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2015−2020年不同省份小麦生命周期碳足迹变化分析

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中国农业气象 2024年第8期45卷 809-821页

作者：谭鑫李昊儒王子健巩娟弟郝卫平中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业水资源高效利用全国重点实验室/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业农村部旱作节水农业重点实验室北京100081

基于2015−2020年14个小麦种植省份的产量、播种面积、农资投入等统计数据,计算小麦生命周期的农资投入品碳足迹,分析小麦生命周期碳足迹动态变化和不同农资投入品的碳足迹贡献,揭示小麦生命周期碳足迹变化规律及排放源,为实现农业绿色... 详细信息

基于2015−2020年14个小麦种植省份的产量、播种面积、农资投入等统计数据,计算小麦生命周期的农资投入品碳足迹,分析小麦生命周期碳足迹动态变化和不同农资投入品的碳足迹贡献,揭示小麦生命周期碳足迹变化规律及排放源,为实现农业绿色低碳发展提供理论依据。结果表明:2015−2020年14省小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹分别为4315.4kgCO_(2)eq×hm^(−2)和999.4kgCO_(2)eq×t^(−1),总体均呈下降趋势。北方冬(秋播)麦区的陕西和山西省、春播麦区的内蒙古和宁夏回族自治区、冬春兼播麦区(新疆)小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹均高于整个研究区平均值。南方冬(秋播)麦区(四川、江苏、安徽和湖北)、春播麦区的黑龙江和甘肃省、北方冬(秋播)麦区的山东和河南省小麦生命周期平均单位面积和平均单位产量碳足迹均低于整个研究区域平均值。另外,灌溉用电、化肥、柴油、种子和农药投入产生的碳足迹在小麦生命周期中平均占比分别为34.2%、51.6%、7.3%、3.7%和3.2%,表明灌溉和化肥是主要排放源。化肥是南方冬(秋播)麦区(江苏、安徽、湖北和四川)小麦生命周期碳足迹的主要排放源,四省平均占比分别为76.6%,71.3%,69.6%和70.0%,化肥减量增效是该地区的重要减排措施。灌溉用电是北方冬(秋播)麦区的河北和山西省、冬春兼播麦区(新疆)的主要排放源,其平均占比分别为45.6%、54.8%和65.2%,推广应用节水灌溉技术及研发配套低耗能农机设备是该地区的重要减排措施。由此可见,化肥减量和应用节水灌溉技术是减少研究区域小麦生命周期碳足迹的有效管理措施,结合各省农业和社会经济条件,针对性制定农田温室气体减排措施,是促进农业绿色低碳发展的关键。

关键词：小麦生命周期碳足迹农资投入生命周期评价绿色低碳

基于APSIM模型的旱地春玉米施肥类型及氮肥用量研究

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干旱地区农业研究 2024年第3期42卷 214-224页

作者：金志强孙东宝王庆锁中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部旱作节水农业重点开放实验室北京100081

为探究玉米高产和减少硝态氮残留的合理施肥模式,通过山西寿阳旱地春玉米田间试验和APSIM模型模拟,研究不同施肥类型和施氮量对春玉米产量、硝态氮残留量和氮肥利用率的影响。田间试验设置3个施肥类型主处理,包括化肥单施、有机无机肥配... 详细信息

为探究玉米高产和减少硝态氮残留的合理施肥模式,通过山西寿阳旱地春玉米田间试验和APSIM模型模拟,研究不同施肥类型和施氮量对春玉米产量、硝态氮残留量和氮肥利用率的影响。田间试验设置3个施肥类型主处理,包括化肥单施、有机无机肥配施(配施比例1∶1)和有机肥单施;7个施肥梯度副处理,分别为0、50、100、150、200、250、300 kg·hm-2,并利用2019—2021年试验站点数据对模型进行校准验证。结果表明:APSIM模型可以较好地模拟当地玉米产量和硝态氮残留量状况。各降水年型下,随氮肥施用量的增加,玉米产量先增加后减少,硝态氮残留量显著增加,氮肥利用率有所降低;相同施肥类型及施肥量下,丰水年的春玉米作物产量最高,硝态氮残留量最低,氮肥利用率最高;相同降水年型及施肥量下,有机无机肥配施方式的春玉米产量最高,硝态氮残留量居中,氮肥利用率最高。相较于化肥单施和有机肥单施方式,有机无机肥配施对于干旱地区玉米产量提升效果更好,其土壤硝态氮残留量对降水变化的敏感性相对较低,其氮肥利用率受降水影响也更小。综上,当施氮量介于148~168 kg·hm-2时,有机无机肥配施方式下土壤硝态氮残留量维持在阈值内,春玉米产量可达到理论产量的95%左右,适宜在研究区域推广应用。

