豆科作物轮作强化农田生态系统功能的研究进展

集约化农业对保障国家粮食安全至关重要,但其导致的生态环境代价与绿色可持续发展之间的矛盾日益突出。引入豆科作物到农田生态系统对于实现地力保育、作物丰产稳产和资源优化利用等多目标协同具有重要意义。本文系统总结了豆科作物轮作对作物生产和土壤功能的主要影响:1)豆科作物通过生物固氮、高质量的根际分泌物输入、秸秆还田等过程改善了土壤氮素水平,产生正向的残留效应,有利于后茬作物增产,且增产效应在低产区更显著;2)豆科作物轮作可以通过氮肥减施降低系统N_(2)O排放,但豆科的生物固氮过程有增加CO_(2)排放的风险;3)低C/N、高氮含量的豆科秸秆还田能够提高土壤微生物活性和残体积累,提高土壤固碳效率,但其固碳效应也受到较低的秸秆生物量投入限制;4)豆科作物可以提高后茬作物的水肥利用效率,同时利用前后茬作物根系深浅合理搭配,实现轮作周年水肥高效利用。因此,将豆科作物引入到轮作系统可实现氮肥减施和增产,但其产生的土壤固碳和温室气体减排效应受到作物种类、肥料投入、土壤和气候条件等多种因素的综合影响。为更好地发挥豆科作物轮作优势,应深入探究豆科促进后茬作物增产和驱动地下部生态功能提升的耦合机制,开发豆科作物轮作配套田间管理技术,并定向设计适合我国典型生态区的新型生态高效种植体系,对推动豆科作物轮作模式构建与应用及农业绿色发展具有重要理论意义和实践价值。

“校院企地”协作的山西有机旱作农业发展模式探索

有机旱作农业是我国绿色转型背景下的一种新型旱区农业发展模式,遵循资源高效、绿色生态、用养结合、营养健康理念,充分挖掘区域特色农畜产品的增产增效潜力。文章分析了山西有机旱作农业的发展现状及问题,总结了通过"校院企地"协作推进桑干河流域有机旱作农业高质量发展的做法及成效,探讨了该协作模式在推进有机旱作农业科技创新和服务乡村振兴中的重要意义和作用,以供参考。

基于农作制分区的1985—2015年中国小麦生产时空变化

利用1985—2015年间7个节点年份的全国分县小麦种植面积、总产量和单产数据,运用集中度指数、变化率等指标和重心迁移、单产面积贡献率分解方法,基于农作制分区,对过去30年我国小麦生产的时空变化进行分析。东北、西北干旱和华南农作区小麦种植面积明显减少,而黄淮海平原、长江中下游沿海平原农作区北部迅速增加;黄淮海平原农作区的海河低平原、黄淮平原和汾渭谷地亚区2015年集中度指数分别达到20.64%、25.77%和21.65%。各农作区的小麦平均单产持续提高,黄淮海平原和西北干旱农作区提升幅度最大,每年分别达到103.5kghm^-2和92.9kghm^-2。相较于1985年,2015年黄淮海平原农作区小麦总产量增加4.8×10^7t,长江中下游沿海平原农作区增加8.0×10^6t,东北农作区减少2.6×10^6t。在小麦总产增加区域,黄淮海平原农作区以单产主导型及单产与面积共同作用型为主;长江中下游沿海平原农作区以面积主导型及单产与面积共同作用型为主;小麦总产减少地区主要因为种植面积减少。从总产量贡献率变化趋势看,单产主导型地区减少,面积主导型地区增加,单产与面积共同作用型地区较稳定。中国小麦生产越来越向高产地区黄淮海平原农作区集中,海河低平原、黄淮平原和汾渭谷地亚区为小麦生产集中区域;小麦单产和种植面积增加共同增加了该区域小麦总产量增加,而长江中下游沿海平原农作区和新疆地区的小麦总产增加主要靠种植面积扩大。

