山西大学生物工程学院专业介绍

<正>作物遗传育种专业针对玉米、小麦、棉花、大豆、高粱、谷子、马铃薯等农作物共设立4个研究方向。1.作物育种原理与方法农作物新品种选育是农业技术改造和产业化开发的核心内容。本方向的研究特色包括:(1)农作物育种新     

冀中南多样化种植模式的适水效应分析

为优化冀中南作物种植结构,本研究以河北省典型地下水漏斗区邢台市为例,基于作物需水SIMETAW模型系统量化1965—2018年冬小麦、春棉花、春玉米、夏谷子、夏大豆和春绿豆等10种主要农作物的生育期需水量与灌溉需水量,针对当地不同降水年型和水资源条件以及不同作物的生育期、生长发育特点和前后茬作物的农学特性等构建11种不同的种植模式,分析不同种植模式需水及降水耦合度等参数。结果表明:1)各作物年均生育期需水量表现为春棉花(515.2mm)冬小麦(466.6mm)春玉米(424.9mm)春油葵(420.0mm)春甘薯(362.1mm)春马铃薯(354.2mm)夏大豆(313.9mm)夏玉米(298.7mm)春绿豆(288.1mm)夏谷子(217.5mm)。2)各作物年均生育期灌溉需水量表现为冬播作物春播作物夏播作物。冬小麦年均生育期灌溉需水量最大,为329.2mm;夏谷子最低,为82.8mm。3)传统麦玉一年两熟制周年需水量最大(753.4～780.3mm),相比之下,多样化轮作模式的生育期需水量可显著降低15%～34%,生育期灌溉需水量明显降低9%～32%。春玉米-冬小麦-夏玉米、春玉米-冬小麦-夏谷子、春甘薯-冬小麦-夏玉米和春甘薯-冬小麦-夏谷子等两年三熟制在丰水年、平水年和枯水年下的生育期需水量、灌溉需水量和周年需水量均较低。春绿豆-夏谷子一年两熟模式的年均生育期需水量最低,为504.4mm,年均生育期灌溉需水量为286.8mm。因此,在保证粮食安全的前提下,为减缓河北省地下水位持续下降的趋势,发展适水种植模式是节水农业的重要途径之一。     

辽宁省坡耕地作物生产潜力研究

采用机制法对辽宁省坡耕地的玉米、高粱、大豆三种主要作物生产潜力进行了估算,并分析了影响该地区现实生产力的主导因子。研究结果表明,坡耕地上作物的生产潜力玉米为6 935 kg/hm2,高粱为5 920 kg/hm2,大豆为5 627 kg/hm2。在可控环境因子中,坡度对作物生产潜力的影响最大,其次是温度和水分因子。     

宁夏农业生产潜力模型建立

根据已建立的作物生产潜力模型,对宁夏主要农作物生产潜力进行了计算,并分析了影响作物现实生产力的因素。结果表明,宁夏小麦、玉米现实生产力分别达到了气候生产潜力的52%、67%,平均为59.5%,说明各作物的现实生产力还有较大的提高空间;在可控环境因素中,水分对作物气候生产潜力的影响最大,温度次之。     

云南春作马铃薯作物系数及需水规律研究

为了研究马铃薯(Solanum tuberosum L.)需水规律,为云南地区马铃薯精准灌溉提供研究基础,于2013年春大田种植马铃薯,测量得到马铃薯实测需水量,由参照作物需水量和FAO-56推荐修正作物系数得马铃薯计算需水量,取二者平均值作为马铃薯的需水量,并计算得马铃薯实测作物系数,其与FAO-56推荐修正作物系数取平均值作为云南地区马铃薯作物系数。结果表明,在云南地区,春作马铃薯生长初期(Kcini)、中期(Kcmid)、后期(Kcend)作物系数分别为0.33、1.13、0.75,马铃薯需水量为300.265 mm。     

