华北地区播种量不同时旱稻产量的形成

为探明旱稻新品种旱稻297在华北地区的产量形成并确定适宜的种植密度,在2003年120 kg/hm2播种量基础上,2004年增设更为节约的60和90 kg/hm22个播种量,研究不同种植密度下的产量构成。结果显示:2004年60、90和120 kg/hm2播种量的产量分别为3.8、3.5和3.4 t/hm2;成熟期3个播量地上部生物量(单位面积内旱稻植株茎、叶、穗的总干重)在1 005.0~1 283.4 g/m2范围内无显著差异;收获指数分别为0.36、0.34和0.26,随播种量增大而依次降低,且120 kg/hm2播种量显著低于其他2个播种量。从产量构成因子来看,颖花数少是本试验旱稻产量低的主要原因;结实率对产量的作用受环境影响,年际间差异较大。总之,2004年60 kg/hm2播种量表现出较好的群体结构,在单株最高分蘖数、分蘖成穗率、穗粒数和结实率上都优于其他2个播种量;而90 kg/hm2播种量在相同条件下单位面积的颖花数最高。因此,60~90 kg/hm2播种量的旱稻群体在生产中具有进一步提高产量水平的潜力,是比较适宜的播种量。     

北方稻区水稻新品种稳产性的研究

本文采用S.A.Eberhart和W.A.Russell回归分析法以及Tai、G、C、C稳定性参数法对1990年北方稻区水稻区试资料进行了分析，测定了各品种产量、产量构成因素的稳定性，初步分析了稳产性和丰产性以及产量构成因素的关系，探讨了影响品稳产性的主次因素，结果表明，京花101丰产性好，适应性强；控制品种丰产性和稳定性的基因是彼此独立的；提高品种的稳产性，应在保证适中亩穗数的基础上首先增加穗粒数，适当提高千粒重。     

协同提升黄淮海平原作物生产力与农田水分利用效率途径

黄淮海平原是中国重要的粮食生产基地,也是水资源严重短缺地区。提高农田水分利用效率,在维持高产的前提下大幅度减少农业用水量,对缓解地区水资源危机、保障国家粮食安全具有重要意义。本文针对黄淮海平原现状,结合相关领域的国内外研究进展,分析提出了实现地区农田节水增产增效的对策及当前需要重点突破的理论与技术难点,主要包括4个方面：控制作物群体奢侈蒸腾耗水量的理论基础与方法;降低农田非生产性耗水的理论与途径;缓解地区淡水资源危机的非常规水安全持续利用机理与途径;基于区域水资源供需平衡的水分生产力均衡提升的机理与途径。最后提出黄淮海平原农田高效用水基础研究的主要挑战并展望了未来可能取得重大突破的领域。     

施用生物炭对华北平原冬小麦土壤水分和籽粒产量的影响

为探究施用生物炭对华北平原农田土壤水分和冬小麦籽粒产量的影响,于2014—2017年在中国农业大学吴桥实验站设置施用生物炭7 200(BH)、3 600(BM)、1 800(BL)和0kg/hm~2(CK)4个处理。结果表明:与CK处理相比,BH、BM和BL处理3年平均增产分别为1.84%、7.28%和5.03%,并且降低了耗水量,水分利用效率分别提高5.96%～14.86%、9.42%～19.18%和5.96%～13.50%。同时施用生物炭增加了土壤含水量,与CK处理相比,土壤上层0～60cm BM处理增幅最大;中层60～120cm和下层120～200cm均为BL处理增幅最大(P0.05)。综上所述,施用生物炭可以增加土壤含水量和籽粒产量。统计分析表明,当施炭量分别为3 389～3 882和3 500～4 357kg/hm~2,0～60cm土层土壤含水量和籽粒产量均最高,且0～60cm土层土壤含水量与籽粒产量间存在显著的正相关关系(P0.05)。因此,施用生物炭可以增加土壤含水量,降低水分消耗,提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,在本试验条件下以施用3 000～4 500kg/hm~2为宜。     

