华北平原作物生产碳足迹分析

【目的】分析华北平原作物生产碳足迹的动态、分布以及构成,为发展低碳农业提供理论支撑与科学依据。【方法】基于中国华北平原河北、北京、天津、山东、河南5个代表省（市）的47个市的耕地面积、农作物播种面积、产量、产值及作物生产投入等统计数据,利用农业领域碳足迹理论及生命周期评价法,估算作物生产的单位播种面积碳足迹（CFs）、单位耕地面积碳足迹（CFc）、单位产量碳足迹（CFy）及单位产值碳足迹（CFv）。以2002年为节点,把1993-2012年分为两个时间段,分析作物生产碳足迹的变化趋势以及华北平原47个市的作物生产碳足迹的分布、构成情况。根据1993-2012年不同市的平均单产,取5个单产最高与5个单产最低的市,分析华北平原高产市与低产市的碳足迹、单位面积投入以及作物构成。【结果】华北平原作物CFs、CFc在过去20年里呈增加趋势,CFs平均值从时段Ⅰ的4.08 tCO₂eq·hm^-2升高到时段Ⅱ的4.72 tCO₂eq·hm^-2,平均变化率为0.66 tCO₂eq·hm^-2·10a^-1;CFc平均值从时段Ⅰ的6.81 tCO₂eq·hm^-2升高到时段Ⅱ的8.12 tCO₂eq·hm^-2,平均变化率为1.16 tCO₂eq·hm^-2·10a^-1。华北平原作物CFy、CFv在过去20年里呈降低趋势,CFy平均值从时段Ⅰ的0.54 tCO₂eq·t^-1下降到时段Ⅱ的0.42 tCO₂eq·t^-1,平均变化率为-0.12 tCO₂eq·t^-1·10a^-1;CFv平均值从时段Ⅰ的3.91 tCO₂eq·¥10^-4下降到时段Ⅱ的2.51 tCO₂eq·¥10^-4,平均变化率为-1.60 tCO₂eq·¥10^-4·10a^-1。华北平原不同区域作物生产碳足迹差异较大,沿海地区（唐山、天津、秦皇岛、东营、烟台等）CFs、CFc较大,CFy、CFv较小,河南南部地区（驻马店、信阳、平顶山、洛阳）CFs、CFc较小,CFy、CFv较大。高产市CFs、CFc显著高于低产市,CFy、CFv显著低于低产市（P＜0.05）;高产市单位面积投入显著高于低产市,且蔬菜种植面积比例高于低产市（P＜0.05）。在华北平原作物生产的碳足迹构成中,灌溉用电（30.25%）、氮肥投入（23.07%）以及农田N₂O直接排放（19.83%）所占比例较大,其他投入所占比例较小。【结论】在过去20年里,华北平原作物单位播种面积碳足迹、单位耕地面积碳足迹呈增加趋势,而单位产量碳足迹、单位产值碳足迹呈降低趋势。在华北不同区域中,沿海各市前两者较大,后两者较小,而河南南部各市前两者较小,后两者较大。碳足迹构成中,灌溉用电与氮肥投入所占比例较高,高产市单位面积投入及蔬菜种植比例较大。     

Water consumption in summer maize and winter wheat cropping system based on SEBAL model in Huang-Huai-Hai Plain,China

Crop consumptive water use is recognized as a key element to understand regional water management performance. This study documents an attempt to apply a regional evapotranspiration model(SEBAL) and crop information for assessment of regional crop(summer maize and winter wheat) actual evapotranspiration(ET a) in Huang-Huai-Hai(3H) Plain, China. The average seasonal ET a of summer maize and winter wheat were 354.8 and 521.5 mm respectively in 3H Plain. A high-ET a belt of summer maize occurs in piedmont plain, while a low ET a area was found in the hill-irrigable land and dry land area. For winter wheat, a high-ET a area was located in the middle part of 3H Plain, including low plain-hydropenia irrigable land and dry land, hill-irrigable land and dry land, and basin-irrigable land and dry land. Spatial analysis demonstrated a linear relationship between crop ET a, normalized difference vegetation index(NDVI), and the land surface temperature(LST). A stronger relationship between ET a and NDVI was found in the metaphase and last phase than other crop growing phase, as indicated by higher correlation coefficient values. Additionally, higher correlation coefficients were detected between ET a and LST than that between ET a and NDVI, and this significant relationship ran through the entire crop growing season. ET a in the summer maize growing season showed a significant relationship with longitude, while ET a in the winter wheat growing season showed a significant relationship with latitude. The results of this study will serve as baseline information for water resources management of 3H Plain.     