不同轮作方式对退化苜蓿草地水分影响及产量效益比较研究

在宁南旱区将10 a生退化苜蓿草地翻耕后,进行了为期3年(2003-2005年)的草粮轮作试验,轮作作物为春小麦、马铃薯和谷子,以保持生长的退化苜蓿为对照,形成了27种不同草粮轮作方式。研究不同轮作处理对土壤水分的恢复状况以及产量效益,并通过综合指标法比较出最佳的草粮轮作模式。试验结果表明,退化苜蓿翻耕后3 a轮作期间,0~200 cm土壤水分均有不同程度恢复,而且主要受当年轮作作物影响较大;马铃薯为草粮轮作首选作物;不同轮作方式的作物总产量、经济总产值、水分利用效率和降水生产效率,以及第3 a 0~200 cm土壤水分含量等指标间差异显著(P0.05),马铃薯-马铃薯-马铃薯(PPP)、马铃薯-马铃薯-春小麦(PPW)、马铃薯-春小麦-马铃薯(PWP)和马铃薯-谷子-春小麦(PMW)为较好的轮作方式,其中马铃薯-马铃薯-春小麦(PPW)为综合指标法比较下的最佳轮作模式,该模式的作物总产量、总产值、水分利用效率、降水生产效率和0~200 cm土壤含水量分别为5 214.50 kg/hm2、15 301.87元/hm2、9.38kg/(hm2.mm)6、.87 kg/(hm2.mm)和254.58 mm,土壤水分净恢复量50.69 mm,可作为当地适宜的草粮轮作模式加以推广。     

作物轮作对谷田土壤理化性质及谷子根际土壤细菌群落的影响

采用谷子连作(Si-Si-Si)、马铃薯-玉米-谷子轮作(St-Zm-Si)、玉米-大豆-谷子轮作(Zm-Gm-Si)和大豆-马铃薯-谷子轮作(Gm-St-Si)四种种植模式进行定位试验,研究轮作对土壤理化性质、土壤酶活性、谷子产量和根际细菌群落结构的影响。结果显示,与连作相比,Gm-St-Si轮作模式下土壤的pH值升高,碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量增加,土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、纤维素酶和蔗糖酶活性提高,谷子产量显著增加;利用Illumina MiSeq测序技术对谷子根际土壤细菌群落结构进行分析,发现三个轮作处理的OTU数目和多样性指数均高于连作,轮作与连作的细菌群落结构与组成存在明显差异,其中Gm-St-Si处理含有丰富的疣微菌门、酸杆菌门和浮霉菌门,高丰度菌包括Planctomyces、Gemmata、Flavisolibacter、Luteolibacter等。综上表明,大豆-马铃薯-谷子轮作能改善谷田生态环境,提高土壤肥力,促进土壤微生物多样性,使谷子产量增加。     

黄淮海平原作物灌溉需水与耕地生产潜力的耦合分析

对1991年和2000年气象数据进行空间插值,获得了黄淮海平原气象指标1km×1km空间网格数据,然后借助GIS数据处理与空间分析功能,通过计算参考蒸散量、作物需水量,估算了1991年和2000年黄淮海平原耕地作物灌溉需水量,并分析了其时空变化规律。利用农业生态地带模型(AEZ)计算了耕地生产潜力,通过对作物灌溉需水与耕地生产潜力的空间耦合分析,发现作物灌溉需水与耕地生产潜力之间呈线性正向相关,表明黄淮海平原灌溉需水满足程度是耕地生产潜力的一个制约因素。     

浑太流域农业系统作物生产潜力研究

浑太流域农业系统作物生产潜力研究张伟东（沈阳农业大学农学系，沈阳１１０１６１）１有关作物生产潜力模型的评述早在６０年代，我国科学家竺可桢、殷宏章等已提出了作物高产潜力问题。７０年代以后，对作物生产潜力的估算世界上不少学者也做了大量的工作，提出了不同的...     

西部落后地区种植业改造与重建实证分析——以宁夏南部山区西吉县酸刺村为例

根据国内有关学者提出的作物生产潜力模型对影响作物现实生产力可控环境因子进行分析,结果表明,从改善农业生产条件、推广和普及先进农业技术、调整种植业结构、发展以马铃薯种植为主的特色经济等方面对西吉县酸刺村进行科技扶贫,经济、社会和生态效益较好.     

