华北平原小麦-玉米农田生态系统服务评价

本研究于2006 年和2007 年在中国科学院栾城农业生态系统试验站田间试验基础上, 评价了华北平原小麦-玉米农田的初级产品生产、气体调节、土壤有机质累积、水调节和氮素转化等5 项生态系统服务。研究表明, 华北平原小麦-玉米农田初级产品量包括籽粒产量5.04~5.71 t·hm^-2·a^-1(小麦)和6.69~8.24t·hm^-2·a^-1(玉米), 秸秆量8.58~9.72 t·hm^-2·a^-1(小麦)和6.97~8.58 t·hm^-2·a^-1 (玉米); 农田气体调节包括释放O₂ 24.99~28.64 t·hm^-2·a^-1, 固定CO₂ 34.23~39.22 t·hm^-2·a^-1, 排放N₂O 0.72~1.13 kg·hm^-2·a^-1, 吸收CH₄ 3.39~5.70 kg·hm^-2·a^-1; 农田耕层土壤有机质累积量为1.13~2.39 t·hm^-2·a^-1; 水资源消耗量为2 890~3 830 m³·hm^-2·a^-1; 农田土壤氮素几乎都处于亏缺状态, 变化范围为-107.73~5.33 kg(N)·hm^-2·a^-1, 不施氮肥农田亏缺较多。综合评价发现, 小麦-玉米农田提供生态服务的经济价值为5.48~6.25 万元·hm^-2·a^-1, 是粮食生产价值的3 倍左右。氮肥施用对农田生态系统服务及其产生福利的影响较为复杂, 这主要是由于施加氮肥明显增加了氮素转化功能导致的经济损失, 而同时可能会增加初级产品生产、气体调节中作物固定CO₂ 和释放O₂ 功能的经济价值。尽管目前有关生态系统服务评价研究主要关注生态系统产生的正效应, 但仍有必要对农田产生的负效应做出评价, 以便客观看待农田生态系统价值, 正确认识农田生态系统对人类福利的影响。     

南方稻区绿肥生态服务功能及生态价值评估研究

为探究我国南方稻区绿肥种植的生态服务价值,本文以我国南方稻区农田引入绿肥紫云英为例,界定了稻田种植紫云英的生态服务功能,并运用实际市场法、替代市场法和虚拟市场法等研究方法,构建了绿肥生态价值评估的理论模型,核算了绿肥的生态服务价值,得到了以下研究结论：1）南方稻区绿肥生态服务功能主要涉及调节和支持两类,调节服务包括气体调节、水分涵养和土壤保持3种功能,支持服务则包括土壤有机质累积和土壤营养物质循环两种功能;对应地,南方稻区农田轮作冬绿肥紫云英的生态价值也被界定为以上5种。2）南方稻区冬闲田种植紫云英在一个轮作周期中能够产生1.125万元·hm^-2的生态价值,其中,气体调节价值最大,为0.380万元·hm^-2,其次是土壤有机质累积价值,为0.279万元·hm^-2,营养物质循环价值和土壤保持价值分别为0.204万元·hm^-2和0.214万元·hm^-2,土壤水分涵养价值最小,为0.048万元·hm^-2。3）南方稻区绿肥种植投入成本为0.173万元·hm^-2,绿肥种植所产生的生态价值是种植投入成本的6.5倍。研究表明农田冬种绿肥紫云英的生态服务价值是客观存在的。该研究为南方稻区绿肥引入冬闲田后生态价值的评估提供了较为科学的研究方法和基础参数,同时,也为未来政府制定绿肥种植的生态补偿机制提供了理论依据。     

