黄土高原水土流失区粮食现状与增产潜力研究

以黄土高原10个试区的攻关资料为基础,从区域旱作产量潜势、试区攻关水平和试区所在县的产量现状三个层次,详细剖析了黄土高原水土流失区粮食现状和增产潜力。结果指出,该区粮食增产潜力很大,目前整体产量水平仅达到试区攻关水平的74.7%,达到旱作粮食产量潜势水平的54.2%。在黄土台塬区和丘陵区中,丘陵区的粮食增产潜力较台塬区大,前者尚有117.6%增产能力,后者仅56.6%。但考虑到人口增长和坡耕地的退垦等因素,未来30年内黄土高原水土流失区的粮食供需仍处于负平衡。     

冬小麦中轻度水分胁迫的增产节水效应研究

利用大型水分试验场的防雨棚遮挡自然降水,采用人工定量补水进行冬小麦土壤含水量占田间持水量40%～50%、45%～50%、50%～55%、50%～60%、55%～60%、60%～70%持续时间分别为5、10、15天水分胁迫处理的控制试验。试验结果表明:50%～70%的中轻度水分胁迫处理,冬小麦具有显著的增产节水效果;2年平均,增产6.3%～7.4%,节水28.2%～34.1%。中轻度水分胁迫下,冬小麦增产节水作用机制的实现,主要是通过水分胁迫效应诱发增强:①冬小麦根系的找水功能;②产量构成因子的优化;③复水后光合速率的提高。冬小麦水分胁迫效应的最佳利用时间为返青-拔节期,此时进行水分胁迫效应利用最有利于冬小麦稳产增产。     

旱作小麦─玉米垅种沟盖地膜带田集水调水与增产效应研究

旱作垅种（小麦）沟盖（玉米）地膜带田优于目前推广的沟种（小麦）垅盖（玉米）带田种植形式。在作物共生期相互调水作用更趋合理,平衡了小麦、玉米不同生育阶段对水分的供需矛盾,作物的生态条件更加适宜,群体结构更加协调,提高了作物的生产量,前者比后者增产９０％～１２５％。     

旱作小麦─玉米垅种沟盖地膜带田集水调水与增产效应研究

旱作垅种（小麦）沟盖（玉米）地膜带田优于目前推广的沟种（小麦）垅盖（玉米）带田种植形式。在作物共生期相互调水作用更趋合理，平衡了小麦、玉米不同生育阶段对水分的供需矛盾，作物的生态条件更加适宜，群体结构更加协调，提高了作物的生产量，前者比后者增产９０％～１２５％。     

应用EPIC模型计算黄土塬区作物生产潜力的初步尝试

黄土高原地区土壤侵蚀强烈,土地现实生产力水平低,研究该地区作物生产潜力可以为有效提高作物产量及合理进行农业生产规划提供依据。论文介绍了EPIC(侵蚀-生产力影响计算模型)的特点、组成部分及应用步骤,对部分作物参数进行了修订。以黄土塬区冬小麦和春玉米为例,对EPIC模型的适用性进行了分析和验证,表明EPIC在黄土高原地区作物生产潜力模拟研究中具有较好的适用性。结果显示,冬小麦产量模拟值与实测值之间多年平均误差为7.78%;春玉米多年平均误差为9.60%。冬小麦水分胁迫天数多年平均为9.9天,最少为1.7天(1993年),最多为23.1天(1995年);春玉米水分胁迫天数多年平均为13.4天,最少为1.1天(1993年),最多为44.2天(1995年),与各年作物生育期降水情况基本一致。此模型经修正后在正常年份模拟值较为精确,在干旱年份对作物、土壤等参数的修正方法需要进一步探讨。     

106国道沿线样带区农村空心化土地整治潜力研究

基于典型调查资料和社会经济统计数据,在构建农村空心化评价指标体系并定量评判106国道沿线样带区县域农村空心化程度的基础上,结合自然条件和土地资源特点、农村居民点用地的有关法律规定,采用专家集成法选取与现实潜力转化有关的自然、社会、经济等10个指标建立综合指标体系,对空心村整治的自然适宜性、社会接受性、经济可行性进行了综合评价;将计算得到的农村空心化指数与现实转化潜力系数作为综合修正系数,对理论潜力进行修正,结合农村居民点整治潜力测算公式,测算出106国道沿线样带区不同农村空心化演进类型的现状潜力和远景潜力。研究表明:106国道沿线样带区县域农村空心化指数为0.18~0.82,现实转化潜力系数为0.07~0.32; 2009、2020年农村居民点整治的现实潜力分别为93 219.4、145 430.0 hm²,村庄整治增地率分别为6.8%、11.4%。研究将为空心村整治和新农村建设规划决策提供科学依据。     

