寿阳试验区玉米地农田水分平衡及其覆盖调控试验

寿阳地区春玉米缺水时期主要在播种-拔节期和拔节-孕穗期,分别缺水约36.3mm和120mm,占总缺水量的23.2%和76.8%,造成玉米产量大幅度下降。该文根据山西寿阳试验区土壤-作物水分供需平衡规律,进行农田覆盖微环境农田水分调控试验。结果表明,农田覆盖可有效地抑制土壤水分的无效损耗,农田水分调控效应非常显著。地膜覆盖的抑蒸保墒效应可使0～150cm土层的土壤储水量增加10.3～45.0mm,增产玉米1488kg/hm²,水分利用效率提高20.2%;秸秆覆盖的微集水保墒效应可使0～200cm土层的储水量较不覆盖的增加30.7～78.4mm,每公顷玉米产量增加2235.1kg,降水利用效率提高45.5%     

春谷子农田水分动态及水分平衡的研究

根据１９９１￣１９９４年在山西省寿阳县进行的春谷子农田水分动态试验，分析了该地区谷子农田水分动态特征及其水分供需特征，结果表明，该地区农田土壤水分状况比较适合春谷子的生长发育需要，虽然个别生育期水分略显不足，但整个生育期基本上处于水分供需平衡状况。     

宁南黄土丘陵区不同轮作方式农田水分平衡研究

通过定位试验,对宁南黄土丘陵区几种轮作方式的农田水分平衡进行了研究。结果表明:粮豆轮作方式(春豌豆—→春小麦—→春小麦—→糜子)能较好地调节土壤水分,使其轮作周期内的农田水分基本保持平衡状态;苜蓿参与草田轮作是可行的。当苜蓿生长到5至6年时,1m以上土层含水量基本适于耐旱作物种植(如谷子),经过2至3年种植作物后,2m以上土层含水量可得到恢复;春小麦长期连作水分亏缺矛盾不太突出,但会导致土壤肥力减退,病虫害蔓延,杂草滋生,降低生产力。     

北方旱区保护性耕作对农田土壤水分的影响

土壤水分是中国北方旱区农业生产的主要限制因子,研究保护性耕作技术体系下土壤水分的动态变化,明确不同耕作模式下的水分平衡规律,对于选择适宜的保护性耕作技术,提高北方旱区土壤水分的利用效率具有重要的指导意义。该文在2a田间试验的基础上采用DSSAT模型对4个不同保护性耕作处理的土壤体积含水量、水分平衡以及水分利用效率进行了模拟和检验。结果表明干旱年份保护性耕作处理土壤体积含水量较传统耕作高,RMSE误差在0.025～0.063;干旱年份传统耕作土壤储水量减少最多,为144.6mm,降水较多年份减少也最多,为46.1mm;干旱年份水分利用效率1.52～1.78kg/m3,免耕覆盖水分利用效率最高,降水较多年份水分利用效率1.70～1.71kg/m3,各处理间差异并不显著。研究结果为保护性耕作技术对农田土壤水分的影响研究提供了理论依据。     

温室效应对未来农业气候资源的影响问题

多数科学家认为,因大气中CO_2及其它温室气体浓度的增加,使地球变暖,温室气体增加导致的温室效应增强,对我国农业气候资源有明显的影响,本文分析了温室效应对热量资源,对夏季(6～8月)温度、对无霜期的影响,并分析了温室效应对年降水量、土壤湿度、蒸发率等的影响,为制定农作物对温室效应响应对策提供科学依据。     

温室效应对我国北方冬麦区粮食作物生产潜力的影响

在现有品种和种植制度不变的条件下,计算了目前与CO_2倍增后我国北方冬麦区主要粮食作物的气候生产潜力.计算表明:CO_2倍增后各地小麦、玉米的生产潜力都将不同程度地提高.其中冬小麦生产潜力提高的幅度随纬度的增加而减少.     

保护性耕作对温室效应的影响

农业是非常重要的温室气体排放源,而不合理的农田管理措施强化了农田排放源的特征,同时弱化了吸收汇的作用。保护性耕作对温室效应的影响来自两方面,一方面是免耕减少了农田CO2排放,对CH4和N2O排放的影响不明确;另一方面是秸秆还田以后部分秸秆C以气体形式释放进入大气,增加了农田CO2、CH4排放,但秸秆还田相对其他用途提高了土壤固碳潜力,减少了总的温室气体排放量。通过耕作与秸秆管理对温室气体排放资料的整理分析,指明保护性耕作是一种有利于减少温室效应的农田管理措施,为保护性耕作的温室效应研究提供借鉴。     