黄淮海农作区花生生产水足迹及耗水结构分析

准确评估作物生产耗水结构,可为优化区域作物布局和促进农业水资源可持续利用提供主要依据。本研究借助水足迹理论和方法,基于分县数据量化了黄淮海农作区1985—2015年花生生产的水足迹,并分析了其耗水结构和时空分布的变化特征。结果表明,2015年黄淮海农作区花生生产的水足迹总量为178.32×10^(8)m^(3),其中蓝水、绿水、灰水足迹分别为34.04×10^(8)、73.58×10^(8)、70.70×10^(8)m^(3),水足迹在空间上呈东南高西北低的分布格局,河南省东部和山东省南部是花生水足迹的高值区。1985—2015年间,花生水足迹总量增幅为87.94%,其中蓝水、绿水、灰水足迹分别增加1.12%、25.16%、1221%;从空间变化上看,蓝绿水足迹均呈西南部升高、东部降低的趋势,而灰水足迹在全区范围上升明显。30年间,花生水足迹的重心持续向西南方向偏移,累计移动160.90 km。花生水足迹空间集聚趋势在局部地区发生明显变化,原以山东省为核心的主要热点区域收缩明显,并在河南省西南部出现新的热点。本研究通过对黄淮海农作区分县花生生产水足迹准确评估和时空演变规律分析,为本区域花生布局优化与农业水资源管理策略提供理论基础。

海河低平原典型县种植制度与农田景观格局变化遥感监测

作物是影响农田景观格局和生态功能的最主要因素,种植制度与农田景观优化对集约化农业的可持续发展影响显著。该研究主要利用2013-2019年Landsat 8 OLI影像,基于主成分分析法—随机森林分类法(Principal Component Analysis-Random Forest,PCA-RF)解译遥感影像,结合转移矩阵和景观指数法,以河北吴桥为典型案例研究了海河低平原复种指数、种植模式的空间分布特征及其变化动态,在此基础上分析了农田景观破碎度和多样性的变化特征。结果发现,PCA-RF法解译研究区种植模式总体精度达90%以上,Kappa系数高于0.84,效果较好;研究区复种指数从163%上升至174%,一熟转变为两熟区的面积是两熟转变为一熟区面积的1.64倍;麦玉两熟面积保持稳定,棉花一熟面积缩减了80.93%,而粮林复合种植模式的面积增长了64.54%;棉花一熟是转变为麦玉两熟的主体模式,占麦玉两熟转入面积的81.15%;同时,麦玉两熟和棉花一熟是转变为玉米一熟的主体模式,分别占玉米一熟转入面积的46.43%和41.43%;研究区香农多样性指数上升8.57%,麦玉两熟和棉花一熟的分离度指数显著增大。结果表明,7年来,棉花一熟转变为麦玉两熟导致研究区复种指数提升;棉花一熟缩减且转变为其他模式和种植模式增多导致农田景观多样性增加;同时,麦玉两熟和棉花一熟的破碎度增大导致农田景观破碎度增大,不利于主体模式的进一步规模化生产。

1991-2019年美国大豆区试品种(系)农艺和品质性状时空变化特征

美国是全球重要的大豆生产国,中美大豆生产水平差距大,探讨美国大豆品种主要性状的时空演变规律对中国大豆生产具有重要借鉴意义。本研究基于1991—2019年美国213个大豆品种区试站点共计102,244个年点观测数据,综合运用线性回归模型、空间分析和结构方程模型等方法,研究了近30年来美国大豆区试品种(系)农艺和品质性状的时空变化特征。结果表明:(1)1991—2019年美国大豆区试品种(系)数量和大豆单产均呈上升趋势,1991—2003年大豆单产稳定在3000 kg hm^(-2)左右,2004年以来大豆单产以年均46.4 kg hm^(-2)的速度显著增加,近15年大豆平均单产为3525 kg hm^(-2);西部和东部玉米带是美国大豆高产区,2004—2019年美国有22.6%的区试站点大豆单产超过4000 kg hm^(-2),且主要分布于西部玉米带和东部玉米带。(2)近30年美国大豆区试品种(系)的百粒重呈下降趋势,而株高和生育期无显著变化;1991—2003年间百粒重年均下降0.12 g,2004年以来百粒重无明显变化。(3)近30年美国大豆区试品种(系)的蛋白质含量呈下降趋势,平均蛋白质含量从1991—2003年间的41.3%下降到2004—2019年间的40.0%,美国南部地区的蛋白质含量比北部地区高1.4%;油脂呈先下降后增加趋势,平均油脂含量从1991—2003年间的20.3%上升到2004—2019年间的21.3%;2004—2019年美国有59.2%的区试站点大豆油脂含量超过21%。(4)2004—2019年美国大豆区试品种(系)单产水平和油脂含量协同提高,大豆自身农艺性状对单产的制约作用降低。本研究揭示了美国近30年来大豆品种(系)农艺和品质性状的时空变化特征,阐明了不同时期大豆区试品种(系)单产与主要性状之间的关系,可为中国大豆品种高产优质协同发展提供参考。

