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气候变化对中国东北三省主要粮食作物影响研究综述 被引量:2
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作者 于水 张晓龙 +1 位作者 王妍 沈彦军 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期970-985,共16页
全球气候变化已经成为事实,并且导致全球粮食危机和饥饿风险增加。东北三省作为我国主要的粮食生产基地,对气候变化十分敏感。本文梳理了当前及未来气候变化对东北三省玉米、水稻和大豆生产影响的相关研究,概括了当前主要研究方法、东... 全球气候变化已经成为事实,并且导致全球粮食危机和饥饿风险增加。东北三省作为我国主要的粮食生产基地,对气候变化十分敏感。本文梳理了当前及未来气候变化对东北三省玉米、水稻和大豆生产影响的相关研究,概括了当前主要研究方法、东北三省主要作物对气候变化的响应以及应对措施,并进一步评述了当前主要研究方法和研究领域的不足:1)研究气候变化和极端气候事件对作物生长发育和产量影响的主要方法包括田间试验法、统计分析法以及作物模型法,其中田间试验法结果最直观,统计分析法可操作强、应用范围最广,作物模型法机理性强。2)东北三省气候变化明显,并且随着气候变化,干旱逐渐取代低温冷害成为当地主要灾害。3)气候变化对东北三省作物生产整体是有利的。气候变暖改善了东北三省热量资源,不仅使作物种植区域逐渐北移,作物品种也逐渐从早中熟向中晚熟转变。4)随着气候变暖不断加剧,未来东北地区作物应选择耐高温、抗旱和抗寒等抗逆性强的品种;加强农田水利设施建设,增强应对干旱洪涝灾害的能力;采用新的农业管理措施,保护土壤健康以及粮食生产安全。5)未来需要加强对CO_(2)补偿效应以及病虫害等的研究,加强对作物模型的完善,以更好地应对气候变化对粮食安全的不利影响。 展开更多
关键词 东北三省 气候变化 气象灾害 主要粮食作物 热量资源 CO_(2)补偿效应
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基于流域模型与遥感解译方法的农业面源污染精细化源解析技术研究 被引量:1
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作者 李琪云 李继峰 +2 位作者 李泽利 沈彦军 刘夏 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1534-1543,共10页
农业面源污染源解析是面源污染防治的基础。农作物种植是农业面源污染源的重要组成,然而传统的面源污染源解析方法不能量化不同农作物对农业面源污染负荷的贡献,其解析精度也难以满足环境管理部门精细化管理的客观需求。本研究以天津于... 农业面源污染源解析是面源污染防治的基础。农作物种植是农业面源污染源的重要组成,然而传统的面源污染源解析方法不能量化不同农作物对农业面源污染负荷的贡献,其解析精度也难以满足环境管理部门精细化管理的客观需求。本研究以天津于桥水库上游沙河流域为研究区,采用流域模型与遥感解译的方法,解析流域总磷负荷来源与贡献,旨在建立一种农业面源污染源精细化源解析技术。研究结果显示:基于Google Earth Engine(GEE)平台的农作物遥感总体分类精度在88%以上,Kappa系数均大于0.81,整体分类结果可信。沙河流域主要作物类型包括冬小麦-夏玉米、板栗、果树与其他作物,其中冬小麦-夏玉米的种植面积最大,占比为44%~67%,板栗种植面积次之,占比为11%~29%。冬小麦-夏玉米种植面积总体呈下降趋势,板栗种植面积则呈快速上升趋势。沙河流域Generalized Watershed Loading Function(GWLF)模型对溪流量与总磷负荷的模拟表现良好,其模型校准期与验证期的NSE在0.59以上,R^(2)在0.79以上。耕地为沙河流域最大的面源总磷负荷来源,占总磷负荷总量的61%;在耕地中,冬小麦-夏玉米总磷负荷占比最大(52%),板栗次之(20%);考虑到板栗种植面积近年来不断上升,未来沙河流域面源总磷负荷仍有升高的风险。 展开更多
关键词 农业面源污染 源解析 遥感解译 流域模型
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京津冀地区农业生产与水资源利用:历史与适水转型 被引量:10
3
作者 齐永青 罗建美 +3 位作者 高雅 闵雷雷 韩琳娜 沈彦俊 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期713-722,共10页