关键词：春玉米硝态氮氮肥利用率有机无机肥配施 APSIM模型

近40a黄土高原酿酒葡萄春霜冻气候风险评估

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中国农业气象 2024年第4期45卷 404-418页

作者：杨晓娟李金哲孙彦坤刘布春孙靖博栾庆祖刘园雷添杰韩锐中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业农村部农业环境重点实验室北京100081 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 北京市气候中心北京100089

选取黄土高原酿酒葡萄产区13个气象站点1981−2020年春霜冻期(4月1日−5月31日)逐日最低气温观测资料,运用数理统计和空间分析方法,研究不同年代黄土高原酿酒葡萄春霜冻灾害发生站次比、频率、日数、强度及风险,评估黄土高原酿酒葡萄春霜... 详细信息

选取黄土高原酿酒葡萄产区13个气象站点1981−2020年春霜冻期(4月1日−5月31日)逐日最低气温观测资料,运用数理统计和空间分析方法,研究不同年代黄土高原酿酒葡萄春霜冻灾害发生站次比、频率、日数、强度及风险,评估黄土高原酿酒葡萄春霜冻气候风险。结果表明:1981−2020年,黄土高原酿酒葡萄春霜冻期平均日最低气温呈极显著上升趋势(P部或南部零星地区,左权地区降温(0.76℃·10a^(-1))达显著水平(P部的左权、太古等地,低风险区域主要分布在南部的鄠邑区、渭南等地。

关键词：酿酒葡萄黄土高原春霜冻风险

CMIP6全球气候模式对山东极端气温模拟能力评估

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中国农业气象 2024年第1期45卷 91-100页

作者：刘珊珊刘布春刘园韩锐杨凡刘观止车红蕾中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室/农业部农业环境重点实验室北京100081 新疆农业大学食品科学与药学学院乌鲁木齐830000 沈阳农业大学沈阳110866

利用Delta法统计降尺度处理第6次国际耦合模式比较计划(CMIP6)情景数据,基于中心化均方根误差(RMSE)、相关系数(R)、标准差(STD)和年际变率技巧评分(Ts),综合评估10个CMIP6模式的情景数据对山东极端气温指数的模拟能力,筛选模拟效果较... 详细信息

利用Delta法统计降尺度处理第6次国际耦合模式比较计划(CMIP6)情景数据,基于中心化均方根误差(RMSE)、相关系数(R)、标准差(STD)和年际变率技巧评分(Ts),综合评估10个CMIP6模式的情景数据对山东极端气温指数的模拟能力,筛选模拟效果较好的气候模式。结果表明:对表征强度的极端气温指数TXx和TNx模拟中,在降尺度后有超过50%的模式模拟山东地区两个极端气温指数的绝对偏差中位数比降尺度前更接近观测值,对表征频次的极端气温指数TR、SU、FD和ID模拟中,有超过60%的模式绝对偏差中位数比降尺度前更接近观测值;使用等级排序法,比较10个模式的模拟能力得出,CMCC-ESM2得分为178分、NorESM2-MM得分为191分,TaiESM1得分为191分,将这3个模式作为优选模式;优选模式集合平均模拟各极端气温指数的误差百分率低于所有模式的集合平均,经优选后,指数TXx、TNx、TR和ID的误差百分率绝对值平均分别由4.2%、2.2%、28.67%和14.3%降至3.3%、1.8%、23.58%和9.7%,优选前后指数SU的误差百分率均在±1%内。