长期施肥对旱塬麦田土壤大团聚体有机碳组分及冬小麦产量的影响

大团聚体是土壤有机碳固存的主要场所,对土壤肥力提升具有重要意义. 为揭示长期不同施肥措施下大团聚体有机碳的固持机制及产量效应,依托8 a定位试验,设不施肥（CK）、农户施肥（NP）、测控施肥（NPK）、测控+有机肥配施（NPKM）以及测控+生物有机肥配施（NPKB）这5个处理,采用“团聚体-密度”联合分组法,分析了黄土旱塬麦田土壤大团聚体中粗颗粒有机碳（cPOC）、细颗粒有机碳（fPOC）、微团聚体颗粒有机碳（iPOC）、游离态粉+黏颗粒有机碳（s+c_f）和微团聚体粉+黏颗粒有机碳（s+c_m）的变化特征及其与土壤碳投入和产量形成之间的关系. 结果表明,长期有机无机配施（NPKM和NPKB）较单施化肥（NP和NPK）显著提高了大团聚体中有机碳（SOC）含量,提升幅度高于对应处理土壤SOC提升幅度. 长期施肥有提高大团聚中cPOC、fPOC和iPOC含量,降低s+c_f和s+c_m含量趋势,且长期有机无机配施显著提高了大团聚中cPOC、fPOC和iPOC储量占比,显著降低了s+c_f储量占比,而长期单施化肥仅显著提升了大团聚中cPOC储量占比. 相关分析表明,小麦籽粒产量与有机碳组分（cPOC和iPOC）含量、土壤总有机碳含量、 >0.25 mm大团聚体有机碳含量以及土壤有机碳投入量存在极显著正相关性,相关系数为0.645~0.883. 综合来看,黄土旱塬麦区长期施肥尤其是有机无机配施,通过增加土壤碳投入量促进了游离态粉+黏颗粒有机碳（s+c_f）向其它形态有机碳的转化,进而整体提升大团聚体有机碳含量,为作物增产创造了良好土壤环境.     

冬小麦生产力估算方法研究

本文在综述前人工作的基础上,对作物生产力的概念重新进行了阐述,提出作物生产力包括多层次的含义、各层次生产力代表不同的生产水平且限制因子不同,并对各层次生产力进行了定义。从大气-作物-土壤系统出发,探讨了冬小麦的生长发育及产量形成与各环境因子、能量投入之间的定量关系,采用动态模拟和统计分析相结合的方法,利用dBASEⅢ和BASIC语言,建立起了冬小麦生长发育及生产力形成的动态模拟软件,该软件可以根据不同需要对不同地区的冬小麦干物质累积、叶面积变化及土壤水分平衡进行计算,并可计算各层次的生产力。     

中国西北旱区农业水土资源利用情景潜力研究

西北旱区水土资源供需矛盾突出,同时作为该区农业生产的瓶颈因素,决定该区经济社会生态可持续发展,因此有必要开展西北旱区农业水土资源相结合的空间情景潜力研究。论文采用水土资源匹配指数计算分析了西北旱区现状年（2010年）农业水土资源的匹配状况,采用农业水土资源利用潜力估算方法计算了西北旱区2020、2030年RCP 8.5和RCP 4.5两种情景下的农业水土资源利用潜力,实现了西北旱区农业水土资源利用潜力的可视化表达。结果表明：2020和2030年RCP 8.5和RCP 4.5排放情景下,相对于2010年,西北旱区各省2020和2030年的总农业水资源量和种植面积均减小。西北旱区6省份2020和2030年两种情景下整体综合效益和整体潜力值均为正,表明各省种植结构整体得到了优化。2020年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,西北旱区农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.10×10⁴~0.83×10⁴元/hm²之间和 -1.20×10⁴~0.97×10⁴元/hm²之间;2030年RCP 8.5和RCP 4.5情景下,农业水土资源利用潜力分布范围分别在-0.39×10⁴~2.17×10⁴元/hm²之间和-0.36×10⁴~1.66×10⁴元/hm²之间。     