京津冀地区是资源型缺水地区,也是我国的主要农业区之一。本文对京津冀地区农业生产和灌溉水资源利用的历史阶段特征和适水转型进行了分析,对京津冀地区农业适水转型路线提出建议。1970年代末以来,井灌为主的灌溉体系基本覆盖平原农区,... 京津冀地区是资源型缺水地区,也是我国的主要农业区之一。本文对京津冀地区农业生产和灌溉水资源利用的历史阶段特征和适水转型进行了分析,对京津冀地区农业适水转型路线提出建议。1970年代末以来,井灌为主的灌溉体系基本覆盖平原农区,小麦玉米占优的作物结构形成,蔬果产能快速扩大。粮食产量从2136.2万t增加至3944.8万t,蔬菜产量从1093.7万t增加至5508.4万t,水果产量从144.0万t增加至1505.2万t。灌溉占地下水消耗的70%,是京津冀平原区地下水超采的主要原因。近40年来,京津冀三地农业的差异化发展强化了河北省在京津冀农业生产中的重要性和基础性功能,也加重了河北平原农业生产和资源节水压力。现有田间试验和作物模型研究结果表明,通过优化轮作模式,降低复种指数,将小麦-玉米一年两熟灌溉高产模式调整为两年三熟或者三年四熟,减少高耗水的小麦,适度增加杂粮、薯类或将夏玉米改为春玉米等措施,可在较小产量损失下,达到农业耗水与水资源条件的平衡。现有研究明确了通过压缩高耗水作物构建适水种植结构的总体方向,但对于不同适水轮作模式在中长期时间尺度上的产粮能力与耗水强度的交互关系仍不明晰,实用高效的适水田间管理与生产技术支撑体系也需不断完善。在政策层面,需健全京津冀地区农业综合规划与产业发展体系,统筹长期目标和短期措施,在保障区域粮食安全和农产品生产稳定的前提下,有序地推进京津冀地区农业生产的适水转型。 展开更多
关键词 作物生产 灌溉 水资源利用 京津冀地区 适水农业
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中国食物链养分流动与管理研究 被引量:11
4
作者 马林 马文奇 +2 位作者 张福锁 柏兆海 侯勇 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第10期1494-1500,共7页
为寻求食物生产与消费系统中粮食安全、资源高效和环境友好的协调和农业绿色发展途径,研究团队构建了"土壤-作物-畜牧-家庭-环境"(简称食物链系统)研究体系,运用物质流动和养分代谢理论方法创立了养分流动模型,深入研究了该... 为寻求食物生产与消费系统中粮食安全、资源高效和环境友好的协调和农业绿色发展途径,研究团队构建了"土壤-作物-畜牧-家庭-环境"(简称食物链系统)研究体系,运用物质流动和养分代谢理论方法创立了养分流动模型,深入研究了该系统养分流动规律及调控机理,经过近十多年系统研究,获得结果如下:(1)提出食物链养分流动金字塔概念模型,创建了食物链系统养分流动模型。通过分析养分在"土壤-作物-畜牧-家庭-环境"系统的行为特征,发现养分从"土壤-作物-畜牧"向"家庭"的流动呈金字塔状,其形状决定了系统生产力、养分效率和环境效应。处于金字塔顶端的"家庭"消费驱动了系统养分流动,决定了养分效率;"土壤-作物-畜牧"位于金字塔底层,支撑顶层"家庭"消费,决定了系统养分通量,也是养分调控的核心。在此基础上,开发了食物系统养分流动模型——UFER,构建了参数体系,实现了国家和区域尺度食物链氮磷流量、利用效率和环境排放的定量分析。(2)揭示了食物链系统氮磷养分流量、利用效率及其资源环境代价的时空变化特征。阐明了我国土壤-作物系统、农牧系统和整个食物链系统氮磷养分流量、养分效率和环境排放的时空分异特征;明确了土壤作物、畜牧和家庭各子系统对整个食物链养分环境排放的贡献;提出了食物氮(磷)代价概念,发现我国食物生产和消费的资源环境代价增速很快,已远远超过发达国家。(3)明确了食物链系统养分流动的驱动因素,阐明了提高养分效率和降低环境排放的调控机理。明确了决定食物链系统养分效率的关键环节,发现城镇化、食物结构变化和畜牧业发展是食物链养分流动加速的主要驱动因子;阐明了增加粮食和饲料进口、优化膳食结构和改善农牧业养分管理技术等对食物链系统优化的效应及作用机制。发现农牧结合和粪尿资源化利用是大幅度减少化肥需求和环境排放的关键途径,是实现农业绿色发展和食物链养分优化管理的重要突破口。 展开更多
关键词 农业绿色发展 养分资源管理 NUFER模型 食物链系统 氮循环 磷循环 面源污染
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抗蒸腾剂研究及其在农业中的应用 被引量:18
5
作者 张小雨 张喜英 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期938-944,共7页
作物应对干旱胁迫时,气孔在协调蒸腾和光合作用方面起到了关键作用。越来越多的研究者们开始关注气孔行为与植物抗旱能力之间的关系。在农业生产上,研究者们通过不同方式调节气孔运动和改善气孔微环境,在提高作物抗旱性的同时促进作物... 作物应对干旱胁迫时,气孔在协调蒸腾和光合作用方面起到了关键作用。越来越多的研究者们开始关注气孔行为与植物抗旱能力之间的关系。在农业生产上,研究者们通过不同方式调节气孔运动和改善气孔微环境,在提高作物抗旱性的同时促进作物产量形成。其中提高作物抗旱能力的一种有效方式就是使用抗蒸腾剂。本文介绍了近些年研究较多的成膜型抗蒸腾剂和代谢型抗蒸腾剂的作用机理,并对两类抗蒸腾剂的应用效果进行了比较。最后提出了抗蒸腾剂研究新动向,一是数学模型在抗蒸腾剂研究中的应用,将抗蒸腾剂对植物作用分解为环境因子变化并引入光合作用-蒸腾作用-气孔导度耦合模型,从而建立抗蒸腾剂新品种快速筛选与适用性评估机制的可能性;二是通过红外测温法评估抗蒸腾剂效果,红外测温法能够快速获得大面积植被蒸腾瞬时信息且测温仪便于携带,在田间试验中可用于喷施抗蒸腾剂后作用效果连续观察,并且基于测定数据计算作物水分亏缺指数(CWSI)在抗蒸腾剂改变作物抗旱能力研究方面具有较高应用价值。最后指出未来抗蒸腾剂研究应针对作物不同生育阶段特点与生产要求,建立包括多种抗蒸腾剂品种在内的组合使用方法,进一步扩大抗蒸腾剂应用范围,优化其使用效果。 展开更多