宁南山区草田轮作研究：Ⅱ.不同轮作制度下的农田水分平衡

通过对宁南山区不同轮作方式的耗水量和水分利用效率的研究评价，结果发现：在当前生产水平下，各种作物收获后０－２ｍ土层内都还存有一定数量的有效水分；粮豆轮作较春小麦连作具有较强的调节土壤水分的能力，对水的利用效率较高，适应于本区降水不均的气候条件。苜蓿耗水量大，能造成土壤深层水分枯竭，但随种植年限加长，耕作层的水分可得到恢复。研究表明，只要安排合理，在半干旱的宁南山区发展以苜蓿为主的草粮轮作制是可行的     

农田土壤主要温室气体(CO2、CH4、N2O)的源/汇强度及其温室效应研究进展

气候变化是当今全球面临的重大挑战, 人类社会生产生活引起的温室气体排放是全球气候变暖的主要原因。大气中CO₂、CH₄ 和N₂O 是最重要的温室气体, 对温室效应的贡献率占了近80%。据估计, 大气中每年有5%~20%的CO₂、15%~30%的CH₄、80%~90%的N₂O 来源于土壤, 而农田土壤是温室气体的重要排放源。本文重点阐述了农田土壤温室气体产生、排放或吸收机理及其影响因素, 指出土地利用方式和农业生产力水平等人为控制因素通过影响土壤和作物生长条件来影响农田土壤温室气体产生与排放或吸收。所以, 我们可以从人类活动对农田生态系统的影响着手, 通过改善农业生产方式和作物生长条件来探索温室气体减排措施, 达到固碳/氮增汇的目的。对国内外关于农田温室气体排放的源/汇强度及其综合温室效应评估的最新研究进展进行了综述, 指出正确估算与评价农田土壤温室气体的源/汇强度及其对大气中主要温室气体浓度变化的贡献, 有助于为温室气体减排以及减少气候变化预测的不确定性提供理论依据。     

气候变化对河北省棉花生产及病虫害的可能影响

根据１９８９年赵宗慈用美国大气环流模式输出结果计算出的当ＣＯ２倍增时我国地面温度和降水量变化情况＾［２］，得了ＯＣ２倍增时河北省温度和降水的输出结果，分析了ＣＯ２倍增时河北省棉花生长季内气候变化的可能性及其对棉花分布、种植结构、产量、品种和对病虫害的影响。结果表明ＣＯ２倍增后河北省棉花种植区域扩大，复种指数增加，产量质量有不同程度的提高，有些病虫害的发生将趋于严重，而在些病虫害则可能趋于缓解。     

麦秆还田方式对旱地土壤综合温室效应的影响

采用静态箱–气相色谱法,研究了秸秆还田方式对华北平原旱地玉米生长季土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果表明:小麦秸秆不同还田方式下,土壤CO2、CH4和N2O的排放动态无显著差异,但排放量因温室气体种类而异。秸秆直接还田处理的CO2、N2O排放量分别显著高于无秸秆还田、秸秆原位焚烧、生物质炭还田处理的29.7%、17.5%、31.7%和78.1%、76.3%、114.0%;而CH4排放量在各试验处理间无显著差异。从各处理的综合温室效应(GWP)来看,生物质炭还田处理的GWP比秸秆直接还田处理显著降低28.7%,而与无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理无显著差异。考虑到作物产量变化,进一步分析表明,生物质炭还田处理温室气体强度(GHGI)比无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理分别降低4.9%和14.9%,差异不显著,比秸秆直接还田处理显著降低36.0%。因此,在华北平原秸秆炭化生物质炭还田具有显著的综合减排作用,是一种土壤农田低碳生产的秸秆利用途径。     

气候变化对河北省棉花生产及病虫害的可能影响

根据1989年赵宗慈用美国大气环流模式输出结果计算出的当CO₂倍增时我国地面温度和降水量变化情况^[2]，得出CO₂倍增时河北省温度和降水的输出结果，分析了CO₂倍增时河北省棉花生长季内气候变化的可能性及其对棉花分布、种植结构、产量、品质和对病虫害的影响。结果表明，CO₂倍增后河北省棉花种植区域扩大，复种指数增加，产量质量有不同程度的提高，有些病虫害的发生将趋于严重，而有些病虫害则可能趋于缓解。     

水分类型对土壤排放的温室气体组成和综合温室效应的影响

实验室研究表明,土壤排放出的温室气体（ＣＯ２、ＣＨ４和Ｎ２Ｏ）组成及总理显著地受土壤水分类型和施用秸秆的影响。连续淹水条件下,土壤仅排放微理的Ｎ２Ｏ,但排放出大量的Ｃ睡Ｃ敢条件下,土壤不排放Ｃ上键合的但排放出大量的Ｎ２Ｏ;虽然淹水的土壤排水促进Ｎ２Ｏ排放,但显著抑制ＣＨ４的排放,淹水好气交替处理的土壤其排放的ＣＯ２、ＣＨ４和Ｎ２Ｏ均在好气和连续淹水之间。根据各种温室产生温室效应的相对潜力,计算土壤     

