研究以河南省17个气象站点的1980年-2004年日气象资料为基础,借助GIS的空间分析功能,采用AEZ模型定量计算河南省县域的夏玉米光合、光温生产潜力,并结合县域尺度的夏玉米实际产量数据,分析各县市夏玉米光合、光温资源利用率的空间差异,对河南省夏玉米的光合光温资源利用效率进行评价。讨论了河南省夏玉米的光合、光温资源利用效率有着一定的空间分布规律,且与生产潜力图有着较大的空间差异,各县域的资源利用率也差异显著的原因。结果表明:①夏玉米的光合、光温生产潜力县域之间差异明显,且二者均表现出从东南向西北递增的空间分异规律;②县域夏玉米的光合、光温资源利用效率呈现出与相应潜力值大体相反的空间分布,即由...

[目的]准确预估未来气候变化条件下河南省夏玉米产量的变化,探索保障河南省夏玉米生产可持续发展较为有效的适应措施。[方法]将河南省划分为4个夏玉米主栽区,引入未来气候变化情景数据,分别为基准气候条件(RCPrf,1951-2005)和未来(2006-2050)RCP 4.5(中)、RCP 8.5(高)两种浓度路径(RCPs)情景。利用CERES-Maize模型模拟未来气候变化对河南省夏玉米潜在产量和雨养产量的影响。以作物模型和气候情景数据为基础,分别模拟改变种植密度、调整播期和优化灌溉方式3种适应措施的增产效果。[结果]未来不同气候变化情景下,河南各地区夏玉米潜在产量较基准条件降低6.1%～18.1%(RCP 4.5)和14.3%～24.6%(RCP 8.5),其中RCP4.5情景下豫北减产最高(15.9%),RCP 8.5情景下豫东减产最高(21.1%);夏玉米雨养产量较基准条件降低5.1%～28.5%(RCP 4.5)和8.3%～28.9%(RCP 8.5),豫东减产最高,减产率分别为20.1%(RCP 4.5)和24.4%(RCP 8.5);不同气候变化情景下,夏玉米潜在和雨养产量差在0～2 814 kg/hm~2(RCP rf),0～1 868 kg/hm~2 (RCP4.5)和0～2 132 kg/hm~2 (RCP 8.5),豫北产量差最高,豫西南降水较充足产量差最低,豫北和豫西产量差较基准条件降低,豫东产量差略增加。通过改变种植密度、调整播期和优化灌溉方式等措施,探讨不同适应措施的应用效果表明,种植密度每增加1万株/hm~2,夏玉米潜在产量增加3.8%～4.0%(豫北和豫东)和5.2%～5.6%(豫西和豫西南);雨养产量增加3.2%～3.7%(豫北和豫东)和5.2%～5.5%(豫西和豫西南)。播期推迟10 d,夏玉米潜在产量各区分别提高1.6%～9.5%(RCP 4.5)和2.7%～8.5%(RCP 8.5),雨养产量各区分别提高3.8%～13.2%(RCP 4.5)和5.4%～13.1%(RCP 8.5)。优化灌溉措施更适用于豫北和豫东,最高可分别增产31.4%,19.4%(RCP 4.5)和34.2%,16.9%(RCP 8.5)。[结论]未来RCP情景夏玉米潜在产量、雨养产量较基准气候条件均降低;增加种植密度、播期推迟10 d可实现增产,在播种期和拔节-抽雄期2个阶段同时灌溉,可提高水资源利用效率。