关键词 抗蒸腾剂 干旱 光合作用-蒸腾作用-气孔导度耦合模型 红外测温法
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冬小麦产量差和资源利用效率差及调控途径研究进展 被引量:18
6
作者 吴芬 徐萍 +1 位作者 郭海谦 张正斌 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1551-1567,共17页
缩减作物实际产量与潜在产量之间的差距是当前作物科学研究的热点之一,对保障国家粮食安全有重要意义。研究冬小麦产量差和资源利用效率差形成机制及缩差增效途径,是大面积持续提高冬小麦现实生产力的迫切需求。本文概述了国内外作物产... 缩减作物实际产量与潜在产量之间的差距是当前作物科学研究的热点之一,对保障国家粮食安全有重要意义。研究冬小麦产量差和资源利用效率差形成机制及缩差增效途径,是大面积持续提高冬小麦现实生产力的迫切需求。本文概述了国内外作物产量差和效率差及调控技术途径的研究进展,重点综述了冬小麦产量差和资源利用效率差异及调控途径研究进展。指出造成冬小麦产量差和效率差的五大因素为:品种因素、气候因素、土壤因素、人为管理措施和技术因素以及农户决策因素。最后提出了我国冬小麦产量差和资源利用效率差异及调控技术途径的发展方向:建立基于云数据分析的区域化冬小麦产量差和资源利用效率差异智慧调控途径;拓展冬小麦轮作系统下产量差和资源利用效率差异及调控途径的研究;创建区域模式化简化冬小麦缩差增效技术途径。冬小麦产量差和资源利用效率差异缩减技术创建是我国农业通向精准农业、绿色农业、均衡农业、高产高效农业的必由之路。以上研究进展为我国冬小麦缩差增效提供了理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 冬小麦 产量差 资源利用效率差异 调控途径
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河北平原农业灌溉以电折水系数影响因素研究 被引量:12
7
作者 李飞 陶鹏 +5 位作者 齐永青 李红军 王鸿玺 王宁 裴宏伟 张喜英 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1993-2001,共9页
“以电折水”是一种农业灌溉用水的间接计量方法,通过建立灌溉耗电量与取水量之间的定量关系,实现利用灌溉耗电量数据间接求算灌溉用水量。以电折水系数是灌溉取水量与耗电量的比值,其准确性是影响该方法进行灌溉用水间接计量的主要因... “以电折水”是一种农业灌溉用水的间接计量方法,通过建立灌溉耗电量与取水量之间的定量关系,实现利用灌溉耗电量数据间接求算灌溉用水量。以电折水系数是灌溉取水量与耗电量的比值,其准确性是影响该方法进行灌溉用水间接计量的主要因素。本研究基于县域农业灌溉以电折水系数与地下水位监测结果,分析了河北平原区以电折水系数的区域特征以及地下水埋深对以电折水系数的影响;选择位于山前平原区的中国科学院栾城农业生态系统试验站为典型地点,开展了机井用电量和抽水量关系的灌溉试验研究,分析了灌溉时长、灌溉方式和季节等要素对以电折水系数取值的影响规律。本研究发现:1)同等地下水埋深条件下,山前平原区以电折水系数高于中东部平原区,且随着地下水位埋深增加,以电折水系数降低。地下水埋深每增加10 m,山前平原区深层井以电折水系数降低0.42 m^(3)∙kWh^(−1),中东部平原区深层井降低0.15 m^(3)∙kWh^(−1)。2)灌溉试验结果表明,机井的灌溉耗电量与取水量关系较为稳定,同一机井不同次灌溉之间的以电折水系数波动幅度为5.7%;受地下水水位季节性变化的影响,3月上旬到6月中旬的灌溉季内以电折水系数季节性变化幅度约为±10%;管灌、喷灌等不同灌溉方式对实际以电折水系数具有显著影响,管灌比喷灌的以电折水系数高28.8%。3)目前的河北平原县域以电折水系数测算结果尚不能满足农户灌溉用水计量和水权、水资源税核定的需求,应考虑地下水季节性变化、灌溉技术类型差异和非灌溉用电的影响,进一步提高以电折水方法的计量精度。 展开更多
关键词 地下水灌溉 以电折水系数 灌溉水量 用水计量 河北平原
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中国冬小麦主产区气候变化及其对小麦产量影响研究 被引量:31
8
作者 王妍 张晓龙 +1 位作者 石嘉丽 沈彦军 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期723-734,共12页