国营八五三农场大豆生产潜力的研究

总结出大豆光合、光温、及气候生产潜力的计算方法,并给出按大豆含量订正光合潜力和以单位大豆生产所需水分为主要依据计算大豆气候生产潜力的方法。     

谷子大豆间作对作物光合特性及产量的影响

为探究较好的谷子大豆间作模式,选用品种‘农大8号’和‘晋豆25号’作为谷子和大豆的试验材料,在不施氮肥的基础上,设置谷子和大豆间作比例为6:0（T1）、2:4（T2）、3:3（T3）、4:2（T4）、0:6（T5）共5个处理,检测不同间作比例对谷子和大豆的光合特性及产量的影响。结果表明,与单作模式对比,间作各处理条件下,大豆的叶绿素含量无显著差异,而谷子的叶绿素含量有一定的升高趋势,其中T2处理显著提高;间作条件下谷子的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均显著提高,T2处理综合表现最好,而大豆的光合指标则显著下降;间作处理下谷子的胞间CO2浓度下降,大豆则有一定上涨;在间作模式下谷子的产量升高2%～9%,T2处理产量最高,大豆产量下降29%～33%。T2、T3、T4的土地当量比均大于1,表明间作处理具有间作优势,其中T2处理表现最好,结果对谷子大豆间作实践具有一定指导意义。     

Determination of soybean yield gap and potential production in Iran using modeling approach and GIS

Increasing crop production is necessary to maintain food security for the growing global population.Reducing the gap between actual and potential yield is one of the important ways to increase yield per unit area.Potential yield and the yield gap of soybean were determined for Golestan Province,Iran,using Soybean Simulation Model (SSM-i Crop2) and Geographical Information System (GIS).Information from 24 weather stations and soil data of the region were used.Yield gap and production gap were calculated at county and province levels.The average actual yield of soybean in this province was2.28 t ha~(–1) while the province’s potential yield was 4.73 t ha~(–1),so the yield gap was estimated 2.44 t ha~(–1).Thus,there is a great potential for increasing soybean yield in Golestan,which is possible through improving crop management of soybean in farmers’fields.The average water productivity of soybean was estimated to be 0.81 kg m~(–3).Spatial distribution of water productivity in soybean farms showed that the highest and the lowest water productivities (0.99 and 0.44 kg m~(–3)) were in western and eastern regions of the province,respectively,in accordance to vapour pressure deficit.It was concluded that soybean production in the province could increase by 66%(from 109 970 to 182 170 tons) if 80% of the current yield gap could be removed.     

基于耕地质量及农作物比较优势的种植业布局优化——以山西省武乡县为例

为持续开展耕地内在质量建设,提高耕地综合生产能力,深层次挖掘农作物生产及增产潜力,引导种植业结构调整,本文以山西省武乡县为例,优化种植业产业布局。首先分析武乡县耕地质量分布状况,包括耕地资源总体概况以及各乡镇耕地地形部位和质量等级分布状况;然后分析2015—2019年武乡县主要农作物单产的同比增长变化情况,并运用综合比较优势指数法,计算谷子、玉米、高粱、大豆、马铃薯、蔬菜、油料、药材、枣、西瓜、核桃、杏相对于全国同类作物的生产规模优势指数、生产效率优势指数和综合比较优势指数,进行比较优势分析;最后充分利用武乡县不同区域的耕地质量生产条件,以及谷子、玉米、高粱、马铃薯、药材、杏、核桃在全国范围内具有比较优势的计算结果,进行布局战略调控。规划武乡县“高效综合集群区、特色增质示范区、开发保护并重区”三大种植业产业布局,创建优质高效的种植业产业基地、集群。通过将耕地质量优势与农作物比较优势结合转化为经济优势,构建“拓展规模优势、确保产量优势、强化质量优势”的良性种植格局,从而提升粮食产量,突出特色品种,促农增收。     

