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1989—2018年长江中下游地区粮食作物生产水足迹演变特征及影响因素

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应用生态学报 2025年

作者：孟庆好张瑛汝艳石峻侥何峰张男刘立军张耗扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

长江中下游地区是中国重要的粮食生产基地，其对维护国家粮食安全发挥着举足轻重的作用。本研究基于1989—2018年农业生产及气象数据，针对长江中下游地区6省3种主要粮食作物（水稻、小麦和玉米）的生产水足迹进行全面分析。结果表明：... 详细信息

长江中下游地区是中国重要的粮食生产基地，其对维护国家粮食安全发挥着举足轻重的作用。本研究基于1989—2018年农业生产及气象数据，针对长江中下游地区6省3种主要粮食作物（水稻、小麦和玉米）的生产水足迹进行全面分析。结果表明：研究期间，6省水稻在单产、播种面积和总产方面始终居于首位，其生产水足迹也最高，平均为588.6×108m3，而小麦和玉米的生产水足迹相对较低。在单位产量水足迹方面，6省的小麦均最高，平均为8.8 m3·kg-1，其次是玉米，水稻最低。在单位面积水足迹方面，3种作物表现相近，总体均呈下降趋势。研究区3种粮食作物总生产水足迹明显下降，从1989年的1000.79×108m3下降到2018年的281.34×108m3，其中，浙江、湖北、安徽作物生产水足迹较低。从水足迹构成来看，蓝水足迹占比最高，绿水次之，灰水最低，分别为50.1%、39.6%、10.3%。模型分析表明，经济效应、技术效应、粮食种植面积和日平均日照时数对作物生产水足迹影响较大，其中，技术效应为负向影响，其他因素为正向。本研究提出了降低生产水足迹的策略，包括推广节水灌溉技术、建设水利工程、提升肥料和农药利用效率、种植高水分利用效率品种以及制定相关政策。本研究揭示了长江中下游地区粮食作物生产水足迹变化趋势，识别了影响水足迹的关键因素，可为制定节水农业技术和水资源管理策略提供科学依据。

关键词：主粮作物水足迹农业用水长江中下游地区

有机肥与缓释肥配施对小麦产量及土壤碳储量和温室气体排放的影响

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麦类作物学报 2025年

作者：徐昊周吉鑫唐滢柯李春燕丁锦峰朱敏郭文善朱新开江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学小麦研究中心江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室

为探寻最佳有机肥替代缓释肥比例,依照等施氮量原则,以扬麦34为供试材料,设置有机肥+缓释肥全部基施（M1）和有机肥基施+缓释肥基施60%+返青期追施40%（M2）两种施肥模式,以及4种配施类型[40%有机肥+60%缓释肥（4/6MN）、30%有机肥+70%... 详细信息

为探寻最佳有机肥替代缓释肥比例,依照等施氮量原则,以扬麦34为供试材料,设置有机肥+缓释肥全部基施（M1）和有机肥基施+缓释肥基施60%+返青期追施40%（M2）两种施肥模式,以及4种配施类型[40%有机肥+60%缓释肥（4/6MN）、30%有机肥+70%缓释肥（3/7MN）、20%有机肥+80%缓释肥（2/8MN）、100%缓释肥（0/10N）],同时设置5∶1∶2∶2（基肥∶壮蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥）施用常规尿素处理（CK）和有机肥100%基施处理（10/0M）处理,分析相同施氮水平下有机肥与缓释肥不同配施比例及氮肥运筹模式对小麦产量、土壤生化性质及温室气体排放强度的影响。结果表明,在不同施肥模式下小麦产量表现为M2>CK>M1>10/0M,以M2模式的3/7MN处理增产效果最好。在相同施肥模式下,随有机肥配施比例的提高,土壤有机质、总碳含量呈先增后减趋势,土壤全氮、硝态氮和铵态氮含量呈先减后增趋势,其中M2模式下3/7MN处理对土壤养分含量的提高效果显著。缓释肥二次施用条件下3/7MN处理的土壤蔗糖酶、脲酶活性、微生物碳氮含量均最高,2/8MN处理的土壤过氧化氢酶活性最高。不同施肥模式下土壤CO2累积排放量表现为10/0M>M1>M2>CK,N2O累积排放量表现为M1>CK>10/0M>M2。与CK相比,缓释肥二次施用能有效降低全球增温潜势,降幅为4.22%。小麦收获后土壤有机碳储量较播前增加9.88%～30.17%,其中缓释肥分施处理较缓释肥一次性基施处理对土壤固碳的影响更为显著。因此,在缓释肥二次施用模式基础上配施20%～30%有机肥,可提升土壤生化性能,促进土壤碳库存,减少温室气体排放,提高小麦籽粒产量。

