【目的】以1981年为界,把从20世纪50年代到2007年划分为两个时段,对比分析1950s—1980年和1981—2007年热带作物安全种植北界的地理位移以及北界位移后界限变化敏感区域的寒害风险。【方法】利用中国种植制度分区标准和农业气候指标,对比分析两个时段热带作物种植北界的演变特征,并采用ArcGIS绘制了热带作物种植北界地理位移图;利用综合寒害指数对气候变暖背景下热带作物安全种植北界位移后的敏感区域进行寒害风险评估。【结果】与1950s—1980年相比,1981—2007年在80%气候保证率下中国热带作物安全种植北界北移了0.86个纬度,且年代际变化显著;20世纪90年代和时段2000—2007年,北界的北移速率每年分别达0.03和0.06个纬度;在80%气候保证率下,热带作物安全种植北界北移后敏感区域的寒害风险比非敏感区域要高出3.0倍,而重度以上寒害风险比非敏感区域要高出3.5倍。【结论】在全球气候变暖背景下,中国热带作物安全种植北界发生了明显北移,且北移速率呈加快趋势;在热带作物安全种植北界地理位移后的敏感区域,寒害风险增加。

目前全球已有188种杂草（112种双子叶，76种单子叶）的324个生物型对19类化学除草剂产生了抗药性，几乎涵盖各类重要的除草剂。抗药性杂草已成为杂草治理和农业生产的严重威胁，由其引发的严重经济和安全问题倍受全球关注。研究证实，杂草体内除草剂作用位点发生改变、杂草代谢解毒能力增强、杂草的屏蔽作用或与作用位点的隔离作用是杂草对除草剂产生抗性的三大主要机制。杂草的抗药性机制相当复杂，同种杂草不仅对不同除草剂的抗药性机制不同，而且能以完全不同的抗药性机制对多种作用机制不同的除草剂产生抗药性，即交互抗性和多抗性。本文重点描述杂草对8大类重要除草剂的抗药性机制，杂草抗药性研究方法，以期为中国抗药性杂草研究和农田杂草科学治理提供参考和借鉴，并提出在杂草治理中必须汲取他人的经验教训，阐明了中国杂草抗药性研究应关注问题。

综合评述了植物叶面营养机理以及叶面肥应用的研究进展。植物叶片与根一样可以吸收利用养分，叶片对养分的吸收主要是通过叶面气孔和表皮亲水小孔进行的，还可以通过胞间连丝进行主动吸收。植物种类及其生长状况、叶面喷施液的组成与养分元素的性质以及温度、光照等环境条件都影响叶面养分的吸收与利用。叶片类型及叶表蜡质层结构与组成的不同造成双子叶植物叶面施肥效果好于单子叶植物，甚至同种类不同品种的植物叶面养分吸收也不同;植物生长时期不同叶面肥施用效果也不同;表面活性剂等助剂因可以提高叶面喷施效果而成为叶面肥中不可缺少的成分，但通常沿用农药中常用的活性剂种类，由于成分间相溶性差而影响叶面喷施效果。叶面营养机理的研究推动了叶面肥的发展与应用，叶面施肥逐渐成为现代农业中一项重要的施肥措施，但因其施肥量有限只能作为土壤施肥的一种有效辅助措施而不能代替土壤施肥。近年来，中国叶面肥产品数量和种类增长迅速，但产品质量较差，使用技术也有待提高。在今后的发展中，应加强叶面营养机理以及助剂等物质的研究与应用，提高产品质量和施用效果，强化专用叶面肥研究，优化和推广叶面肥施用技术。

【目的】研究水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响, 揭示水分胁迫与辣椒光合作用及生理指标之间的关系，为辣椒栽培管理，抗性筛选提供理论参考。【方法】采用盆栽的方式，分别在正常供水和水分胁迫条件下，研究辣椒生长形态及相关生理指标，光合参数，叶绿素荧光参数，叶片气孔特征及叶绿体超微结构的变化。【结果】水分胁迫显著抑制了辣椒的生长，植株总的干物质含量下降，并且干物质含量向根的分配比例增加，向茎叶的分配比例减少。叶片水势（Ψ）、叶片相对含水量（RWC）、叶绿素（Chl.）及类胡萝卜素（Car.）的含量显著下降，叶片中丙二醛（MDA）含量，游离脯氨酸（Pro）的含量，超氧化物歧化酶（SOD），过氧化物酶（POD）的活性均有所提高。叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、PSⅡ光化学量子效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）及光合电子传递速率（ETR）均下降，非光化学猝灭系数（NPQ）和水分利用效率（WUE）提高。水分胁迫后叶片气孔密度、气孔长度、气孔宽度均有所下降，大部分气孔关闭深陷。叶绿体变圆，基粒片层和基质片层弯曲排列紊乱，淀粉粒减少或消失。【结论】水分胁迫下辣椒光合速率的下降主要是由气孔限制引起的。光合参数、叶绿素荧光参数、叶片气孔特征以及叶绿体超微结构的变化与品种的抗性密切相关。

