基于辐射改进Penman-Monteith模型估算粮食主产区参考作物蒸散量

为进一步提高Penman-Monteith模型估算参考作物蒸散量(Reference crop evapotranspiration,ET0)的精度,以中国粮食主产区为研究对象,将其划分为温带湿润半湿润地区(THSZ)、温带干旱半干旱地区(TASZ)、暖温带半湿润地区(WTSZ)和亚热带湿润地区(SHZ),基于32个气象站点1994-2020年长序列实测逐日气象数据,将猎豹算法(CO)、沙猫算法(SCSO)、野狗算法(DOA)优化的时间卷积神经网络模型(TCN)和3种基于日照时数、3种基于温度的经验模型估算的辐射(R_(s))值与PM模型进行融合,得到改进PM模型。以均方根误差(RMSE)、决定系数(R^(2))、平均绝对误差(MAE)和效率系数(E_(NS))为精度评价体系,找出了粮食主产区不同分区的ET0最优估算模型,结果表明:基于日照时数模型的计算精度要优于温度模型,其中CO-TCN模型在全区内均表现出了较高的精度,在不同分区的RMSE、MAE、R^(2)和E_(NS)中位数取值分别为0.099~0.171 mm/d、0.057~0.111mm/d、0.984~0.998、0.983~0.997,由此可将CO-TCN模型估算的辐射值与PM模型融合,作为标准值用于估算粮食主产区ET0。

关于深化粮食作物农业水价综合改革的思考

农业水价综合改革是党中央国务院部署的一项重大改革任务,经持续推进,取得了显著进展与成效,但也存在不平衡不充分、机制尚未完全建立等不足。文章在梳理总结农业水价综合改革进展成效及存在问题基础上,分析面临的新形势新要求,调研总结典型地区粮食作物灌区农业水价综合改革的做法,提出深化粮食作物灌区改革的相关启示与建议。

山西省3种典型作物主产区土壤微量元素特征分析

【目的】探明研究区耕层土壤微量元素量现状及其影响因素。【方法】本试验分别在山西省小麦、玉米和谷子种植区,各选择作物种植面积最大的3个代表性县域,在每个县域选取100个采样点,分析其耕层土壤微量元素(Fe、Mn、Zn、Se)量,及其与pH、有机质、土壤类型和种植制度的关系。【结果】研究区耕层土壤Fe、Mn、Zn和Se分别为30.42 g/kg、626.55 mg/kg、78.06 mg/kg和0.283 mg/kg。各种植区土壤微量元素量总体表现为:小麦种植区>玉米种植区>谷子种植区,尽管3个种植区土壤微量元素整体处于中等(或适量)及以上水平,但同时也存在不同程度的微量元素缺乏,研究区整体Fe缺乏比例最大,谷子种植区整体微量元素缺乏比例最大。不同土壤类型中,石质土、潮土、粗骨土、褐土和红黏土的微量元素量,显著高于棕壤、黄绵土、栗褐土和风沙土(P<0.05),其中石质土微量元素量最高,棕壤和风沙土量最低。相关性分析结果表明,pH与4种微量元素均极显著负相关,有机质与4种微量元素均极显著正相关。种植制度、土壤类型、pH和有机质4种影响因素对土壤含Se量的综合解释率最高,为47.9%;含Mn量变化仅受土壤类型和有机质影响,其综合解释率为8.1%。【结论】尽管现阶段山西省主要粮食作物种植区耕层土壤Fe、Mn、Zn和Se的4种微量元素总体处于中等(适量)及以上水平,但仍然需要注重对Fe的补充,以及提升谷子种植区整体养分量。土壤含Se量受环境变化影响最大,而Mn在土壤中的较为稳定。

