河南省夏玉米生产水足迹区域差异

作物生产水足迹是衡量整个作物生产过程中水资源利用状况的综合指标,能清晰地反映出水资源消耗类型、数量以及用水效率,为农业水资源管理评价提供了全新的思路。本研究在计算玉米单产的基础上,分析了1990—2015年河南省6个玉米种植区生产水足迹的时空差异。结果表明:河南省玉米生产水足迹呈现先波动下降后趋于平稳的态势;不同产区的生产水足迹差别较大,其中豫西玉米生产水足迹最高,豫东、豫中南、豫北的生产水足迹低于河南省平均值;绿水是河南省玉米生产需水的主要组成部分,占生产水足迹的80%以上;在时空分布上,均表现为生育期间降水量越低,绿水生产足迹所占比越高;基于对6个玉米种植区水足迹的分析,建议对豫西、豫南等玉米生产水足迹较高的区域,应推广抗逆性强的品种,提高水分利用效率,缩减玉米种植面积,而豫东、豫中南和豫北3个区域玉米生产水足迹较低,属于玉米种植优势地区,应保持或扩大玉米种植面积。     

适应气候变化的吉林省半干旱区玉米播种期

全球气候变化背景下,吉林省西部半干旱区气候发生明显变化,对该区域的玉米生产产生了深刻影响.本文于2008年进行了3个早播和传统播种试验,早播的玉米种子分别进行3种处理(10℃催芽、25℃催芽和干种子),考察早播不同种子处理对玉米出苗、生长和产量的影响,比较早播与传统播期对玉米生长和产量的影响.结果表明:1961-2010年,研究区玉米生长季初日提前,气温显著升高,降水呈减少趋势;目前,吉林省半干旱区玉米播种可提前至4月11日;采用10℃水温浸种催芽播种、直接播种干种子、坐水种等方式,均有利于早播的出苗和抗寒;早播玉米株高和叶面积显著高于传统播期,产量比传统播期高35％ ～48％.     

湖南省水稻生产水足迹及其影响因素研究

为分析湖南省水稻生产水资源的占用情况, 采用水足迹方法研究了2002-2015年湖南省水稻生产水足迹; 利用贡献率分析方法探究气象因子和生产要素对水稻水足迹的影响。结果表明: 水稻水足迹在研究时段内整体呈现下降态势, 年际变化呈现波动性上升期(2002-2005年)、快速下降期(2005-2009年)、缓慢下降期(2009-2015年)三个阶段性波动特征; 灰水足迹最大, 比例从69.03%下降到68.98%, 蓝水足迹比例从14.21%下降到12.75%; 绿水足迹从16.75%提高到18.26%; 农机动力、化肥投入、成灾率是是水足迹的主要影响因素, 其中农机动力起抑制作用, 化肥投入、成灾率起促进作用。建议湖南水稻生产水足迹调控的措施主要为提高水稻生产机械化水平及合理施肥。     

玉米地膜覆盖制种技术

地膜覆盖栽培技术应用于玉米制种生产,具有增产的作用,能有效地提高玉米制种的产量和质量。地膜覆盖可以提高地温、抑制杂草、生长整齐、花期集中,而且还使父、母本都能在适播期内播种,保证了全苗,而且又能使花期抢在高温连雨期前相遇,提高结实率,从而提高了制种产量和质量。本试验的主要的目的就是使育种者尽快了解和掌握地膜技术的特点和实际的投入成本和产出效率,对提高育种者的经济效益和加速地膜玉米育种技术的推广极为有效的。     

