基于GIS的县域小麦自然生产潜力评价系统

为对县域小麦生产管理和潜力挖掘提供技术支撑和辅助决策,该文在小麦自然生产潜力评价流程的基础上,收集和整理了河南省8个县域的属性数据（气象、土壤和小麦资源数据）和空间数据,创建空间-属性一体化数据库,利用UML2.0、SQL Server 2000和SuperMap GIS 2008组件技术设计实现了基于GIS的小麦自然生产潜力评价系统,系统应用基于“经验-统计法”的光、温、水、土逐级衰减机制模型,定量计算了河南省8个县域的小麦自然生产潜力,通过分类统计和分级制图,分析了县域小麦自然生产潜力的空间分布规律。研究结果表明,光合、温度、水分和土壤生产潜力空间分布规律依次为：根据纬度的增加而减少,豫西＞豫南＞豫东南＞豫北＞豫中,豫南＞豫东南＞豫西＞豫中＞豫北,豫南＞豫中＞豫北＞豫东南＞豫西;小麦自然生产潜力的关键因子影响大小为土壤＞温度＞水分,小麦自然生产潜力相对可挖掘空间大小为水分＞温度＞土壤。该系统具有普适性强、独立性好等特点,为县域小麦生产管理和潜力挖掘提供技术支撑和辅助决策。     

基于农用地分等成果的陕西周至县耕地粮食生产能力测算

为了充分利用农用地分等成果合理测算耕地产能,该文提出了基于农用地分等成果的耕地粮食生产能力体系,并对不同层次的生产潜力的测算方法进行了探讨,认为基于农用地分等成果的耕地粮食生产能力测算要充分利用农用地分等成果;耕地粮食生产能力体系包括自然生产潜力、利用生产潜力及现实生产能力3个方面;农用地分等的自然质量等级指数与利用等级指数本质上就是2个不同的生产潜力,分别代表了2种不同情况下潜在的单位面积产量。用分等单元的面积分别乘以该分等单元的自然质量等级指数和利用等级指数,可得到该分等单元相应的生产潜力。把全县所有分等单元的生产潜力相加就得到全县相应的生产潜力。通过理论分析及各种模型的实际模拟,采用Logistic模型对现实生产能力进行测算效果较好。结果表明,周至县耕地自然生产潜力为176.778×104t,利用生产潜力105.0×104t,现实生产能力为54.637×104t。     

河南主要土类玉米小麦轮作制下施用钾肥效应研究

研究了河南省郑州潮土区和驻马店砂姜黑土区玉米、小麦周年轮作制下施钾效应及土壤钾素的变化.结果表明,在土壤速效钾含量中等的砂姜黑土和潮土上玉米、小麦施用钾肥增产效果显著;郑州点玉米、小麦季和驻马店点玉米季随着钾肥用量的增加,玉米、小麦产量和产值逐渐增加,驻马店点小麦季产量和产值以NPK2处理最高,两点钾素的盈余都随钾肥用量的增加而呈上升趋势.从钾肥产投比、利用率和单位钾素增产量综合考虑,建议郑州潮土区玉米、小麦轮作年施钾量(K2O)为300 kg/hm2,玉米、小麦季分配比以1:1为宜;建议驻马店砂姜黑土区年施钾量(K2O)为262.5 kg/hm2,玉米、小麦季分配比以1:0.75为宜.     

