粮食产量预测理论、方法与应用Ⅴ.粮食潜力实现率及其评价方法

为说明粮食潜力与估产的关系,定义了"粮食潜力实现率"的概念,它是与粮食潜力预测值相比,当年实际达到或能够达到的百分比,它将潜力值和当年估产值或实际产量结合在一起,可用来评价潜力实际达到的程度,并可反映气候年型。应用结果表明:2010年各省单产和总产潜力平均实现率围绕100%波动,说明科技进步对增产仍然起到支撑作用,而1999—2008年各省单产和总产潜力平均实现率低于100%,说明科技进步对增产作用在减小。因此,粮食潜力实现率可以用来评价粮食增产趋势和科技进步的贡献,其方法实用、误差小。     

吉林省粮食生产现状分析

吉林省既是全国粮食主产区之一,也是粮食增产潜力较大的重点区域之一。文章结合吉林省粮食生产水平,从播种面积、总产量和单产三个层面剖析吉林省粮食生产现状,并得出相关的启示。     

科技进步增产的“多年平均产量移动模型”的验证

应用全国、31个省、6个典型地区和16个典型县的数据对科技进步增产的"多年平均产量移动模型"进行了系统性的验证和讨论。研究结果如下:(1)定义了用相邻10年平均单产之差表示科技进步对单产的贡献及其趋势,结论是科技进步是单产增加的主要驱动力;(2)分别定义了用每年单产与5、10、20年平均单产对比关系的概率作为短、中、长期单产稳定性的指标;稳定性研究结果表明国家级大于省级、省级大于地区级、地区级大于县级,不同省、不同地区、不同县之间稳定性差别比较大,这与境内气候的互补性和农田抗御自然灾害的能力有关;(3)就全国而言,越是经济发达的地区科技进步增产加速的时间越早;发达地区单产存在增加-下降-回升阶段,下降原因是经济快速发展初期高产农田被大量占用和(或)蔬菜、水果面积大量增加,回升原因是科技进步持续作用于中、低产田而使其单产得到稳步提高。     

吉林省粮食生产发展历程及增产原因浅析

几十年来吉林省的粮食生产取得飞跃发展,为保障全国粮食需求做出了巨大贡献。粮食增产原因是依靠政策调动农民生产粮食的积极性;依靠科技进步促进粮食生产大发展;增加投入是粮食增产的重要保障。     

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅲ.粮食生产潜力中、长期预测理论、模型及其应用

粮食生产潜力中、长期预测的目的是为国家中、长期粮食生产规划提供科学依据。粮食生产潜力中、长期预测的"双向预测理论":从若干个预测模型中选择出2个模型,一个模型预测的未来产量是持续增加的,体现产量持续增加的科技进步力量;另一个模型预测的未来产量是先增加后减少或持续减少的,体现影响产量持续增加的负面综合因素力量。应用结果表明:模型可预测未来1~10年的粮食生产潜力,平均预测误差在5%以内。大量案例证明粮食生产潜力中、长期预测的"双向预测理论"是科学的、方法是通用的、结果是实用的。     

吉林省东部地区中、低产田土壤改良措施

吉林省东丰县位于吉林省东部,中、低产农田是影响本县农业生产发展、提高粮食单产的主要因素之一,其中中产农田68．5万亩,占农田45．9％;低产农田35．5万亩,占农田23．8％。改良中低产田土壤,变低产田为中产田、变中产田为高产田,是大幅度提高本县粮食单产的有效途径,也是保证吉林省在十二五期间增产百亿斤粮食的必要措施。     

提高化学肥料的施用技术

在吉林省耕地面积逐年减少的情况下,不断增加粮食总产量的重要途径是提高作物单位面积上的产量。提高作物单产的措施很多,但其中很重要的一项仍然是化肥。通过多年来国内大量科学实验与生产实践证实,化肥是提高各种作物单产的重要因素之一,在粮食生产的各项增产措施中,化肥的增产作用仍占40%~50%。吉林省的农业生产实践也充分证实了化肥在增产粮食中的重要作用。吉林省从1913年开始施用化肥以来,至今已有百年的历史。在这些年里,吉林省的粮食总产,就其总的趋势来看,一直是随着施肥总量的增加而增加。     