西藏林芝大气有机氮沉降

2005～2007年,利用雨量器在西藏林芝地区定点采集雨样,研究了该地区降雨中有机氮浓度、沉降量的月、季动态变化.结果表明:西藏林芝地区雨水有机氮月均浓度和沉降量分别为0.21 mg/L和0.50 kg/hm2.不同月份比较,监测期内,2006年7、8月份有机氮浓度平均为1.26 mg/L,明显高于其它年份同时期水平.2007年各月有机氮浓度在0.15～0.53 mg/L之间,变化幅度较小.不同季节内,有机氮浓度差异不大,春\,夏季较高,浓度变化受降雨量影响较小.有机氮湿沉降量与降雨量呈线性正相关,3a的相关系数分别为0.46(p=0.019)、0.69(p=0.001)、0.77(p=0.001).各月沉降量差异较大,2006年6、7两个月有机氮输入量明显偏高,月均达到1.32 kg/hm2,2007年有机氮沉降主要集中在6、7、9月份3个月.四季有机氮沉降量与降雨量呈线性正相关,相关系数0.99(p=0.01).四季中,夏季沉降量最高,为0.93 kg/hm2,占全年的46%.在整个监测期内,有机氮占雨水总氮的比例平均为62%,是大气氮沉降的重要组分.     

春灌模式对晚播冬小麦水分利用及产量形成的影响

为了明确华北严重缺水区晚播冬小麦耗水规律及高产高效灌溉制度,在大田条件下设置不灌水(W0)、1水(W1,拔节水)、2水(W2,拔节水+开花水)、3水(W3,起身水+孕穗水+开花水)和4水(W4,起身水+孕穗水+开花水+灌浆水)等五种春季灌溉模式,研究了不同灌溉模式下晚播冬小麦水分利用特征及产量形成特点.结果表明,在晚播且免浇冬水条件下,春季每增加750m3/hm2的灌溉水量则减少土壤水消耗量约440 m3/hm2,增加小麦总耗水量约230m3/hm2;从播种到拔节,小麦阶段耗水强度低,此生育阶段控制灌溉可显著降低总耗水量;春季第一水推迟至拔节期可提高土壤水消耗量占总耗水量比例至50%,土壤水利用率增加;开花前仅灌一次拔节水可基本满足拔节-开花期耗水需要,其群体库容量与开花前灌起身水+孕穗水模式无显著差异,且由于相对降低了开花期群体叶面积,显著增加了群体粒叶比; 晚播密植条件下,单位面积穗数是群体库容形成的主要贡献因素,在保证大库容建成条件下,灌浆期灌水会降低开花前贮藏物质向籽粒再转运比例,而后期控水可显著提高开花前贮藏物质再转运比例和对库容填充的贡献率,且较高的群体库源比增强了库对源的反馈促进作用,使花后单位叶面积的物质生产能力提高,这可补偿后期水分亏缺对叶片光合生产的不利影响.连续两年试验结果显示,晚播密植条件下,春季灌拔节水和开花水可以实现高产与水分高效利用的统一.     

农产品水足迹研究进展

水是人类生产生活的重要资源,科学合理地评价人类活动对水资源的影响是实现水资源可持续利用的重要保障.水足迹概念的提出创新性地将人类活动消耗的水资源区分为绿水、蓝水和灰水,拓展了水资源可持续利用的评价思路.基于虚拟水(VW)的水足迹理论和基于生命周期(LCA)的水足迹理论将水质与水量的概念相结合,成为了农业水资源管理研究的热点内容.基于VW的水足迹理论主要包括绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹的计算,以及水环境可持续性评价,而基于LCA的水足迹理论体现了水资源的消耗和污染及其对环境造成的综合影响.本文详细介绍了这两种水足迹理论的计算方法与环境可持续评价的研究进展,对比分析两种水足迹理论在描述农产品生产用水及其环境影响方面的差异性,并对其研究前景进行了展望.     

城市化对区域生态足迹供需的影响

基于1994-2003年吉林省生态足迹时间序列,建立了城市化水平与生态足迹、生态盈亏、生态足迹强度的关系模型.结果表明:吉林省生态足迹、生态盈亏、生态足迹强度与城市化率呈显著相关;生态足迹随城市化的发展由1994年的每人1.59 hm2增至2003年的每人2.23 hm2,主要受城市化率和第三产业比例的影响;建筑用地、草地和化石燃料用地生态足迹的变化较显著,建筑用地生态足迹变化的驱动因素以人均GDP和第三产业比例为主,草地和化石燃料用地生态足迹主要受居民消费水平的影响;源于居民消费水平的驱动作用,吉林省生态赤字渐趋恶化,从1994年的每人0.319 hm2增至2003年的每人0.923 hm2;草地和化石燃料用地生态盈亏的变化最显著;在经济结构和消费结构优化的驱动下,研究期间生态足迹强度从每万元4.14 hm2降至2.35 hm2,而且仍具有较大的降低空间.通过调整经济结构和消费结构,吉林省可以消除生态赤字、实现自然资源的供需平衡.     