气候变化对农业生产具有重要影响,明确影响作物产量的关键生育期和限制性气象因子对保障粮食安全具有重要意义。本文基于气象站点和农业站点的观测数据及产量数据,采用趋势分析法和线性回归法分析了1960—2019年我国冬小麦主产区气象因... 气候变化对农业生产具有重要影响,明确影响作物产量的关键生育期和限制性气象因子对保障粮食安全具有重要意义。本文基于气象站点和农业站点的观测数据及产量数据,采用趋势分析法和线性回归法分析了1960—2019年我国冬小麦主产区气象因子的时空分布特征,解析了产量与气象因子间的回归关系,确定了典型低产年影响产量的关键生育期和限制性气象因子。结果表明:1)1960—2019年,冬小麦主产区平均温度、有效降水和冷积温(日最低气温低于0℃的积温)的分布大致呈南高北低,而日照时数、气温日较差和热积温(日最高气温高于30℃的积温)为北高南低;平均气温和冷积温呈显著上升趋势,日照时数和气温日较差显著下降,有效降水和热积温的变化趋势无明显特征。2)2000—2019年,中国冬小麦主产区小麦年均单产为3426~5910 kg∙hm^(−2),各省(市)冬小麦产量均呈显著上升趋势(P<0.05);气象因子对产量贡献率的排序为气温日较差>日照时数>有效降水>冷积温>平均气温>热积温。3)典型低产年,抽穗至成熟期是气候因子影响产量的关键时期,限制性气象因子为有效降水、日照时数和气温日较差。综上,中国冬小麦主产区气候因子的分布特征和变化趋势存在空间异质性,在气候变化背景下,应关注气温日较差、日照时数和有效降水对冬小麦生长的影响,同时重点关注冬小麦抽穗至成熟期上述气象因子对产量的不利影响。 展开更多
关键词 气候变化 冬小麦 气候产量 气象因子 日照时数 气温日较差
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中国北方土石山区植被恢复及其生态效应研究进展 被引量:22
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作者 王志印 曹建生 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1319-1331,共13页
植树造林是建设美丽中国、推进生态文明建设、改善民生福祉的具体行动,是实现绿水青山就是金山银山的具体措施。北方土石山区植被稀少、土壤贫瘠、气候干旱、灾害频发,加之人类不合理的生产活动,使得区域内植被破坏严重,导致一系列生态... 植树造林是建设美丽中国、推进生态文明建设、改善民生福祉的具体行动,是实现绿水青山就是金山银山的具体措施。北方土石山区植被稀少、土壤贫瘠、气候干旱、灾害频发,加之人类不合理的生产活动,使得区域内植被破坏严重,导致一系列生态与环境问题,形成大片岩石裸露地,水土流失严重,植被恢复是此区域生态恢复的关键。本文就目前北方土石山区植被恢复的研究现状及当前研究存在的问题进行了总结与评述,包括植被恢复中植被配置模式及造林技术的选择、影响植被恢复的环境因子、植被恢复的生态效应。讨论了不同树种配置及造林技术对造林成活率的影响,指出树种多样化、合理调控树种水分利用是土石山区植被恢复成功与否的关键。通过对土壤肥力、水分、地形及地带性差异对植被恢复的影响,以及植被恢复的水文、水土保持、土壤环境和生物多样性效应的讨论,发现土石山区植被恢复过程中,植被与环境之间相互影响、相互促进,加快了区域生态系统结构与功能的恢复与提升。同时发现土石山区内植被变化的地形效应研究相对缺乏,土壤养分对植被恢复的影响机制也还未明确。最后针对土石山区植被恢复过程中存在的树种选择不合理、研究时间尺度较短及数据资料有限、植被恢复经济效益研究不足等问题,提出筛选优良乡土树种搭配种植、建立植被演替长期定位监测网络、进行植被恢复综合效益监测与评价、明确植被对极端气候的响应机制,是下一步土石山区植被恢复工作中应重视和解决的重要问题。 展开更多
关键词 北方土石山区 植被恢复 植被配置模式 造林技术 环境因子 生态效应
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盐碱地肥沃耕层构建水肥盐综合调控机理与技术研究进展 被引量:5
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作者 郭凯 封晓辉 +4 位作者 伍靖伟 陈小兵 巨兆强 孙宏勇 刘小京 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期29-38,共10页
盐碱地是我国重要的后备耕地资源,我国历来高度重视盐碱地的改良和利用工作,但目前盐碱区淡水资源短缺严重制约了盐碱地的改良利用。如何在水资源约束下,优化调控土壤水肥盐动态是当前盐碱地可持续利用中亟待解决的关键科学问题。近年来... 盐碱地是我国重要的后备耕地资源,我国历来高度重视盐碱地的改良和利用工作,但目前盐碱区淡水资源短缺严重制约了盐碱地的改良利用。如何在水资源约束下,优化调控土壤水肥盐动态是当前盐碱地可持续利用中亟待解决的关键科学问题。近年来,大量研究利用有机培肥、耕作、节水灌溉、田间覆盖、咸水利用等农艺措施,在盐碱地建立“控盐、保肥、保水”的肥沃耕作层,显著改变了水肥盐在土壤-植物-大气连续体中的运移过程,实现了盐碱地质量和产能快速提升,上述内容也日益成为盐碱地改良利用中的重要研究方向。本文系统总结了盐碱地改良和肥沃耕层构建等方面的研究进展,并针对盐碱地肥沃耕层构建下土壤水肥盐综合调控及其与植物生长的协同关系等进行了展望,以期为盐碱地可持续改良利用提供参考。 展开更多
关键词 盐碱地 肥沃耕层构建 水肥盐调控 水土资源利用
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海河流域水资源演变与驱动机制 被引量:12
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作者 杨永辉 任丹丹 +3 位作者 杨艳敏 田菲 胡玉昆 韩淑敏 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第10期1443-1453,共11页
