利用产量差距方法进行华北冬小麦产量受气候影响规律的分析--以河北省栾城县为例

为了进一步分析华北气候要素对小麦产量的影响,基于地处华北腹地的中国科学院栾城农业生态系统试验站,采用逐日作物生长动态模型模拟冬小麦生产潜力(Ymp),并计算其与充分灌溉条件下实际产量(Yh)的产量差距(YG),利用相关分析和逐步回归分析,进行Yh、YG与不同时段气候因子的关系分析。结果表明,抽穗前日照时数和各温度因子与YG表现为正相关趋势,而抽穗后日照时数、日较差与YG为负相关趋势。说明生育前期较好的光温条件更多地增加生产潜力,而后期光照、日较差增加可以更好地满足冬小麦旺盛生长的需要,更多地提升冬小麦的实际产量。从实际产量来看,整个小麦发育期多个时段的日照时数和气温日较差对Yh呈正相关的影响趋势,表明生长季较高的光照和日较差条件对冬小麦实际产量有利。几乎整个发育期降水量与YG表现出负相关趋势,但与充分灌溉条件的Yh相关不显著,说明降水对YG的影响主要在于对生产潜力的减少作用。只有6月上旬降水量与YG呈显著正相关,与Yh有较弱负相关,说明接近成熟时降水对充分灌溉条件的小麦产量可能有不利影响。     

农田生态系统水分循环与作物水分关系研究

通过对我国不同类型农田生态系统水分循环与作物生产力关系的网络研究,探讨了我国主要类型地区小麦、玉米、大豆等几种主要作物的菡散耗水和需水规律、水分利用效率和作物水分生产函数,获得这些地区主要作物耗水需水特征及小麦水分生产函数。结果表明,在不同生态系统优化结构模式中作物与水分关系均得到极大改善,节约了作物用水,提高了作物产量和水分利用效率。     

中国北方主要旱地作物需水量的计算与分析

论述了作物需水量的概念及其计算模式,根据作物,土壤和气候资料,计算了中国北方主要旱地作物小麦、玉米、谷子、甘薯和马铃薯的作物需水量,并对这些作物的需水规律与作物生长关系进行分析。     

株洲市白马乡土壤和农作物重金属污染评价

本文对株洲市白马乡土壤及其农作物中重金属含量进行了调查并对其污染进行了评价。结果表明:该乡土壤和作物均受到了不同程度的重金属污染,土壤达不到土壤环境质量二级标准要求,作物达不到食品卫生标准要求,土壤重金属污染因子主要为Cd,作物中主要重金属污染因子为Cd、Pb。附近清水塘工业区排放的大气污染物重金属尘是造成白马乡土壤和作物重金属污染的主要因素。不同测点土壤和作物污染程度差别极大,主要和各测点与最大重金属尘污染源距离的远近、方位及风向有关。     

施肥促进作物水分利用机理及对产量影响的研究

在田间及盆栽试验条件下,以小麦为主要实验材料,研究了干旱下无机营养与作物产量、生长、水分利用效率及抗旱性的关系.结果表明:旱地施肥明显提高了作物产量和水分利用效率,但干旱程度明显影响了肥效的发挥;不同营养元素对作物抗旱性的影响并不相同,氮、钾营养主要通过增强作物的渗透调节和气孔调节改善作物的抗旱性,而磷营养则明显改善了作物抗旱性.最后,从作物水分关系、气孔反应、渗透调节、地上地下关系等方面对施肥提高作物产量、水分利用效率和改善抗旱性的原因进行了分析.     

我国粮油作物产品真菌毒素风险评估现状与对策探讨

本文分析了粮油作物产品在农产品质量安全监管中的重要地位,梳理了真菌毒素污染主要类型、危害,介绍了国内外粮油作物产品风险评估取得的进展和成效,提出了今后我国粮油作物产品真菌毒素风险评估建议。     

中国主要作物灌溉需水量空间分布特征

作物需水量和灌溉需水量的时空分布是科学地制定不同地区灌溉用水定额的依据。该文基于全国范围200多个气象站近30 a逐日的气象资料和不同地区作物生育阶段的调查统计资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith方法和作物系数法,计算了30种作物的需水量和净灌溉需水量,并用各地灌溉试验站的实测资料进行了检验。利用GIS的空间分析功能,采用反距离加权插值法得到主要作物多年平均作物需水量与净灌溉需水量的等值线图。选择种植面积最广的小麦、玉米、棉花和水稻4种作物,分析其作物需水量与净灌溉需水量的空间分布特征,得到不同地区主要作物的灌溉需求指数。研究表明：中国东北区、长江中下游区、华南区、川渝区和云贵区平均灌溉需求指数小于0.5,作物对灌溉的需求比较低;华北区、蒙宁区和晋陕甘区旱作物30%～50%的需水靠灌溉补充,水稻55%～80%的需水依靠灌溉;新疆地区主要作物的灌溉需求指数均在0.7以上,农业的发展完全依赖于灌溉。     

