江苏省粮食单产空间差异的因素分解

区分粮食单产空间差异的来源,是粮食单产空间特征和成因机制研究的一个基础问题,可以为粮食促产政策的制定提供较为可靠的依据。基于粮食作物配置的视角,以江苏省为例,运用因素分解法,探讨粮食单产空间结构及单产变化空间差异的贡献因素。结果表明:1)当前江苏省粮食作物配置结构的空间差异可以说明近80%的粮食单产的空间差异,而江苏省粮食生产力的空间分布与粮食单产空间差异仅低度相关。2)1990s中期以来,江苏省粮食单产增幅有南弱北强的倾向,主要来源是生产力效应,结构效应对这种空间分化起到强化作用。因此,相对于笼统的粮食单产指标,排除结构因素的粮食生产力因素能更为准确地体现粮食现实生产力的变化。     

土层厚度对紫色土坡地生产力的影响

通过紫色土坡地土层厚度的调查与不同土层厚度的小区对比试验,研究紫色土薄层坡地的生产力特性. 结果表明,约73%的紫色土坡耕地土层厚度为20-60 cm.土层厚度是紫色土生产力的基本限制条件.土层越薄, 作物株高、生物量和产量愈低,生产力愈低;土层越厚,生物量、产量愈高,生产力愈高,土层厚度的影响在玉米季尤 为突出,20 cm、40 cm小区夏玉米产量仅为60 cm小区的50%、74%,为80 cm小区的28%、40%,100 cm小区的23%、34%.当土壤厚度超过60 cm,小麦、玉米的株高、生物量及根重差异不显著,而土壤蓄水可抵御紫色丘陵区连续20 d的夏旱,因此,可初步判定60 cm土层为紫色土生产力临界土层.60cm以上厚度的紫色土可维持基本稳定的生产力水平.     

1995-2010年山东省粮食单产变化空间分异及均衡增产潜力

以县域为基本空间单元,采用GIS 空间分析和ESDA方法,对山东省1995-2010 年间县域粮食单产空间格局变化进行了分析,在此基础上,结合全国农业生态区划,分析山东省粮食均衡增产潜力。结果表明:① 山东省县域粮食单产水平之间的差异整体上呈现出先增大后减小的趋势。鲁北和鲁西北平原农业生产基础差,单产增长速度最快;鲁西南平原农业生产基础差,单产增长速度较慢;鲁中南丘陵和山东半岛农业生产基础好,单产增长速度较慢;② 县域粮食单产变化的Global Moran's I 值为0.5708,表明单产变化的区域分布并非完全随机,而是表现出明显的空间集聚特征,4 种集聚类型中,“H-H”类型区和“L-L”类型区占主导,“H-H”类型区主要分布在鲁北和鲁西北平原,“L-L”类型区主要分布在鲁西南平原、鲁中南丘陵和山东半岛;③ 全省可划分为4 个一级、9 个二级均衡增产类型区,粮食单产增产潜力鲁北和鲁西北平原>鲁中南丘陵>山东半岛>鲁西南平原;总产量增产潜力约为9.50×10⁶ t,其中鲁中南丘陵>鲁北和鲁西北平原>鲁西南平原>山东半岛。     

华北地下水超采区冬小麦退耕的生态补偿问题探讨

压减冬小麦种植面积是有效减少华北平原地下水用量最为有效的方法。近期,国家和地方政府均出台了土地休耕政策,拟在华北地下水超采区退耕冬小麦,实现“一季休耕、一季雨养”。然而,华北平原已经出现农户主动退耕冬小麦的现象。在此背景下,明确冬小麦退耕的瞄准目标、制订合理适度的补偿标准是土地休耕政策有效实施所面对的核心问题。本文利用农户问卷数据,构建多层次logit模型分析农户种植制度决策的影响因素,并计算冬小麦退耕的机会成本,旨在确定华北平原地下水超采区土地休耕政策的瞄准目标,并为农户补偿标准的制订提供建议。结果表明：① 地块层次的土地质量和灌溉条件是解释农户种植制度差异的关键因素,近70%的四等耕地和90%以上的旱地已退出冬小麦耕作,土地休耕政策应瞄准一、二、三等土地质量的水浇地;② 相似耕作条件的地块种植春、夏玉米的净收益大致相同,土地休耕的机会成本等于种植冬小麦的净收益;③ 仅考虑冬小麦对地下水资源的影响,土地休耕政策初期以地下水回升和地下水环境恢复为主要目标时,建议以350元/亩作为补偿标准参考值,后期目标转为维持地下水资源采补平衡时,可调整至280元/亩左右。     