华北平原夏玉米各生育阶段农业气候要素变化特征

基于华北平原6个农业气象试验站1981—2009年夏玉米生育期资料,以及同期48个气象站平均、最高和最低温度,降水、日照时数等逐日气象资料,采用线性倾向估计的方法,分析了华北平原近30年夏玉米各生育阶段农业气候要素的变化趋势。结果表明:(1)夏玉米出苗~拔节期的温度升高,其中平均温度、平均最高温度、平均最低温度的增幅分别为0.42℃·10a-1、0.36℃·10a-1和0.58℃·10a-1(P0.05),平均最低温度显著增加的站点多于平均最高温度显著增加的站点,温度日较差降幅为0.22℃·10a-1(P0.05);夏玉米拔节~抽雄期的温度变化不明显,温度日较差降幅为0.22℃·10a-1(P0.05);夏玉米抽雄~成熟期的平均温度、平均最高温度、平均最低温度均下降,降幅分别为0.16℃·10a-1(P0.05),0.15℃·10a-1(P0.05)和0.06℃·10a-1,其中下降显著的站点位于山东省。(2)各生育阶段降水量变化不明显,全区仅山东南部和河南中部出苗~拔节期的降水量增加显著。(3)除播种~出苗期外,各生育阶段的总辐射量均显著下降,其中出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~成熟和全生育期的日均总辐射降幅分别0.83、1.10、0.87 MJ·m-2·10a-1和0.89 MJ·m-2·10a-1(P0.05),且大部分站点下降显著。     

苏北平原区渠道防渗工程评价和方案优选方法

为了科学评估各渠道防渗方案,根据工程成本、生态环境效应和施工工艺等3个方面,构建了渠道防渗工程评价指标体系.以江苏省宿迁市船行灌区防渗渠道为例,借助超级决策软件,引入模糊集理论建立多属性决策模型,采用网络分析法和熵权模糊方法,结合实际情况对灌区4种渠道防渗方案进行了综合评价,并确定不同渠道防渗的最佳方案以对工程的方案进行优选.结果表明:一级指标体系中的施工工艺所占的权重最大,工程成本居次,生态环境效益的最低,各不同渠道防渗方案的优劣程度差异明显,最优的方案1其相对接近度值为0.65,方案2和3其次,方案4的相对接近度值最低,为0.37.评估结果较好地反映了平原区渠道防渗的特点并符合当地渠道的实际情况,可为苏北平原灌区的防渗工程的发展提供科学依据.     

区域农业水土资源复杂适应系统配置研究——以三江平原为例

针对三江平原农业用水、用地结构不合理,难以发挥系统最大效能问题,以农垦建三江分局2011年数据为基础,运用复杂适应系统的思想,构建了三江平原农业水土资源复杂适应性配置模型,并对不同地下水开采方案下的农业水土资源优化配置进行了演化分析。结果表明:随着地下水开采量的增加,农业产值和粮食产量都有所增加,生态面积在一定范围内有所减少。随着地下水开采量的减少,其高效利用的土地面积会随之减少,造成大量的土地不能有效得到利用,严重阻碍了区域水资源与土地资源的耦合与当地经济的发展,上述非线性关系以及各子系统对水量变化敏感程度的不同正是其适应性的表现。研究成果对于指导三江平原科学合理的开发利用农业水土资源,提高农业水土资源的利用效率具有重要的理论和实践意义。     