气候与土壤对烤后烟叶类胡萝卜素和表面提取物含量的影响

选择贵州生态条件差异较大的威宁县、开阳县和天柱县进行客土田间小区试验,以云烟85为材料,探讨气候与土壤对烤后烟叶类胡萝卜素和表面提取物含量的影响.结果表明:类胡萝卜素和表面提取物含量受生态条件的影响较大,地域性差异显著,打破犁底层耕作方式无明显作用.类胡萝卜素含量有随海拔高度增加而升高的趋势,但海拔高度的影响存在阈值效应;清香型烟叶的表面提取物含量明显高于中间香型.不同生态因子的影响程度明显不同,气候是关键生态影响因子.类胡萝卜素含量气候间的变异度是土壤的2-3倍,气候对β-胡萝卜素与叶黄素含量变异的贡献率分别为74％和64％,土壤贡献率分别为9％和12％.影响较大的前3个气候因子为大田生长前期的累积日照时数和累积降水量、成熟期的相对湿度,前3个土壤因子为有效钾、pH值和有效磷.表面提取物含量气候间的变异度是土壤的3-4倍,气候对腺毛分泌物与烷烃类蜡质含量变异的贡献率分别为61％和63％,土壤贡献率分别为13％和7％.影响腺毛分泌物含量的前3个气候因子为大田生长前期的平均气温、成熟期的相对湿度和≥10℃积温,前3个土壤因子为有效钾、有效铜含量和pH值.烷烃类蜡质含量的前3个气候影响因子为大田生长前期的累积降水量和平均气温、成熟期的平均气温,前3个土壤因子为有效锰、有效磷含量和阳离子交换量.土壤因子对烤后烟叶类胡萝卜素含量部位特征的影响较气候因子突出,气候因子对表面提取物含量部位特征的影响较土壤因子明显.     

灌溉量和灌溉时期对小麦耗水特性和产量的影响

2005—2007年通过田间试验,研究了不同灌水量和灌水时期对小麦耗水特性、籽粒产量及其水分利用效率的影响结果表明：土壤贮水消耗量占总耗水量百分率的变异系数显著高于降水量占总耗水量百分率的变异系数,表明土壤贮水利用率的可调控幅度较大;适量灌溉的W₃处理（拔节水+开花水,灌水量120 mm）的灌水量、降水量和土壤贮水消耗量占总耗水量的百分率分别为31.0%、38.9%和30.1%,灌水量多的W₅处理(冬水+拔节水+开花水+灌浆水,灌水量240 mm)分别为51.7%、32.4%和15.9%,与W₅处理相比,W₃显著提高了土壤贮水消耗量占总耗水量的百分率.灌水量均为120 mm的条件下,拔节前W₃处理的耗水量显著低于W₂处理（冬水+拔节水）,而开花至成熟阶段的耗水量则相反.W₃处理的耗水模式与小麦需水规律相吻合,这是其水分利用效率高的生理基础.     

干旱区城郊种植业水足迹分析与适宜耕地规模测算——以乌鲁木齐市为例

水足迹方法能够完整、清晰地描述种植业的耗水特征。以干旱区绿洲城市乌鲁木齐市为例,运用水足迹模型分析种植业产品耗水特征,构建水足迹强度系数以探讨种植业耗水对本地水资源的影响度,进而从作物水足迹和水源类型角度建立绿洲耕地规模测度模型测算乌鲁木齐市适宜耕地规模,研究发现:①作物生长期水足迹受土壤水分胁迫和产量损减影响呈现差异化;②2005-2011年间,绿水强度系数波动剧烈,蓝水强度系数均值超出容量极限,作物生长期对蓝水资源依赖性较强,从而进一步加剧了蓝水资源的匮乏;③乌鲁木齐市合理耕地规模约为6万hm²,2005-2011年种植业实际耕地规模均处于超载状态,超载量变化呈现先降后升的特征,现状种植业发展模式对绿洲生态系统扰动不断加剧。     