海河流域含京津冀及周边三省,是我国水资源短缺和用水矛盾最突出的地区。中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心团队围绕不断加剧的水资源短缺,研究了流域水资源演变的关键驱动机制:山区径流变化、农业需水和虚拟水外输,分... 海河流域含京津冀及周边三省,是我国水资源短缺和用水矛盾最突出的地区。中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心团队围绕不断加剧的水资源短缺,研究了流域水资源演变的关键驱动机制:山区径流变化、农业需水和虚拟水外输,分析了流域水资源演变的主要原因,并对未来的可能调控提出了建议。研究首先选取海河流域的八大山区子流域,分析了20世纪60年代以来的径流变化,确认70年代开始山区来水逐渐减少,径流减少的关键时期是1978—1985年,推断农业用水增加是径流减少的核心驱动因素;其次,基于作物模型、作物系数法和遥感等手段,量化了海河平原农业用水的时空格局和区域水量平衡,通过对比农业耗水量、地下水水位变化和南水北调中线供水量,确立了山前平原区南水北调实施后为实现水量平衡需控制用水的进一步扩大、低平原区仍然亏缺的未来水资源态势;最后,通过粮食贸易的虚拟水分析,指出本地区外输虚拟水达90亿m^3,是造成水资源短缺的重要原因,减缓虚拟水外输或输入一定虚拟水是缓解区域水资源压力的可选方案。 展开更多
关键词 海河流域 水资源短缺 径流 农业用水 虚拟水 粮食贸易
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“23·7”特大暴雨对河北平原玉米产量的影响研究 被引量:1
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作者 泉涛 章成果 +3 位作者 冯颖 李红军 郭英 沈彦俊 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1023-1032,共10页
洪涝是一种破坏力巨大的自然灾害,对粮食生产构成严重威胁。受台风“杜苏芮”和“卡奴”的影响,2023年7月29日至8月1日京津冀地区出现百年一遇的特大暴雨洪水灾害,给京津冀地区造成了重大损失,导致部分农田几乎绝收。为评估极端暴雨事... 洪涝是一种破坏力巨大的自然灾害,对粮食生产构成严重威胁。受台风“杜苏芮”和“卡奴”的影响,2023年7月29日至8月1日京津冀地区出现百年一遇的特大暴雨洪水灾害,给京津冀地区造成了重大损失,导致部分农田几乎绝收。为评估极端暴雨事件对当地粮食产量的影响,本研究使用MODIS MOD09GQ数据分析了暴雨前后的归一化植被指数(NDVI)变化,据此划定了本次暴雨造成的受灾农田区域(主要在河北平原)及其受灾程度,同时结合2016—2020年玉米种植空间分布、农业统计数据和NDVI数据,估算了受灾农田区域未发生暴雨和发生暴雨后两种情景下的玉米产量,进而评估了本次暴雨造成的玉米产量损失。主要得到以下结果:1)暴雨发生后,河北平原受灾农田区域的NDVI普遍减少0~0.35,相比之下,未受灾农田区域的NDVI均有所增加。2)本次强降雨导致河北平原约24万hm^(2)农田受到影响,绝产面积约13万hm^(2),减产面积约11万hm^(2)。3)蓄滞洪区周边的22个县(市、区)是本次暴雨的主要受灾区域,据回归分析结果,本次暴雨可能造成的玉米产量损失多达22万t,且92%的产量损失是由作物绝产所致。本研究为遥感手段估算极端降雨导致的粮食减产提供了一个快速且可靠的计算框架,同时强调了极端降雨对粮食安全的巨大威胁。 展开更多
关键词 洪涝灾害 粮食安全 华北平原 极端降雨 “杜苏芮”和“卡奴”台风 NDVI
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盐渍化土壤团聚体和微生物与有机质关系研究进展 被引量:16
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作者 董心亮 王金涛 +5 位作者 田柳 娄泊远 张雪佳 刘彤 刘小京 孙宏勇 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期364-372,共9页
土壤有机质是耕地质量的核心,不仅促进土壤团聚体形成,也为植物和微生物提供养分。土壤有机质的形成和分解过程都离不开微生物的参与,而土壤团聚体不仅为微生物提供了栖息环境,也对有机质进行物理保护。在高盐分含量的土壤中,有机质的... 土壤有机质是耕地质量的核心,不仅促进土壤团聚体形成,也为植物和微生物提供养分。土壤有机质的形成和分解过程都离不开微生物的参与,而土壤团聚体不仅为微生物提供了栖息环境,也对有机质进行物理保护。在高盐分含量的土壤中,有机质的积累和分解过程变得更加复杂,因此本文总结了土壤盐渍化及其危害,分析了土壤盐分对土壤团聚结构和微生物特征的影响、盐碱土壤有机质特征及积累规律,进而综述了土壤盐分对土壤有机质影响规律的研究进展,旨在揭示盐碱土壤碳封存的潜在机理。以往研究表明盐渍化土壤有机质含量低、团聚结构差、微生物活性低,这些都与土壤盐分含量高和外源有机物质输入量低有关。恶劣的土壤结构导致盐渍化土壤有机质暴露而较易分解,低量的外源有机物质输入导致盐渍化土壤有机质较难积累。可见,盐渍化土壤是潜在的碳库,适宜的措施可以显著提高盐渍化土壤有机质含量。在此基础上,提出未来盐渍化土壤有机质积累的研究方向:1)不同盐分环境下土壤团聚结构和土壤微生物在有机质分解过程中的响应规律;2)外源有机物料添加下土壤团聚结构和土壤微生物在有机质积累过程中的响应规律;3)土壤有机质提升后盐碱地生产力特征。以上研究不仅可以阐明盐碱土壤有机质的周转机理,为盐碱地“固碳封存”提供理论依据,还可以有针对性地提供盐碱耕地质量提升措施,推进盐碱地绿色可持续发展。 展开更多