华北平原地下水漏斗区马铃薯替代小麦种植及由此节省的水资源量估算

多年的地下水超采,导致华北平原已成为世界上最大的“漏斗区”,农业可持续发展压力巨大。综合考虑耕地资源持续利用和国家粮食安全,减少高耗水作物如冬小麦的种植面积,加快农业结构调整步伐是当务之急。根据已有研究成果,比较分析了华北平原冬小麦和马铃薯的水分亏缺量,推算出华北地下水漏斗区马铃薯替代小麦种植,每年可节约水资源总量达(3.47～7.35)×108 m3,同时在一定的技术支持下,能够提高粮食产量水平。这将有利于在保障国家粮食安全的基础上,逐步缓解地下水资源衰变的态势。     

明代华北平原的粟谷种植及其在粮食种植结构中的地位

粟谷是明代华北平原最为重要的秋粮作物,不仅广为种植,而且品种多样。伴随着明代华北平原小麦、高粱种植区域的扩大,粟谷在粮食种植结构中的比重有所降低,但其核心和主体地位并未动摇。《天工开物》所言北方烝民粒食,小麦居半,而黍、稷、稻、粱仅居半之语,当是大体估测,而非实数,但却造成一种北方粟作地位无足轻重的错觉。事实上,麦不熟小歉,谷不熟则大饥仍然是明代华北平原粮食种植结构的基本写照。     

华北春玉米高温胁迫影响机理及其技术应对探讨

本研究针对华北平原春玉米一熟制高产的限制因子(灌浆期高温胁迫)问题,在分析了国内外高温对玉米胁迫影响机理的相关研究基础上,对华北平原春玉米可能突破灌浆期高温胁迫、实现高产的技术途径进行了探讨.结果表明,高温对华北春玉米胁迫的主要表现是:缩短了籽粒线性增长持续期;减小了籽粒体积及同化物向籽粒的转移量,进而降低了灌浆速率;花粉败育和花期不遇导致结实率下降;地温超过35℃时,会降低根系生长速率,使侧根变细;降低了光合酶活性、叶绿素含量及PSⅡ功能,进而降低了光合能力;降低了叶片水分状态和植株氮素累积量;诱发了纹祜病和青枯病.要突破该区春玉米灌浆期的高温胁迫,需要从提高春玉米本身的机能和改善其生境调控着手,躲避高温(提前或推迟播期)和抗耐高温(选育耐热性品种;外施水杨酸(SA)、激动素(BA)、脱落酸(ABA)等化学调控;在灌浆期之前进行高温锻炼;有机肥、铜肥、锌肥、钾肥等营养调控;深松和垄作等耕作调控;优化灌溉制度等水分调控;调整株距和行距改善种植方式等方面).在单项技术研究的基础上,系统设计、集成各项单项技术,形成综合技术体系,是该区春玉米高产的技术途径.     

AquaCrop模型在华北平原夏玉米水分研究中的应用

为将AquaCrop模型应用于华北平原夏玉米水分研究中,于2011-2012年在中国科学院栾城农业生态系统试验站进行了夏玉米水分处理试验,在参数率定与模型验证的基础上对华北平原水量平衡及水分利用效率的现状进行了分析。结果表明,AquaCrop模型能够较好地模拟夏玉米的产量、生物量、冠层发育过程以及表层土壤水储量的动态变化。从生物量角度来看,夏玉米的水分利用效率在8月中旬达到最大,可达10 kg/m3左右,其整个生长季水分利用效率为4.9-5.8 kg/m3;从产量角度来看,水分利用效率为2.3-3.0 kg/m3,且在整个生长季土壤水储量呈增加趋势。研究阐明了AquaCrop模型在华北平原地区有较好的适用性,可以应用于夏玉米耗水与水分利用效率方面的研究。     