基于GIS和测土配方数据的晋北县域春玉米专用肥配方筛选

为改善当前施肥过高或过低等问题,促进区域合理施肥,该研究依据测土配方施肥项目田间试验数据和土样分析数据,以应县为研究区域,遵循"氮肥总量控制,分期调控及磷、钾恒量监控"的技术原理,利用地理信息系统(geographic information system,GIS)技术开展县域春玉米专用肥配方筛选研究。采用肥料效应函数法对测土配方施肥项目田间试验数据进行模拟分析,确定研究区域平均适宜施氮用量为200 kg/hm2,其中80 kg/hm2氮素作为播种前基肥,120 kg/hm2作为大喇叭口期追肥。综合利用养分丰缺指标法、肥料效应函数法建立磷、钾养分丰缺指标及磷、钾肥的推荐施肥指标体系。基于GIS技术形成区域土壤养分分布图、氮磷钾养分推荐用量图,制定区域氮磷钾养分配方图,并筛选出适合县域推广的春玉米专用肥大配方。结果表明,应县氮磷钾养分空间变异特征明显,形成的11个专用肥配方经筛选后最优春玉米专用肥配方为20-17-8(为专用肥氮磷钾养分含量比例,即N-P2O5-K2O,专用肥总养分45%)、17-19-9和21-12-12。该研究将GIS技术和测土配方施肥技术有机结合,促进了测土配方施肥项目结果推广应用,为县域春玉米养分资源高效利用提供了参考。     

基于GIS的区域作物生产系统潜力分析

在区域气候数据库和作物生产数据库支持下，通过光、温、水、土、施肥、灌溉、社会等因子的逐步衰减，建立基于GIS的作物生产潜力的估算方法，并定量分析江苏地区作物单产潜力、潜力系数和总产潜力及区域作物生产的开发优势。结果表明：江苏省作物开发优势由北向南逐渐增大。就作物而论，棉花开发优势最大，油菜最小，粮食居中。就经济区而论，粮油棉开发优势不同，粮食：太湖区>沿江区>沿海区>宁镇扬区>两淮区>徐连区，棉花：太湖区>沿海区>沿江区>宁镇扬区>徐连区>两淮区，油料：太湖区>宁镇扬区>沿江区>沿海区>两淮区>徐连区。就同一经济区而论，粮油棉的开发优势也不同，徐连区：棉花>粮食>油料；两淮区：棉花最大，粮食和油料相当；宁镇扬区：油料最大，粮食和棉花相当；沿江区：粮油棉的开发优势相当；太湖区：棉花最大，粮食、油料相当；沿海区：棉花>粮食>油料。     

开展粮食高产创建 挖掘玉米增产潜力

从2008年开始,农业部、山西省农业厅在长治持续开展以玉米为主的粮食高产创建活动,带动全市玉米种植面积超过20万hm2,产量突破12亿kg。实践证明,大力开展粮食高产创建活动,推进玉米生产技术不断完善,     

基于GIS的村级小麦玉米高产高效管理系统构建与验证

小农户是我国农业生产的主体,由此导致生产中存在产量和资源利用效率地块间变异大的问题。为了提高作物的产量和氮肥利用效率,实现小农户地块的精准管理,本文以GIS技术为平台,利用C#语言,建立村级小麦玉米高产高效管理系统,并通过田间对比试验和农户调研分别进行了系统效果的验证及其可行性评价。结果表明,该系统以农户地块为单元,通过信息查询、分析、作物管理决策、系统管理等功能模块,实现了村域每个农户地块的高产高效（氮肥高效）技术推荐。两年22个对比试验结果表明,与农民习惯相比,系统推荐的高产高效处理小麦季平均增产10.8%,氮肥偏生产力提高28.5%;玉米季平均增产10.3%,氮肥偏生产力增加16.9%,实现小麦玉米产量和氮肥利用效率的同步提高。农户调研结果表明,农户对推荐系统的认可程度较高,利用该系统进行技术推荐具有可行性;农户对小麦玉米的各项推荐技术认知度较高,但采用率差异较大,其中小麦优良品种采用率可达94%,但小麦精量播种技术的采用率只有29%,玉米增密技术和晚收技术的采用率仅仅2%和35%;受科技人员技术推荐影响较大的试验户和辐射户的认知率与采用率均高于普通农户,说明通过技术服务可以促进小麦玉米高产高效管理技术的应用。总之,本系统实现了小农户地块作物管理技术的辅助决策,具有显著增产增效作用,可以为村级实现大面积的作物高产高效提供支持。     