关键词 盐碱土 土壤有机质 土壤团聚体 土壤微生物
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生物质炭对土壤物理性质影响的研究进展 被引量:31
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作者 董心亮 林启美 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期1846-1854,共9页
生物质炭在农业与环境中的应用已成为近期国内外研究热点,有关生物质炭特性以及生物质炭对土壤化学、生物学性质和作物产量的影响,已经有一些综述,但是生物质炭对土壤物理性质影响的相关综述很少。本文对近10年生物质炭对土壤物理性质... 生物质炭在农业与环境中的应用已成为近期国内外研究热点,有关生物质炭特性以及生物质炭对土壤化学、生物学性质和作物产量的影响,已经有一些综述,但是生物质炭对土壤物理性质影响的相关综述很少。本文对近10年生物质炭对土壤物理性质影响相关的研究成果进行了整理分析。研究结果发现生物质炭可以降低土壤容重,提高土壤团聚体稳定性,增加田间持水量和土壤有效水含量,降低饱和导水率等。生物质炭影响土壤物理性质的主要原因是生物质炭具有较大的比表面积和孔隙度。此外,生物质炭与土壤矿质颗粒结合,并通过对土壤微生物活性和植物生长的影响间接影响土壤物理性质。生物质炭对土壤物理性质的影响与多种因素有关,如生物质炭原料、裂解温度、施用量和颗粒大小,土壤质地和处理时间等。关于生物质炭对土壤物理性质影响的长期研究很少,且缺乏田间试验。因此,将来的研究应更加倾向于长期田间条件下生物质炭对土壤物理性质的影响,并逐渐发现生物质炭的作用机理,为实际的农业生产和生态治理提供科学依据。 展开更多
关键词 生物质炭 土壤容重 土壤水分 土壤团聚作用 土壤热性质
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玉米高温胁迫研究热点及前沿探究
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作者 钟苑宁 王慧丽 +4 位作者 高碧玮 乔匀周 马玉诏 李永鹏 董宝娣 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1891-1902,共12页
玉米作为全球第一大粮食作物,在维护全球粮食安全方面具有至关重要的地位。然而,全球气候变暖导致高温天气频发,对玉米的生长和产量造成了严重限制。因此,深入探究全球玉米高温胁迫领域的研究热点和前沿趋势,有助于应对气候变化带来的... 玉米作为全球第一大粮食作物,在维护全球粮食安全方面具有至关重要的地位。然而,全球气候变暖导致高温天气频发,对玉米的生长和产量造成了严重限制。因此,深入探究全球玉米高温胁迫领域的研究热点和前沿趋势,有助于应对气候变化带来的高温挑战,促进玉米产业的可持续发展。本文利用CiteSpace软件,对1990-2023年间Web of Science核心数据库收录的4255篇玉米高温胁迫的相关论文进行关键词共现、聚类和突现分析。结果表明,玉米高温胁迫领域的研究热点主要集中在4个方面:玉米在高温胁迫下的生长与产量变化、生理响应、分子机制和应对策略。深入探索这4个方面的研究进展,发现不同生育期的高温胁迫对玉米生长发育和产量形成构成不同程度的伤害,各生育期高温胁迫引发的产量损失减产幅度由高到低表现为花期>灌浆期>穗期>苗期;高温胁迫还会引起玉米多个生理生化特征的变化,包括光合作用受损、生物膜透性增加、活性氧过度积累和激素失衡等;玉米响应高温胁迫的分子机制研究,重点关注基因表达和热休克蛋白运作,但耐热机制仍未明晰;通过综合运用农艺措施与育种技术,包括播期调整、科学水肥管理和生长调节剂的合理施用以及耐热品种的培育,可以有效缓解高温胁迫,促进玉米高产稳产。此外,玉米响应高温胁迫的转录调控机制是该领域的关键研究前沿,也将是未来较长时间内研究的热门课题。本文全面回顾了过去34年玉米高温胁迫领域的文献,为玉米耐高温研究及缓解措施的制定提供了有益参考。 展开更多
关键词 玉米 高温胁迫 CITESPACE 生长响应 分子机制 应对策略 转录调控
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基于METRIC模型的巴基斯坦农业区蒸散量估算
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作者 张萧楠 沈彦军 +3 位作者 李红军 张晓龙 李琪云 王艺璇 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1927-1939,共13页
