东北三省春玉米产量差时空分布特征

【目的】随着人口增加、气候变化和环境问题日益凸显,粮食生产能力及粮食安全受到广泛重视。然而,目前中国粮食产量远远低于作物潜在产量,如何利用有限耕地生产更多粮食已经成为中国农业目前面临的重大问题。东北三省是中国重要的玉米生产区,其春玉米产量占全国总产量的29%,该区玉米产量提升对中国粮食安全具有重要的意义。【方法】论文以东北三省春玉米种植区为研究区域,基于1961—2010年气候资料、农业气象观测站作物资料和统计资料,利用农业生产系统模拟模型(APSIM-Maize)和数理统计方法,解析气候变化背景下研究区域春玉米潜在产量与实际产量的差及各级产量差的时空分布特征,为提升东北三省春玉米产量提供科学依据和参考。【结果】东北三省春玉米潜在产量与农户实际产量之间产量差(总产量差)呈明显的经向和纬向分布(P0.01),即由南向北递减,由西向东递减,且地区间差异较大,变化范围为4.8—11.9 t·hm~(-2)。春玉米潜在产量与可获得产量之间的产量差(产量差1)、可获得产量与农户潜在产量之间的产量差(产量差2)均呈现随经度升高而降低的趋势,这与春玉米生长季内降水量分布有关。产量差1变化范围在0.06—3.2 t·hm~(-2)之间,产量差2地区间差异较大,变化范围为1.7—8.0 t·hm~(-2),主要是由于栽培管理措施的差异造成的。从全区50年平均来看,春玉米潜在产量与实际产量间的产量差为64%,其中由于不可转化的技术因素、农学因素和经济社会因素限制的产量差分别为8%、40%和16%。从时间变化趋势来看,过去50年(1961—2010)研究区域春玉米各级产量差均呈现减小的趋势,其中总产量差和产量差3呈显著缩小趋势(P0.01),每10年分别缩小1.55 t·hm~(-2)和1.40 t·hm~(-2),但产量差1和产量差2变化趋势并不显著。【结论】东北三省春玉米潜在产量与农户实际产量之间的产量差呈明显的经向和纬向分布,即由南向北递减,由西向东递减。农学因素是限制当地玉米产量提升的主要因素,通过改善农学因素,如提高栽培管理措施、改善土壤条件和更换高产品种可有效缩小产量差达40%。     

泰州市姜堰区耕地地力评价与土壤改良利用措施

为了掌握泰州市姜堰区耕地地力以及各等级耕地分布情况,对中低等级土壤改良利用提出对策和建议,在县域资源管理信息系统支持下,按照姜堰区耕地地力评价指标体系和方法对耕地生产潜力进行划分,全区耕地地力共分为4个等级,通过对耕地地力进行评价,得出中低产田分布区域、面积和障碍因素,并在此基础上科学提出土壤改良利用措施,旨在进一步提高耕地地力,提升姜堰区的农业生产力。     

基于 GIS 的秦岭山区县域耕地地力调查与评价研究

【目的】通过建立秦岭山区县域耕地地力评价体系,为该区土地利用的合理规划、保持生态平衡、确保耕地资源的可持续发展利用提供重要理论依据。【方法】以陕西省商洛市商南县为研究区域,选取耕地基础设施、灌溉水平、土壤结构、类型、质地、地形地貌、全氮含量、速效钾含量、有机质含量、有效磷含量、海拔高度和坡度等12个参评因子,应用ArcMap10.2软件,对商南县土地利用现状图、土壤图、行政区划图进行叠加,确定评价单元,采用层次分析、专家经验等方法计算所选因子权重,对研究区耕地地力进行评价。【结果】商南县耕地总面积24 848.26 hm~2,1～5级耕地面积分别为2 286.97、4 666.79、8 733.13、6 320.22和2 841.16 hm~2。其中一、二级耕地主要集中分布在河谷川塬和浅山丘陵上,三、四级耕地多分布在浅山丘陵和中山地貌上,而五级地所处的坡度较大,土壤表层质地疏松,土体厚度、腐殖质层厚度均较低。【结论】灌溉能力、地貌类型、有机质、坡度为影响商南县耕地地力评价的主要因子,改善这些因素是提高耕地生产地力主要途径。     

