肯尼亚玉米生产现状与产量限制因子分析

玉米作为肯尼亚的主要粮食作物,其种植和生产对于减少饥饿、保障国家粮食安全具有非常重要的意义。本文从玉米的种植、分布、多年(1961—2014年)产量变化等方面对肯尼亚玉米的生产和现状进行了介绍,结合当地的自然环境因素和农业生产管理水平,分析了肯尼亚玉米生产的限制因素,指出水、肥、种子质量是玉米产量提高的主要限制因子。通过对田间不同施肥处理玉米产量与水、肥投入的分析,提出采用集水-排灌技术,对玉米季降水进行调控和再分配;增加化肥投入量,尤其是增加磷肥施用,保证玉米生长所需;秸秆还田改善土壤结构等技术,最终实现玉米增产的目标。为在肯尼亚推广不同水、肥管理和耕作技术,开展玉米旱作高产种植提供理论支撑。     

产量决定因子的多元统计分析

运用多元统计方法选取产量决定因子，并评价它们的相对重要性。用主成分分析将水稻生产水环境中的一系列影响产量的因子概括为四个主要因子：１）土壤有机质因子；２）土壤酸碱变量因子；３）土壤粘粒因子；４）土壤全钾因子。将上述因子的得分作为自变量，水稻产量作为因变量，进行了逐步回归分析，得到一个产量预测模型。     

降水因子与小麦产量最优回归模型的探讨

通过对陕西省关中及延安地区５８个县（区）的１４个降水因子和小麦产量进行相关和多元逐步回归分析，结果表明：就秦岭以北、榆林地区以南的降雨场而言，小麦生育期间的各月降水，除２月份以外，均与小麦产量成显著正相关；而休闲期间的６，７，８三月降水与小麦产量成显著负相关。得到了由１月、４月、８月降水和干燥度４个降水因子与小麦产量构成的最优回归模型。最后揭示了降水并不是在延安北部、关中东部和西部旱塬及秦岭北坡沿     

基于作物生长模型和遥感数据同化的区域玉米产量估算

为了将遥感观测到的玉米生长期间作物冠层方向反射波谱的时间序列变化信息用于区域玉米产量估算,该文将时间序列中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)数据和高空间分辨率LandsatTM遥感观测数据相结合,以叶面积指数(LAI)作为耦合作物生长模型(crop environment resource synthesis-Maize,CERES-Maize)和植被冠层反射率模型(scattering by arbitrarily inclined leaves,SAIL)的关键参数,提出了将耦合模型与时间序列遥感观测数据同化进行区域玉米产量估算的方案。该文选择吉林省榆树市为研究区,采用MODIS和LandsatTM2种尺度数据集,利用SCE-UA(shuffled complex evolution method developed at the University of Arizona)算法分别进行玉米产量同化估产研究,得到玉米单产空间分布的估计结果,结合遥感估算的种植面积求算榆树市玉米总产量。结果表明,与玉米统计总产量相比,2007、2008和2009年遥感数据同化估算的总产量误差分别为9.15%、14.99%和8.97%;与仅利用CERES-Maize模型模拟得到的产量误差相比,3a间遥感估算总产量的误差分别减小了7.49%、1.21%和5.23%,且采用MODIS和TM遥感数据估算的玉米产量表现了其空间差异性。利用榆树市3a间玉米产量的明显差异,分析了时序遥感数据对作物长势和产量变化信息的表达能力,同年份内时序归一化差值植被指数越大,对应的玉米产量越高;年际间遥感观测反射率的差异通过数据同化方法能够反映年际间玉米产量差的变化。该文提出的玉米估产方案为将来进一步结合多源遥感数据、植被冠层反射率模型与作物生长模型进行区域玉米估产研究提供了参考。     

气象因子变化对华北平原夏玉米产量的影响

利用统计分析方法对中国科学院栾城农业生态试验站11a玉米产量数据和影响夏玉米气象产量变化的主要气象因子进行了分析。结果表明：该区域夏玉米生长期间的日照时数有明显的下降趋势,6、7、9月的日平均温度有逐渐升高的趋势,8月的日平均温度有降低的趋势;该区夏玉米产量的增加,气象因子占有比较重要的位置,占到31．45％;6月下旬的平均气温、8月下旬-9月上旬的日较温差、7月中旬和9月上旬的日照时数是影响夏玉米产量波动的关键气象因子。     