蒸散量是水分循环和能量循环的重要载体,精确估算农田蒸散量对农业水资源管理具有重要意义。巴基斯坦农业区是世界上重要的灌溉农区之一,如何基于遥感技术估算区域实际蒸散量成为农业水资源精细化管理的基础和前提。本文利用MODIS数据... 蒸散量是水分循环和能量循环的重要载体,精确估算农田蒸散量对农业水资源管理具有重要意义。巴基斯坦农业区是世界上重要的灌溉农区之一,如何基于遥感技术估算区域实际蒸散量成为农业水资源精细化管理的基础和前提。本文利用MODIS数据、气象数据以及DEM数据,采用METRIC模型,估算了2019—2020年巴基斯坦农业区的实际蒸散量,并分析了不同作物生育期蒸散量的时空分布特征,以期为巴基斯坦农业水资源合理利用提供科学依据。研究结果表明:1)比较基于METRIC模型在日尺度和月尺度的蒸散估算结果与农业站点蒸渗仪的实际观测数据发现,二者的均方根误差分别为1.2 mm∙d^(−1)和25 mm∙month^(−1),相关系数分别为0.65和0.84;在空间上,与ETMonitor产品比较,METRIC模型估算结果的空间分布和量级更为合理。2)巴基斯坦农业区蒸散量的空间分布与种植结构密切相关,蒸散量自北向南总体呈阶梯递减格局,小麦、棉花、水稻和甘蔗生育期累积蒸散量分别为392 mm、652 mm、745 mm和1224 mm;就同一种作物来说,旁遮普省作物生育期累积蒸散量高于信德省。3)小麦生育期内月蒸散量呈先下降再上升后下降的变化特征;旁遮普省棉花生育期内月蒸散量呈“单峰”变化特征,信德省棉花生育期内月蒸散量呈“双峰”变化特征;水稻和甘蔗生育期内月蒸散量呈“单峰”变化特征。本研究实现了METRIC模型在巴基斯坦农业区的参数本地化应用和适用性分析,为基于遥感手段估算区域或农作物尺度蒸散量提供了方法借鉴,对揭示不同作物蒸散耗水的时空特征和区域农业水资源管理具有重要意义。 展开更多
关键词 蒸散量 METRIC模型 能量平衡 MODIS数据 巴基斯坦农业区
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华北平原冬小麦-夏玉米农田蒸散观测对比研究
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作者 李镕基 杨天一 +2 位作者 刘帆 沈彦俊 张玉翠 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期851-859,共9页
华北平原是我国的粮食主产区之一,然而该地区水资源非常短缺,精准测算农田蒸散量(ET)对于该地区合理配置水资源、提高农业用水效率具有非常重要的科学意义和实践价值。本研究利用涡度相关法、水量平衡法和蒸渗仪法对2013年10月—2018年... 华北平原是我国的粮食主产区之一,然而该地区水资源非常短缺,精准测算农田蒸散量(ET)对于该地区合理配置水资源、提高农业用水效率具有非常重要的科学意义和实践价值。本研究利用涡度相关法、水量平衡法和蒸渗仪法对2013年10月—2018年9月的华北平原典型冬小麦-夏玉米一年两熟农田生态系统ET进行了连续的观测对比研究。结果表明:3种方法测定的ET季节变化趋势基本一致,且不同方法间ET变化显著正相关,相关系数r>0.90;总体表现为蒸渗仪法最高,水量平衡法和涡度相关法较低,水量平衡法计算的ET与蒸渗仪法和涡度相关法相关性均为在0.94,因此其更适于不同尺度ET变化的验证研究。全年来看,水量平衡法测得的平均年ET为788.6 mm,比涡度相关法(717.9 mm)高9.8%,蒸渗仪法测得的年ET为906.4 mm,比涡度相关法高26.2%。冬小麦关键生育期(拔节期、抽穗期、灌浆期)的ET占生育季总ET的57.3%~61.5%,夏玉米关键生育期(抽穗期、开花期、灌浆期)的ET占生育季总ET的58.5%~61.6%。综上,在ET变化及其影响等研究中可以根据研究内容及情况结合各种方法优缺点,选择适宜的观测方法。 展开更多
关键词 蒸散 涡度相关系统 蒸渗仪 水量平衡法 华北平原
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冀北高原农业种植结构的演变
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作者 党文硕 张玉翠 +4 位作者 成功 陈晓璐 沈彦俊 马全伟 张泽伟 《中国生态农业学报(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1441-1450,共10页
冀北高原是京津冀地区的重要生态屏障和农业产区,分析该地区作物种植结构的时空格局变化,明确其种植结构演变规律对破解区域水资源匮乏与农业可持续发展至关重要。本研究基于MODIS NDVI数据对冀北高原2000年、2010年、2020年3期主要种... 冀北高原是京津冀地区的重要生态屏障和农业产区,分析该地区作物种植结构的时空格局变化,明确其种植结构演变规律对破解区域水资源匮乏与农业可持续发展至关重要。本研究基于MODIS NDVI数据对冀北高原2000年、2010年、2020年3期主要种植作物麦类(莜麦、春小麦)、胡麻、蔬菜、马铃薯的种植面积进行分类提取,并分析了该地区农作物种植结构的时空格局变化规律。研究结果表明:1)遥感监测与农业统计数据相关性的决定系数为0.61,混淆矩阵验证Kappa系数为0.84,总体分类精度为87.65%,分类精度较高。2)2000—2020年,冀北高原总耕地面积有所下降,其中传统作物(麦类、胡麻)种植面积下降约50.7%,经济作物(马铃薯、蔬菜)种植面积增长约211.4%。3)2000—2020年间,麦类种植面积有所下降,2020年约51%的麦类集中在康保县北部,胡麻分布逐渐迁移至尚义县北部,蔬菜分布区域趋于分散化,马铃薯种植范围扩大,集中在尚义县北部、沽源县北部及张北县西北部安固里淖附近。以上研究结果可为冀北高原种植结构调整、水资源合理配置提供科学数据支撑。 展开更多
