论文部分内容阅读
针对长期困扰黄土高原地区的粮食问题，开展黄土高原两大地貌类型区黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区粮食生产与粮食安全研究，分析粮食产量变化趋势及影响因素，探讨不同时间空间尺度区域粮食生产生态成本变化，对不同空间尺度粮食生产力进行预测，研究不同时间空间尺度黄土高原粮食安全态势变化，以解决区域粮食生产与农业可持续增长过程中所面临生态环境与经济发展不协调问题，完善学科研究体系，促进黄土高原地区粮食安全和社会经济可持续发展。主要研究结论如下：（1）黄土高原地区粮食产量变化受人口、粮食播种面积、气候和政策等外在因素影响呈阶段式波动上升趋势，黄土丘陵沟壑区安塞县从1949年到2009年粮食产量可以划分为三个阶段，分别为1949年到1974年、1975年到1989和1990年到2009，粮食平均产量分别为1.89万t、3.72万t和6.1万t；黄土高塬沟壑区长武县粮食产量也可划分为三个阶段，分别为1949年到1970年、1971年到1980年和1981年到2008年，粮食平均产量分别为2.67万t、3.86万t和4.95万t。（2）在县级尺度上，黄土丘陵沟壑区安塞县粮食生产生态成本从1950年的887.26万元增加到2010年的3098.15万元，增加了近3倍多，黄土高塬沟壑区长武县粮食生产生态成本从1950年的1461.02万元增加到2008年的3058.86万元，增加了2倍多；在流域尺度上，黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域粮食生产生态成本由1978年的24.86万元减少到2003年的5.52万元，黄土高塬沟壑区王东沟流域粮食生产生态成本由1986年的13.86万元减少到2005年的9.6万元。（3）在县级尺度上，黄土丘陵沟壑区安塞县粮食产量以20年为移动平均周期预测到2019年平均生产力为7.06万t，粮食单产以15年为移动平均周期预测到2019年平均为2.34t/hm2；黄土高塬沟壑区长武县粮食产量以25年为移动平均周期预测到2018年平均生产力为5.31万t，粮食单产以25年为移动平均周期预测到2018年平均为3.86t/hm2。在流域尺度上，黄土高塬沟壑区王东沟粮食单产以15年为移动平均周期到2016年平均为5132kg/hm2。（4）在田块尺度上，长期施肥增产作用明显，其中施NPM肥增产效果较好，在干旱、常态、丰水年型下增产率分别为144.58%、209.29%、247.54%。肥料对产量贡献率的大小顺序为：NPM>NM>NP>PM>M>N>P，丰水年肥料对产量贡献率比常态年和干旱年高。肥料配施交互作用中，N×P交互作用最大，连应值为1906.95kg/hm2，其次为N×P×M，连应值为823.16kg/hm2。肥料配施可以使产量在较高水平上波动，波动主要原因来自降水变化。丰水年成穗数、千粒重较常态年和干旱年高，NPM处理在三种年型下成穗数、穗粒数和千粒重较其它施肥处理高。（5）从粮食安全综合值来看，在县级尺度上，黄土丘陵沟壑区安塞县和黄土高塬沟壑区长武县粮食安全评价等级均经历了差、中到良的变化过程，在流域尺度上，黄土丘陵沟壑区纸坊沟流域粮食安全状态在2003年处于中等级，黄土高塬沟壑区王东沟流域粮食安全状态由1986年等级中上升到2005年等级良。