东北温带旱作农业主要作物生产潜力及资源利用效率评价——以黑龙江海伦市为例

将作物生产潜力模型(PS123模型)与常规方法相结合,对1999~2001年海伦市玉米、大豆、小麦作物生产潜力进行计算;选取产量损失量、资源满足率和资源组合利用率,定量评价资源利用效率,寻找影响资源集约高效利用的限制性因子及其定量制约程度。结果显示,自然资源中温度对于产量的限制最大,其次为水分和土壤,如果把光温生产潜力作为目标产量,玉米、大豆、小麦的光温生产潜力分别为11998、7068、8813 kg/hm²,资源利用率分别为51.0%、29.0%、20.2%,海伦市粮食生产仍有较大潜力。在特定自然资源状况下,海伦市的社会经济状况是限制潜力实现的重要因素,在实地调查基础上,本文提出了提高该市作物产量的主要措施。     

临沭县主要农作物生产潜力的系统分析

论述临沭县农业主要环境资源,应用模型计算小麦、玉米、大豆花生等作物的逐级潜力产产量值及各生态因子对产量的影响。     

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。     

1950—2015年中国棉花生产时空动态变化

基于1950—2015年中国棉花生产分布数据,综合运用时序变化趋势、空间分析等方法,分析中国棉花产量、面积及单产的时空分布特征和重心迁移轨迹,在此基础上量化面积和单产对棉花产量变化的贡献度。结果表明:① 1950—2015年间,中国棉花产量和单产总体呈上升趋势,产量增加521.44万t,单产增加1381.83 kg/hm²,面积经历剧烈波动、平稳发展及3次起落5个时期后,与1950年基本持平;② 棉花产量和面积区域性差距较大,但总体呈增加趋势,单产变化趋势稳定,其中西北内陆棉区棉花生产年际波动最大;③ 1950—2015年中国棉花种植区域中近87%的地区产量增加,约63%的地区棉花面积减少,70%以上地区棉花单产增加。三大棉区产量和单产增加,但增长速率不断减小,西北内陆棉区缩减幅度最小,亦是中国棉花面积增长的主力棉区;④ 中国棉花生产形成“东南—西北”的格局,主产区由黄河流域棉区转为西北内陆棉区;棉花产量和面积重心均向西北方向移动,总移动距离分别为1947 km、1398 km,2010—2015年移动速度最大,分别达到159 km/a、140 km/a;西北内陆棉区生产重心由和田迁至阿克苏,长江流域棉区由六安迁至黄冈,黄河流域棉区则由邯郸迁至聊城;⑤ 全国棉花产量贡献由单产主导逐渐转变为面积主导,从棉区来看,长江和黄河流域棉区亦由单产主导逐渐转变为面积主导,西北内陆棉区则一直为面积主导。     

河北省粮食生产发展趋势及其地区差异

河北省2002年粮食作物播种面积为6484.4千hm2,其中小麦占37.8%,玉米39.7%;粮食、棉花、油料的种植比例为15.9:1.0:1.6。北部四地市粮食播面占全省的23.3%,南部七地市76.7%。2002年粮食总产2435.8万t,为1949年的5.2倍;粮食单产3756kg/hm2,为1949年的5.8倍;人均粮食362kg,为1949年的2.4倍。北部地区粮食总产占全省的17.2%,南部地区82.8%。据回归分析与双向差分建模分析,2010年粮食总产可达3087.5万t,粮食单产4478kg/hm2,人均粮食460kg。据灰关联分析,影响粮食总产的主要因子有:粮食单产、农副产品收购价格总指数(1978年=100)、农业机械总动力、农村用电量、农田化肥施用量与有效灌溉面积等。根据笔者预测,若2010年农业机械总动力达8989万kw,农村用电量240.8亿kwh,农田化肥施用量356.1万t,有效灌面4549.2千hm2,则其粮食单产可达4664kg/hm2;若2010年仍保持2000年小麦播面所占比例(0.387),玉米播面所占比例达0.439,则其单产可达4387kg/hm2。     