基于统计和过程模型的河南省夏玉米最适播种期时空分布特征

播种期是影响夏玉米产量的重要因素,研究夏玉米最适播种期的时空分布特征对指导夏玉米生产有重要意义.本文应用统计模型和APSIM Maize过程模型分析了河南省夏玉米最适播种期的时空分布特征.结果表明: 河南省夏玉米的最适播种期为5月30日至6月13日,南早北晚,北部地区以6月4日至13日播种为宜,西部山区应在5月30日左右播种,南部地区应尽量保证在6月8日前播种.晚熟品种‘农大108’应比中熟品种‘丹玉13’至少提前播种2 d,气候变暖背景下若收获期可推迟1周,则最适播种期将至少推迟3 d.在生长季降水偏少年型下,夏玉米应较正常年型晚播7 d左右;而在生长季降水偏多年型下,夏玉米应早播7 d左右.1971—2010年,河南省夏玉米最适播种期变化趋势不显著,但是由于温度变化和品种改良对冬小麦成熟期的影响,导致河南省驻马店以南地区、中部的伊川、内乡、南阳,以及北部的林州和西部的三门峡地区夏玉米可播种期提前,可播种范围扩大.统计方法和APSIM模型计算的夏玉米最适播种期在76.7%的研究站点无显著差异.结合两种方法,北部地区应保证需水关键期降水充足和灌浆期温度适宜,做到“见雨即播”.南部地区在满足上述两个指标的条件下,应在播种期降水达到一定有效值时进行播种,对于南部和偏南部地区,该有效值分别为3.9和8.3 mm.     

三江平原粮食作物生产水足迹时空特征及影响因素

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导。以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭示粮食生产对区域水资源的占用情况,并分析水足迹的影响因素。结果表明:(1)三江平原粮食生产水足迹总量在2005-2018年间呈显著增加趋势,其中绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹在水足迹总量中的占比历年平均为28%、8%和64%;(2)粮食生产水足迹空间差异明显,在地市尺度,佳木斯市水足迹最高,占三江平原总量的47%,在县区尺度,富锦市、依兰县和桦南县是水足迹热点地区;(3)只考虑蓝水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成轻度压力,而同时考虑蓝水和灰水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成重度压力;各地市间水资源压力有较大差异,其中佳木斯市负担了该区域将近一半的粮食产量,水资源压力最高,鹤岗市则水资源压力最低;(4)降雨量、灌溉水利用效率、化肥施用量、粮食种植结构和作物单产水平等都会影响粮食作物生产水足迹,其中蓝水足迹响应种植结构的变化最敏感,灰水足迹响应化肥施用量的变化最敏感,而水足迹总量响应作物单产水平的变化最敏感。因此,建议减少化肥施用量、提高作物单产水平和优化作物种植结构纳入区域水资源可持续管理之中。     

黄土旱塬区冬小麦土壤水库动态

土壤水库是旱作农业区粮食稳产和可持续发展的基础.本文结合长期田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬2012—2015年冬小麦土壤水分变化的研究,分析了土壤水库的年际与年内变化特征和动态规律.结果表明: 研究区冬小麦田间平均土壤含水量垂直分布曲线均呈“双峰双谷”形,第1处峰点在10～20 cm土层,第1处谷点在50 cm左右,第2处峰点在100 cm左右,第2处谷点在280 cm左右.无论何种降水年型下,土壤水库对降水的响应滞后且滞后的程度一致.降水年型对土壤水库的年际与年内动态变化影响较大.与丰水年相比,枯水年、平水年土壤水库对大气干旱的调节能力降低,表现为主要供水层上移;枯水年、平水年降水量虽少,但对土壤水分的补充作用较丰水年明显;丰水年土壤水库有较大盈余(84.2 mm),水分平衡出现正补偿,枯水年土壤水库稍有亏缺(1.5 mm),水分平衡出现负补偿,平水年土壤水库稍有盈余(9.5 mm),水分平衡出现正补偿.长武旱塬冬小麦田间土壤水分动态可分为4个时期:苗期耗水期、缓慢消耗期、大量消耗期、收获期,整体蒸散耗水大小顺序为:大量消耗期>苗期耗水期>收获期>缓慢消耗期.     

