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中、强筋小麦主茎和分蘖对产量与品质贡献差异研究

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江苏农业科学 2024年第9期52卷 87-94页

作者：周小忍张宇孟维伟陈欢乔玉强蔚大青葛均筑邓艾兴郑成岩天津农学院农学与资源环境学院天津300392 中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室北京100081 山东省农业科学院作物研究所山东济南250100 安徽省农业科学院作物研究所安徽合肥230001 山东省东平县农业技术推广服务中心山东东平271506

为明确当前黄淮海冬麦区中筋和强筋小麦主茎和分蘖对籽粒产量与品质贡献的差异,选取黄淮海麦区的山东东平、安徽蒙城和太和、河南安阳、河北藁城5个国家小麦良种联合攻关试验点,以当地主推中筋和强筋小麦品种为试验材料,研究中、强筋小... 详细信息

为明确当前黄淮海冬麦区中筋和强筋小麦主茎和分蘖对籽粒产量与品质贡献的差异,选取黄淮海麦区的山东东平、安徽蒙城和太和、河南安阳、河北藁城5个国家小麦良种联合攻关试验点,以当地主推中筋和强筋小麦品种为试验材料,研究中、强筋小麦的主茎和分蘖干物质积累与分配、产量、品质性状等相关指标。结果表明,中、强筋小麦分蘖的平均干物质积累量对成熟期干物质积累总量的贡献率高于主茎,并且中筋小麦品种优势明显,中筋小麦分蘖平均产量比主茎平均产量高13.27%,而强筋小麦分蘖平均产量比主茎平均产量低6.79%,说明中筋小麦分蘖对籽粒产量的贡献更大。中筋小麦主茎平均蛋白质含量、蛋白质产量、湿面筋含量、吸水率和面团形成时间均低于分蘖,而强筋小麦主茎上述指标均高于分蘖,进一步分析发现中筋小麦品种主茎和分蘖的蛋白质含量、蛋白质产量和容重变异系数低于强筋小麦,而湿面筋含量、吸水速率和面团形成时间变异系数高于强筋小麦。由此表明,中筋小麦可以通过促进分蘖的发生和成穗,强筋小麦通过提高主茎的成穗优势,实现小麦产量和品质协同提升。

关键词：小麦主茎分蘖产量品质

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我国稻田甲烷排放的时空特征与减排途径

中国生态农业学报（中英文） 2022年第4期30卷 582-591页

作者：唐志伟张俊邓艾兴张卫建中国农业科学院作物科学研究所北京100081 中国农业科学院农业农村碳达峰碳中和研究中心北京100081

水稻是我国第一大口粮作物,甲烷(CH_(4))是全球第二大温室气体,稻田CH_(4)减排意义重大。本文基于国家统计数据和文献收集,计算分析了我国2001—2018年水稻播种面积和单位产量CH_(4)排放的时空特征,并进一步总结了稻田CH_(4)排放的关键... 详细信息

水稻是我国第一大口粮作物,甲烷(CH_(4))是全球第二大温室气体,稻田CH_(4)减排意义重大。本文基于国家统计数据和文献收集,计算分析了我国2001—2018年水稻播种面积和单位产量CH_(4)排放的时空特征,并进一步总结了稻田CH_(4)排放的关键过程及其主要影响因子。研究结果表明,2001—2018年我国水稻总播种面积和稻田CH_(4)总排放量呈先降低后升高再降低的趋势,单位水稻产量CH_(4)排放则呈整体下降趋势。稻田CH_(4)排放包括土壤CH_(4)产生、氧化与传输3个过程,主要受水稻品种、土壤特性、气候条件、农艺措施等因素影响。受水稻播种面积影响,我国稻田CH_(4)排放量呈东南高西北低的特征,单位产量CH_(4)排放量呈南高北低的特征。基于上述分析,本文提出选用低排放水稻品种、应用减排稻作技术、施用CH_(4)减排产品等水稻栽培减排途径。同时,针对我国稻田CH_(4)排放的区域特征,提出在选用高产低排放品种基础上,南方平原稻作区重点应用好氧耕作与控水增氧等减排技术,南方丘陵稻作区重点应用生物炭和石灰等减排产品,北方稻作区重点应用好氧耕作和硫酸铵替代部分尿素等减排技术。最后,本文还提出了促进稻田CH_(4)减排的科技创新与政策创设建议,以期为实现水稻丰产与稻田CH_(4)减排的协同提供理论参考。