【目的】评价棉花长期连作对土壤理化和生物性状的影响。【方法】利用棉花长期连作定点微区试验，研究不同连作年限棉田土壤物理、化学性状和土壤酶活性动态变化。【结果】随着连作年限增加，棉田土壤容重下降，连作5、10、15和20年土壤有机质含量分别比种植1年的增加10.56%、18.09%、37.34%和55.64%，土壤含盐量呈上升趋势，连作5、10、15和20年含盐量分别是连作1年的122%、132%、124%和146%。随着连作年限增加土壤碱解氮含量增加，土壤有效钾含量呈下降的趋势，连作10、15和20年的土壤有效钾含量分别是连作1年的60.4%、35.9%和39.8%;有效磷含量在连作5年达到最大值，比连作1年增加25.2%，随后开始下降，连作10、15和20年之间变化幅度较小。土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶和中性磷酸酶活性随着连作年限增加呈先下降后上升趋势，连作5年和10年土壤酶活性降低，连作10年以后又升高，土壤过氧化物酶活性随着连作时间延长而增加。【结论】在新疆绿洲棉区，棉花长期连作和秸秆还田后，土壤物理性状改善，土壤含盐量逐渐增加，有次生盐渍化倾向，土壤中氮、磷、钾比例失调。棉花连作5～10年，土壤酶活性较低，连作障碍较明显。

【目的】揭示1990-2005年中国粮食生产与耕地变化的时空动态特征,以及粮食生产对于耕地变化的敏感性。【方法】构建重心拟合模型和敏感度分析模型,对比分析耕地面积重心和粮食产量重心动态关系。【结果】中国粮食生产重心和耕地分布重心在空间上均表现为“北进中移”的态势,在移动方位上大致具有同向性。耕地重心沿着“西北—西南—东北”的轨迹共移动了17.3 km,粮食产量重心沿着“东北—西南—东北”的轨迹移动了223.3 km,两个重心之间的距离和粮食产量大致呈反向变化。当两者距离拉近时,粮食产量减少,当两者距离增大时,粮食产量增长。【结论】区域粮食产量增长受粮食单产、粮食播种面积等非耕地总量因素的影响日益明显;粮食产量变化对耕地变化的敏感性呈增强趋势。化肥、农药等物质投入的报酬递减趋势日益明显,粮食增产对耕地资源的依赖性也日益增强。保障粮食安全与耕地保护亟需创新机制和政策。

为探索今后玉米增产的途径,本文从单产提高的主要措施、技术特征和增产机理角度,分析了50多年来中国玉米生产技术的演变与发展。从1949至2007年中国玉米单产每公顷提高了4 205.1 kg,增幅为437.3%,年均增加85.84 kg?hm-2;总产由1 241.8万吨提高到15 230.0万吨,增加了12.3倍,其中单产增加的贡献占68.4%、种植面积扩大的贡献为31.6%,总产量的提高主要依赖于单产的增加。玉米生产技术的发展经历了如下阶段：（1）玉米品种选育由筛选推广优良农家品种——品种间杂交种——双交种、三交种——单交种4个阶段,在杂种优势得到广泛利用后,抗病基因选择、株型改良、保绿与晚熟成为玉米品种产量潜力提高的主要育种技术方向,今后将向着耐密、抗逆、广适、高产和适应机械化作业的新品种选育方向发展;（2）栽培技术表现出由单项适用技术推广、农田条件改善到技术集成与模式化栽培,今后将向以耐密、抗逆、高产品种与机械化为载体的简化高产优质高效栽培方向发展;3）随着种植密度的不断提高,玉米增产的生理机制由提高单株生产力,到改善株型增大群体和保绿、晚熟延长光合与灌浆时间来增大群体生产量,向提高群体整齐度、花后物质高效生产与转移方向发展,同时对群体的抗倒、抗病和适应性提出更高的要求。在以上分析的基础上,提出了近期中国玉米增产的主要技术需求与对策。