应用RZWQM模型模拟华北玉米土壤剖面水氮迁移及淋溶特征

以河北石家庄大河实验站玉米-小麦轮作系统为研究对象,应用RZWQM模型对玉米季土壤剖面水分和硝态氮含量、硝态氮淋溶和氨挥发特征以及作物产量进行模拟,提出控制硝态氮淋溶的玉米施肥方案。设置冬小麦-夏玉米轮作周期施氮量分别为575、400、215、0 kg·hm-24个处理,应用轮作周期施氮量为575 kg·hm-2处理玉米季土壤剖面含水量、硝态氮和产量数据进行模型参数率定,应用其他3个施肥处理进行模型参数的验证。结果表明:率定与验证过程中土壤剖面含水量均方根误差方差分别为0.003 6、0.010 6 cm3·cm-3,4个处理土壤剖面硝态氮RMSE分别为6.56、7.30、3.64、1.53mg·kg-1。在模型参数率定和验证的基础上,开展了RZWQM模型对轮作制度下玉米季土壤硝态氮淋溶和氮挥发的预测,虽然预测结果与实际值存在偏差,但在总体上RZWQM模型可以较好地模拟华北石家庄地区土壤剖面水氮的迁移转化,并且可为日后进一步准确预测和估算更大地区的土壤硝态氮淋溶提供一种便捷可靠的方法。     

Developing sustainable summer maize production for smallholder farmers in the North China Plain: An agronomic diagnosis method

With an increasing population and changing diet structure, summer maize is increasingly becoming an important energy crop in China. However, traditional farmer practices for maize production are inefficient and unsustainable. To ensure food security and sustainable development of summer maize production in China, an improved, more sustainable farmer management system is needed. Establishing this system requires a comprehensive understanding of the limitations of current farming practice and the ways it could be improved. In our study, 235 plots from three villages in the North China Plain(NCP) were monitored. Maize production on farms was evaluated; our results showed that the maize yield and nitrogen partial factor productivity(PFP_N) were variable on smallholder farms at 6.6~(–1)3.7 t ha~(–1) and 15.4–88.7 kg kg~(–1), respectively.Traditional farming practices also have a large environmental impact(nitrogen surplus: –64.2–323.78 kg ha~(–1)). Key yield components were identified by agronomic diagnosis. Grain yield depend heavily on grain numbers per hectare rather than on the 1 000-grain weight. A set of improved management practices(IP) for maize production was designed by employing a boundary line(BL) approach and tested on farms. Results showed that the IP could increase yield by 18.4% and PFP_N by 31.1%, compared with traditional farmer practices(FP), and reduce the nitrogen(N) surplus by 57.9 kg ha~(–1). However,in terms of IP effect, there was a large heterogeneity among different smallholder farmers' fields, meaning that, precise technologies were needed in different sites especially for N fertilizer management. Our results are valuable for policymakers and smallholder farmers for meeting the objectives of green development in agricultural production.     