关键词：稻田甲烷排放特征减排途径碳中和

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我国农田氧化亚氮排放的时空特征及减排途径

作物杂志 2022年第3期 1-8页

作者：严圣吉尚子吟邓艾兴张卫建中国农业科学院作物科学研究所北京100081 中国农业科学院农业农村碳达峰碳中和研究中心北京100081

氧化亚氮(N_(2)O)是全球第三大温室气体,农田生态系统是人为N_(2)O排放的重要来源,约占全球人为排放的30%。明确我国农田N_(2)O的排放特征、关键过程与影响因子,有助于因地制宜制定减排技术途径及行动方案。氮肥施用是农田N_(2)O排放的... 详细信息

氧化亚氮(N_(2)O)是全球第三大温室气体,农田生态系统是人为N_(2)O排放的重要来源,约占全球人为排放的30%。明确我国农田N_(2)O的排放特征、关键过程与影响因子,有助于因地制宜制定减排技术途径及行动方案。氮肥施用是农田N_(2)O排放的关键因子,国家统计数据发现,我国农田氮肥用量在2001-2007年呈上升趋势,之后趋于稳定,2014年开始下降,其中华东地区用量最高;农田N_(2)O排放总量也于2015年达到最高点,之后出现下降态势,总体呈现南高北低的特征。文献综合表明,农田N_(2)O排放主要由土壤反硝化过程主导,人为氮素添加是决定排放高低的首要影响因子。基于上述结果,在选用氮高效作物品种降低土壤N_(2)O排放的前提下,华东等施肥量高的地区可采取优化施肥比例、增施缓控释肥等途径,实现氮肥增效减量减排;在设施农地和果园等田间设施条件较好的农田,可采用水肥一体化滴灌等增效减排措施;在作物多熟种植地区,除了氮肥减量减排外,还可增加豆科作物布局,采用禾豆轮作等减排措施。最后,对农田N_(2)O减排的科技创新和政策创设等方面提出了一些建议,包括完善农田N_(2)O减排理论、创新智慧农业及高效施肥技术、健全碳监测评价体系以及碳减排激励政策与机制等,助力尽早实现我国碳达峰与碳中和目标。

关键词：作物生产气候变化氧化亚氮关键过程影响因素减排途径

齐穗后遮阴时长对西北稻区粳稻产量和品质的影响

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作物学报 2023年第7期49卷 1930-1941页

作者：邓艾兴李歌星吕玉平刘猷红孟英张俊张卫建中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室北京100081 河南农业大学农学院河南郑州450046 新疆农业科学院粮食作物研究所新疆乌鲁木齐830091 黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所黑龙江哈尔滨150086

灌浆期光照强度对保障水稻产量和稻米品质至关重要。本研究以常规高产水稻品种(新稻41、吉粳88)和优质水稻品种(粮粳10号、吉粳515)作为研究对象,以不遮阴作为对照,于2018和2019年在新疆乌鲁木齐研究了齐穗后不同遮阴时长处理(遮阴10 d... 详细信息