华北平原高产农区冬小麦农田土壤温室气体排放及其综合温室效应

研究不同农业管理措施下小麦农田N2O、CO2、CH4等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价农业管理措施在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为制定温室气体减排措施提供依据。本研究采用静态明箱气相色谱法对华北平原高产农区4种农业管理措施下冬小麦农田土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)季节排放通量进行了监测,估算了不同农业管理措施下小麦季的综合温室效应。结果表明,华北太行山前平原冬小麦农田土壤是CO2、N2O的排放源,CH4的吸收汇。不同农业管理措施对不同温室气体的排放源和吸收汇强度的影响不同,增施氮肥、充分灌溉促进了土壤CO2、N2O的生成,强化了土壤CO2和N2O排放源的特征;但却抑制了土壤对CH4的氧化,弱化了土壤作为大气CH4吸收汇的特征。2009—2010年和2010—2011年冬小麦生长季T1(传统模式)、T2(高产高效模式)、T3(再高产模式)和T4(再高产高效和土壤生产力提高模式)处理土壤排放的温室气体碳当量分别依次为8 880 kg(CO2).hm 2、8 372 kg(CO2).hm 2、9 600 kg(CO2).hm 2、9 318kg(CO2).hm 2和13 395 kg(CO2).hm 2、12 904 kg(CO2).hm 2、13 933 kg(CO2).hm 2、13 189 kg(CO2).hm 2。各处理间温室气体排放差异主要是由于施肥和灌溉措施的不同引起的,秸秆还田与否是造成年度间温室气体排放存在差异的主要原因。T2处理综合增温潜势相对较低,产量和产投比相对较高,为本区域冬小麦优化管理模式。     

水分平衡基础上的小流域水土保持林配置模式探讨

就山西西南部黄土残塬沟壑与丘陵沟壑区小流域水土保持林体系配置问题进行探讨。在遵循以小流域为设计对象单元，针对水土流失影响因子因害设防，层层设防的防护林体系配置的理论基础上，提出从林地和流域的水分平衡出发，小流域防护林体系应采取合理的配置模式、促进天然植被恢复与人工造林促进植被恢复形成合理的林分结构，防护林体系应基于小流域的水分生态环境合理分布，在不同地貌部位的合理配置应遵循不同立地可承载生物量的极限值，适度造林，作到林水平衡，达到合理的植物配置模式和稳定林分结构，形成良性的水文生态环境，保证水土保持功能持续稳定。研究地区试验流域在森林覆盖率达到34％时，分布合理，侵蚀沟在封育状况好时，均可达到产流量小于允许侵蚀量。疏林地、林草间作林地、带状绿篱、未破坏的天然灌木和天然草地，稀疏林地就能够使产沙量小于允许值，并且林地具有较好的水分状况。     

有机无机肥料配施对春玉米农田N2O排放及净温室效应的影响

为了明确有机无机肥料配施条件下华北旱地春玉米农田N2O周年排放规律、影响因素及其净温室效应,采用静态箱-气相色谱法和生物地球化学模型（DNDC）相结合的方法,对单施化肥（NPK）、有机无机肥料配施（50％M＋50％U）、单施有机肥（M）、对照（CK）等处理的春玉米农田N2O排放情况进行了周年监测,并对DNDC模型进行验证,利用验证后的模型定量评价了不同施肥处理的净温室效应。结果表明：不同有机无机肥料配施处理N2O放通量具有明显的季节变化规律,通量变化范围是-17．56—157．25μg·m2·h-1,在非生长季观测到明显的N2O排放峰,最大排放通量为83．85μg·m2·h-1。NPK、50％M＋50％U、M、CK处理周年累计排放量分别为1．49、1．20、0．82、0．61kgN·hm-2·a-1,非生长季排放总量分别占全年总排放量的40．6％、59．2％、61．7％和60．7％,非生长季N2O排放不容忽视;在整个周年观测期内,当土壤水分含量介于19％-37％之间时,各处理下的N2O通量同土壤含水量呈极显著正相关关系。综合考虑整个农田生态系统碳收支平衡和温室气体排放,经过DNDC模型模拟表明有机无机肥料配施同单施化肥处理相比净温室效应减少33．5％,可以达到在保持产量的基础上“减排”和“固碳”的协同效果。上述研究结果为有机无机肥料合理使用以及旱地农田“稳产、减排、固碳”相协调施肥技术的筛选提供了科学依据。     