不同作物轮作对谷田土壤酶活性和土壤细菌群落的影响

为探明谷子(Setaria italica)轮作后作物根际土壤细菌群落结构的变化特征,研究了谷子连作(CK)、谷子→黑豆(MRG)、谷子→籽粒苋(MRA)和谷子→藜麦(MRQ) 4种模式下土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性,并利用Illumina MiSeq高通量测序法研究了细菌群落结构。结果发现:(1) 3种轮作模式下的土壤过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均高于CK;(2)从20个土壤样品中共获得720 015条有效序列,归属于10 185个分类操作单元(OTU);(3)土壤细菌多样性指数以MRG处理最高,MRQ处理最低;丰富度指数以CK处理最高,MRQ处理最低;(4)不同模式下的优势菌门为放线菌门、变形菌门和绿弯菌门,优势属为鞘氨醇单胞菌属和拟诺卡氏菌属;(5)碳水化合物和氨基酸代谢菌群的相对丰度较高,为各模式下土壤菌群的主要代谢通路。结果表明,轮作能够改善土壤酶活性状况,降低谷茬地土壤细菌群落丰富度指数,籽粒苋和黑豆参与轮作能提高群落多样性指数,研究结果可为对谷子后茬轮作作物的选择提供理论支持。

气候变化背景下我国天麻种植适宜性和适宜区的评估

气候变化通过改变物种栖息地的适宜性来影响物种的生长区域。天麻作为中国珍稀濒危药用植物,评估其种植适宜区分布以及气候变化对天麻种植适宜性的影响可以为天麻生产布局提供重要依据。本研究采用MaxEnt模型,基于我国天麻地理分布数据和环境数据,模拟天麻种植适宜性和适宜区的空间分布和变化。结果表明,影响天麻分布的主要环境因子是5月至7月太阳辐射量、10月至11月降水量、最冷月最低温和植被类型。我国天麻种植高适宜区主要分布在四川盆地周围的西南地区。1961—2020年,天麻种植适宜性呈波动增加趋势,种植适宜性提高的面积占全国陆地面积的9.10%,主要分布在西南地区、华中、华东的部分地区以及陕西省。过去60年间5月至7月太阳辐射量总体上的下降是天麻种植适宜性提高的主要原因。本研究通过对天麻种植适宜性准确评估和种植适宜区变化因子解析,为我国天麻生产与人工栽培选址提供科学依据,对制定应对未来气候变化的对策具有借鉴意义。

微塑料对农田生态系统的影响:研究现状与展望

近年来,微塑料污染成为全球关注的热点问题。在农田生态系统中地膜覆盖、灌溉用水、有机肥施用等措施在提升作物产量的同时,都会导致塑料残留。因耕作和紫外线辐射,残留塑料逐步破碎降解,形成微塑料(直径<5 mm),进入土壤、作物与食物链系统,威胁生态系统健康。本文系统总结了农田微塑料的来源、丰度、迁移特点和检测方法,重点关注了微塑料在农田生态系统中对作物生长发育、微生物活性、土壤养分循环及温室气体排放等方面的影响。微塑料对作物-土壤-微生物系统产生的主要影响为:1)微塑料含有的毒性添加剂(即增塑剂)与携带的有害物质(如有机污染物、重金属和病原体)随塑料颗粒在土壤中迁移,可改变土壤理化性质,并为微生物提供新生态栖息地,对作物生长、土壤酶和微生物活性造成影响;2)微塑料含有大量碳(通常约为90%),影响其他元素(如氮和磷)循环,进而影响微生物活性。土壤性质改变也间接影响CO_(2)、N_(2)O和CH4形成。由于聚合物类型、大小、形状和浓度的高度可变性,微塑料对作物生产和土壤生物地球化学过程的影响及其机制有待深入探究。本文还展望了未来农田生态系统微塑料的研究方向和重点。