灌浆期光照强度对保障水稻产量和稻米品质至关重要。本研究以常规高产水稻品种(新稻41、吉粳88)和优质水稻品种(粮粳10号、吉粳515)作为研究对象,以不遮阴作为对照,于2018和2019年在新疆乌鲁木齐研究了齐穗后不同遮阴时长处理(遮阴10 d、20 d和持续遮阴)对水稻产量及稻米品质的影响。结果表明,齐穗后遮阴延长了水稻灌浆进程,降低了结实率、千粒重和产量;遮阴同时导致了籽粒直链淀粉含量显著降低,蛋白质含量显著增加,进而导致水稻垩白粒率和垩白度增加,淀粉糊化特性和食味值变差。与不遮阴相比,齐穗后遮阴10 d、20 d和持续遮阴处理2年平均水稻结实率和千粒重分别下降了3.5%、9.7%、11.1%和3.7%、7.1%、13.1%,进而导致产量分别下降了11.3%、16.5%和31.7%。直链淀粉含量和食味值受齐穗后0~10 d遮阴的影响不大,齐穗后遮阴20 d和持续遮阴处理较对照2年平均籽粒蛋白质含量分别增加了20.5%和30.8%,直链淀粉含量降低了3.6%和4.6%,崩解值和食味值分别降低了15.2%、26.1%和3.9%、7.7%。籽粒垩白粒率受齐穗后遮阴的影响因灌浆期背景光照强度而异, 2018年齐穗后遮阴10 d水稻垩白粒率增幅最大,达152.1%, 2019年为齐穗后遮阴20 d增幅最大,达345.5%。高产水稻品种对齐穗后遮阴时长的敏感程度大于优质水稻品种,其结实率和千粒重下降幅度更大,产量更易受遮阴的影响;并且高产水稻品种垩白粒率增加幅度明显大于优质水稻品种,导致其更易受遮阴影响。综上,齐穗后20d是遮阴影响稻米外观品质的关键时期,且遮阴时长的影响取决于背景光照强度;遮阴时间越长,稻米蒸煮食味品质越差。本研究将为我国优质粳稻生产应对未来气候变化提供科学依据。

关键词：水稻齐穗后遮阴产量品质气候变化

多样化种植对土壤团聚体组成及其有机碳和全氮含量的影响

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中国农业科学 2023年第15期56卷 2929-2940页

作者：孙涛冯晓敏高新昊邓艾兴郑成岩宋振伟张卫建养分资源高效利用全国重点实验室/农业农村部废弃物基质化利用重点实验室/山东省农业科学院农业资源与环境研究所中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室山西农业大学高粱研究所

【目的】阐明东北黑土区禾本科与豆科作物多样化种植模式下土壤团聚体组成及其碳氮分布特征，为促进黑土地用养结合型种植制度优化提供理论依据与技术指导。【方法】田间试验于2016—2020年在中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站... 详细信息

【目的】阐明东北黑土区禾本科与豆科作物多样化种植模式下土壤团聚体组成及其碳氮分布特征，为促进黑土地用养结合型种植制度优化提供理论依据与技术指导。【方法】田间试验于2016—2020年在中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站进行，设置玉米大豆间作（M/S）、玉米大豆轮作（M-S）、玉米花生间作（M/P）和玉米花生轮作（M-P）等多样化种植模式，以玉米连作（CM）常规种植模式为对照。2020年作物收获后采集0—20和20—40 cm土层土壤样品，分析多样化种植模式对土壤团聚体及其有机碳、全氮含量的影响。【结果】多样化种植有利于增加0—20和20—40 cm土层水稳性大团聚体（>0.25 mm）含量，降低黏粉粒（0.25 mm土壤团聚体比例分别比CM处理高17.6%和13.4%,M/S、M-S和M-P处理20—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体比例则分别比CM处理高10.4%、8.3%和10.5%。多样化种植增加了土壤大团聚体中有机碳和全氮含量，0—20 cm土层，M/S、M-S、M/P和M-P处理>2 mm土壤团聚体有机碳含量分别比CM处理高20.7%、24.3%、18.8%和17.8%;0—20 cm土层，M-S、M/P和M-P处理>2 mm土壤团聚体全氮含量分别比CM处理高13.0%、16.8%和14.8%。M-S和M/P处理0—20 cm土层>2 mm土壤团聚体有机碳和全氮对土壤总有机碳和全氮贡献率高于CM处理，而M/S和M-S处理<0.053 mm土壤团聚体有机碳和全氮对总有机碳和全氮的贡献率则低于CM处理。【结论】东北黑土区多样化种植提高了土壤大团聚体含量，降低了黏粉粒含量，增加了土壤团聚体稳定性及有机碳和全氮含量，有利于促进农田土壤碳氮固持。

