限水灌溉下不同氮肥用量对小麦产量及氮素分配利用的影响

研究了限水灌溉下不同氮肥用量对冬小麦产量和氮素分配利用的影响。结果表明 :氮肥利用率随氮肥量的递增而降低 ,施 2 2 5kg/hm2 纯氮处理达到最高产量 ,在此基础上增施氮肥产量下降 ;随着施氮量的增加 ,植株体内的氮素较多地分配于营养器官 ,地上部器官叶片占的比例最大 ,而收获指数依次降低     

芝麻素和芝麻林素在芝麻种子萌发阶段变化规律的研究

为了明确芝麻种子发芽过程中芝麻素、芝麻林素、水分和干物质量的变化规律,以2个芝麻种质KUUS709和YZH11为材料,研究芝麻种子在21℃发芽条件下芝麻素、芝麻林素、水分和干物质量的变化规律。结果表明,在芝麻种子发芽前期、中期和后期,芝麻素含量和芝麻林素含量呈现出“慢—快”的降解规律,芝麻素和芝麻林素含量变化的转折点在萌发36 h和48 h;水分含量和干物质量呈“S”型曲线,符合“慢—快—慢”的增长规律,其中水分变化的转折点是在萌发24 h和84 h,干物质积累量变化的转折点在萌发36 h和96 h。在芝麻种子发芽过程中,水分与干物质量呈显著正相关,芝麻素含量与芝麻林素含量呈显著正相关;水分、干物质量与芝麻素含量、芝麻林素含量呈显著负相关。本研究将为进一步探讨芝麻素和芝麻林素在种子发芽过程的生理机制奠定基础。     

基于夏玉米产量和氮素利用的水氮减量方案优选

针对当前夏玉米生产中水氮投入不合理,缺少综合夏玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量对水氮优化管理模式评价的问题,运用层次分析法、熵权法、博弈论组合赋权计算各指标权重,使用TOPSIS法建立模型对水氮减量方案进行综合评价,为关中平原夏玉米节水节肥环保增效的生产模式提供理论依据。于2018—2020年在陕西杨凌开展水、氮二因素裂区田间试验。设置3个灌溉处理,以传统灌水量(800 m³ hm^–2,W2)为对照、在此基础上减50%(400m³ hm^–2,W1)和减100%(0 m³ hm^–2,W0)。每个灌溉量下设5个施氮梯度,以传统施氮量(300 kg hm^–2,N300)为对照、在此基础上减25%(225 kg hm^–2,N225)、减50%(150 kg hm^–2,N150)、减75%(75 kg hm^–2,N75)和减100%(0)。分析不同水氮减量处理夏玉米产量、氮素利...     

水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响

以高产氮高效品种(德香4103)和中产氮低效品种(宜香3724)为材料,通过“淹水灌溉+氮肥优化运筹(W1N1)”、“控制性交替灌溉+氮肥优化运筹(W2N1)”、“旱种+氮肥优化运筹(W3N2)” 3种水氮管理模式处理,研究其对氮素利用及产量的影响及其生理特性,并探讨氮素利用及产量与生理响应间的关系。结果表明,氮效率品种间的差异与水氮管理模式对水稻氮素利用特征、灌溉水生产效率、生理特性及产量均存在显著影响;不同氮效率品种间在氮肥利用效率方面的差异明显高于水氮管理模式的调控效应;而水氮管理模式对灌溉水生产效率、总吸氮量、氮素干物质生产效率及稻谷生产效率的调控作用显著。W2N1相对于W1N1及W3N2水氮管理模式能促进不同氮效率水稻拔节至抽穗期、抽穗至成熟期氮素的累积,提高功能叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性、光合速率(P_n)及根系活力,进而提高稻谷产量及氮肥利用率,且对中产氮低效品种的调控效应显著高于对高产氮高效品种,为本试验最佳的水氮管理模式。高产氮高效品种的平均总颖花数、拔节至抽穗期稻株氮累积量、功能叶GS活性、P_n及根系活力均显著高于氮低效品种,尤其结实期高产氮高效品种更有利于维持叶片及根系的代谢同化能力,利于氮素转运、再分配到籽粒中提高稻谷生产效率及氮肥利用效率,是氮高效品种相对于氮低效品种高产、氮高效利用的重要原因。相关分析表明,水氮管理模式下不同氮效率水稻主要生育时期功能叶GS活性、P_n及根系活力与氮素利用及稻谷产量均存在显著或极显著的正相关;尤其以水稻抽穗期剑叶GS活性及根系活力与氮素利用及稻谷产量的正相关性最高。     