【目的】探讨麦秸秆还田与施氮技术对直播水稻产量、品质的影响及氮肥利用效率的表现。【方法】以直播粳稻扬粳9538为材料进行大田对比试验,设置麦秸还田与不还田、实地氮肥管理（SSNM）和农民习惯施肥法（FFP）等处理,测定水稻产量、品质及氮肥利用效率。【结果】无论是SSNM还是FFP,与秸秆未还田相比,秸秆还田降低了单位面积穗数,提高了每穗粒数、结实率与千粒重,增加了产量,改善了稻米的外观品质与蒸煮品质。与FFP相比,SSNM显著提高水稻产量,降低了稻米蛋白质含量,改善了稻米的食味性。秸秆还田结合SSNM增大了籽粒最大灌浆速率与平均灌浆速率,缩短了活跃灌浆期,增加了粒重,并提高了氮收获指数、氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率和氮肥偏生产力。【结论】秸秆还田结合SSNM可增加产量,改善稻米品质,提高氮肥利用效率。

水稻是中国主要粮食作物，也是单产最高的粮食作物。文章利用中国农业统计年鉴数据和国内外文献资料，分析了中国水稻高产栽培技术创新与实践的成功经验、存在问题和稻作技术发展趋势。探讨了中国的水稻生产经历4个阶段的特点，良种良法配套对水稻增产的贡献，不同阶段创新的稻作技术；简述了全球水稻栽培技术发展的特点；回顾了中国矮秆品种、杂交稻及超级稻品种更替及其配套栽培技术创新；剖析了水稻高产栽培存在的新问题；对水稻高产栽培技术的未来发展进行了展望。创新与品种生育特性配套的水稻种植制度、生产模式和环境协调的栽培技术，发挥品种产量潜力和应用，可以实现增产增效，促进水稻产业发展，改善生态环境和提高资源利用效益。

水稻种植机械化是中国作物机械化生产的难点。论文在回顾中国水稻机械化种植发展概况的基础上，重点总结与阐述水稻3种机械化种植方式下的高产规律与栽培农艺。（1）系统归纳了盘育毯苗机插水稻的生长发育特性，重点阐述了毯苗机插稻的高产形成规律，即以合理的茎蘖动态与LAI动态，提高群体中后期光合物质生产能力；以合理增加生育中期有效与高效生长量，提高抽穗后物质生产积累量与最终生物学产量；以足量穗数与较大穗型协调产出足够的群体总颖花量，并保持通常的结实率与粒重。同时介绍了相配套的高产栽培农艺：①培育标准化壮秧，提供构建高产群体起点的生物基础；②机械精确栽插，形成高质量群体起点；③前期及早促进，在有效分蘖临界叶龄期稍前群体茎蘖数够到高产适宜穗数值；④及早适度搁田，把群体高峰苗控制为适宜穗数值的1.4—1.5倍，为及早重施壮秆促花肥创造条件；⑤主攻中期优化生长，增加有效与高效生长量，以适量壮秆大穗构成高光效群体；⑥强化后期物质生产与积累，提高群体库容充实量。（2）系统介绍了钵苗机插水稻高产栽培具有的诸多优势：利于精确培育大秧龄带土钵壮秧；几乎无植伤地精确机插；可精确实现高产栽培设计的基本苗；利于培育适宜数量的壮秆大穗，改善群体通风透光条件，增强植株抗倒性；源库较协调，群体中后期光合生产能力强，利于稳定高产与创造超高产；同时可充分利用温光资源，利于多熟制周年高产。实施高产栽培的关键农艺为：①精确培育加大秧龄的壮秧；②精确定量机插；③适当重施分蘖肥与促花肥。（3）阐述了机直播稻生长发育特点与产量形成特征，介绍了合理确定机直播稻种植范围、选用相适生育期的抗倒大穗型品种、抢早机械精播、切实加强化学除草与肥水管理等增产增效的农艺措施。同时，进一步分析了中国水稻种植机械化存在的主要问题，紧贴国情，明确提出专业化培育标准化壮秧与机械精确移栽，并配套稳定高产高效农艺，应是中国多数稻区栽培机械化的基本方向，机械化直播可在稻季热量丰裕的部分地区应用。接着，指明了相应的研发重点与关键：①强调把毯苗机插高产栽培列为中国水稻主产区机械化主体方向加以重点研发，认为必须加强研发的重点是：增强毯苗秧龄弹性与秧苗素质；秸秆机械高质量还田整地与精确栽插秧苗；促进大田稳靠早发，培育适量壮秆大穗，增加群体总库容量。②降低机具成本，提高作业效率以及稳定超高产高效农艺的构建，则是水稻钵苗机插栽培研究的重点。③机直播稻高产栽培农艺发展应重点研究以高效的机械作业提高前茬秸秆还田质量与整地质量，提高机械精确播种质量与全苗早发的技术。文章最后还强调各水稻主产区，应据本区特点切实搞好当地主体机械化种植方式高产栽培全程机械化模式的技术集成与示范推广。