关键词：小麦有机肥与缓释肥配施比例土壤养分籽粒产量 CO2、N2O排放增温潜势

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缩节胺运筹对小麦后直播棉株型的调控效应

中国农业大学学报 2025年第2期 28-39页

作者：李涵佳芮秋治陈媛陈源张祥陈德华扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

为探究小麦后直播皮棉产量1 500 kg/hm2以上的合理群体株型及缩节胺运筹方式，2020—2021年于扬州大学实验农场以‘中棉425’为材料，设计缩节胺施用量0（A1）、180（A2）、360（A3） g/hm2共3个水平，施用时期盛蕾期+初花期（施用比例1... 详细信息

为探究小麦后直播皮棉产量1 500 kg/hm2以上的合理群体株型及缩节胺运筹方式，2020—2021年于扬州大学实验农场以‘中棉425’为材料，设计缩节胺施用量0（A1）、180（A2）、360（A3） g/hm2共3个水平，施用时期盛蕾期+初花期（施用比例1∶2,B1）、盛蕾期+初花期+盛花期（施用比例1∶2∶3,B2）共2个运筹方式，同时设初花期施用缩节胺120 g/hm2（常规施用方式）为对照（CK），测定株高、主茎节间长度、果节间长度、果枝向值、叶倾角和节枝比等株型指标，分析其与皮棉产量的相关性。结果表明：缩节胺运筹对小麦后直播棉的株型、成铃、产量均有显著影响（P<0.05）。与CK相比，A2B1和A2B2的株高、主茎节间长度和果节间长度均显著降低，而果枝向值、叶倾角和节枝比则显著增加（P<0.05）。A2B1的皮棉产量在2020和2021年分别达到1 628.04、2 085.02 kg/hm2，相较于CK分别升高4.9%和14.1%（P<0.05）;A2B2的2年皮棉产量分别达到1 553.97、1 999.97 kg/hm2，相较CK分别升高6.4%和11.0%（P<0.05）。综上，于盛蕾期+初花期施用缩节胺180 g/hm2（A2B1）或盛蕾期+初花期+盛花期施用缩节胺180 g/hm2（A2B2）可构建株高范围在60.63～77.80 cm、主茎节间长度在4.2～6.0 cm、果节间长度在3.9～6.3 cm、果枝向值为36.4～40.8、叶倾角为45.0～46.7°、节枝比为3.1～3.6的棉株高效株型，有利于长江中下游棉区小麦后直播棉实现集中成铃，便于机械采收，并能获得高产。

关键词：小麦后直播棉产量集中成铃株型

水稻高产减排的氮肥管理技术及其对稻田温室气体排放影响的研究进展

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中国稻米 2025年第1期 11-17页

作者：温雅顾嘉怡王超瑞张瑛肖治林张耗扬州大学/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

氮素是决定水稻产量的关键因素，科学的氮肥管理对于实现水稻高产至关重要，并且对于生态环境保护具有深远影响。稻田作为甲烷和氧化亚氮等温室气体的重要排放源，氮肥的使用对其排放具有显著影响。本文深入剖析了稻田温室气体的排放机... 详细信息

氮素是决定水稻产量的关键因素，科学的氮肥管理对于实现水稻高产至关重要，并且对于生态环境保护具有深远影响。稻田作为甲烷和氧化亚氮等温室气体的重要排放源，氮肥的使用对其排放具有显著影响。本文深入剖析了稻田温室气体的排放机理，系统综述了氮肥施用对温室气体排放的作用机制，以及实现高产与减排兼顾的氮肥管理技术。此外，本文还归纳总结了当前氮肥施用中存在的问题，并对未来的研究方向提出了展望。