水氮互作下水稻氮代谢关键酶活性与氮素利用的关系

以杂交稻冈优527为材料,设“淹水灌溉”(W₁)、“前期湿润灌溉+孕穗期浅水灌溉+抽穗至成熟期干湿交替灌溉”(W₂)和“旱种”(W₃)3种灌水及不同的施氮量处理,研究对水稻氮代谢酶活性及氮素吸收利用的影响,并探讨各生育期水稻氮代谢酶活性与氮素吸收利用及产量间的关系。结果表明,水与氮对水稻各生育期氮代谢酶活性及氮素吸收利用有显著互作作用,W₂相对于其他灌水处理有助于拔节至抽穗期水稻吸氮量的增加,提高氮素干物质生产效率及稻谷生产效率,而且与施氮量为180 kg hm^-2 耦合能达到提高氮代谢酶活性、增产、提高氮肥利用效率的目的,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;施氮量达270 kg hm^-2 时水氮互作优势减弱,不利于3种灌水方式下硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性的提高,还会导致产量及氮效率的下降。相关分析表明,水氮互作下各氮代谢酶活性与氮素利用特征及产量间存在显著或极显著的相关性,据此可将各生育期功能叶GS活性作为准确判断水稻各生育期氮素积累量的指标;并可将抽穗期剑叶中NR、GS、GOGAT及内肽酶(EP)活性作为综合评价水稻产量及氮效率的指标。     

基于粮食安全的河南省耕地压力动态分析及预测

为了明确阐述河南省的耕地压力状况和粮食供给情况,依据统计数据,分析了1978-2012年河南省耕地、人口、粮食产量等的动态变化,计算了耕地压力指数和土地资源承载力指数,最后应用灰色马尔科夫模型对2013-2022年的耕地压力指数进行了预测。结果表明：1978年以来,耕地总量和人均耕地面积不断减少,但由于耕地生产率的提高,粮食总产量和人均粮食产量却逐渐增加,从而耕地压力指数和土地资源承载力指数呈波浪式递减趋势。通过预测,2013-2022年河南省的耕地压力指数持续缓慢减小。可见,农业科技水平以及复种指数的不断提高能够减轻耕地压力,保障区域粮食安全。     

氮响应转录因子Zm NLP5影响玉米根系生长的功能研究

研究作物氮高效机制并挖掘利用其中重要的调控基因,对我国农业绿色发展具有重要意义。前期我们发现氮响应转录因子ZmNLP5调控亚硝酸还原酶基因的表达,对玉米氮素吸收利用具有促进作用,但其调控机制尚未明确。基于此,本研究以ZmNLP5基因突变体(zmnlp5)和野生型(WT)植株为研究材料,深入解析ZmNLP5影响玉米氮素吸收利用的生理机制。足氮(sufficient nitrogen, SN)和低氮(deficient nitrogen, DN)条件下研究材料表型分析发现, DN条件下相对于WT植株, zmnlp5植株根长显著降低。根部不同区域ZmNLP5表达量分析发现, ZmNLP5主要在根尖区域表达。不同亚硝酸盐浓度处理下,研究材料的根长和根尖区域亚硝酸盐含量分析发现,当亚硝酸盐的浓度高于2mmol L~(-1)时,zmnlp5突变体根长相对于WT显著降低,zmnlp5植株根尖区域亚硝酸盐积累量显著高于WT。SN和DN条件下研究材料根部亚硝酸盐含量检测发现, DN条件zmnlp5植株根尖区域所积累的亚硝酸盐也显著高于WT。综上所述,转录因子ZmNLP5在玉米植株响应低氮环境根部伸长生长中发挥重要功能,该结果为玉米氮高效育种提供了一定的理论基础。     

基于叶绿素荧光参数的滴灌棉花氮素营养估测模型

【目的】建立基于叶绿素荧光参数的棉花叶片氮素营养监测模型,为棉花高效施氮及植株生长状况的无损监测提供方法。【方法】在水肥一体化滴灌条件下,以新陆早58号为试验材料,设置4个施氮水平,测定了棉花生长关键时期顶2(从顶部数起)至顶5叶的叶绿素荧光参数和氮素含量,分析了棉花叶片氮素含量与荧光参数的关系。【结果】(1)棉花出苗70 d后,叶片氮素含量以及光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学活性(Fv/F0)、PSⅡ潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ最大光化学效率(Fv’/Fm’)均随着棉花生长呈逐渐下降趋势。(2)不同氮素处理下,各叶片氮素含量以及叶绿素荧光参数Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ和Fv’/Fm’均随施氮量的增加而上升,其中N2(240 kg·hm-2)处理下各荧光参数值最大。(3)叶片氮含量与Fv、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ都呈现极显著正相关关系,与荧光参数ΦPSⅡ、Fv’/Fm’间呈现较好的指数函数关系,与荧光参数Fv、Fv/Fm、Fv/F0呈现良好的线性函数关系。顶5叶可变荧光(Fv)与叶片氮素含量建立的关系模型(y=0.0022x+1.6243)的模拟效果最好,决定系数达到0.928,相关系数达到0.963,呈极显著正相关。【结论】适量施氮(240 kg·hm-2)能够提高PSⅡ的活性及PSⅡ反应中心开放部分的比例,进而改善棉花叶片光合能力。顶5叶氮素含量与叶绿素荧光参数Fv构建的模型精确度和拟合效果较其他荧光参数好,因此可以选用荧光参数Fv来监测棉花叶片氮素含量,进而监测植株的氮素营养状况。     