丹江上游商洛市畜禽粪便排放量与耕地污染负荷分析

南水北调中线上游水源地保护与水质持续安全一直是研究的重点之一。商洛市辖商州区、丹凤县和商南县被规划为丹江流域上游“水源地安全保护区”。掌握该地区畜牧养殖业发展情况、估算畜禽粪便的排放量、分析该地区常用耕地对畜禽粪便及其污染物的消纳能力、评估畜禽粪便可能造成的污染风险等是科学管控畜牧养殖业和有效实施水源地保护的基础性研究。目前,该地区尚无这些方面具体的成果和资料。本研究采用畜禽粪便排泄系数方法,估算了丹江上游流域自上游至下游的商洛市辖商州区、丹凤县、商南县2014—2016年各类畜禽粪便排放量,依据3区县的常年耕地面积分析了畜禽粪便猪粪当量耕地负荷,确定了当前商洛地区畜禽粪便猪粪当量最大适宜耕地负荷标准,并评估了3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险。结果表明：1）商州区、丹凤县和商南县年度平均畜禽粪便排放量猪粪当量分别为5.732×10⁵ t·a^-1、9.321×10⁵ t·a^-1和1.274×10⁶ t·a^-1;其中猪与禽的粪便占到总粪便排放量的68.06%。2）3区县畜禽粪便排放量猪粪当量耕地负荷依次为27.04 t·hm^-2·a^-1、76.72 t·hm^-2·a^-1和90.10 t·hm^-2·a^-1。3）商洛市畜禽粪便排放量猪粪当量最大适宜耕地负荷标准为61.22 t·hm^-2·a^-1。4）3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险警报级别分别是：商州区为Ⅱ级,稍有污染风险;丹凤县和商南县均为Ⅳ级,有较严重的污染风险。5）商州区、丹凤县和商南县的总氮平均耕地负荷分别为159 kg·hm^-2·a^-1、450 kg·hm^-2·a^-1和530 kg·hm^-2·a^-1,总磷平均耕地负荷分别是51 kg·hm^-2·a^-1、179kg·hm^-2·a^-1和199 kg·hm^-2·a^-1,生化需氧量平均耕地负荷分别为716 kg·hm^-2·a^-1、2 275 kg·hm^-2·a^-1和2 595kg·hm^-2·a^-1,化学需氧量平均耕地负荷分别为768 kg·hm^-2·a^-1、2 345 kg·hm^-2·a^-1和2 667 kg·hm^-2·a^-1,NH₃-N平均耕地负荷分别为65 kg·hm^-2·a^-1、201 kg·hm^-2·a^-1和232 kg·hm^-2·a^-1。总之,商洛市商州区、丹凤县和商南县的畜禽养殖总量大,养殖结构不合理;商洛市常用耕地面积相对较少,畜禽粪便的耕地负荷及其污染物负荷均较大,且形成自上游到下游急剧增加的态势;商洛市超量污染物排放会造成氮素和磷素等成分的淋溶和流失,对于南水北调水源地的水质安全构成较大的潜在威胁。     

基于CVM的耕地保护外部性估算与检验

为了科学评估耕地保护的外部性, 在耕地利用效益体系重构和耕地保护外部性界定的基础上, 基于条件价值评估法(CVM)构建了耕地保护外部性测度、分析和检验一体化的方法体系, 并以河南省焦作市为研究区域进行了实证应用。研究结果表明: ①耕地生态社会效益属于一种纯粹的、具有正外部性和私人(主要为农户)联合提供的混合类跨区域性公共物品, 可以运用CVM等非市场价值评估法进行估算。②受访者的支付意愿较大程度地受社会经济发展水平的制约和影响, 农户和城镇居民对耕地生态社会效益认知度的高低是造成城镇居民与农户支付率差异的重要影响因素。③基于CVM测算出的焦作市耕地整体外部性为1.91亿元·a^-1, 耕地保护外部性为993.7元·hm^-2·a^-1, 该测算结果可作为耕地保护外部性补偿的最低标准。④CVM的有效性与可靠性检验是CVM理论、方法和实践内容的重要组成部分, 可通过问卷设计优化、预调查、问卷内容修正、合理的询价方式、不同估算方法的对照分析、同一方法重复试验等手段进行有效性与可靠性检验; 检验结果表明, CVM进行耕地保护外部性估算的可靠性和有效性较高。     

