2005-2019年陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站气象数据集

陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站(长武站)所在区域代表了黄土高塬沟壑区的典型农田,在研究站内设置气象自动观测系统对气象要素进行长期定位观测,对该区气候变化背景下农田生态系统水、土、气、生过程研究具有重要意义。本数据集对2005–2019年长武站的原始气象数据进行处理、质量控制和评估,对大气温度、相对湿度、降水量、大气压、总辐射、反射辐射、紫外辐射、净辐射、光合有效辐射、日照时数和各土层土壤温度(0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、40 cm、60 cm和100 cm)18项气象观测指标,以180条月尺度和15条年尺度的格式进行信息公开,以期为黄土高原沟壑区农业生态研究、天气灾害预警和气候生产潜力模拟等提供基础数据支撑。

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。

黄土高原地区玉米生产潜力模拟研究

比较了作物生产潜力常规研究方法与作物生长模拟研究方法的特点 ,在玉米生长模拟模型介绍、模型验证和气候、土壤、作物数据库组建的基础上 ,应用 DSSAT3中的 CERES—玉米模型模拟研究了黄土高原 2 2个地点玉米光温生产潜力和气候生产潜力 ,获得了各点 6～ 15年玉米的产量潜力值 ,并统计计算了研究时段内玉米生产潜力的平均值、标准差、最高值、最低值和水分满足率。黄土高原春玉米光温生产潜力、气候生产潜力和水分满足率分别为82 71～ 15 973kg/ hm2 、 0～ 135 4 3kg/ hm2 和 0～ 1.0 0。黄土高原夏玉米光温生产潜力为 5 884～ 15 387kg/ hm2 。

黄土高原旱塬区高产玉米田土壤干燥化与产量波动趋势模拟研究

为研究黄土高原旱作高产玉米田土壤干燥化与产量波动趋势,利用EPIC模型对黄土高原南部旱塬区玉米水分生产潜力和土壤水分动态进行中期(12a)和长期(30a)定量模拟研究。结果表明,在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地玉米水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地玉米水分生产潜力呈现明显波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性剧烈,从长时段看土壤有效含水量呈现略微上升趋势;在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬玉米地土壤干燥化现象只是一种短期过程,通常不会导致长期性土壤强烈干燥化现象发生,但玉米产量随降水量变化的波动性不可避免。

甘肃黄土高原旱作区土壤贮水量对春小麦水分生产力的影响

选择甘肃黄土高原旱作区5个春小麦测站2m土层深度多年土壤贮水量与产量资料,从大气降水-土壤水-作物循环系统的理论出发,研究了土壤贮水量和农田耗水量对春小麦水分生产力的影响.结果表明:该区域是一个贮水和保水性能较好的天然土壤水库,干旱区、半干旱区、半湿润区2m土层最大贮水量分别达470mm、582mm和617mm,但实际贮水量只有190mm、230mm和370mm,实际贮水量只相当于最大贮水量的40%、40%和60%,总的趋势是随湿润度增加而增大.干旱区、半干旱区和半湿润区分别为春小麦全生育期2m土层农田实际耗水量153mm、175mm和323mm,有随湿润度增大而增加的趋势.土壤贮水量是该区域春小麦生产力最重要的因素,土壤水分籽粒生产力为0.24～1.0kg.mm-1,平均为0.67kg.mm-1,总生物产量生产力为1.41kg.mm-1,随干旱程度增加明显递减.对不同水分气候区要采取增加土壤水库库容的各种抗旱措施,以提高土壤贮水量的利用效率.

黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力与土壤水分动态的模拟研究

在EPIC模型介绍和模拟精度验证的基础上,利用EPIC模型对黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力和土壤水分动态进行了中期(12a)和长期(30a)评价定量模拟研究。结果表明:(1)在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;(2)在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力呈现波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性显著,但土壤干燥化趋势并不明显;(3)综合分析认为,在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬地麦田土壤干燥化只是一种短期现象,不会导致长期性土壤强烈干燥化现象发生,但产量随降水量变化的波动性不可避免。

黄土高原不同类型旱区苜蓿草地水分生产潜力与土壤干燥化效应模拟

在模型验证和数据库组建基础上,用WinEPIC模型定量模拟研究了黄土高原半湿润区长武、半干旱区固原和半干旱偏旱区海原20～30年内苜蓿草地水分生产潜力、10m土层土壤有效含水量和土壤湿度剖面分布特征的动态变化.结果表明:长武、固原和海原苜蓿草地水分生产潜力模拟值随降水量变化而呈现波动性降低趋势,其平均值分别为8.81、3.83和2.48t.hm-2;长武、固原和海原苜蓿草地10m土层逐月土壤有效含水量模拟值均呈现明显的波动性降低趋势,模拟初期,4～8年生苜蓿草地土壤干燥化趋势十分强烈,此后,随降水量变化长期在较低水平上波动;随着苜蓿生长年限的延长,苜蓿草地土壤干层逐年加深、加厚,长武、固原和海原土壤干层分布深度达到10m所需时间依次为6、6和4年,此后苜蓿草地降水渗深以下土层长期维持较为稳定的干燥化状态;苜蓿草地水分持续利用的合理年限为半湿润区8～10年,半干旱区6～8年,半干旱偏旱区4～6年.

黄土旱塬Hybrid-Maize模型适应性及春玉米生产潜力估算

通过对Hybrid-Maize玉米高产模型进行田间验证,应用该模型对黄土旱塬春玉米生产潜力进行初步估算。结果表明,Hybrid-Maize模型在黄土旱塬表现出较好模拟效果,总生物量、秸秆生物量和籽粒产量模拟值与实测值间具有极显著线性相关性,其决定系数分别为0.9469、0.8164和0.9650,回归系数分别为1.0198、0.9787和1.1844,接近于1。黄土旱塬区多年光温生产潜力和气候生产潜力因品种不同有所差别,对多年平均光温籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为13.25和22.45t/hm2,平展型玉米品种分别为12.32和20.62t/hm2,年际变化小;对多年平均气候籽粒和总生物量生产潜力,紧凑型玉米品种分别为11.97和19.94t/hm2,平展型玉米品种分别为11.37和18.63t/hm2,年际波动大。在黄土旱塬区,玉米产量潜力挖掘的主要途径应集中在提高密度和水分限制条件下,Hybrid-Maize玉米模型在指导玉米高产栽培上具有较好应用。

黄土高原地区秋粮作物生产潜力模拟研究

应用 DSSAT3中的 CERES-谷子模型、CROPGRO-大豆模型和 SU BSTOR-马铃薯模型分别模拟研究了黄土高原 2 8个地点谷子、大豆和马铃薯的光温生产潜力 (TPP)和气候生产潜力 (CPP) ,获得了各点 6～ 15年各作物的产量潜力值 ,并统计计算了研究时段内各作物生产潜力的平均值、标准差、最高值、最低值和水分满足率 (WCR)。

黄土高原农田生产潜力与实现优质高产高效的对策

本文分析了黄土高原耕地资源的特点与问题、农业生产中的主要经验,提出了粮食生产潜力与目标、农业发展的技术对策与建议.