华北平原种植结构变化对农业需水的影响

不同种植结构下的农田需水研究是调整农业种植结构、制定切实可行的区域灌溉方案的重要依据。为了定量估算华北平原种植结构变化对农业需水的影响,本文基于MODIS NDVI数据和TM/ETM遥感影像提取了2002年和2012年华北平原主要作物类型及其种植面积,同时基于作物系数法计算了华北平原7种主要作物需水量,分析了华北平原种植结构变化对作物需水的影响。结果表明:2002—2012年,主要作物种植面积减少60.7万hm~2。其中,种植面积明显减少的作物分别为冬小麦-夏玉米(-43.18万hm~2)、棉花(-32.43万hm~2)、水稻(-9.3万hm~2)和春玉米(-4.9万hm~2),种植面积增加的作物主要是林果(+16.61万hm~2)和蔬菜(+12.6万hm~2)。2002—2012年,华北平原主要作物的总需水量从742.7亿m~3下降至695.5亿m~3,共下降6.37%。其中,需水量减少的作物类型为冬小麦-夏玉米(-35.41亿m~3)、棉花(-24.31亿m~3)、水稻(-7.48亿m~3)和春玉米(-2.1亿m~3),需水量增加的为林果(+11.24亿m~3)和蔬菜(+10.71亿m~3)。从空间分布来看,华北平原作物需水量整体呈减少趋势,仅在河北平原、鲁西北以及滨海平原靠近城市周边的区域呈增加趋势,其中滨海平原需水增加量最大。华北平原由于作物种植面积减小引起的作物需水减少量达44.7亿m~3;由作物种植结构调整引起的作物需水减少量为2.5亿m~3。种植规模的减小是华北平原作物需水量减少的主要原因。     

作物产量潜力极限研究

应用模型模拟方法研究近5 0年来主要作物产量演变趋势结果表明,作物长期进化过程中产量演变遵循S曲线增长规律,目前主要作物产量处于S曲线驻点(最快增长值点)左右,种植效益已开始下降,进一步提高产量日益困难,作物产量将不断接近其极限,多数作物未来产量潜力极限约为目前产量的2～3倍。提高作物产量潜力途径主要包括加强农田水利建设、提高作物育种手段、强化作物栽培措施、优化投入和改善作物生长的大环境等     

多时相归一化植被指数NDVI的时空特征提取与作物长势模型设计

目前国内外对作物长势遥感监测研究主要集中在发展具体指标及其定量化,忽略了作物长势的时空特征。作物长势是一个时空变化的过程,同一时相的作物长势在空间地域上和同一空间地域的作物在不同时相上存在差异。因此,时空特征的提取是进行大尺度作物长势监测的基础。该文讨论多时相归一化植被指数NDVI时空特征提取并反映为相关的特征参数,并讨论了作物长势监测模型的建立     

基于田间调查数据分析漳河灌区水稻灌溉水生产力分布异质性及其影响因素

在漳河灌区农田尺度的基础上,基于农户调研结果和文献调研的大田数据,分析当地水稻灌溉水生产力及其影响因素的空间异质性,利用相关性分析和偏最小二乘回归分析进行灌溉水生产力关键影响因子的筛选。结果表明：（1）漳河灌区总、四干渠控制村组水稻产量最小,灌溉水生产力则表现为三干渠控制村组最大而总干渠控制村组最小;（2）灌溉水生产力与单位面积灌水量、生育期日平均太阳辐射和土壤粉砂粒含量呈现极显著负相关,与日平均气温和土壤黏粒含量呈现极显著正相关;（3）灌溉水生产力受单位面积灌水量、施氮量、生育期内日平均气温、日平均太阳辐射和土壤黏粒含量的影响较大。因此,管理措施和气象因素是改善漳河灌区水稻灌溉水生产力的关键因素。研究结果可以为改善当地水稻管理水平、提高灌溉水生产力提供数据支持。     

