一份多年生高粱属新材料的农艺性状及其饲用潜力评价

为明确高粱属新材料‘SX-1’的基本性能,对其饲用潜力进行初步评价,本研究以‘晋牧1号’高丹草(Sorghum bicolor × S. sudanense cv. ‘Jinmu No. 1’)为对照进行连续2年品比试验,对其农艺性状、产量和营养成分等进行测定。新材料‘SX-1’表现为多年生且雄性不育,第1年抽雄期刈割时平均株高为311.33 cm,显著高于(P<0.05)‘晋牧1号’(263.00 cm),分蘖数为12.00~13.00个,第2年分蘖数极显著提高（可达40个以上）。建植第1年鲜草总产量为110822.43 kg/hm²,显著低于(P<0.05)‘晋牧1号’(125846.43 kg/hm²);但干草总产量(22300.71 kg/hm²)显著高于(P<0.05)‘晋牧1号’(19039.32 kg/hm²)。‘SX-1’建植第2年鲜、干草总产量为150373.33 kg/hm²和28866.77 kg/hm²,分别较‘晋牧1号’高10.53%和38.00%,同时较第1年增加了35.69%和29.44%。粗蛋白、中性洗涤纤维、粗脂肪含量年平均分别为9.98%、53.28%和2.20%,均与‘晋牧1号’(10.05%、53.93%、2.09%)差异不显著(P>0.05);酸性洗涤纤维年均为35.25%,显著低于(P<0.05)‘晋牧1号’(45.20%);粗灰分为8.59%,显著高于(P<0.05)‘晋牧1号’(7.57%)。相对饲用价值为107.27,高于‘晋牧1号’(92.61)。新材料‘SX-1’生物产量高、耐刈割、饲用品质优良,值得进一步开发利用。具有多年生高粱血缘的高粱属种间杂交种是选育饲草高粱的潜在方向。     

气候变化对椰心叶甲在中国适生区的影响

为明确椰心叶甲在中国的潜在适生区,降低椰心叶甲入侵造成经济和生态损失,本研究以CLIMEX软件和椰心叶甲的生物学资料为依据,结合ArcGIS反距离加权插值分析功能,利用历史气候数据（1981—2010年）和模拟未来气候数据（2071—2100年）,分析气候变化对椰心叶甲在中国的潜在适生区的影响。结果表明：在历史气候条件下,椰心叶甲主要分布于中国的南部地区,高度适生区分布面积最大。在未来气候条件下,椰心叶甲在国内适生区总面积增加,适生区具有北移的趋势。本研究可为椰心叶甲的管理防控提供一定的理论依据。     

基于宗地尺度的土地集约利用潜力评价及存量用地挖潜研究——以重庆市渝北区为例

为探究渝北区未来存量用地的挖潜方向,通过构建商服圈,并利用建筑、人口经济、交通和公共服务设施数据,从功能、强度和区位潜力3方面选取评价指标,结合层次分析法和熵权法确定其权重,计算渝北区城镇建设用地集约利用潜力,并依此识别可用于二次开发的宗地.结果表明:①渝北区划定商服圈总面积15 827.25 hm~2,因受地形、政策和城市双核心发展因素影响商服圈呈不规则形状;②用于潜力评价的宗地因城市开发过程中各类用地并存且未实现更新而未呈现同心圆模式;③渝北区可用于二次开发的城镇建设用地总面积为1 178.88 hm~2,主要布局于两路老城区南部、龙山—龙溪—龙塔街道西北部和创新经济走廊中部等区域.④渝北区公共管理与公共服务用地和商业服务业设施用地土地集约利用潜力较大,是未来改造盘活的主要用地类型.     