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。     

中国西南地区玉米产量对基础地力和施肥的响应

【目的】明确西南地区土壤基础地力与不同施肥措施对玉米产量的影响,以期为西南玉米种植区土壤培肥以及合理施肥提供科学依据。【方法】依据2006年以来在西南地区布置的508个玉米田间试验,选取不施肥对照(CK)、氮磷(NP)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷钾(NPK)5个处理,测定玉米产量和养分吸收分析了西南地区玉米基础地力产量和地力贡献特征、玉米施肥产量反应和农学效率。采用直线拟合和边界线分析评价玉米种植区土壤基础地力与玉米施肥产量及产量差的关系;用稳定性指数和可持续性指数评估了基础地力状况对施肥产量稳定性和可持续性的影响。【结果】西南地区玉米基础地力产量在3.9-4.7 t·hm~(-2)(平均为4.4 t·hm~(-2));施肥能显著提高玉米产量,施肥(NPK)区平均产量为7.7 t·hm~(-2),比基础地力产量平均增产3.3 t·hm~(-2),边界线分析结果表明,重庆、四川、贵州的施肥高产潜力分别为11.5、12.7、12.6 t·hm~(-2)(平均为11.7 t·hm~(-2))。玉米产量的地力贡献率和肥料贡献率平均分别为57.1%和42.9%;玉米地力贡献率随着基础地力产量的提升而增加。西南地区肥料对玉米的增产效果表现为氮肥磷肥钾肥。重庆、四川、贵州及整个西南地区玉米现实生产力与基础地力拟合直线决定系数分别达0.356、0.393、0.448和0.434(P0.0001);随着基础地力的提升,玉米施肥产量差降低,产量的稳定性和可持续性增加。【结论】在西南地区,提高土壤基础地力可以提升玉米的施肥产量,提高产量的稳定性和可持续性,降低产量差,减少玉米对肥料的依赖性,促进西南地区玉米的高产稳产。     

基于农用地分等成果耕地产能分析——以陕西省富平县为例

【目的】对陕西富平县农用地分等成果的耕地产能进行分析,并探讨计算方法的合理性,为进行耕地产能测算提供新思路。【方法】在农用地分等中的自然质量等级指数与利用等级指数基础上,利用农用地分等的中间成果和数据,结合生态学中的Logistic模型,计算陕西省富平县耕地粮食的自然生产潜力、利用生产潜力和现实生产能力。【结果】富平县耕地自然生产潜力和利用生产潜力分别为298.170×104和179.460×104 t,单位面积自然生产潜力和利用生产潜力分别为38.100和22.930 t/ha,现实生产能力为79.997×104 t,单位面积现实生产能力为10.228 t/ha。该县耕地自然生产潜力、利用生产潜力和现实生产能力有从西北向东南递增的趋势。粮食单产在空间上差异明显,单产最高和最低分别是张桥镇和底店乡,分别为12.084和5.634 t/ha,差异为6.450 t/ha。【结论】富平县耕地的生产能力和生产潜力较大;相比其他方法,利用农用地分等的中间成果和数据来计算耕地生产潜力更加方便;利用生态学中的Logistic模型,可合理模拟现实生产能力。     