华北山前平原农田生态系统氮通量与调控

针对华北太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田, 研究农田常规施肥[400 kg(N)·hm^-2·a^-1]条件下作物氮素吸收与损失通量过程, 并根据各氮素输出通量特征开展管理调控。研究结果表明, 全年小麦-玉米轮作农田系统氮输入总量为561~580 kg(N)·hm^-2, 输出量468~494 kg(N)·hm^-2, 两季作物总盈余86~93 kg(N)·hm^-2, 其中有机氮为24~36 kg·hm^-2。氨挥发和NO₃^--N 淋溶损失是该区域农田氮素损失的主要途径, 是氮肥利用率低的重要原因。平均每年因氨挥发而造成的肥料氮损失量为60 kg(N)·hm^-2, NO₃^--N 淋溶损失量为47~84kg(N)·hm^-2, 两者占施肥总量的30%。每年因硝化-反硝化过程造成的肥料损失很小, 仅为5.0~8.7 kg(N)·hm^-2。通过施肥后适时灌水、合理调控灌水时间与用量, 以及利用秸秆还田与肥料混合施用等管理措施可改善氮素的迁移和转化规律, 有效减少氨挥发和NO₃^--N 淋溶损失, 并结合缓/控释肥与精准施肥技术, 充分利用土壤本身矿质氮素, 可有效提高养分利用效率和作物产量, 改善农田生态环境与促进农业持续和谐发展。     

基于农户视角的农户灌溉区域差异及原因分析——以三工河流域为例

基于问卷调查, 运用数量统计和最小二乘估计, 分析新疆三工河流域不同区域农户灌溉差异, 并探讨差异性的原因。研究结果显示: (1)三工河流域从上游到下游节水滴灌面积比例和水价依次递增, 上、中、下游滴灌比例分别为3%、10%、28%, 水价为<0.075元·m^-3、0.069~0.075元·m^-3、0.13~0.35元·m^-3; 灌水量和农户水费负担依次减少, 灌水量为18 510 m³·hm^-2、12 810 m³·hm^-2、9 075 m³·hm^-2, 水费负担为18%、14%、12%; 种植结构由传统作物主导向经济作物主导发展, 种植结构趋于合理。(2)自然因素是导致农户灌溉差异的根源, 不同区域水资源多寡、土壤保水性、地块大小与破碎度的差异, 导致农户节水意识、节水设施选择意愿及政府调控措施的不同。(3)政府一方面通过调整水价增加农户灌溉压力, 减少农户用水量; 一方面通过提高渠系质量和激励农户采用节水设施提高水资源利用效益, 提升作物的灌水需求曲线。实证结果显示: 水价每上涨0.01元·m^-3, 灌水量就会减少484 m³·hm^-2; 采用滴灌技术, 灌水量减少1 617 m³·hm^-2; 改善渠系质量使土渠向水泥渠、板板渠发展, 灌水量减少736 m³·hm^-2。     

华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦-玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显著增加, 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量, 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达123kg·hm^-2·a^-1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为31 kg·hm^-2·a^-1。不同灌溉水平下0~400 cm 土体累积硝态氮随着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉1 水)、非充分灌溉(小麦季灌溉2~3 水, 玉米季按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉4~5 水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为1 698 kg·hm^-2、1148 kg·hm^-2 和961 kg·hm^-2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在100~200 cm 土层硝态氮累积量显著高于其他层次, 2003~2005 年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的23%; 非充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的47%。免耕措施降低了作物产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm^-2·a^-1), 增施磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。     

