作物产量差研究进展

目前作物实际产量与潜在产量之间存在较大的差距,缩小这个差距对于提高粮食产量.满足日益增加的粮食需求具有重要意义,特别是针对中国人多地少,水资源短缺的情况.其意义更为重要.首先阐述了进行作物产量差研究的重要性,并从产量差定义的提出与发展、研究涉及的尺度及分析方法等方面介绍了国内外作物产量差研究现状及进展,在此基础上提出目前作物产量差研究中存在的问题,并进一步探讨了今后作物产量差研究的主要发展方向.     

基于田块尺度的小麦产量差及生产限制因素解析

为了解析产量差的产生机制和冬小麦生产的限制因子,提出科学的缩减产量差的途径,本研究通过农户调查的方法对吴桥县不同田块的产量差进行了研究。分析表明:不同田块之间的产量差异明显,高产田块和低产田块之间的产量差距达3 375kg/hm2,与平均产量的差距为1 754kg/hm2,中低产田块具有较大的产量提升空间。通过对调查因素的分析,阐述了田块尺度产量差限制因素的影响作用,土壤肥力、肥料投入、土壤耕作、灌溉和病虫害防治等可控因素是田块产量差的重要限制因素。在冬小麦的生产投入构成中,肥料投入所占比例最大,并且不同收益的农户之间肥料投入呈现出明显的差异,而机械、农药、种子和灌溉等方面的投入差异不大。在投入达到一定水平后,随着投入继续增大,报酬递减,农户的投入与产出间的关系为:当冬小麦投入水平为4 102.5元/hm2,产投比达到最大值4.02。平衡施肥、提高肥料的利用效率是实现少投入高收益的根本途径,提高栽培耕作技术的到位率是缩减田块尺度产量差的重要途径。     

江苏省耕地产量差及生产限制性因子分析

产量差表征粮食增产空间,缩减产量差是提高粮食产量的重要途径,解析产量差限制因子为探索产量差缩减路径、提高粮食产量提供依据。本文基于江苏省2000—2018年地市统计数据,借助边界线分析法定量分析粮食生产限制因子对产量差的贡献率,并解析限制性因子最适值。结果表明：江苏省耕地平均产量差占到最高产量和平均产量的比例分别为23.47%和64.05%,表明粮食产量具有较高的提升空间;苏南、苏中和苏北地区产量差的关键限制性因素分别为复种指数、劳动力和单产;江苏省粮食复种指数为1.6、机械总动力为5.3 kW/hm2、施肥强度为487.64 kg/hm2时粮食产量最高,是粮食生产要素投入最适值,其中施肥量超出施肥警戒线,表明江苏省农业施肥利用效率低下;转化产量差可实现苏南、苏中和苏北粮食增产30.3%、17.73%和21.45%,同时对耕地的需求量减少8.8%、13.38%和9.02%。因此,提出增加耕地复种规模,改善农业生产条件,政府加强对农户施肥指导以及提高机械化水平等缩减江苏省粮食产量差,促进粮食可持续生产和保障粮食安全的政策建议。     

