作物最高理论产量计算方法的应用——以合肥地区水稻为例

本文以合肥地区水稻为例,探讨了作物最高理论产量的计算方法,即首先根据“ＦＡＯ”农业生态带理论,计算出作物光温生产力指数,再根据当地的气候（主要是水分状况）对作物的光温生产力指数进行订正,从而求出作物的最高理论产量。     

基于GIS的中国土地生产潜力研究

在地理信息系统（ＧＩＳ）及全国农业空间数据库和属性数据库的支持下,在前人关于农业生产潜力研究的基础上,进行了全国土地生产潜力的研究。首先探讨了基于ＧＩＳ的土地生产潜力研究方法;然后,就土地生产潜力的“土壤有效系数”进行重点研究,探讨了其计算方法与模型;并应用机制法,通过光、温、水、土逐级衰减,具体计算了全国分县土地生产潜力;最后,通过分析统计和分析制图,分析了中国土地生产潜力的数值分布和空间分布特     

安徽省马尾松人工林气候生产潜力的初步研究

本文对马尾松人工林光能生产潜力和气候生产潜力进行了测算,并在Lieth模式的基础上,应用主要生态因子拟合了计算马尾松林生产力的数学模式。对模式计算值和实测生物量的分析均表明：黄山外围低丘地带的马尾松林气候生产力最高,江淮丘陵南部次之,江淮分水岭以北最低。生产量和经济产量的增产潜力分别为1.3×103–4 ×103kg／ha·a和2.7–6.3m3／ha·a,可增产率分别为10.8–37.8%和38.8–134.1%。     

甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化

根据甘肃河东地区15个气象站点1961-2010年的气象资料以及春玉米生育期资料,利用数理统计分析方法及GIS技术研究了该区50年春玉米生长季的气候因子变化特征及光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力的时空分布特征.结果表明:近50年来,河东地区春玉米生长季平均气温波动上升,平均增温0.36℃·10a-1,太阳辐射总量明显下降,降雨量波动下降;光合生产潜力下降,光温生产潜力上升,气候生产潜力略微增加;光合生产潜力从南到北逐渐增加,光温生产潜力中部低,北部、南部及东部高,气候生产潜力从东南向西北递减;该区太阳辐射的下降导致了光合生产潜力的下降,但温度的大幅升高,弥补了太阳辐射带来的负面效应;另外,由于该区降水呈下降趋势,且季节分配不均匀,在一定程度上影响了作物气候生产潜力.研究结果揭示了甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化.     

洛阳旱地夏玉米生产潜力长周期定量模拟与评价

以洛阳孟津地区气象数据库、土壤数据库、作物数据库和多年田间试验数据库为基础,应用DSSAT作物生长模型估算了当地夏玉米光温生产潜力和光温水生产潜力,并对节水潜力开发现状及途径进行了分析.结果表明,洛阳孟津地区47a夏玉米光温生产潜力为6900.00～15805.00 kg · hm-2,均值为12039.96 kg · hm-2,可作为补灌区平均最高产量的上限参考值;光温水生产潜力为1529.31～13742.00 kg · hm-2,均值为8894.42 kg · hm-2,仅占光温生产潜力82%左右,可作为雨养夏玉米平均最高产量的上限参考值.夏玉米生育期内平均降水量为356.22mm,年际间波动幅度较大,平均水分满足率为71.9%,不同土壤类型及不同降雨年型夏玉米潜在水分利用效率变幅较大,波动范围为8.04～37.46 kg · hm-2 · mm-1,47a均值为26.424 kg · hm-2 · mm-1.近8a旱作夏玉米现实水分利用效率仅占潜在水分利用效率的45.87%,平均光温水生产潜力开发度为47.55%.夏玉米节水潜力非常大,采用合理的节水农业措施,加强农田建设,改善地力状况,增强土壤储水蓄水稳定能力,高效利用降水资源,提高水分利用效率是今后提高夏玉米产量的重要途径.     

