土地利用变化对粮食产量与环境效应的影响——以黑龙江省双城市为例

以1986年和2000年1:10万陆地卫星解译数据为基础,结合统计数据,利用地理信息系统的空间分析功能,分析了14年来双城市土地利用变化情况及其对粮食产量和环境效应的影响。结果表明:双城市旱田面积、草地面积和水域面积在逐年减少,分别减少1841．15hm2、3030．25hm2和70．86hm2;城镇用地、居民用地、林地和水田面积呈增加趋势,分别增加581．78hm2、363．91hm2、1103．5hm2和2934．77hm2;双城市粮食产量趋于一种起伏的上升状态,由1982年37．3万t上升到2001年135．3万t,最高年份1998年粮食产量为165．1万t;从双城市1957～2000年的年均气温和降水分析得出,年均气温上升,年均降水量减少。

基于GIS的黑土区土壤有机质空间变化分析

通过长期历史数据的积累并结合空间数据,组建黑龙江省土壤养分GIS系统。在该系统的基础上利用常规统计学和地统计学的方法时黑龙江省黑土区土壤有机质进行了分析。分析表明,自第2次土壤普查以来,黑龙江省黑土区25个市县土壤有机质分别下降了1．43％～4．12％,平均每年下降0．06％～1．48％。以GIS为工作平台利用地统计学等先进方法分析区城土壤养分的空间分异特征时精准施肥、保护生态环境和优化农业生产管理有着重要的意义。图3,表1,参9。

典型黑土区地形因子对土地利用变化的影响

以海伦市为例，以1986、2000年两时段土地利用数据为基础，运用马尔可夫模型分析土地利用变化，并在ARC／INFO支持下，从坡度、坡向两个方面分析土地利用变化规律。分析表明：耕地、林地、牧草地及沼泽地之间的转化明显，耕地的增加主要来自于林地、牧草地及沼泽地的减少，其中丘陵旱田增幅最大为218％；坡度和坡向在很大程度上影响着土地利用变化的方向，耕地分布的坡度增大，灌木林地、疏林地在水土流失发生地带（1°-8°）明显减少。林地、牧草地等土地利用类型破坏严重，向着农田化方向发展趋势明显，应加强地区的生态环境建设。图2，表3，参11。

密度对大豆农艺性状及产量构成因素空间分布特征的影响

以3个大豆品种(系)为材料,在田间条件下研究了不同种植密度对大豆农艺性状和单株产量构成因素空间分布特征的影响。结果表明:随密度增加,大豆株高逐渐升高,而主茎节数、基部茎粗及单株茎干重则相对减少。密度对大豆单株产量、荚数和粒数有显著的影响,与中密度相比,低密度分别增加海339、黑农35和垦农18单株产量80.3%、55.4%和12.6%,而高密度则降低海339、黑农35和垦农18单株产量57.4%、24.7%和53.6%。密度对节间每荚粒数和单粒重也有一定影响,但品种间存在差异。3个品种大豆的节间荚数、粒数和粒重的空间分布由上至下呈"微弧型"分布,即中部多,上下部少;而节间每荚粒数和单粒重近似呈现"┃"直线型分布,随着密度的下降,3个品种大豆主茎全部节位的荚数、粒数和粒重均表现出增加趋势,但这种增加在各品种间的上、中和下部节位上存在一些差异。垦农18大豆节间的每荚粒数和单粒重具有很高的稳定性,黑农35稳定性次之,而海339稳定性最弱。因密度的增加而增加的产量与因密度增加而个体受抑导致的减产的数学表达式为:Yn+1=Yn+YD-YG。此表达式存在平衡点,此平衡点可作为评价大豆高产群体适宜密度的指标。