太湖地区稻麦轮作体系下秸秆还田配施氮肥对水稻产量及经济效益的影响

秸秆还田与配施化肥是未来农业持续发展的方向。为明确秸秆还田条件下获得较高产量和最佳经济效益的氮肥用量, 研究设计了秸秆全量(6 t·hm^-2)还田条件下N0、N1、N2、N3 和N4 5 个氮肥用量的田间试验(肥料N 用量分别为0、120 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2)。两年试验结果表明: 秸秆还田条件下水稻产量随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势, 2007 年、2008 年水稻最高产量分别为8 543 kg·hm^-2、7 772 kg·hm^-2, 施氮处理比无氮处理(N0)分别增产9.6%~19.4%、13.0%~17.8%; 当氮肥用量达300 kg·hm^-2 时, 边际产量、氮肥农学利用率、结实率、千粒重、新增纯收益率以及边际成本报酬率均显著低于其余处理(N0~N3), 其中2008 年上述各指标值分别为-4.5 kg·kg^-1、3.0 kg·kg^-1(N)、69.9%、25.1 g、0.91%、1.03 元·元^-1。由水稻产量、经济效益与氮肥用量拟合方程求得最大经济收益时的氮肥用量为218~223kg·hm^-2, 水稻产量和经济收益分别为7 686~8 295 kg·hm^-2 和7 413~8 607 元·hm^-2。因此, 秸秆还田条件下合理配施氮肥, 不仅可以获得最佳经济收益, 还可以获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

施肥和行距配置对糯玉米群体冠层内微环境及群体干物质积累量的影响

在田间试验条件下, 以糯玉米"凤糯6号"为试验材料, 研究了相同密度下, 不同施肥量(600 kg·hm^-2、750 kg·hm^-2、900 kg·hm^-2, 基肥、追肥等量)和不同行距配置(50 cm、60 cm、70 cm和80 cm)对糯玉米群体冠层内温度、光照强度、相对湿度、CO₂浓度、光温分布以及群体水分利用率、群体干物质积累和蒸煮品质的影响。结果表明: 糯玉米群体冠层内微环境除了受灌浆时期、一天中不同时间段影响, 还受行距和施肥量影响。行距70 cm时, 糯玉米群体冠层内平均温度最小; 行距为70 cm、施肥量600 kg·hm^-2时, 灌浆初期、中期和后期的光照强度都表现出最大值, 分别为236.2 μmol·m²·s^-1、275.3 μmol·m^-2·s^-1和285.4 μmol·m^-2·s^-1; 冠层相对湿度在行距70 cm、施肥量900 kg·hm^-2时最大, 在灌浆3个时期最高相对湿度分别比最低值高41.99%、33.98%和36.11%; 灌浆初期CO₂浓度最大值发生在行距80 cm、施肥量为600 kg·hm^-2时, 为362.4 mg·m^-3, 灌浆中期和后期最大值发生在行距70 cm、施肥量为600 kg·hm^-2时, 为363.4 mg·m^-3和385.7 mg·m^-3。在行距70 cm、施肥量为900 kg·hm^-2时, 灌浆3个时期水分利用效率最高, 分别比最低值高14.75%、15.18%、14.46%; 干物质积累量和生长率最大, 分别为5 066.4 kg·hm^-2和14.3 kg·hm^-2·d^-1、383.2 kg·hm^-2和15.3 kg·hm^-2·d^-1以及 13 213.4 kg·hm^-2和19.7 kg·hm^-2·d^-1。糯玉米蒸煮品质即感官品质、气味、风味、色泽、糯性、柔嫩性、皮厚薄等在行距70 cm、施肥量为900 kg·hm^-2时最佳。     

基于生态足迹的黑龙江省农村能源利用动态研究

为了解黑龙江省农村能源消耗及效益, 将生态足迹指标应用于农村能源消耗评价中,研究1998~2007 年间黑龙江省农村能源利用动态。结果表明: 10 年间各类能源利用都明显增加, 其中电力和沼气增加最为明显,其人均消费量分别由1998 年的183.51 kWh 和0.001 m³ 增加到2007 年的279.03 kWh 和2.445 m³; 对应的能源人均生态足迹也均呈增加趋势, 从1998 年的0.278 9 hm² 增加到2007 年的0.549 8 hm²,其中电力和沼气生态足迹增加明显高于其他能源类型, 这种趋势与我国农电政策的变化和对农村生物质能源扶持政策有关。能源生态效益不断增加, 从1998 年的2 472.34 元·hm^-2 增加到2007 年的5 192.58 元·hm^-2, 表明资源利用效率明显增加,但仍有增加的空间。农村能源消耗不断增加, 政府应从政策、资金等方面调节农村能源消耗, 扶持各类可再生能源利用技术, 加强农村生物质能源利用管理, 并通过新技术进一步提高能源生态效益。     