基于农用地分等成果耕地产能分析

【目的】对陕西富平县农用地分等成果的耕地产能进行分析,并探讨计算方法的合理性,为进行耕地产能测算提供新思路。【方法】在农用地分等中的自然质量等级指数与利用等级指数基础上,利用农用地分等的中间成果和数据,结合生态学中的Logistic模型,计算陕西省富平县耕地粮食的自然生产潜力、利用生产潜力和现实生产能力。【结果】富平县耕地自然生产潜力和利用生产潜力分别为298.170×104和179.460×104 t,单位面积自然生产潜力和利用生产潜力分别为38.100和22.930 t/ha,现实生产能力为79.997×104 t,单位面积现实生产能力为10.228 t/ha。该县耕地自然生产潜力、利用生产潜力和现实生产能力有从西北向东南递增的趋势。粮食单产在空间上差异明显,单产最高和最低分别是张桥镇和底店乡,分别为12.084和5.634 t/ha,差异为6.450 t/ha。【结论】富平县耕地的生产能力和生产潜力较大;相比其他方法,利用农用地分等的中间成果和数据来计算耕地生产潜力更加方便;利用生态学中的Logistic模型,可合理模拟现实生产能力。     

广东省粮食生产功能区耕地质量空间格局研究

【目的】为合理利用不同耕地质量的土地,提高耕地的保护与管理,促进农业产业结构调整和农业可持续发展,掌握耕地质量的空间分布以及土壤养分状况。【方法】以广东省粮食生产功能区为研究区域,利用GIS技术结合统计分析方法分析了粮食生产功能区的耕地地力等级和土壤养分的基本状况和空间分布格局。【结果】广东省粮食生产功能区的耕地地力等级以三等、四等和二等为主,土壤有机质以三级(54.87%)、二级(24.20%)和四级(17.03%)为主,土壤有效磷以二级(39.49%)、一级(31.16%)和三级(24.49%)为主,土壤速效钾以四级(42.21%)、五级(23.47%)和三级(14.99%)为主。【结论】一等地力等级耕地面积少且分布不均,二等地力等级耕地大面积分布在山区地区,三等和四等地力等级耕地空间分布较为均匀、遍布整个粮食生产功能区,五等地主要分布在山区,粤东、粤西和珠三角的肇庆,六等地在珠三角肇庆、广州、东翼揭阳、山区河源等地分布较多;土壤养分等级以三四级为主,不同养分之间存在差异。     

基础地力对黄壤区粮油高产、稳产和可持续生产的影响

【目的】黄壤是中国重要的地带性土壤,黄壤区粮油作物的高产、稳产和可持续生产对于地区粮食安全和经济民生至关重要。研究黄壤区主要粮油作物基础地力特征,评价地力对粮油作物高产、稳产和可持续生产的影响,为黄壤耕地地力保育和区域作物绿色生产提供依据。【方法】依托于2006—2013年测土配方施肥项目在黄壤区开展的3 515个田间试验(马铃薯434个、油菜525个、玉米1 318个、水稻1 238个),调查每个试验点无肥对照(CK)和氮磷钾肥(N2P2K2)处理作物产量;基于作物估计方法,分析了粮油基础地力产量和地力贡献率特征;采用直线拟合和边界线分析评价了基础地力对作物施肥产量及产量差的影响;采用稳定性指数和可持续性指数评估了基础地力对产量稳定性和可持续性的影响。【结果】黄壤区马铃薯、油菜、玉米和水稻平均基础地力产量分别为10.8、1.13、4.57和5.73 Mg·hm~(-2),平均地力贡献率分别为50.8%、49.0%、59.0%和70.8%;基础地力产量越高,地力对作物施肥产量的贡献率越大。作物施肥产量与基础地力产量显著正相关,马铃薯、油菜、玉米和水稻施肥产量与基础地力产量的直线拟合方程决定系数分别为0.476、0.284、0.382和0.366(P0.001)。边界线分析结果表明,马铃薯、油菜、玉米和水稻4种作物的施肥产量潜力分别为42.8、4.07、11.8和12.4 Mg·hm~(-2);随着基础地力的提升,作物施肥产量差降低,产量的稳定性和可持续性增加。【结论】提升基础地力能够提升作物施肥产量,降低产量差,有利于黄壤区粮油作物的高产、稳产和可持续生产。     