华北平原冬小麦—夏玉米轮作区DLM与CLM5模型模拟对比研究

作物生长与气候的互馈是当前气候变化研究的热点之一。陆面模型作为一项重要的研究工具,其模型框架、算法设计及参数化方案的不同会直接导致模拟结果的不确定性。为探究陆面模型DLM(dynamic land model)和CLM5(community land model)在作物生长及农田热通量模拟方面的差异及原因,评估2个模型在华北平原作物研究中的适用程度,论文开展了冬小麦—夏玉米轮作站点的模拟对比研究。结果显示,DLM的夏玉米叶面积指数和生态系统总初级生产力的模拟值更高,与观测值更为接近;CLM5模型则在冬小麦模拟中略优。DLM的潜热模拟值与观测值的相关性普遍更高,可能反映了DLM采用的彭曼公式、双叶策略比CLM5采用基于水势梯度质量守恒、大叶策略的潜热计算方法更具优势。对于产量,模型当前的估测能力并不理想。总的来说,在默认设定下,2个模型的模拟结果能基本反映研究区农田站点内夏玉米和冬小麦的生长规律,但与实测值存在一定偏差。模型在该区域的适用性可能需要通过添加农田管理措施、算法优化和参数本地化等方式进一步提高。     

河南省小麦生产的区域差异及其对农用地分等的影响

河南是农业大省，粮食产量居全国首位，但全省粮食产量区域差异比较明显，豫东平原、豫北山前平原、南阳盆地为主要产粮区，而西部山区粮食生产力低下。农用地质量的优劣直接决定着粮食产量的高低，而作物的生产潜力和现实生产力影响着农用地质量的好坏。一般来说，作物生产潜力空间分布具有明显的南北纬度地带渐变规律，现实生产力则是在土地的自然属性融入社会经济因素而导致的土地投入和利用上的差异。文章以小麦为例，主要从潜在生产力和现实生产力2个方面阐述了造成小麦产量区域差异的原因并分析了它们对农用地分等产生的影响。     

基于Hydrus-1d模型的农田SPAC系统水分通量估算——以山西省运城市董村农场为例

农田SPAC系统水分通量的研究对提高农业用水效率,缓解我国的水资源短缺现状具有重要作用.本文利用HydruS-1d模型,以山西省运城市董村农场为例,估算了研究区三种主要农作物(夏玉米、棉花和冬小麦)的农田水分通量.结果表明,在模拟期内,夏玉米、棉花和冬小麦的作物蒸腾占蒸散发(T/ET)的比值分别为84.7%、71.6%...     

黑龙港易旱地区不同类型农作物的水分生态适应性研究

本文通过二个不同土壤水分年型的试验,用农田水分平衡法和彭门公式分别计算了黑龙港地区作物的蒸散量和需水系数,由此计算了旱地作物的水分亏缺率;运用生长分析进行平行分析,应用多年气候资料计算年型频率,对不同类型农作物一秋粮,夏粮和棉花的水分生态适应性进行了研究。秋粮中玉米和高粱的气候生态适应性较好。干旱年份虽在干旱时期水分亏缺比谷子严重,生育状况不如谷子,但由于玉米和高粱在雨后比谷子和大豆有较高的干物质累积速度,最终也能获得与谷子相同的产量、水分利用效率和光能利用率。正常年和夏涝年份,水份亏缺率各作物差异不大,但生育状况玉米和高粱则明显地优于谷子和大豆,具有较高生产力、水分利用率和相对较强的抗涝能力,经济效益也高于谷子和大豆。春播作物生育期间旱年占37%,初夏降水正常,湿润和夏涝的年份占63%;夏播作物旱年占21%,夏常和夏涝的年份占79%。底墒足和春多雨的年份冬小麦可获得一定产量(亩产可达500-600斤)。底墒的作用可以维持到4月下旬前后。在冬小麦获得一定产量的基础上,加上夏播构成二熟,可比一熟获得较高的年产量、光能利用率和经济效益。若7月下旬(雨期)土壤水分达到田间持水量,计算得出达到底墒足指标所需的8～9月降水量为167.4毫米。     

