中国科学院黄淮海平原农业工作的演变历程

黄淮海平原农业工作是中国科学院建院以来开展的历时最长、影响最大的涉农科技工作之一,被誉为新中国农业科技战线的“两弹一星”。通过在一个较长的考察时段里观察这一工作,不难发现其中存在一条相对清晰的演进轨迹,即从早期的土壤调查和土壤研究开始,该项工作逐步转向盐碱地治理、农业综合治理和区域开发。与此同时,相关的项目目标、组织形式、具体工作内容及其成效评价等等方面也相应的调整变化。而上述变化的背后,是中国科学院自身发展的需求与特定时代政治、经济、社会等诸多因素的复杂交织。

黄淮海地区湿地系统生物多样性保护格局构建

以黄淮海地区为研究对象,首先分析了区域现有湿地保护状况,再基于湿地类型、保护状况和目标保护物种分布,综合考虑GDP、人口密度等社会经济因素,以湿地生物多样性保护为目标,运用系统保护规划的理论和方法,以Marxan作为空间优化模型,进行多目标的湿地系统保护预案设计,构建区域湿地不同保护水平的保护空缺和不可替代性格局,确定合理的湿地系统保护格局。研究结果表明:现有的湿地保护体系仅覆盖了区域17%左右的湿地,尚有许多重要生境游离于现有保护区系统外。为完善黄淮海地区湿地保护体系,需要对黄海海区域内28个保护区进行功能区划调整或者保护等级提升,并在山东(5个县)和河北(4个县),河南、江苏和安徽(各3个县),北京和天津(各1个县)等20个县市内建立新的保护区,与现有湿地保护系统有机整合,最终形成一个黄淮海地区湿地生物保护网络合理格局。结果表明:同其他相关研究方法对比,系统保护规划方法在区域大尺度生物多样性保护方面更具有意义;同时也表明该方法在中国的应用前景广阔。

应用ARID CROP模型对中国黄淮海地区冬小麦气候生产力的数值模拟研究

应用ＡＲＩＤＣＲＯＰ模型对黄淮海地区冬小麦气候生产力进行了数值模拟研究，给出了该地区冬小麦气候生产力Ｙｑ分布图，继而研究了水分保持最适状况时的光温生产力Ｙｗ分布状况，在此基础上给出了水分增产力Ｑ（Ｑ＝（Ｙｗ－Ｙｑ）／Ｙｑ）分布图。研究表明，黄淮海地区冬小麦气候生产力变幅在３７５０～９７５０ｋｇ／ｈｍ２之间，总的趋势北低南高，黑龙港地区出现了一个３７５０ｋｇ／ｈｍ２的低值区。水分是黄淮海北部地区冬小麦气候生产力的一个重要限制因子，当水分完全适宜时，南部淮河流域冬小麦气候生产力仅可提高５％～１０％，而黄淮海北部地区气候生产力则可提高７５％～１００％。用黄淮海地区冬小麦高产记录与生产力模拟值进行了对比分析，表明用ＡＲＩＤＣＲＯＰ模型对该地区冬小麦气候生产力进行研究是可行的，该研究为引黄灌溉提供了一定的理论依据。

黄淮海地区大豆品种脂肪酸组成成分及其变化规律

为了解黄淮海地区大豆种质资源不同脂肪酸含量的差异,掌握各脂肪酸成分含量间的相关关系,对黄淮海地区8个省份的2141份大豆品种的粗脂肪与脂肪酸各组成成分进行了分析研究。结果表明:通过长期的人工定向选择,大豆脂肪酸中不饱和脂肪酸含量增加,但亚油酸、亚麻酸含量下降。不同省份之间的大豆品种资源在脂肪酸的不同组成成分上存在较明显差异,具有丰富的遗传多样性。通过相关性分析发现亚油酸、亚麻酸与百粒重和粗脂肪之间呈极显著负相关关系,说明在提高百粒重和粗脂肪含量的同时提高必需脂肪酸含量,采用常规育种技术比较困难。