基于地貌分区的近30年中国粮食生产空间分异研究

研究并揭示中国粮食生产时空变化特征及其与耕地等农业资源的匹配性,对于合理利用土地和提高土地综合生产能力,保障国家粮食安全和生态安全具有重要意义。本文采用ArcGIS空间分析方法,利用1985—2015年中国县域粮食生产数据,定量分析了基于地貌分区的中国粮食生产时空分异特征。结果表明:(1)1985—2015年,平原区以占全国22.9%的国土面积生产了平均占全国42.7%的粮食,其次为山地、台地、丘陵,分别占全国的25.5%、17.2%、14.7%,且粮食生产有向平原和台地集中的趋势,近30年平原区粮食产量集中度上升了3.8%,而山地下降了4.4%。(2)在4种地貌分区中,平原区近30年平均生产水稻、小麦、玉米和大豆占比30.6%、63.3%、46.9%和40.7%的,而山地生产马铃薯达到了54.1%。水稻、小麦、玉米三大粮食作物的生产均呈现向平原集中的趋势,而大豆和马铃薯在丘陵、山地的集中度增加。(3)近30年不同地貌分区的粮食产量变化差异要大于播种面积变化差异,不同地貌分区的粮食生产差异加大。因此,在未来进行区域作物布局优化以及制定区域粮食生产技术策略方面,不仅要考虑到气候资源、社会经济条件的变化,也要考虑地形地貌的变化和其对农机、土壤耕作等技术的不同需求。

近20年河北省几种高耗水作物的水分利用效率分析

近年来高耗水作物的大面积种植是导致河北省农业水资源日益短缺的重要原因之一。本文基于河北省21个国家标准气象站点1999—2018年气象数据和作物生育期相关数据,采用Penman-Monteith公式和分段单值平均作物系数法,计算了河北省冬小麦、夏玉米,以及苹果、梨、西瓜、葡萄等几种高耗水作物的生育期需水量、有效降水量、灌溉需水量以及降水耦合度等指标;从作物水分利用效率(WUE)、灌溉水分利用效率(WUEI)、营养水分利用效率(WUEN)、经济水分利用效率(WUEE)等角度,全面分析了6种作物的水分利用时空演变特征。结果表明,果树类作物的需水量总体大于粮食作物。作物灌溉需水量从大到小依次为苹果、梨、冬小麦、葡萄、西瓜、夏玉米。生育期内有效降水量最大的是苹果和梨,最低的是冬小麦;夏玉米的降水耦合度最高,其次是西瓜;除冬小麦外,其他五种作物的降水耦合度在过去20年呈上升趋势。果树类作物的WUE、WUEI、WUEE均高于粮食作物,尤其WUEE远高于粮食作物,最高可达到粮食作物的十倍左右;粮食作物的WUEN整体高于水果作物。本研究开展的作物水分利用效率综合分析,可为河北省调整优化作物结构,促进农业水资源的高效可持续利用提供参考。

1985-2015年中国甜菜生产时空变化及区域优势分析

【目的】甜菜是重要的糖料作物之一,研究甜菜30余年间的生产布局变化,旨在为甜菜产业进一步降本增效和糖料作物生产安全提供应对策略。【方法】以1985—2015年的甜菜全国、省域及县域数据(不含港澳台地区),采用变化幅度、集中度、重心迁移、产量贡献率和优势度等指标,研究了中国甜菜生产时空变化和区域优势。【结果】结果表明:1)30余年间,中国甜菜生产规模不断缩小,面积和产量分布具有一致性,主要集中在北纬40°以北的华北、西北和东北等优势区域。2)1985—2015年,在中国甜菜种植区域内,面积和产量重度减少县域比例约为86%,单产增加县域比例约为90%。3)中国甜菜面积和产量重心分别向西迁移了2068 km和2587 km。4)中国甜菜产量贡献长期表现为互作主导,面积主导比例仅次于互作主导。5)中国甜菜的生产优势区域为内蒙古和新疆。【结论】近年来,国内生产技术“地板效应”和国外进口食糖“天花板效应”共同限制了我国甜菜产业的发展,因此,合理布局甜菜生产、破除国外技术壁垒、积极推进全程机械化、保障甜菜比较效益并严格控制进口糖及糖浆的流入量,对甜菜产业的可持续发展至关重要。