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅱ.粮食生产潜力短期预测理论、模型及其应用

粮食生产潜力短期预测结果可以检验粮食中长期生产潜力预测的准确性和为国家提供制定粮食生产战略的科学依据。粮食生产潜力短期预测理论即"趋势-波动理论",它建立在粮食或作物"现状生产潜力"概念和"天-人-地概念模型"基础上,预测模型为最佳移动步长条件下的多年单产移动平均趋势模型,实际预测时采用系统预测方法。11个研究案例预测的平均误差为0.77%,最大误差为2.99%,预测精度高。本研究初步结论是:粮食生产潜力短期预测理论和模型是科学和实用的。     

种植密度对玉米农艺性状、源库性能和光合特性影响的研究进展

正粮食安全是人类社会可持续发展的基础,随着人口的不断增长,世界将会面临持续的粮食短缺问题。扩大粮食播种面积和提高粮食单产水平是获得粮食增产的两大途径。我国当前粮食生产面临的主要问题是水资源的短缺和耕地资源的持续减少,所以提高粮食单产是获得粮食增产最为可行的途径。玉米是重要的粮食、饲料和工业原料。玉米作为碳四作物,在高光效、生物量大、合理密植的条件下有巨大的增产潜力,     

中国耕地资源与粮食增产潜力分析

【目的】分析未来中国耕地数量和粮食增产潜力,为国家粮食安全决策提供参考。【方法】以1980/1996-2013年耕地面积和粮食生产系列数据为样本,应用时间序列预测方法,基于中国第二次全国土地调查结果,预测2020年全国耕地面积、耕地复种指数、粮食作物与非粮食作物面积比、粮食作物种植结构,并从“高产示范区单产水平”、“品种区试单产水平”、趋势单产等多视角分析未来全国粮食增产潜力。【结果】到2020年,全国耕地面积为1.32×10⁸ hm²,粮食作物与非粮食作物面积占比为66﹕34,粮食作物播种面积为1.12×10⁸ hm²;从“高产示范区单产水平”看全国粮食总产有68.9%的增产潜力,从“品种区试单产水平”看全国粮食总产有35.5%的增产潜力,从趋势单产看2020年全国粮食总产潜力为6.34×10⁸-6.53×10⁸ t,与2013年相比增产5.3%-8.5%。【结论】未来中国耕地面积和粮食作物播种面积呈小幅减少之势,但在粮食作物单产不断提高的拉动下,未来中国粮食总生产能力继续呈上升之势。     

中国耕地粮食生产能力及产量差测算

为准确测算现有农业生产科技水平下的中国粮食生产能力,以2012—2016年最新粮食作物审定品种的区域试验产量为基础,构建测度模型,估算中国(不包括香港和澳门特别行政区及台湾省)耕地粮食的育种生产能力,测算中国耕地粮食产量差(增产潜力)及生产能力开发程度,并分析省际差异规律。结果表明:1)中国现有耕地粮食生产能力是8.46×10~8 t,实际粮食产量是5.48×10~8 t,差值达2.98×10~8 t,占粮食实际产量的54.38%,耕地生产能力开发率为0.63,说明中国耕地粮食潜力有待进一步挖掘。2)中国耕地粮食总生产能力和潜力较大的省市自治区是:黑龙江省、河南省、山东省、河北省、吉林省、安徽省、内蒙古自治区、江苏省、湖南省、四川省、辽宁省、湖北省、云南省和江西省,应作为未来耕地保护和农田建设的重点对象,可通过土地整治和栽培技术等手段,提高耕地质量。3)同时,开发耕地生产潜力需因地制宜,实现提高粮食产量和保护生态的平衡。在江西省、福建省和浙江省,建议加大农田基础设施建设,提高耕地生产能力;在河北省,需提高水资源利用率,实现节水保粮;在宁夏回族自治区、甘肃省和陕西省,需协调农业-能源-水资源关系,实现绿色可持续发展;在广西壮族自治区、贵州省和云南省,可以利用气候优势,在缓坡丘陵区种植茶树、花卉,发展特色农业;在内蒙古自治区、西藏自治区和青海省,不建议过度开发粮食生产潜力。     