“红三角” 经济圈耕地压力动态变化研究

针对区域日益突出的人口与粮食矛盾问题,运用最小人均耕地面积和耕地压力指数模型,分析了＂红三角＂经济圈耕地所受压力的变化。结果显示：2000—2010年耕地压力呈上升趋势,2003年和2008年出现2个明显峰值,韶关市、赣州市和郴州市3地变化略有差异。这是由于受农业内部调整、农民种植积极性下降以及气象灾害的影响而导致的粮食播种面积占总面积的比重、复种指数和粮食产量下降造成的;区域耕地压力上升的另一原因是人口增长过快。因此,为遏制其恶性发展,确保区域农业的可持续发展,建议：（1）控制人口增长;（2）实施耕地保护补偿机制,提高粮食种植的收益和农户种粮积极性;（3）改善农田条件,减少自然灾害对耕地的破坏;（4）优化农业用地结构,增加复种指数,提高粮食单产;（5）开发后备耕地资源,增加耕地数量。     

秸秆还田对土壤氮磷及水土的影响研究

秸秆还田作为低碳农业、有机农业的重要环节,对改善土壤结构,减少水土流失,提高土壤的养分含量具有积极作用。秸秆还田主要通过增加土壤孔隙度,降低土壤容重从而调节地温,达到蓄水保墒的功能,促进作物生长。秸秆还田能有效增加土壤有机质含量,提高氮肥的利用效率,有效减少氮素、磷素的流失,提高土壤氮素的含量,对土壤中有效磷和全磷含量均有所提高,改善农田生产环境,保障粮食增产能力。秸秆还田能有效减少地表径流量和径流次数,从而减少径流所带走的养分,减缓对周围水系的面源污染,有利于提高土壤含水量。有效的秸秆还田对N2O等温室气体的排放的实验研究,有着不同的研究结果。但是秸秆还田的实施还存在着一定的问题,应进一步深入研究秸秆还田对土壤养分和环境的影响机制,进行长期监测实验,发展恰当的秸秆还田方式,减少化肥的使用,对促进我国农业的持续快速发展有着十分重要的意义。     

粮食安全下的河南省耕地压力预测分析

对河南省2002—2012年间耕地资源动态变化进行了定量分析,并应用灰色系统GM(1,1)预测模型,对未来10年间耕地压力变化进行了预测。结果表明：随着中原经济崛起,虽然一定数量耕地被建设占用,但耕地压力指数整体上还是呈现下降趋势,主要原因是粮食生产力在提高,政府在严控耕地数量基础上,通过土地复垦、整理、开发及一定范围的农业结构调整又补充了一定数量耕地,在未来10年,河南省耕地压力指数呈递减趋势,粮食供给大于需求,基本可以实现河南省粮食安全。     

安徽省耕地资源开发优势度变化分析

农业资源的高效利用是粮食安全的关键因素,对耕地资源优劣现状的研究可以为有效的开发耕地资源提供参考。以安徽省为例,提出了以土地生产效率和土地资源开发潜力为基础的耕地资源开发优势度的概念和模型。并分别计算了其各县域的相关指标,进行比较分析。结果显示,该模型很好的拟合了安徽省耕地资源的现状和区域差异。     

黑龙江省耕地资源安全研究

【研究目的】为完善各地区耕地资源安全问题研究,笔者以集中连片耕地大省黑龙江省为研究区,构建耕地资源安全评价指标体系。采用熵值法、综合评价法及障碍度模型对黑龙江省2007—2016年的耕地安全状况及趋势进行定量分析。结果表明：（1）2007—2016年黑龙江省耕地资源安全经历了“临界安全—较安全—临界安全—较安全”的波动状态;（2）通过对准则层分值及趋势进行分析,发现生态安全分值有较大波动的下降,耕地生态安全问题凸显;（3）以障碍度模型对2007—2016年研究区指标数据进行计算,发现生态安全指标因子的障碍度在中后期愈发凸显,问题集中在农耕化学生产资料的过量投入。基于此,控制化学生产资料投入,实行有效轮耕、休耕制度和农业生产补偿机制是必要的。     