湖南省双季稻产量差时空分布特征

【目的】湖南省是中国主要的双季稻种植区之一,2014年湖南水稻总产量位居全国第一,在中国籼稻生产中占重要地位。研究湖南省双季稻区早稻和晚稻潜在产量特征,明确潜在产量、实际产量以及产量差时空分布特征。【方法】论文基于湖南省1981—2010年气候资料、水稻作物资料、土壤资料及产量统计资料,对ORYZA v3进行调参和验证,选用决定系数(R2)、D指标、均方根误差(RMSE)、归一化均方根误差(NRMSE)、平均绝对误差(MAE)等评价指标来评价模型调参验证的结果。然后利用调参验证后的ORYZA v3模型并结合Arc GIS软件模拟分析湖南省双季稻的潜在产量时空分布特征,再结合双季稻实际产量,分析早稻和晚稻产量差绝对值及相对值过去30年的时间变化趋势及空间分布特征,明确研究区域双季稻的产量可提升空间。【结果】(1)调参验证后的ORYZA v3模型对研究区域早稻和晚稻的出苗—穗分化、出苗—开花、出苗—成熟的时间(天数)以及产量具有较好模拟效果,可用于湖南双季稻潜在产量模拟研究。(2)1981—2010年间湖南省早稻和晚稻潜在产量呈北高南低的空间分布特征,高值区为研究区域中部的武冈和邵阳等地,低值区为南部的丘陵地区;研究区域内东部地区双季稻潜在产量稳定性略高于西部地区,早稻潜在产量稳定性高于晚稻。研究时段内早稻和晚稻潜在产量随时间呈降低趋势,且晚稻潜在产量降低速率更快。(3)研究区域内双季稻产量差空间分布差异较大。研究区域内北部地区早稻和晚稻产量差最大,表明该地区双季稻产量有较大的可提升空间;西南部地区双季稻产量差小于北部地区,且早稻产量差最小而晚稻产量差相对较大,即西南部地区晚稻产量可提升空间大于早稻。研究时段内湖南省早稻和晚稻产量差均呈缩小趋势,且晚稻的产量差缩小速率大于早稻。【结论】气候变化背景下平均气温的升高使得双季稻潜在产量呈现下降趋势,同时品种的改进、栽培技术进步及生产投入增加,实际产量不断增加,研究时段内除个别站点(道县、沅江等)外早稻和晚稻的产量差均呈减小趋势。研究表明湖南省双季稻区内早稻产量差普遍高于晚稻且其随时间缩小的速率小于晚稻,这是由于早稻生长季内日照时数增加对早稻生长发育和产量形成的正效应可以部分抵消温度升高的负效应。同时,早稻产量差呈现增加趋势的站点多于晚稻,因此湖南省双季稻产区早稻产量提升空间较晚稻大。     

作物产量潜力及其提高途径探讨

本文分析了迄今为止学术界对如何提高作物产量潜力方面的研究，重点指出作物的种植效益已经开始下降，进一步提高作物的产量和产量潜力已经变得越来越困难，作物的产量潜力是有极限的；提出了作物产量的“系统潜力“理念，将提高作物产量潜力的途径归纳为育种手段、栽培措施、优化投入、控制逆境和改善环境5个方面。     

影响汤原县旱田作物产量的主要限制因素及对策

经过多年的生产实践，找出了影响汤原县旱田生产的主要因素是“瘦”和“硬”，并提出了用培肥地力、打破犁底层等相应的解决办法。     

中国耕地粮食生产能力及产量差测算

为准确测算现有农业生产科技水平下的中国粮食生产能力,以2012—2016年最新粮食作物审定品种的区域试验产量为基础,构建测度模型,估算中国(不包括香港和澳门特别行政区及台湾省)耕地粮食的育种生产能力,测算中国耕地粮食产量差(增产潜力)及生产能力开发程度,并分析省际差异规律。结果表明:1)中国现有耕地粮食生产能力是8.46×10~8 t,实际粮食产量是5.48×10~8 t,差值达2.98×10~8 t,占粮食实际产量的54.38%,耕地生产能力开发率为0.63,说明中国耕地粮食潜力有待进一步挖掘。2)中国耕地粮食总生产能力和潜力较大的省市自治区是:黑龙江省、河南省、山东省、河北省、吉林省、安徽省、内蒙古自治区、江苏省、湖南省、四川省、辽宁省、湖北省、云南省和江西省,应作为未来耕地保护和农田建设的重点对象,可通过土地整治和栽培技术等手段,提高耕地质量。3)同时,开发耕地生产潜力需因地制宜,实现提高粮食产量和保护生态的平衡。在江西省、福建省和浙江省,建议加大农田基础设施建设,提高耕地生产能力;在河北省,需提高水资源利用率,实现节水保粮;在宁夏回族自治区、甘肃省和陕西省,需协调农业-能源-水资源关系,实现绿色可持续发展;在广西壮族自治区、贵州省和云南省,可以利用气候优势,在缓坡丘陵区种植茶树、花卉,发展特色农业;在内蒙古自治区、西藏自治区和青海省,不建议过度开发粮食生产潜力。     