中部矿粮复合区采煤沉陷及耕地损毁研究现状与展望

河南作为中原地区产煤和产粮大省,煤炭安全高效开采与耕地保护、粮食增产的矛盾较为突出。如何修复因开采煤炭导致损毁的耕地、保护矿区未损毁的耕地,同时稳定煤炭产能,是中部矿粮复合区目前面临的重大难题之一。在分析了中部矿粮复合区典型特征与其面临的瓶颈问题基础上,从采动覆岩与含(隔)水层破坏、采动地表沉陷规律与土壤退化、矿区耕地损毁及农作物长势、源头减沉控损与土地损毁修复技术等4个方面分析了采煤沉陷及耕地损毁问题的研究发展历程,包括采动覆岩含(隔)水层破坏及结构失稳、采动覆岩破坏充分采动定义及判据、采动地表沉陷与覆岩破坏整体响应行为、地表沉陷对土壤退化与耕地损毁影响、沉陷区耕地损毁识别与农作物长势监测、煤矿开采损毁土地修复技术等;在现有成果分析的基础上,展望了中部矿粮复合区采煤沉陷及耕地损毁的4个发展方向:采动覆岩结构失稳与含(隔)水层破坏传导机理、采动地表沉陷规律与土地损毁作用机理、矿区耕地损毁及农作物长势时空演变规律与源头减沉控损与耕地损毁高效协同修复技术,以便揭示“覆岩破坏—地表沉陷—耕地损毁—作物响应”传导驱动机制,形成中部矿粮复合区源头减沉控损与耕地损毁高效协同修复的综合技术体系,为煤矿绿色开采与保障粮食安全提供理论和技术支撑。

西藏高海拔河谷农区糜子种植前景展望

西藏河谷农区作为高原特色农牧产品的生产基地,对于饲用作物的种植有着广泛的需求。糜子作为我国主要杂粮作物之一,具有较高的营养和饲用价值,曾经在西藏南部有一定面积的分布,垂直海拔分布上限3000 m。基于糜子在西藏高海拔区的引种试验以及粮饲兼用新品系的成功选育,根据文献介绍和调研资料,阐述了糜子在西藏海拔3000 m以上地区种植的可能性及其利用价值,并分析了新品系规模化种植以及产业化开发的前景。

近30年云南省主要粮食作物种植面积与产量变化分析

基于云南省1989―2018年的农业数据资料,采用LMDI分解法、重心迁移模型等方法研究粮食种植面积和产量的时间变化趋势与空间演化格局,并探究主要粮食作物(小麦、稻谷、玉米、薯类)生产的变化差异;进一步采用人均粮食产量、粮食波动系数等指标分析粮食安全水平。研究发现:1)近30年云南省粮食种植面积和总产量均表现为显著上升的变化趋势,其中总产量增长率高达97%,且各作物单产量的增加和种植结构的调整是全省粮食总产量增产的主要贡献因素;稻谷和小麦的种植面积在30年内分别下降了16%和36%,总产量和单产量变化不大;玉米的种植面积、总产量及单产量的增长率最明显;稻谷和玉米在1989—1998年增产的主要贡献因素均为单产量的增加,而1999―2018年3种谷物增产则均是由于种植面积的变化;薯类在研究时段内总产量增加了228%,这一变化是由种植面积变化导致的。2)云南省粮食种植面积总体呈现东多西少的分布规律,最多的地区为曲靖市,最少的为迪庆藏族自治州;粮食生产重心有向东北方向迁移的趋势;稻谷产量由东南向西北递减,小麦产量高值区由四周向中部聚拢;玉米和薯类发展较快,高产区均主要分布在滇东北。3)近30年云南省人均粮食增长了111.56 kg,粮食生产能力有所提升,目前处于自给自足型;但70%以上年份的波动系数超过全国平均水平,粮食供给较不稳定,粮食供需矛盾问题依然突出。

土地流转有助于提升粮食安全吗——基于土地经营方式转变的分析

近期土地流转被视为保障粮食生产和粮食安全的有效策略.为此,本文研究了土地流转影响粮食生产和粮食安全的理论机制,并采用固定效应模型、工具变量法和多重中介效应模型等进行实证分析,结果发现土地流转明显降低了粮食生产,是我国粮食产量增速下滑的重要原因.进一步机制检验表明,土地流转推动小农户向家庭农场转变,一方面有利于土地经营集约化、专业化和组织化,增加了粮食单产;另一方面也显化和提升了土地成本,在种粮“微利”条件下减少了粮食种植面积;两方面因素相比,种粮面积减少对粮食生产的影响更大,所以土地流转在总体上降低了粮食产量,对我国粮食安全构成了威胁.