依靠科学技术进步,努力把旱作农业区的生产提高到一个新水平

北方旱作农业区的多数地方是“老少边穷”地区,加速这一地区农业的发展,对全国农业上新的台阶,绶解当地粮食供需矛盾将起重要作用。旱作农业问题业已取得一批研究成果,可是仍有不少需要深入研究的课题。例如:旱作农业区的科学区划;旱作农业区农衬发展战略;旱作农业区农业自然资源开发利用和保护;旱作农业区生产潜力研究,等等。 本刊在这一期选登了郑重同志在北方旱作农业问题讨论会上的总结发言(摘要)以及3篇有关北方旱作农业区农业自然生产潜力研究的文章,希望有助于促进有关研究的进行。     

Analysis and improving ways for water condition in winter wheat field of dryland in subhumid areas of the loess plateau

Based on the soil moisture data from the locating experiments from 1986-1990, and using the water balance method, the water supply and demand state in the field of winter wheat, and the ways for improving water condition in dryland of subhumid by dry area of the Loess Plateau were studied. The results suggested that a low precipitation satisfying ratio of 42.9%-58.8% appears in the growing period of winter wheat, and the yield, to a great extent depends on the water that was stored in deep soil layer in the previous rainy season. The filed trial results showed that tillage in the summer fallow period,straw cover, soil moisture regulation with adequate fertilization, crop rotation and proper croppingsystem could be the efficient ways for improving the water condition,and for the exploitation and utilization of natural water resources(both precipitation and soil water) in the winter wheat field of dryland.     

黄土残塬区不同种植类型下耕地土壤肥力与经济效益耦合关系研究

塬地农田作为黄土高原地区发展种植业的最佳区域,近年来由于人类对农业种植类型的不合理选择,使得该区域土壤保肥持水的水平降低,且已对作物生长及农业经济发展产生严重威胁,故本文旨在研究该区域不同种植类型下耕地土壤肥力和经济效益耦合关系,从而选取合适的种植类型。本研究选取晋西南塬地四种典型样地类型(玉米、棉花、马铃薯、荒地)为研究对象,对2019年、2020年全生育期(3—10月)土壤肥力及产值产量进行测定,基于实验数据采用耦合协调度模型综合分析各作物种植下肥力、经济效益状况及耦合协调度。结果表明：(1)不同种植类型下土壤肥力有显著差异,其中马铃薯种植下土壤肥力最高;(2)不同生育期土壤肥力变化有异,除土壤含水量外各肥力指标在快速发育期含量最高而生长中期显著降低,土壤含水量在快速发育期含量最低;(3)各土壤肥力指标含量在20—40 cm土层较高,土壤含水量在0—20 cm土层含量较低;(4)各种植类型下经济效益排序为棉花>马铃薯>玉米>荒地,其中棉花经济效益分别为马铃薯、玉米和荒地的1.17倍、1.36倍和3.40倍;(5)马铃薯种植下耦合协调度最高,棉花和玉米次之,荒地最低...     

Numerous experiments for the impact of warming climate on the phenology and grain yield of winter wheat

Based on the environmental and crop data at Zhenjiang City, in Jiangsu Province, middle east of China, the growing process of winter wheat was simulated by CERES-Wheat model assuming the daily average temperature is 1℃ to 2℃ higher than at the present, which are mostly possible for the change of climate because of enrichment of greenhouse gases in the atmosphere. The simulation results show that warming climate can promote development rate and shorten phenological stages of wheat, and the grain yield will be higher than present. Its impact on the kernel weight and grains per square meter were different for the plantings of various sowing dates. The results of this study suggest that substantial changes in agricultural production and management practices are needed to respond to the climatic changes expected to take place in China.     