半干旱区氮肥运筹对全膜双垄沟播玉米水肥利用和产量的影响

施肥方式不当是半干旱区全膜双垄沟播玉米水肥利用率低的主要原因之一,研究氮肥减量后移和有机肥替代对玉米水肥利用效率和产量的影响,可为该区玉米水肥高效管理提供理论依据。依托4年大田定位试验,设置3个处理,即肥料全部基施(CK)、减氮15%且在抽雄期追施(RN)、30%的化肥以有机肥替代且在抽雄期追施(RNM),研究不同施肥模式对玉米耗水特性、生长发育和水肥利用效率的影响。结果表明: 施肥方式对玉米水肥利用效率和产量有显著调控作用,并与降雨年型密切相关。欠水年和平水年,RN花前耗水量较CK降低16.1%～18.8%,花后耗水量提高18.0%～22.2%;RNM花前、花后耗水量均与CK差异不显著。丰水年,RN和RNM花前耗水量分别较CK降低16.7%和6.3%,花后耗水量分别增加11.4%和29.7%。与CK相比,RN显著提高了追肥后玉米叶片叶绿素相对含量(SPAD值),花后生物量增加15.6%～44.9%,穗长、穗粒数、穗粒重和百粒重显著提高,产量增加9.8%～17.0%,水分利用效率(WUE)提高6.3%～21.4%,肥料偏生产力(PEP_T)、氮素偏生产力(PEP_TN)、磷素偏生产力(PEP_TP)和钾素偏生产力(PEP_TK)均显著提高。综上,RN能显著提高不同降水年型下玉米花后耗水量和SPAD值,增加花后生物量,优化穗部性状,使产量、水肥利用效率显著提高,为半干旱区全膜双垄沟播玉米水肥高效利用的有效肥料管理模式。     

Differences in the physiological state between triticale and maize plants during drought stress and followed rehydration expressed by the leaf gas exchange and spectrofluorimetric methods

The studies were carried out in order to estimate differences in the physiological state between triticale and maize plants subjected to drought stress followed by rehydration. The physiological state of the plants was evaluated by measurements of leaf water potential, net photosynthesis, transpiration and stomatal conductance. Spectrofluorimetric methods for the study of blue, green and red fluorescence were applied. We observed that the soil drought induced a greater water loss in triticale leaves than in maize and consequently caused greater injuries to the photosynthetic apparatus. Moreover, triticale plant recovery was slower than in maize plants during the rehydration phase. The effect was probably connected with the higher functional and structural disorganisation of the photosynthetic apparatus observed during drought stress in triticale. Water stress is responsible for damages to photosystem PS II. The worst light utilisation in photosynthetic light conversion was recorded as an increase in the intensity of red fluorescence. Drought stress induced a strong increase in the intensity of blue and green fluorescence in the studied species and it was still high in maize plants during the first day of rehydration. Increase in the intensity of blue and green fluorescence in maize seems to be the effect of the photoprotection mechanism which prevents damage to PS II through utilisation of excess energy.     

黄土高原不同降水量区苹果园土壤干燥化效应及生产水足迹模

为探明黄土高原地区旱作苹果园深层土壤干燥化效应和生产水足迹动态变化,选择半湿润区洛川和半干旱区米脂两个典型苹果种植区,采用WinEPIC模型定量模拟分析两个区域1980—2020年旱作苹果园0～15 m土壤水分动态变化和苹果生产水足迹演变规律。结果表明: 洛川和米脂成龄果园年产量大致呈“S”型趋势变化,年均值分别为24.64和18.42 t·hm^-2;年均蒸散量分别为623.82和458.97 mm,年均干旱胁迫日数分别为20.4和52.73 d,年均水分过耗量分别为167.94和121.15 mm。洛川1～25龄、米脂1～23龄果树土壤有效含水量下降趋势明显,土壤干燥化速率分别为64.6和68.03 mm·a^-1;洛川和米脂深层土壤干层形成的时间为第13年和第7年,并分别于第23年和第22年后达到稳定,降水量高的地区形成和达到稳定土壤干层的时间较晚,如果土壤水分长期处于亏缺状态,最终会形成不可逆转的土壤干层。洛川和米脂苹果生产水足迹均呈前期低后期高的特征,年均生产水足迹值分别为0.187和0.194 m³·kg^-1。苹果产量和生产水足迹受降水影响,在水资源短缺的黄土高原地区,为了苹果产业能够持续健康发展,建议苹果树最佳种植年限为23年左右,最多不应超过25年。     