通过种植制度改革实现黄淮海北部地区玉米机械籽粒直收

【目的】机械粒收是玉米收获技术发展的方向。在“冬小麦-夏玉米”一年两季轮作种植制度下,黄淮海北部地区热量资源不足,玉米生长季节有限,收获时籽粒含水率高,难以进行机械粒收,是世界上玉米机械粒收技术应用难度最大的区域,探索玉米机械粒收的可行性对推动区域玉米生产全程机械化和玉米产业提质增效、提升竞争力具有重要意义。【方法】2016—2017年在新乡、2018年在北京分别对郑单958、先玉335、迪卡517、京农科728和丰垦139等不同熟期品种的籽粒脱水积温需求进行系统观测;利用黄淮海北部地区近10年气象数据,以冬前预留500℃·d积温为小麦适宜播期,按玉米生长季节活动积温(≥0℃)100℃为梯度,将其划分为7个积温带;将区域热量资源条件和不同品种籽粒脱水积温需求进行定量匹配分析。【结果】在玉米正常夏播条件下,随着品种熟期提早,各供试品种在黄淮海北部地区达到生理成熟并且可以实现粒收的区域逐渐向北扩展,一般比小麦适宜播期推迟5—10 d,但是区域内北端和西端的积温带Ⅰ—Ⅲ(1900—2800℃·d)的热量资源仍无法满足熟期较早的京农科728和丰垦139籽粒含水率下降至25%甚至是达到生理成熟的积温需求。将冬小麦-夏玉米一年两熟改为夏玉米-春玉米-冬小麦两年三熟制后,玉米春播和夏播各供试品种籽粒含水率都能下降至25%以下实现机械粒收,如果选择熟期较早的品种,在冬小麦或春玉米播种前还可以通过田间站秆脱水延迟收获,使籽粒含水率进一步降至20%以下,提高粒收质量,降低烘干成本。【结论】通过种植制度改革可以有效解决黄淮海北部地区玉米生长季节热量不足、收获时期含水率过高导致的玉米成熟度差、容重低、易霉变和机械粒收难度大的问题,实现提质增效。

粮食作物播种面积遥感监测研究进展

介绍了遥感监测粮食作物播种面积的理论和现实意义,回顾了国内外基于常规方法、线状框架采样、面积框架采样、光谱混合模型(spectralmixturemodel,SMA)等方法进行植被制图和进行粮食作物识别研究的现状和存在的问题,并对基于波谱库的农作物播种面积监测提出了建议。

近10年来甘肃省粮食生产现状及增产途径分析

明确甘肃省粮食生产能力及其进一步提高的途径,对未来保障区域粮食安全具有重要意义。通过调查近10年来甘肃省耕地面积、粮食播种面积、粮食总产量、粮食单产等数据资料,探讨耕地面积、粮食播种面积、粮食总产量和粮食单产之间的相互关系,以阐明甘肃省粮食生产的潜力及其主要影响因素。结果表明,甘肃省耕地面积和粮食播种面积在近10年间呈先下降后上升的趋势,二者呈显著线性相关(P<0.01);粮食总产量和单产波动上升,但粮食播种面积的变化对粮食总产量无显著影响,单产提高是引起粮食总产量增加的主要因素。分析认为提高单位面积的粮食生产能力是保障甘肃省粮食安全的主要出路,而提高旱地粮食单产则是实现甘肃省新增25亿kg粮食的主要突破口。

重庆市武隆县粮食播种面积变化特征及其主要驱动因子识别

基于武隆统计年鉴和DEM数据,分析了武隆县粮食播种面积变化与高程、坡度、收入、人口和距县城距离间的关系。研究发现,武隆县粮食播种面积变化受高程和收入影响显著,而受坡度、人口、距县城距离影响较小。今后在分析山区的粮播面积问题时,可以参考武隆县的研究方法,从微观角度进行分析。

紫花苜蓿及主要粮食作物各生育时段叶面积指数及光能利用率比较

通过种植试验,计算、分析了紫花苜蓿叶面积系数及光能利用率增长、变化规律,并与同年度粮食作物进行了比较,定量描述了紫花苜蓿在利用气候资源方面的优势。

黄土沟壑区主要粮食作物生产稳定性及成本效益分析

种粮收入是黄土沟壑区农民收入的重要来源之一,为揭示该区域主要粮食作物生产投入产出状况及其稳定性,选取黄土沟壑区长武县王东沟流域的30户农户为研究对象,对其种粮过程中小麦、玉米和大豆等主要粮食作物的投入与产出状况进行了为期10a的跟踪调查,并进行了成本效益分析。结果表明,大豆的生产稳定性最高,其土地产出率变异系数为14.2%;玉米次之,其土地产出率变异系数为17.2%;小麦的土地产出率年际变化较大,其生产稳定性最低。1999—2008年间,3种粮食作物的单位面积产值及生产成本均呈上升趋势。从而得出,在黄土沟壑区,种植玉米的经济利润最高,大豆次之,小麦最低。据此提出增加科技投入,加大政府对农业生产资料价格的监控力度及种粮补贴力度,以降低农民种粮成本增加种粮收入,促进粮食稳定生产,保证区域粮食安全。

