华北平原夏玉米生产潜力数值模拟及其自然正交分析

为了明确华北平原夏玉米区域生产潜力的气象要素影响层次,在中国科学院禹城综合试验站进行了夏玉米田间试验,利用Licor-6400便携式光合仪等对夏玉米生长过程进行了较为全面的生理生态参数测定,在此基础上对WOFOST模型进行了相应改进和系统验证,并利用验证后的WOFOST模型对华北平原42个站点1961—2006年夏玉米光温生产潜力和气候生产潜力进行了数值模拟,进行了生产力自然正交分解(EOF)分析。结果表明：模型可以较好地模拟夏玉米生长发育及干物质积累过程。华北平原光温生产潜力变化在7360~11370 kg/hm2之间,平均值为9384 kg/hm2,呈东北高西南低的趋势。光温生产潜力的EOF第一模态方差贡献超过总方差的1/3,前3个模态累计方差贡献达到总方差的62.5%。第一模态在区域上均为正值,具有较好的一致性。气候生产潜力变化在6160~10420 kg/hm2之间,平均值为7906 kg/hm2,与光温生产潜力的区域分布趋势类似,气候生产潜力的EOF前2个模态较为突出,其累计方差贡献可达总方差的1/3。该研究首次将作物数值模拟与EOF方法相结合,进一步揭示了气象要素对夏玉米生产潜力的影响层次关系,可为区域农业布局及决策提供一定的理论支持及实践指导。     

山西省冬小麦生产潜力时空分布与气象因子分析

估算一定区域内作物生产潜力,对于明确该区域作物生产力及其限制因子具有重要意义。采用农业生态区域法和生产潜力递减机制法估算山西省冬小麦生产潜力,并解析其与主要气象因子的关系。结果表明,2004-2013年山西省冬小麦平均光合、光温、气候和土地生产潜力分别介于63.63~74.81、10.86~12.97、3.68~5.65和2.71~4.73t/hm ²。山西冬小麦生产潜力分布特征为南部普遍低于中部地区,中部盆地地区普遍低于东西部高海拔地区。与2004-2008年相比,2009-2013年晋中西部地区和吕梁冬小麦光合和光温生产潜力有所增加,而晋中东部和长治东部的冬小麦气候和土地生产潜力有所降低。限制冬小麦气候和土地生产潜力的主要气象因子是生育期降水量和日平均温度。     

河北省小麦产量潜力、产量差与效率差分析

为提供小麦增产增效的理论依据,利用2011-2014年河北省“测土配方施肥”数据库数据对河北省小麦产量潜力、产量差和效率差进行了分析。结果发现：当前河北省小麦一般农户、高产农户、配方施肥和高产纪录的平均产量分别为6.48、8.38、7.05、9.89t/hm ²,氮肥偏生产力分别为25.3、31.0、32.1、43.1kg/kg,所对应的产量差YG1、YG2、YG3分别为1.89、0.56、3.41t/hm ²,氮肥偏生产力差PFPG1-N、PFPG2-N、PFPG3-N分别为5.6、6.7、17.8kg/kg。河北省邯郸地区的产量潜力和产量差最大,保定和沧州的产量潜力最小,而产量差则以沧州和衡水最小。不同地区小麦氮肥偏生产力差以邯郸最大,邢台最小。     

基于GIS的中国玉米秸秆纤维生产潜力研究

为了进一步分析中国以玉米秸秆纤维素为原料生产生物燃料乙醇的潜力,利用GIS建立了中国玉米生产的空间数据库和属性数据库,运用机制法对玉米生长期所需有效光合辐射进行光、温、水、土逐级递减修正后,计算得出玉米的生产潜力,根据一定的谷草比折算出玉米的秸秆生产潜力.以2007年中国各省玉米种植面积最终得出中国玉米秸秆纤维的潜力产量.结果表明:中国玉米秸秆纤维生产潜力在2448-14080kg/hm2之间.此研究为将来可用于生物燃料乙醇生产的纤维素资源的研究提供了基础.     

