1961-2001年间陕西冬小麦种植北界北移的热量资源分析与评价

气候变暖使农作物种植北界发生了不同程度的北移。为研究冬小麦在陕北地区种植的适宜性, 本文选取了该地区榆林、绥德、横山、吴起和延安5个站点1961-2001年间40年的逐日温度数据进行整理分析, 研究该地区冬前积温、越冬期负积温、1月平均温度、生育期≥0 ℃积温和年极端最低温度等指标及变化情况, 通过热量指标评价陕西省冬小麦北移的可行性。结果表明, 陕北地区冬小麦越冬期负积温、1月平均温和生育期≥0 ℃积温都呈显著升高趋势, 其中, 越冬期负积温每10年升高36.2~71.7 ℃·d, 1月平均温度每10年升高0.32~0.61 ℃, 生育期≥0 ℃积温每10年升高44.1~88.7 ℃·d。此外, 年极端最低温也表现出升高趋势, 但不显著。而冬前积温在延安和吴起两站点分别以20.3 ℃·d·10a^-1和16.1 ℃·d·10a^-1的速率显著升高, 但榆林和绥德两站则有所下降。整体而言, 到2001年, 延安站各项气温指标都能满足北移冬小麦需要, 热量资源不会成为该地冬小麦北移的障碍; 吴起和绥德1月份平均温度偏低, 北移存在一定风险; 而榆林和横山因越冬期负积温和1月平均温度过低而存在较大风险, 不适合北移冬小麦的种植。     

中国种植制度对全球气候变化响应的有关问题Ⅰ.气候变化对我国种植制度的影响

未来全球性气候变暖对我国的种植制度将产生明显的影响,预计我国各地的热量资源将有不同程度的增加,使一年二熟、一年三熟的种植北界有所北移,主要农作物的种植范围、产量、质量都会有所变化.但由于水分变化可能产生的不利影响,使种植制度的变化具有较大的不确定性.     

中国种植制度对全球气候变化响应的有关问题：Ⅰ.气候变化对我国种植制度 ？

未来全球性气候变暖对我国的种植制度将产生明显的影响,预计我国各地的热量资源将有不同程度的增加,使一年二熟,一年三熟的种植北界有所北移,主要农作物的种植范围、产量、质量都会有所变化。但由于水分变化可能产生的不利影响,使种植制度的变化具有较大的不确定性。     

聊城地区气候变化对农业的影响与对策

本文分析了聊城市近50a来的气象资料,结果显示50a来气候发生了一定的变化,主要表现在:一是年平均气温呈明显的升高趋势。冬季气温升高最为明显,1989-2008年,出现了14个暖冬。二是降水量明显减少,平均每10a减少26.3mm。三是日照时数减少,平均年日照时数呈逐年减少趋势,夏季减少最为明显。四是极端气候事件明显增多。20世纪90年代以来,全市高温、暴雨天数呈增加趋势,旱涝灾害交替发生,频率和强度明显上升,暴雪、暴雨、冬春季气温异常偏高等极端气候事件不断出现。据预测,未来的气候变暖趋势将进一步加剧,未来气温将呈上升趋势,降水量增加,极端最高气温和极端最低气温持续上升,极端天气气候事件发生的频率可能性增大,将对农业生产产生很大的影响。     

大同市近40年极端气温的变化特征

为了了解全球变暖背景下大同的气候变化规律及其演变趋势,利用大同市8个气象观测站1971-2010年的气温资料,对全市近40a的极值气温变化特征进行了分析,结果表明:极端最高气温和年平均气温线性升高趋势显著,平均每10a升高0.5℃和0.3℃;极端最低气温线性变化趋势不明显,但年代际变化特征突出;低于-25℃的极端寒冷日数线性下降趋势不明显,而高于33℃的极端炎热日线性增加趋势显著,平均每10a增加1.3d;年平均日较差则在2000年以后明显增大。     