基于氧同位素的玉米农田蒸散发估算和区分

农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的估算和区分是土壤-植物-大气连续体中的重要研究内容,是农业水资源高效利用的重要基础。该研究分析了土壤水、蒸发水汽、蒸腾水汽和大气背景混合水汽氧同位素组成分布特征,并采用2种同位素的方法对玉米农田蒸散发进行估算和区分:1)结合Keeling plot和Craig-Gordon模型的同位素方法(Iso-CG);2)基于土壤水同位素守恒和水量平衡的方法(Iso-WB)。结果表明,在玉米生育期内Iso-WB方法与Iso-CG方法所计算的玉米蒸腾比例分别为0.64~0.91和0.52~0.91,平均值分别为0.80和0.78。玉米蒸散发总量在前期、中期和后期均值分别为3.95、5.30和4.98 mm/d。通过比较参数并与前人研究结果对比分析,表明采用Iso-CG方法估算区分ET相对精确,采用Iso-WB方法计算蒸散发要求的测量精度相对较高,计算误差较大。该研究成果不仅为玉米农田制定灌溉制度及提高用水效率提供了理论依据,而且对深入探索氧同位素水文学领域具有重要意义。     

基于AgentLA模型的农田精准灌溉管理分区研究

依据农田水资源利用与土地资源开发的耦合特性,开展农田精准灌溉管理分区研究,划定需灌溉管控的农田利用对象区。以三江平原典型流域挠力河流域为研究区,基于Landsat OLI影像、DEM数据和气象台站等多源数据为基本信息源,结合遥感和GIS技术定量探讨该流域农田水分盈亏状态,最后利用多智能体的空间优化配置模型(AgentLA)划定出农田灌溉区。结果表明:与常规的密度分割法相比,AgentLA模型不仅考虑了农田水分盈亏状态,也兼顾空间形态属性,使得所划定的灌溉区既覆盖了高水分亏缺状态农田,也具备较高的紧凑性,避免其空间格局过于凌乱和破碎。模型运行结果显示,在20%的农田灌溉目标面积下,挠力河流域内83.40%的中度、99.86%的重度、0.71%的正常和100%的严重缺水的农田需进行灌溉管控。研究结果为农田精准化灌溉管理提供思路借鉴,为相关学者研究提供基础。     

基于生态服务功能提升的高标准农田建设的分区方法

耕地生态服务功能与生产功能同步提升是"新时代"高标准农田建设主要目标,而面向生态服务功能提升的高标准农田分区及调控设计是生态型农田建设有效实施的根本前提。论文以榆中县为例,首先运用生态系统服务功能与权衡交易综合评价模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs,InVEST)对研究区生境质量、土壤保持、碳固持和食物供给四种生态系统服务功能进行评估,分析各类生态系统服务空间分异规律,明确各研究单元低值生态服务类型;其次,对影响区域生态系统服务功能的障碍因素进行识别,将其划分为可调控与不可调控2种类型;第三,通过构建高标准农田建设措施与生态系统服务功能间的关系框架,结合可调控的障碍因素,确定不同区域高标准农田建设主导方向,进而提出生态型高标准农田建设分区方法及调控措施。研究指出,生态型高标准农田建设分区可以有效促进"田、水、路、林"各项工程措施的生态效应发挥,是实现生态服务功能和生产功能同步提升、目标融合的有效模式,可以为生态文明建设的理论思考和实践创新提供重要依据。     

玉米产量与生态气候因子的关系

采用多元积分回归的方法,对山西省1971-2000年玉米产量与生态气候因子的关系进行分析研究。结果表明：气温和降水对玉米产量的影响大,日照影响小,北部影响大,中南部影响小。春玉米播种期和苗期降水影响大多为正效应,拔节-抽雄期气温和降水影响为显著正效应,日照时数在全生育期普遍偏多,影响多为负效应,光能资源丰富,光能利用潜力大。夏玉米拔节-开花期气温影响为显著负效应,运城地区降水在拔节-成熟期为负效应,尤其成熟期阴雨天气对产量影响较大。研究结果揭示了山西生态气候因子对玉米不同生长阶段的正负效应及影响程度,为山西玉米生产充分利用生态气候资源,趋利避害、优产高产提供一定的理论依据和决策参考。     