内蒙古阴山北麓地区马铃薯产量潜力的估算

为确定马铃薯的高产目标,采用两种估算光合生产潜力的方法对内蒙古马铃薯主产区乌兰察布地区的马铃薯产量潜力进行了估算和比较,提出了适合当地马铃薯光合生产潜力估算的修正模型。计算得出内蒙古阴山北麓地区马铃薯的光合生产潜力为82 503.1kg/hm2,光温生产潜力为65 619.7kg/hm2,平均降水生产潜力为47 897.6kg/hm2,该结果为确定当地产量目标提供了理论依据。     

基于GIS的我国玉米秸秆纤维生产潜力研究

基于农作物生产潜力研究基础,利用GIS建立了我国玉米生产的空间数据库和属性数据库。通过对玉米生长期所需有效光和辐射进行光、温、水、土逐级修正后,计算得出玉米的生产潜力,根据一定的谷草比折算出玉米的秸秆生产潜力,以2006年我国各省玉米种植面积最终得出我国玉米秸秆纤维的潜力产量。我国玉米秸秆纤维生产潜力在2447.832-14079.55 kg•hm2之间,本研究为将来可用于生物燃料乙醇生产的纤维素资源的研究提供了基础。     

施用氮肥对太行山前平原区作物产量和土壤硝态氮残留量的影响

为解决氮肥施用过量引起地下水硝酸盐含量超标问题,通过连续10年的氮肥定位试验,研究太行山前平原区不同氮肥用量对小麦-玉米轮作体系中0~200 cm剖面土壤硝态氮残留量和作物产量的影响,结果表明,2004-2014年间小麦、玉米平均产量与氮肥用量间呈显著的二次抛物线关系,施氮量为246 kg/hm2时小麦获最高产量6 555kg/hm2。施氮量为159 kg/hm2时玉米获最高产量8 860 kg/hm2。氮肥用量与0~100,100~200 cm剖面土壤硝态氮残留量分别符合显著的线性相关。连续10年施用氮肥量最高的处理(小麦-玉米轮作周年施氮量为575 kg/hm2)0~100,100~200 cm土壤硝态氮残留量分别达到449.05,580.63 kg/hm2。小麦、玉米最高产量时(周年施氮量为405 kg/hm2),0~100,100~200 cm剖面土壤硝态氮残留量分别为320.79,408.43 kg/hm2。每个轮作周年减少氮肥用量30%~44%,连续10年后0~100,100~200 cm剖面土壤硝态氮残留量分别降低28.56%~42.34%和29.66%~44.64%。综合考虑作物产量和地下水硝酸盐污染风险,提出太行山前平原中等肥力水平的地块,小麦-玉米轮作周年氮肥用量应控制在400 kg/hm2以下。适宜的氮肥用量既可保证作物产量又能明显降低土壤硝态氮的残留。     

近 50年气候变化对中国小麦生产潜力的影响分析

为了定量评估气候变化背景下中国小麦生产潜力变化主要特征和气候归因,将1961-2010年分为1961-1990年和1991-2010年2个时段,对比分析近50年气候变化背景下中国农业气候资源变化,并基于IIASA最新开发的农业生态区模型AEZ 3.0模拟气候变化对中国小麦生产潜力的影响.结果表明,由于热量、水分条件以及小麦生育期的变化,近50年中国雨养和灌溉小麦单产潜力增加的区域主要为东北、华北和四川盆地,单产潜力减少的区域为西北和东南地区.中国冬小麦的适宜区域出现较明显的北扩南收态势,而雨养春小麦适宜面积在中国半湿润半干旱的过渡带显著减少.全国雨养小麦总生产潜力减少5％,而灌溉小麦总生产潜力变化不大.东北区域雨养和灌溉小麦总生产潜力增加都最为明显,是气候变化背景下实现中国小麦增产的重点区域.中国小麦生产需要合理利用气候资源和优化布局,以适应气候变化带来的影响.     