黄土高原地区年极端气温的变化特征

根据黄土高原地区58个气象站点1960-2011年年平均气温和年极端最高、最低气温数据,应用Kriging空间分析法、Mann-Kendall突变检验法对其时空分布特征进行分析.结果表明,(1)1960-2011年黄土高原地区的年平均气温和年平均极端最高、最低气温均呈升高趋势,且除年最低气温外均高于全国平均水平;三者的突变年份分别为1991、1998、1982年.(2)近52a来,该区年平均气温自西北向东南逐渐增加,气候倾向率自南向北逐渐增加,增温突变年份由西北向东南逐渐推迟;年平均极端最高气温在东北、西南部最小,中部较高,气候倾向率在西部、东北部最大,南部最小;年平均极端最低气温自西北向东南方向逐渐升高,气候倾向率北部大于南部,突变年份自西向东逐渐变早.(3)近52a来,该区经历了明显的由冷变暖的增温过程且年极端最低温度的升高对年平均气温升高的贡献最大,研究区极端气温的升高加剧了气温的极端化发展.研究结果对了解极端温度变化对农业生产带来的不利影响具有参考价值.     

近50年来河北省降水和温度极端事件分析

极端气候事件对农业生产有重要影响。利用河北省(含北京和天津)17个站点1957-2006年逐日降水、最高、最低和日平均气温资料,采用线性分析并结合GIS空间分析的方法,对河北省50a来极端天气事件的变化趋势及空间分布特点进行了研究。结果表明:1957-2006年河北省暴雨日数、极端降水事件的频率都在减少,而且干燥事件的频率在增加,但其线性增加趋势并不明显;暴雨和极端降水的变化趋势呈明显的东西差异。极端高温事件增加而极端低温事件减少,冬季变暖的趋势比较显著;低温日数有显著减少趋势,但高温日数有一个微弱的上升趋势,其变化趋势的空间分布具有很好的一致性。河北省具有干暖化倾向,农业生产应采取相应的适应对策。     

宁夏引黄灌区近50年北移冬小麦越冬期温度变化特征分析

利用宁夏引黄灌区所辖市（县）的11个气象站点1961-2009年的逐日温度数据,分析了当地北移冬小麦种植区各项温度指标的变化特征。结果表明：近50a来,宁夏引黄灌区1月极端最低气温的平均值为-19.8℃,冬小麦北移后比北移前升高了3.9%;1月的平均温度为-7.4℃,冬小麦北移后比北移前升高了12.8%,1月平均气温低于-9℃的年数减少了75%,说明宁夏引黄灌区北移冬小麦已经处于冬小麦种植北界内的适宜种植区;北移冬小麦生育期≥0℃积温平均值为1969.6℃.d,冬小麦北移后比北移前增加了11.1%,但无论冬小麦北移之前还是之后,宁夏引黄灌区冬小麦生育期≥0℃积温都能保证冬小麦正常生长;北移冬小麦越冬前≥0℃积温平均值为363℃.d,北移后比北移前增加了10.3%,接近华北冬小麦生长所需冬前≥0℃积温400℃.d的下限;越冬期负积温平均值为-586℃.d,北移后比北移前增加了22.3%,但仍然达不到华北冬性和强冬性品种安全越冬的越冬期负积温的下限。因此,适时早播和加强水肥管理以增加冬前≥0℃积温、培育壮苗和提高冬小麦的越冬存活率是保证北移冬小麦高产的关键技术措施。     

1959-2007年安徽省降水时空变化特征分析

利用安徽省1959-2007年的逐日降水资料,采用线性回归法、Mann-Kendall法、累积距平法和Morlet小波分析方法,分析了近49a降水变化趋势及变化特征。结果表明,安徽地区夏季和冬季降水有显著的增加趋势(P<0.05),春、秋季和年降水量的变化趋势不显著。全区年降雨日总数有极显著的减小趋势(P<0.01),但暴雨日数却有所增加。雨日总数自南向北递减,但暴雨日数的气候倾向率却有自南向北增加的趋势。全省年降水量和四季降水量大致存在两个主周期的变化,2～4a周期震荡趋势逐渐明显。安徽地区雨日减少,强降水增加,降水有集中化趋势。20世纪90年代中期以后,降水宽幅震荡趋势凸显,不确定性增加,导致旱涝灾害发生可能性增加,会对当地农业生产带来不利影响。     