【目的】水稻是中国重要的粮食作物,实现水稻的超高产生产对保证中国粮食安全有重要作用。本研究旨在探讨粳型超级稻产量构成因素协同演进规律及超高产特征。【方法】以具有代表性的4个超级粳稻品种（武粳15、淮稻9号、徐稻3号和常优1号）为材料,对高产（8 250—9 750 kg?hm-2）、更高产（9 750—11 250 kg?hm-2）和超高产（＞11 250 kg?hm-2）3个产量等级群体的产量及其结构、群体库容量和群体库容的充实进行了系统的比较研究。【结果】由高产到更高产再到超高产,4个超级稻品种的群体颖花量不断提高（差异显著）,而结实率、千粒重在3个产量等级间略有增减（差异不显著）。在安全成熟的情况下,群体颖花量与产量呈极显著正相关;群体颖花量的提高在由高产提高到更高产的水平上,主要依靠单位面积穗数的增加,而由更高产提高到超高产水平,则主要依靠足穗基础上增加每穗粒数。在安全成熟条件下,群体库容充实度在3个产量等级间因种略有增减,差异不显著,而群体库容实际充实量则随产量的增加而增加。【结论】以足量大穗构成群体安全大库容（安全成熟的群体高颖花量）,通过保持正常的充实度（即保证常年的结实率与千粒重）,从而提高群体库容总充实量,是粳型超级稻的超高产特征。

【目的】黄淮海地区是中国粮食主产区之一，但农业生产中旱涝频繁发生，同时还存在土壤紧实、耕层变浅和土壤蓄水保墒能力低等问题，严重影响了该区的粮食生产。耕作方式和秸秆还田作为农业生产中两项重要的技术措施，对改善土壤结构、提高土壤蓄水能力和水分利用效率有显著作用。本文旨在探索耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响，为优化黄淮海地区的土壤耕作方式提供依据。【方法】采用土壤耕作方式与秸秆还田相结合的方法，设置常规耕作＋秸秆还田、常规耕作＋无秸秆还田、深耕＋秸秆还田、深耕＋无秸秆还田、深松＋秸秆还田、深松＋无秸秆还田6个处理，研究耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米一年两熟农田耗水量、耗水模系数、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率的影响，分析不同耕作方式、秸秆还田以及二者交互对冬小麦-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影响。【结果】耕作方式、秸秆还田对土壤容重、农田耗水量、土壤贮水消耗量、株间蒸发量、籽粒产量和水分利用效率均存在显著或极显著影响。与常规耕作相比，深耕和深松主要降低了20—40 cm土层的土壤容重，增加了冬小麦、夏玉米和周年总农田耗水量，提高了0—100 cm土层的土壤贮水消耗量，同时降低了休闲期无效农田耗水量。此外，深耕和深松还降低了夏玉米的株间蒸发量，但深耕显著增加了冬小麦的株间蒸发量，深松则相反。秸秆还田也可以降低土壤容重，提高土壤贮水消耗量，增加冬小麦农田耗水量，降低夏玉米和休闲期农田耗水量，增加冬小麦的株间蒸发量，降低夏玉米的株间蒸发量。与常规耕作相比，深耕和深松处理的周年作物产量分别提高了10.7%和9.8%，周年水分利用效率分别提高了8.8%和6.3%。秸秆还田处理的周年作物产量和水分利用效率分别比秸秆不还田处理提高了6.3%和7.6%。耕作方式与秸秆还田对冬小麦-夏玉米的耗水特性、籽粒产量和水分利用效率存在显著交互作用。与常规耕作＋无秸秆还田处理相比，深耕＋秸秆还田和深松＋秸秆还田处理的周年农田耗水量分别提高3.3%和2.4%，冬小麦-夏玉米的农田耗水量分别提高了4.2%和3.3%，休闲期的农田耗水量分别降低了7.0%和9.9%，周年作物产量分别提高了18.0%和19.3%，水分利用效率分别提高了15.9%和15.1%。【结论】在几种耕作模式中，深耕＋秸秆还田、深松＋秸秆还田的周年作物产量和水分利用效率最高，且二者无显著性差异，表明深耕或深松结合秸秆还田有利于作物产量和水分利用效率的提高。因此，在本试验条件下，在秸秆还田的基础上深松或深耕是黄淮海地区适宜的耕作方式。