黄淮海地区林地最小生态需水量研究

以黄淮海地区为例 ,对林地最小生态需水量的理论和方法进行探讨 ,研究内容主要包括 :(1 )从林地生态系统水量平衡关系出发 ,分析林地生态需水的各种表现形式 ,并对林地生态需水量概念进行界定 ;(2 )提出林地最小生态需水量的计算方法 ,对其中的土壤最小含水定额和最小蒸散定额进行理论探讨 ;(3)按照区域生态环境保护目标的要求 ,对黄淮海地区的林地合理面积进行规划 ;(4 )根据规划结果 ,在 GIS支持下计算研究区的林地最小生态需水量。研究表明 ,黄淮海地区的林地合理面积为 7.80万 km2 ,占总面积的 1 8.85 % ,其每年所需的最小水量为 6 0 7亿 m3 ,其中 ,林地蒸散需水大约为 4 83亿 m3 ,土壤含水需要 1 2 5亿 m     

华北冬小麦/夏玉米农田水氮管理的温室效应评价

【目的】农田水肥的高投入在保障粮食产量的同时也伴随着温室气体的排放。本研究以农田投入品的生产和运输—作物生长的整个过程为研究对象,对农田生态系统中不同水氮管理措施的温室效应开展了评价。【方法】在已经确定粮食产量和温室气体排放强度评价指标的基础上,对土壤固碳深度和减排措施评价的时间尺度进行了分析,将土壤固碳深度确定为30 cm以上,温室效应评价的时间尺度确定为20 年,提出了以田间试验与过程模型相结合,辅以调研的评价方法,来反映产量和温室气体排放强度对不同管理措施的响应。常规农民措施的农田投入量(灌溉量和施氮量等)通过问卷调研和文献数据来获得。以华北平原冬小麦/夏玉米轮作模式为例,利用验证后的农田生态系统管理模型(APSIM)对不同措施(氮肥利用、 灌溉和有机肥配施)进行20 年 (1990~2010)尺度的模拟,并结合农田投入品在生产和运输过程的排放,遵照评价方法对不同水氮管理措施的温室效应进行了分析。【结果】与当前常规农民措施相比,将常规施氮量从520 kg/hm2减少为400 kg/hm2,粮食产量在20 a间不存在显著性差异(P=0.39),但年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约1.45 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)可减少约0.08 t/t; 若将该地区常规灌溉量从300 mm减少到240 mm,粮食产量在20年间不存在显著性差异(P=0.39),年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约0.29 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)可减少约0.01 t/t,主要归因于电力消耗的降低,减少了生产和传输过程中温室气体排放; 若将常规措施中的底肥(N)全部替换为有机肥,粮食产量在20年间不存在显著性差异(P=0.63),年均温室气体排放总量(AE-GHG)可减少约0.03 t/hm2,温室气体排放强度(GHGI)则基本无变化,虽然有机肥可带来更多的土壤固碳,但是若考虑到其堆肥生产排放和还田过程增加的油耗排放,其总体温室气体减排量并不明显。【结论】在华北平原当前情况下,农田温室气体减排措施应以减施化肥、 减少灌溉量为主要方向,可同时实现氮肥生产运输和农田土壤排放2个环节上的减排。年施用氮肥减少120 kg/hm2,灌溉量减少60 mm,20年内温室气体减排潜力约为1.45和0.29 t/(hm2·a)。     

紫外辐射对农田生态系统的影响研究综述

从作物群体角度、农田其它非作物类生物种群角度及农田小气候系统角度综合论述了紫外辐射增加农田生态系统（主要是麦田生态系统）的影响。     

基于LMDI模型的黄淮海地区县域粮食生产影响因素分解

实现粮食的持续稳定增长是保障区域粮食安全的关键。分解各因素对粮食生产的作用及影响强度,识别其主导因素,对提升粮食产量具有积极意义。该文运用对数平均迪氏分解方法（logarithmic mean weigh division index method,LMDI）建立因素分解模型,定量评价并对比分析1980-2010年间黄淮海地区县域粮食生产变动的区域因素。结果表明,1）1980-2010年间,黄淮海地区粮食产量增加了1.01亿t,县域粮食产量“南高北低”的空间分异格局明显,苏北、皖北、豫东和鲁西地区的粮食增产显著;2）4个因素中,粮食单产对粮食产量变化起到显著的正向促进作用,复种指数次之,而粮作比例和耕地面积在较大程度上抑制了黄淮海地区粮食产量的增加;3）县域粮食生产因素分解结果表明,县域之间在耕地面积、复种指数、粮作比例和粮食单产效应方面存在明显差异。总体而言,粮食单产效应叠加上复种指数效应使苏北、皖北和豫东多数县域粮食总产量显著增加;而粮作比例效应、复种指数效应和粮食单产效应的叠加使鲁西县域的粮食总产量增加明显。