黑龙江省近45年积温变化及积温带的演变趋势

选取黑龙江省80个地面气象站1961-2005年≥10℃积温资料,研究黑龙江省积温变化及其引发的积温带变化和演变趋势.积温用逐日平均气温通过5日滑动平均方法计算得出,采用Mann-kendall方法进行突变检验.结果表明:随着全球气候变暖,近45a黑龙江省≥10℃积温呈明显增加趋势;积温的年代际变化显示出20世纪70年代略有减少、而后显著增加的变化趋势;M-K检验结果显示,积温在1993年发生突变性增加.由于黑龙江省≥10℃积温的累进增加,全省≥10℃积温带出现明显的北移和东扩,其中,第一积温带北移最明显,平均达0.5个纬距,第三积温带东扩最明显,达2个经距.     

种植方式和施氮量对冬油菜产量与水氮利用效率的影响

为确定中国西北地区冬油菜适宜的种植方式及其施氮量,该文通过3 a田间试验,在垄沟集雨(ridge film mulching and furrow planting,RFMF)和传统平作(flat planting,FP)2种种植方式下设置6个施氮量:0、60、120、180、240和300 kg/hm~2(以N计,下同),分别记为N0、N60、N120、N180、N240和N300,研究不同种植方式和施氮量对冬油菜产量和水氮利用效率的影响。结果表明,与FP相比,RFMF能显著提高冬油菜收获时的地上部干物质量(aboveground dry matter,ADM)、氮素累积吸收量、籽粒产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)和氮肥偏生产力(nitrogen partial factor productivity,NPFP),并显著降低其耗水量(evapotranspiration,ET)。相同ET下,RFMF方式下冬油菜的籽粒产量和WUE均高于FP。RFMF方式下,在0~240 kg/hm~2施氮范围内,冬油菜的ADM、氮素累积吸收量、籽粒产量和WUE均随施氮量的增加而显著增加,超过240 kg/hm~2,ADM和氮素累积吸收量不再显著变化,而ET显著增加,籽粒产量和WUE显著降低。2种种植方式下,冬油菜的氮肥农学利用率(nitrogen agronomic efficiency,NAE)、生理利用率(nitrogen physiological efficiency,NPE)和吸收利用率(nitrogen recovery efficiency,NRE)均随施氮量的增加,先增后降,且基本在N180处理最大;冬油菜的NPFP随施氮量的增加而降低。RFMF方式下,N240处理冬油菜的NAE、NPE、NRE和NPFP与N180处理无显著差异;且N240处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3a平均为3 002 kg/hm~2和9 538元/hm~2;FP方式下,N180处理冬油菜的籽粒产量和净效益最高,3 a平均为2 291 kg/hm~2和7 498元/hm~2;2种种植方式的最高产量和净效益相比,RFMF可分别提高31.0%和27.2%。综上,在西北地区RFMF可应用于冬油菜的栽培,且适宜施氮量为240 kg/hm~2。     

2004-2015年长江中下游地区冬油菜生产碳足迹的时空变化

长江流域是我国油菜生产的主产区,系统分析油菜生产碳足迹对促进该地区农业低碳化生产与缓解气候变化的影响具有重要的意义。本文基于油菜播种面积、产量及生产投入等统计资料数据,运用农业碳足迹理论和生命周期评价法定量分析2004-2015年长江中下游地区油菜生产碳足迹时空变化动态及其构成。研究结果表明,油菜生产的碳足迹呈先下降后上升的趋势,最低点出现在2013年,为2 177.6 kg·hm^-2;肥料和人工是长江流域油菜生产主要的温室气体排放源,分别占总碳足迹的50.9%~53.1%和5.8%~8.4%。不同省份间油菜生产碳足迹具有明显的差异,江苏省和浙江省的单位面积碳足迹（CF_a）和单位产量碳足迹（CF_y）均较高,而湖南和江西两省的CF_a和CF_y均较低。长江中下游地区油菜高产省CF_a、CF_y显著高于低产省,其中,氮肥、磷肥和复合肥产生的碳足迹值均显著高于低产省份,分别提高81.7%、81.2%和112.8%（P<0.05）。研究表明发展油菜生产节肥技术,加强机械一体化技术以减少人工成本是未来长江流域油菜应对气候变化发展低碳农业的重要举措。结果部分尽量详细些     