上海地区池塘养殖生态服务价值的时空差异分析

池塘养殖在中国渔业生产体系中占有重要的位置,它具有食物供给、空气(气温)调节、文化休憩服务等多重生态服务价值,同时也会对环境造成一定的负面影响,即存在环境成本。为进一步厘清池塘养殖生态服务价值的变化规律,本文基于前期研究成果,在构建池塘养殖生态服务价值评估体系的基础上,采用市场价值法(MVM)、旅行成本法(TCM)、条件价值评估法(CVM)、影子工程法(SEM)等方法对上海嘉定、青浦、奉贤地区的池塘养殖生态服务价值进行了系统评估,并分析了池塘养殖生态服务价值的时空分布差异,对因地制宜促进池塘养殖产业的发展提出了建议。结果表明:1)2011年,嘉定、青浦、奉贤3区的池塘养殖生态服务价值分别为0.822 8亿元、8.462 8亿元和15.588 4亿元,相当于各区池塘养殖产业经济价值的2.69倍、1.94倍和2.17倍,约合94.08万元.hm 2、20.00万元.hm 2和32.73万元.hm 2,池塘养殖生态服务价值巨大且时空分布差异明显;2)嘉定、青浦、奉贤未实现的池塘养殖生态服务价值是各区池塘养殖食物供给净价值的5.46倍、1.23倍、0.46倍,具有巨大的潜在生态经济效益;3)受养殖经济效率时间变化的影响,2010—2011年研究区常规鱼类养殖规模大幅减少,青虾、南美白对虾逐渐成为主要的养殖品种;4)池塘养殖生态服务价值时间分布集中且波动明显,大部分服务价值集中于第3季度,其中文化休憩服务价值主要集中于4—9月,空气调节价值主要集中于7—12月,而气温调控价值集中于5—9月;5)养殖规模对生态服务价值的时空分布具有重要影响,池塘养殖生态服务价值整体服从规模效应,但不同类型的生态服务价值的时间分布规律并不统一。养殖经营者应积极调整池塘养殖经营战略,大力发展休闲渔业,提高池塘生态服务价值的实现化程度,政府需要制定并执行必要的生态补偿政策。     

黄土丘陵沟壑脆弱生态区耕地资源价值动态变化研究--以上黄试区为例

深化对耕地资源价值的认识,有助于实现耕地资源价值重建和耕地保护。本文以黄土丘陵沟壑区为研究对象,以宁夏回族自治区固原市原州区上黄试区为例,分析了耕地资源的价值体系,提出耕地资源经济产出价值、社会保障功能价值以及生态服务功能价值的估算方法,并对上黄试区1982年、2000年和2010年耕地资源价值进行了测算。结果表明:治理前(1982年),上黄试区耕地资源的价值较低,仅为4.37万元·hm-2 ,治理期(1982—2000年)和退耕期间(2001—2010年),上黄试区耕地资源价值有较快增长,两时期末的2000年和2010年分别达到24.13万元·hm-2 和56.47万元·hm-2 。其中耕地资源的经济产出价值增长最快,1982年仅为0.87万元·hm-2 ,2000年和2010年分别达到10.96万元·hm-2 和21.86万元·hm-2 ,耕地资源经济产出价值占耕地资源价值比重也由1982年的19.91%提升到2000年和2010年的45.41%和38.71%;其次是耕地资源社会保障价值,1982年耕地资源社会保障价值为2.11万元·hm-2 ,2000年和2010年分别达到8.37万元·hm-2 和25.00万元·hm-2 ;整个研究期间,耕地资源生态服务功能价值不断提升,1982年为1.39万元·hm-2 ,2000年和2010年分别达到4.81万元·hm-2 和9.62万元·hm-2 。不同时期耕地资源价值变化的影响因素不同,上黄试区综合生态经济治理期间(1982―2000年),科技因素对耕地资源价值提升起主导作用;而退耕期间(2001―2010年),政策因素对耕地资源价值提升起主导作用。为促进上黄试区耕地资源价值进一步提升,需要进一步对现有部分坡耕地实施退耕,提高耕地质量和集约化水平,实施农业节水工程建设等措施,提高耕地资源化配置水平。     