为模拟未来气候变化对夏玉米发育期影响并估算增温背景下夏玉米收获至冬小麦播种间可调节热量资源,将河南省划分为4个夏玉米主栽区,引入未来气候变化情景(RCPs)数据驱动参数本地化后的CERES-Maize模型开展研究。结果表明:2006—2060年夏玉米生长季积温呈显著上升趋势,较基准条件(1951—2005年)平均增加179(RCP 4.5)和235℃·d(RCP 8.5)。未来情景下夏玉米播种—开花和播种—成熟日数均呈缩短趋势,其中豫西(Ⅱ区)的变化率高于其他地区。2050s夏玉米播种—开花期全省平均缩短2.7(RCP 4.5)和3.4d(RCP 8.5),播种—成熟期平均缩短9.4(RCP 4.5)和11.6d(RCP 8.5),其中豫西(Ⅱ区)缩短最多。夏玉米可调节热量资源估算结果表明,未来气候变化情景下夏玉米成熟后—冬小麦播种前可调节热量资源豫东(Ⅲ区)增加最多,分别增加244.6(RCP 4.5)和296.8℃·d(RCP 8.5),豫西(Ⅱ区)增加最少,分别增加152.3 (RCP 4.5)和215.8℃·d(RCP 8.5)。未来气候变化情景下夏玉米可生长日数豫西南(Ⅳ区)增加最多,分别增加9(RCP 4.5)和11d(RCP 8.5),其他各区夏玉米可生长日数在RCP 4.5情景下分别增加8 (豫北Ⅰ区)、6 (豫西Ⅱ区)和8d(豫东Ⅲ区);RCP 8.5情景下分别增加9(豫北区)、8(豫西Ⅱ区)和10d(豫东Ⅲ区)。秋收秋种间可调节热量资源的增加将对提高玉米产量产生重要作用。

【目的】研究夏玉米各产量层次之间的物质生产及资源利用能力,量化山东省夏玉米籽粒产量与光、温资源利用效率的差异,明确农业生产条件和栽培措施对产量差及效率差的贡献率,探讨产量差、效率差协同缩减的可能性,为缩小夏玉米产量差距、提升资源利用效率提供理论依据。【方法】本试验于2017—2018年在山东省泰安、淄博和烟台3市进行,针对山东夏玉米生产调研出的问题,在同一地块采用综合管理模式,从合理密植、优化肥水、增产增效的角度设计了4种管理模式,模拟超高产水平(SH)、高产高效水平(HH)、农户水平(FP)和基础产量水平(CK)4个产量层次,定量分析不同产量层次之间的产量差及光温资源生产效率差。结合光温生产潜力分析和作物产量性能分析,探究产量差和效率差的影响因素及缩差增效途径。【结果】当前山东省夏玉米光温潜力与超高产水平、超高产水平与高产高效水平、高产高效水平与农户生产水平、农户生产水平与基础产量水平之间的产量差分别为5.85、0.82、1.90、1.35 t·hm~(-2),光能生产效率差分别为1.74、0.15、0.28、0.45 g·MJ~(-1),温度生产效率差分别为1.09、0.10、0.17、0.28 kg·hm~(-2)·℃~(-1);当前不可控因素对产量差和光、温生产效率差的贡献率分别为58.49%和66.09%,可控因素对产量差和光、温生产效率差的贡献率分别为41.51%和33.91%,地域差异因素对产量差、光能生产效率差和温度生产效率差的贡献率分别为1.98%、2.49%和3.24%;产量差与光温资源生产效率差之间有显著相关性;SH和HH处理较FP处理和CK有较高的地上部生物量、生育期平均叶面积指数(MLAI)和冠层光能截获率。【结论】当前山东省夏玉米农户生产水平与光温潜力水平之间的产量差、光能生产效率差、温度生产效率差分别为8.56 t·hm~(-2)、2.17 g·MJ~(-1)、1.35 kg·hm~(-2)·℃~(-1),产量与光、温资源利用效率仍有较大的提升空间。玉米籽粒产量差和光、温资源利用效率差显著相关,在现有农户管理措施的基础上,应用高产高效管理模式(种植密度增加1.5×10~4株·hm~(-2),适当增加施肥量,将一次性施肥改为于播种期、大喇叭口期、开花期和乳熟期采用水肥一体化方式分次施肥)能够缩小产量差距1.90 t·hm~(-2),提高光、温资源生产效率14.74%和14.41%,是协同缩差增效的有效技术途径。