磷肥对甘蓝型春油菜产量、磷肥利用效率及经济效益的影响

利用大田试验研究了不同磷肥用量对甘蓝型春油菜产量、养分积累、磷素利用效率和经济效益的影响。结果表明,在低磷土壤上施用125 kg/hm2N和135 kg/hm2K2O基础上增施磷肥,可显著增加油菜不同部位产量,其中籽粒产量平均提高12.5%,生物量平均提高29.0%。施磷明显提高油菜地上部P素含量,有利于促进油菜K素营养累积,但对N素、K素含量无显著影响。随磷肥施用量的增加,磷肥偏生产力显著下降,施磷后磷肥农学效率、磷肥表观利用率和磷肥生理利用率平均分别为4.6 kg/kg P2O5、13.0%和40.2 kg/kg P2O5,磷肥对籽粒产量的贡献率仅为10.9%。根据经济效益分析结果,青海甘蓝型春油菜生产中磷肥用量以75 kg/hm2为宜。     

栽培模式对直播油菜生长、产量和养分吸收利用的影响

发展直播油菜对增加我国油菜种植面积和总产有重要意义,但栽培措施尤其是施肥技术的滞后极大地影响了油菜的产量及施肥效果。2009/2010年度在湖北省油菜主产区设置田间试验,研究栽培模式对直播油菜生长、产量、经济效益和养分吸收利用的影响,探讨适合当前生产的高产高效栽培技术。结果表明,各优化模式比农民习惯栽培模式均有增产增收效果,其中在30104 plant/hm2种植密度、秸秆还田和加强病虫草害防治的基础上进行优化施肥（氮、磷、钾肥用量分别为N 195 kg/hm2、 P2O5 90 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2,硼砂用量15 kg/hm2,氮肥和钾肥分次施用）的模式Ⅲ表现最好,比农民习惯施肥增产35.9 %、增收1632 Yuan/hm2,地上部干物质量和养分累积也均较高,氮、钾肥偏生产力分别为N 13.7 kg/kg和K2O 29.8 kg/kg,实现高产高效目标。说明当前直播油菜的栽培模式应结合其生长发育进程和养分吸收规律,适当密植以增库促源,加强植保防治病虫草害,更重要的是积极推行平衡施肥和有机、无机配施,并合理安排施肥时期及比例。     

秸秆还田与氮磷钾化肥配施对直播冬油菜产量及其构成因子的影响

明确化肥施用和秸秆还田对直播冬油菜产量及其构成因子、群体密度以及养分吸收与利用的影响,为油菜轻简化种植提供理论依据和技术支持。试验于2014~2015年在湖北省武汉市开展,以甘蓝型油菜品种华油杂62为材料,设置对照(CK)、施氮磷钾肥(F)、秸秆还田(S)和氮磷钾肥配合秸秆还田(F+S)4个处理。结果显示,4个处理的油菜籽产量分别为32、1 468、102和1 843 kg/hm2,不施肥处理产量极低,施肥和秸秆还田均能显著提高油菜籽产量,且施肥与秸秆还田具有正交互作用。分析产量构成因子可知,化肥施用显著提高收获密度、单株角果数和每角粒数,而秸秆还田显著提高收获密度。单株角果数对产量直接影响最大,在收获密度55万株/hm2范围内,随密度的增大而增加,收获密度和单株角果数与产量相关程度最高。直播油菜群体密度随生育期推进逐渐降低,CK处理密度降幅最大,其次是S处理,F+S和F处理降低最少,最终收获密度F≈F+SSCK。结果还表明,施肥配合秸秆还田显著促进了油菜对养分的吸收积累。施化肥提高了氮磷收获指数,秸秆还田显著降低氮磷钾素收获指数,但可以提高肥料农学利用率。研究结果说明,秸秆还田和氮磷钾肥配施利于构建良好的产量构成因子,保障收获密度,提高直播冬油菜产量,促进油菜养分吸收和利用。     