水分胁迫对黄淮海夏玉米农业气候资源利用的影响——Ⅱ.水分胁迫对区域生产力影响

在玉米抽雄期进行了水分胁迫实验 ,利用Licor 1 88B和Licor 6 2 0 0便携式光合作用测定系统测定了水分胁迫对玉米光合作用的影响状况 ,在此基础上建立了冠层光合生产力计算公式。计算结果表明 :当叶面积指数为 5时 ,水肥适宜状况下黄淮海地区夏玉米日总光合量变化在 95g·m- 2 至 1 0 5g·m- 2 之间 ,最高值出现在河南和山东两省交界处 ;当土壤湿度下降至田间持水量的 4 0 %时 ,该地区冠层光合日总量平均降低 5 0 %左右 ;水分胁迫对不同地区冠层光合日总量存在不同的影响 ,在夏玉米抽雄期水分胁迫对山东省玉米冠层光合日总量影响最大 ,水分增产潜力最高 ,此时为夏玉米水分关键期 。

黄淮海大豆区试品种主要农艺性状的多元相关分析

以国家黄淮海区试南片A组11个大豆品种为材料,对12个主要农艺性状进行变异系数、相关性和主成分分析,结果表明:有效分枝、倒伏级和单株荚数的变异系数较大,分别为60.93%,34.40%和27.89%,生育期的变异系数最小,为4.17%;在相关性上,小区产量与单株粒重呈极显著正相关,株高、单株荚数、单株粒数和每荚粒数也与小区产量呈正相关;主成分分析结果表明,前4个主成分对变异的累计贡献率达92.16%。在性状选择上,首先对变异大的性状进行选择是非常重要的;在品种选择上,应注意选择产量和单株粒重、单株荚数、单株粒数、每荚粒数均高的品种。

黄淮海地区夏玉米洪涝灾害风险区划

基于黄淮海地区(包括北京、天津、河北、河南、安徽、山东)107个气象台站1970-2012年日降水量及地形、河流、植被等数据,采用信息扩散方法、层次分析法、加权综合评价法,结合GIS空间技术,运用灾害风险评估原理,对黄淮海地区的夏玉米洪涝灾害综合风险进行了区划。结果表明:黄淮海地区夏玉米洪涝危险性整体偏高,高危险区在各省均有分布,主要在黄淮海西北部、中部及南部小部分地区,占总面积的17.91%;敏感性较高,高敏感区分布在黄淮海西北部及中部部分地区,占总面积的12.11%;易损性整体较低,高易损区很少,主要分布在黄淮海西北部、中部及南部部分地区,占总面积的5.50%;洪涝综合风险较高,高综合风险与危险性、敏感性及易损性高的地区相吻合,占总面积的11.19%。还对区划结果进行了验证,结果表明:分析所得结果与实际吻合效果很好。

黄淮海平原地区夏玉米农田土壤呼吸的动态研究

本文通过对黄淮海平原地区玉米生长季土壤呼吸的测定表明:该地区土壤呼吸日变化呈现单峰曲线;土壤呼吸季节变化大体呈现随温度变化的趋势,最大值出现在8月10日左右;土壤呼吸受5cm地温的影响最大,达到极显著水平。施有机肥对土壤呼吸影响较大,氮磷配施也增加了土壤呼吸量,免耕比耕翻有较少的土壤呼吸量。运用DNDC模型模拟土壤呼吸变化趋势和土壤呼吸变化通量均与田间实测的比较接近,可以用来模拟分析黄淮海平原地区农业土壤碳氮的循环。

黄淮海地区主栽作物水分供需平衡分析

通过分析黄淮海地区主栽作物的水分供需规律,认为冬小麦是该区农业灌溉用水的主要消耗作物,也是该区农业水分供需失衡的主要原因,应对其种植面积适当加以控制。为促进该区农业水资源利用向良性平衡方向发展,可适当选择大麦、马铃薯、油菜等作为其替代种植作物或者在适当周期内(2年或3年)放弃一季冬小麦种植。另外,该区玉米、棉花等主栽作物水分利用局部存在供大于需的现象,有一定的节水潜力,可加强其需水规律的研究,降低灌溉定额。

水分胁迫对黄淮海夏玉米农业气候资源利用的影响——水分胁迫对叶片生产力影响

文章对水分胁迫的夏玉米光合生产力变化进行了系统观测和实验 ,研究表明 :①可将土壤持水量的 4 0 6 89%～ 5 5 79%和 79 99%作为叶片缺水及最适的外部形态指标 ;②干旱可以使株高低 2 2 5 6 %左右 ,而短时间内水分一直维持在田间持水量水平 ,对玉米的株高影响并不大 ;③比叶重随土壤湿度增加而增大 ,到田间持水量的 79 9%时达到最大值 ,随着湿度的进一步增加 ,比叶重反而略微变小 ;④叶片含水量与土壤湿度成正相关 ,吸收辐射率则受叶片湿度与厚度的影响 ,当土壤湿度达到持水量的 79 99%时 ,叶片吸收辐射率可达到 80 %左右。在此研究基础上 ,给出了包含浓度、辐射强度、温度及土壤水分因子的夏玉米叶片生产力计算公式 ,为进一步准确推算水分胁迫对区域生产力的可能影响 ,为当地政府开发农业气候资源提供了前提条件。