为揭示气候要素和品种及管理措施变化对冬小麦和夏玉米生育期的影响,利用1980—2014年河南省30个冬小麦站点和18个夏玉米站点的物候观测资料和逐日气象资料,通过一阶差分结合逐步回归的方法分析生长季温度、降水和辐射3个气候要素变化以及品种及管理措施变化对冬小麦、夏玉米全生育期和各生育阶段长度的影响。结果表明:1)河南省冬小麦返青期推迟,拔节、抽穗和成熟期提前;返青-拔节期、拔节-抽穗期分别缩短了4.8±1.9和3.3±0.9 d/10年,抽穗-成熟期延长了2.3±0.8 d/10年,全生育期长度无显著变化趋势。夏玉米大部分站点物候期变化趋势不显著;44%的站点全生育期延长,主要表现在抽雄-成熟期延长2.5±1.4 d/10年。2)冬小麦生长季温度升高,33%的站点降水减少,总辐射无显著变化趋势;气候要素变化主要发生在返青-拔节期。夏玉米生长季温度升高的站点占39%,降水量无显著变化趋势,39%的站点日均总辐射减少;温度升高主要发生在出苗-拔节期,日均总辐射减少主要发生在出苗-拔节期和抽雄-成熟期。3)冬小麦全生育期长度对温度、降水和辐射变化均较敏感,夏玉米全生育期长度对温度和辐射变化敏感。温度、降水和日均总辐射变化使河南省冬小麦全生育期平均缩短了6.3±4.2 d/10年,使夏玉米全生育期平均缩短了0.8±0.9 d/10年;而品种等其他因素使冬小麦和夏玉米全生育期分别延长了5.2±5.4和2.6±2.6 d/10年。气候要素变化缩短了河南省冬小麦和夏玉米的生育期,品种及管理措施等因素改变减缓了气候的负作用。但是各要素变化对河南省冬小麦、夏玉米全生育期、各生育阶段长度的影响仍存在较大的不确定性。

科学评价各种影响因素在作物产量空间分异中的作用,对因地制宜进行粮食生产功能区划定、种植结构选择、中低产田改造、高标准粮田建设等农业生产实践具有重要意义。本文以河南省为研究区,收集整理2008—2010年各县田间肥料试验数据、耕地地力评价资料和夏玉米生长季气象数据,利用Boruta算法和随机森林模型定量评价施肥、土壤、气候、品种和灌排等5个组别共计17个因素对夏玉米产量空间分异的影响。结果显示:河南省夏玉米高产区主要分布在豫北黄淮海平原区,中产区主要分布在豫东平原区和南阳盆地,低产区分布在豫西、豫南和南阳盆地外围的丘陵山地。产量年际波动较小的区域主要集中分布于中产区。17个因素对夏玉米产量空间分异均有重要影响。施肥,尤其是配方施肥,虽然可以有效提高作物产量,但是并不能改变作物产量的空间分布格局。上述结果表明,作物产量空间分布格局主要受气候、土壤和立地条件等区域性因素的综合制约,有效保护高产稳产的优质耕地资源、通过消除土壤障碍因素和改善耕地立地条件提高耕地基础地力是保障可持续粮食安全的重要途径。

近年来,无污染、可再生的绿色能源———风能,其潜在的价值逐渐被开发与利用。为了更加合理地利用河南省风能资源及研究气候变化条件下河南省风能的变化趋势,论文利用1971—2000年期间的河南省气象台站风速资料,采用统计方法和流体力学风能计算方法,结合ArcG IS系统对河南省的风能及分布进行了研究。研究结果表明:①特殊的地形特征造就了河南省风速较大区域主要集中在豫北、豫中、豫东的平原地带及豫南,西部及北部太行山区平均风速相对较小,区域风速差值较大;②30 a间河南大部分区域的风速变化为逐渐减小趋势,只有个别站点风速表现为趋势略增或趋势稳定;豫东为风速减小最大的区域,豫西、豫中及豫南地区风速变化趋势...

基于云南省29个典型气象站1953年-2011年的气象资料和16个州(市)1979年-2011年的玉米生产资料,分析云南省夏玉米生长季4个时间尺度的干旱风险时空变化特征,计算其标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),并验证了其与玉米减产率的正相关性。结果表明,SPEI能够较好地反映云南省历史干旱变化的时空特征和夏玉米的产量变化情况:①随着时间尺度的增加,SPEI值变化幅度减小,干旱频率降低、持续时间增长。3个月尺度的SPEI-3和6个月尺度的SPEI-6可体现干湿季节变化,12个月尺度的SPEI-1...