东北粮食主产区县域耕地产能核算及其影响因子分析

为科学确定粮食主产区耕地产能大小,阐明各种因子对产能影响的作用强度及方向,该文以东北粮食主产区典型粮食大县巴彦县为研究区,采用潜力衰减法核算耕地产能大小,揭示其空间分异特征,运用遗传算法对神经网络模型进行修正和改进的因子降维法、通径分析和回归分析法,分析主要因子单一作用和因子间协同作用对耕地产能影响的作用强度及方向。结果表明：1）以玉米为基准作物,2009年研究区耕地理论单产、可实现单产和实际单产分别为2.33、1.58和1.08 kg/m2;理论产能、可实现产能和实际产能分别为547、372和254万t;理论利用潜力和可实现利用潜力分别为0.74和0.50 kg/m2;理论利用强度和可实现利用强度均为0.68;在空间分布上耕地理论单产、可实现单产及实际单产呈现出由西南向东北逐渐降低的分布特征,理论产能、可实现产能及实际产能呈现出由西北向东南逐渐降低的分布特征。2）差值植被指数、地貌类型、坡度、黑土层厚度、有机质、机械化程度、灌溉潜力7个主要因子的单一作用对耕地产能影响很大,其中机械化程度作用强度最大,黑土层厚度最小,除坡度对耕地产能有负向作用外,其他6个因子对研究区耕地产能有正向作用;主要因子间协同作用对研究区耕地产能的影响较大,其他主要因子与地貌类型的协同作用对耕地产能影响强度最大,方向为正;其他因子与主要因子形成的5组相关因子间协同作用对研究区耕地产能的影响同样也不容忽视,化肥施用量等因子与机械化程度协同作用对耕地产能的影响强度最大,方向为正。研究表明,主要因子的单一作用和因子间协同作用对研究区耕地产能具有重要影响。     

西安地区主要粮食作物水分生产率时空分布特性研究

水分生产率是农业水资源管理的一个重要指标。为了揭示陕西省西安市农业水资源消耗与粮食生产的关系,采用空间分析方法,分析了2001—2014年西安市主要粮食作物(小麦、玉米)的灌溉水分生产率利用、作物水分生产率及总流入水分生产率的时空分布规律,并通过灰色关联理论分析主影响因素对作物水分生产率的影响。结果表明:西安地区水分生产率在空间上呈现显著聚集现象;各水分生产率指标均表现出空间分异性,同指标不同年份水分生产率空间分布类似;灌溉水分生产率值介于1.5～2.5 kg/m³,年际间波动较大,在2001—2010年随着时间而逐渐增大,在2011—2014年有减小趋势;作物水分生产率介于0.7～1.0 kg/m³,随时间增长无明显变化;年均气温、化肥施用量、有效灌溉面积、作物播种面积及农业机械总动力依次是影响该地区作物水分生产率的主要因素。     

神木试区作物生产力的综合调查分析

作物生产力是衡量区域社会经济和生态环境状况的重要因子。综合分析了六道沟流域作物生产力的历史、现状及其制约因素,根据FAO推荐的农业生态区域法估算了各主要作物的最大生产潜势（Ymp）和降水生产潜势（Yw）。在应用关联法分析粮食生产力与各生态经济因子关系的基础上,提出了提高作物生产力的途径和设想。     

近50年四川省水稻生产潜力变化特征分析

气候变化对农业生产的影响日益加剧,特别是作为我国粮食重要产区的四川。科学评价气候变化对四川省水稻生产的影响对于区域农业可持续发展具有重要意义。本文基于四川省45个气象站点50年的气象数据和20年的水稻生育期资料,采用侯光良法分析了四川省7个水稻种植区的水稻光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力的时空分布特征,并结合现实生产力数据分析了气候变化背景下四川省水稻的增产潜力。结果表明:1961—2010年四川省水稻生育期内光合生产潜力的空间分布呈北低南高中部最低,光温生产潜力呈现北高南低,气候生产潜力为南北低中间高。近50年来日照时数的减少使得水稻光合生产潜力从20世纪80年代开始持续偏低;温度的升高有利于水稻光温生产潜力的增加,尤其在2006年出现高值;降水量的减少使水稻气候生产潜力从20世纪90年代开始下降明显。四川省水稻存在增产潜力,但增产潜力呈下降趋势,未来应加大农业科技投入,合理利用气候资源,提升水稻生产力。     