基于GIS的黄土台塬区县域耕地生产潜力评价研究

【目的】对黄土台塬区县域耕地生产潜力现状进行评价。【方法】针对陕西合阳县耕地资源现状,选取立地条件(地貌类型、坡度、海拔)、耕层土壤速效养分(碱解氮、速效磷、速效钾)、理化性质(土壤pH、有机质)、剖面性状(土壤剖面构型、土壤结构)、农田管理(农田基础设施、灌溉能力、障碍类型)5个方面的13个因子,建立耕地生产潜力评价体系,利用层次分析法和模糊评价法对合阳县耕地生产潜力进行定量分析。【结果】在陕西合阳县87 316.93hm2耕地中,1～6级耕地面积分别为872.23,13 124.13,25 365.18,30 323.57,16 440.34,1 191.48hm2。其中1～3级耕地主要为水浇地,集中分布在沿黄滩区或低台塬区;4级耕地多为旱地,主要位于平缓高台塬区;而5级和6级耕地则主要分布在坡度较陡的高台塬区和山地坡脚,地形破碎,土层较薄,速效养分含量低,且常伴有土壤侵蚀作用。【结论】成功建立了基于GIS的黄土台塬区县域耕地生产潜力评价体系,这为该地区耕地资源可持续利用及农业结构调整提供了理论依据,同时也为我国西北黄土台塬区耕地生产潜力评价体系构建与评价方法进行了有益探索。

黄土高原地区粮食生产潜力与粮食生产发展战略探讨

在运用DSSAT3模型模拟研究黄土高原地区28个代表点小麦、玉米、谷子、大豆和马铃薯(或水稻)生产潜力的基础上,统计计算了14个生态类型区粮食作物单产潜力及其开发率结果表明,黄土高原地区可望在2020年前实现区域粮食自给,但其前提是需要投入巨大的物质和技术,加之该区广大山塬旱区粮食生产效益低,故该区粮食生产目标应定位于保证农业人口的粮食自给,不宜过分强调区域粮食自给和商品粮生产,粮食短缺部分应从国内外粮食市场寻求解决,以免造成生态环境恶化及经济的巨大浪费。

黄土塬区旱作玉米生产潜力的实验研究

在黄土高原南部长武旱塬所做的田间试验结果表明 ,玉米的水分效应函数为 :Pw =1 .0 0 - 5.2 93( 1 -k) 2 .把式中k取为农田干湿指数 (旱作玉米全生育期内高肥水平下耗水量与需水量的比值 ) ,则Pw即为旱作玉米生产潜力指数 .试验中k值的表现区间为0 .78至 1 .1 0 ,k值的理论上界与局部农田潜在蒸散有关 .1 985～ 1 988年 ,旱作玉米的Pw的平均值为 0 .87.旱作玉米生产潜力的远期值与近期值变化趋势相似 ,前者 4年平均值为1 1 2 4 7kg·hm- 2 ,后者为 7696kg·hm- 2 .由于试区近年来物质能量向农田的不断强化投入以及对作物品种的改良 ,试区大田实际产量连年来向潜力值逼近 .

黄土丘陵沟壑区土地承载力及提高途径探讨——以延安市为例

位于黄土丘陵沟壑区的延安市土地降水生产潜力6312kg/hm2,现实生产力1899kg/hm2,人均粮食占有量306kg,仅达到我国规定的最低消费水平。按照国内外中高消费水平计算,现有人口已严重超载。认为当前增加粮食作物产量,提高土地人口承载力应该采取的措施是:加强基本农田建设,培肥土壤;调整作物结构和布局,建立合理的轮作制度;选育和推广优良品种;积极采取蓄水保墒耕作技术,合理施肥,发展集流农业和节水灌溉技术。

黄土高原粮食生产潜势及可持续发展途径探讨

黄土高原是我国人口、环境、资源矛盾最集中、治理难度最大的区域之一。该区农业生产的核心问题是粮食供应不足 ,解决好粮食开发与生态环境改善的矛盾是该区社会经济可持续发展的关键。对黄土高原粮食生产潜势开发战略应以“立足区域 ,基本自给 ,适当调剂 ,优化结构”为指导思想 ,通过生态化建设 ,综合化治理 ,产业化开发 ,集约化经营 。