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。     

棉花-花生在不同间作模式下土壤养分的变化特点

通过田间试验研究了棉花－花生在不同间作模式下土壤养分的变化,结果表明：棉花－花生在合理的间作条件下,土壤养分有一定的互补作用。棉花能充分利用固定的氮,花生能利用棉花活化的土壤磷;棉花－花生间作,要注意钾素的补充。间作距离小,这两种作物一方面发生养分竞争,更主要的是地上部竞争,影响经济产量。间作距离过大与单相作类似。     

气候变暖对渭干河—库车河三角洲绿洲棉花生产的影响简

利用库车、沙雅、新和气象站1961-2010年的日均气温数据,揭示了气候变暖对渭干河-库车河三角洲绿洲棉花生产的影响。结果显示：①研究区近50a来气温均呈变暖趋势,春季气温升高1.75℃,夏季气温升高1.65℃,秋季气温升高2.05℃;棉花生长旺期5-9月的平均最低气温升高2.55℃,平均最高气温升高0.3℃;≥10℃积温升高361.1℃。②由于春季增温加快,秋季降温减缓,棉花播种期提早8 d,停止生长期推迟6 d,全生育期延长14 d;由于在生育期平均最低气温和≥10℃积温升高,使棉花生长发育期热量得到较大补偿,不良的灾害性气候条件降到最低,光合作用增强,光温资源匹配更加协调,使有效增加棉花的干物质积累,从而提高棉花单产,近50a来研究区的棉花光温生产潜力提高18.65%,实际产量提高437.38%。③研究区棉花平均光温生产潜力4238 kg/hm²,是平均实际产量的2.45倍。随着棉花栽培技术的不断改善、棉花高产优质品种的广泛应用、先进灌溉技术的大面积推广,棉花光温生产潜力能够实现的程度会越来越高。     

漳江口红树林国家级自然保护区海产品产量产值研究

2006年全年对福建漳江口红树林国家级自然保护区红树林主要分布地竹塔村辖区内的海产品类型、产量和价格进行了逐日统计。结果表明:2006年竹塔村滩涂海产品总产量为529956kg(1589.9kg/hm2),远高于一般的红树林。其中缢蛏苗和缢蛏成品的产量最高,分别为312468kg(937.4kg/hm2)和123376kg(370.1kg/hm2),占总产量的59.0%和23.3%。泥蚶、锯缘青蟹成品和泥螺分别占总产量的12.2%、2.3%和2.0%。缢蛏苗以冬季(1月和12月)的产量最高;锯缘青蟹苗年产量为2.59尾/m2,高峰期出现在6月至11月。2006年竹塔村红树林滩涂海产品总产值为1388.0万元(4.17万元/hm2)。研究结果可为红树林生态系统服务功能的评价和红树林的科学管理提供基础数据。     

气象干旱对中亚棉花产量的影响

极端干旱事件频发对中亚棉花生产具有重要影响。本文利用乌兹别克斯坦赞格阿塔实验站棉花大田试验数据评估了APSIM-Cotton模型的适用性,根据CMIP6气候模式模拟的SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5等3种共享社会经济路径下的气候变化数据集,分析了2021—2090年SPEI-3干旱指数的变化特征,进而利用APSIM-Cotton模型模拟了考虑CO₂肥效作用的气象干旱对棉花产量的影响。结果表明：APSIM-Cotton模型能够准确模拟乌兹别克斯坦塔什干地区的生育期和产量变化趋势;未来塔什干地区呈现温度明显升高、干旱发生频率明显增加的特征;气象干旱将导致棉花产量下降,SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5等3种排放情景下,严重气象干旱导致2021—2050年棉花产量较1961—1990年分别下降28.0%、29.6%和32.1%,2061—2090年棉花分别减产31.5%、33.1%和35.7%,在SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,极端气象干旱导致2061—2090年棉花产量分别下降41.3%和54.2%;CO₂浓度升高可提高棉花产量,贡献率为14.9%~25.0%,但浓度达到750 µmol/mol以上时,棉花增产幅度将不再持续增加。     