黄淮海地区夏玉米生长季内的旱涝灾害分析

黄淮海地区的降水时空分布不均匀,旱涝灾害多发。夏玉米生长季内的雨水多寡直接导致玉米产量的高低,过多过少的水分都对玉米生长不利,将致旱涝灾害。以黄淮海地区1970-2010年的降水量数据为基础,采用标准化降水指数(SPI),以统计方法为手段,探讨了黄淮海地区夏玉米生长季的旱涝时空分布特征。结论为:黄淮海地区夏玉米生长季发生旱涝的年数相当(除9月份);2002年后有趋于雨涝的趋势(除6月份);不同地区的旱涝变化趋势不尽相同,表现为一定的地域特征;SPI空间分布显示黄淮海地区的西南部和东部部分地区是雨涝多发区,而北方大部分地区是干旱多发区。

黄淮海地区1961～2006年干湿状况时空变化

自20世纪60年代以来,黄淮海地区的气候出现了降水减少、气温升高的变化趋势,分析气象要素之间的关系及其变化规律,对于合理规划水资源,保障经济可持续发展具有积极的意义。利用干燥度指数对该地区的干湿状况进行了分析,将该地区划分为湿润、半湿润、半湿润半干旱、半干旱半湿润和半干旱5个干湿气候区,其中以半干旱区范围最大。不同干湿类型区域间有明显的纬向分布特征,地势起伏亦对干湿区域的空间分布产生影响。对季节间干湿状况差异分析结果表明,该地区以夏季最为湿润,而冬春两季最为干燥。对年代间干湿状况变化分析表明,20世纪60年代和80年代半干旱区的范围相对较大,80年代半湿润和半湿润半干旱区的范围最大。对逐年干燥度变化趋势的分析表明,随着时间的推移,黄淮海地区干湿区域间的差异有变得更加显著的趋势,即半干旱区干燥度指数逐渐增大,而半湿润和湿润区的干燥度指数趋向减小。

黄淮海地区夏玉米株型结构特征分析

利用抛物线法对夏玉米株型结构进行了计算机模拟 ,结果表明该方法可以较为准确地模拟出夏玉米株型结构特征 ,其要求确定的参数较少因而使用非常方便。利用抛物线法对黄淮海地区3种典型品种的夏玉米群体株型结构特征进行了全面系统的测定分析 ,给出了平展型沈丹 7号、一般型掖单 13号以及竖立型掖单 4号不同生育期的叶面积密度分布函数 ,并对比了 3个品种的叶倾角倾斜指数随生育期的变化特点 ,从而为黄淮海地区夏玉米农业气候资源数值模拟提供了最基本的重要模型参数 ,同时也为农学领域内玉米耕作栽培及育种提供了一定的理论依据。

黄淮海地区豇豆品种筛选试验

以黄淮海地区引进的6个豇豆品种"小福贵"、"龙行天下"、"黑眉一号"、"绿霸特长"、"傲雪青长"、"绿冠2号"豇豆为试材,以"之豇28-2"豇豆为对照,对其进行了品种比较试验,研究各参试品种的生育期、荚果性状、抗病性及产量情况,以期筛选出适合黄淮海地区种植的豇豆品种。结果表明:"小福贵"豆荚呈深绿色,鲜嫩不易纤维化,果荚长,商品性最佳,且产量较高,是黄淮海地区很受欢迎的品种;"龙行天下"、"黑眉一号"、"绿霸特长"3个品种的综合性状也符合消费者的要求,可以作为黄淮海地区的主栽品种在生产上使用;"傲雪青长"、"绿冠2号"的综合性状适合当地部分消费者的需求,可以作为搭配品种应用。