Potassium‐fertilizer management in winter oilseed‐rape production in China

Optimal potassium (K) fertilization is beneficial for oilseed‐rape (Brassica napus L.) yield and quality. However, the discrepancy between the high K demand of winter oilseed rape and low soil fertility and insufficient potassium input has limited the sustainable development of oilseed‐rape production. A series of on‐farm experiments in the key winter oilseed‐rape domains of China was conducted from 2004 to 2010 to evaluate K‐fertilizer management for winter oilseed rape. Currently, the average NH₄OAc‐extractable K content in the 0–20 cm soil layer is 89.1 mg kg^–1 indicative of “slight deficiency”. In addition, farmers in China usually fail to use sufficient K fertilizer in oilseed‐rape production, the average mineral‐potassium‐fertilizer input in 2010 being only 35 kg K ha^–1, far lower than the recommended rate of potassium for winter oilseed rape. Adequate potassium fertilization significantly raises seed yield. The average yield‐increase rate for the major production regions due to K‐fertilizer application was 18.5%, and the average K fertilizer–use efficiency 36.1%. Based on the negative correlation between yield response to potassium fertilization and available soil K content, a soil‐K‐test index was established for winter oilseed rape with a threshold value for NH₄OAc‐extractable soil K of 135 mg kg^–1. When available soil K‐content is below this threshold value, more K fertilizer should be applied to achieve high seed yield and to increase soil fertility. The major challenge for K‐fertilizer management in winter oilseed‐rape production in China will be to guide farmers in the different regions in making reasonable use of K fertilizer through soil K‐testing technology in order to maintain both seed yield and soil fertility.     

不同施氮水平对返青期水分胁迫下冬油菜 补偿效应的影响

为确定甘蓝型冬油菜在返青期水分胁迫条件下的适宜施氮量及其对水分胁迫的补偿效应,本文采用桶栽试验方法,在返青期设置每桶施纯氮0 g(N0)、0.2 g(N1)、0.4 g(N2)、0.6 g(N3)和0.8 g(N4)5个施氮水平(折合为0 kg·hm~(-2)、30 kg·hm~(-2)、60 kg·hm~(-2)、90 kg·hm~(-2)、120 kg·hm~(-2))及水分亏缺(D,土壤含水率为50%~55%田间持水率)和充分供水(W,土壤含水率为70%~80%田间持水率),研究施氮量对返青期水分胁迫后复水冬油菜生长指标、叶绿素含量、光合速率、籽粒产量和水分利用效率的补偿效应,并对不同处理下各指标利用主成分分析进行评价。结果表明,在相同水分条件下,地上部干物质量、叶绿素含量、光合速率、籽粒产量和水分利用效率均随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,并在N3达到最大。返青期干旱胁迫后复水,各施氮处理冬油菜的地上部干物质量、叶绿素含量、光合速率、产量及产量构成均表现出一定程度的补偿效应,补偿效果随施氮量的增加先增加后降低,在N3施氮量下补偿效果最好。在N3施氮水平下,D处理冬油菜的各生长指标、叶绿素含量和籽粒产量均与W处理无显著差异,表现为等效补偿效果;而D处理冬油菜初花期的光合速率显著大于W处理,表现为超补偿效果。N3D处理的产量比N3W处理降低2.2%,水分利用效率提高3.8%。氮肥偏生产力和油菜籽粒的含油率均随施氮量的增加而降低;油菜籽粒的蛋白质含量随施氮量的增加而增加。与N0相比,2种水分处理下N3的平均氮肥偏生产力降低6.2%,籽粒含油率降低13.0%,但产量提高87.6%,水分利用效率提高32.9%,籽粒的蛋白质含量提高24.6%。对各指标进行主成分分析发现,N3D处理的主成分分析综合得分最高。由此可见,N3D处理对促进冬油菜生长,提高产量和水分利用效率,保证品质的综合效果最好。     

天水地区冬油菜化肥减量增效试验结果初报

通过优化天水地区冬油菜施肥方案，在不降低产量和产出效益的前提下，明确减轻化肥施用对环境的污染的最佳施肥量。以天油15号为指示品种，在武山县设常规施肥、常规施肥减量15%、减量25%、减量30%、减量50%+有机肥共5个处理，观察化肥减量对冬油菜生育期、主要农艺性状、产量及效益的影响。结果表明，化肥减量15%～50%对天油15号生育期基本不影响，但其主要农艺性状表现均以化肥减量25%处理最好，减量30%次之；减量25%和30%处理均较常规施肥增产，但增产不显著；常规施肥减量30%的产投比最高，减量25%次之。综上所述，相比常规施肥，化肥减量25%～30%既能保证冬油菜高产，又能减少投入成本，获得较好的收益。     