生殖生长期光富集和遮阴对大豆干物质分配及产量品质的影响

大豆冠层截获的太阳辐射强度是决定大豆生长发育和产量的重要环境因素。通过对蛋白质、脂肪含量不同的三个大豆品种在生殖生长期进行光处理,研究田间条件下,群体光富集和遮阴对大豆干物质分配、产量及品质的影响。结果表明：与自然光照相比,光富集后大豆积累的光合产物更多地分配到库;而遮阴后大豆积累的光合产物更多地分配给了源。光富集显著增加大豆单株产量、荚数和粒数,不同品种（系）单株产量增加幅度为27.7%-71.7%、单株荚数增加幅度为33.3%-71.1%、单株粒数增加幅度为35.5%-85.7%;遮阴显著减少大豆单株产量、荚数和粒数,不同品种（系）单株产量降低幅度为34.4%-49.7%、单株荚数降低幅度为43.0%-47.7%、单株粒数降低幅度为33.4%-52.6%。生殖生长期光富集有增加籽粒蛋白质含量和降低籽粒脂肪含量的趋势,而遮阴有降低籽粒内蛋白质含量和增加籽粒脂肪含量的趋势,品种间有一定差异。

生殖生长期光富集及遮阴对大豆产量及其构成特性的影响

大豆冠层截获的太阳辐射强度是其产量和产量构成要素的重要决定因素。通过对3个粒重不同的大豆品种（系）生殖生长期进行不同的光处理，研究了田间条件下，高密度（54株·m^-2）、中密度（27株·m^-2）和低密度（14株·m^-2）群体光富集及遮阴对大豆植株产量及其构成特征的影响。结果表明：光富集处理显著增加大豆单株荚数和产量，在低、中和高密度条件下，不同品种（系）单株产量增加幅度分别为26．2％～57．2％、27．7％～71．7％和10．8％～61．4％。遮阴显著降低大豆荚数和产量，不同密度条件下，单株产量相应减少幅度分别为37．1％～46．1％、34．4％～49．7％和41．7％～55．0％。光富集显著增加大豆主茎中下部节位的荚数，在低密度群体下，3个品种大豆主茎1～6节位的荚数分别由7．5个增加到17．3个、5．6个增加到10．1个和6．9个增加到17．2个，并显著减少底部节位的空荚率。光富集和遮阴有增加和减少每荚粒数的趋势，在低密度群体下，光富集使海339每荚粒数显著上升，由2．17上升到2．36，在中密度和高密度有使其每荚粒数上升的趋势但差异不显著。在低密度和中密度下，黑农35每荚粒数显著上升，分别由1．93和1．78上升到2．26和2．13，在高密度下，光富集也使垦农18每荚粒数显著上升，由1．89上升到2．08。在低密度下，遮阴使垦农18每荚粒数由2．17减少到1．97。光富集和遮阴对粒重也有一定影响，在低密度群体下，遮阴增加垦农18和海339粒重8％～11％，而在高密度群体下，遮阴降低海339百粒重17％，百粒重的变化与种植密度及品种有关。单株荚数和粒数的改变是对产量贡献最大的因子。

生殖生长期遮阴对大豆脂肪酸积累动态的影响

大豆脂肪酸组分及配比影响大豆油脂的营养价值和贮运加工环节,是决定大豆油脂品质的最重要因素。尽管品种的遗传特性决定着脂肪酸各组分含量高低,生态环境通过影响脂肪酸的积累动态,同样影响着脂肪酸的含量。以品质不同的3个大豆品种(系)为材料,研究了生长生殖期遮阴对大豆籽粒发育过程脂肪酸各组分积累动态的影响。遮阴显著降低了黑农35和垦农18成熟籽粒内的棕榈酸和硬脂酸的含量(降幅达1.51%),并显著升高了亚油酸的含量(升幅达2.02%);与此相反,遮阴升高了海339大豆成熟籽粒内棕榈酸和硬脂酸含量(升幅达1.01%),并显著降低了亚油酸含量(降幅达2.63%)。与对照相比,遮阴升高了海339大豆成熟籽粒内油酸含量(升幅达2.01%),但降低了黑农35成熟籽粒内油酸含量(降幅达1.72%),对垦农18成熟籽粒内油酸含量无影响。遮荫对大豆各脂肪酸组分含量动态的影响,因大豆品质和脂肪酸组分的不同而各异。开花后30 d是遮阴影响大豆籽粒内各脂肪酸组分积累的关键期,表明大豆群体过早郁闭将影响到大豆脂肪酸的品质,应根据不同品质大豆脂肪酸积累的生理特性确定合理的群体栽培管理措施。