作物水肥耦合类型量化方法在华北冬小麦水氮配置中的应用

【目的】研究一种作物水肥耦合类型量化方法及基于这种方法的华北冬小麦水氮优化配置,丰富作物水肥耦合分析方法,为促进冬小麦水肥协同高效生产提供理论基础和实践依据。【方法】根据作物相对产量的真实值与理论值的差异显著性来判定某一具体水肥组合的耦合类型。2006—2016连续10年在黄淮北部进行了冬小麦季不同水氮处理的大田定位试验。裂区设计,灌水量为主区,设春灌1水（拔节期75 mm,W₁）和2水（拔节期和开花期各75 mm,W₂）两个处理;施氮量为副区,设5个水平,分别为0 （N₀）、60（N₆₀）、120（N₁₂₀）、180（N₁₈₀）、240 kg·hm ^-2（N₂₄₀）,共10对水氮组合。研究冬小麦不同水氮组合的耦合类型及其年际转换特征,确选适宜的水氮配置。【结果】某一水肥组合相对产量真实值经统计检验显著高于其理论值,此水肥组合的水肥耦合类型即为“协同”（水肥互相促进）;真实值显著小于理论值,水肥耦合类型即为“拮抗”（水肥互相限制）;真实值与理论值没有显著差异,水肥耦合类型即为“加和”（水肥互不影响）。冬小麦W₂与不同施氮水平（N_x）组成的水氮组合的耦合类型及其年际变化特征受施氮水平的影响显著。W₂N₆₀水氮耦合类型10年平均为“拮抗”,定位第1—2年灌水限制施氮的增产作用,施氮限制了灌水的增产作用,水氮“拮抗”;定位第3 ^-25年耦合类型转变成“增水促氮,增氮促水”的“协同”;定位第6—10年又转为“拮抗”。W₂N₁₂₀的耦合类型在定位第1—4年为“加和”,第5年起就转为“协同”,10年平均为“协同”。施氮超过120 kg·hm ^-2的两水氮组合W₂N₁₈₀与W₂N₂₄₀的耦合类型各年度均为水氮互不影响的“加和”。【结论】基于作物相对产量真实值与理论值差异的显著性来定量判定某一特定水肥组合的耦合类型具有较强的可行性。黄淮北部冬小麦生产中, W₂N₁₂₀组合水氮协同增产效果显著,耦合类型长期为“协同”,因此,在一定年限内可作为该区冬小麦季适宜的水氮配置,年均产量水平维持在8.5 t·hm ^-2左右。     

华北平原地区农村生活污水产污特征研究

为了解华北平原地区农村生活污水产污特征,准确评价农村生活污染状况,本研究选取华北平原地区典型农村(保定市徐水县荆塘铺村)不同收入水平的15户典型农户,对其生活污水的产污情况进行12个月(2010年8月至2011年7月)的调查和监测,得到农户的生活污水人均日产生量、pH、COD、TAN、TN和TP的产污系数。农户生活污水人均日产生量为21.03L·d-1·人-1,pH值为6.14,COD、TAN、TN和TP的产污系数分别为7.87、0.581、1.31g·d-1·人-1和0.0662g·d-1·人-1。各项指标从高到低依次为中收入水平农户,高收入水平农户和低收入水平农户,且高中收入水平农户与低收入水平农户各项指标差异性较显著。以上结果表明华北平原地区农村生活污水人均日产生量和污染物产污系数与收入水平有关。     

华北平原甜高粱蛀茎螟虫为害的初步研究

为掌握华北平原甜高粱受蛀茎害虫的为害情况,对河北和山东2省3地共9个甜高粱品种进行了田间调查。结果发现,目前华北平原为害甜高粱的蛀茎害虫主要有玉米螟(Ostrinia nubilalis)、高粱条螟(Procerasvenosatus)和桃蛀螟(Dichocrocis punctiferalis),其中玉米螟是优势种,占60%以上;品种间受害程度有较大差异,其中有2个品种100%被害,有1个品种受害率仅为15%;植株受害后糖垂度显著下降,平均降低30%以上,受害株与健株在糖垂度指标上存在极显著差异。     

Innovation of the double-maize cropping system based on cultivar growing degree days for adapting to changing weather conditions in the North China Plain

Double-maize cropping system is an effective option for coping with climate change in the North China Plain. However, the effects of changes in climate on the growth and yield of maize in the two seasons are poorly understood. Forty-six cultivars of maize with different requirements for growing degree days (GDD), categorized as high (H), medium (M) or low (L), and three cultivar combinations for two seasons as LH (using JD27 and DMY1 from category L in the first season; and YD629 and XD22 from category H in the second season), MM (using JX1 and LC3 from category M in the first season; and ZD958 and JX1 from category M in the second season) and HL (using CD30 and QY9 from category H in the first season; and XK10 and DMY3 from category L in the second season) were tested to examine the eco-physiological determinants of maize yield from 2015 to 2017. The correlations between the combinations of cultivars and grain yield were examined. The combination LH produced the highest annual grain yield and total biomass, regardless of the year. It was followed, in decreasing order, by MM and HL. Higher grain yield and biomass in LH were mainly due to the greater grain yield and biomass in the second season, which were influenced mainly by the lengths of the pre- and post-silking periods and the rate of plant growth (PGR). Temperature was the primary factor that influenced dry matter accumulation. In the first season, low temperatures during pre-silking decreased both the duration and PGR in LH, whereas high temperatures during post-silking decreased the PGR in MM and HL, resulting in no significant differences in biomass being observed among the three combinations. In the second season, high temperatures decreased both the PGR and pre- and post-silking duration in MM and HL, and consequently, the biomass of those two combinations were lower than that in LH. Moreover, because of lower GDD and radiation in the first season and higher grain yield in the second season, production efficiency of temperature and radiation (R_a) was the highest in LH. More importantly, differences in temperature and radiation in the two seasons significantly affected the rate and duration of growth in maize, and thereby affecting both dry matter and grain yield. Our study indicated that the combination of LH is the best for optimizing the double-maize system under changing climatic conditions in the North China Plain.     