【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异，为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料，以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤，通过135 d室内培育试验，研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土pH、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳（MBC）的影响，及其对磷脂脂肪酸（PLFA）表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理：对照（CK）、添加水稻秸秆炭300℃（RB300）、400℃（RB400）、500℃（RB500）和添加玉米秸秆炭300℃（CB300）、400℃（CB400）、500℃（CB500）。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明，两种秸秆生物炭的添加，平均提高土壤pH值0.16个单位；土壤有机碳、速效磷和速效钾水平，分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大，而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭（300℃）的添加，并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量；而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%，硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%（P＜0.05）。添加生物炭处理，微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%，但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著；两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌（G-）、革兰氏阳性细菌（G+）、放线菌和真菌的含量，且不同制备温度处理间的差异表现为300℃＜400℃＜500℃。主成分分析表明，水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著；不同温度水稻秸秆炭间，群落结构差异明显，而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明，生物炭添加可以通过改变土壤性质，间接影响微生物群落结构；其中，土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度，提高土壤养分含量和微生物量水平；两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构，其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。

【目的】旨在阐明钵苗机插水稻产量构成特征和群体动态特征以及高产形成机制。【方法】2010年选用24个不同单穗重粳稻品种统一高产栽培，以成熟期平均单穗重聚类分析划分3种穗型，并每种穗型筛选2个具有代表性品种。2011—2012年采用大穗型品种甬优8号和甬优2640，中穗型品种武运粳24号和宁粳3号，小穗型品种淮稻5号和淮稻10号为试验材料，在江苏省兴化市钓鱼镇进行大田试验，以毯苗机插水稻为对照，系统研究钵苗机插水稻产量及其产量构成、群体茎蘖动态、叶面积指数动态和干物质积累动态特征，并从秧苗素质、栽后物质积累、阶段光合物质生产、光合势、群体生长率、净同化率、株型特征、茎鞘物质输出与转运、根系活力等方面深入探讨钵苗机插水稻高产形成机制。【结果】钵苗机插水稻产量显著或极显著高于对照，大穗型品种增产8.71%—11.11%，中穗型品种增产6.85%—7.89%，小穗型品种增产5.30%—6.34%。钵苗机插水稻产量的提高主要原因是在足够穗数的基础上，显著或极显著增加每穗粒数，进而提高群体颖花量，同时保持稳定的结实率和千粒重。与对照相比，钵苗机插水稻群体茎蘖数栽后增长快，高峰苗适宜，拔节后群体茎蘖数消减缓慢，最终有效穗数足，成穗率高；群体叶面积指数和干物质积累量，有效分蘖临界叶龄期钵苗机插水稻显著高于对照，拔节期两者相当，孕穗后钵苗机插水稻显著或极显著高于对照，成熟期叶面积指数钵苗机插水稻较对照高出5.17%—11.00%，干物质积累量钵苗机插水稻较对照高出5.36%—9.20%。钵苗机插水稻高产形成机制为带土带蘖栽插，秧苗素质高，群体起点质量优，活棵早，分蘖快，低位分蘖多，栽后地上和地下部物质积累多，为争足穗、促壮秆和攻大穗奠定生物学基础；抽穗期株型紧凑，叶系配置优，叶面积大，比叶重高，基部茎秆粗壮，粒叶比高，形成高光效高质量群体；生育后期根系活力强，叶面积衰减慢，光合势大，群体生长率和净同化率高，干物质积累多，灌浆充实量大，茎鞘物质输出与转运合理。【结论】钵苗机插水稻群体起点质量高，栽后分蘖早生发快，群体生长优势明显，特别是生育中后期光合生产能力强，物质积累多。钵苗机插水稻产量构成特征表现为“穗数足、穗型大、粒数多”。