关键词：水稻氮肥管理温室气体减排

栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响

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麦类作物学报 2025年第1期45卷 80-88页

作者：陈松朱娟吕超王菲菲郭宝健许如根江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学农学院/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

为研究不同栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响,以8个扬麦系列和宁麦系列弱筋小麦品种及2个中筋小麦品种为材料,分析参试小麦品种在不同栽培模式及生态条件下籽粒容重、蛋白质含量及淀粉含量的稳定性及差异性。结果表明,小麦... 详细信息

为研究不同栽培模式及生态条件对弱筋小麦籽粒品质的影响,以8个扬麦系列和宁麦系列弱筋小麦品种及2个中筋小麦品种为材料,分析参试小麦品种在不同栽培模式及生态条件下籽粒容重、蛋白质含量及淀粉含量的稳定性及差异性。结果表明,小麦籽粒品质既受品种遗传因素的控制,也受栽培模式及生态条件的影响。在弱筋小麦优质栽培模式[基本苗2.40×10^(6)株·hm^(-2),施用纯氮180 kg·hm^(-2),磷、钾肥以基苗肥为主,氮肥运筹按基肥∶苗肥∶拔节肥(倒3.5叶前)=7∶1∶2],弱筋小麦籽粒蛋白质含量较低,容重大,淀粉品质较高,中筋品种扬麦25和扬麦28也能够达到优质弱筋的要求。在中筋小麦高产栽培模式(基本苗1.80×10^(6)·hm^(-2),施用纯氮240 kg·hm^(-2),磷、钾肥以基苗肥为主,氮肥运筹按基肥∶苗肥∶拔节孕穗肥=5∶2∶3)下,参试品种籽粒蛋白质含量均较高,多数品种不能达到弱筋小麦的标准。要保证弱筋小麦品质,应选择适宜良种,在常规大田栽培措施的基础上,采用第一种栽培模式,并根据当地当年气候生态条件作适当调整。

关键词：弱筋小麦栽培模式生态条件品质

运用PLS算法由HJ-1A/1B遥感影像估测区域小麦实际单产

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农业工程学报 2015年第15期31卷 161-166页

作者：谭昌伟罗明杨昕马昌周健杜颖王雅楠扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州225009

为进一步提高遥感估产精度,显示国产影像在农业估产中的应用效果。该研究以2010-2013年HJ-1A/1B影像为遥感数据,分析了卫星遥感变量与小麦实际单产的定量关系,运用偏最小二乘回归算法构建及验证了以实际单产为目标的多变量遥感估产模型... 详细信息

为进一步提高遥感估产精度,显示国产影像在农业估产中的应用效果。该研究以2010-2013年HJ-1A/1B影像为遥感数据,分析了卫星遥感变量与小麦实际单产的定量关系,运用偏最小二乘回归算法构建及验证了以实际单产为目标的多变量遥感估产模型,并制作了小麦实际单产空间等级分布图。研究表明:实际单产与所选用的大多数遥感变量间关系密切,且多数遥感变量两两间具有严重的多重相关关系;实际单产偏最小二乘回归模型的最佳主成分为5,且植被衰减指数、绿色归一化植被指数、调整土壤亮度的植被指数、比值植被指数和归一化植被指数为实际单产遥感估测的敏感变量;建模集和验证集实际单产估测模型的决定系数分别为0.74和0.70,均方根误差分别为754.05和748.20 kg/hm2,相对误差分别为11.5%和8.88%,且估测精度比线性回归算法分别提高20%以上和40%以上,比主成分分析算法分别提高18%以上和30%以上,说明偏最小二乘回归算法模型估测区域实际单产的效果要明显好于线性回归和主成分分析算法,该模型应用结果与小麦实际单产区域分布情况相符合,为提高区域小麦实际单产的遥感估测精度提供了一种途径。

关键词：遥感算法回归分析产量估测偏最小二乘法 HJ-1A/1B 小麦

高温胁迫终止后Bt棉蕾杀虫蛋白的恢复特征及相关生理机制

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作物学报 2020年第3期46卷 440-447页

作者：刘震宇王桂霞李丽楠蔡泽洲梁潘潘吴莘玲张祥陈德华扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心