花药组织培养和小麦×玉米杂交技术应用于产生小麦单倍体的比较研究

两个春小麦品种意塔和帕旺的花药组织培养和小麦×玉米杂交技术产生单倍体的效果不同。不同基因型花药诱导愈伤组织的诱导率从 9 4%到 1 9 7%不等 ,不同基因型所产生的再生株数量亦不同 ,两个小麦品种都有绿苗和白化苗产生 ,绿苗诱导率自 1 3%到 5 0 %。分别利用小麦×玉米杂交技术能有效诱导两个春小麦品种单倍体 ,杂交结实率为 80 2 %～95 1 % ,但只有 1 0 9%～ 1 4 6%的籽粒含有幼胚 ,其中 95 %以上的幼胚可发育成绿苗。每 1 0 0个杂交小花中平均可生成 1 0 5个到 1 4 0个绿苗 ,不产生白化苗 ,染色体亦不自然加倍。     

基于GIS的县域粮食生产资源利用效率评价

该文通过构建生产潜力计算模型,利用GIS技术,定量计算了县域尺度的中国(台湾省除外)粮食生产潜力,以此为基础,结合收集到的全国县域尺度粮食现实产量数据,计算了中国不同地区粮食生产的资源利用效率.结果表明:中国的粮食生产潜力普遍表现为东南高于西北的空间分布格局;县域平均光合、光温、光温水、水资源、土地生产潜力依次为65.12,16.82,13.74,15.27和11.07 t/(hm2·a);县域平均光合资源、光温资源、水资源和土地资源利用效率分别为10.93%、41.43%、46.93%和65.4%,粮食生产的资源利用效率还有进一步提高的空间.中国县域之间粮食生产资源利用效率差异显著,内蒙古高原及长城沿线以及黄土高原地区为县域粮食生产资源利用效率较低的区域,西北、黄淮海、四川盆地区为资源利用效率较高的地区.     

粮食生产核心区不同类型农户耕地保护的认知与行为

[目的]剖析粮食生产核心区内不同类型农户参与耕地保护的认知与行为差异,为制定相关差异化政策,引导农户加强对耕地的监督和保护提供支持。[方法]选择粮食生产核心区河南省周口市为样本点,采用分层随机抽样与乡村参与性评估法(PRA)对各类农户参与耕地保护的认知与行为进行调查,运用Logistic回归模型进行影响因素分析。[结果](1)随着受教育程度的提高和兼业程度的加深,各类农户对耕地重要性和多功能性的认识、时间投入偏好、对耕地保护前景的信心、对农业污染的防范都呈现出:缺失型(Ⅰ)基本型(Ⅱ)自然资产型(Ⅲ)人力资产型(Ⅳ),得到补偿后参与意愿、追加补偿到耕地的意愿、定期施用有机肥或采用过测土配方施肥、制止他人破坏耕地的比例都呈现出缺失型(Ⅰ)基本型(Ⅱ)自然资产型(Ⅲ)人力资产型(Ⅳ)。(2)影响各类农户耕地保护行为的因素既存在相同之处也存在各自差异。相同因素包括户主文化程度、投入偏好、补偿意愿。户均年龄高,家庭劳动力少的缺失型农户影响因素还包括户主年龄、务农人数、补偿方式;专门从事农业生产的基本型农户影响因素还包括家庭毛收入、经营土地面积、耕地破碎度;从事短期兼业且非农收入较高的自然资产型农户影响因素还包括非农收入比、粮食种植经济效益、农户兼业;长期居住城镇,较少参与农业生产的人力资产型农户的影响因素还包括耕地经济区位、当期粮食价、政策性补偿方式。[结论]农户作为耕地保护的直接参与者,其认知与行为很大程度决定着耕地保护的成效。     

