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农产品水足迹研究进展

应用生态学报 2015年第10期26卷 3207-3214页

作者：路杨刘秀位张喜英中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050021 中国科学院大学北京100049

水是人类生产生活的重要资源,科学合理地评价人类活动对水资源的影响是实现水资源可持续利用的重要保障.水足迹概念的提出创新性地将人类活动消耗的水资源区分为绿水、蓝水和灰水,拓展了水资源可持续利用的评价思路.基于虚拟水(VW)的水... 详细信息

水是人类生产生活的重要资源,科学合理地评价人类活动对水资源的影响是实现水资源可持续利用的重要保障.水足迹概念的提出创新性地将人类活动消耗的水资源区分为绿水、蓝水和灰水,拓展了水资源可持续利用的评价思路.基于虚拟水(VW)的水足迹理论和基于生命周期(LCA)的水足迹理论将水质与水量的概念相结合,成为了农业水资源管理研究的热点内容.基于VW的水足迹理论主要包括绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹的计算,以及水环境可持续性评价,而基于LCA的水足迹理论体现了水资源的消耗和污染及其对环境造成的综合影响.本文详细介绍了这两种水足迹理论的计算方法与环境可持续评价的研究进展,对比分析两种水足迹理论在描述农产品生产用水及其环境影响方面的差异性,并对其研究前景进行了展望.

关键词：水足迹生命周期评价环境影响农产品

利用产量差距方法进行华北冬小麦产量受气候影响规律的分析——以河北省栾城县为例

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中国生态农业学报 2014年第2期22卷 234-240页

作者：郑娜刘秀位王锡平河北师范大学资源与环境科学学院河北省环境演变与生态建设实验室石家庄050024 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050022

为了进一步分析华北气候要素对小麦产量的影响,基于地处华北腹地的中国科学院栾城农业生态系统试验站,采用逐日作物生长动态模型模拟冬小麦生产潜力(Ymp),并计算其与充分灌溉条件下实际产量(Yh)的产量差距(YG),利用相关分析和逐步回归分... 详细信息

为了进一步分析华北气候要素对小麦产量的影响,基于地处华北腹地的中国科学院栾城农业生态系统试验站,采用逐日作物生长动态模型模拟冬小麦生产潜力(Ymp),并计算其与充分灌溉条件下实际产量(Yh)的产量差距(YG),利用相关分析和逐步回归分析,进行Yh、YG与不同时段气候因子的关系分析。结果表明,抽穗前日照时数和各温度因子与YG表现为正相关趋势,而抽穗后日照时数、日较差与YG为负相关趋势。说明生育前期较好的光温条件更多地增加生产潜力,而后期光照、日较差增加可以更好地满足冬小麦旺盛生长的需要,更多地提升冬小麦的实际产量。从实际产量来看,整个小麦发育期多个时段的日照时数和气温日较差对Yh呈正相关的影响趋势,表明生长季较高的光照和日较差条件对冬小麦实际产量有利。几乎整个发育期降水量与YG表现出负相关趋势,但与充分灌溉条件的Yh相关不显著,说明降水对YG的影响主要在于对生产潜力的减少作用。只有6月上旬降水量与YG呈显著正相关,与Yh有较弱负相关,说明接近成熟时降水对充分灌溉条件的小麦产量可能有不利影响。

关键词：华北平原冬小麦产量差距生产潜力气候变化

基于探地雷达和电容法的作物根系原位无损测量技术研究进展

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农业工程学报 2020年第20期36卷 226-237页

作者：刘秀位谷慧杰韩洁姜寒冰段世名中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049 河北科技大学图书馆石家庄050018

改善根系结构提高作物的抗逆特性是保障粮食安全的有效途径。但传统破坏性取样根系测量方法费时费力,且破坏了根系的原位状态。为满足栽培和育种对根系信息的需求,亟需发展原位无损的根系测量方法。因此,该研究综述了相关技术的研究现状... 详细信息