风沙半干旱区不同立体复合种植模式对作物病虫害及产量的影响

在科尔沁沙地南缘,以仁用杏//花生/玉米/花生//仁用杏（A1模式）、仁用杏//谷子/玉米/谷子//仁用杏（A2模式）、仁用杏//大豆/玉米/大豆//仁用杏（A3模式）、仁用杏//玉米//仁用杏（B1模式）、仁用杏//花生//仁用杏（B2模式）、仁用杏//谷子//仁用杏（B3模式）、仁用杏//大豆//仁用杏（B4模式）7种果粮立体复合种植模式为试验对象,研究了不同种植模式对作物病虫害的影响,并评价了其经济效益。结果表明：玉米病虫害的发病率和病情指数均表现为B1模式〉A2模式〉A3模式〉A1模式;A模式较B模式能够显著降低矮棵作物花生和大豆的病虫害发生率。玉米产量顺序为A1模式〉A3模式〉A2模式〉B1模式。A模式较B模式,矮棵作物（花生、谷子、大豆）产量略有降低,但减产幅度均〈5%,差异不显著。从经济效益分析,A1模式和B2模式的经济效益较高。由此认为,A1模式和B2模式表现较好,适宜在风沙半干旱区推广应用。     

施用草甘膦对转基因抗除草剂大豆田杂草防除、大豆安全性及杂草发生的影响

【目的】转GAT 和EPSPS 双价基因抗草甘膦大豆‘GE-J16’是我国具有自主知识产权的抗除草剂材料,喷施草甘膦后,评价草甘膦对杂草防除、大豆安全和杂草发生的影响,为其将来商业化种植后的安全监测与杂草治理提供数据支持。【方法】除草效果：每小区以对角线5点取样法取5个0.25 m ²样点并标记,施药后28 d调查禾本科和阔叶杂草株数,并剪取地上部分称取鲜重, 计算株防效和鲜重防效。对大豆安全性：每小区以对角线5点取样法,每点随机取4株大豆并标记,在喷药当天、药后7、14、21及28 d调查大豆株高和复叶数,观察药害,收获前每小区取50株大豆调查结荚数及产量。杂草发生情况：每小区以对角线5点取样法取5个0.25 m ²样点并标记（避开除草效果取样点）,调查并记录每种杂草种类、株数,计算每种杂草相对多度。【结果】转基因大豆喷施900、1 800和3 600 g a.i./hm ²草甘膦对禾本科杂草株防效2016年分别为84.30%、95.22%和83.62%,阔叶杂草株防效分别为49.80%、64.52%和61.93%,禾本科和阔叶杂草鲜重防效分别在95.36%和82.05%以上,2017年对禾本科和阔叶草株防效分别达94.93%和85.09%以上,对禾本科和阔叶杂草鲜重防效分别达98.00%和96.57%以上。转基因大豆喷施草甘膦对大豆生长没有不良影响,产量高于人工除草处理。两年研究结果表明转基因抗除草剂大豆喷施草甘膦后杂草群落发生改变,转基因抗除草剂大豆田不除草处理小区主要优势阔叶杂草为反枝苋（Amaranthus retroflexus）、打碗花（Calystegia hederacea）、马齿苋（Portulaca oleracea）,禾本科杂草为狗尾草（Setaria viridis）、马唐（Digitaria sanguinalis）和牛筋草（Eleusine indica）,共6种,喷施草甘膦900—3 600 g a.i./hm ²后转基因大豆田5种主要优势杂草为打碗花、夏至草（Lagopsis supina）、马齿苋、牛筋草和狗尾草。【结论】转基因抗草甘膦大豆‘GE-J16’喷施草甘膦900—3 600 g a.i./hm ²对杂草有很好的防除效果, 对大豆安全。因此,转基因抗草甘膦大豆‘GE-J16’将在我国有很好的商业化应用前景,喷施草甘膦影响杂草种群的发生,如今后商业化种植需长期密切监测种群变化。     