用Chebyshev多项式预测粮食产量的研究——以吉林省粮食产量为例

在介绍最小二乘法的基本原理的基础上,给出一种Chebyshev多项式进行数据拟合方法,利用此方法对1952～2008年吉林省粮食产量进行了数据分析。结果表明,在进行农业经济研究数据分析时,应用Chebyshev多项式线性最小二乘较优;通过建立的吉林省粮食产量的Chebyshev多项式最小二乘法的预测模型,预测出2009～2015年吉林省的粮食产量分别为2 900.4万、2 983.6万、3 068.1万、3154.0万、3 241.2万、3 329.8万、3 419.7万t;2009～2015年吉林省的粮食产量的年均增产率为2.78%,低于2000～2008年7.12%的年均增长率。     

近20年东北气候变暖对春玉米生长发育及产量的影响

【目的】探求东北三省近20 年气候变暖对春玉米生长发育进程及产量的影响,为东北地区气候变暖下粮食安全问题提供理论依据。【方法】选取东北黑龙江、吉林和辽宁省三省进行区域研究,利用东北地区近20 年气候观察数据和春玉米长期观测数据,通过相关和回归等数理统计方法系统分析东北三省春玉米生长季的气候因子（温度和降水量）与春玉米生育进程数据和历史产量数据之间的关系。【结果】东北地区1989-2009 年春玉米生长季日最高温度、最低温度以及平均温度均呈明显上升趋势,气候倾向率每年分别为0.050、0.045和0.044℃,表现为春玉米生育期间白天增温幅度较夜间增温幅度大,降水量变化不显著。近20 年黑龙江省各试验站平均播种日期变化趋势是每年提前0.10 d,而吉林省、辽宁省各试验站每年分别推迟0.18和0.21 d。黑龙江省、吉林省以及辽宁省各试验站春玉米平均成熟日期变化趋势分别每年推迟0.39、0.35和0.55 d,平均生育期天数变化趋势分别每年增加0.49、0.17和0.34 d,成熟日期推迟的幅度大于播种日期的推迟幅度导致三省试验站春玉米生育天数增加。对1991-2006 年东北地区审定品种生育期数据与气候数据关系进行相关性分析表明,黑龙江省最高温度（Tmax）上升会延长审定品种生育期,而吉林和辽宁省春玉米的审定品种生育期与平均温度（Tavg）、最高温度（Tmax）和最低温度（Tmin）均呈现为正相关。采用T检验法分析春玉米审定品种生育期和试验站春玉米生育期关系表明,黑龙江和辽宁省的审定品种和试验站春玉米生育天数呈一致的增加趋势,且无显著性差异。采用线性偏回归测验法分析品种和气候因子对春玉米生育期影响重要性的结果表明,品种生育期的延长是导致春玉米生育期不断延长的主要原因。三省春玉米近20 年平均产量表现为增加趋势,其趋势由小到大的次序是辽宁省、吉林省以及黑龙江省,越往北其产量增加趋势越大,产量增加越明显。东北各省地级市1989-2009年面板数据分析表明,东北地区平均温度（Tavg）、最高温度（Tmax）和最低温度（Tmin）的变化均会影响春玉米的产量。温度上升,东北部产量增加明显,尤其是黑龙江省东部的三江平原地区,而东北地区西南部减产。【结论】受气候变暖的影响,东北春玉米品种对气候变暖是逐步适应,可以利用其适应潜力,通过春玉米品种改良和调整播期等措施来适应气候变暖,从而提高春玉米产量。     

吉林省玉米单产发展历程与提升路径分析

吉林省作为粮食主产省,是扛稳国家粮食安全重任的主力军。玉米是保障吉林省粮食安全的核心,而提升单产水平是玉米增产的必然途径。在梳理建国以来吉林省玉米单产发展历程的基础上,分析了良种对单产提升的贡献,并对吉林省玉米单产与国内外进行对比分析,指出了当前制约吉林省玉米单产提升的主要问题。为进一步提升吉林省玉米单产,提出应扎实开展种质资源保护鉴定评价工作、强化种质扩增改良、开展区域性玉米应用基础研究、突破关键核心育种技术、加快重大自主新品种智能化精准选育、创新黑土地绿色丰产生产技术等发展建议,为加快提升玉米产能、率先实现农业现代化、确保国家粮食安全提供了依据。     