河南省玉米施肥效应对基础地力的响应

[目的]整理2005 2013年在河南省布置的885个玉米“3414”田间试验,分析不同地力水平下玉米施肥后的增产效果、经济效益及氮、磷、钾肥利用效率,明确不同地力水平下河南省玉米施肥效应,为科学施肥提供理论依据。[方法]选取其中5个处理CK(N0P0K0)、N(N0P2K2)、P(N2P0K2)、K(N2P2K0)和NPK(N2P2K2)的试验结果。按CK处理产量将供试885个试验地土壤基础地力划分为<4 t/hm^2、4~6 t/hm^2、6~8t/hm^2、>8 t/hm^2四个水平,收集了玉米施用氮、磷、钾肥的增产量、增产率、产值、施肥成本、施肥利润和产投比,计算了各施肥处理的农学效率、偏生产力、肥料贡献率、地力贡献率。[结果]四个地力水平的试验地样本量分别占总样本的15.35%、49.42%、29.42%、5.81%。NPK处理的增产量在四个地力水平下依次为3.04、2.49、1.88和1.12 t/hm^2,且各地力水平间差异显著。增产率表现出和增产量一样的变化趋势,且下降趋势更明显。基础地力产量<4 t/hm^2时,NPK处理的增产率平均达93.23%,而基础地力产量>8 t/hm^2仅为14.44%。在施肥经济效益方面,各施肥处理的产值、施肥利润及产投比均随地力水平的提高而升高,各地力水平间差异显著。其中NPK处理的产值、施肥利润及产投比在地力产量<4 t/hm^2时分别为10238元/hm^2、8862元/hm^2和5.75,在基础地力产量>8 t/hm^2时分别为15407元/hm^2、13736元/hm^2和8.05。河南省土壤地力对玉米产量的贡献率平均为69.99%,各地力水平下的地力贡献率随地力水平的提高而显著提高,四个地力水平的地力贡献率平均依次为53.24%、67.68%、78.80%和86.63%。土壤氮素、磷素、钾素地力贡献率平均分别为78.32%(40.72%~100%)、88.47%(70.40%~100%)、90.02%(78.27%~99.31%),总体以钾地力贡献率最大,磷地力贡献率次之,氮地力贡献率最小。从地力水平变化的角度来看,氮素、磷素、钾素地力贡献率均随地力水平的提高而逐渐增高,其中各地力水平下土壤氮素的地力贡献率分别为65.08%(<4 t/hm^2)、77.04%(4~6 t/hm^2)、85.32%(6~8 t/hm^2)、90.47%(>8 t/hm^2)。不同地力水平下各施肥处理的偏生产力随地力水平的提高而显著升高,农学效率和肥料贡献率总体随地力水平的提高而下降,说明提高基础地力可降低玉米产量对外源肥料的依赖性。[结论]提高土壤基础地力能够促进玉米增产、增收,降低玉米对外源肥料的依赖。河南省玉米生产中应重视土壤培肥,并根据不同地力水平合理施肥以保证玉米高产稳产、提高养分利用效率、节本增收。     

GIS支持下豫东地区土壤野外采样布点方法探索

以河南省通许县潮土区中低产田为例,介绍了一种GIS支持下的土壤野外采样布点方法,并对所取得的结果进行了讨论。根据要求覆盖研究区中低产田潮土的面积、涵盖所有土种类型、表层采样与剖面采样相结合、网格点与类型控制点相结合等原则,确定采用2 km×2 km网格布点方法。室内初步布点157个,涵盖了研究区16种土种类型,其中普通网格点141个,类型网格采样点6个,类型参考采样点10个。将布点图层与土壤图进行叠加分析,建立了空间数据库,完善布点属性表,作为野外精确采样的依据。实际采集普通网格点135个,剖面点15个。将室内布点与实际采样点位信息在数据库中分层管理,方便查询与更新。特别在剖面采样过程中发现实际采样与第二次土壤普查土种图比较,存在某些差异,应该根据实际采样诊断土壤类型并在GIS界面修正原始土壤分布图,将此改动作为建议提出,以便完善当地的土壤图。     