气候变暖对渭干河-库车河三角洲绿洲棉花生产的影响

利用库车、沙雅、新和气象站1961-2010年的日均气温数据,揭示了气候变暖对渭干河-库车河三角洲绿洲棉花生产的影响。结果显示:①研究区近50a来气温均呈变暖趋势,春季气温升高1.75℃,夏季气温升高1.65℃,秋季气温升高2.05℃;棉花生长旺期5-9月的平均最低气温升高2.55℃,平均最高气温升高0.3℃;≥10℃积温升高361.1℃。②由于春季增温加快,秋季降温减缓,棉花播种期提早8 d,停止生长期推迟6 d,全生育期延长14 d;由于在生育期平均最低气温和≥10℃积温升高,使棉花生长发育期热量得到较大补偿,不良的灾害性气候条件降到最低,光合作用增强,光温资源匹配更加协调,使有效增加棉花的干物质积累,从而提高棉花单产,近50a来研究区的棉花光温生产潜力提高18.65%,实际产量提高437.38%。③研究区棉花平均光温生产潜力4238 kg/hm2,是平均实际产量的2.45倍。随着棉花栽培技术的不断改善、棉花高产优质品种的广泛应用、先进灌溉技术的大面积推广,棉花光温生产潜力能够实现的程度会越来越高。     

冬小麦光合生产潜力数值模拟*

利用中国小麦生态实验资料建立了黄淮海地区冬小麦发育阶段模式和光合作用、呼吸作用等模式,由这些子模式连结成为一个可以模拟瞬时光合作用的,充分考虑了叶片空间分布特征的冬小麦光合生产潜力模式。运用该模式研究结果证明冬小麦光合生产潜力与抽穗前10天至成熟期辐射量相关性最大。黄淮海地区冬小麦光合生产潜力可达到800kg/亩～1000kg/亩,与牛文元计算结果相近。功率谱分析结果表明北京地区光合生产潜力存在3年～4年和9年～10年的变化周期。此外,文中还给出了CO₂升高后冬小麦光合生产潜力的可能变化情况。     

中部地区粮食生产比较优势分析与基地建设

中部地区是中国重要的粮食主产基地,在分析中部地区粮食生产规模优势、效率优势、综合比较优势和集中度的基础上,进一步探讨了中部地区粮食生产基地建设对策。结论如下:① 1978 年以来,中部地区水稻和小麦具有稳定的比较优势,而玉米和大豆没有比较优势。其中水稻生产的综合优势指数均在1.10 以上;小麦综合优势表现为稳中有升,从1978 年为1.00 上升到2012 年为1.16;玉米的综合优势指数小于0.80;大豆的综合优势呈现下降趋势,从1978 年为0.90 下降到2012 年为0.80。② 整体从横向来看,水稻、小麦、玉米、大豆四大粮食作物的比较优势结构发生了变化。1978 年规模优势大小顺序为:水稻 > 大豆 > 小麦 > 玉米;效率优势为:小麦 > 水稻 > 玉米 > 大豆;综合优势为:水稻 > 小麦 > 大豆 > 玉米。2012 年规模优势为:水稻 > 小麦 > 大豆 > 玉米;效率优势为:小麦 > 水稻 > 大豆 > 玉米;综合优势为:小麦 > 水稻 > 大豆 > 玉米。③ 中国四大区域中的东部地区、西部地区和东北地区粮食生产的集中度均有波动,唯有中部地区的粮食集中度保持稳定上升,其粮食、水稻、小麦、玉米的集中度由1978 年的28.65%、38.13%、28.83%、16.16%分别上升到2012 年的30.08%、39.87%、42.40%、17.16%,2012 年中部地区粮食、水稻、小麦的集中度位于四大区域之首。④分析表明,中部地区粮食生产在全国的地位越来越重要,应采取各项措施促进中部地区粮食生产的稳定与增长。     

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。     

河南省农作物虚拟水含量时空分异特征

在GIS技术的支持下,通过对1978—2013年河南省冬小麦、夏玉米、花生、棉花、油料作物、蔬菜6种主要农作物虚拟水量的计算与分析,探讨了其时空分异规律。河南省6种农作物单位质量虚拟水量在不断下降的趋势下有波动,2003年出现峰值,与当年大旱、所有农作物大面积减产有关;在农作物类型中,棉花单位质量虚拟水含量最高,多年平均值达到8 077.4 m3/t,蔬菜最低,多年平均值仅为159.95 m3/t。6种作物的虚拟水含量在空间分布上有明显差异,按其2013年的产量进行加权分析得到,第一等级区域为三门峡、郑州、信阳,第二等级为平顶山、洛阳、济源、开封,第三等级为南阳、驻马店、新乡、鹤壁、安阳、濮阳,第四等级为漯河,最低为许昌、周口、商丘、焦作。从整体看,西部、南部虚拟水含量高,而北部、东部虚拟水含量低。     