退耕还林(草)背景下黄土高塬沟壑区长武县粮食潜力及安全分析

鉴于黄土高塬沟壑区退耕还林(草)工程和林果业迅速发展所带来的粮食-人口-资源矛盾问题,收集农业气象、耕地等数据,基于GIS技术,采用机制法分析了退耕还林(草)工程实施前后的1993年和2009年黄土高塬沟壑区长武县粮食潜力和安全问题,明确了气候要素限制下长武县各层次粮食生产潜力及开发程度。长武县1993年到2009年可实现粮食潜力总量下降了7.8%,而实际粮食生产总量增产了4.0%,潜力实现率由61.58%增至68.59%。17a间,主要粮食作物播种面积减少了27.8%,单产平均提高44.1%,而人口增长了12.5%,人均播种面积下降了35.9%,人均粮食产量由320.1kg减少至296.0kg,下降了7.5%。温度和土地有效系数的提高是促进可实现粮食潜力增加的主要因素,耕地减少是限制粮食增幅的直接原因,单产提高是促进增产的主要因素。耕地减少、人口增加是该区粮食安全的核心问题,粮食单产的提高是维持该区粮食安全稳定的保障。针对该区粮食安全问题的严峻性,提出必须以全面提高粮食单产为目标,科学增加辅助能量投入,推进基本农田建设,大力推广耕地保育技术和持续高效现代农业。

黄土区农田作物降水利用效率影响因素及提高途径分析

降水资源高效转化利用对于提高旱地农业和灌溉农业生产综合效益均具有重要意义。通过对黄土区农田作物降水利用效率的概念及其影响因素、农田降水生产潜力等相关研究成果的分析,从实现土壤水库扩蓄增容、增加农田地面覆盖、促进作物根系生长、减少作物无效蒸腾、持续增加土壤肥力等5个方面,提出了提高黄土区农田降水利用效率的方法和途径,并结合降水资源转化利用技术发展需求,提出了近中期提高降水资源利用效率技术的发展方向和研发的若干重点。

陇中黄土高原气候生产潜力时空变化及水热因子驱动分析

根据陇中黄土高原27个气象台站1971~2013年气象资料,采用Thornthwaite Memorial模型计算气候生产潜力,通过经验正交函数（EOF）方法分析其变化特征。研究表明：研究区域升温明显,降水以及气候生产潜力呈波动性变化,实际产量占气候生产潜力的43.8%（2000~2013年）,农业开发力度还待大幅提升。气候生产潜力南高北低,纬向分布差异明显;在热量驱动下温度每降低1℃,气候生产潜力减产22 kg·hm-2·a-1;温度每增加1℃,气候生产潜力增产18 kg·hm-2·a-1,热量不足对农业产量有明显抑制作用;在水分驱动下每减少10 mm降水,气候生产潜力将减产11 kg·hm-2·a-1;降水每增加10 mm时,气候生产潜力将增加10 kg·hm-2·a-1。在热量、水分双驱动时气候生产潜力同步叠加了水热条件的共同影响,加大水热供应量将会有效提升农业产量,并且使气候生产潜力差异性变化趋缓。驱动效益分析将陇中黄土高原划分为4个区域,在不同区域农业发展需要因地制宜,区别对待。

陇东黄土高原牧草气候生产潜力评价

综合考虑光、温、水等影响牧草生长发育的基本要素,采用数学模型,计算了陇东黄土高原牧草气候生产潜力,从而对该区的牧草生产能力进行初步评估和分析,为进一步发展区域草业生产提供相关依据。

近十几年来安塞县粮食生产的特点及其原因探析

20世纪90年代以来,安塞县粮食生产呈现出如下特点:基础地位未变,但比较效益低下的弱质性更加明显;总播种面积比较稳定,但种植结构年际波动大;单产总体上处于较低水平且年际变化大;总产受单产水平影响大;粮食人均占有量主要受总产影响,粮食安全仍不容忽视。文章在分析物质能量投入水平、自然灾害侵袭、人口与耕地反向变化、政策调整以及科学技术等因素对粮食生产的影响后,认为安塞县及黄土高原地区在发展粮食生产过程中,应改变传统观念而提倡"大面积搞生态,小面积抓粮食",调整粮食种植结构以发挥粮食生产的比较优势,提高科学技术贡献率以集约高效利用资源和规避自然灾害风险,以及在严格控制人口增长同时限制非农用地扩张以缓解人地矛盾。