我院李毅研究员团队两项研究取得重要进展

　　 　　

近日，我院李毅研究员团队在《Catena》（中科院一区，IF 5.198）和《Computers and Electronics in Agriculture》（中科院二区，IF 5.565）上分别发表题为“Targeted biochar application alters physical, chemical, hydrological and thermal properties of salt-affected soils under cotton-sugarbeet intercropping”和“Impact of climate variability on grain yields of spring and summer maize”的研究论文，博士研究生王小芳和硕士研究生王天雪分别为论文第一作者，李毅研究员为通讯作者。

（一） 生物炭对棉花-甜菜间作条件下盐渍化土壤的理化、水文和热特性的影响

生物炭具有改良盐渍化土壤，促进作物生产的潜力，在农业盐渍化土壤中有良好的应用前景。生物炭对土壤特性和作物产量的影响因作物、土壤、生物炭特性和气候条件而异。因此，选择合适的生物炭及用量对改善盐渍化土壤、改善土壤条件和提高作物产量至关重要。基于2018~2020年3年的大田试验，研究了生物炭施用量对棉花-甜菜间作盐渍化土壤理化性质、水热条件及作物产量的影响。结果表明，施用生物炭后，土壤容重降低，孔隙率增加。土壤pH随生物炭施用量的增加而降低，变化幅度为0.003 ~ 0.004/t。生物炭施用量为10t/ha增加了土壤含水量和土壤加权平面储水量，而过量施用生物炭降低了土壤水分。施用生物炭可降低土壤温度波动。棉花和甜菜产量随生物炭添加量的增加先增加后降低。综合考虑生物炭对土壤水、温度和作物产量，建议在盐碱地施用10t/ha的生物炭。

这一结果为施用适量的生物炭改善盐渍化土壤质量，提高作物产量提供了参考。该研究得到国家自然科学基金（No.52079114）、新疆生产建设兵团第三师图木舒克市科技计划项目（S202102GG018）和国家外国专家局外国专家引进项目（G20200027071）等项目的资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816222004003?via%3Dihub

  

图1   棉花-甜菜系统种植模式及取样示意图  

图2   不同生育期生物炭水土壤含水率的影响

（二） 气候变率对春、夏玉米产量的影响

作物产量受到气候变化的极大影响，对气候变化对作物产量的影响进行系统评估尤为必要。利用收集的121个中国玉米主产区站点（其中春玉米85个，夏玉米36个）的1988 ~2017年的气象观测数据和玉米产量数据，采用一阶差分、森斜率和趋势检验、多重共线性检测、皮尔逊相关、逐步线性和非线性回归等方法，建立了玉米产量与气候变量之间的最佳统计回归模型，研究了气候变化对中国玉米主产区春、夏玉米产量的影响。研究结果表明：(1)玉米生育期内降水和气温（最低温度、最高温度和平均温度）呈上升趋势，相对空气湿度和日照时数呈下降趋势。春、夏玉米产量均呈增加趋势。(2)春玉米产量对相对湿度、日照时数和降水较为敏感，夏玉米产量对降水和温度较为敏感。(3)多元非线性回归函数的性能要优于线性函数，尤其是立方项和气象要素之间的相互交叉项。气候变化分别解释了春玉米单产变化的5.8~87.6％和夏玉米单产变化的6.6~78.5％，这也是因不同站点而不同的。(4)气候变量对春、夏玉米产量变化的贡献重要性排序为降水>相对湿度>日照时数>最低温度>最高温度>平均温度。冷-湿和暖-湿气候尤其是冷-湿气候对玉米产量有正向影响。气候变量对春夏玉米产量的影响具有一定的局地特异性。本研究为气候变化下的玉米种植管理提供了新的思路。

该研究得到新疆生产建设兵团第三师图木舒克市科技计划项目（S202102GG018）、国家自然科学基金（52079114）和国家外国专家局外国专家引进项目（G20200027071）等项目的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169922004185?via%3Dihub

   

图1  中国玉米主产区121个站点1988-2017年期间         图2  产量一阶差分值与气象要素一阶差分值之间

春、夏玉米生育期内气象要素和实际单产森斜率值                                 的皮尔逊相关系数

两项研究着眼于我国农业生产面临的土壤盐渍化和气候变化对农作物的影响两大热点问题，研究结果为改良盐渍化土壤，有效应对气候变化对农业生产带来的不利影响，为保障农业长期发展和粮食安全提供了有意义的参考，表明我校在该领域的研究又迈上了新的台阶。