冀西北寒旱区农田作物轮作产量效应评价

【目的】促进水温土等资源匮乏的冀西北寒旱区作物生产对水分、养分的合理与均衡利用,保护农田生态环境。【方法】采用交叉式种植方法,在草甸栗钙土和砂质栗土农田,分别设计了包括5个主栽作物的全部组合的轮作与连作田区试验,年际间进行重复,研究区域主栽作物轮作倒茬的产量效果。【结果】在草甸栗钙土农田,与连作相比,不同前茬马铃薯、甜菜、莜麦的产量分别提高了58%—94%、28%—53%和16%—70%;蚕豆与连作相比,除甜菜茬减产外,其他茬口较连作增产4%—43%;马铃薯、蚕豆茬玉米较连作分别增产12%、5%,甜菜、莜麦茬玉米产量仅为连作的81%、93%。在砂质栗钙土农田,不同前茬马铃薯、甜菜的产量分别较连作提高了5%—36%、13%—36%;甜菜茬谷子表现减产,其他茬口的谷子较连作提高了5%—30%;谷子茬莜麦减产,其他茬口莜麦较连作提高了9%—15%;马铃薯、莜麦茬亚麻较连作增产5%、8%,谷子、甜菜茬亚麻产量为连作的94%、99%。【结论】草甸栗钙土田马铃薯→莜麦、马铃薯→甜菜呈现互利轮作,玉米茬马铃薯、莜麦茬甜菜、蚕豆茬甜菜、玉米茬甜菜和蚕豆茬马铃薯表现偏利轮作;砂质栗钙土田莜麦茬马铃薯、马铃薯茬甜菜2种方式表现偏利轮作,可资生产应用。     

谷子花生间作错期播种对谷子农艺性状及产量的影响

为了研究谷子花生间作下错期播种对谷子农艺性状及产量的影响,本试验以谷子品系'金选6号'为试验材料,设置6个谷子播期处理(分别为T1:5月15日、T2:5月20日、T3:5月25日、T4:5月30日、T5:6月4日、T6:6月9日),花生播种日期为5月15日;通过测定不同处理的谷子农艺性状、产量因素以及产量,研究了谷子花...     

黔中黄壤丘陵旱坡地不同耕作制与水土保持研究

1999－2000年连续2年试验研究表明：黔中黄壤丘陵旱坡地分带轮作水土保持效益优于净作，分带轮作制中洋芋（油菜或小麦）／绿肥／玉米／红薯轮作方式优于油菜（小麦）／绿肥／玉米／大豆；不同作物轮对对产量的影响小季以洋芋＞油菜＞小麦，大季以红薯＞大豆；适宜的分带轮作制为洋芋（或油菜）／绿肥／玉米／红薯，其水土流失量小，作物总产量最高。     

Ensemble learning prediction of soybean yields in China based on meteorological data

The accurate prediction of soybean yield is of great significance for agricultural production, monitoring and early warning. Although previous studies have used machine learning algorithms to predict soybean yield based on meteorological data, it is not clear how different models can be used to effectively separate soybean meteorological yield from soybean yield in various regions. In addition, comprehensively integrating the advantages of various machine learning algorithms to improve the prediction accuracy through ensemble learning algorithms has not been studied in depth. This study used and analyzed various daily meteorological data and soybean yield data from 173 county-level administrative regions and meteorological stations in two principal soybean planting areas in China (Northeast China and the Huang–Huai region), covering 34 years. Three effective machine learning algorithms (K-nearest neighbor, random forest, and support vector regression) were adopted as the base-models to establish a high-precision and highly-reliable soybean meteorological yield prediction model based on the stacking ensemble learning framework. The model’s generalizability was further improved through 5-fold cross-validation, and the model was optimized by principal component analysis and hyperparametric optimization. The accuracy of the model was evaluated by using the five-year sliding prediction and four regression indicators of the 173 counties, which showed that the stacking model has higher accuracy and stronger robustness. The 5-year sliding estimations of soybean yield based on the stacking model in 173 counties showed that the prediction effect can reflect the spatiotemporal distribution of soybean yield in detail, and the mean absolute percentage error (MAPE) was less than 5%. The stacking prediction model of soybean meteorological yield provides a new approach for accurately predicting soybean yield.