半干旱黄土丘陵区生态建设与经济发展模式探讨——以固原上黄试区为例

 以典型半干旱黄土丘陵区固原上黄试区为例,回顾1982—2005年综合治理的经验。采用农民参与式农村评估方法(PRA),对上黄试区生态建设的成果进行分析。结果表明:上黄试区生态建设及经济建设成效显著,社会经济发展水平呈稳定增长态势,人均年纯收入从研究初期的94.4元增长到"十五"期间的2093.2元,土壤侵蚀模数从研究初期的6000 t/(km².a)减少到现在的1000 t/(km².a),生态环境得到了明显的改善。说明半干旱黄土丘陵区采用这种发展模式是有效的。     

耕作及轮作对土壤氮素径流流失的影响

5年轮作和1年水平沟耕作试验表明:在不同的坡度上,与传统耕作法相比,水平沟减少产流7%,径流液铵态氮浓度提高19%,流失量达到13.01kg/(km²·a),比传统耕作多流失1.11kg/(km²·a);径流硝态氮浓度减少27%,比传统耕作减少7.68kg/(km²·a);径流硝态氮流失减少量和铵态氮增加量相差6倍,水平沟可减少6.57kg/(km²·a)矿质氮流失;水平沟拦截泥沙25%左右,泥沙中全氮富集率提高13%,土壤全氮流失457kg/(km²·a),平均减少18%;一季黑豆和一季黄豆及两季黑豆和一季黄豆参与的5年轮作周期,土壤侵蚀量仅为896t/(km²·a)和984t/(km²·a),不及糜子和土豆参与轮作周期的1/2.     

黄土区径流调控技术体系

 地处黄土高原干旱山区的甘肃省定西市安定区,其经济社会发展长期受干旱缺水和水土流失的制约,因此,如何高效利用水资源和有效防治水土流失成为该区域发展的关键问题。依据径流调控理论,提出径流调控技术体系的概念,并在九华沟流域水土保持径流调控中具体应用。结果表明:经过5年的径流调控,流域的水资源不仅得到了高效利用,而且有效地控制了水土流失,促进了区域经济的持续发展。其中林草覆盖率由24.0%提高到57.1%,土壤侵蚀模数由5400 t/(km².a)降低到15t/(km².a),土地利用率由63.0%提高到81.7%,流域治理程度由44.9%提高到86.3%;流域年总收入由502.65万元增加到1404.64万元,农民人均年纯收入由757元增加到1 486元,人均年产粮由427 kg增加到654kg;径流调控技术在农业总产值的总增量中,科技进步贡献率占56.71%,对流域内农民的脱贫致富起到了关键性的作用。     

定西市安家沟流域水土保持生态服务价值对土地利用方式变化的响应

[目的] 定量评价黄河流域丘陵沟壑区的甘肃省定西市安家沟流域2005—2020年不同土地利用方式的生态系统服务价值情况,分析其时空变化规律,为优化该区土地利用结构以及土地资源的可持续利用提供科学参考。[方法] 采用机会成本法和影子工程法,定量分析黄河流域丘陵沟壑区安家沟流域2005—2020年不同土地利用方式的水土保持生态系统服务价值,利用方式包括人工草地、小麦地、沙棘地、油松地、封禁和撂荒地。[结果] ①除小麦地之外,安家沟流域水土保持生态服务价值在2005—2020年呈现持续增加的态势; ②人工草地水土保持生态服务价值平均为58.2万元/(km²·a),小麦地44.9万元/(km²·a),沙棘地69.9万元/(km²·a),油松地67.3万元/(km²·a),封禁地53.4万元/(km²·a),撂荒地46.8万元/(km²·a),其排列顺序为：沙棘地＞油松地＞人工草地＞封禁＞撂荒地＞小麦地,且不同土地利用方式间差异显著; ③水土保持生态服务价值年均增幅最高的是人工草地,为9.82%,其次是封禁和撂荒地,分别为8.52%和6.84%,最低的是油松林地,为2.12%,而小麦地的水土保持生态服务价值随年限的变化无明显趋势。[结论] 水土保持生态服务价值贡献值较高的是沙棘地和油松林地,分别为21%和20%,其次是人工草地,为17%,最低的是小麦地,为13%,封禁地和撂荒地居中,分别为15%和14%。可见,黄河流域丘陵沟壑区治理水土流失问题的关键在于保持和提高林草地的质量。     