江汉平原小麦孕穗期空气相对湿度升高的产量效应

【目的】江汉平原为湖北省小麦主产区之一,小麦孕穗至成熟期空气相对湿度偏高是限制该地区小麦籽粒产量提高的重要气候因素。随着全球气候变化,在空气温度逐年升高的同时,空气中水汽的含量也在相应增加。论文旨在研究空气相对湿度升高对小麦的产量效应,以期为提高江汉平原小麦籽粒产量奠定理论基础。【方法】在系统分析江汉平原近30年空气相对湿度分布特征的基础上,通过人工气候室等设施于小麦孕穗期进行高空气湿度处理（处理时间为10 d）,并以外界空气湿度处理为对照,于处理第5天、处理第10天、恢复后第5天、恢复后第15 天等时期取样,分析孕穗期空气相对湿度升高对小麦旗叶光合特性、旗叶及倒三叶SPAD值、叶片衰老进程、根系活力、株高、干物质积累量、籽粒产量及产量构成因素等的影响。【结果】（1）1983-2013年江汉平原空气相对湿度呈不规则波动,2-5年为一个周期,孕穗期空气相对湿度达78%以上年份有12个;2011-2012年度及2012-2013年度江汉平原小麦孕穗期空气相对湿度偏高,平均分别为77.4%和79.1%;表明江汉平原小麦孕穗期高空气湿度天气频繁出现。（2）人为增加空气相对湿度达100%条件下,与对照相比,旗叶及倒三叶SPAD值均降低,其中高空气湿度处理第5天差异不显著,第10天差异达显著水平;恢复正常空气湿度后,高空气湿度处理与对照间差异幅度缩小,但仍低于对照水平。（3）空气湿度升高对旗叶光合速率的影响与SPAD一致,即空气相对湿度升高,旗叶光合速率下降,撤除高空气相对湿度处理后,旗叶光合速率与对照间差异减小。（4）人为增加空气相对湿度达100%条件下,分析旗叶及倒三叶丙二醛含量及根系活力表明,空气相对湿度升高,叶片膜质过氧化加速、根系活力降低,撤除高空气湿度处理后,叶片膜质过氧化程度及根系活力与对照间差异幅度均减小,但仍显著低于对照水平,表明高空气湿度对叶片衰老及根系活力的副效应是不可逆转的。（5）空气相对湿度升高,植株干物质积累量及籽粒产量均显著降低,成熟期干物质积累量较对照降低5.5%,籽粒产量降低10.0%,其中籽粒产量降低归因于穗粒数和穗粒重的降低,分析表明穗粒数较对照降低6.0%,穗粒重较对照降低4.2%。【结论】在本试验条件下,孕穗期空气相对湿度升高导致小麦旗叶光合速率等光合指标下降、膜质过氧化加速、根系活力降低,最终生物产量（含株高）和籽粒产量均显著降低,其中籽粒产量的降低主要归因于穗粒数的降低,其次为穗粒重。     

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。     

基于条件植被温度指数的冬小麦主要生育时期干旱监测效果评价——Ⅱ.改进的层次分析法和变异系数法组合赋权

运用改进的层次分析法、变异系数法及主客观组合赋权法确定关中平原冬小麦越冬后主要生育时期干旱对产量的影响权重,建立关中平原五市2002—2009年每年的加权条件植被温度指数(VTCI)与冬小麦单产的一元线性回归模型,分析VTCI与产量间的线性关系。结果表明,变异系数法确定的加权VTCI与小麦单产的线性相关性不显著,渭南、咸阳及铜川的决定系数R²值均低于0.5;改进的层次分析法和组合赋权法确定的加权VTCI与小麦单产的线性相关性显著,除铜川外其余四市的R²值接近0.5,或者高于0.6,且组合赋权法的结果中西安的R²值达到0.7。基于改进的层次分析法和变异系数法的归一组合赋权法的结果优于其它 主客观组合赋权法的结果,为最优赋权方法,可用于评价冬小麦主要生育时期的干旱监测效果。     

普通气候年景下江汉平原超级杂交稻结实率及其与气候条件的关系

采用扬两优6号等9个湖北目前推广的超级杂交稻组合,以汕优63为对照,从2008年4月19日起采用分期播种法每10d播种1次,考查品种结实率变化及其与结实前后主要气象因子的相关关系。结果表明,2008年水稻生育期间的气象条件总体为雨日阴天稍多,但仍属于普通气候年景。9个超级杂交稻组合7个播期结实稳定、正常,各播期间结实率最高与最低相差6.1个百分点。但各播期的结实率总体上仍表现为越早播,结实率越高(日均温为24～29℃时),结实率随孕穗和开花结实期日均温降低而降低,每降低1℃结实率约降低0.8个百分点。同组合同播期不同抽穗批次茎蘖结实率在前4个播期差别较小,但从第5播期后,部分组合的第3抽穗批次分蘖的结实率出现明显下降。结实率在不同播期间的差异与抽穗后15d期间的日平均气温、抽穗前后40d期间日照时数和抽穗前后7d期间最高气温呈极显著正相关。     

平原地区小城镇规划浅析——以魏邱乡集镇规划为例

介绍了魏邱乡的概况,分析了魏邱乡城镇规划的优势、劣势,阐述了其建设规划的指导思想,总结了其规划编制经验,提出了相应的规划措施,旨在为平原地区同类乡镇的建设规划提供借鉴。