基于粮食安全的区域耕地压力测算——以江苏省为例

为了探究江苏省耕地资源的安全状况,以便为有效地进行耕地利用、保护和管理提供一定的参考,采用江苏省1971—2009年修正后的耕地数据,使用最小人均耕地面积和耕地压力指数对江苏省及其地市耕地压力进行测算。结果表明,在20世纪的后20年,家庭联产承包责任制的实施,解放了农业生产力,耕地压力指数呈逐年减小的总趋势;进入21世纪后,城市化和工业化建设对耕地的大量占用,以及农民种粮积极性的降低,使得耕地粮食综合生产力下降,耕地压力逐渐增大,继而政府进行的宏观调控,又使全省平均耕地压力有所缓解。然而,全省13个地市耕地压力程度呈现出显著差异,其中南京、无锡、苏州和常州耕地承受巨大压力;徐州、镇江和南通耕地压力初现;其余6个地市无耕地压力。基于粮食安全的耕地压力研究表明,缓解耕地压力的途径一是提高耕地粮食综合生产力,二是防止耕地的继续流失。     

典型黑土区耕地生态安全评价及阻力分析——以长春市为例

研究旨在针对黑土区耕地生态安全状况,以典型黑土区长春市为例,基于“压力-状态-响应”模型构建黑土区特有的耕地生态安全评价指标体系。釆用层次分析法和熵值法相结合的综合确权法及阻力度模型对长春市2005—2014年的耕地生态安全状况以及阻力因素进行分析。研究结果表明：（1）2005—2014年长春市耕地生态安全等级经历了“安全—临界安全—较安全—临界安全”的变化过程,呈波动下降的状态;（2）长春市耕地生态安全响应指数呈上升状态,压力指数和状态指数呈下降状态;（3）从单项阻力指标变化趋势上看,草地覆盖率、自然灾害受灾指数、农业财政支出比重、单位耕地面积化肥负荷等指标阻力度上升幅度较大;（4）长春市下辖县市耕地生态安全的空间分布方面,2005年长春市地区均处于安全和较安全状态;2008年安全区分布范围向长春市西部缩小,敏感区向长春市东部扩展;2011年除双阳区之外,长春市其他地区均处于安全状态。因此在耕地利用过程中应注重水土保持和化肥农药的科学利用,保护黑土区的耕地生态安全。     

中国耕地资源安全研究进展

中国耕地资源安全问题日益突出,耕地资源安全研究已成为当前耕地资源可持续利用研究的前沿课题。此文在诠释耕地资源安全概念的基础上,分别从耕地资源安全评价、耕地资源安全预警以及耕地资源安全保障三个方面对中国耕地资源安全研究的主要内容及研究进展进行了综述,指出中国耕地资源安全应在基础理论、安全综合、安全模拟、研究尺度以及保障主体行为与激励机制等方面加强研究。其中综合耕地数量、质量和生态环境保护的区域耕地资源安全评价及预警研究将是未来研究的重点和难点,区域耕地资源安全模拟是未来区域耕地资源安全研究的主要方向。     

河南省农业资源利用探析

为充分合理利用河南省的农业资源,笔者探析了河南省农业资源利用存在的问题,调查和研究资料表明：河南省人口的持续增长为农业资源利用带来很大压力,耕地面积不断减少、质量下降,多数耕地生产力较低;并不丰富的水资源,近几年污染严重、农业用水浪费普遍,用水效率急待提高;气候资源较为丰富,但仍未能充分利用,气象灾害危害较大;农作物种类多,农业生物资源比较丰富,部分地区的小麦、玉米等粮食作物产量高,但生产技术条件有待提高。最后针对存在的问题,提出解决对策。     

基于Landsat8 OLI数据的山东省耕地信息提取研究

为了探讨美国最新发射的陆地卫星Landsat8 OLI影像在耕地信息提取方面的效果,为了解该影像的应用潜力提供一些信息,采用遥感图像处理软件ENVI,对覆盖山东省区域的12幅Landsat8 OLI影像进行了计算机校正和增强处理,通过目视解释、监督分类和非监督分类交互式的分类方法提取山东省的耕地信息。结果表明,基于Landsat8 OLI数据提取耕地信息适宜波段是543波段和652波段组合,提取精度达到91.8%,Landsat8 OLI数据可以满足耕地利用及管理中对耕地信息适时获取的要求。

     

农村土地整治社会可持续性评价初探

为促进土地整治社会可持续性评价相关研究及实践应用,提出了农村土地整治社会可持续性的基本概念,基于PSR模型,构建了评价指标体系,并进行了综合评价。结果表明,通过典型案例分析,压力、状态及响应的评价分值分别为0.50、0.65、0.68,社会可持续综合评价值为0.62,协调指数为1.72,总体上处于中等可持续的水平。随着城镇扩张,耕地减少,城乡用地矛盾加大,土地整治的驱动力随之增强,相关部门应做好相应配套措施,缓解社会压力,提升社会状态,促进农村土地整治活动社会层面的可持续。