轮作体系下冬油菜养分利用效率的区域研究

Fertilization is essential for oilseed rape because it is sensitivity to nutrient deficiency, especially for winter oilseed rape(Brassica napus L.). To investigate regional nutrient efficiency and nutrient uptake-yield relationship of winter oilseed rape in an intensive cropping system, this study used data from 619 site-year on-farm experiments carried out in the winter oilseed rape planting area of the Yangtze River Basin, China from 2005 to 2010, with large yield in the range of 179–4 470 kg ha~(-1). Currently recommended application rates of N, P and K fertilizers increased rapeseed yield at different levels of soil indigenous nutrient supply(INS) in this region. Boundary values of plant nutrient uptake were established to analyze the nutrient uptake-yield relationship of winter oilseed rape(internal nutrient efficiency), i.e., 128 kg N ha~(-1), 24 kg P ha~(-1), and 122 kg K ha~(-1). The internal nutrient efficiency declined by 48.2%–64.1% when nutrient uptake exceeded the boundary value, resulting in excessive nutrient uptake(i.e., low yield response with high nutrient uptake), especially for K. In the intensive cropping system, agronomic efficiencies of N, P, and K were 5.9, 3.4, and3.6 kg kg~(-1), and recovery efficiencies of N, P, and K were 35.6%, 24.1%, and 36.8%, respectively. These findings showed that the fertilization rate should be optimized by considering INS, nutrient status, and nutrient efficiency of winter oilseed rape. In this study,considering the lower yield improvement to high K uptake levels and low K fertilizer efficiency, application rate of K fertilizer should be reduced since soil K deficiency has already been mitigated.     

水稻-油菜轮作模式下秸秆还田替代钾肥的效应

【目的】研究稻-油轮作条件下秸秆还田配施钾肥对水稻和冬油菜产量、 地上部钾素累积量、 钾肥利用率以及土壤钾素含量的影响,明确长期秸秆还田替代钾肥的效果,为秸秆还田下稻-油轮作中钾肥的合理施用提供科学依据。【方法】2011~2014年在湖北省粮油主产区-江汉平原选择土壤供钾能力较高的农田,布置水稻-冬油菜轮作定位试验。试验共设7个处理,分别为: 1)CK(-K); 2)+K; 3)+S; 4)S+1/4K; 5)S+1/2K; 6)S+3/4K和7)S+K。其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,K2O用量为90 kg/hm2。【结果】 1)与不施钾(-K)相比,施用钾肥和秸秆还田均不同程度地增加了水稻和冬油菜年均产量和钾素吸收量,尤以秸秆还田配施钾肥处理(S+K)的水稻和冬油菜产量和地上部钾素吸收量最高,与对照(-K)相比增产率分别为12.8%和19.1%; 地上部钾素(K2O)累积吸收量增幅分别达到35.7%和79.3%。2)在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田对水稻和冬油菜的钾肥吸收利用率没有显著影响,但均使两种作物的钾素吸收利用率显著降低。与秸秆不还田相比,秸秆还田后水稻季的钾肥与钾素农学利用率明显降低,而冬油菜季则分别显著提高与持平; 秸秆还田后,水稻季的钾素农学利用率显著降低,而冬油菜季则持平。3)通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、 地上部吸钾量增幅的相关分析得出秸秆还田后当前的推荐钾肥用量偏高。根据肥效模型并结合实际产量和农田钾素养分平衡拟合得出,水稻和冬油菜的年均适宜钾肥用量分别为52.0和61.9 kg/hm2,比推荐用量可分别减少42.2%和31.2%。【结论】在土壤钾素含量较高的情况下,稻-油轮作区开展连续秸秆还田不仅能够降低钾肥投入量,获得较高的粮油经济产量,还可以提高土壤有效钾含量并维持农田系统养分平衡以及秸秆钾素资源的良性循环。