建设我国北方安全优质农产品生产基地面临的机遇和挑战

东北地区作为我国最重要的农业基地，目前迫切的任务是要用国际一流的模式完善农产品安全生产体系，用现代的理论和技术装备食品安全科技与管理队伍。本文根据东北地区发展优质安全农产品的优势与成果及东北地区优质安全农产品开发中存在的问题，提出了建设高标准绿色食品原料生产基地和优质安全农产品加工龙头企业，开拓国内外市场，加大科技推广和技术创新力度，保护和改善生态环境和加强绿色农产品质量安全保障体系建设等建议。

基于空间平滑法的旱作区粮食产量时空变化与影响因素研究

在中国北方水资源约束愈发严峻的情境下,旱作区粮食产量格局及其驱动因素研究具有重要的现实意义。以1995-2015年县域粮食统计数据为基础,结合土地利用栅格数据等资料,应用空间平滑法,对东北及华北平原旱作区粮食产量的空间格局与演化过程进行了研究。在此基础上,分析了不同农业区影响粮食产量的自然及社会经济驱动因素。结果发现:1)近20a东北-华北平原旱作区粮食产量整体稳步提高,高产区范围逐渐扩大,具有明显的空间集聚特征,且华北平原旱作区粮食总产高于东北平原旱作区;2)粮食产量增速以中速增产为主,其次依次为慢速增产、高速增产、绝对减产,且东北平原旱作区粮食增产速率高于华北平原旱作区;3)东北平原旱作区粮食单产整体高于华北平原旱作区,且经过空间平滑处理后粮食单产栅格像元频率分布基本呈高斯分布,与客观规律相契合;而随着时间演替,直方图像元的峰值逐渐右移,且单产栅格呈逐渐分散的趋势,表明耕地生产力水平整体提升的同时差距也随之扩大;4)自然因素中的年均气温与燕山-太行山山麓平原农业区的粮食单产的相关性最高,年降水量及汇流能力与冀鲁豫低洼平原农业区的粮食单产的相关性最高,土壤类型与松嫩-三江平原农业区的粮食单产的相关性最高;5)粮食单产与社会经济因素的分析结果表明,粮食生产由劳动密集型逐渐向技术密集型方向转变,农业机械化的投入对研究区特别是东北平原旱作区的贡献尤为明显,化肥投入对研究区粮食增产始终发挥着巨大作用,而灌溉条件对于华北平原旱作区粮食生产的保障起到重要作用。研究结果可为粮食产量时空格局研究的方法创新方面有所裨益,并对不同农业区保持高产、稳产及耕地保育等方面提供参考。

1990—2018年东北地区综合区划下自然资源动态变化特征分析

基于自然环境、地理以及自然资源研究进行自然资源综合区划,有利于充分认识和分析区域内自然资源环境状况以及动态演变规律,为自然资源调查监管、区域经济的可持续发展和规划提供决策依据。把环境地理要素和自然资源作为划分不同区域的基础和依据,进行自然资源综合区划,可以强化对区域自然资源的地域差异和动态变化特征的科学认识,对合理开发利用自然资源具有重要的指导意义。通过确定区划单元的主导划分要素和辅助决策要素,利用主成分分析法和聚类分析法,初步将研究区自然资源综合区划等级体系划分为3级,二级区划包括7个自然资源亚区,三级区划包括14个自然资源地区。对1990—2018年期间各级分区的自然资源时空动态特征开展定量分析后认为,在此期间,研究区主导资源总体变化趋势是森林资源减少、耕地资源大幅度增加,具体表现为森林转变为耕地、草原转变为耕地。

基于CWT-sCARS的东北旱作农田土壤有机质高光谱反演

精准高效获取不同类型土壤的有机质含量,对促进东北土壤退化防治和耕地质量提升有重要意义。本研究以东北旱作农田典型土壤类型为研究对象,采集了黑土、黑钙土、潮土和棕壤共118个土壤样品,采用倒数对数、一阶微分、连续统去除和连续小波变换分别对其光谱曲线进行预处理。通过稳定性竞争自适应重加权采样(sCARS)算法筛选敏感波段,并建立偏最小二乘回归模型。研究结果表明:连续小波变换处理可以抑制背景和噪声的干扰,挖掘土壤光谱内隐含的有效信息,提高土壤光谱与有机质含量的相关性。sCARS算法能够提取与土壤有机质相关的重要特征信息变量,去除冗余、重叠的光谱信息,提高建模效率。黑土、黑钙土、潮土和棕壤的最佳模型均为连续小波变换模型,R^(2)分别达到了0.83、0.88、0.93和0.93;一阶微分模型也有较好的表现,而倒数对数、连续统去除的模型效果不佳。连续小波变换处理后,模型的精度和稳定性得到了显著提升,建模集、验证集决定系数R^(2)最高提升了0.13、0.28,均方根误差(RMSE)最大降低了2.48、2.40 g/kg。连续小波变换结合sCARS算法,为土壤有机质含量的高光谱快速精准估测提供了新途径。