绿洲灌区小麦水分生产率在不同尺度上的变化

水分生产率是衡量农业生产水平和农业用水科学性与合理性的综合指标。文章根据民乐县洪水河灌区1995-2006年的气象、灌溉用水量、灌溉面积、作物产量资料,从田间、斗渠、干渠、灌区4个不同尺度分析了小麦灌溉水分生产率年份间的变化情况。结果表明：不同尺度上平均灌溉水分生产率不同,田间尺度为1.414 kg/m3,斗渠尺度为1.013 kg/m3,干渠尺度为1.089 kg/m3,灌区尺度为0.894 kg/m3,并且不同尺度上的灌溉水分生产率在年份间的差异也比较大。2001年洪水河灌区实施了节水灌溉工程,不同尺度上的平均灌溉水分生产率在2001-2006年较1995-2000年有所提高,田间、斗渠、干渠、灌区分别提高了7.9%、19.4%、16.5%、7.4%,说明目前斗渠、干渠尺度上节水力度大,节水效益明显,而灌区尺度还有较大的节水潜力,应成为未来农业节水研究的重点。     

山西寿阳县旱作农业土地生产潜力

北方旱区是中国最具开发潜力的农业生产基地,土地生产潜力作为土地最本质的属性,它的研究越来越受到人们的重视。该文以山西寿阳县33 a气候数据、土壤理化数据和图件资料为基础,采用“机制法”对土地生产潜力分别进行了光合、温度、水分和土壤的逐级订正,估算土地生产潜力。研究结果表明：水分不足是气候生产潜力的主要限制因子,经水分订正后,多年平均气候生产潜力相对光温生产潜力减少了三分之二;土地生产潜力分布特点基本满足地形地貌类型的分布特点,河谷盆地生产潜力较高,山地部位生产潜力较低,而土壤养分总体含量较低,存在重用轻养现象,肥力补偿差。     

基于植被初级生产力的农用地理论和可实现产能核算研究

为解决传统基于农用地分等成果计算农用地理论产能和可实现产能时遇到的问题,本文将植被初级生产力(NPP)测算应用于农用地产能核算。以湖北省武汉市为研究区,运用CASA模型测算研究区农用地NPP,通过样点调查分别建立NPP与农用地理论单产和可实现单产的线性回归模型,在此基础上进行农用地理论产能和可实现产能核算。通过核算得到研究区75个乡镇的农用地理论产能及单产和可实现产能及单产,理论和可实现产能较大的乡镇主要分布在研究区北部及东南部地区,理论和可实现单产较大的乡镇则主要分布在研究区西部和东北地区,而靠近主城区周边乡镇的理论和可实现产能及单产均较低。将核算结果与传统方法计算得到的农用地产能核算成果进行对比分析,发现两种方法的核算成果在乡镇理论和可实现产能分布上非常接近,具有较高一致性;但在乡镇理论单产和可实现单产分布上并不完全一致。研究结果表明基于NPP测算的农用地产能核算方法是可行的,该方法避免了传统核算方法资料收集繁琐,主观性强等不足,且不以农用地分等定级成果为基础,可实现农用地产能快速核算。     

黑龙江省林口林业局森林的潜在生产力

 依据气象资料及森林资源数据,利用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型,对黑龙江省林口林业局的森林潜在生产力进行估算,得出了潜在生产力与温度和降水量的关系,并对林口林业局森林实际生产力进行了评价。结果表明:林口林业局水分条件较好,但热量不足,温度是森林生产力的主要限制因子,其森林潜在生产力为9.3812.64 m³/（hm².a）;森林实际生产力为2.22m³/（hm².a）,仅为潜在生产力的17.56%23.67%,森林生产力水平低的主要原因是幼龄林比例过大;森林潜在生产力处于黑龙江省中上游水平,在同纬度地区处于下游水平。研究结果对林口林业局制订人工林培育方案,优化森林结构,保护与利用森林资源具有参考意义。     

长期试验条件下褐土地力贡献率的演变特征及其影响因素分析

褐土是中国小麦与玉米产区的主要土壤类型之一,土壤地力贡献率显著影响作物产量。为了探明我国褐土土壤地力贡献率演变特征,科学合理地指导褐土土壤管理和施肥,分析了25年(1988~2013年)来长期施肥条件下褐土小麦和玉米地力贡献率的演变特征,并运用通径分析对影响土壤地力贡献率的各个因素进行了分析,结果表明:褐土区小麦和玉米产量的土壤地力贡献率分别为51.6%和54.5%,我国东北一年一熟制玉米褐土,耕地地力逐步下降,经过大约9年和6年明显下降,稳定在40%~60%左右,我国华北一年二熟制小麦褐土,耕地地力逐步下降,经过10年左右的下降,基本稳定在12%~44%左右。通径分析进一步证明,土壤有效磷、速效钾和土壤有机质对玉米地力贡献率影响最大,土壤有效磷贡献率最高,说明土壤有效磷、速效钾以及土壤有机质是褐土区基础地力的主要影响因素,是褐土区土壤地力主要评价指标。