1990-2015年阿克苏市建设用地的扩展与驱动力

[目的]探讨新疆阿克苏市建设用地扩展特征及其驱动因素和存在的问题,为绿洲城市发展和建设决策提供一定的利用依据。[方法]以1990,2000,2010,2015年的Landsat TM/ETM⁺卫星遥感影像为数据源,借用ENVI进行监督分类,得出阿克苏市4个时间段的建设用地、耕地、林地、水体、未利用地等信息。应用建设用地扩展强度、速度,重心坐标转移、紧凑度、弹性系数等指标,研究阿克苏市建设用地变化规律。[结果]1990年建设用地面积为18.34 km²,2015年建设用地面积为91.61 km²,25 a里总扩展面积为73.24 km²,净增加了1990年的4倍。建设用地扩展中主要占用的土地类型为未利用地和耕地,面积分别为43.84,28.04 km²。建设用地重心坐标向EN,WS,WS方向迁移,靠近交通路线移动。1990-2000年重心坐标移动距离不大,移动距离为243.7 m。2000-2010年移动距离为832.2 m。2000-2015年移动距离最大（为1 568.2 m）,扩展形状为面状和条带状。建设用地外围紧凑度一直呈下降趋势,从1990年的0.201下降到2015年的0.066,城市空间形态越来越复杂。[结论]阿克苏市1990-2015年建设用地不断往外扩展。阿克苏市建设用地扩展速度在研究期间一直高于人口增长速度,而两者之间差距不断扩大,弹性系数为1990-2000年2.3,2010-2015年10.13,城市扩展与人口增长高度不合理。非农业人口因子、经济因子、政策因子、交通因子是引起阿克苏市土地利用变化最主要的驱动因素。     

基于改进坐标注意力和U-Net神经网络的淡水养殖区提取

针对淡水养殖区空间分布零碎以及样本数量不均衡等因素造成淡水养殖区提取不准确的问题，该研究提出了一种基于U-Net（U-shaped Network）的改进模型，制作了Landsat淡水养殖区动态监测的数据集，增加高、低维特征融合的坐标注意力机制提高模型的提取精度，构建多尺度特征学习更多位置信息，引入focal tversky loss损失函数提升零碎养殖区的识别率，实现1985—2021年研究区淡水养殖区的精确提取，分析近36 a年研究区淡水养殖区时空变化情况。结果表明：1）2021年淡水养殖区提取效果良好，改进后的模型总体分类精度为0.947，准确率为0.926、召回率0.966、F1分数0.946，均交并比0.899、Kappa系数为0.894，与其他模型相比，总体分类精度、Kappa系数大幅提升。2）1985—2021年，研究区淡水养殖区大致经历起步扩张、急速扩张、轻微萎缩3个阶段：1985—2000年研究区淡水养殖面积持续增加，总面积由1985年0.48 km²增长至2000年36.92 km²，年度增加量大于1 km²且小于5 km²；2000—2017年淡水养殖区面积急速增加至234.47 km²，年度增加量大于5 km²；2021养殖区面积209.58 km²，2017—2021年养殖区面积减少了24.89 km²，转出的淡水养殖区多为建设用地所取代。综上，改进的模型具有较高的识别精度，该研究可以为淡水养殖区的提取提供参考，为水产养殖业的科学化管理提供信息依据。     

南水北调中线水源地土壤侵蚀经济损失估算

在GIS的支持下,通过气象数据分析、实地调查、野外采样及室内分析、DEM计算、遥感解译等,构建了南水北调中线水源地丹江口水库库区流域地理信息数据库,并利用USLE估算了研究区的土壤侵蚀量。以1990年的价格为基准,利用市场价格法、机会成本法和影子工程法估算了水源区年均土壤侵蚀带来的经济损失。结果表明,水源区的年均土壤侵蚀模数为2394 t/(km²·a)。研究区表土流失造成的全氮、全磷、全钾和有机质损失量在分别换算成标准化肥磷酸二铵、氯化钾及薪柴后的经济损失分别为1.64×10⁸,7.25×10⁷,1.17×10⁹和2.97×10⁷元;年均侵蚀的土壤相当于61.94 km²的土地被废弃,经济损失为3.71×10⁷元。土壤侵蚀导致的涵养水分、泥沙淤积和泥沙滞留方面的经济损失分别为3.22×10⁵,1.88×10⁷和1.95×10⁶元。水源区年均土壤侵蚀总经济损失达1.50×10⁹元,其中养分损失占96.11%。     