以大面积生产应用的Bt棉常规种‘泗抗1号’和杂交种‘泗抗3号’为材料,于扬州大学遗传生理重点实验室人工气候室,以盆栽方式设计高温胁迫试验。2017年设蕾期38℃高温持续胁迫72 h终止、2018年设38℃高温持续胁迫96 h终止处理后不同时间(... 详细信息

以大面积生产应用的Bt棉常规种‘泗抗1号’和杂交种‘泗抗3号’为材料,于扬州大学遗传生理重点实验室人工气候室,以盆栽方式设计高温胁迫试验。2017年设蕾期38℃高温持续胁迫72 h终止、2018年设38℃高温持续胁迫96 h终止处理后不同时间(0、12、24、48、72和96 h)研究棉蕾Bt杀虫蛋白表达量变化及相关氮代谢生理。结果表明,盛蕾期38℃持续胁迫72 h、96 h终止后棉蕾Bt杀虫蛋白表达量均能恢复到相应对照水平,并且恢复所需时间随胁迫持续时间的延长而增加。胁迫72 h终止后,常规种泗抗1号经72 h、杂交种泗抗3号经48 h蕾的Bt杀虫蛋白表达量与对照已无显著差异;胁迫96 h终止后,泗抗1号经96 h、泗抗3号经72 h,棉蕾Bt杀虫蛋白表达量与对照已无显著差异。相关分析表明,高温胁迫终止后,蕾中可溶性蛋白表达量、谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性、谷氨酸草酞乙酸转氨酶(GOT)活性与Bt杀虫蛋白表达量呈极显著正相关(相关系数分别为0.964**、0.981**、0.971**);而游离氨基酸含量、蛋白酶和肽酶的活性与Bt杀虫蛋白表达量呈极显著负相关(相关系数分别为-0.894**、-0.912**、-0.834**)。因此,生产上可根据高温持续时间预测棉蕾Bt杀虫蛋白表达量的恢复程度,合理防治棉铃虫等相关害虫。

关键词： Bt棉棉蕾高温胁迫 Bt杀虫蛋白氮代谢

基于开花期卫星遥感数据的大田小麦估产方法比较

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中国农业科学 2017年第16期50卷 3101-3109页

作者：谭昌伟杜颖童璐周健罗明颜伟伟陈菲扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心

【目的】卫星遥感具有覆盖范围广、获取速度快、信息量大、动态性强等优势,能够及时准确地获取作物产量信息,反映作物产量空间变化趋势。遥感技术作物估产已成为现代农业生产中研究热点。通过改善遥感估产建模方法,以实现进一步提高大... 详细信息

【目的】卫星遥感具有覆盖范围广、获取速度快、信息量大、动态性强等优势,能够及时准确地获取作物产量信息,反映作物产量空间变化趋势。遥感技术作物估产已成为现代农业生产中研究热点。通过改善遥感估产建模方法,以实现进一步提高大田作物遥感估产精度,为宏观了解不同区域作物产量形成情况及变化趋势提供直观、可靠的参考。【方法】论文结合2011—2012年江苏省大丰、兴化、姜堰、泰兴、仪征5个县区的定点观测试验,以国产卫星产品HJ-1A/1B影像为遥感数据,于小麦开花期开展大田定位观测区卫星遥感植被指数、关键生长指标与收获期单产间的定量分析。通过对产量与小麦生长指标以及植被指数进行定量关系分析,进一步增强遥感反演的机理性和重演性。将卫星遥感变量与小麦产量进行相关关系分析作为遥感估产的直接建模方法,间接建模方法则是选取与产量相关性较好的遥感变量以及与遥感变量相关性较好的主要苗情指标,利用筛选得到的敏感遥感变量,首先监测对应的小麦生长指标,结合该小麦生长指标与产量间的定量关系,进而建立间接估产模型,利用此模型进行小麦遥感间接估产。利用直接和间接建模方法,以相关性最高为原则,筛选估算产量的敏感卫星遥感变量。以2012年试验数据为建模样本,采用线性回归分析方法,分析小麦开花期苗情指标、产量与卫星遥感变量两两之间的相关性,分别构建以遥感植被指数为基础的大田小麦估产模型,与地面实测结果一起建立模型共同分析。以2011年试验数据为验证样本,选取评价指标拟合度(R2)和均方根误差(RMSE),对两类模型的估算精度进行验证和比较,以提高遥感反演的定量化水平和可信度。【结果】分别以差值植被指数(difference vegetation index,DVI)和比值植被指数(ratio vegetation index,RVI)为基础的单因子直接估产模型的均方根误差(root mean square error,RMSE)为918 kg·hm-2和1 399.5 kg·hm-2,以DVI和RVI遥感变量构建双变量估产模型的RMSE为1 036.5 kg·hm-2,以归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和叶片氮积累量为基础构建的间接估产模型的RMSE为805.5 kg·hm-2,说明开花期HJ-1A/1B影像估算小麦区域产量是可行的,且精度较高;经比较,以NDVI和叶片氮积累量为基础的间接估产模型精度明显高于直接估产模型,相较于DVI直接估产模型RMSE降低了112.5 kg·hm-2,相较于RVI直接估产模型RMSE降低了594 kg·hm-2,相较于双因子模型RMSE降低了231 kg·hm-2。【结论】国产卫星HJ-1A/B可以较好满足估测小麦产量要求,且利用间接方法建立作物遥感估产模型要好于直接方法,研究结果为利用遥感技术更为准确估算大田小麦产量提供了一种新的途径。

