３７１．９ｋｇ／６６６．７ｍ￣２；水分利用效率也较高，８种作物平均值为１．１０５ｋg／（ｍｍ·６６６．７ｍ￣２）。但是，不同作物种类、不同类型地区、不同降水年型自然降水生产潜力和水分利用效率是不相同的，一般情况是，春玉米＞春谷＞小麦，半湿润偏旱区＞半干旱区＞半干旱偏旱区，丰水年型＞正常年型＞干旱年型。     

浙江杨梅气候生产潜力研究

依据浙江省11个地市1984-2006年的降水量、气温、风速、日照时数等气象资料,在以往有关作物生产潜力研究的基础上,分别模拟计算了浙江各地杨梅在CO2倍增前后的光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力。结果显示：浙江辐射、热量资源基本能够满足杨梅生长的需要,限制杨梅高产的主要因子是水分;气候生产力的分布存在一定的地区差异,东部沿海地区明显高于中西部地区;根据GCM（大气环流模式）的输出结果,假设CO2倍增后浙江全省平均气温上升2℃、降水量保持不变,未来浙江绝大部分地区（除丽水外）的气候生产潜力将有所增加,而且北部的增幅大于南部。     

棉花调亏灌溉的生理响应及其优化农艺技术

在移动式防雨棚下，采用盆栽土培法和测坑微区试验相结合的方法，分析了调亏灌溉对棉花不同生育阶段蒸腾速率（Tr）、光合速率（Pn）、光合产物积累与分配、经济产量（Y）和水分利用效率（WUE）的影响，盆栽试验采用二因素（水分调亏阶段和调节亏水度）随机区组设计，测坑微区试验采用三因素（水分调亏度、施肥水平和植株密度）正交旋转组合设计。结果表明：适时适度的水分调亏使得Tr明显下降，而Pn下降不明显，复水后光合产物具有超补偿积累，且有利于向经济产品（籽棉）运转与分配。棉花调亏灌溉（RDI）的适宜指标是：苗期轻、中度调亏，0～40cm土层湿度下限为50％FC～60％FC（田间持水量）；蕾期轻度调亏，0～40cm土层湿度控制下限为60％FC；花铃期不宜调亏，0～40cm土层湿度应不低于75％FC；吐絮期可中度调亏，0～40cm土层湿度可控制在50％FC～55％FC。     

调亏灌溉对夏玉米光合生理特性的影响

在移动式防雨棚下，采用子母盆栽土培法和池栽微区试验相结合的方法，以夏玉米（Zeamay L．）为材料进行了调亏灌溉试验研究。结果表明，适时适度的水分调亏显著抑制蒸腾速率（Tr），而光合速率（Pn）下降不明显，复水后Pn又具有超补偿效应，光合产物具有超补偿积累，且有利于向籽粒运转与分配；抑制营养生长，促进生殖生长。玉米节水高产的调亏灌溉指标是：调亏时段为三叶-心-拔节（七叶一心），调亏度为45％FC（Field water capacity，FC）～65％FC，历时21d；或拔节一抽穗调亏，调亏度为60％FC～65％FC，历时21d；平均比对照增产25．24％，节水15．41％，水分利用效率提高45．05％。根据3因子正交旋转组合设计综合试验资料，分别建立了经济产量（Y）及水分利用效率（WUE）数学模型。     

塔里木河流域主要农作物气候生产潜力分析--以塔里木河上游的阿克苏地区为例

采用作物生长动态统计模型对塔里木河流域阿克苏地区主要农作物的光合、光温、光温水、光温土、光温水土生产潜力进行了计算和分析.结果表明：阿克苏地区主要农作物的光合生产潜力远大于现实生产力,冬小麦、玉米、水稻、棉花的光合生产潜力分别是实际产量的4.14、3.94、2.73、2.41倍;光温生产潜力相当于光合生产潜力的57.26%,光温水（气候）生产潜力只有光温生产潜力的9.55%,而土壤生产潜力占光温水（气候）生产潜力的49.92%.该地区光热资源丰富,其光热条件是作物气候生产潜力最突出的优势,土壤水肥条件是限制作物气候生产潜力的主要可控因子.     

宁夏半湿润偏旱区农田水分运动及利用研究

通过长期定位试验,研究了宁夏半湿润偏旱区农田水分运动规律、主要作物对农田水分的利用、水分对作物生长的影响以及降水资源的利用。结果表明,春小麦水分入不敷出,干旱缺水及降水的季节变化是该区农业生产的主要限制因子,作物水分利用效率低影响了降水生产潜力的发挥,因而开发降水生产潜力是提高该区农业生产力的关键。     

作物缺水指数新方法的验证

尝试用胶水涂抹叶片制成模拟叶片，在冬小麦主产区之一的河北栾城进行了6种水分处理的冬小麦田间试验，以进一步验证模拟叶片温度法估算CWSI的可行性。结果表明：Tcu（最高冠层温度）与Tp（模拟叶片温度）具有极显著相关性（r=0．977（n=31））；由Tp确定的CWSI与由Jackson模式确定的CWSI拟合程度很高（r=0．999（n=123））；由Tp确定的CWSI与土壤含水量、叶片水势间也存在相关关系，这些都说明CWSI可用来指示土壤和作物的水分状态。     