基于温度带分区的中国粮食生产格局与热量资源利用效率研究

研究并揭示粮食生产格局及自然资源利用效率变化规律,对于合理利用资源、保障国家粮食安全和实现可持续发展具有重要意义。本文利用ArcGIS空间分析方法,基于1985—2015年中国县域粮食生产数据和全国683个气象站点数据,分析了基于温度带分区的中国粮食生产格局变化及热量资源利用特征。研究表明,在1985—2015年间,中国粮食总产的90%左右由中温带、暖温带、北亚热带和中亚热带生产,其占比分别为18.6%、25.6%、21.6%和25.9%。30年来一熟区的粮食产量比重增加了13.8%,而二熟区和三熟区分别下降了2.7%和11.2%。其中一熟区的中温带粮食产量占比增加了13.9%,播种面积和单产的同步增加是中温带粮食增产的驱动因素,而三熟区中亚热带的粮食生产占比下降了13.9%。30年来不同温度带≥10℃年积温不断增加,南方增温趋势较北方更明显,但是热量资源利用效率增幅低于北方,中国粮食生产格局变化与热量资源分布间存在“错位现象”。因此,在进行区域粮食生产布局优化和策略制定时,需要以区域自然资源特点为基础,分析粮食生产与资源自然匹配的协调性,从而提高中国粮食生产的资源利用效率。

山西省东北部地区3种豆科作物品种的适应性分析

品种筛选和引进是提高作物产量的重要方法。为筛选适宜山西省东北部地区种植的高产大豆、蚕豆和红小豆品种,2019年在山西省灵丘县开展豆科作物引种试验,对3个大豆品种(吉育86号、铁丰31号、晋豆25号)、7个蚕豆品种(冀蚕1号、临蚕6号、临蚕8号、临蚕9号、临蚕10号、临蚕12号、青海13号)和5个红小豆品种(白红2号、白红5号、白红7号、白红8号、白红12号)的产量及农艺性状等进行了测定,并对3种豆科作物品种在当地的适应性进行了分析。结果表明:大豆品种中,吉育86号子粒产量最高,达到3939.4 kg/hm^(2),较当地主栽品种晋豆25号高40.3%;蚕豆品种地上部生物量均较高,其中临蚕9号地上生物量达到6250.0 kg/hm^(2),可作为绿肥或饲用作物;红小豆品种中,白红12号子粒产量最高,达到3956.8 kg/hm2。综合分析认为,在山西省东北部地区,蚕豆品种子粒产量较低、地上部生物量较高,临蚕9号适宜作为绿肥或饲用作物种植;大豆和红小豆品种子粒产量较高,吉育86号、白红12号可分别作为大豆、红小豆子粒高产豆科作物推广种植。

基于县域单元的我国水稻生产时空动态变化

水稻是我国最重要的粮食作物之一,阐明近几十年来水稻的时空动态变化特征,对于优化水稻布局、促进水稻生产的可持续发展具有重要意义。本研究基于1985年以来的县域水稻生产数据,分析了我国水稻产量、面积和单产的时空动态变化特征和水稻生产重心迁移轨迹,在此基础上量化了水稻面积和单产对总产的贡献度。结果发现,我国水稻产量变化以49年周期为主, 21年为辅,面积变化周期为26年,单产变化周期为60年; 1985—2015年间,在水稻种植区域内,近50%地区产量上升,约70%播种面积减少,80%以上区域单产增加;我国水稻产量、面积重心分别向东北方向迁移229 km和225 km,而东北稻作区产量、面积重心分别向北偏东方向迁移238 km和242 km;我国水稻生产主导因素中单产占比由56.3%下降至28.3%,面积由34.7%上升至63.1%。结果表明,全国各稻作区单产提升、东北早熟单季稻区面积增加、华中双单季稻区和华南双季稻区面积减少是我国水稻种植面积变化的主要特征。因此,合理布局我国水稻的种植面积和持续提高的水稻单产是稳定和提升我国水稻产量的主要措施,充分利用光热资源、提高机械化程度和比较效益是促进我国水稻生产发展的关键途径。