黑龙江省黑土区水土流失动态及成因分析

为了解不同时期黑龙江省黑土区水土流失状况及其演变动态,根据历史调查资料、小流域原位勘察结果及同期遥感调查数据,分别对1950,1980和2000年黑龙江省黑土区50a来不同空间尺度水土流失状况、特征、成因及演变进行分析。结果表明:(1)该区水土流失面积50a来净增了2.08×10⁴ km²,水蚀是造成该区水土流失主要形式。(2)1950-1980年20a间年均水土流失面积为411.9km²,比1980-2000年年均值高出25.5km²。(3)50a来该区侵蚀沟数量增加98 832条,2000年侵蚀沟面积所占比例比1950年增加了172.4%,沟壑密度增加2.83倍。该区水土流失呈持续恶化态势,不合理人类活动、政策导向和黑土质量退化是导致该区水土流失程度动态变异主要诱因。     

近20 a黑河下游核心绿洲区土地荒漠化特征及影响因素

利用遥感影像数据,在GIS的支持下,对近20 a黑河下游核心绿洲区的土地荒漠化特征进行分析。结果表明,研究区的沙漠面积在不断增加,在近20 a里沙漠面积增加约31 km²;2001年盐碱地面积为465.97 km²,比1990年增加82.29 km²,2002年分水工程实施后,盐碱地面积开始减小,2010年又有所增加;近20 a中,沙地在稳步增加,林草地在持续减少,二者之间的转换较为频繁;在不同的土地覆被类型中,林草地、盐碱地、沙地和水体的变化较大。社会经济和人口因素对研究区土地沙漠化的影响显著,在自然因素的背景下,人为因素对水资源时空分布的影响在短期内决定着研究区绿洲的演变方向。     

黄土丘陵沟壑区不同空间尺度流域泥沙输移比研究

泥沙输移比是定量表征流域内侵蚀产沙-河道输沙特征的重要指标。探讨了不同尺度流域泥沙输移比计算的可能性与方法,以黄土丘陵沟壑区的径流小区、小流域、水文站实测资料为基础,利用径流小区观测资料和单元小流域侵蚀模数2种方法,对4种空间尺度流域的泥沙输移比进行了估算。结果表明:(1)对于面积在10~100km²的小流域,利用2种方法计算的泥沙输移比结果非常接近,说明在没有小区观测资料时,用单元小流域计算流域泥沙输移比是可行的。(2)对于土壤侵蚀类型单一的水文站控制流域,在没有面积>1km²单元小流域资料的情况下,可以用面积1~10km²小流域或面积10~100km²小流域作为单元小流域来计算泥沙输移比而对于侵蚀类型不同的支流其误差范围有些偏大。(3)流域治理措施的实施对于泥沙输移比的减少具有明显的效果,但治理措施减沙效应的发挥具有一定的滞后性。     

Village size and forest disturbance in Bhadra Wildlife Sanctuary, Western Ghats, India

Habitat fragmentation, land cover change and biodiversity loss are often associated with village communities in protected areas, but the extent and intensity of such impacts are often inadequately assessed. We record resource use and depletion by human inhabitants by conducting ecological surveys in six villages and social surveys in all 13 villages of varying sizes in India’s Bhadra Wildlife Sanctuary (492 km²). We examined the occurrence of 10 regionally-specific ecological indicators that encompassed several aspects of human activities. Thirty transects with 180 total sampling locations recorded the occurrence of these specific habitat disturbance variables. High correlations between the variables led to the use of principal component analysis to derive an effective summary index that reflected disturbance intensity and determined village ecological impacts spatially. A generalized linear model was fit to determine the rate at which disturbance decreases as we move away from village centers. Our model indicates that village size class, distance from the village and proximity to other villages were significant predictors of the disturbance index. The index distinguished each village’s spatially explicit ecological impact. We estimated that an average area of 23.7 km² of the forest surrounding the six focal villages was altered by human activities. These six villages have directly impacted 8-10% of this protected area.     