关键词：小麦 HJ-1A/1B 开花期产量估算模型

不同机械化耕播模式对冬小麦幼苗质量和产量的影响

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农业工程学报 2021年第17期37卷 31-38页

作者：赵凌天咸云宇刘光明姜恒鑫廖平强赵灿王维领霍中洋江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学扬州225009

该研究选用不同小麦耕播复式作业机械,并以传统耕播机械及人工撒播种植为对照,进行不同机械化耕播模式对小麦幼苗生长和产量的影响研究,以期为小麦高产高效机械化栽培提供理论与实践依据。研究结果表明,LCB-10型小麦精确施肥旋耕播种机... 详细信息

该研究选用不同小麦耕播复式作业机械,并以传统耕播机械及人工撒播种植为对照,进行不同机械化耕播模式对小麦幼苗生长和产量的影响研究,以期为小麦高产高效机械化栽培提供理论与实践依据。研究结果表明,LCB-10型小麦精确施肥旋耕播种机复合作业模式(模式2)与双轴分层切削施肥播种镇压开沟复式作业模式(模式1)的作业效率、植被覆盖率和出苗率高,越冬初期的幼苗叶面积与干物质积累量均较大,越冬苗体健壮度高,群体穗数与总粒数多,产量高,经济效益好,适宜大面积推广。其中模式2与模式1的作业效率比其他模式分别高0%~260%、100%~620%,2 a出苗率平均高6.77%~20.60%、6.13%~19.87%,2 a产量平均分别达9894.38和9689.64 kg/hm^(2),分别比其他模式高23.84%~42.90%、21.28%~39.94%,2 a经济效益平均分别比其他模式高51.54%~112.68%、46.94%~106.23%;模式2的播种深度较深,出苗均匀度不高,而模式1的露籽率相对较高;2BFG-10(6)230旋耕智能施肥播种机复合作业模式(模式4)的植被覆盖率高于模式3(LCB-10型小麦精确施肥旋耕播种机少免耕机条播模式)与模式6(传统浅旋耕整与人工撒播模式),出苗率与出苗均匀度高于模式3、模式5(传统机械施肥旋耕撒播模式)与模式6,露籽率少于模式5与模式6,群体干物质积累量较高,成熟期群体穗数、总粒数、产量与经济效益也均显著高于模式3、模式5与模式6,其中2 a产量平均高7.01%~15.39%,经济效益高14.23%~40.35%,也较适宜大面积推广应用。模式6由于大量使用人工,人工成本高于机械费用,虽播深适宜,但作业效率低,露籽率高,出苗均匀度差,幼苗单株分蘖数少,成熟期穗数少,穗型小,产量与经济效益最低,不适合小麦规模化丰产高效生产。

关键词：机械化产量耕播模式作业效率幼苗质量经济效益