气候变化对东北地区玉米生产潜力的影响与调控措施模拟——以吉林省为例

本研究以我国吉林省为例,采用5个典型研究站点1981—2010年的气象观测数据、土壤数据、田间管理资料及玉米产量实测值,应用作物生长模型CERES-Maize对5个不同品种玉米生产潜力进行了模拟,在分析气候因素对生产力影响的基础上,模拟、校准与验证遗传参数,实现应对气候变化、提高作物生产力的调控技术模拟,以期指导作物生产.结果表明: 玉米播种-开花、开花-成熟两个生长阶段天数模拟值和单产的模拟值与实际值极为吻合,归一化均方根误差分别为2.96%、3.40%、9.37%,偏离指数范围为-10.6%～15.2%,玉米光温生产潜力模拟值年均为7799.60～12902.83 kg·hm^-2,每10年下降128.6～880.3 kg·hm^-2;相关性分析表明,影响该地区玉米光温生产潜力下降的主导因素是气候变化,即玉米生育期内温度升高造成的生长期缩短和太阳辐射总量的显著下降.据此模拟的主要调控技术分别是改良玉米品种的耐热性与推迟玉米播种期.遗传参数调控模拟结果表明,玉米光温生产潜力随品种敏感参数P5(灌浆期特征参数,指吐丝至生理成熟大于8 ℃的热量时间)值的增大而呈线性增加趋势,P5值每增加10 ℃·d,玉米光温生产潜力提高154.44～261.10 kg·hm^-2.推迟玉米播期模拟结果表明,除梅河口外,敦化、辽源站点在玉米播期推迟5 d时,光温生产潜力增幅最大,分别为0.47%、1.32%;桦甸、榆树站点在玉米播期推迟15 d时,光温生产潜力增幅最大,分别为1.10%、4.06%.     

RCP情景下长江中下游麦稻二熟制气候生产潜力变化特征研究

基于BCC_CSM 1.1全球气候模式RCP气候情景输出的2021—2050年和基准年(1961—1990)逐日气候资料,采用机制法预估长江中下游地区稻麦气候生产潜力,并利用Theil-Sen斜率估计、MK检验和Arc GIS空间分析等方法对稻麦气候生产潜力的年际变化趋势和空间分布特征进行分析,旨在探明影响稻麦气候生产潜力变化的主要气候因子,对评价未来的作物潜在生产能力和制定气候变化的适应性策略具有重要意义。结果表明:基准气候时段下(1961—1990年),长江中下游地区稻麦气候生产潜力分别介于10000—12000 kg/hm~2和8000—10500 kg/hm~2之间,水稻气候生产潜力总体呈现上升趋势而小麦呈现下降趋势。水稻气候生产潜力在空间上表现为自研究区域中部向南北逐渐增加,冬小麦则呈现北高南低的分布特征;未来两种气候情景下(RCP 8.5和RCP 4.5),稻麦气候生产潜力总体均呈现显著线性增加趋势,表现为RCP 8.5情景大于RCP 4.5。水稻气候生产潜力的增加速率较冬小麦大两倍左右,且年际波动较小,稳定性强。RCP 4.5气候情景下,研究区域内稻麦气候生产潜力总体呈现明显的区域分异,与基准年相比分别增加了3500—5000 kg/hm~2和5000—6500 kg/hm~2。东部沿海地区、两湖平原地区和江西为稻麦气候生产潜力高值区域。冬小麦气候生产潜力与基准时段相反呈现出由南向北递减趋势,南昌和长江三角洲部分地区呈现出显著增加趋势(80 kg hm-2a-1),水稻则表现为自中西部向东南部沿海逐渐增加。在RCP 8.5情景下,冬小麦气候生产潜力较基准年增加了4000—6000 kg/hm~2;从地域分布特征看,呈现自东向西逐渐减少的趋势,长江三角洲、南阳盆地和两湖平原为高值区,庐山周边区域(近鄱湖阳湖)变化率高达80 kg hm-2a-1(P0.05)。水稻气候生产潜力空间分布与基准年相似,仅较基准年增加1000 kg/hm~2左右,两湖平原和庐山周边地区和江苏中部大于11000 kg/hm~2,较基准年高值区面积有所扩大。长江中下游地区稻麦气候生产潜力受气候变化和地理位置的双重影响。作物生育期内≥10℃积温为主导因子,其次为太阳总辐射,而降水量的影响较小。平原地区作物气候生产潜力较同一纬度地区大。区域农业气候资源在保证足够数量的同时相互协调更是获得高气候生产潜力重要条件。     