关键词： CMIP6 模式评估极端气温指数 Delta降尺度方法山东

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山西省玉米生产碳足迹动态分析

中国农业气象 2024年第4期45卷 323-334页

作者：冯玥孙东宝顾峰雪解文艳山西农业大学晋中030801 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部旱作节水农业重点实验室北京100081

以山西玉米生产为研究对象,基于生命周期评价法研究2010-2019年山西玉米种植系统的碳足迹变化动态并解析其构成,为山西省玉米低碳清洁化生产以及粮食平稳增产提供理论依据。结果表明:(1)2010-2019年,山西省玉米生产平均单位面积和单位... 详细信息

以山西玉米生产为研究对象,基于生命周期评价法研究2010-2019年山西玉米种植系统的碳足迹变化动态并解析其构成,为山西省玉米低碳清洁化生产以及粮食平稳增产提供理论依据。结果表明:(1)2010-2019年,山西省玉米生产平均单位面积和单位产量的碳足迹分别为1959.14kgCO_(2)-eq·hm^(-2)和0.36kgCO_(2)-eq·kg^(-1),单位面积、单位产量和单位产值碳足迹总体呈先增加后减少趋势,年际间波动较大。(2)化肥生产(50.08%)、田间N2O排放(27.39%)和农业机械耗油(6.89%)是山西玉米碳足迹的主要来源。如果仅考虑田间生产的温室气体排放情况,则因施肥造成的田间N2O排放、农业机械耗油对田间生产碳足迹的贡献达到67.47%和16.66%。(3)科学施肥、化肥减施和有机替代仍然是降低玉米碳足迹的关键手段。综上所述,在玉米碳足迹降低的同时,降低玉米生产成本,因地制宜制定减排措施,是平衡玉米生产力、生态环境及经济效益的关键。

关键词：山西玉米碳足迹低碳农业

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禾本科作物联合固氮研究进展

植物营养与肥料学报 2024年第7期30卷 1307-1321页

作者：艾超赵远征张俪予张美玲黄抒语王诗雨周卫北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

生物固氮是唯一能将空气中“免费”的氮气转化为化合态氮的生物学过程。一般认为豆科作物具有共生固氮能力,间套种豆科作物已成为补充农田氮素的重要方式。越来越多的证据证明禾本科作物也具有较高的联合固氮潜力,大量联合固氮菌不仅定... 详细信息

生物固氮是唯一能将空气中“免费”的氮气转化为化合态氮的生物学过程。一般认为豆科作物具有共生固氮能力,间套种豆科作物已成为补充农田氮素的重要方式。越来越多的证据证明禾本科作物也具有较高的联合固氮潜力,大量联合固氮菌不仅定殖在根际、根内,还可以定殖在植株地上部如茎维管束、叶际中,表明禾本科作物固氮微生物可能为避免复杂的土壤环境,开辟了一条“体内高效固氮”的新途径。本文回顾了近年来玉米、小麦、水稻、甘蔗等禾本科作物在联合固氮部位、调控途径、菌群构建等方向取得的创新进展,重点介绍了固氮菌除了与宿主植物存在互作关系外,还与其他功能细菌、真菌和病毒之间存在潜在的相互作用。基于生物固氮多功能合成菌群在植物营养和促生等领域表现出的巨大应用前景和潜力,提出了当前禾本科作物联合固氮研究的前沿热点和难点,即如何综合利用“自上而下”和“自下而上”策略,筛选关键功能类群并结合基因组尺度代谢模型,构建群落稳定、功能多样、效果显著的合成菌剂,为生物固氮在农业生产中广泛应用提供强有力的技术支撑。

关键词：禾本科作物生物固氮固氮菌秸秆分解合成菌群

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西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素

农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1260-1270页

作者：孙源辰何文清靳拓严昌荣赵梓君刘勤中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081 农业农村部农业生态与资源保护总站北京100125

为了探明西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素,本研究于2020—2022年在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省布设共计160个农田地膜残留监测点,利用典型样点采集的方法进行农田地膜残留监测,... 详细信息