目的分析河南省主要玉米品种杂种优势的利用模式。方法利用玉米基因组的143对SSR引物,从中筛选出均匀覆盖玉米染色体组的95对多态性引物,对河南省主要审(认)定品种的亲本及少数其它自交系进行PCR扩增,用UPGMA法对自交系进行聚类分析,同时对河南省审定品种及部分外引品种在1981～2003年的利用情况进行统计分析。结果(1)河南省审(认)定品种的主要自交系可分为Reid、温热、四平头、旅大红骨、Lancaster和综合种选系6个类群,与系谱分析基本吻合;(2)河南省玉米生产上利用的杂优模式主要有12种,其中Reid×唐四平头、Lan.×旅大红骨两种主要模式的应用面积分别为26.47%和20.6...

【目的】分析河南省玉米地方品种的遗传多样性,为进一步改良利用提供合理方案。【方法】利用表型和SSR标记基因型,对88份有代表性的地方品种进行遗传多样性分析。【结果】这些地方品种农艺性状表现出较大差异,表型聚类将其划分为7个类群,大部分品种聚在一个类群内,但仍有部分品种独立成群。SSR分析表明,每对引物可以稳定检测到2～10个等位基因,40对SSR引物共检测到198个等位基因,平均每个位点4.95个等位基因,遗传相似系数为0.63～0.89。SSR标记聚类分析同样将此材料划分为7个类群,大部分品种仍主要集中在一个主群内。Mental测验结果表明,表型同基因型距离矩阵间存在极显著正相关(r=0.7...

为科学划分河南省适宜小麦和夏玉米两熟种植的不同生态区,利用26个有代表性的县(市)气候和土壤肥力资料及历年小麦和夏玉米平均产量等46个指标,提取出7个主成分,采用类平均法,进行聚类分区。结果表明,26个有代表性的县(市)可分为六大区:第Ⅰ区包括12个样本县(市),覆盖了河南省豫北和豫东的大部分地区和豫中的部分地区,可分为4个亚区;第Ⅱ区包括9个样本县(市),位于河南省中南部;第Ⅲ区包括偃师和济源两个样本市;Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3亚区和Ⅱ、Ⅲ区都是小麦和夏玉米两熟适宜种植区,Ⅰ-4亚区是小麦和夏玉米两熟次适宜种植区。第Ⅳ区仅包括温县,该区位于太行山的山前平原,热量资源较丰富,土壤肥沃,灌溉条件好...

以新玉15号、新饲玉10号为试验材料,在新疆天山以北地区进行夏播和麦后复播青贮玉米光温特性和产量的对比。结果表明,夏播青贮玉米整个生育期在温光资源占用率上好,产量高。复播青贮玉米生殖生长阶段在9月份之后,光热资源减少,青贮玉米的生长发育速度明显减慢,产量低。复播新玉15号干物质产量比夏播减产18.3%,复播新饲玉10号干物质产量比复播减产53.8%。青贮玉米复播和夏播相比,降低最明显的是鲜百粒重、穗干重和株高。