中耕时间和深度对大豆光合特性及产量形成的影响

【目的】针对东北北部地区大豆主产区早春低温、保墒能力差,导致单产水平较低等问题,探究玉米大豆轮作模式下不同中耕时间和深度对大豆田土壤温湿度、大豆光合特性指标和产量的影响,为大豆产量稳定提升提供有力支撑。【方法】试验于2019—2020年在黑龙江省鹤山农场进行,采用田间小区试验方法,以当地主栽品种黑河43为试验材料,设置4种不同的中耕处理:常规培土(T1)、提前培土(T2)、常规深松(T3)和提前深松(T4),研究中耕时间和深度对土壤温湿度、大豆叶面积指数、株高、气体交换参数、光合产物积累与分配和产量的影响。【结果】(1)在相同中耕深度的基础上,提前培土处理(T2)较常规培土处理(T1),盛花期(R2期)土壤温度和湿度分别提高5.88%—6.54%、3.57%—4.03%(P<0.05),鼓粒期(R6期)叶面积指数、株高和SPAD值分别提高9.48%—16.86%、5.40%—10.57%、2.39%—6.81%(P<0.05);与常规深松处理(T3)相比,提前深松处理(T4)显著提高R6期叶面积指数、株高、净光合速率(P_(n))籽粒干物质积累量及大豆产量。(2)在相同中耕时间的条件下,与T1处理相比,T3处理R2期土壤温度、湿度和R6期株高分别提高4.14%—6.42%、10.08%—13.19%和7.43%—8.29%(P<0.05),R5期后干物质积累量和同化贡献率分别提高49.75%和32.95%(P<0.05);与T2处理相比,T4处理各时期土壤温度、R6期叶面积指数、净光合速率(P_(n))、结荚期(R5期)后干物质积累量、同化贡献率和产量均显著增加,其中产量增幅度达5.03%—6.02%(P<0.05)。(3)比较不同中耕措施,与T1处理相比,T4处理R2期土壤温度和湿度分别提高11.68%—17.15%和4.70%—8.66%(P<0.05),R6期叶面积指数、株高、SPAD分别提高12.64%—27.42%、11.67%—13.50%、5.43%—6.87%(P<0.05);T2、T3、T4处理提高R6期气体交换参数和大豆产量,其中T4处理净光合速率(P_(n))提高14.25%—29.68%(P<0.05)、产量增幅达10.69%—18.71%(P<0.05)。【结论】提前深松处理(T4)能够改善土壤温度和湿度,提高气体交换参数,促进植株净光合产物积累,延缓叶片衰老,提高大豆产量,适宜于东北北部旱作农业区推广应用。

近30年我国谷子生产时空变化与区域优势研究

【目的】谷子营养丰富、生育期短、抗旱耐瘠,谷子种植对优化干旱半干旱地区农业种植结构和促进农民增收具有重要作用。分析我国谷子生产时空变化特征与区域优势,以期为优化谷子布局和促进谷子生产发展提供建议与理论依据。【方法】基于1985—2015年谷子各省、县域生产统计数据,采用产量贡献率、重心迁移、比较优势指数等指标,分析了我国谷子生产时空变化规律。【结果】30年间全国谷子播种面积由3.318×106hm2减少至7.88×105hm2后回升至8.39×105hm2,单产由1 801.2 kg·hm-2提高至2 342.9 kg·hm-2,总产量变化中面积贡献率为80.3%,单产贡献率为18.4%,且单产贡献率逐渐增加。全国谷子生产重心年际间变化较小,优势产区稳定在东北地区中西部、黄淮海平原中北部和北部中低高原区东南部,具体集中在内蒙东部、东北三省与内蒙接壤的县域、河北大部、河南西北部、山东中部、山西大部、陕西北部、甘肃东部及宁夏中部。30年间黄淮海平原区、东北地区与西北部分县域单产增加但播种面积大量减少,使该区域表现为单产优势与面积劣势,2000年后北部中低高原区的吉林通榆、内蒙敖汉旗与山西部分县域的播种面积回升。播种面积较大而单产劣势的县域集中在黄土高原地区的陕西和山西中北部部分县域。【结论】30年来全国谷子播种面积先减后增,生产集中程度不断增大,优势产区趋于稳定,单产逐步提升。黄淮海地区被夏玉米替代的夏谷较难恢复,东北地区中西部、北方农牧交错区及太行山沿线区谷子生产具有恢复潜力。谷子育种、栽培技术与生产加工机械的进步,对谷子生产提质增效与实现产业化发展至关重要。