不同施氮水平对小麦/玉米间作产量和水分效应的影响

【研究目的】探讨小麦/玉米间作体系中氮肥对水分资源高效利用的调节作用,达到合理施肥提高水分利用效率的目的;【方法】采用田间试验,监测小麦/玉米间作不同生育期土攘水分,研究不同施氮量对产量和水分利用效率的影响;【结果】小麦/玉米间作的土地当量比（LER）为1.31~1.53,小麦相对于玉米的水分竞争比率（CRwm）约为1;在小麦收获时,间作小麦的水分利用效率（39.0 ~46.7kg/mm.hm2）远远高于玉米（1.28~4.81 kg/mm.hm2）,也高于单种小麦（25.43 ~30.75 kg/mm.hm2）;在小麦收获后,间作玉米（除N0处理）的水分利用效率迅速提高,当玉米收获时水分利用效率高达32.49 ~47.46 kg/mm.hm2,明显高于单种玉米（27.30 ~38.77 kg/mm.hm2）;【结论】小麦/玉米间作具有明显的产量优势,小麦玉米两作物水分利用效率分布时间上的错位是小麦/玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施用氮肥能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。     

氮肥施用量对华北集约化农区作物产量和土壤硝态氮累积的影响

为优化华北集约化农区冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥用量,通过田间小区试验研究不同氮肥用量对土壤硝态氮累积以及作物产量的影响。结果表明,试验区小麦籽粒产量最高施氮量为309 kg/hm2,最佳经济效益施氮量为291 kg/hm2。玉米籽粒产量最高施氮量为213 kg/hm2,最佳经济效益施氮量为199 kg/hm2。随着施氮量和种植年限的增加,0~200 cm剖面土壤硝态氮累积量明显增加。施氮量最高的N4处理(小麦季施氮量375 kg/hm2、玉米季施氮量300 kg/hm2)与种植第1季相比,第2季小麦收获后土壤硝态氮累积量增加56.06%,第2季玉米收获后增加62.07%。随着施氮量的增加,100~200 cm土壤硝态氮累积量所占总量的比例明显增加。小麦季和玉米季施氮量均为150 kg/hm2时,小麦和玉米的氮肥利用率最大,分别为46.61%和37.51%。综合考虑氮肥用量对作物产量以及土壤硝态氮的淋失风险,提出华北集约化农区小麦施氮量应控制为250~300 kg/hm2,玉米施氮量应控制为150~200kg/hm2,以保证作物高产,防止过量肥料氮累积,减少淋溶风险。     

种植密度对不同玉米性状和产量的影响

为探明重庆地区玉米种植最佳密度,选有代表性的3个玉米品种采用裂区试验设计,研究种植密度对不同玉米品种田间主要农艺性状和产量的影响。结果表明：‘渝青玉3号’在重庆地区的适宜种植密度为45000~52500株/hm2,产量达到最高的12506.25 kg/hm2‘渝单16号’在重庆地区的最适种植密度为52500~60000株/hm2,产量达到最高的11255.7 kg/hm2,‘渝糯851’的最适种植密度在52500~60000株/hm2。产量达到最高的9209.1 kg/hm2,同品种在不同密度下产量先增后减,说明重庆地区生产上的种植密度没有达到该品种发挥高产潜力的密度。因此,重庆地区可适当增加种植密度。     

三熟制油菜秸秆还田条件下施氮量对早稻产量形成和氮肥利用率的影响

为明确油-稻-稻三熟制油菜秸秆还田条件下早稻的适宜施氮量,2017-2018年以超级常规早稻中嘉早17为材料,设置0、75、120、165、210kg/hm ²等5个施氮量,探究油菜秸秆还田条件下施氮量对早稻产量形成及氮素吸收利用的影响。结果表明：在油菜秸秆还田条件下,适宜施氮量有利于早稻分蘖成穗,灌浆期维持较高的叶面积指数、光合势和干物质积累量,同步增加单位面积有效穗数和保持较多的每穗粒数,从而扩大总库容量。在施氮量为165kg/hm ²时早稻即可达到较高产量,同时维持较高的氮肥吸收利用率。采用线性加平台模型拟合得出最佳施氮量,2017和2018两年分别为155.91、160.37kg/hm ²,产量潜力分别达8 241.17和8 387.32kg/hm ²。     