改善根系结构提高作物的抗逆特性是保障粮食安全的有效途径。但传统破坏性取样根系测量方法费时费力,且破坏了根系的原位状态。为满足栽培和育种对根系信息的需求,亟需发展原位无损的根系测量方法。因此,该研究综述了相关技术的研究现状,以目前能够在田间应用的作物根系原位无损测量技术-探地雷达和电容法为例,系统分析总结了两者技术原理、当前应用情况、存在的关键问题以及未来研究方向等,研究认为,提高探地雷达测量作物根系的精度和证实电容法测量根系的可行性是未来研究主要的着力点。

关键词：根系原位无损测量探地雷达电容法土壤水分

小麦和玉米根系取样位置优化确定及根系分布模拟

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植物生态学报 2013年第4期37卷 365-372页

作者：王艳哲邵立威刘秀位张小雨张喜英中国科学院农业水资源和河北省节水农业重点实验室遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050021 河北经贸大学生物科学与工程学院石家庄050061 中国科学院大学北京100049

为了确定小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zeamays)根系的最优取样位置和更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布,在冬小麦和夏玉米的灌浆后期,采用根钻法取样,比较了不同取样位置对根系分布的影响;采用Gerwitz和Page模型对根长密度的分... 详细信息

为了确定小麦(Triticum aestivum)、玉米(Zeamays)根系的最优取样位置和更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布,在冬小麦和夏玉米的灌浆后期,采用根钻法取样,比较了不同取样位置对根系分布的影响;采用Gerwitz和Page模型对根长密度的分布进行了模拟。结果表明,冬小麦行间和行上取样在0–10cm土层根长密度差异显著,在10cm以下土层差异减少。在确定根长密度分布的取样中,在0–20cm土层应考虑根长密度分布的空间差异,即行上密度大于行间密度;而在20–100cm土层,需要考虑行间根长密度大于行上的空间差异;在1m以下土层两个位置的差异逐渐消失,可不考虑空间差异。夏玉米根长密度在上层土壤表现出距离植株不同位置差异显著的特征。植株位置(株上)、距植株10cm和距植株20cm位置根长密度在土壤中的分布特征是:0–10cm土层3个位置根长密度差异在50%以上,根长密度大小是株上>距植株10cm>距植株20cm;而在10–30cm层次,根长密度表现为距植株10cm>株上>距植株20cm,30–50cm土层株上位置的根长密度最小,50cm以下各位置根长密度差异不明显。对于玉米根系取样,50cm以上土层需要考虑根长密度的空间差异,50cm以下土层可不考虑。采用Gerwitz和Page模型,结合华北平原机械化耕作下形成的土壤犁底层变厚及其犁底层容重增加对根系分布的影响,在模型中加入土壤容重参数订正可以使模型更准确地模拟根长密度在土壤剖面的分布。

关键词：根系模拟根系取样小麦玉米

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田间作物根系原位测量技术研究进展

田间作物根系原位测量技术研究进展

第二十届中国作物学会学术年会

作者：谷慧杰刘秀位中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心

【研究背景】在资源短缺条件下改善根系结构、发挥根系功能是进一步提高作物产量的关键,但是根系测量技术发展缓慢,尤其是田间作物根系原位精准测量技术的缺乏是限制根系研究发展的瓶颈,因此,亟需研发根系原位无损测量技术。当前国外对... 详细信息

【研究背景】在资源短缺条件下改善根系结构、发挥根系功能是进一步提高作物产量的关键,但是根系测量技术发展缓慢,尤其是田间作物根系原位精准测量技术的缺乏是限制根系研究发展的瓶颈,因此,亟需研发根系原位无损测量技术。当前国外对根系原位无损测量技术的攻关取得了一定进展,而国内相关技术研究发展缓慢。【材料与方法】本研究总结了相关技术的研究现状,以目前能够在田间应用的作物根系原位无损测量技术-探地雷达和电容电阻法为例,结合近些年本团队的最新研究结果,系统分析总结了两者技术原理、当前应用情况、存在的关键问题以及未来研究方向等,以期为国内学者研究提供参考资料,提升我国根系研究水平。【结果与分析】研究发现探地雷达可以测量土壤水分均匀条件下的作物浅层根系生物量。与根系电容法相比,高频土壤电容可以更加稳定的指示根系大小特征,低频土壤电容可以反映根系的吸收功能。此外,土壤电阻率的变化也可以指示根系吸水能力,且通过动态测量发现了充分供水下根系吸收深层水的现象。【结论】本研究证实了土壤电容和电阻等电性参数具有原位测量根系垂直分布特征的潜力,未来需要在机理、方法和应用三个层面研发出高通量、高精度和低成本的根系原位高效测量技术。