东北地区高温对玉米生产的影响及对策

极端高温是制约东北农作区玉米生产的主要气象灾害之一.本文通过研究气候变暖背景下玉米不同生育时期内日最高温度大于30℃的积温(AT)和日最高温度大于30℃的天数(AD)的时空变化特征,分析了极端高温对东北农作区不同地区玉米生产的影响,并探讨了应对高温的对策.结果表明:1961—2010年,东北农作区玉米生育期内温度显著升高,开花期(花前花后20 d)最高温度明显大于其他生育时期,玉米全生育期、营养生长期(播种到开花前11 d)、花期和生育后期(开花后11 d到收获)4个时期日最高温度的气候趋向率分别为0.16、0.14、0.06和0.23℃·10 a-1.近50年东北农作区玉米全生育期AT明显增加,西南部地区的AT明显高于其他区域,营养生长期AT的增加趋势明显大于其他两个时期.玉米全生育期AD明显增加,高值区也主要集中在西南部地区,生育后期的AD的增加趋势大于其他两个生育时期.东北农作区玉米生育期内极端高温显著影响玉米生产,其中营养生长期的极端高温对玉米产量的不利影响十分显著,松辽平原地区玉米生产的高温风险明显大于其他地区.优化作物布局,培育耐高温品种,调整玉米生产管理措施,构建防灾减灾玉米生产体系是东北农作区玉米生产应对高温风险的有效措施.

“十三五”时期东北地区种植业结构调整进展与“十四五”时期推进路径

东北地区是我国重要的商品粮源供应地,其种植业结构调整情况影响着全国种植业结构调整走势和国家粮食安全。"十三五"时期,东北地区粮食生产高位增长,粮食作物和非粮食作物之间的种植结构基本保持稳定,不同粮食作物之间的种植结构及主要粮食作物细分品种结构趋于优化;非优势产区玉米布局趋于合理,优势产区玉米播种面积总体保持稳定。"十四五"时期,我国种植业结构调整的方向仍然是通过深化供给侧结构性改革推动农业高质量发展。东北地区种植业结构调整仍然面临生产基础不牢固、品种结构不平衡、区域布局不合理的问题,还要继续通过加强黑土地保护、优化品种结构、巩固非优势产区结构调整成果、提升优势产区产能来推进东北地区种植业结构调整。

东北松嫩典型黑土区长缓坡耕地土壤侵蚀沿坡长变化规律及其对土壤质量的影响

东北黑土区,尤其是农垦地区,是我国重要的粮食生产基地。土壤侵蚀导致耕地质量严重退化,威胁粮食安全。选取克山农场坡长为1020 m的直型坡、凹型坡和凹—直复合型坡耕地,利用Cs示踪技术估算坡面土壤侵蚀模数,测定土壤有机碳作为耕地土壤质量参数,揭示典型黑土区长缓坡耕地土壤侵蚀强度沿坡长变化规律及耕地土壤质量参数的响应。结果表明:(1)不同坡形长缓坡耕地土壤侵蚀差异显著,直型坡多年平均侵蚀速率(3040 t·km^(-2)·a^(-1))<复合型坡(3395 t·km^(-2)·a^(-1))<凹型坡(4220 t·km^(-2)·a^(-1))。(2)直型坡、凹型坡、凹—直复合型坡均呈现出侵蚀强—弱周期性变化规律,其振荡周期分别为380 m、250 m和300 m。(3)土壤有机碳含量与土壤侵蚀速率呈极显著负相关关系,其沿坡长变化规律与土壤侵蚀速率沿坡长变化规律相反。土壤侵蚀是造成黑土坡耕地土壤质量退化的直接原因,研究结果可为黑土长缓坡耕地水土保持措施的精准布设及土壤养分管理提供理论支持。