为了探明西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素,本研究于2020—2022年在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省布设共计160个农田地膜残留监测点,利用典型样点采集的方法进行农田地膜残留监测,同时对农田农户背景资料进行问卷调查。结果表明:2020—2022年西北六省区160个农田地膜残留监测点的农田地膜残留量介于0.46~369.29 kg·hm^(-2)之间,平均残膜量70.30 kg·hm^(-2),处于接近国家标准限值75 kg·hm^(-2)的水平。不同省份之间残膜量差异显著(P作物类型及覆膜比例条件下差异显著,受不同回收方式、不同种植户类型及其距村庄的距离、不同土壤类型影响显著。残膜量主要影响因素及其贡献度分别为回收方式30.8%、作物类型15.2%、覆膜比例13.8%、覆膜年限10.8%;种植户类型、地块距村庄距离、土壤类型、地膜标识厚度对农田地膜残留量的贡献度较小,均不足10%。研究表明,西北六省区存在较大的地膜污染隐患,建议因地制宜地加强防治力度、改良防治方案,改进和推广地膜污染防治技术,在充分考虑农民利益的基础上完善地膜防治政策。

关键词：农田地膜残留影响因素贡献比例西北六省区

多样化种植对提升耕地质量的作用:进展与展望

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土壤学报 2024年第3期61卷 619-634页

作者：田慎重管西林宁堂原孙涛张玉凤边文范董亮高新昊山东省农业科学院农业资源与环境研究所养分资源高效利用全国重点实验室农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室农业农村部废弃物基质化利用重点实验室济南250100 山东农业大学农业农村部作物水分生理与抗旱种质改良重点实验室山东泰安271018

多样化种植是现代生态农业的重要举措之一,对提高生物多样性、生态服务功能和土壤质量等具有重要意义。在全球粮食供给紧张和耕地短缺背景下,多样化种植在提升我国耕地质量和保障粮食安全中将会发挥越来越重要的作用。但现有研究对多样... 详细信息

多样化种植是现代生态农业的重要举措之一,对提高生物多样性、生态服务功能和土壤质量等具有重要意义。在全球粮食供给紧张和耕地短缺背景下,多样化种植在提升我国耕地质量和保障粮食安全中将会发挥越来越重要的作用。但现有研究对多样化种植的理解多集中在提高生物多样性和发挥生态功能等方面,对其提升耕地质量的作用关注较少,特别是多样化种植如何通过改善土壤物理、化学、生物多样性来提高耕地质量和维持土壤健康方面的理解还较为局限。本文在总结多样化种植的内涵及对促进耕地土壤健康和提高生态服务功能作用的基础上,系统梳理了多样化种植对改善土壤物理、化学、生物多样性等方面的作用研究进展,展望了未来以提升耕地质量为核心发展多样化种植亟需关注的方向和研究重点,以期为多样化种植在我国耕地质量提升策略中发挥更大作用提供参考。

关键词：多样化种植耕地质量土壤健康轮作间作

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新阶段植物营养学的研究重点

植物营养与肥料学报 2024年第7期30卷 1243-1252页

作者：周卫艾超易可可北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

植物营养学是研究营养元素在土壤-植物系统迁移、转化和利用规律的基础性学科,是支撑全球粮食安全、耕地质量安全、生态环境安全的重要学科。以组学技术和人工智能为代表的学科前沿不断拓展了植物营养学的研究范畴,同时,耕地高强度利用... 详细信息

植物营养学是研究营养元素在土壤-植物系统迁移、转化和利用规律的基础性学科,是支撑全球粮食安全、耕地质量安全、生态环境安全的重要学科。以组学技术和人工智能为代表的学科前沿不断拓展了植物营养学的研究范畴,同时,耕地高强度利用下如何实现作物高产、养分高效、生态健康等多重目标成为新阶段植物营养学的研究重点和难点。本文回顾了近年来植物营养学在营养遗传、养分循环、新型肥料、高效施肥等方向取得的创新进展,同时,基于我国植物营养学研究短板,提出了新阶段植物营养学研究的重点任务,主要包括作物养分高效与抗逆分子调控网络、土壤养分循环与微生物组功能挖掘、新型绿色高效肥料创制与应用、农田养分协同优化原理与方法等方面,旨在推动农业高质量发展,为保障粮食安全和农业绿色发展提供科技支撑。

关键词：植物营养养分高效营养遗传养分循环高效施肥新型肥料