基于旱地小麦高产优质的氮肥用量优化

  【目的】  探讨长期定位施氮条件下小麦产量与籽粒养分含量的变化,及土壤硝态氮、有效磷和速效钾的变化,为旱地小麦合理施用氮肥,保持土壤肥力,提高产量和改善品质提供理论依据。  【方法】  本研究基于2004年在黄土高原开始的长期定位施肥试验,2015—2017连续3年取样,研究了施氮量对土壤硝态氮、有效磷、速效钾含量,小麦氮磷钾素吸收利用,籽粒氮、磷、钾含量,地上部生物量、籽粒产量及其构成的影响。  【结果】  与不施氮相比,长期施氮小麦平均增产67.1%,生物量提高52.0%,收获指数提高9.5%;穗数和穗粒数平均分别提高32.5%和40.0%,千粒重下降7.1%。施氮量与产量、生物量呈抛物线关系,获得最高产量6587 kg/hm2的施氮量为N 215 kg/hm2。籽粒氮含量随施氮量增加而增加,磷含量降低,钾含量变化较小。土壤硝态氮含量与施氮量呈显著正相关,小麦获得最高产量时播前和成熟期硝态氮含量分别为7.2和10.3 mg/kg;有效磷含量随施氮量增加而降低,速效钾含量变化较小。氮收获指数、生理效率、偏生产力、农学效率均随施氮量增加而降低。  【结论】  综合考虑小麦的籽粒产量和籽粒关键养分含量,研究区域旱地冬小麦产量目标应为6300 kg/hm2,施氮量为N 150 kg/hm2、施磷量为P₂O₅ 100 kg/hm2,播前或收获期表层 (0—20 cm) 土壤硝态氮保持在6.0～8.0 mg/kg、土壤有效磷12.0～15.0 mg/kg、土壤速效钾139～140 mg/kg。     

基于GIS的河南省不同区域小麦氮磷钾推荐量与施肥配方

[目的]河南省是我国小麦种植大省,明确河南省不同区域小麦氮、磷、钾肥推荐用量,建立施肥配方图,对于当地小麦配方肥生产与合理施肥具有重要意义.[方法]河南省按照地理条件划分为平原适宜区、稻麦轮作区、南部盆地区、中部丘陵区、西部山地区5个区域.本研究共收集了2829组小麦田间试验和83.71万组土壤养分数据(1247组"3...     

综合农艺管理提高夏玉米产量和养分利用效率的潜力

【目的】综合农艺管理影响夏玉米的生长、产量形成和氮磷钾的高效利用。本文从夏玉米种植密度、播期、收获期和施肥几个方面,在优化管理基础上进一步进行了优化,为实现产量和养分利用效率协同提高提供理论依据和科学指导。【方法】试验于2013—2017年在山东农业大学作物生物学国家重点实验室和泰安市大汶口进行,以玉米杂交种郑单958为试验材料,进行了随机区组田间试验。试验设置4个处理:常规对照采用秸秆覆盖,免耕 (CK);优化处理 (Opt-1),在CK基础上,增加种植密度,延迟收获,减少施氮量并增加施肥次数;最高产量管理模式 (HY),基于高产创建经验,实现当地最大田间产量;在优化处理 (Opt-2),在HY基础上,降低种植密度和施氮量,以期实现产量效率协同提高。后三个处理的耕作方式均为秸秆还田,浅旋耕。测定夏玉米产量、干物质重和氮磷钾利用效率等指标。【结果】所有测定指标五年试验处理间差异趋势一致、稳定,显示了综合农艺措施对产量影响的稳定性。与CK和Opt-1相比,Opt-2处理产量分别提高了27.6%～37.9%和19.2%～31.9%;抽雄期干物质重分别提高了22.8%～25.0%和13.2%～20.3%;成熟期干物质重分别提高了24.0%～31.9%和8.2%～16.4%。Opt-2处理花前干物质转运效率和贡献率显著低于Opt-1和HY处理,但花后积累量较CK和Opt-1处理提高了28.7%～36.8%,且与HY处理无显著差异。Opt-2处理的籽粒氮、磷和钾积累量分别为146.0～171.4 kg/hm2、75.6～92.7 kg/hm2和40.0～43.8 kg/hm2,氮积累量分别比CK和Opt-1高20.5%～68.4%和12.5%～29.2%,但是比HY处理低13.2%～19.0%;磷积累量显著高于其他处理;钾积累量分别比CK和Opt-1处理高38.4%～58.9%和16.3%～32.6%。Opt-2处理的平均氮肥偏生产力分别比CK和HY处理高62.0%和125.2%,磷肥偏生产力表现相似趋势;Opt-2处理的平均钾肥偏生产力较CK和Opt-1处理下降了64.0%～66.8%。【结论】在播期和收获期不变的前提下,再优化模式通过增加种植密度10%,氮肥用量增加15%,由一次追施改为两次,显著增加了夏玉米整个生育期干物质和氮磷钾养分积累量,特别是增加了花后干物质积累量,增产27.6%～37.9%,氮、磷肥效率提高47.5%～67.6%,实现了产量和肥料效率的协同提高。     