全球水稻生产时空变化特征及贸易趋势分析

【目的】对全球水稻主产区和主产国水稻生产及贸易的时空变化规律分析,可为我国水稻生产和粮食安全提供重要参考依据。【方法】基于FAO统计数据库,选取1961—2019年的水稻生产及进出口的数据,整理分析全球水稻生产的发展历程、产区分布、种植面积及进出口情况;并利用优势指数分析我国与其他水稻主产国在水稻生产上的差距。【结果】1961—2019年全球水稻总产量和收获面积均逐年上升,亚洲始终是全球水稻生产和贸易中心,其中东亚、南亚和东南亚是亚洲水稻主产区,分别占全球水稻总产量的36.9%、29.8%和24.0%。尽管我国和印度的水稻总产量占全球的50%以上,但1980年以来我国水稻种植面积逐年下降,印度则逐年增加。与此同时,非洲水稻收获面积由1961年的277.7万ha逐年递增到2019年的1711.1万ha。全球水稻的进出口贸易量不断增加,2019年全球水稻贸易量比1961年增长近6倍,其中印度、泰国、越南和巴基斯坦是全球最大的水稻出口国,我国和部分非洲国家是全球水稻主要进口国,且进口需求急剧增加。我国由水稻净出口国变成了净进口国。【建议】平衡水稻种植面积,提升农田质量,实现耕地资源可持续利用;加大水稻生产的政策支持,保护农民种粮积极性;推进稻谷供给侧结构性改革,提高稻米质量,提升市场竞争力。

秸秆还田条件下中国农田土壤有机碳含量变化及其影响因素的Meta分析

为明确秸秆还田对土壤有机碳的影响,构建合理的碳库管理策略,收集整理1992—2018年已发表的文献数据,以Meta-analysis方法定量分析秸秆还田对中国农田土壤有机碳含量的影响,并系统解析其影响因素。结果表明:整体上,与秸秆不还田相比,秸秆还田可显著增加土壤有机碳的含量,但不同区域土壤有机碳增加幅度有一定的差异。华东地区土壤有机碳增幅最高,显著增加14.6%,华中地区增幅最低,为7.7%(P<0.05);华东、西北和西南地区高于全国12.1%的平均水平(未包括港澳台地区,下同),而东北、华北和华中地区低于全国平均水平。不同土层有机碳含量对秸秆还田的响应也表现出一定的差异,秸秆还田对0~10cm土层土壤有机碳含量的增加效应达11.2%,而对>40cm土层(最深达100cm)的增加效应仅为3.9%(P<0.05)。此外,试验区域的年均气温、施氮量、土地利用类型以及还田年限等均对秸秆还田下有机碳含量有不同程度的影响。本研究表明,较长的还田年限(6~10年)、适当的耕作措施(免耕结合旋耕翻耕等)和适当的氮肥施用量(120~240kg/hm^2)等条件均能有效提升秸秆还田的固碳潜力。

气候变化背景下东北地区春玉米生育期变化分析

春玉米是东北地区主要作物,研究气候变化背景下春玉米生育期的变化具有重要意义。利用东北玉米种植区内39个农业气象试验站1981-2012年的物候期观测记录数据,系统分析1981-1999年和2000-2012年春玉米播种、拔节、开花、成熟等关键物候期以及营养生长期、营养生长与生殖生长并进期、生殖生长期及全生育期长度的变化特征。结果表明,与1981-1999年相比,2000-2012年东北地区春玉米平均播种期日序差的范围为-10~9 d,推迟站点占32.5%;平均拔节期日序差的范围为-8~9 d,推迟站点占42.5%;平均开花期日序差的范围为-6~6 d,推迟站点占62.5%;平均成熟期日序差的范围为-8~9 d,推迟站点占32.5%。营养生长期长度差范围分别是-23~16 d,增长的站点占57.5%;并进期长度差范围是-17~8.5 d,增长的站点占40%,生殖生长期长度差的范围为-8~21 d,增长的站点占75%;全生育期长度差范围是-19~15 d,增长的站点占55%。