麦玉两熟秸秆长期全量还田模式下氮肥对冬小麦生长发育、产量及品质的影响

为了探讨小麦-玉米两熟区长期秸秆还田模式下氮肥的适宜用量,采取秸秆不还田、秸秆全量还田为主因素,氮肥用量（设0、90、180、270、360 kg/hm2 5 个水平）为辅因素的裂区试验设计,研究了麦玉两熟秸秆长期还田配施氮肥对冬小麦生长发育、产量及品质的影响。研究结果表明：同一氮肥水平秸秆还田处理能够增大叶面积,增强光合作用,提高叶绿素含量及地上干物质量,增加产量。随施氮量的增加,叶绿素呈增长趋势,但叶面积、地上干物质量、穗数、穗粒数及产量均呈先增后减的趋势。蛋白质及湿面筋含量随施氮量增加而提高。过量施用氮肥(270、360 kg/hm2),产生盐害,会抑制小麦生长,导致减产。秸秆还田配施180 kg/hm2氮肥处理能明显促进冬小麦的生长发育,提高产量和品质。经模拟分析,秸秆全量还田模式下小麦最高产量的推荐施氮肥量为216.11 kg/hm2。     

不同施氮水平对滴灌冬小麦干物质生产及产量的影响

为探明北疆滴灌冬小麦高产栽培适宜的施氮量。大田滴灌条件下,设置0 kg/hm2 (N0)、104 kg/hm2(N1)、173 kg/hm2 (N2)和242 kg/hm2 (N3)4 个施氮水平,研究施氮量对滴灌冬小麦叶面积指数(LAI)、干物质积累、分配、转运及产量和氮肥利用效率的影响。结果表明：冬小麦LAI 于灌浆期前呈N3＞N2＞N1＞N0,之后为N2＞N3＞N1＞N0;各处理单株干物重变化均为快增、缓增、略降,N2处理干物质积累最大速率出现时间(t0)较N1、N3处理提前1.42 天和2.75 天,干物质最大增长速率(Vm)增加了21.74%和12.00%,且N2处理向籽粒干物质分配显著高于N1、N3处理(P＜0.05);产量以N2处理最高,为8455.69 kg/hm2,较N0、N1、N3处理分别高出32.82%、12.64%、5.16%;氮肥农学利用效率(NAE)和氮肥偏生产力(NPP)随着施氮量的增多而降低,N1处理较N2、N3处理NAE提高了16.64%和110.08%,NPP提高了37.58%和128.02%。综合分析,建议北疆滴灌冬小麦灌水定额为3750 m3/hm2时,适宜施氮量应控制在104~173 kg/hm2之间。     

滴灌条件下不同N、K肥施用量对春小麦生长和产量的影响

为了探究西北旱区滴灌水肥一体化条件下最适合春小麦生长和高产的N、K肥施用量,通过田间小区试验,研究了滴灌条件下不同的施N水平(0、80、160、240 kg/hm²)和施K水平(0、88、176、264 kg/hm²)对甘肃春小麦生长和产量的影响。结果表明,在较低水平下,增施N、K肥对春小麦的生长有不同程度的促进作用,施用过量则会抑制其生长。在磷肥(P2O5)和钾肥(K2O)用量分别为60 kg/hm²、176 kg/hm²情况下,N0水平下春小麦平均产量为5813 kg/hm²,N1水平下产量为6563 kg/hm²,比N0增产10.6%~ 15.3%,N2水平下产量为7025 kg/hm²,比N0增产19.1%~22.5%。不同K肥水平下春小麦产量差异不显著,但是同一N、P水平下,随着施钾量的增加,春小麦产量出现先增后减的抛物线趋势。通过试验初步确定,滴灌条件下该地区春小麦达到高产的适宜氮肥(N)用量为150~160 kg/hm²,钾肥(K2O)用量为88 kg/hm²。     