【目的】估算河南省小麦、玉米氮肥需求量和节氮潜力,为河南省及黄淮海区域实现化肥零增长提供依据。【方法】通过统计数据分析河南省小麦、玉米生产和氮肥消费情况及趋势;基于测土配方施肥项目"3414"多年多点试验分析河南省小麦(n=748)和玉米(n=624)氮素累积量及生产单位籽粒的氮素需求;采用肥料效应计算最高产量施氮量和经济最佳施氮量,并在此基础上计算河南省小麦、玉米氮肥需求总量,估算河南省小麦、玉米节氮潜力。【结果】河南省小麦、玉米氮肥总消费量持续增加,单质氮肥消费量呈下降趋势,复混氮肥数量增加。2015年全省小麦、玉米氮肥消费量分别为133.0×10~4 t和60.9×10~4 t。河南省小麦、玉米地上部氮素累积量平均为209.4和183.7 kg·hm~(-2),每生产1 000 kg籽粒的氮素需求量平均为29.1和23.0 kg。肥料效应函数法计算的河南省小麦、玉米最高产量施氮量平均值分别为171.0 kg·hm~(-2)和202.5 kg·hm~(-2);经济最佳施氮量平均分别为155.1和172.8 kg·hm~(-2)。全省小麦氮肥需求总量折纯氮为57.8×10~4—67.7×10~4 t,节氮潜力为21.8×10~4—48.8×10~4 t,节氮16.4%—36.7%;全省玉米氮肥需求总量为42.7×10~4-67.7×10~4 t,节氮潜力最高为18.2×10~4 t,节氮30.0%。【结论】河南省小麦、玉米氮肥消费量与需求量持续增长,当前产量和管理水平下,实际消费量高于需求量;通过合理的氮肥管理,河南省小麦和玉米仍有很大的节氮潜力。

【目的】在当前气候变化和夏玉米品种更替的背景下,如何调整品种和播种期以适应当地有效积温的变化对夏玉米的生产具有重要的意义。本研究通过分析不同熟期夏玉米品种产量形成对播期的响应,以期为当地适宜播期和品种的选择提供理论依据。【方法】2017—2019年,共选用3个中早熟夏玉米品种登海518(DH518)、京农科728(JNK728)、登海618(DH618),3个中晚熟品种郑单958(ZD958)、登海605(DH605)、先玉335(XY335)作为试验材料,并设置6月5日(E)、6月15日(N)、6月25日(L)3个播期,探讨播期对不同熟期夏玉米授粉结实和产量形成等的影响。【结果】播期推迟至6月25日,各品种千粒重增加,单位面积穗数、穗粒数显著降低,产量下降。与6月25日播种中晚熟品种相比,6月5日播种,产量和有效积温生产效率分别增加28.81%和16.24%;与6月25日播种中早熟品种相比,6月15日播种,产量和有效积温生产效率分别增加18.92%和14.66%。随播期推迟,不同品种全生育期有效积温降低1.21%—10.62%,中晚熟品种的降幅大于中早熟品种;中早熟品种总结实率降低6.25%—19.94%,中晚熟品种总结实率降低8.11%—27.32%,中晚熟品种的降幅大于中早熟品种;不同品种空秆率增高1.42%—14.72%,与品种熟期无关;中早熟品种收获指数先升高后降低,变幅在15.91%—20.23%,中晚熟品种收获指数降幅在2.36%—27.69%。不同品种产量与有效积温呈正相关,且吐丝期—成熟期有效积温与产量的关系更密切;有效积温、收获指数、总结实率、全生育期天数4个因素中,中早熟品种的产量与收获指数、总结实率的关系更密切,而中晚熟品种的产量与有效积温、收获指数的相关性更强;中早熟品种的有效积温与全生育期天数的相关性强于其与总结实率、收获指数和产量的相关性,而中晚熟品种的有效积温与产量的相关性强于其与收获指数、总结实率和全生育期天数的相关性。【结论】中早熟品种产量受有效积温限制较小,1 700℃·d左右的全生育期有效积温更有利于保证其较高的结实率和收获指数,进而获得高产;中晚熟品种产量受有效积温限制较大,1 800℃·d以上的有效积温更有利于其产量的增加。在当地气候条件下,6月5日左右播种中晚熟品种、6月15日左右播种中早熟品种,有利于获得较高产量且提高有效积温生产效率。

农业土地资源的有效利用可以大大提高农业生产的经济效率，因此成为人们关注的话题。文章以河南省为例，利用数据包络分析法，以农业用地面积、政府财政支持、劳动力投入等指标构建了适合河南省农业土地利用效率评价指标体系，并通过建立ＢＣ２模型，以２０１０～２０１４年农业数据为对象，对农业土地利用效率评价进行综合性评价研究。评价结果表明：河南省农业土地利用综合效率呈提高趋势，其效率平均值为０．９２７。其中，河南西部和南部综合效率较高，北部、东部综合效率相对较低。