秸秆覆盖下的夏玉米蒸散、水分利用效率和作物系数的变化

农业用水占华北水资源的70%以上,提高农业用水的效率对华北水资源安全具有重要意义。在节水农业研究中,利用农艺节水提高农田水分利用效率是节水农业的重要组成部分,其中减少农田无效棵间蒸发耗水和优化供水制度是主要的农艺节水措施。夏玉米是华北太行山山前平原的主要作物之一,一般在冬小麦收获前的5～7天套种在其中,以延长夏玉米的生育期。随着联合收割机的广泛应用,冬小麦收获后的秸秆直接覆盖夏玉米,对夏玉米的农田蒸散特别是苗期的蒸散产生影响;夏玉米生长在6～9月的雨季,一般年份降水能够满足夏玉米的需水要求,但夏季降水的分布变异较大,再加上近6年来的夏季干旱,使灌水对夏玉米的高产至关重要。为了提高夏玉米的农田水分利用效率,本研究的目的是建立秸秆覆盖下的夏玉米优化供水制度和研究秸秆覆盖对减少棵间无效耗水的影响及秸秆覆盖下的夏玉米作物系数的变化,为制定秸秆覆盖下的夏玉米优化供水制度提供依据。2年的实验结果显示,秸秆覆盖下的夏玉米产量在8000kg/ha,总蒸散量在390mm,水分利用效率在2.2kg/m3。干旱年份,夏玉米在灌四水的条件下产量最高,再增加灌水量,产量减少。水分利用效率随着灌水量的增加有所递减。     

河南省玉米生产的区域差异及其对农用地分等的影响

河南是农业大省,粮食产量居全国首位,但粮食产量区域差异比较明显,豫东平原、豫北山前平原、南阳盆地为主产粮区,西部山区粮食生产力低下。文章以玉米为例,主要从潜在生产力和现实生产力2个方面阐述了造成玉米产量区域差异的原因并分析了它们对农用地分等产生的影响。     

基于作物生长期的江苏省沿海地区气候生产潜力估算

江苏沿海地区是中国重要的耕地后备资源基地之一,气候生产潜力能够反映该地区粮食安全保障能力大小。考虑作物不同生长期光温水协调程度,对现有气候生产潜力模型基于作物生长期进一步改进,估算江苏沿海地区14个县市三大粮食作物气候生产潜力。结果表明：基于作物生长期的气候生产潜力模型具有可行性。江苏省沿海地区水稻和小麦作物气候生产潜力受太阳有效辐射、温度和降水因素共同影响;玉米气候生产潜力主要受太阳有效辐射和温度影响,不受降水因素限制。从地域分布特征看,江苏沿海地区水稻和玉米气候生产潜力南北方向呈现梯度递增规律;小麦气候生产潜力南北方向差异不大。     