关键词：东北黑土区轮作间作玉米大豆花生土壤团聚体土壤有机碳土壤全氮

我国作物生产碳排放特征及助力碳中和的减排固碳途径

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作物学报 2022年第4期48卷 930-941页

作者：严圣吉邓艾兴尚子吟唐志伟陈长青张俊张卫建中国农业科学院作物科学研究所北京100081 中国农业科学院农业农村碳达峰碳中和研究中心北京100081 南京农业大学江苏南京210095

作物生产不仅保障了国家粮食安全,也是农业碳排放的主要源,以及碳固定的重要汇。阐明主要农区作物生产碳排放特征,探讨其达峰与中和途径,可以为全国及地方作物生产绿色高质量发展和农业“双碳”目标的战略制定提供重要科学依据。本文基... 详细信息

作物生产不仅保障了国家粮食安全,也是农业碳排放的主要源,以及碳固定的重要汇。阐明主要农区作物生产碳排放特征,探讨其达峰与中和途径,可以为全国及地方作物生产绿色高质量发展和农业“双碳”目标的战略制定提供重要科学依据。本文基于国家统计数据,比较分析了我国各地区作物生产碳排放特征,探讨了助力碳中和的农田减排固碳途径。2018年我国作物生产碳排放占全国农业碳排放总量45.5%,其中农田甲烷(CH_(4))、氧化亚氮(N_(2)O)以及农用柴油消费的二氧化碳(CO_(2))排放分别占农业碳排放总量的22.9%、14.7%和7.9%。从区域排放来看,作物生产碳排放总量和单位播种面积排放量均呈现南高北低特征,其中以华东和华中地区最高,减排潜力大。在作物生产碳排放中,稻田CH_(4)占50.3%,是减排重点。我国作物生产碳排放总量于2015年出现峰值,之后呈现下降趋势,这与水稻播种面积、农田氮肥用量和农用柴油消费等减少趋势相一致。可见,如果我国农产品进口不受显著影响,作物生产碳排放已经呈现达峰趋势。情景推算发现,仅靠农地土壤固碳很难实现作物生产的碳中和,需要农田减排与固碳的兼顾。在丰产稳产前提下,作物生产碳中和要以稻田CH_(4)和旱地N_(2)O减排优先,在增强土壤碳汇功能的同时,充分挖掘秸秆资源化利用、用地养地结合和农田林网建设等农田生态系统的综合固碳潜力。

关键词：作物生产粮食安全气候变化碳达峰碳中和固碳减排

田间增温1.5℃对高纬度粳稻产量和品质的影响

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中国农业科学 2022年第1期55卷 51-60页

作者：邓艾兴刘猷红孟英陈长青董文军李歌星张俊张卫建中国农业科学院作物科学研究所黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所南京农业大学

【背景】水稻是我国最重要的口粮作物。东北稻区不仅是我国高纬度优质粳稻的重要产区,约占我国粳稻总产50%以上;也是我国气候变暖最明显区域,近半个世纪来该区年平均气温上升了1.1℃。【目的】研究气候变暖情境下东北稻区水稻产量和品... 详细信息