华北平原压采地下水对小麦生产的影响分析

华北平原是我国农业主产区,长期以来,该区域农业生产主要依靠大量抽取地下水维持,区域的水资源安全乃至生态安全面临重大挑战。当前为实现地下水压采,该区域提出了以节水为核心,着力调整种植结构,大力发展高产量、低耗水作物的农业措施,而小麦又是该地区的主粮作物,同时也是高耗水作物,因此,在优化农业灌溉方式和调整种植结构方面明确小麦生产与水资源安全的关系对于实现华北平原农业可持续发展具有重要意义。采用调查和数据收集相结合的方法,研究了不同灌溉方式和种植结构对小麦产量、耗水量的影响,进而探讨不同生产方式对小麦产量以及粮食安全的影响。结果分析认为各地在推进压采地下水措施时应当根据实际情况选择合理的节水模式或节水技术,而不是简单地调减小麦种植面积乃至退出小麦生产。     

华南超级稻产量与农艺性状特性研究

【目的】为了把握广东省农业科学院水稻研究所育成的超级稻新品种主要生产特性,2018 年早 晚两造在广东省惠州市惠阳区在高氮肥条件下进行超级稻产量与农艺性状的关系研究。【方法】试验选择 6 个 超级稻品种,按照高氮肥素施肥水平下一般大田生产管理的方法。田间采用随机区组设计,3 次重复,按常 规测量农艺性状的方法田间采样和室内考种 10 个单株获取数据,以 Microsoft Excel 进行数据整理,用 DPS 数 据处理系统 V17.10 高级版进行方差分析。【结果】总生物量与生育期正相关（r=0.701）,生育期越长品种 （五优 308, 144 d）的总生物量越高（4 104 kg）。各性状丰产性和稳定性最佳回归方程及适应造别分别为： 生育期 Y1=-141.952+2.18182X（五优 308,早晚季）,最高苗数 Y4=-0.8974+1.07865X（合美占,早晚季）, 株高 Y3=-40.7206+1.42857X（金农丝苗,早晚季）,有效穗数 Y3=10.8786+0.58983X（金农丝苗,早晚季）, Y5=5.3751+0.81356X（玉香油占,早晚季）;每穗总粒数 Y6=57.5266+0.91591X（桂农占,早晚季）,千粒重 Y1=32.0460-0.28571X（五优 308,早晚季）。【结论】超级稻品种（组合）适合在高氮肥施用的条件下进行高 产创建活动。对合适的品种在合适的季节,高氮肥施用可以发挥出最高的产量水平,如桂农占在华南晚季的应用。     

氮肥对北方超级稻茎蘖动态及产量的影响

以北方超级稻沈农265、吉粳88和龙粳14为试材,分析了不同氮素水平对水稻茎蘖动态及产量的影响。结果表明,在较高氮量水平下,沈农265、吉粳88能够提前进入茎蘖临界期,而龙粳14出现延迟现象;3个超级稻品种的最适施氮量都应该在150.5～207.0kg/hm2,在生产实际中农民可以适当降低惯用施氮量来优化产量结构,从而提高产量,达到更高的经济效益。