沙地农田肥水因子对春玉米产量形成的影响

采用二次回归通用旋转组合设计方法，对沙地春玉米水肥因子进行了试验研究，结果表明，试验条件下沙地农田土壤相对含水量保持在66.6%。施用尿素量59.4g/m^2时可获得1.13kg/m^2的最高产量，影响春玉米产量形成的关键因子是N肥施用量和土壤相对含水量。春玉米产量（Y）——与土壤相对含水量（X1）、N肥施用量（X2）的关系为Y=4.1 0.54X1 0.46X2-0.23X1X2-0.24X21-0.16X^22。     

变量施肥对玉米产量及土壤养分影响的试验

采用自主开发设计的基于GPS和GIS技术的自动变量施肥系统,于2003、2004年间进行了玉米种植条件下变量施肥田间试验。与相邻传统施肥地块相比,变量施肥在一定程度上增加了玉米产量,在合理控制化肥用量的情况下,可以达到既减少投入又增加产量的目的。土壤养分分析结果表明：两年试验前后,变量区与传统施肥区土壤中的碱解氮含量均有所增长,但变量区碱解氮含量的变异系数较传统区减少;变量区和传统施肥区速效磷的含量都有所下降,且变量区较传统区下降明显,变异系数减少;速效钾含量均增加,增加幅度基本一致,但变量区变异系数下降。说明变量施肥具有一定均衡土壤养分的作用。     

基于多源数据的盐碱地精确农作管理分区研究

为了便于对盐碱地实施变量管理和精确农作，以海涂围垦区盐碱土为研究对象，以NDVI数据、盐分数据以及作物产量数据作为分区变量，对一面积为15 hm²的盐碱地农田进行了基于多个数据源的精确农作管理分区研究。利用模糊c均值聚类方法进行分类分区，引入了模糊聚类指数(FPI)和归一化分类熵(NCE)作为最佳分区数目的判断标准，通过单项方差分析对分区结果进行比较和评价。研究发现，对本研究区，最佳的分区数目为三个。不同管理分区之间土壤化学性质(EC1:5,有机质，速效磷，速效钾，全氮，碱解氮以及阳离子交换量)的均值都存在着统计意义上的显著差异性，其中子区3具有最高的肥力水平和作物生产能力而子区1最低。利用所选取的三个变量，模糊c均值聚类算法可以较好地进行精确农作管理分区划分。分区结果不但可以指导采样, 而且可以作为变量管理的决策单元用于田间变量管理作业中,为精确农业变量投入的实施提供有效手段和决策依据。     

基于CAN总线的谷物产量快速计量系统研发

It depended on the spatial and temporal variation of soil and grain yield to implement precision agriculture.Grain yield monitoring on combine harvester was a cornerstone of precision fertilization.The intelligent grain yield monitoring system with the sensors and DGPS (differential global positioning system), which was loaded on the combine harvester, could get the different blocks’ yield and produce the yield map.In this study, a new grain yield monitoring system based on CAN bus technology was developed.The system consisted of sensor unit, data acquisition unit, GPS module and LCD (liquid crystal display) terminal.The grain yield data were collected by the grain flow sensor, and processed by the signal condition circuit.And then the grain yield data and GPS signal were transmitted to the control unit by CAN bus.With the algorithm of grain yield conversion, all the collected data including real-time grain yield, harvest area and average grain yield were displayed on the LCD terminal.Flow sensor unit included grain yield flow sensor, force impact plate and mounting bracket.The sensor frame was mounted at the top of clean grain elevator of combine harvester.When the elevator paddles rotated around the sprocket, grain was propelled towards a flat impact plate.As grain momentum was lost in the subsequent collision with the impact plate, an effective force was measured by the impact parallel-beam load cell.Along with the calibration relationship between measured force and mass flow rate, the output of the impact parallel-beam load cell could indicate the flow rate of grain yield.Data acquisition unit included power conversion circuit, sensor signal acquisition circuit, analog-to-digital conversion circuit and CAN communication circuit.It could fulfill data acquisition function, CAN communication function and interrupt handling function.LCD terminal had the function of sensor detection, the function of GPS information collection, parameter calibration, data display and storage.It could display the real-time grain yield, total yield, average yield and harvest area.In order to evaluate the grain yield monitoring system, 3 experiments which included static performance experiment of grain yield flow sensor, platform test experiment of grain yield monitoring system and dynamic performance experiment on combine harvester were carried out.The result of platform test experiment showed that the system error between predicted yield and measured yield was less than 3% and the system could avoid the effect of vibration from the platform effectively.Field dynamic experiment showed that the system error was less than 5%.Both the experimental results indicated that the grain yield monitoring system could satisfy the need of practical production.     