【目的】甘肃陇南地区是小麦条锈菌最主要和最大的越夏区,本研究的目的是分析该地区的小麦条锈菌自然群体的遗传结构,探索其分子遗传变异规律。【方法】采用TP-M13-SSR 荧光标记技术,对甘肃省陇南地区8个种群409个小麦条锈菌分离株基因组DNA进行SSR标记分析。【结果】陇南地区小麦条锈菌的观察等位基因数（Na）为1.95,有效等位基因数目（Ne）为1.43,Nei's (1973)基因多样性指数（H）为0.27,Shannon 信息指数(I)为0.41。武都、文县和秦城种群遗传多样性较高,徽县、成县和西和种群相对较低。AMOVA分析结果表明,小麦条锈菌群体间和群体内都存在着一定的遗传分化,群体间的遗传变异占总变异的12.5%,群体内遗传变异占87.5%。地区间的基因流Nm =1.83。【结论】陇南地区小麦条锈菌群体遗传多样性很丰富,但地区之间有一定的差异;群体遗传变异主要存在于群体内部,不同地区间存在基因的交流和病原菌的移动。

中国农业发展面临资源环境约束日益趋紧，农产品国内外市场“双重挤压”，农业稳产、农民增收困难等严峻挑战，亟需转型升级、优化结构和提质增效。大数据作为一种与材料和能源一样的新型战略资源，在生产要素耦合、农业系统协同等方面发挥着重要作用，正成为驱动农业现代化发展的重要力量。目前，大数据技术在农业信息获取、分析处理和综合服务等方面取得了多方面的研究进展，并在精准生产决策、食品安全保障、消费需求挖掘和市场贸易引导等方面开始应用。面对当前及未来一段时期内农业转型升级的艰巨性和漫长性，应该建立大数据技术创新与组织创新的双重驱动机制。技术上，重点加强数据科学与农业科学交叉融合，夯实现代农业基准数据基础，快速突破适农智能模型分析处理技术以及推动数据服务持续创新；组织上，树立数据意识，加强数据立法，完善数据顶层治理结构，尤其要处理好数据安全与数据开放共享等关系。

作为全球活性氮制造量和氮肥消费量均最大的国家，中国农业生态系统的氮平衡问题受到了国内外广泛的关注。普遍认为中国农田施氮过量问题突出，并产生了严重的环境污染。为全面了解中国农业生态系统的来源和去向，找出引起氮肥消费量高的原因，本研究运用氮循环基本原理，以2010年为例，根据近年来发表的文献和国家统计资料，详细讨论了不同空间尺度上中国农业生态系统的氮输出和输入，重点分析了作物-土壤系统氮循环与氮平衡的特征。2010年中国农业生态系统氮投入总体上过量，其数量基本上相当于经生物地球化学循环返回作物–土壤系统的氮量，大致在5 Tg N左右。在全国水平上，2010年化肥和有机肥带入农田的氮量，相等于作物吸氮量和农田氮损失量之和；由于化学氮肥流向的多样化，如林、牧、渔业和城市绿化等的氮肥消耗，以及部分经济作物包括果树和蔬菜，特别是设施蔬菜的高量施氮，总体上粮食作物过量施氮的问题并不十分突出。在耕地资源有限（占全球8%的耕地面积，养活20%的世界人口）、有机废弃物中氮养分循环利用率低于30%、豆科作物播种面积较少且生物固氮占农田总氮投入不足15%的情况下，中国的农业生产只有依靠氮肥。然而，中国氮肥消费存在着很大的地区差异，在土地生产力水平较高的黄淮海、长江中下游和珠江三角洲地区，单位农作物播种面积的施氮量显著高于全国平均水平。这些地区氮肥消费量较大与粮食单产高、复种指数高和豆科作物种植比例低有密切关系。因此，为保证人们不断增长的食物需求和膳食结构的改善，加之土壤基础肥力相对较低，农田化学氮肥投入较高具有一定的合理性。然而，农业生产过程中发生的氮损失，既浪费了资源，也污染了环境。损失进入大气和水中活性氮以及环境中新产生的活性氮，经生物地球化学循环过程以大气沉降和灌溉水返回农田，已经成为作物-土壤系统氮的重要投入项。由于农业生态系统中氮素转化过程的多样性和生物地球化学循环的复杂性，循环过程中的氮损失不可避免。只有通过在不同空间尺度上对氮素进行优化管理，才能将氮损失降低到最低。在保证粮食安全的基础上，尽可能地降低农田施氮的环境风险，需要多学科、多部门的协作与共同努力，在不同空间尺度上实现氮优化管理、达到降低农业生态系统氮肥投入的目的。