微喷弥雾调控灌水技术对葡萄生理和产量的影响研究

旨在确定较优的微喷弥雾调控灌水技术方式。分析在不同微喷弥雾调控灌水技术方式下对葡萄枝条数、叶片数、节间长等生理指数和产量指标的影响。在不同弥雾微环境调控技术处理下,葡萄的各项生理指标均表现出一定的规律性,由于叶面积指数与叶片数、枝条数及单叶面积等有关,不同处理中WP4、WP5的叶面积指数最大,WP2和WP3居中,而对照CK处理最小。在产量的表现上,对照处理的产量为29275.5 kg/hm2,仅高于WP5（28591.5 kg/hm2）,WP3产量最高,为38313 kg/hm2,相比对照高出30.9%,其后是WP1、WP2和WP4,分别为33906 kg/hm2、33361.5 kg/hm2和32124 kg/hm2。葡萄微喷弥雾调控灌水技术在灌溉定额9150 m3/hm2,每天喷水1次,每次1~2 h,每次喷水量在105~120 m3/hm2时可以获得较高的葡萄产量。     

不同水分处理对小麦产量及农艺性状的影响

为明确沧州地区水分对产量及农艺性状的影响,搜集黄淮北片的18个小麦品种进行春季灌水处理,利用室内和田间调查等方法,分析了灌水次数对不同品种的茎蘖动态、叶面积系数、产量等性状的影响。研究表明:浇1水比浇0水的处理平均增加产量1021.05 kg/hm~2;浇2水比浇1水的处理平均增加产量900.00 kg/hm~2。在灌浆期对小麦各品种的旗叶叶面积调查发现,0水的叶面积最小,平均为18.15 cm~2,浇1水的叶面积为20.34 cm~2,浇2水的叶面积最大为24.05 cm~2。随着浇水次数的增加,各品种的容重有所下降,不孕小穗数下降,株高逐渐增大。该研究认为在沧州地区每少浇1水,产量损失900.00 kg/hm~2。     

氮肥水平和移栽密度对杂交水稻新品种蜀优217产量性状的影响

氮肥水平和合理密度是水稻高产的重要影响因子。蜀优217在国家区试中两年平均单产比Ⅱ优838增产8.0 %,表明该品种具有较高的产量潜力。为了更好的指导蜀优217的生产应用,于2016年、2017年在成都平原稻麦两熟种植制度下开展氮肥水平和移栽密度试验研究,为蜀优217高产栽培提供理论支撑。结果表明： A4B2(氮肥12 kg/666.7m₂,栽植密度0.95万穴/666.7m₂)产量达到727.79 kg/666.7m₂,比产量最低处理A1A1的648.62 kg/666.7m₂,增产79.17,增幅12.21 %。此外,产量较高的组合有A3B2(氮肥10 kg/666.7m₂,栽植密度0.95万穴/666.7m₂)、A4B1(氮肥8 kg/666.7m₂,栽植密度0.95万穴/666.7m₂)。氮肥水平和移栽密度对产量的影响极显著,而互作不显著。足穗、大穗、较高的结实率是其高产的主要原因。蜀优217在成都平原稻麦两熟区高产栽培时,适宜的氮肥水平为10 kg/666.7m₂-12 kg/666.7m₂条件下,适宜的栽植密度0.95万穴/666.7m₂,可以实现高产高效。     

不同缓释肥水平对超高产夏玉米产量及群体质量的影响

以玉米品种苏玉29、苏玉30为材料,设置7个缓释肥水平（N 0、270、315、360、405、450、495 kg/hm²）进行大田试验,研究不同生育阶段的叶面积指数、干物质积累及其对产量形成的作用。结果表明：（1）随着施氮量增加,籽粒产量呈单峰变化趋势,在N 450 kg/hm²水平下达最大值,两品种（苏玉29、苏玉30）分别为16193、14040 kg/hm²,且两品种均在N 405 kg/hm²水平下达边际产量。（2）高产处理下玉米群体干物质积累速率及叶面积指数在灌浆中前期大,干物质积累量多,中后期下降缓慢。对干物质积累的Richards方程解析表明,与对照相比,高产条件下干物质积累速率最大时的日期推迟了10天,且越晚产量越高;生长活跃期平均延长了9天,最大干物质积累速率平均提高了43.5%。因此,通过缓释肥运筹,降低花后叶面积指数及干物质积累下降速率,推迟干物质积累速率最大时的日期,延长生长活跃期,最终提高籽粒产量。