东北地区农业土地资源潜力评价模型及其应用

对一个地区的农业土地生产潜力进行估算,可以反映该地区的气候生产力水平和农业资源协调的程度及其地区差异.选择应用目前通用的土地潜力分析评价模型进行参数调整,在此基础上形成东北地区农业土地资源潜力评价模型,并在GIS的支持下,计算了东北地区主要作物-玉米和大豆的农业气候生产潜力,并分析了各地农业自然资源利用率的空间差异.结果表明,东北地区各地光合潜力差异不大;由于南北跨度大,各地光温潜力差异非常大,且从北到南呈带状增加趋势;由于各地作物生育期降水呈地带性分布,使得各地气候生产潜力具有较大差异,由西向东逐渐增加.各地主要作物农业自然资源利用率差别较大,东北西部地区资源利用率较低,增产潜力巨大.     

青海大通退耕还林工程区主要造林树种生产潜力

通过对青海大通退耕还林工程区主要树种的气候生产潜力、现实生产潜力和实际生产力进行研究 ,揭示了该地区主要造林树种在实际存在的气候条件下可能达到的理论产量 ,当前技术经济管理水平条件下所能达到的最高产量 ,现行经营管理条件下所获得的实际产量 ;分析了目前林业的现实生产潜力、实际生产潜力分别与气候生产潜力之间的差距 ,预示了该地区林业的发展前景 ;从合理利用气候资源和充分发挥土地生产潜力角度 ,提出了退耕还林工程建设中优选的树种及其原则 ;指出了不同树种在经营管理水平上的差异及其解决建议。其结果对该地区退耕还林工程的具体实施具有重要的实践指导意义     

作物生长模型WOFOST在华北平原的适用性研究

 简要介绍了荷兰瓦赫宁根大学开发的WOFSOT模型,为了评价其在华北平原的适用性,2000～2001年在中国科学院禹城综合试验站进行了水分处理实验。水分池分为8个处理,分别是： ≥40%、≥50%、≥60%、≥70%、≥80%田间持水量及返青-拔节受旱、抽穗-灌浆受旱、灌浆-成熟受旱,每个处理重复1次,共16个实验小区。其中2001年的实验数据用于参数校正,到一套模型的参数值,2000年的实验数据用于模型的验证。主要结论如下：1) WOFOST模型适于描述作物的光合作物过程,对潜在生长的模拟较好,用于华北平原的作物生长与水分利用的研究是适宜的;2) 华北平原的光温生产潜力为8100kg·hm-2左右,目前冬小麦的产量仅相当于潜在产量的65%;3) WOFOST模型在一些细节问题上考虑较粗,比较适合于大面积、区域范围内的模拟;4) WOFOST存在不少需要改进的地方,如干物质分配系数考虑可能过于简单、未计算冬小麦发育后期茎叶干物质向籽粒的转移等。     

川西盆周丘陵地区油菜作物生态效应的初步探讨

名山县位于东经103°08′,北纬30°06′,是四川省商品粮油基地县之一,属川西盆周丘陵地区。年平均气温15.5℃,日照1052.0小时,降雨量1519.9mm,一年两熟,能满足油菜全生育期的需要。全县油菜发展较快,1989年较1983年种植面积扩大了33.91%,达到6000ha;总产增加30.35%,达到5958.1t。     

Water-Saving and High-Yielding Irrigation for Lowland Rice by Controlling Limiting Values of Soil Water Potential

The present study investigated whether an irrigation system could be established to save water and increase grain yield to enhance water productivity by proper water management at the field level in irrigated lowland rice （Oryza sativa L.）. Using two field-grown rice cultivars, two irrigation systems; conventional irrigation and water-saving irrigation, were conducted. In the water-saving irrigation system, limiting values of soil water potential related to specific growth stages were proposed as irrigation indices. Compared with conventional irrigation where drainage was in mid-season and flooded at other times, the water-saving irrigation increased grain yield by 7.4% to 11.3%, reduced irrigation water by 24.5% to 29.2%, and increased water productivity （grain yield per cubic meter of irrigation water） by 43.1% to 50.3%. The water-saving irrigation significantly increased harvest index, improved milling and appearance qualities, elevated zeatin-I-zeaUn riboside concentrations in root bleedings and enhanced activities of sucrose synthase, adenosine diphosphate glucose pyrophosphorylase, starch synthase and starch branching enzyme in grains. Our results indicate that water-saving irrigation by controlling limiting values of soil water potential related to specific growth stages can enhance physiological activities of roots and grains, reduce water input, and increase grain yield.     