吉林省中部玉米出苗率和产量对播种-出苗期水分胁迫的反应及其气象评估

2010-2011年春季,在吉林省中部玉米主产区开展春玉米水分胁迫和分期播种双处理试验,分析玉米出苗率和产量对土壤水分胁迫的反应,建立基于气象条件的玉米出苗率和干旱减产评估模式.结果表明： 研究期间,研究区春玉米出苗率和单产与0～20 cm土壤湿度和土壤有效水含量的关系均呈显著的二次函数关系,耕层土壤水分越充足,玉米出苗率和产量越高,干旱明显降低玉米出苗率和产量.土壤湿度在22%～24%或土壤有效水量在50～65 mm,玉米出苗率和产量较高;土壤湿度<19%或土壤有效水量<35 mm,玉米出苗率和产量明显下降.土壤湿度每下降1%,出苗率下降约6%,产量降低约7%;耕层有效水量每减少10 mm,玉米出苗率降低约13%,减产约14%.本文所设指标和模式可用于玉米出苗率和干旱减产的评估与预测.     

气候变化背景下中国南方地区季节性干旱特征与适应Ⅵ.防旱避灾种植模式优化布局

南方地区是我国重要的农业种植区,季节性干旱严重影响该地区的农业生产.本文基于南方地区不同干旱分区中选取的13个典型地区1981-2007年气象资料和作物生育期、产量等资料,依据各地逐年降水量将其分为干旱年、正常年和丰水年3种不同降水年型,利用作物水分临界期需水量与降水量的耦合度、气象产量、单位面积产值以及全生育期的水分利用效率和降水量5个指标,对典型地区种植模式的综合效益进行评价,得到南方不同区域不同降水年型下的优化种植模式.结果表明: 半干旱区在干旱年型下,宜采取2种抗旱种植模式：马铃-玉米-甘薯和冬小麦-中稻-甘薯.半湿润区在干旱年型下,种植模式以冬小麦-中稻-甘薯最优,油菜-中稻-甘薯次之.在温润区(即典型的季节性干旱区),江南地区在3种年型下均以马铃薯-双季稻最优;西南地区宜搭配抗旱作物进行三熟制种植,如冬小麦-中稻-甘薯、冬小麦-玉米-甘薯、马铃薯-双季稻等.从最大程度利用水热资源角度考虑,三熟种植模式最优,以水旱轮作为主,丰水年型宜搭配水稻.     

休闲期深翻和探墒沟播对旱地小麦水氮资源利用的影响

为明确旱地麦田休闲期深翻和探墒沟播对农田水氮资源利用的影响,于2016—2018年在山西省闻喜县开展田间试验。试验采用二因素裂区设计,主区为休闲期深翻和免耕,副区为探墒沟播和常规条播。结果表明:与免耕处理相比,休闲期深翻处理显著提高了土壤蓄水效率(增幅38.3%～42.2%)、土壤耗水量(增幅9.2%～13.2%)和植株各生育时期氮素积累量,从而使产量显著提高7.1%～12.0%、周年水分利用效率提高5.5%～14.0%、氮肥吸收效率提高4.4%～10.3%、氮肥偏生产力提高7.1%～12.0%。与常规条播处理相比,探墒沟播处理显著提高了生育期总耗水量(增幅2.0%～4.8%)和植株各生育时期氮素积累量,从而使产量显著提高6.8%～12.4%、生育期水分利用效率提高4.5%～7.2%、氮肥吸收效率提高4.4%～10.3%、氮肥偏生产力提高6.9%～12.4%。总之,旱地小麦休闲期深翻配套探墒沟播有利于蓄存和利用自然降水,提高植株氮素积累量,进而实现小麦高产。