黄淮海农作区冬小麦产量差时空分布格局研究

The Huang-Huai-Hai Farming Region is one of most important winter wheat planting area around china, in which wheat planting area accounted for more than 54% of the total area of wheat in china. Studies showed that there were yield gaps between regional average yield , the farmer’s actual yield ,the experimental yields and potential yield of winter wheat. It is widely recognized that closing the different levels of yield gap is an important way to increase grain total production and improve utilization efficiency of water resource and fertilizer. In this project, a new theoretical analysis method and evaluation model base on GIS of yield gap suited for regional-scale analysis was studied by carrying out field experiment and regional investigation in typical area of Huang-Huai-Hai Farming Region. By using yield gap analysis model, yield gap of winter wheat can be quantified, and major limiting factors to cause yield gap was studied. Moreover this model will be used to investigate the Spatio-temporal variation of winter wheat yield gaps in Huang-Huai-Hai Farming Region，and to explore technical approach to reduce wheat yield gap In limited water and fertilizer inputs。

黄淮海农作区是我国冬小麦核心产区之一，小麦种植面积占全国小麦总面积的54%以上。研究表明冬小麦的区域平均单产、农民的田块水平的产量、试验站高产水平以及潜在产量之间还存在一定的产量差距，缩减不同层面的“产量差”是实现区域大面积均衡增产和提高水肥等资源利用效率的的重要途径。本研究以冬小麦产量差为主要研究内容，在黄淮海农作区选择典型区域开展试验研究和区域调研，探索一种用于分析区域尺度作物产量差的分析方法，构建基于GIS的冬小麦产量差分析模型，以便更精确地量化黄淮海农作区和各个亚区冬小麦的产量差，在此基础上分析黄淮海平原小麦玉米产量差的时空格局分布特征，解析冬小麦产量差的机理和制约产量差的限制因素，探索水资源限制的条件下缩减黄淮海平原冬小麦产量差的技术途径，为实现黄淮海平原冬小麦高产和资源的高效利用突破提供技术支持。

在人口膨胀、气候变化和生态环境恶化的背景下，粮食安全问题日益严峻。黄淮海农作区是是我国冬小麦核心产区之一，小麦种植面积占全国小麦总面积的54%以上。因此，探索缩减本区冬小麦产量差，提升其单产水平对于提高区域粮食产量有重要意义。本项目实施以来，通过在黄淮海选择典型区域开展多年多点冬小麦大田试验研究和区域调研，结合DSSAT模拟模型，建立了一种新的用于分析区域尺度的作物产量差的分析方法，拓展作物产量差研究的内涵，在此基础上，构建和实现了基于GIS的用于黄淮海平原的冬小麦产量差模型，并利用构建的模型和方法解析了黄淮海平原小麦产量差的时空变异特征、影响因素和时空格局特征。本研究表明黄淮海农作区冬小麦的区域平均单产（5651.9 kg/hm2）、水肥限制产量（7460.4 hm2）、可获的产量（8951.6 hm2）以及潜在产量（11621.2 hm2）之间还存在一定的产量差距，其中2.6亚区的YGI、YGII、YGIII和总产量差最大，分别为3516.8 kg/hm2、1355.3 kg/hm2、3787.3 hm2和8659.5 kg/hm2，理论来说该地区是黄淮海增产潜力最大的亚区。本研究中构建了基于GIS的黄淮海平原气候、土壤、灌溉等资源要素与冬小麦生产数据库，并利用数据库研究了黄淮海平原光温水土等资源要素与冬小麦生产时空分布特征，分析资源要素与冬小麦时空分异特征及其协调性，解析了产量差的影响因素以及缩小产量差的技术需求，阐明了区域间和区域内冬小麦水肥资源利用效率差异的产生原因，并提出水资源限制条件下缩减冬小麦产量差的潜力及缩减的技术途径，为黄淮海平原冬小麦高产高效和资源的优化配置提供了有力的技术支撑。