基于模型和GIS的小麦空间生产力预测研究

 【目的】准确预测区域小麦生产力,可以为农业生产的定量评价、环境变化影响的评估等提供关键技术支持。【方法】基于课题组研制的小麦生长模拟模型,探讨生长模型在区域化应用过程中升尺度连接的方法,进一步将模型与GIS相耦合,建立小麦区域生产力预测模拟模型;并以江苏省2000年小麦产量的区域模拟为例,借助GIS技术完成了气象、土壤特性、管理措施等模型基本输入数据的空间栅格化预处理,通过将研究区域划分为许多均质栅格,解决了研究区域内环境条件的空间变异,实现了小麦生产力的区域模拟;并将江苏省内的栅格 模拟产量空间变异图和平均模拟结果同实际产量变异和统计产量进行了比较。【结果】模型模拟的产量空间分布 图可以较好的反映江苏省区域内实际小麦产量的变化规律,通过归并得到的江苏省县市平均产量与统计产量的均方根差为496.48 kg?hm-2。【结论】表明基于模型和GIS对不同生态条件下的小麦生产力进行模拟,具有较好的可行性。     

豫西南浅山丘陵区耕地地力评价研究———以南召县为例

豫西南浅山丘陵区地形地貌较为复杂,影响耕地地力因素较多。该研究以南召县为研究区域,在测土配方施肥工作取得丰富数据的基础上,利用Rs、GIS、GPS和计算机技术,对土壤图、土地利用现状图等相关图件、资料、数据进行数字化处理,确定评价单元并赋值,建立耕地资源基础数据库;采用特尔斐法、层次分析法和模糊数学综合评价法等科学方法,选取浅山丘陵区耕地地力评价指标,确定各指标权重和隶属度,开展县域耕地地力评价,并就其空间分布及主要属性进行了分析。结果表明,在南召县31100hm^2耕地中,一至五等地分别占耕地的9．87％、17．12％、22．13％、27．10％、23．78％,这一评价结果符合当地实际。该研究结果不仅直接应用于该县农业生产和耕地资源合理配置,而且为豫西南浅山丘陵区开展耕地地力评价在方法上进行了有益探索。     

安化县耕地地力建设及土壤改良利用对策

文章利用安化县耕地地力调查与评价成果,分析了安化县耕地地力生产潜力和耕地地力建设的主要经验及需要解决的问题,提出了加强耕地地力建设的对策和建议,对搞好耕地的区域布局、合理配置耕地资源、依法提升地力、发展农业产具有重要的意义。     

阿荣旗耕地地力评价与测土配方施肥技术应用

利用测土配方施肥调查数据,开展耕地地力评价是测土配方施肥补贴项目的一项重要内容,通过耕地地力评价,对耕地地力进行分等定级,分析各等级耕地的分布、面积、生产潜力、主要障碍因素、利用方向、改良措施,为推进农业结构调整、开展测土配方施肥、发展无公害农业、加强耕地质量保护与建设、改良利用土壤和促进生态建设提供重要科学依据。     

基于元胞自动机模型的耕地规划模拟研究

【目的】为研究耕地利用合理规划管理、生态旅游开发、经济发展提供合理依据。【方法】以云南省寻甸县为研究对象,基于ArcGIS平台,利用Python语言,结合元胞自动机模型(cellular automata,CA),从耕地规划的适宜性、限制性、竞争性3个角度出发,开发了基于元胞自动机模型的耕地规划模拟工具。利用云南省寻甸县2010和2015年土地利用现状数据,模拟出寻甸县2020年耕地指标控制下的耕地规划图。【结果】寻甸县2020年耕地面积为63 277 hm~2,比2010年多了8277 hm~2,未成林造林地、滩涂、村庄等其他地类转换为耕地的总面积为30 598 hm~2。新增耕地在空间上避让生态林地、草地等限制区,并以耕地地力评价为重要转换依据,具有稳定性。耕地规划模拟的Kappa系数为96%,模拟精度极佳。【结论】该方法模拟精度高,可用于解决耕地红线划定、耕地规划方案中的耕地不稳定性问题。     