【目的】旨在阐明钵苗机插水稻产量构成特征和群体动态特征以及高产形成机制。【方法】2010年选用24个不同单穗重粳稻品种统一高产栽培，以成熟期平均单穗重聚类分析划分3种穗型，并每种穗型筛选2个具有代表性品种。2011—2012年采用大穗型品种甬优8号和甬优2640，中穗型品种武运粳24号和宁粳3号，小穗型品种淮稻5号和淮稻10号为试验材料，在江苏省兴化市钓鱼镇进行大田试验，以毯苗机插水稻为对照，系统研究钵苗机插水稻产量及其产量构成、群体茎蘖动态、叶面积指数动态和干物质积累动态特征，并从秧苗素质、栽后物质积累、阶段光合物质生产、光合势、群体生长率、净同化率、株型特征、茎鞘物质输出与转运、根系活力等方面深入探讨钵苗机插水稻高产形成机制。【结果】钵苗机插水稻产量显著或极显著高于对照，大穗型品种增产8.71%—11.11%，中穗型品种增产6.85%—7.89%，小穗型品种增产5.30%—6.34%。钵苗机插水稻产量的提高主要原因是在足够穗数的基础上，显著或极显著增加每穗粒数，进而提高群体颖花量，同时保持稳定的结实率和千粒重。与对照相比，钵苗机插水稻群体茎蘖数栽后增长快，高峰苗适宜，拔节后群体茎蘖数消减缓慢，最终有效穗数足，成穗率高；群体叶面积指数和干物质积累量，有效分蘖临界叶龄期钵苗机插水稻显著高于对照，拔节期两者相当，孕穗后钵苗机插水稻显著或极显著高于对照，成熟期叶面积指数钵苗机插水稻较对照高出5.17%—11.00%，干物质积累量钵苗机插水稻较对照高出5.36%—9.20%。钵苗机插水稻高产形成机制为带土带蘖栽插，秧苗素质高，群体起点质量优，活棵早，分蘖快，低位分蘖多，栽后地上和地下部物质积累多，为争足穗、促壮秆和攻大穗奠定生物学基础；抽穗期株型紧凑，叶系配置优，叶面积大，比叶重高，基部茎秆粗壮，粒叶比高，形成高光效高质量群体；生育后期根系活力强，叶面积衰减慢，光合势大，群体生长率和净同化率高，干物质积累多，灌浆充实量大，茎鞘物质输出与转运合理。【结论】钵苗机插水稻群体起点质量高，栽后分蘖早生发快，群体生长优势明显，特别是生育中后期光合生产能力强，物质积累多。钵苗机插水稻产量构成特征表现为“穗数足、穗型大、粒数多”。

【目的】分析长期施肥条件下小麦产量的变化规律，试图探明淮北小麦产量稳定性对不同施肥模式的响应机制，为淮北砂姜黑土合理施肥管理、改善农田生态系统质量提供依据。【方法】以安徽杨柳长期定位试验为研究平台，通过研究小麦的平均产量、产量年际波动及土壤养分状况对5种施肥模式（不施肥、单施化肥、单施有机肥、有机肥与化肥配施（等氮）、有机肥与化肥配施（高氮））的响应，比较不同施肥条件下淮北砂姜黑土区小麦产量稳定性的优劣，并以此评判施肥的合理性。【结果】淮北砂姜黑土区长期不施肥的小麦产量总体呈下降趋势，年下降量为5.81 kg•hm-2；而长期施肥的小麦产量随时间呈锯齿状波动并总体上升的趋势，其中有机肥与化肥配施（高氮）处理（HMNPK）的产量趋势线最高，但其增产优势逐年减弱，有机肥与化肥配施（等氮）处理（MNPK）以9.75 kg•hm-2的年增长量缩短与其的差距；单施化肥处理（NPK）的小麦产量趋势线在试验前期高于单施有机肥（M），但在22年后有被M处理赶超的趋势。从32年小麦平均产量来看，与不施肥相比，有机肥与化肥配施（高氮与等氮）的增产幅度最大，平均产量分别达5 544.3和5 200.6 kg•hm-2；NPK次之，比当年不施肥处理产量提高了614.6%，M增产幅度最低，但与NPK差异并不明显。砂姜黑土地力贡献率在试验前10年持续降低，降至10%左右趋于稳定，而肥料对小麦产量的贡献率则是在前10年持续增加至80%—90%便维持动态平衡。长期不施肥易导致小麦产量变异系数（CV）偏高、可持续性产量指数（SYI）偏低，产量稳定性最低；施肥处理中HMNPK和MNPK处理的CV最低、SYI最高，产量稳定性最高，而M处理的产量稳定性和可持续性不及NPK。与长期不施肥相比，施肥可明显提高淮北砂姜黑土全氮、有机质、有效磷和速效钾的含量，其中有机肥的施入显著提高了土壤全氮和有机质含量，而有效磷含量与化肥的投入相关，处理M土壤速效钾含量较高，但与其他施肥处理差异不显著；通过相关性分析可知全氮、有机质、有效磷含量与小麦产量呈极显著正相关关系（P＜0.01）。【结论】施肥可有效提高淮北小麦产量，且产量随时间呈锯齿状波动；有机肥与化肥配施（高氮和等氮）的增产效果最佳，但高氮与等氮水平间的产量差随种植年限的增长而逐渐缩短；在试验开始前一阶段单施化肥的增产效果优于单施有机肥处理，但在22年后有被赶超的趋势。与长期不施肥相比，有机肥与化肥配施的施肥模式更有利于促进小麦产量稳定性和生产可持续性的提高，其次为单施化肥，单施有机肥最低。施肥可有效提高砂姜黑土养分含量，其中有机肥对有机质、全氮及速效钾含量的提高作用较强，而化肥则对有效磷含量提高作用较强，且小麦产量与全氮、有机质和有效磷均呈极显著正相关关系。因此，安徽淮北砂姜黑土区有机肥与化肥配施为最佳施肥模式，土壤养分供应较均衡，小麦产量幅度最大且稳定性最佳，农田生态系统质量最优。