Influence of Zn nutrition on the productivity,grain quality and grain biofortification of wheat under conventional and conservation rice–wheat cropping systems

ABSTRACT

This study was conducted to evaluate influence of zinc (Zn) application on productivity, grain biofortification and grain quality of wheat planted under plough tillage (PT) and zero tillage (ZT) systems. Zn was delivered as soil application (10 kg ha^?1), foliage spray (0.025 M) and seed priming (0.5 M) in wheat planted under PT and ZT systems. ZT had higher total soil porosity, total soil organic matter, soil organic carbon and soil microbial biomass carbon than PT. Zn application, by either method, improved grain yield, grain Zn and grain quality in both tillage systems. The grain Zn concentration was 72% and 59% higher with soil-applied Zn in ZT wheat during 2016–2017 and 2017–2018, respectively, compared with no Zn. However, Zn seed priming was the most effective in improving wheat grain yield in both tillage systems. Foliage and Zn soil application were better in improving the indices of Zn use efficiency of Zn. In conclusion, Zn seed priming was the most effective method in improving the wheat grain yield, whereas soil Zn application in ZT and foliar applications in PT were the most effective for grain Zn biofortification. However, Zn soil application was the most cost-effective method of Zn application.     

基于GIS的河南省洪灾风险评价

区域洪灾风险评价是洪水灾害管理的基础。以洪灾频发的河南省为研究区,在综合分析洪水致灾主要影响因素的基础上,从洪灾的危险性和承灾体的易损性两个角度出发,选取绝对高程、坡度、年均降水量、河网分布、人口密度和GDP密度6个指标构建了河南省洪灾风险评价体系。借助ArcGIS平台空间分析和叠加功能,获得了河南省洪灾风险评价图。结果表明:(1)河南省洪灾风险呈现明显地带性,总体来说从南到北逐渐降低;(2)从行政区划上来看,信阳市大部分地区和驻马店中南部处于洪灾高风险区,三门峡、焦作、新乡、鹤壁和濮阳处于低风险区,其他地区皆处于中度风险区。     

黄土丘陵区安塞县县域粮食生产潜力及其开发

鉴于黄土高原丘陵沟壑区人口－粮食－资源－环境问题日益严重，利用机制法计算了该区典型县域(安塞县)主要粮食作物和县域光合、光温、气候和自然生产潜力，以及当前各层次粮食生产潜力开发程度。在系统分析影响粮食产量提高和潜力开发的限制因子基础上，研究认为，为进一步发掘粮食生产潜力，该地区应大力开展基本农田建设、科学增加辅助能量投入、合理调整粮食作物结构以及提高科技贡献率。