云南南亚热带北缘地区稻田亩产吨粮的种植模式及其生态生理学研究

1996～ 1 999年 ,在云南省蒙自县草坝镇 (南亚热带北缘 )进行了亩产吨粮的种植模式研究。通过对春、夏、秋、冬播玉米 ,早、中、晚稻以及冬小麦的系统研究 ,以地上部分总干物重、籽粒产量、总入射辐照量、叶面积持续期 (灌浆期 )、氮肥的利用率和生产力、水生产力为指标 ,对早稻—晚稻、早稻—秋玉米、早稻—冬小麦、春玉米—晚稻、夏玉米—冬小麦、中稻—冬小麦和中稻—冬玉米 7种复种模式作了比较 ,选出中稻—冬玉米为一年两熟亩产吨粮的最佳种植模式。     

近40a甘肃省气候生产潜力时空变化特征

根据甘肃省69个气象站1971-2007年温度和降水资料,采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型计算了全省温度生产潜力、降水生产潜力和气候生产潜力,分析了影响气候生产潜力的气候驱动力,用经验正交函数(EOF)分析其时空变化特征。结果表明:温度生产潜力显著增加,降水生产潜力略有减少,平均气候生产潜力为733.86 kg · hm^-2 · a^-1,呈逐渐减少趋势。区域差异性明显,呈东南-西北递减,陇南山区＞陇东高原＞陇中高原＞甘南草原＞河西走廊,气候生产潜力以1997年为转型年。增湿和增温均有利于气候生产潜力的增加,但增湿增益更为显著,另气候的暖干化趋势是研究区气候生产潜力减少的重要原因。     

水稻生产能力核算及其在生产管理分区中的应用——以浙江省富阳市为例

水稻生产能力是影响水稻生产增长和可持续发展的关键.在耕地质量分级的基础上,对浙江省富阳市水稻生产能力进行评价,并通过抽样调查分等单元的可实现生产力和依据水田质量的地力指数建立可实现产能的核算模型,对区域水稻的生产能力和可实现的增长潜力进行分析.结果表明:研究区水田地力指数与水稻产量的关系密切,水稻产量随着地力指数的升高而提高;单季水稻种植制度下,全市水稻可实现产能1.70× 105 t,是单季水稻实际产能(1.04×105 t)的1.6倍;2009年,单季水稻实际单产7676 kg·hm-2,可实现单产8831kg·hm-2,单产增长潜力为15％,表明该市水稻生产能力存在很大的提升潜力,通过对各乡镇水稻生产能力、生产规模的比较优势和可提升潜力的分析,将该市水稻生产划分为重点提升区、优化建设区和发展保护区.     

西北干旱地区气候变化及其对草地生产潜力的影响

依据宁夏各县区24个气象站37年(1981—2017年)间的逐月气温、降水资料,采用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型计算宁夏草地生产潜力,分析其时空变化。结果表明:从时间变化来看,宁夏平均气温以0.47℃·(10a)^-1的速度持续上升,降水量呈先下降后上升的趋势,从2010—2017年年降雨量增加了40 mm;从空间变化来看,宁夏气候从西北向东南由“暖干”向“冷湿”逐渐变化;宁夏草地气候生产潜力从西北向东南逐渐递增;草地气候生产潜力变化趋势与降水变化趋势一致,各时间段气候生产潜力与降水呈显著正相关(P<0.01),与温度呈负相关关系。因此,降水是宁夏草地气候生产潜力的限制因素,草地生产潜力较大区域在宁夏中南部,而以温度升高为特征的气候变化,对宁夏草地气候生产潜力影响较小。     

中国农业生态系统的生产潜力和人口承载力

中国农业生态系统的生产潜力和人口承载力是全球关注的问题。本研究将农业生态系统的生产潜力定义为由生物遗传特性和4大宏观生态条件(太阳辐射、温度、水资源和土地资源)共同决定的生产力上限;以无机环境-第一性生产-第二性生产之间的结构适应性和能量-物质流平衡为主线,发展了对农业生态系统生产潜力和人口承载力的综合评价模型,它包括第一性生产潜力子模型和第二性生产潜力与人口承载力优化子模型;并应用该模型把中国农业生态系统分为603个区域单元,进行第一性生产潜力,第二性生产潜力和人口承载力的评价。