【目的】评价烟草骨干亲本主要病毒病抗性，分析抗病骨干亲本间的遗传多样性，明确不同抗源间的亲缘关系，为烟草病毒病抗性改良的亲本选择提供理论依据。【方法】在温室条件下采用苗期人工接种方法，对中国烟草育种过程中73份骨干亲本进行CMV、TMV和PVY 3种病毒病抗性鉴定，以CMV高抗、或TMV免疫、或PVY免疫为筛选标准，筛选抗病骨干亲本；并利用条带单一清晰、多态性稳定且分布在烟草24条连锁群上的103对SSR引物，对筛选出的抗病骨干亲本和烟草育种常用的4个主体优质亲本进行遗传多样性、聚类和主坐标分析。【结果】（1）不同供试材料间3种病毒病抗性存在显著性差异。在筛选出的29份病毒病高抗或免疫的烟草种质中，有23份种质对CMV表现为高抗，6份种质对TMV表现为免疫，5份种质对PVY表现为免疫。同时，在29份筛选出的烟草病毒病抗病种质中，龙烟1号和FC8对TMV和PVY都表现为免疫，CV87、T.T.11、抗88、CV91、胎里富1060、革新5号和T.I.245等7份种质对3种病毒病都表现为高抗。（2）对鉴定出的29份抗病骨干亲本以及K326、NC89、Speight G-28和净叶黄等4个烟草育种最常用主体亲本进行基因型分析，共筛选出322个等位位点，每对引物的等位变异为2—6个，平均为3.106个；基因型多样性变化范围是0.059—0.716，平均为0.387；引物多态性信息（PIC）含量为0.057—0.661，平均为0.343。当遗传相似系在0.672取值作切割线时，系统聚类分析将33份供试材料分为7个类群；当遗传相似系数在0.714取值作切割线时，第1类群又被分为4个亚群，其中第1亚群包括了全部供试外引抗病亲本种质和育种最常用外引亲本K326、NC89和Speight G-28，而国内抗病亲本种质分类相对较多。主坐标分析可将33份材料分为6个类群，外引抗病种质被分在第1类群和第2类群中，其中第1类群包括了8份引进抗病亲本种质和3份育种最常用外引亲本K326、NC89和Speight G-28，第2类群有3份外引种质和11份国内种质；而国内抗病亲本种质分类较多。聚类分析结果和主坐标分析结果基本一致，与种质亲缘关系吻合度较高。【结论】苗期人工接种方法对烟草骨干亲本的病毒病抗性鉴定准确，筛选出29份烟草病毒病抗病骨干亲本；外引抗病骨干亲本种质与K326、NC89和Speight G-28的亲缘关系较近，遗传背景狭窄；中国抗病种质地理来源广泛，遗传背景复杂，遗传基础较为丰富。