关键词 土地利用变化 种植结构 归一化植被指数(NDVI) 冀北高原
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咸水安全利用农田调控技术措施研究进展 被引量:25
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作者 牛君仿 冯俊霞 +2 位作者 路杨 陈素英 张喜英 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1005-1015,共11页
淡水资源短缺已经成为全球性的问题,开发利用地下咸水资源,发展农业灌溉已成为各国关注的焦点问题。微咸水或咸水代替部分淡水进行农业灌溉,在一定程度上可缓解淡水资源的不足,但咸水和微咸水灌溉带来的土壤积盐和作物减产等问题始终是... 淡水资源短缺已经成为全球性的问题,开发利用地下咸水资源,发展农业灌溉已成为各国关注的焦点问题。微咸水或咸水代替部分淡水进行农业灌溉,在一定程度上可缓解淡水资源的不足,但咸水和微咸水灌溉带来的土壤积盐和作物减产等问题始终是研究的重点和难点。本文从咸水或微咸水灌溉带来的潜在土壤盐渍化危害入手,就如何应对咸水和微咸水灌溉带来的次生盐渍化问题,通过总结前人大量的研究成果,分析了减轻土壤盐渍化对作物危害的各种途径,从微咸水灌溉和咸水灌溉两个层面就优化农田管理农艺措施、生物措施、水利工程措施等方面进行概述。重点介绍了咸水或微咸水灌溉对土壤微环境的影响,优化田间管理农业措施(如合理的灌溉制度和灌溉方式、覆盖、深耕等),土壤中施入有机物质(如植物秸秆、有机肥、绿肥、生物质炭等)和无机土壤改良剂(如石膏、沸石等)、施用根际促生菌肥、种植盐土植物和耐盐作物品种等,以及咸水结冰灌溉、暗管排盐等水利工程措施,这些都是降低咸水灌溉带来的土壤盐害行之有效的方法。以微咸水或咸水补灌为核心,结合雨水资源利用,通过种植耐盐植物品种、增施土壤微生物肥、土壤调理剂等措施提高土壤缓冲能力,配套垄作和地膜覆盖等降低土壤蒸发措施,抑制土壤盐分表层积聚,配套秸秆还田和土壤耕作技术,提高土壤蓄雨淋盐和养分快速提升,集成微咸水安全高效灌溉技术模式,制定规范化的技术应用规程,有机地结合各种改良措施,可有效控制咸水和微咸水灌区土壤次生盐渍化,达到咸水资源的高效安全可持续利用,提升水资源保障能力。 展开更多
关键词 微咸水灌溉 咸水灌溉 农田调控措施 生物措施 土壤环境 土壤次生盐渍化
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环渤海低平原农田多水源高效利用机理和技术研究 被引量:18
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作者 张喜英 刘小京 +3 位作者 陈素英 孙宏勇 邵立威 牛君仿 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期995-1004,共10页
淡水资源严重匮乏是影响环渤海低平原粮食生产可持续发展的重要限制因素。本文针对该区粮食生产中水分利用效率低、提升潜力巨大,同时该区浅层微咸水资源和降水资源较丰富的现状,以中国科学院南皮生态农业试验站最近3年试验研究结果为基... 淡水资源严重匮乏是影响环渤海低平原粮食生产可持续发展的重要限制因素。本文针对该区粮食生产中水分利用效率低、提升潜力巨大,同时该区浅层微咸水资源和降水资源较丰富的现状,以中国科学院南皮生态农业试验站最近3年试验研究结果为基础,综述了在挖掘咸水利用潜力、提高雨水和灌溉水利用效率方面研究工作进展。针对冬小麦夏玉米一年两作种植,研究结果显示品种间产量和水分利用效率(WUE)差异显著,最高和最低品种差异达20%左右,通过选用节水高产品种可显著提升产量和WUE;冬小麦通过拔节期灌溉关键水,在促进地上部生物量积累同时,显著促进地下根系生长,使冬小麦充分利用土壤储水,实现限水灌溉下稳产高效;夏玉米通过缩小行距增大株距的缩行匀播,可提升夏玉米苗期单株作物根系所占土壤体积空间,增加水分养分对作物的有效性,提高夏玉米成苗率和苗期所截获辐射量,比常规种植产量提高10%左右;冬小麦在拔节期利用含盐量不大于4 g×L^(-1)的浅层微咸水替代淡水灌溉,产量与淡水灌溉相同;浅层微咸水替代淡水灌溉并配套土壤有机质提升技术和利用夏季降水淋盐,可实现微咸水灌溉下周年土壤盐分平衡。通过上述措施实施,实现以咸补淡、以淡调盐、多水源互补高效利用,在不影响作物产量条件下可节约深层淡水资源,促进区域灌溉农业可持续发展。 展开更多
关键词 小麦-玉米一年两熟 淡水 微咸水 雨水 水分利用效率 产量
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