氮素运筹对玉米干物质积累、氮素吸收分配及产量的影响

田间小区试验,研究了氮素运筹对玉米干物质累积、氮素吸收分配及产量的影响。结果表明,施氮和有机肥可以延长干物质积累的旺盛时期,使玉米干物质总量积累速率最大的时刻推后1～3d,增加了玉米的干物质积累量。氮肥配施有机肥能延长氮素积累的旺盛时期,其中,N2+M处理氮素积累的旺盛时期△t分别比N0、N1、N2、N3和FP处理延长了6、4、6、1和7d,该时段吸N量比FP处理增加 0.25 g/plant,比等氮量的N2处理增加0.24 g/plant。播前施有机肥 30 t/hm2,在减 N 26.83%的情况下,玉米吸氮量比常规施肥（FP）提高 6.52%,氮素利用率达54.31%,高于常规施肥的 33.27%;玉米增产24.12%,比常规施肥增收2696元/hm2。     

基于Hybrid-Maize模型的黑龙江春玉米灌溉增产潜力评估

区域灌溉增产潜力研究是建设灌溉设施的基础,该文利用Hybrid-Maize模型研究了黑龙江省不同区域玉米通过灌溉措施可获得的增产潜力。田间验证结果表明,Hybrid-Maize模型对黑龙江省灌溉和雨养玉米均表现出很好的模拟效果。为了研究黑龙江省春玉米灌溉增产潜力(充分灌溉和雨养产量潜力之间的产量差),利用Hybrid-Maize模型结合实际的生产要素(品种、密度和生育期)及多年气象数据对黑龙江全省玉米的产量潜力进行了模拟,结果表明,黑龙江省第1积温带灌溉增产潜力较大,第3、4、5积温带灌溉增产潜力小;第1与第2积温带西部代表站点灌溉增产潜力大于东部。区域模拟分析表明,黑龙江省西南部充分灌溉条件下的玉米产量潜力最高,达到15000kg/hm2以上,而东部地区雨养产量潜力最高,达到14000～14799kg/hm2;自西南向东、向北,灌溉增产潜力逐渐变小,西南部的灌溉增产潜力最大,达到1600kg/hm2以上,而东部与北部最小,灌溉增产潜力小于300kg/hm2。当生育期内降雨量在350mm以下、全年降雨量在430mm以下时灌溉增产潜力变异最大。因此,黑龙江省玉米灌溉条件的建设应综合考虑积温和降雨2个要素,优先考虑积温较高(第1与第2积温带)、降雨较低(生育期降雨量在350mm以下、全年降雨量在430mm以下)的区域。该研究可为黑龙江建立合理的水利灌溉设施提供参考。     

基于限制因子改良与耕地质量潜力耦合的耕地整治分区

科学划定耕地整治重点区对于实现区域土地资源可持续利用具有重要意义。该研究以内蒙古河套-土默川平原为研究区,从农用地可改良限制因子角度出发,采取自然等提升潜力指数模型和局部空间自相关模型划分耕地质量提升潜力区,在耦合限制因子改良程度分级的基础上,确定耕地整治分区。研究结果：1）研究区耕地质量提升主要受限于土壤有机质含量和盐渍化程度,耕地整治难度整体呈现两边高中间低的趋势。2）研究区自然等提升潜力指数呈现西高东低的分布趋势,且耕地质量提升潜力空间差异明显,潜力提升呈现\     