沿海滩涂围垦区土地生产潜力模型构建与应用——以江苏省如东县为例

沿海淤泥质滩涂是中国重要的耕地后备资源之一,滩涂围垦新增的大量耕地资源的生产潜力能反映滩涂土壤粮食安全保障能力大小。本文以江苏省如东县滩涂围垦区为例,在现有的光温水气候生产潜力模型的基础上,引进基础地力贡献率和盐分限制因子作为土壤有效性系数,构建沿海地区土地生产潜力模型,并通过水稻和小麦产量对模型结果进行初步验证。研究表明：该模型具有一定可行性。滩涂围垦区水稻产量土壤基础地力贡献率为55%~59%;小麦基础地力贡献率为50%~80%。未脱盐的1982年滩涂围垦区水稻和小麦产量受到盐分阻碍的系数分别为0.73和1.00。2007年垦区由于盐分太高不能种植水稻,小麦产量受到盐分阻碍系数为0.35。未脱盐的1982年滩涂垦区土壤基础地力修正后的水稻和小麦土地生产潜力分别为12235.84和6502.23 kg/hm²;土壤盐分修正后的土地生产潜力分别为15677.42和10329.39 kg/hm²;土壤基础地力和盐分共同修正后的土地水稻和小麦生产潜力分别为8934.97和6502.23 kg/hm²。与实地调查的水稻产量(9750 kg/hm²)和小麦生产潜力(6000 kg/hm²)相比,目前土地生产力远小于盐分限制下的土地生产潜力,与基础地力和盐分双重限制下的土地生产潜力接近,改善土壤施肥技术可以进一步提高土地生产力。     

IMPACT OF CLIMATIC CHANGE ON AGRICULTURAL PRODUCTION IN KANSAS: A FOUR-CROP ANALYSIS

Most scenarios of greenhouse-gas climatic change predict a warmer drier Great Plains environment. The goal of this research was to determine the resulting change in soil moisture and to relate this to changes in agricultural productivity. Soil moisture was used in regression-based models to predict yields for the four major grain crops: wheat, corn, soybeans, and grain sorghum. The results indicate that a warmer drier climate would reduce yields for the summer crops throughout the state. The yield for winter wheat also decreased in the western part of the state but actually increased in eastern Kansas. Corn and soybeans could decline in the dry land crop mix in eastern Kansas as wheat becomes a more viable alternative. Thus, the results imply possible geographic shifts in the crop belts in Kansas. [Key words: climatic change, agricultural production, soil moisture.]     

Remote sensing monitoring on regional crop water productivity in the Haihe River Basin

Crop water productivity （CWP） agricultural development in water scarcity is one of the important indicators for sustainable area. There is serious conflict between water sup- ply and requirement in the Haihe River Basin. CWP of winter wheat and summer maize from 2003 to 2007 in the Haihe River Basin is estimated based on large-scale evapotranspiration （ET） and crop yield obtained by remote sensing technology. Spatial and temporal distribution of CWP of winter wheat and summer maize is investigated in this study. Results show that CWP of winter wheat in most parts of the study area varies from 1.02 kg/m3 to 1.53 kg/m3, and CWP of summer maize varies from 1.31 kg/m3 to 2.03 kg/m3. Multi-year averaged CWP of winter wheat and summer maize in the study area is about 1.19 kg/m3 and 1.59 kg/m3. CWP results show certain promotion potential to alleviate the water shortage in the Haihe River Basin. Correlation analysis of CWP, crop yield and ET shows that there is great potential for crop yield promotion without the growth in irrigation water. Large-scale CWP estimated by remote sensing technology in this study shows spatial distribution features, which could be used to real-time agricultural water resource management combined with crop yield and ET.     

北京地区冬小麦/夏玉米连作条件下NO3-N淋失

分析评价了北京草甸褐土冬小麦 /夏玉米连作条件下NO3 N累积、淋失以及同氮肥水平的关系。设置 4个氮肥处理 :0、 1 2 0、 2 4 0、 360kgN/ha。在每一处理区 2 0、 40、 60、 80、1 0 0、1 4 0、 2 0 0cm埋设土壤溶液提取器 ,在试验地同期设置两个直径 0 48m、深 2m的原状土柱 ,氮肥水平为 0和 2 4 0kg/ha。土壤剖面取样分析发现 :不施肥种植降低土体NO3 N储量 ,施肥种植增加 0～ 1 0 0cm土体NO3 N储量 ,但只有 360kg/ha才能维持 1 0 0～ 2 0 0cm土体NO3 N储量 ,种植和施肥改变了土壤中NO3 N的含量和空间分布。利用土壤溶液提取器取得剖面2m处土壤溶液NO3 N年均浓度和土柱底部同期排水量估算得到大田不同氮肥水平NO3 N淋失年均通量分别为 :1 8、 2 41、 5 52、 1 7 1 2kg/ha ;施肥处理表观氮淋失百分率为 :0 33 %、 1 0 3 %、3 1 9%。试验结果有益于指导合理施肥和更好地认识农业氮肥应用与地下水NO3 N污染的关系。     