我国耕地面积与粮播面积的时序变化研究

本文就建国以来我国耕地面积和粮播面积的时序变化进行了深入的分析。作者在１９４９年～１９９５年全国粮食生产数据库的支持下，从变化趋势和变化机制两个方面，对中国耕地面积和粮播面积的时序特征进行了定量研究；在此基础上，分别应用综合增长法和灰色等维递补法对耕地面积和粮播面积进行了动态预测，结果表明：到本世纪末（２０００年），我国耕地面积将是９４００万公顷、粮播面积可保持１０８００万公顷；并分析了达到上述预测结果的可能性和艰巨性。

引黄灌区模拟轮牧对春小麦、燕麦和黑麦饲草生产的影响

优质饲草生产是区域草地农业系统稳定的关键,引黄灌区存在季节性饲草亏缺。小麦、燕麦和黑麦等小谷物在引黄灌区有悠久的种植历史,具有生长快、耐刈割和再生能力强的特点,春季直到初夏可以放牧或刈割鲜草,也可调制干草冷季饲用,是潜在的饲草作物。在景泰引黄灌区模拟家畜轮牧小麦、燕麦和黑麦3种小谷物,比较其饲用价值,以期为利用现有作物资源发展动物生产、改革和完善农业系统提供科学依据。结果表明,在景泰引黄灌区模拟家畜轮牧春小麦、燕麦和黑麦3种小谷物,燕麦产草量分别比黑麦和春小麦高38.8%和9.9%,当用作籽实生产时春小麦和燕麦地上部分总生物量分别高于模拟放牧37.5%和35.0%,黑麦差异不显著。轮牧利用的3种小谷物粗蛋白产量显著高于籽实生产。春小麦和黑麦的粗脂肪含量在模拟轮牧下明显高于用于籽实生产,但轮牧下燕麦粗脂肪产量低于籽实生产。轮牧利用后小谷物的粗纤维含量分别下降42.9%,53.0%和21.9%。轮牧后小谷物可溶性碳水化合物含量逐渐增加,而籽实生产的春小麦和黑麦可溶性碳水化合物含量先增加后下降。轮牧下3种小谷物NDF、ADF和纤维素含量低于其用于籽实生产。定量评价,小谷物轮牧利用比籽实生产更具饲用价值,而燕麦的饲用价值高于其他两种作物。

中国西南和华南粮食作物播种面积时序变化特征及其影响因素分析

利用历史统计资料,以西南和华南5个省份/自治区[四川、云南、贵州、广东省和广西壮族自治区(简称“广西”)]为代表区,探讨了多种粮食作物播种面积的时序变化特征,并分析了其变化的影响因素。结果表明,广东、广西和四川粮食播种面积逐渐减少,相较上世纪50年代,近10年分别减少了62.0%、13.9%和36.1%,贵州和云南省粮食播种面积则扩大明显,近10年分别扩大了41.4%和49.2%。其次,广东冬小麦、玉米和马铃薯播种面积呈增加趋势;广西稻谷、早稻、冬小麦、谷子、高粱和大豆播种面积呈先增后减趋势,玉米和马铃薯播种面积波动增加;四川冬小麦播种面积也呈先增后减趋势,玉米、豆类和薯类播种面积较为稳定,贵州谷物、稻谷、玉米、早稻、双季晚稻和豆类播种面积保持稳定,冬小麦播种面积呈先增后减趋势,高粱、大豆、薯类和马铃薯播种面积则持续增加,云南谷物、稻谷、豆类播种面积变化不大,双季晚稻和冬小麦播种面积呈先增后减趋势,玉米、谷子、大豆、薯类和马铃薯播种面积总体呈波动增加趋势。除此之外,各省/自治区其他粮食作物品种播种面积则呈逐渐减少趋势。分析了各粮食作物播种面积变化影响因素的效应,发现大多数影响因素与播种面积变化都有显著相关性,但具体到省份/自治区、作物品种,不同的因素效应不同。总体而言,社会经济因素中人口数量指标,以及个别农业技术指标对西南和华南粮食作物播种面积变化有重要影响。