山东省冬小麦产量差与氮肥利用效率差形成机理解析

【目的】量化山东省冬小麦产量差及氮肥利用效率差,分析产量差和效率差之间的关系,明确环境、栽培条件及生理因素对产量差的贡献,探讨协同缩差增效的可能途径,为冬小麦产量差缩减和资源利用效率提升提供理论依据。【方法】本试验于2016—2020年在山东济宁、德州、烟台和淄博4市进行,综合肥料投入、播种密度和灌溉水平等管理措施,设置了超高产水平（SH）、高产高效水平（HH）、农户水平（FP）和基础产量水平（ISP）4种模式,定量分析不同产量水平冬小麦产量差和氮肥利用效率差,分析产量差和效率差之间关系,讨论产量差和效率差形成的影响因素及缩差增效的可能途径。【结果】当前山东冬小麦高产纪录与SH、SH与HH、HH与FP以及FP与ISP之间的产量差分别为2 729.1、674.3、1 042.9和4 349.8 kg·hm^-2,SH与HH、HH与FP之间的氮肥偏生产力差分别为-13.54和15.67 kg·kg^-1;产量和氮肥偏生产力之间存在着二次抛物线关系。当前降水、光温等不可控因素和肥水投入等可控因素对产量差的贡献率分别为31.16%和68.84%。结果显示,平均叶面积指数（MLAI）、平均净同化率（MNAR）、单位面积穗数（EN）和粒重（GW）差与SH和HH之间的产量差呈显著正相关关系;而收获指数（HI）、穗粒数（GN）和粒重（GW）差与HH和FP之间的产量差呈显著正相关。SH和HH处理较FP处理有更高的地上部生物量、单株分蘖数以及分蘖成穗率。【结论】当前山东省冬小麦农户产量只实现了最高纪录产量的64.34%,通过优化水肥投入量、提高追肥比例、增施有机肥和锌肥等栽培措施可使冬小麦产量差缩减23.46%,氮肥偏生产力提高56.99%。花后物质生产能力仍然是小麦产量提升的限制因素,在保证花后光合同化的同时,提高花前物质的再转运以提高收获指数是农户模式向高产高效发展的有效途径。     

850试验区气象因子对作物产量的限制分析

对850试验区进行了降水、积湿的限制因子分析，得出降水是作物产量主要限制因子，且该实验区旱涝频繁交替发生。利用建立的作物预测模型，得出小麦、玉米、大豆优化理论产量的气象因子数值。     

黑龙江省春玉米产量潜力及产量差的时空分布特征

【目的】研究黑龙江省春玉米不同水平产量潜力及各级产量潜力之间产量差的时空分布特征,分析研究区域制约春玉米生产的限制因素。【方法】以黑龙江省春玉米种植区为研究区域,利用当地气候资料、作物生育期、栽培管理措施和土壤资料,使用区域尺度验证后的农业生产系统模型（APSIM）,分析研究区域春玉米1981-2010年不同水平产量潜力,明确春玉米产量潜力及各级产量差的时空分布特征。【结果】研究区域内春玉米产量潜力与玉米生长季内日照时数分布趋势一致,西部高于东部,产量潜力年际变化趋势有增有减;春玉米雨养产量分布特征与生长季降水量分布特征相似,表现为中部高于东西部的趋势,降水量愈少的地区,雨养产量低且稳产性愈差;最近30年研究区域82%的站点雨养产量呈下降趋势,雨养产量的不稳定性远高于产量潜力的不稳定性,气候土壤生产力区域特征为西部齐齐哈尔和绥化地区最低。近30年因降水变化造成的产量差呈增加趋势,表明生长季干旱发生风险加大。【结论】降水是制约黑龙江省西部玉米产量的主要因素,可通过灌溉提高产量;中部伊春地区、通河地区和牡丹江地区,水分不是限制春玉米产量的因素,提高产量的途径是改良土壤条件及优化栽培管理措施;在雨养条件下,东部的三江平原通过改良土壤物理性状,可提高产量16%-22%。     