耕地粮食生产能力隐性损失测算方法研究

对于耕地的粮食生产能力研究国内外多集中于评价其刚性损失,而缺乏对于其隐性损失的评价方法。本项研究利用经济计量分析方法及Arc GIS空间分析技术,以2008年北京市大兴区农户调研样点数据进行实例验证,分析粮食生产能力的隐性损失。结果表明:农户的耕地利用比较效益可导致耕地利用方式的变化和耕地利用强度的降低。其中耕地利用方式的变化可通过粮食播种面积的变化计算,耕地利用强度的变化可通过粮食作物的单产差异计算。同时在大兴区的实例研究中发现,测算样点潜力值呈现出区域分布规律:经济越发达的区域,耕地隐性生产能力损失越大,其粮食生产潜力也越大。     

基于GIS丘陵土壤分区的水稻施肥配方研究

 【目的】分析弋阳县土壤养分分布状况,划分弋阳县土壤肥力等别,绘制肥力等别图;创建施肥建议模型,得出各区明确而可行的水稻最佳经济效益施肥方案并得到相应施肥方案图。【方法】基于弋阳县2006—2008三年测土数据和基础地理数据,结合GIS 软件形成养分专题图、坡度图和高程图,分析丘陵县域土壤养分含量分布与地形的关系。结合耕地地力调查数据,进一步对该县土壤进行养分综合等级分区。在分区的基础上,选取能代表各区土壤肥力特性的水稻“3414”肥料试验,利用SAS软件对各“3414”试验数据进行肥料效应方程的拟合,结合方程求解各区水稻最佳经济效益和对应的施肥量、施肥比例。【结果】中、高含量的碱解氮、有效磷和速效钾主要分布在平原及低坡度区;低含量的碱解氮、有效磷和速效钾主要分布在丘陵、低山、岗埠地带。弋阳县耕地主要肥力等别区共9区,各区水稻最佳经济效益为8 313—13 500元/hm2,对应的氮、磷、钾施肥量高低有别,施用比例为1.0﹕0.18—0.49﹕0.48—0.85。【结论】丘陵县域土壤养分含量分布变异较大,与地形分布相关。采用宏观GIS和建模技术,结合土壤分析数据和田间试验数据,针对不同分区提出各区的施肥建议。     

不同地力水平下的小麦施肥效应

【目的】整理2005—2013年在河南省布置的1 247个小麦的"3414"田间试验,分析不同地力水平下小麦施肥后的增产效果、经济效益及氮、磷、钾肥利用效率,明确不同地力水平下河南省小麦施肥效应,为科学施肥提供理论依据。【方法】选取不施肥处理(N_0P_0K_0)、-N处理(N_0P_2K_2)、-P处理(N_2P_0K_2)、-K处理(N_2P_2K_0)和NPK处理(N_2P_2K_2),根据不施肥处理的产量将土壤基础地力划分为3.0 t·hm~(-2)、3.0—4.5 t·hm~(-2)、4.5—6.0 t·hm~(-2)、6.0 t·hm~(-2 )4个等级,研究不同处理不同地力水平下小麦施用氮、磷、钾肥的增产量、增产率、产值、施肥成本、施肥利润和产投比,以及肥料的农学效率、偏生产力、肥料贡献率、地力贡献率。另外,分析不施肥处理及各缺素处理的产量与相应养分肥料贡献率的关系。【结果】相比不施肥处理,施肥后小麦的产量显著提高,各施肥处理的增产量及增产率随地力水平的提高而下降。其中基础地力3.0 t·hm~(-2)时氮磷钾配施及增施氮、磷、钾肥的增产率分别为126.07%、75.98%、24.93%、17.73%,基础地力6.0 t·hm~(-2)时仅为24.35%、15.39%、10.36%、8.70%。在施肥经济效益方面,各施肥处理的产值、施肥成本、施肥利润及产投比均随地力水平的提高而升高,其中小麦产值和施肥利润均以基础地力6.0 t·hm~(-2)时的氮磷钾配施处理最高,分别为19.64×10~3、18.24×10~3 yuan/hm~2,基础地力3.0 t·hm~(-2)时的-N处理最低,分别为8.52×10~3、7.87×10~(3 )yuan/hm~2。在肥料利用率方面,农学效率和肥料贡献率总体随地力水平的提高而下降。地力贡献率平均为63.72%,随地力水平的提高而提高,各地力水平从3.0 t·hm~(-2)到6.0 t·hm~(-2)的4个等级的地力贡献率平均分别为43.57%、57.80%、70.29%、80.34%。肥料贡献率随相应不施肥处理小麦产量的提高呈对数趋势下降,并且显著相关,说明提高基础地力可减少小麦的对化肥的依赖。【结论】提高土壤基础地力能够促进小麦增产、增收,降低小麦产量对施用化肥的依赖;河南省小麦生产中应重视培肥土壤,并根据不同地力水平合理施肥以保证小麦高产稳产、提高施肥利润及肥料施用效率。     