CottonPlus模型在黄淮海棉区的验证——以河北曲周县为例

利用 1 996～ 1 998年在河北曲周实验站进行的实验 ,对 Cotton Plus棉花模拟模型进行了全面的验证。结果表明 ,通过校正品种参数和土壤参数 ,Cotton Plus模型基本上可以模拟黄淮海棉区中熟品种中棉所 1 2、中早熟品种国试 6号和早熟品种中棉所 1 6的生长发育和产量形成过程 。

基于连接性考虑的湿地生态系统保护多预案分析--以黄淮海地区为例

运用系统保护规划方法,进行了黄淮海地区湿地生态系统保护多预案分析研究。研究中以集水区为保护规划单元,综合考虑河流湿地生态系统、非河流湿地生态系统、保护物种、地下水等生物信息和路网、居民分布、水坝等社会经济信息,以及已有湿地保护区信息,以二维(2D)连接性(横向连接性、纵向连接性)和三维(3D)连接性(横向连接性、纵向连接性、垂向连接性)为原则,模拟研究了不同保护目标和不同保护格局聚集性的湿地保护预案。结果表明:基于2D连接性的研究,对河流湿地、非河流湿地和物种设定30%的保护目标,选取边界长度调节(BLM)值为0.36的保护格局聚集性,以此得到的保护方案相对合理;而基于3D连接性时,对河流湿地、非河流湿地和保护物种设定30%的保护目标,地下水设定55%的保护目标,选取0.06边界长度调节值的保护格局聚集性,得到的保护方案相对合理;基于3D连接性保护方案的效率要比基于2D连接性的高。对于严重缺水的黄淮海地区来说,3D连接性的考虑不仅必要,而且可行,具有重要的现实意义。

黄淮海夏播玉米区青贮玉米品种的发展策略

针对黄淮海夏播玉米区的生态特点,阐明了青贮玉米的产业优势,分析了该区域青贮玉米的适宜品种类型及发展方向,并为有关品种的选育提出了具体的育种目标。

黄淮海平原典型区生态功能区划研究——以山东聊城为例

以黄淮海平原典型区山东聊城为例,在野外考察、历史资料分析的基础上,利用遥感、地理信息系统等多种手段,研究了该区生态功能区划方案。结果表明:研究区地理分布格局明显,生态环境敏感性和生态服务功能重要性等级较为清晰,通过自上而下将聊城划分为4个一级区1、1个二级区和25个三级区,在此基础上,根据各功能区存在的主要生态问题,提出了相应的利用方案。

黄淮海夏玉米区南北部产量及相关性状差异分析

为明确黄淮海南北部玉米产量差异及影响因素,本研究比较了玉米品种在黄淮海南北部的产量及相关性状之间的差异。结果表明,玉米产量、生育期、株高、穗位高、穗粒重、穗长、行粒数、百粒重等性状均表现为北部高于南部。降水量、气温等气象因素南部优于北部,日照时数北部优于南部。气候条件是限制黄淮海南部地区产量差异的外因,在同一区划内也应当根据不同亚区的生态条件,进行适宜熟期品种与栽培模式选择,才能保证玉米生产的高产、稳产。

黄淮海地区大豆种质资源对疫霉根腐病的抗性鉴定

为系统鉴定黄淮海地区大豆种质资源对大豆疫霉根腐病的抗性,本研究采用改进的黄化苗下胚轴接种方法,利用8个大豆疫霉根腐病菌株对2017和2018年从黄淮海地区各育种单位收集的381个大豆品种(系)进行抗性鉴定。结果显示:22个品种(系)对超强毒力菌株PsJS2表现抗性,超过90%的品种(系)对弱毒力菌株Ps1、Ps3和Ps5均表现抗性。所有大豆品种(系)对8个菌株共产生36种反应型。将待鉴定品种(系)与鉴别寄主对8个大豆疫霉菌株的反应型进行比较,其中有63个品种(系)可能含有抗病基因Rps1b,36个可能含有抗病基因Rps3a,15个可能含有Rps1d;255个品种(系)的32种反应型与任何已知鉴别寄主的反应型均不一致,表明可能含有新的抗病基因或抗病基因的组合。本研究通过室内快速抗性鉴定,发现河南、河北、北京、安徽、山东、山西等地均含有丰富的大豆抗病种质资源,且具有丰富的抗性多样性。其中,河南、山东等地含有丰富的含有抗病基因Rps1b的抗性资源,河北、北京等地含有丰富的含有抗病基因Rps3a的抗病资源,为抗大豆疫霉根腐病的大豆种质利用及抗病基因挖掘提供了重要参考。