关键词：田间作物根系分布原位测量电容电阻

来源： cnki会议评论

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水氮管理及品种对冬小麦光能利用率的影响

中国生态农业学报 2015年第10期23卷 1236-1243页

作者：崔晓朋张喜英孙宏勇刘秀位邵立威郭家选中国科学院农业水资源重点实验室/中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050022 北京农学院植物科学技术学院北京102206

提高光能利用率（RUE）是作物获得高产的重要因素之一。遗传特性和栽培管理措施等因素通过影响作物冠层结构及冠层形成过程,进而影响作物的光能利用率。为探讨不同冬小麦品种在不同水氮管理条件下的光能利用率,于2012—2013年,在中国科... 详细信息

提高光能利用率（RUE）是作物获得高产的重要因素之一。遗传特性和栽培管理措施等因素通过影响作物冠层结构及冠层形成过程,进而影响作物的光能利用率。为探讨不同冬小麦品种在不同水氮管理条件下的光能利用率,于2012—2013年,在中国科学院栾城农业生态系统试验站,进行了3个冬小麦品种（‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’）在3个氮水平[135 kg（N）·hm^-2,180 kg（N）·hm^-2,225 kg（N）·hm^-2]和3个灌溉水平（70 mm,140 mm,210 mm）下的大田试验,对关键生育期光合有效辐射截获、生物量和叶面积等参数进行了测定和分析。结果表明：不同冬小麦品种的光能利用率存在显著差异（P〈0.05）,‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’的光能利用率分别为2.10 g·MJ^-1、2.05 g·MJ^-1和1.93 g·MJ^-1。不同水氮处理对冬小麦光能利用率有一定的影响,其值为1.80~2.20 g·MJ^-1;水氮因素对冬小麦光能利用率的影响不同,随着施氮水平的增加,光能利用率增加,适度的水分亏缺会产生较高的光能利用率。光能利用率增加与生物量形成呈正相关,但当生物量增加到一定程度后冬小麦产量并不随生物量的增加而增加,这与干物质量转移率随着生物量增加而降低有关。结果还显示：从拔节期到灌浆期冬小麦的光能利用率与气温存在明显的曲线关系,其在水氮条件下表现不一致。综合上述分析结果,需要适宜水氮供应才能获得适度干物质积累,提高光能利用率和有效干物质运转,最终提升冬小麦产量。

关键词：冬小麦水氮管理品种光能利用率产量

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金丝小枣蒸散和作物系数变化规律研究

灌溉排水学报 2013年第1期32卷 77-81页

作者：苗文芳刘秀位邵立威孙宏勇张喜英中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心石家庄050021 中国科学院研究生院北京100049

采用Probe12植物茎液流计和小型蒸发器分别测定了金丝小枣生长期间的日蒸腾和棵间蒸发。蒸腾存在日变化和季节性变化,果实膨大期蒸腾的日变化呈双峰曲线,萌芽展叶期、开花坐果期、果实成熟期和落叶期的日变化呈单峰曲线;萌芽展叶期、开... 详细信息

采用Probe12植物茎液流计和小型蒸发器分别测定了金丝小枣生长期间的日蒸腾和棵间蒸发。蒸腾存在日变化和季节性变化,果实膨大期蒸腾的日变化呈双峰曲线,萌芽展叶期、开花坐果期、果实成熟期和落叶期的日变化呈单峰曲线;萌芽展叶期、开花坐果期、果实膨大期、果实成熟期和落叶期的蒸腾量分别占生长季总耗水量的12.2%、16.5%、48.1%、13.2%、10.1%,金丝小枣生育期总蒸腾量346.8 mm,棵间蒸发231.7 mm,总蒸散578.5mm;棵间蒸发占总蒸散量的40.1%。枣树的作物系数随生育期变化从前期的0.27,到中期0.92,后期0.71,作物系数与冠层覆盖度呈显著正相关关系,决定系数为R2=0.758 6(P<0.01)。