陵川县耕地地力建设及土壤改良利用对策

利用陵川县耕地地力调查与评价成果,分析了陵川县耕地地力生产潜力和耕地地力建设存在的主要问题,并提出了加强耕地地力建设的对策和建议。这对搞好耕地的区域布局、合理配置耕地资源、依法提升地力、发展农业生产具有重要的意义。     

重庆稻田基础地力水平对水稻养分利用效率的影响

【目的】土壤基础地力水平与土壤养分的供应能力有着直接的关系,进而影响作物对土壤和肥料养分的吸收。研究基础地力与水稻养分利用效率的关系,评价不同地力水平下水稻对土壤和肥料养分利用的影响,为在不同地力下提高养分利用效率提供依据。【方法】利用2006—2012年重庆测土配方施肥项目水稻"3414"试验,调查每个试验点无肥区(N0P0K0)、无氮区(N0P2K2)、无磷区(N2P0K2)、无钾区(N2P2K0)和全肥区(N2P2K2)处理的产量及秸秆和籽粒氮磷钾养分含量,计算重庆不同区域水稻养分吸收量、土壤有效养分利用效率和依存率以及肥料回收率、农学效率,采用指数及线性拟合、基础地力产量分级方法评价基础地力对水稻养分利用效率的影响。【结果】重庆不同区域稻田基础地力产量5.40—6.45 t·hm~(-2),基础地力等级处于低和中低等级的(4 t·hm~(-2)和4—5 t·hm~(-2))样本数为63,占总样本量的25.6%。随着稻田基础地力等级的提高,水稻产量和养分吸收量也随之不断增加,高基础地力等级稻田其有机质和碱解氮也相对较高,p H过低可能是低基础地力等级稻田(4 t·hm~(-2))的限制因素。重庆水稻施氮磷钾肥增产率分别为18.5%、5.2%和3.9%,在相同的施肥水平下,随着基础地力等级的提高,水稻氮磷钾肥料回收率分别下降6.9%、4.5%和3.1%。基础地力产量与土壤有效氮利用效率、土壤养分依存率存在正相关,说明较高的基础地力会促进水稻对土壤养分的吸收,提高土壤养分利用效率,而基础地力与氮肥回收率、肥料农学效率呈负相关,说明高基础地力会降低肥料的利用效率。基础地力与土壤有效磷、有效钾养分利用效率和磷钾回收率相关性不强,但与相应氮指标能够达到显著相关或极显著相关,说明基础地力对氮的反映能力高于磷钾。【结论】高基础地力可以提高水稻产量和对土壤养分的吸收量,但对肥料养分的利用效率下降。在高基础地力条件下,施肥对水稻的增产作用和地力提升作用有限,应限制肥料的投入。     

基于GIS的耕地地力等级评价研究——以浙江省海宁市为例

以浙江省海宁市为试点,在GIS系统的支持下,利用耕地质量调查数据,农田水利设施状况数据及实验室分析数据,通过层次分析法和数学建模的方法,对海宁耕地进行了耕地地力的分级评价。评价得出的耕地分布状况和属性信息基本符合当地的实际情况,表明将GIS技术运用到耕地地力评价是一个切实可行的方法,对科学管理耕地具有指导意义。