基于MaxEnt模型的新疆红枣生态适宜性与区划分析

【目的】 结合种植区资源分布现状,利用最大熵模型(MaxEnt)预测新疆红枣潜在适生区,为新疆红枣区域布局和种植结构调整提供有效的理论指导和依据。【方法】 以年降水量、花期降水量(5~6月)、成熟期降水量(9~10月)、年有效积温(≥10℃)、年极端最低气温和平均气温6个气候因子和绿洲灌溉区、沙漠敏感区2个土地因子及高程因子为环境变量,利用GIS空间分析技术获取新疆红枣地理分布数据,采用MaxEnt模型进行建模并预测新疆红枣潜在适生区,使用百分比贡献率分析其主要环境因子及生态位参数。【结果】 (1)ROC评价(Receiver Operating Characteristic,ROC)显示MaxEnt模型预测新疆红枣潜在适生区的训练数据集和测试数据集的AUC值分别为0.921和0.904,模拟效果优秀。(2)新疆红枣潜在适生区总面积2 365.939 7×10⁴ hm²,其中最适生区429.350 1×10⁴ hm²,主要分布于新疆南疆的喀什地区、阿克苏地区、和田地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州和巴音郭楞蒙古自治州,东疆的吐鲁番市、哈密市。(3)影响新疆红枣生长的主要环境因子是年极端最低气温(35.15%)、绿洲灌溉区(20.77%)、年有效积温(19%)和成熟期降水量(13.27%)。新疆红枣适宜生长在年极端最低气温≥-24.65℃,年有效积温≥3 595℃,成熟期降水量为0.54~7.64 mm,且绿洲灌溉区有助于提高其适生程度。【结论】 新疆红枣潜在适生区呈现环塔里木盆地聚集,低温是其最主要的影响因子。     

基于最大熵（MaxEnt）模型对西北地区2种红砂属植物潜在适宜区预测分析

基于黄花红砂与五柱红砂的现有分布数据,利用地理信息系统（ArcGIS）技术与最大熵（MaxEnt）模型软件,对2种红砂属植物在3个时期的潜在适宜分布区进行模拟。结果表明:1）五柱红砂的潜在适宜分布区主要在青海地区、新疆南疆地区以及甘肃部分地区;黄花红砂的潜在适宜分布区主要集中在宁夏地区、内蒙古地区、甘肃地区以及新疆与青海部分地区。2种红砂属植物在3个时期的潜在适宜分布区有所增加。黄花红砂的潜在适宜区朝着东北方向移动,五柱红砂的潜在适宜区出现收缩现象。2种红砂属的低适宜区相比较高适宜区与较适宜区变化较大。2）黄花红砂与五柱红砂通过MaxEnt模型运算出的AUC值均>0.9,表明MaxEnt模型预测精度很高。可以用于2种红砂属植物的潜在适宜分布区的预测。3）控制黄花红砂潜在分布的关键环境变量为最湿月降水量、最暖季度降水量和最湿季度降水量,影响五柱红砂潜在分布的关键环境变量为海拔、等温性和温度季节性变化。上述研究结果对2种红砂属植物资源保护利用与未来分布趋势提供了重要的指导意义。     

1957-2017年京津冀主要作物水分利用效率及节水潜力分析

水资源短缺以及农业用水效率不高制约着京津冀一体化国家战略的实施。【目的】提高主要作物水分利用效率,缓解京津冀地区农业水资源矛盾。【方法】基于FAO推荐的Penman-Monteith公式及有效降水计算公式估算了1957-2017年京津冀地区冬小麦、夏玉米的耗水量及水分利用效率以及冬小麦、夏玉米的节水潜力。【结果】冬小麦、夏玉米水分利用效率呈逐年线性增长趋势。冬小麦、夏玉米水分利用效率仍有20%~30%的提升空间,在产量不变的前提下,京津冀地区可节约水量43.6亿~60.4亿m^3。冬小麦节水潜力高于夏玉米。【结论】可通过改善土壤条件,优化灌溉管理以及秸秆覆盖等措施提高冬小麦及夏玉米的水分利用效率。     