生物炭对玉米茎秆性状及产量的影响

通过田间试验研究了生物炭不同施用量(0、10、20、40、80 t/hm2)对玉米茎秆中的钾含量、茎秆形态特征、茎秆质量性状及产量的影响。结果表明：土壤中施加生物炭能够促进玉米茎秆各节的钾含量,并且生物炭的施入矮化了蜡熟期玉米茎基部3~5节的节间长,增大了玉米茎粗,增强了茎秆弹力和茎秆外皮穿刺力,增加了茎秆干物质积累,使茎秆粗壮、坚韧。随着生物炭施用量增加对玉米茎秆钾含量、茎秆性状及产量的影响均表现出先增大后降低的趋势。施炭量40 t/hm2为最优施用量,产量达13261 kg/hm2,较对照提高了25.99％。当施炭量为80 t/hm2时茎秆中的钾含量、茎秆形态特征、茎秆质量性状及产量的提高幅度略有下降。     

气候变化下干旱对中国玉米产量的影响

了解干旱的时空变化特征及其对农业生产的影响对于维护农业可持续发展具有重要意义。该研究以中国五大主要玉米种植区中241个地级行政单元作为研究对象,采用AquaCrop作物模型分别对rcp2.6、rcp4.5、rcp8.5,3种代表性浓度路径情景中玉米在不同灌溉条件下的受到的水分胁迫及相应产量进行模拟,在此基础上通过建立回归模型评估干旱强度对玉米产量损失的影响。结果表明,1）未来中国的干旱强度分布及玉米产量损失在空间上均呈现由西北至东南递减的趋势;2）未来时期全国大部分地区干旱水平相比于历史时期有所上升;3）玉米干旱损失率随干旱指数的变化特征符合Logistic曲线,回归结果的R2为0.96。4）未来北方春播玉米区和黄淮海夏播玉米区的玉米产量对干旱强度反应最敏感,应当引起格外重视。     

连年秸秆覆盖对玉米产量及土壤微生物残体碳积累的影响

为明确连年秸秆覆盖对玉米产量及土壤微生物残体碳的影响,从而揭示秸秆覆盖条件下土壤有机碳积累的微生物学机制,该研究基于田间8 a长期定位小区试验,比较了不覆盖秸秆（CK）和覆盖秸秆（SM）两处理中玉米产量,同时利用一阶动力学模型对土壤（0～10 cm和>10～20 cm）中有机碳、微生物残体碳及两者比例的年际变化进行了拟合。结果表明：1）秸秆覆盖在前5 a内没有显著提高玉米产量,第6年开始产量显著增加;在前2～3 a没有显著提高土壤有机碳和微生物残体碳含量;2）利用一阶动力学模型参数得到,SM处理显著提高了表层土壤有机碳、微生物残体碳以及两者比例的最大值,较CK处理分别高12%、39%、6%;3）SM处理显著延长了表层土壤有机碳、微生物残体碳以及两者比例达到最大值的时间,较CK处理分别多13、12和2.5 a,然而SM处理并没有显著影响下层土壤有机碳、微生物残体碳及两者比例的变化。因此,秸秆覆盖能够通过显著提高表层微生物残体碳及其对土壤有机碳的贡献,进而有利于对整个耕层土壤有机碳的固持。     

氮素运筹对夏玉米产量形成与氮素利用效果的影响

以郑单958玉米为材料,研究了氮素运筹对夏玉米产量形成与氮素利用效果的影响。结果表明,合理氮素运筹能显著提高夏玉米果穗的穗粒数、粒重、容重以及整个生育时期植株的氮素积累量,经济产量增加16.4%。施氮量与夏玉米秸秆、子粒的氮素累积量呈极显著正相关;但在相同施氮量下,分期施用对其无显著影响。施氮量超过N 300 kg/hm2,且于花粒期施氮,营养器官氮素转运量显著降低,营养器官和子粒的含氮量及累积量升高,出现了氮素奢侈吸收现象,导致氮素的表观利用率、农艺效率、生理效率、干物质和子粒生产效率显著降低。转运氮贡献率与施氮量呈显著的二次曲线关系。在本试验条件下,最佳施肥量为N 300 kg/hm2,采用种肥配合大喇叭口期一次追施为宜。