宁南黄土丘陵区小流域生态经济功能区规划与建设

以土地生态景观格局优化为基础,以功能定位与建设为目标,进行了上黄示范区生态经济功能区规划与建设,提出了生态保护功能区、旱作农业功能区和高效生态农业功能区的景观生态特征、主体功能、主体模式和指标要求。通过5a的生态经济功能区建设,上黄示范区2010年人均收入达到4470元,人均产粮480kg;植被覆盖率达到70.3%,土壤侵蚀模数小于500t/(km2.a),初步实现了生态保护区"保土、理水、储碳和植物资源保育利用",旱作农业区"土壤培肥、粮食增产、土地生产力提高",高效生态农业区"光热水资源优化组合、低碳高效、社会生态经济和谐发展"的功能目标。建立的功能区模式和相应的建设技术体系,将为宁南及黄土丘陵区乡村一级为基本单元的生态经济功能区规划建设提供有益借鉴。     

小流域农林牧业土地利用规划的数量分析

根据小流域自然条件、土地利用、治理措施和生产状况的综合分析与评价，定量化研究了土地利用结构的动态变化与方式。影响土地利用结构的主要因素有坡地面积、土地利用总面积、总投入、梯田或台地面积。模型预测结果表明：小流域总产值在１９９４－２０００年间将以１４．５％的年均增长率增长。农林牧业土地利用规划的最佳比例分别是５２．１４％，大于３０％和不超过１５％。     

我国畜禽养殖小区发展存在的问题及其对策

近年来，我国畜禽养殖小区发展迅速，已经成为我国特别是广大农村发展畜牧生产的一种重要组织形式，在我国正由传统畜牧业向现代畜牧业转变的现阶段，大力发展畜禽养殖小区对于提高畜牧生产效率和水平、增强畜产品质量安全、促进农村经济发展等都具有重要作用。该文简要论述了我国发展畜禽养殖小区的意义和现状，分析了目前养殖小区在生产、管理、建设等方面普遍存在的问题，并在此基础上提出了促进我国畜禽养殖小区健康发展的几点对策和建议。     

典型粪污处理模式下规模养猪场农牧结合规模配置研究Ⅰ.固液分离 液体厌氧发酵模式

不同粪污处理模式下畜禽粪便的养分损失存在较大差异,从而影响其后续地农田利用。固液分离-液体厌氧发酵模式是当前我国畜禽粪污处理的主要模式之一。研究粪污固液分离-液体厌氧发酵处理模式下规模养猪场农牧结合适宜规模配置对于减少畜禽粪便污染、促进畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究根据猪群体结构比例、废弃物产生量及氮磷含量、废弃物处理利用过程中养分损失率以及作物氮磷钾需求量等资料,以存栏万头猪场为例,采用分步逐级计算的方法估算了典型粪便处理模式——固液分离-液体厌氧发酵下,规模养猪场废弃物完全消纳的不同种植模式农田匹配面积,并研究了基于作物养分需求的不同种植模式农田畜禽粪便承载量。结果表明:固液分离-液体厌氧发酵粪便处理模式,以沼液安全消纳为目标,万头猪场需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地12.4~13.7 hm2,或茄果类蔬菜地14.2~17.9 hm2,或果树苗木地16.4~51.3 hm2。以有机肥和沼液全部在农田安全消纳为目标,万头猪场需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地299.3~312.9 hm2,或茄果类蔬菜地145.1~179.0 hm2,或果树苗木地553.1~1 343.8 hm2。因此,规模养猪场应根据猪养殖数量及其周边农田面积,选择适宜的有机肥利用方式及种植作物类型,因地制宜,合理调控。     

我国畜禽养殖小区发展存在的问题及其对策

近年来,我国畜禽养殖小区发展迅速,已经成为我国特别是广大农村发展畜牧生产的一种重要组织形式,在我国正由传统畜牧业向现代畜牧业转变的现阶段,大力发展畜禽养殖小区对于提高畜牧生产效率和水平、增强畜产品质量安全、促进农村经济发展等都具有重要作用。该文简要论述了我国发展畜禽养殖小区的意义和现状,分析了目前养殖小区在生产、管理、建设等方面普遍存在的问题,并在此基础上提出了促进我国畜禽养殖小区健康发展的几点对策和建议。     