宁南山区草田轮作研究 Ⅱ.不同轮作制度下的农田水分平衡

通过对宁南山区不同轮作方式的耗水量和水分利用效率的研究评价,结果发现:在当前生产水平下,各种作物收获后0～2m土层内都还存有一定数量的有效水分;粮豆轮作较春小麦连作具有较强的调节土壤水分的能力,对水的利用效率较高,适应于本区降水不均的气候条件、苜蓿耗水量大,能造成土壤深层水分枯竭,但随种植年限加长,耕作层的水分可得到恢复。研究表明,只要安排合理,在半干旱的宁南山区发展以苜蓿为主的草粮轮作制是可行的。

我国粮食主产区耕地复种指数变化特征与潜力分析

为了解粮食主产区耕地复种指数变化特征与潜力,进一步挖掘粮食主产区的生产能力,稳定全国粮食安全大局,利用1979-2008年统计资料,对我国粮食主产区耕地面积、农作物总播种面积、粮食播种面积进行分析,并采用最大复种指数与热量、水资源之间的定量化关系模型,分析粮食主产区的复种指数理论潜力和可挖掘潜力。结果表明:1979-2008年期间我国粮食主产区耕地面积减少,农作物播种面积增加,粮食总产量与单产攀升,粮食总产量占全国比重升高,耕地复种指数东北区、黄淮海区上升,长江中下游地区下降。以2008年的耕地复种指数为参照,东北区、黄淮海区、长江中下游区理论可挖掘潜力分别为28%、48%、94%。

2003-2011年中国粮食增产的贡献因素分析

理清2003年以来中国粮食产量增加的主要贡献因子及其贡献率,对于及时调整农业政策,保持和提升粮食生产能力有重要的意义。该文利用2003-2011年中国粮食及其各构成品种(根据国家统计局,粮食作物包括稻谷、小麦、玉米、薯类、豆类和其他谷物)的产量和播种面积数据,采用贡献因素分解的研究方法,研究了2003年以来中国粮食增产的作物和地区贡献,以及面积、单产和种植结构调整对于粮食增产的贡献率,并对各增产主力省区和主要粮食作物的增产贡献因素进行了分析,划定了增产主导类型。结果显示:研究期粮食增产全部来自3大粮食作物,其中玉米贡献了一半以上的增产量;杂粮、豆类和薯类总产均出现下降,其播种面积则分别下降了25.7%、17.4%和8.2%。地区贡献以黑龙江和河南最为突出,累积贡献率超过1/3;累积贡献率超过90%的13个省区,除新疆外其余都是粮食主产省区。作为传统农区的四川,其粮食增产贡献率仅为1.6%,与山西、陕西和甘肃等非主产区基本相当;全国粮食增产的面积贡献率最大,达到46.3%,其次是单产贡献率(44.2%),结构调整的贡献率将近10%,其中一半以上来自豆类向稻谷和玉米的调整;稻谷、玉米和春小麦的增产为面积主导型,而冬小麦的增产为单产和面积共同作用型;除河南和安徽为单产主导型,吉林和河北为面积单产共同作用型,其他增产主力省区的增产类型均为面积主导型。综合来看,2003-2011年中国粮食增产是以面积增加主导的外延式增产方式。由于粮食消费结构和国际粮食贸易容量的限制,今后结构调整的潜力已经很小。因此,在稳定粮食播种面积的基础上,进一步提高粮食作物的单产水平是今后稳定和提高粮食生产能力的重要举措。研究结果可为今后农业政策的调整提供决策依据。

河南省粮食单产变化的小波分析

利用1951—2004年河南粮食单产资料和小波分析的方法探讨了气候产量的多时间尺度变化特征。得出：河南省粮食单产总体呈增加趋势，但气候单产的振荡加剧，气候单产的变化周期与河南历史旱涝的演变大体一致，存在2～4a和20a左右的周期变化特征，其中以2a的变化特征为主。