黄土高原地区小麦生产潜力模拟研究

分析了作物生产潜力常规研究方法的不足,探讨了作物生长模型模拟方法的优势,在模型验证和气象、土壤和作物数据库组建的基础上,应用DSSAT3中的CERES小麦模型模拟研究了黄土高原地区28个代表点冬小麦和春小麦的光温生产潜力和气候生产潜力,统计计算了各点小麦产量潜力多年平均值、标准差、最高值和最低值,分析了潜力值年际变异与地区分布差异,并计算了小麦的水分满足率。黄土高原冬小麦光温生产潜力、气候生产潜力和水分满足率分别为7970～8647kg/hm²、2219～7545kg/hm²和0.278～0.872,春小麦分别为7436～9127kg/hm²、0～7598kg/hm²和0.192～0.961。     

基于WOFOST模型的京津冀地区冬小麦生产潜力评价

研究利用近40年的逐日气候数据,借助WOFOST作物模型模拟分析了京津冀地区冬小麦的生产潜力,通过与实际产量的比较,探讨了提高冬小麦产量的潜力与措施。研究表明：①京津冀地区(除张家口和承德地区)冬小麦光温潜力介于6934~9143kg/hm²之间,从冀中南部向京津地区和冀东北地区逐渐增大,区域平均生产潜力为8037kg/hm²;②冬小麦雨养潜力介于4515~6639kg/hm²之间,由东部和南部随降水量降低依次向西北递减,到冀西北区降至最低,区域平均产量为5771kg/hm²;③影响冬小麦产量的自然因子中,水分是关键限制要素,北部地区也受低温霜冻的影响;④京津冀中部和南部地区的冬小麦生产潜力年际变化波动相对较小,东北部变化波动相对较大;⑤2005-2007年研究区冬小麦的实际单产在2721~7300kg/hm²之间,区域平均5247kg/hm²,相当于潜在产量的50%~80%,其中石家庄地区附近实际产量达到潜在产量的80%以上,天津和沧州地区以及邯郸地区,实际产量与潜在产量的差距较大。     

基于非线性规划的冬小麦生产碳足迹优化研究

农田是重要的温室气体人为排放源,在全球气候变化研究中占有重要的地位.碳足迹是评估农作物生产生命周期温室气体排放的有力工具.因此,本研究以我国典型冬小麦生长区山西省晋中市为例,采用生命周期评价的方法估算该区单位质量小麦生产的碳足迹,并在此基础上用非线性规划的方法对冬小麦生产碳足迹进行优化,旨在寻求小麦增产减排的途径.结果表明,研究区在传统的耕作方式下,生产1 t小麦的碳足迹为1357.28 kg(以CO2当量计),其中,生长阶段的温室气体排放的碳足迹和尿素生产环节所占比例较大.通过优化尿素与有机肥的施用量,可将研究区生产1 t小麦的碳足迹降低到469.99 kg,同时使单位面积产量增加9.13%.本文结果与相关研究差异较大,可能与氮肥施用量及N2O排放系数的取值有关.本研究对于了解冬小麦生产的综合碳排放情况,探索农业增产减排途径等方面具有重要意义.     

Numerical experiments for the impacts of temperature and precipitation variation on the growth and development of winter wheat

The growth process of winter wheat was simulated by CERES-wheat model assuming the daily temperature increase -1, 0,1, 2℃ and daily precipitation increase -20, -10, -5, 0, 5, 10, and 20 percent, respectively. The case study site is Zhenjiang City of Jiangsu Province in the east China. Simulation results show that the impacts of temperature variation on winter wheat is stronger than that of precipitation. Climate warming would speed development rate and shorten phonological period. In general, the adverse effect of climate change on grain yield is greater than that of its beneficial effect, especially when the climate becoming cooler and dryer. The increase of temperature and decrease of precipitation would reduce the plant extractablc soil water content.     

黄土塬面保护区潜在蒸发量时空变化及其与气象、环流因子关系分析

黄土塬面是黄土高原地区主要的农业分布区和人口聚居地,地位十分重要。黄土塬面潜在蒸发量(ET₀)的研究对于区域水循环研究、水土流失防治及农业的可持续发展具有重要意义。基于黄土塬面保护区1960—2017年的气象数据,利用Penman-Monteith模型、小波分析、Mann-Kendall非参数检验等方法研究了黄土塬面保护区ET₀的变化规律及其与气象、环流因子间的关系。结果表明:(1)黄土塬面保护区多年平均ET₀为1173.4 mm,总体呈现增长趋势,增长率为21.1 mm/10 a;其生长季平均ET₀值及增长率均高于非生长季平均ET₀。(2)该区多年平均ET₀空间分布特征表现为东部高西部低,西部甘肃塬区多年平均ET₀远低于东部山西塬区。(3)过去58年来,区域年均、生长季、非生长季ET₀均呈现出增长趋势,但空间差异明显;研究区年均ET₀存在着10年、30年和50年的震荡周期,其中以30年周期...