Changes in crop type distribution in Zhangye City of the Heihe River Basin,China

With rapid economic development in China, crops have undergone remarkable changes in both their type and spatial pattern. Timely and accurate information of crop type distribution will help government and agricultural producers quickly understand regional agricultural production conditions to better facilitate appropriate adjustments in planting patterns and policies. Another benefit of acquiring such knowledge of crops is that it should enhance regional agricultural competitiveness, optimize resource allocations, and further guarantee national food security. Towards this end, and using the Zhangye City in the Heihe River Basin as a study area, the present research elaborated upon a methodology to classify crop type distribution based on multi-temporal Thematic Mapper and Enhanced Thematic Mapper Plus (TM/ETM+) images. Using this methodology we achieved the spatial distributions of crop types in Zhangye City in 2007 and 2012, and analyzed changes in their distributions over this period. In addition, some landscape indices were calculated to clarify the landscape pattern of crops. The crop conversion potentials in 2017 were modeled using four conversion sub-models of the Multi-Layer Perceptron (MLP) neural network. Generally, the overall accuracy of crop classification in Zhangye was high, at 89.38%. From 2007 to 2012, the cultivated land area in Zhangye increased from 463.81 × 10³ ha to 493.89 × 10³ ha. The sowing area of corn and oilseed rape increased by 39.21 × 10³ ha and 5.99 × 10³ ha, respectively, while for wheat and barley the sowing area decreased by 3.61 × 10³ ha and 9.14 × 10³ ha, respectively. Considering other crop types as a group, their sowing area decreased by only 2.37 × 10³ ha. The increase in corn sowing area mainly came from the conversion of other crops to corn, which accounted for 43.09% of its total sowing area in 2012. Furthermore, corn and oilseed rape showed a tendency of intensive sowing, whereas for wheat and barley the tendency was towards scattered sowing. For the future, corn has high conversion potential in Linze and Gaotai counties of Zhangye, while wheat, barley and oilseed rape have high conversion potentials in Minle and Shandan counties.     

海伦地区粮食生产资源利用系统分析

采用机制法对作物生产潜力模型进行了光、温、水、土逐级订正,对海伦地区的主要粮食生产潜力进行估算;并选取产量衰减量、资源满足率和资源增产潜力三个指标评价了农业资源的利用效率。结果表明,光合生产潜力为16801.4kg/hm2,光温生产潜力为12483.9kg/hm2,气候生产潜力为9799.1kg/hm2,农业自然生产潜力为8248.4 kg/hm2。如果以光温生产潜力作为目标产量,海伦地区尚有74.01%的上升潜力,且玉米的资源增产潜力高于大豆。社会经济因素是影响生产潜力实现的重要因素,自然资源中温度对产量的限制作用最大,其次是水分和土壤。在此基础上结合实地考查,对当地的粮食生产资源进行了系统分析,寻找影响粮食产量持续增长的限制性因素。     

基于土地产能的城郊农用地健康评价体系与方法探讨

在综合分析北京市通州区与河北香河县、大厂县接壤区农用地分等成果及其产能的基础上,建立了城郊农用地健康评价等别与产能PI1、农产品质量PI2、土壤质量PI3、地表水与地下水水质PI4、投入产出状况PI55类指标体系和内梅罗(N L Nemerou)指数评价方法。研究结果表明,研究区农用地产能高、健康状态良好,但区域地表水水质差以及污水灌溉会使区域农用地面临一定的健康风险,提出保障城郊农用地健康的措施。