黄土高原沟壑区高产高效农业综合发展研究

长武王东沟小流域试验示范区围绕高原沟壑区区域特点 ,探索农村产业结构优化模式 ,进行深层次农村产业结构调整 ,由历史上以粮食种植业为主的一元结构发展到现在的粮、果、工副三元产业结构阶段 ;根据不同降水年型旱作生产力的特性 ,提高水肥资源的利用效率 ,实现旱作产量潜势的高实现率 ,15 a平均粮食单产达到 4 10 0 kg/km2 ,在人均旱作粮田仅为 733m2 的条件下 ,做到粮食基本自给 ;根据高原沟壑区水土流失特点开展水土流失治理和植被建设 ,高标准地完成了塬、坡、沟水土流失综合治理 ,林草覆盖率达 4 3% ,水保治理度达 92 % ,土壤侵蚀模数降至 5 0 4 t/(km2·a) ,控制水土流失效果十分显著     

密云水库水源保护区不同类型村庄生活污水排放特征

密云水库作为北京市重要的水源地,水质状态存在向中等富营养发展的趋势。由于流域村镇生活污水收集处理程度低,已成为影响密云水库水质的污染来源之一。本文选取水源保护区内普通自然村、生态旅游村和镇政府所在村3种典型村庄为研究对象,采用入户调查和采样分析的方法对村庄生活污水的产量、组成、排放系数及季节变化等特征进行研究。结果表明,不同类型村庄的污水的产量和结构不尽相同,旅游村的污水产量远远高于普通村和镇级村。厨余废水、洗浴废水和洗衣废水构成生活污水的主要部分,其中旅游村的污水主要来自养鱼废水。生活污水的产生具有季节性和时段性的特点,旅游村夏秋两季污水产量最高,约为冬春两季的2-4倍;普通村和镇级村夏季污水产量约为其他季节的2-3倍。旅游村的人均生活污水排放系数最高,为118 L·d^-1,是其他类型村人均生活污水排放系数的4-5倍,普通村最低。污水中的总磷（TP）、化学需氧量（COD）和氨氮（NH4^＋-N）指标均较高。COD含量与污水类型密切相关,与村庄类型无明显相关。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

典型粪污处理模式下规模养猪场农牧结合规模配置研究Ⅱ. 粪污直接厌氧发酵处理模式

粪污直接厌氧发酵模式是当前我国畜禽粪污处理的另一种主要模式。研究粪污直接厌氧发酵模式下规模养猪场农牧结合适宜规模配置对于减少畜禽粪便污染、促进畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究以存栏万头猪场为例,采用分步逐级计算的方法估算典型粪便处理模式——粪污直接厌氧发酵模式下,规模养猪场废弃物完全消纳的不同种植模式农田匹配面积,并研究了基于作物养分需求的不同种植模式农田畜禽粪便承载量,以期为畜牧业废弃物减排、农牧结合生态模式建立提供理论依据。结果表明:粪污直接厌氧发酵处理模式,以沼渣和沼液全部在农田安全消纳为目标,万头猪场需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地272.5~285.4 hm2,或茄果类蔬菜地149.4~188.2 hm2,或果树苗木地599.4~1 248.8 hm2;该模式下粮油作物地、茄果类蔬菜地、果树苗木地每公顷分别可承载35~37头、53~67头、8~17头存栏猪排放粪便的发酵沼渣和沼液。规模养猪场应根据猪养殖数量及其周边农田面积,选择适宜的粪污处理模式及种植作物类型,因地制宜,合理调控。为了确保作物养分需求,所有作物种植模式沼液施用后还需要补充一定量的化肥。本文中9种模式均需补充钾肥,其中,辣椒-黄瓜模式钾肥补充量最高,占其需求量的48.0%;黄瓜-蕃茄模式其次,占其需求量的34.4%;粮油作物、梨和茶叶还需同时补充氮肥,补充量为51.2~193.7 kg·hm-2;茄果类蔬菜、葡萄和桃则需要补充13.8~108.8 kg·hm-2的磷肥。