关键词：金丝小枣蒸腾蒸发作物系数冠层覆盖度

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玉米种子定向种植对根系生长的影响

中国生态农业学报（中英文） 2023年第1期31卷 40-53页

作者：段世名谷慧杰李保儒姜寒冰张喜英刘秀位中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049

为探究种子定向种植对根系生长的影响,本研究以夏玉米品种‘郑单958’为对象,于2020—2021年通过发芽纸试验、室外桶栽和田间试验研究了两种灌溉条件下(充分与干旱)尖端朝上(T-U)、尖端朝下(T-D,对照)、胚面朝上(E-U)和胚面朝下(E-D)4... 详细信息

为探究种子定向种植对根系生长的影响,本研究以夏玉米品种‘郑单958’为对象,于2020—2021年通过发芽纸试验、室外桶栽和田间试验研究了两种灌溉条件下(充分与干旱)尖端朝上(T-U)、尖端朝下(T-D,对照)、胚面朝上(E-U)和胚面朝下(E-D)4个种子定向对玉米根系和地上部分生长的影响。结果表明:在水分充足条件下,EU处理的玉米比其他处理的根系发达(深层根重密度平均高5%、平均根重密度平均高5%、深层根长密度平均高48%、平均根长密度平均高10%),且能够利用较多的土壤水分(18%);同时相比于其他处理,E-U处理的植株具有较宽的叶片生长方位角(35%)、较高的叶面积指数(7%)和地上生物量(3%),最终产量比其他处理平均高8%。相关分析表明,产量与地上部生物量、穗数和收获指数直接相关,与深层根重密度间接相关。干旱条件下,与其他处理相比,T-D处理的玉米种子根生长速率快(36%)、根角度窄(43%)、深层根重密度最高(19%)以及吸收较多的土壤水分(5%),导致即使在叶片生长方位角较窄的情况下仍能获得较高的地上生物量(6%)。总之,在水分充足条件下,玉米地上部与根系分布共同促进了胚面朝向种植处理的产量增长;而在干旱条件下,尖端朝下种植处理的干物质积累主要受根系分布的影响。本研究表明通过调整玉米种子播种方向既可以调控根系分布,又可以改善叶片生长方位角和冠层覆盖度,未来或许可以进一步提高玉米在干旱胁迫下的生物量和产量。

关键词：种子定向根系分布生物量产量玉米

不同种植模式对夏玉米光能利用率和产量的影响

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华北农学报 2013年第5期28卷 231-238页

作者：崔晓朋郭家选刘秀位张喜英孙宏勇北京农学院植物科学技术学院北京102206 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源中心河北石家庄050021

光能利用效率(RUE)的提高是增加玉米产量非常重要的因素。夏玉米不同种植模式对产量和RUE均有一定的影响,为了探讨不同种植模式如何通过改善RUE进而提高玉米产量,试验研究了不同行距种植对玉米产量及光能利用率的影响。试验于2012年在... 详细信息

光能利用效率(RUE)的提高是增加玉米产量非常重要的因素。夏玉米不同种植模式对产量和RUE均有一定的影响,为了探讨不同种植模式如何通过改善RUE进而提高玉米产量,试验研究了不同行距种植对玉米产量及光能利用率的影响。试验于2012年在中科院栾城试验站进行,选用该区域普遍使用的先玉335和郑单958 2个品种,设20 cm+100 cm,40 cm+40 cm,60 cm+60 cm,40 cm+80 cm 4个行距水平,除了40 cm+40 cm密度为6.2×104株/hm2,其他密度均为7.5×104株/hm2。结果表明:郑单958的叶面积系数在60 cm+60 cm处理下比其他3个处理高5%～20%,先玉335高5%～17%;整个生育期内两品种60 cm+60 cm行距处理RUE高于其他处理10%～30%;在整个生育期内先玉335 60 cm+60 cm行距处理总干物质量比其他3个种植模式高15%～22%,郑单958高17%～25%;两品种60 cm+60 cm的行距处理玉米收获指数、干物质量的转移率也显著高于其他处理,从而利于提高产量。分析表明,太阳辐射和积温是影响夏玉米产量的主要气象因素,而夏玉米光能利用率明显受到积温的影响。

关键词：玉米行距光能利用率产量