我国主要麦区农户施肥评价及减肥潜力分析

【目的】明确我国主要麦区农户小麦施肥存在的问题及减肥潜力,为科学施肥、合理减肥提供依据。【方法】连续3年对我国主要麦区的小麦种植户进行施肥调研和取样,基于农户产量、养分需求量和土壤养分供应水平对其施肥状况和减肥潜力进行评价和分析。【结果】我国主要麦区农户小麦产量和生物量平均为6.0和13.2 t·hm ^-2,二者极显著线性相关。小麦产量与施肥量和土壤养分无显著相关。我国小麦氮（N）、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）肥用量平均分别为191.1、112.8和53.4 kg·hm ^-2,春麦区农户氮、磷和钾肥用量平均分别为171.7、108.9和10.6 kg·hm ^-2,旱作区分别为154.3、111.8和32.6 kg·hm ^-2,麦玉区分别为236.4、128.1和74.0 kg·hm ^-2,稻麦区分别为177.5、77.0和71.8 kg·hm ^-2。就施氮量而言,春麦区过量施氮的农户较少,为34%,其次是麦玉区、稻麦区和旱作区,分别为42%、55%和63%;产量较低的农户是氮肥减施的重点,减氮潜力最高达43.6%,平均需减氮2.3—135.5 kg·hm ^-2。过量施磷问题比较突出,各麦区施磷过量的农户分别占63%、87%、68%和57%,即使小麦高产时,仍有超过50%的农户施磷过量;各麦区不同产量等级的农户均需减施磷肥,减磷量平均为3.8—91.1 kg·hm ^-2,旱作区减磷潜力最大,达55.6%。施钾状况因麦区而异,在春麦区,主要问题是施钾不足,占84%,平均需增施钾肥22.8 kg·hm ^-2;旱作、麦玉和稻麦区,减钾潜力分别达43.2%、25.7%和56.0%;产量较低的农户是减钾的重点,平均需减钾31.7—45.9 kg·hm ^-2。【结论】我国农户施肥状况和减肥潜力因农户产量和麦区不同存在差异,中低产农户过量施肥问题较为严重,应注意根据产量适量减少施用氮、钾肥,所有农户均需警惕磷肥过量投入问题,其中旱作区氮、磷肥减施潜力最高,稻麦区减钾潜力最高。     

稻田转为菜地初始阶段温室气体排放特征

【目的】近年来,随着我国社会经济的快速发展和人们生活水平的提高及膳食结构的改善,越来越多的稻田被转为蔬菜种植,影响了土壤碳氮转化过程及其引起的温室气体排放。因此有必要探究稻田转为蔬菜种植,特别是该土地利用方式转变初始阶段的温室气体（CH₄和N₂O）排放特征及其关键影响因素。【方法】试验选取了长期种植水稻的双季稻田,将其中一部分转为蔬菜种植,另一部分继续种植水稻,每个处理设置了3个重复,按照当地常规模式进行管理。采用静态暗箱—气相色谱法连续3年进行田间原位观测,比较分析稻田和由稻田转变的菜地CH₄和N₂O排放特征及其年际变化差异,明确稻田转为菜地初始阶段CH₄和N₂O排放的关键影响因素。【结果】稻田是重要的CH₄排放源,其第一年的排放强度（183.91 kg CH₄-C·hm^-2?a^-1）明显低于后续两年（241.56—371.50 kg CH₄-C·hm^-2?a^-1）,这主要归功于后两年降雨量的增加引起了土壤水分含量的升高。稻田转为菜地显著减少了CH₄排放,减少量相当于稻田CH₄年累积排放量的83%—100%。菜地第一年的CH₄累积排放量（31.22 kg CH₄-C·hm^-2）显著高于第二年（0.45 kg CH₄-C·hm^-2）和第三年（0.89 kg CH₄-C·hm^-2）,表明稻田转菜地对CH₄排放的影响具有时间滞后效应。稻田是弱的N₂O排放源（1.35—3.49 kg N₂O-N·hm^-2?a^-1）,其转为菜地显著增强了N₂O排放。菜地第一年的N₂O累积排放量（95.12 kg N₂O-N·hm^-2）显著高于第二年（38.28 kg N₂O-N?hm^-2）和第三年（40.07 kg N₂O-N·hm^-2）。菜地土壤异养呼吸对N₂O排放的影响在第一年明显高于第二、三年,表明稻田转为蔬菜种植的第一年,有机质矿化对N₂O排放有重要贡献。在100年尺度CO₂当量下,稻田转为蔬菜种植第一和第二年的综合增温潜势（GWP）相对于稻田分别显著增加了390%和98%,主要是由于增加的N₂O增温潜势超过了减少的CH₄增温潜势。但是,稻田转为菜地的第三年,菜地的GWP（(16.72±3.25) Mg CO₂-eq·hm^-2）与稻田（(14.84±1.39) Mg CO₂-eq·hm^-2）相比无显著差异,主要是由于减少的CH₄ 增温潜势完全抵消了增加的N₂O增温潜势。这些研究结果表明稻田转菜地对GWP的影响主要集中在该土地利用方式转变的第一年。【结论】稻田转为菜地显著减少了CH₄排放,增加了N₂O排放,增强了菜地第一和第二年的综合增温潜势。有机质矿化过程对新转菜地第一年较高的N₂O排放有重要贡献。这些研究结果表明了评价土地利用方式转变初始阶段温室气体排放特征的重要性,便于及时采取有效管理措施缓解温室气体排放,实现环境友好型农业可持续生产。     

秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体（CO₂、CH₄、N₂O）的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm（T1）、10—20 cm（T2）、20—30 cm（T3）和30—40 cm（T4）,同时以不还田处理作为对照（CK）。【结果】（1）在整个玉米生长季CO₂和N₂O均表现为排放,CH₄表现为吸收。CO₂累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%（P<0.05）,但T1与T4处理之间差异不显著;而N₂O的累积排放量T2处理为最高,与CK相比,累积排放量显著增加111.3%,T4处理增加最少,与CK相比显著增加了12.8%（P<0.05）;CH₄则表现为吸收,且秸秆还田后降低了农田土壤对CH₄的吸收能力,吸收量表现为CK处理>T4处理>T3处理>T1处理>T2处理,且各还田处理与CK之间差异显著（P<0.05）。（2）秸秆不同还田深度下,与对照相比,各处理玉米产量均显著增加,增产在5.6%—20.8%（P<0.05）,但各处理之间的穗长、穗粗和行粒数差异不显著。当秸秆还至30—40 cm时,产量最高,较CK增加了20.8%,表明秸秆还田对提升土壤肥力及作物增产有重要作用。（3）从温室气体综合增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）来看,在100年尺度上,GWP表现为T2处理>T3处理>T1处理>T4处理>CK处理,而GHGI表现为T2处理>T3处理>T1处理>CK处理>T4处理,表明与CK相比,各处理均增加了玉米季温室气体的综合增温潜势,而T4处理则降低了玉米季温室气体排放强度,说明秸秆深还至30—40 cm可在一定程度上缓解全球增温潜势。【结论】秸秆还田会显著增加CO₂和N₂O排放,降低对CH₄的吸收能力;秸秆深还至30—40 cm可相对降低综合增温潜势,降低温室气体排放强度,同时显著增加玉米产量。因此,为实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,秸秆深还至30—40 cm是较为合理的土壤改良培肥方式。     

半干旱牧区天然打草场生产力时空变化及对气候响应分析

【目的】 定量评估半干旱牧区天然打草场的生产能力,分析天然打草场的退化程度,明确气候因子对打草场生长过程的影响。【方法】 利用Miami和Tharnthwaite Memorial模型计算2000—2017年半干旱牧区天然打草场气候生产潜力,并结合近18年的中分辨率成像光谱仪（MODIS）净初级生产力（NPP）产品（MOD17A2H）进行分析。【结果】 2000—2017年半干旱牧区天然打草场实际生产力与潜在生产力均随降水增加呈上升趋势,天然打草场18年平均实际生产力和潜在生产力分别为295.24和557.79 g C·m^-2·a^-1。按不同草地类型分析,气候生产潜力与实际生产潜力均以草甸草原最高,分别为589.68 g C·m^-2·a^-1和349.78 g C·m^-2·a^-1,山地草甸的气候生产潜力最低,为518.72 g C·m^-2·a^-1,而实际生产潜力以典型草原最低,仅为269.52 g C·m^-2·a^-1。从变异系数来分析,气候生产潜力与实际生产力均以草甸草原最稳定。从年际变化率分析,草甸草原的气候生产潜力的上升速率最高,为6.30 g C·m^-2·a^-1,实际生产力以山地草甸上升速率最高,为4.44 g C·m^-2·a^-1。实际生产力对降水的响应高于温度,其中95.88%的打草场与降水呈显著正相关关系,与温度呈负相关的区域仅占总面积的5.70%,且不同草地类型的实际生产力均与降水在P<0.001水平呈显著正相关关系。【结论】 天然打草场气候生产潜力呈由西向东递增的地带性规律,而实际生产力受水热条件的影响,以大兴安岭为中心向东西两麓逐渐递减,其对降水的响应高于温度,水分条件是该区植被生长的限制因子;年均气候资源利用率的分布规律与实际生产力相同,平均气候资源利用率为55.09%;以草甸草原打草场的气候资源利用率最高,高达60.34%,同时也是退化速度最高的草地类型。