【背景】水稻是我国最重要的口粮作物。东北稻区不仅是我国高纬度优质粳稻的重要产区,约占我国粳稻总产50%以上;也是我国气候变暖最明显区域,近半个世纪来该区年平均气温上升了1.1℃。【目的】研究气候变暖情境下东北稻区水稻产量和品质的变化,为保障我国优质粳稻生产提供参考依据。【方法】结合田间开放式远红外增温装置,设置全生育期增温1.5℃和不增温处理,分析田间开放式增温1.5℃对高纬度粳稻生育期、产量及产量构成、加工品质、外观品质、营养品质和蒸煮品质的影响。【结果】与不增温相比,2017年和2018年增温处理的水稻全生育期天数分别减少了6—7 d和4—5 d,主要表现在抽穗前天数缩短;增温处理下龙稻5号和龙稻18两年平均产量分别提高了5.8%和14.4%,其主要得益于单位面积的有效穗数增加;增温显著降低了籽粒中直链淀粉含量,但对糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量影响不大;增温有增加水稻淀粉峰值黏度、热浆黏度和最终黏度,降低淀粉消减值的趋势,但对回生值无显著影响。【结论】基于高纬度稻区较低的背景温度,增温1.5℃对水稻产量和稻米蒸煮品质具有一定的促进作用,但未来增温幅度升高将会加大该稻区稻米品质变化的不确定性。

关键词：粳稻气候变暖田间开放式增温优质产量高纬度粳稻区

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农业温室气体排放统计核算体系的规范化建设

中国农业科学 2023年第22期56卷 4467-4477页

作者：张卫建尚子吟张俊严圣吉邓艾兴张鑫郑成岩宋振伟中国农业科学院作物科学研究所中国农业科学院碳达峰碳中和研究中心

农业是人类的衣食之源，也是人为温室气体(Greenhouse Gas,GHG)排放(尤其是甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O))及其减排的重要部门。开展科学规范的GHG统计核算，不仅是农业碳排放清单编制、碳减排交易核验、碳减排补贴以及低碳农产品认证等工... 详细信息

农业是人类的衣食之源，也是人为温室气体(Greenhouse Gas,GHG)排放(尤其是甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O))及其减排的重要部门。开展科学规范的GHG统计核算，不仅是农业碳排放清单编制、碳减排交易核验、碳减排补贴以及低碳农产品认证等工作的基础，也是农业减排固碳政策制定和技术选用及行动方案落实的决策依据。为此，在系统梳理国内外农业GHG统计核算相关规范和方法及标准的基础上，本文针对现有统计制度体系不健全、计量方法不完善和核算结果不确定等问题，就农业GHG统计核算体系建设提出以下建议。首先，健全和完善统计核算制度体系，明确责任主体。在我国现有的农业统计和面源污染监测报告等体系基础上，加强统计监测(Monitoring,M)、报告(Reporting,R)和核验(Verifying,V)的MRV体系建设，优化调整现有政策与机构安排，明晰农业GHG统计核算和减排固碳行动的责任主体。其次，补充和完善统计核算标准和方法。结合国际最新的标准和方法以及我国农业生产实际与发展规划，对我国农业领域相关标准和方法进行补充与完善。比如补充生物炭施用、生态农场、高标准农田建设和秸秆综合利用等农业综合固碳和光伏农场能源替代，以及石灰和尿素施用、反刍动物饲养和农区淡水养殖等GHG排放的统计核算标准与方法；修订间接排放的统计核算标准与方法，并针对农业减排固碳开发新的CCER(Chinese Certified Emission Reduction)方法学。第三，加强数据库更新与升级。通过科技创新和数据积累，并结合田间监测和模型估测等，对现有基础数据、活动数据和排放因子数据等进行更新升级。另外，还需开发统计核算标准与方法配套的应用软件，开展科普宣传和技术培训与应用示范。本文可以为农业温室气体排放清单编制指南的修订提供参考，为农业碳减排交易的核验和低碳农产品认证的碳足迹评价体系构建等提供支撑。

关键词：粮食安全气候变化绿色低碳发展碳排放清单碳减排交易 MRV方法体系

绿肥种植和石灰施用及水分调控对双季稻稻米镉含量的影响

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绿肥种植和石灰施用及水分调控对双季稻稻米镉含量的影响