辽宁省粮食作物的生产潜力和高产对策分析

从作物产量限制因子和产量形成规律分析了辽宁省粮食作物的生产潜力．辽宁省Ｃ４作物如玉米、高梁的最高理论亩产量可达１４３４ｋｇ，Ｃ３作物如水稻可达１０７０ｋｇ．依靠政策、科学技术和物资投入是实现作物高产的保证；加强高产栽培技术配套措施的研究和推广，搞好作物品种改良是实现高产的技术途径．     

作物营养与作物增产机理研究进展

叙述了施肥方法与提高肥料利用率，营养与作物增产机理，以及微生物与作物营养之间的关系等方面的研究进展。     

作物品种产量潜力研究概况

不断挖掘作物的产量潜力,提高作物单产,是确保中国粮食安全的重要途径。本文介绍了作物品种产量潜力的研究概况,从遗传改良和光合生理基础两个方面进行了深入分析,总结了提高作物品种产量潜力的基本途径,并对作物产量潜力的研究前景进行了展望。     

重庆市粮食单产及均衡增产潜力空间分异

以县域为基本研究单元,利用变异系数、泰尔指数、ESDA方法和区域粮食增产潜力测算,探究粮食单产空间差异变化及空间格局演变,并在此基础上进行粮食均衡增产潜力分析。结果表明:(1)2000~2014年间,重庆市粮食单产变动态势呈现"V"型,2007年单产水平最低。(2)重庆市粮食单产总体差异呈缩小趋势,总体差异贡献度为一小时经济圈渝东北区渝东南区,区域差异为渝东北区一小时经济圈渝东南区。(3)研究期间,粮食单产存在明显的空间集聚特征。(4)重庆市可划为3个一级、8个二级均衡增产类型区,粮食单产增产潜力为一小时经济圈渝东北区渝东南区,总增产潜力表现为渝东北区一小时经济圈渝东南区,全市总增产潜力为4.20×10~6 t。     

高产农田土壤有机质特征研究进展

有机质在土壤中起着重要作用,作为粮食生长所需营养物质的重要来源,一直受到各国学者的普遍重视。粮食产量随着有机质含量的增加而增高,但并不是有机质越高,产量越高,粮食产量在一定范围内与有机质含量的多少呈现正态分布。高产土壤对有机质有影响,同时后者制约着前者,土壤属性、耕作、施肥等因素对两者也都有影响。从粮食产量与土壤有机质关系出发,对目前还存在主要问题及今后的研究方向进行了展望。     

温度与光照对水稻产量的影响研究进展

温度与光照是影响水稻生长发育的2个最重要的生态因子,总结了其对水稻产量及构成因素的影响,认为水稻产量构成与温度、光照等生态因子之间存在着极其复杂的关系,水稻高产应该是品种、生态环境和栽培技术的最优组合。     

基于年景变化的施肥决策

借用作物产量预报的研究方法,以现代数理统计方法为手段,以北京地区30余年小麦产量、气象数据时间序列为材料,通过定性划分作物产量年型,给出了基于年景变化施肥决策的一般方案。这对传统的肥料一作物产量施肥模型来说,是一种研究领域上的拓宽。     

作物化感作用研究进展

综述了作物化感作用近期的研究进展。介绍了作物水抽提物、根分泌物、自毒作用、化感物质的研究动态,并阐述了作物化感作用及其机理、化感作用的研究方法,指出作物化感作用研究中存在的问题和研究方向。