不同粒型粳稻品种产量与品质关系的研究

以8个不同粒型粳稻品种为试材,研究了优质米品种的产量性状、品质性状及这些性状间的关系。结果表明,普通粒型品种的成粒率较高,每穗成粒数较多,产量高于长粒型品种。糙米率、精米率与成粒率呈显著正相关,整精米率与成粒率呈极显著正相关,提高成粒率对其他米质性状无明显负作用,因此,能进一步提高米质,使高产和优质在较高的水平上统一起来。粒长与糙米率、精米率、整精米率呈极显著负相关,因此,在辽宁的自然条件下,既高产又优质的品种谷粒不宜过长。     

气候变化对东北地区玉米产量的影响

利用对东北三省局地气候特征具有代表性的9站点1961~2006的气象资料和玉米产量资料,采用贝尔产量模式思路的方法研究影响不同区域玉米产量的气候因子。结果表明黑龙江省和吉林省玉米气候产量主要受温度因子的影响,随着气候变暖玉米气候产量逐渐增加;辽宁省玉米气候产量主要受降水和日照时数的影响,不同地区影响效果不同。     

长期施钾对东北春玉米产量和土壤钾素状况的影响

 【目的】为探明长期施钾对大田玉米产量和耕层土壤钾素状况的影响。【方法】本文通过在东北三省的代表性土壤上连续13年的定位施钾试验进行研究。【结果】东北3个定位试验点在施用氮磷肥基础上长期施钾对玉米产量的影响差异较大，辽宁13年间（1993～2005）施钾效应不稳定，吉林自第3年（1995年）开始施钾显著增产，黑龙江自定位开始施钾显著增产；辽、吉、黑3点长期施钾条件下作物产量13年平均分别增加9.9%～10.3%、12.6%～13.6%和17.5%～21.7%。辽宁、吉林两点施K2O 112.5 kg•ha-1时土壤-作物系统内钾素处于较明显的亏缺状况，而施K2O 225.0 kg•ha-1时3个定位点钾素均有较多的盈余。长期施钾均能显著增加土壤速效钾含量，且土壤速效钾含量随施钾量的增加而增加，而长期施钾对3个定位点缓效钾含量的影响有所不同。【结论】基于产量、效益和土壤钾素状况，3点的适宜钾（K2O）用量为112.5 kg•ha-1左右。     

东北三省1987—2018年的种植业氮素投入与未来减施潜力

以东北三省(黑龙江、吉林、辽宁)为研究区,先分析其1987—2018年的化肥氮素投入情况,然后从作物养分需求出发,以2018年为基准,评估东北三省的作物需氮量和氮肥利用率,并对短期、中期、长期情景下的化肥氮素减施空间进行预测。结果表明,1987—2018年,东北三省的化肥氮素投入量总体呈现上升趋势。基于平衡法测算,2018年黑龙江省的氮肥利用率高达157.11%,土壤中的氮素严重耗竭,而吉林省和辽宁省的氮肥利用率分别为69.00%和69.27%,尚处于平衡状态。在短期、中期和长期情景下,黑龙江省的化肥氮素均无减施空间。在短期情景下,吉林省和辽宁省分别有47.19%和46.99%的减施空间;在中期情景下,吉林省和辽宁省可保持现有的施氮量不变;在长期情景下,若采用有机肥部分替代化肥,吉林省和辽宁省的化肥氮素减施空间分别为26.07%和25.78%。     

气候变化对东北地区玉米产量的影响

利用对东北三省局地气候特征具有代表性的9站点1961～2006的气象资料和玉米产量资料,采用贝尔产量模式思路的方法研究了影响不同区域玉米产量的气候因子。结果表明黑龙江省和吉林省玉米气候产量主要受温度因子的影响,随着气候变暖玉米气候产量逐渐增加;辽宁省玉米气候产量主要受降水和日照时数的影响,不同地区影响效果不同。     

浙江省粮食单产影响因素分析

对近10年来浙江省粮食单产历史演变分析表明,粮食单产总体呈增长趋势。运用柯布—道格拉斯生产函数,对20世纪90年代以来全省粮食单产的主要影响因素进行了分时段分析,结果表明:1990—1997年期间,农业科技投入的贡献最大,达17.64%;1998—2000年期间,农业科技投入的贡献继续保持第一,为9.68%;2001—2004年期间,成灾面积扩大对粮食单产增速放慢所起的作用最大,达48.94%;从整体来看,1990—2004年期间,农业科技投入在推动粮食单产增长过程中的贡献最大,达44.50%。从而得出依靠农业科技进步,将是继续提高浙江粮食综合生产能力的主要途径和手段。