优化施氮模式下设施菜地氮素的利用及去向

针对设施蔬菜生产中化肥氮高强度投入造成的肥料资源浪费和土壤质量下降等突出问题，以我国设施蔬菜生产典型区山东寿光为研究基地，在该区域 3 年减施氮肥模式对农学、肥力和环境效应影响的定位试验基础上，应用15N示踪技术，对筛选出的氮肥优化模式进行验证，并定量化地研究氮肥基于C/N 调控和基于水分调控的优化模式下氮素的吸收、利用及去向，以期为设施菜地合理的氮素管理提供理论和技术支持。试验设2个处理，1）农民习惯施氮模式（FP）； 2）优化施氮模式（OPT）。研究结果表明， OPT处理的番茄地上部产量和氮素吸收量均高于FP，作物吸收氮只有 20% 左右来自化肥氮；与FP相比，OPT处理的化肥氮素农学效率和氮素利用率显著提高（P0.05）；土壤中残留氮主要以硝态氮的形式存在，FP和OPT处理在0100 cm土层中的残留量分别为N 536.9 和340.3 kg/hm2，主要分布在040 cm 土层，随着深度的增加，累积量有所减少，OPT处理显著降低了各土层硝态氮的累积（P0.05）；除了作物吸收和土壤残留的氮，FP和OPT处理中分别有32.4%和8.2%的化肥氮以各种途径损失，OPT处理氮素损失率比FP低24.2个百分点。综合以上研究结果，优化施氮模式对化肥氮的吸收、利用及减少化肥氮的损失方面均优于农民习惯施氮模式。     

宁夏半湿润偏旱区农田水分运动及利用研究

通过长期定位试验,研究了宁夏半湿润偏旱区农田水分运动规律、主要作物对农田水分的利用、水分对作物生长的影响以及降水资源的利用。结果表明,春小麦水分入不数出,干旱缺水及降水的季节变化是该区农业生产的主要限制因子,作物水分利用效率低影响了降水生产潜力的发挥,因而开发降水生产潜力是提高该区农业生产力的关键。     

吨粮田开发与“二高一优农业”的发展

粮食生产实现高产、优质、高效同步发展，巢源地区的实践证明，有四条途径；（一）优化生产技术要素，以高产求效益；（二）调整种植模式，以优化结构求效益；；（三）发展优质米生产，以优质求效益；（四）推行“产、加、销”，提高粮食生产附加值。     

不同机采棉种植模式和种植密度对棉田土壤水热效应及产量的影响

新疆机采棉生产中农机农艺的不融合是导致棉花纤维品质下降和采净率低的主要原因，优化机采棉株行距配置是实现农机农艺融合的重要途径。该研究于2018－2019年进行了"矮密早"（1膜6行，66+10 cm宽窄行）、"宽早优"（1膜3行，76 cm等行距）2种种植模式和13.5、18.0和22.5万株/hm2三个种植密度的定位试验，监测棉花全生育期的土壤温度和土壤水分动态变化，结合棉花产量分析农田水分利用效率，综合评价不同机采棉种植模式的生产适应性。结果表明，不同种植模式和密度影响土壤温度，但不存在互作效应。不同处理下耕层土壤温度变化规律一致，随着气温升高土壤温度逐渐增加，棉花封垄郁闭后，土壤温度迅速下降并波动。在生育前期（5月－6月），不同种植模式和密度下耕层土壤温度无显著性差异，而"宽早优"模式提高了花期和铃期的土壤温度，比"矮密早"模式平均高1.7 ℃。"宽早优"模式的全生育期耕层土壤积温较"矮密早"模式显著提高8.3%～9.9%（P<0.05），主要提升了花铃期的土壤积温（35.1～88.8 ℃）；从全生育期耗水量来看，"宽早优"模式的耗水量低于"矮密早"模式，降低0.8～6.7mm；提高种植密度会降低耕层土壤积温，增加棉田耗水量。"宽早优"模式提高了棉花籽棉产量和水分利用效率，其中2019年较"矮密早"模式分别显著提高17.5%和18.8%（P<0.05）。"宽早优"模式可以改善棉花生长的土壤水热条件，实现产量和水分利用效率的大幅提高，是更为优化的机采棉种植模式，适合大面积推广。     

燥红土不同土地利用类型土壤侵蚀特征——以云南小江流域为例

云南小江流域土壤侵蚀十分严重，为揭示其侵蚀机理及探索有效治理方法，对其典型土壤——燥红土不同土地利用类型开展了人工降雨产流产沙试验，并运用水分测定仪（TRASE 6050X1 TDR）对土壤水分变化进行动态监测。结果表明：灌草地蓄水拦沙能力最强，坡耕地（坡式梯地沿等高线开挖垄沟种植花生）次之，裸坡地最弱；同种利用类型土壤不同土层传输水分和吸收水分能力不同；在较大雨强（0．61mm／min）且充足降雨条件下，小江流域燥红土地表产流特征经历了以超渗产流为主、超渗产流和饱和产流同时进行、以饱和产流为主的3个阶段。     