二九○五号小麦与气候

金陵大学农学院,农艺系作物育种组,自民国十六年起,即着手小麦选种试验,藉以改良品种,所用方法为单穗;以南京26号小麦为标准品种,试验结果,於四千五百二十九品种中以2905号小麦得选,此小麦不仅产量甚高,且易早熟,嗣後经七年之试验结果,其产量超过标准品种(南京26号)者百分之二十五;超过普通农家品种者百分之三十二,故从民国廿三年起标准品种即改用2905号小麦,今本文即就2905号小麦,专论其与气候之关系。     

二九○五号小麦与气候

金陵大学农学院,农艺系作物育种组,自民国十六年起,即着手小麦选种试验,藉以改良品种,所用方法为单穗;以南京26号小麦为标准品种,试验结果,於四千五百二十九品种中以2905号小麦得选,此小麦不仅产量甚高,且易早熟,嗣後经七年之试验结果,其产量超过标准品种(南京26号)者百分之二十五;超过普通农家品种者百分之三十二,故从民国廿三年起标准品种即改用2905号小麦,今本文即就2905号小麦,专论其与气候之关系。     

水分胁迫对冬小麦物质分配及 产量构成的影响

通过设置不同土壤水分条件和不同生育期受旱处理,研究土壤水分条件对冬小麦生长发育的影响。从器官水平上详细考察了水分条件对小麦物质积累、分配以及产量的影响,并建立产量和耗水量关系。在相对适宜的土壤水分条件,茎秆所占比例较小,为24%,穗部则占56%;而过度灌溉和水分亏缺条件下,茎秆所占比例较大,分别为36%和37%,穗部比例相对较小,仅为43%和48%。各种条件下均以茎秆对产量的贡献量大。相对适宜的土壤水分条件,茎秆对产量的贡献量最大,为0.308g/茎;水分亏缺条件下,叶鞘对产量贡献量较适宜土壤水分条件的叶鞘贡献量要大,分别为0.18克/茎和0.09克/茎;而过度灌溉条件下各器官对产量的贡献量均较小。根据实测产量和蒸散耗水量模拟的产量、水分利用效率与蒸散耗水量的关系可知：禹城地区在现有的肥力水平和栽培管理措施下冬小麦的理论最大产量为6240kg/hm²,蒸散耗水量为473mm,而获得最高水分利用效率的蒸散耗水量为403mm。由于该地区地下水埋深浅,地下水对冬小麦生育期需水量的补给作用明显,试验年份冬小麦拔节期至成熟期地下水补给量占同期耗水量的22%。     

根系分隔对小麦玉米套作田土壤水分状况的影响

2009年3-10月通过田间试验研究了小麦玉米套作田塑料薄膜隔根（PW/C）、尼龙网隔根（NW/C）、不隔根（W/C）及单作玉米（C）和单作小麦（W）的土壤水分状况。结果表明：以单作小麦、单作玉米加权平均为对照,W/C、NW/C和PW/C处理分别显著提高经济产量33.60 %、26.93%和24.69%,增大耗水量-0.2%、1.02%和6.69%,显著提高水分利用效率34.93%、26.67%和17.80%。W/C处理较NW/C和PW/C处理分别提高经济产量5.25%和7.14%,降低耗水量1.21%和6.64%,提高水分利用效率6.52%和14.54%。小麦玉米共生期,土壤水分在套作群体组分间能够优化分配,根系分隔显著降低了作物群体产量及对土壤水分的利用效率。     

黄淮海平原农业区域开发中的减灾增产对策研究

黄淮海平原是我国最大的平原,也是农业开发最早、垦殖程度较高的农业区。据统计:该平原粮食总产量占全国的1/5,仅次于长江中下游地区,棉花产量占全国的一半以上,大豆、花生和烤烟在全国也都占很高的比重。此外,黄淮海平原还是全国温带水果的集中产区。因而黄淮海农业区域开发对全国农业发展有着重要的推动作用。但是,该区同时也是我国乃至世界有名的多灾地区。干旱、洪涝、盐碱、风沙等多种灾害,发生频率大、范围广、危害重,