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。     

黄土高原土壤干层水分恢复与作物产量响应

通过大田试验研究了黄土高原苜蓿草地土壤干层水分恢复状况，及恢复过程中不同作物的产量响应。试验设5个处理，苜蓿→草谷子→春小麦→马铃薯→豌豆（WPPe）；苜蓿→草谷子→玉米→玉米→春小麦（CCW）；苜蓿→草谷子→马铃薯→春小麦→玉米（PWC）；苜蓿→草谷子→休闲→豌豆→马铃薯（FPeP）；常规耕作农田（CS）。结果表明，如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与凋萎湿度时土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值在正常降雨情况下增加而在降雨量少时下降，但如用苜蓿翻耕后农田土壤含水量与常规农田土壤含水量的比值表示土壤干层水分恢复程度，比值持续增长不受降雨量的影响。经过4年时间WPPe、CCW、PWC、FPeP的0～5m土层的土壤含水量由2001年4月仅有常规农田的63．66％上升到2004年9月的90．51％、89．83％、92．17％、96．72％。苜蓿翻耕后的农田作物产量与常规农田中的作物产量没有明显差别，而水分利用效率显著高于常规农田中的作物产量。以秋收作物马铃薯和玉米较适合苜蓿一作物轮作。     

河北省气候生产潜力的估算与区划

利用河北省99个气象站点1965-2005年逐年年平均气温、年降水量资料,应用Miami模型、Thornthwaite Memo-riai模型估算了河北省温度气候生产潜力（TSPt）、降水气候生产潜力（TSPN）和蒸散量气候生产潜力（TSPV）。结果表明：河北省各地热量条件较好,水分是限制作物产量的主要因素;平原中南部地区为TSPt的高值区,燕山南麓为TSPN的高值区,TSPV的高值区分布较复杂,主要集中在燕山南麓,TSPN、TSPN、TSPV的低值区均位于坝上高原;根据TSPV值,采用经验正交函数分解（EOF）和旋转经验正交函数分解（REOF）方法进行气候区划,将河北省划分为5个区域,分别为冀西北高原、冀北山地、燕山南麓、冀中平原和冀南平原,各区特点明显,可为当地的农业生产布局提供参考。     

气候变暖对辽宁省主要粮食作物生产的可能影响

根据ＧＩＳＳ等大气环流模式，得到在ｃｏ＿２倍增时辽宁省温度、降水的输出结果，初步确定了ｃｏ＿２倍增时辽宁省主要粮食作物生长季内的可能气候情景，具体估算了≥１０℃期间积温和持续日数以及主要粮食作物的气候生产潜力。分析了气候变暖对辽宁省种植制度、品种布局和产量的可能影响。结果表明：（１）ｃｏ＿２倍增后，各地复种指数增加，一年两熟或两年三熟的复种面积可能扩大；（２）作物品种将有较大的调整，种植制度不变地区将可能种植更晚熟品种；（３）主要粮食作物产量将有所增加，增产幅度为５％～２４％。     

植物抗旱的分子机制研究

干旱是影响植物生长发育最主要的逆境因子。植物在水分胁迫下会引起一系列分子反应和信号传递，干旱胁迫诱导基因表达一些重要的功能蛋白和调节蛋白以保护细胞不受水分胁迫的伤害，目前已研究证实相关蛋白有跨膜运输蛋白（水通道蛋白、ATP酶等）、水分胁迫调节剂（K^ 、Na^ 、蔗糖、脯氨酸、甜菜碱等）、运输或合成相关的酶、Lea蛋白、抗氧化作用相关的酶（SOD、CAT等）、水分胁迫蛋白、调控蛋白（蛋白激酶、转录因子）等。干旱胁迫诱导基因的活化至少涉及4条途径：植物细胞可能通过膨压变化或膜受体的构象变化感知水分胁迫，将胞外信号转为胞内信号，从而触发相应的信号途径，并可导致第二信使（Ca^2 、IP3等）生成，在这原始信号被逐级传递放大的过程中，其中2条传递途径是依赖ABA的，另外2条传递途径是不依赖ABA的。通过基因表达调控已分析鉴定出一些水分胁迫有关的顺式作用元件（ABRE、DRE、Myc等）和转录因子（bzip、DREBP、MYC／MYB等）。     

山西寿阳县旱作农业土地生产潜力

北方旱区是中国最具开发潜力的农业生产基地,土地生产潜力作为土地最本质的属性,它的研究越来越受到人们的重视。该文以山西寿阳县33 a气候数据、土壤理化数据和图件资料为基础,采用“机制法”对土地生产潜力分别进行了光合、温度、水分和土壤的逐级订正,估算土地生产潜力。研究结果表明：水分不足是气候生产潜力的主要限制因子,经水分订正后,多年平均气候生产潜力相对光温生产潜力减少了三分之二;土地生产潜力分布特点基本满足地形地貌类型的分布特点,河谷盆地生产潜力较高,山地部位生产潜力较低,而土壤养分总体含量较低,存在重用轻养现象,肥力补偿差。