模拟氮沉降对一年生香椿幼苗生长和光合特性的影响

为研究氮沉降对一年生香椿(Toonasinensis)幼苗夏季生长以及光合特性的影响,通过在夏季模拟氮沉降控制试验,以尿素为氮源供体,设置0kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)(CK)、20kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、40kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、80kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、120 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)、180 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)不同氮添加水平以模拟氮沉降,对香椿幼苗地径、苗高、生物量及其分配和光合作用等进行研究。结果表明:1)不同氮添加量均促进了香椿幼苗地径、苗高和生物量的增加,地径、苗高和生物量均以氮添加水平180kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高,分别较CK高42.5%、64.4%和304.9%,且生物量向根、叶分配较多; 2)香椿幼苗叶片相对叶绿素含量(SPAD)随氮添加水平的增加而增加,在180 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高,较CK增加73.9%;3)香椿幼苗表观量子效率(AQY)、最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)以及暗呼吸速率(Rd)随氮添加水平的增加均呈现先升高后降低的趋势,其中LCP以80 kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高, AQY、Pnmax、LSP和Rd均以120kg(N)×hm~(-2)×a~(-1)下最高。结果表明,适量氮沉降能够促进香椿幼苗生长和光合能力的提高,但更高水平的氮沉降可能对香椿幼苗产生一定抑制作用。     

稻田养鱼与常规稻田耕作模式的综合效益比较研究——以浙江省青田县为例

农业是整个国民经济发展的基础,不可否认现代化大规模农业生产在保障粮食数量安全方面贡献巨大,但在一些适合小规模耕作的山区,经典的传统农业模式比常规农业耕作方式更具优势。本文基于生态价值观,以浙江省青田县稻鱼共生系统和常规稻作系统为例,针对农户和国家两个不同层次主体,综合计算了上述两种农业生产模式的效益。结果表明,就直接经济收入而言,稻鱼共生系统的净收入比常规稻作系统高2184元·hm-2,投入多1453元·hm-2,其投入产出比和投资利润率较低;但若考虑社会-经济-生态综合效益,稻鱼共生系统的生态系统服务价值比常规稻作系统高7447元·hm-2,平均每公顷的综合价值高9631元,同时其投入产出比和投资利润率优于常规稻作系统。基于效益分析,稻鱼共生系统的补偿标准下限为6532元·hm-2,上限为16045元·hm-2,政府可以通过对农户的补贴实现直接经济价值和社会综合效益的双赢。     

河北省近滨海区暗管排水排盐技术适宜性及潜在效果研究

本文在分析河北省近滨海区暗管排水排盐技术适宜条件的基础上,依据其在该区域实施的约束条件,运用GIS、RS等信息技术和相关数据,估算了暗管排水排盐技术适宜的应用面积;据此结果,结合实施区盐碱荒地与耕地资源现状,确定了暗管排水排盐技术实施后区域耕地面积潜在增量;根据暗管排水排盐技术实施后原有耕地、毛沟平整新增耕地和荒地转化耕地的耕地增产试验数据,按夏玉米-冬小麦、谷子-冬小麦和单季棉花3种种植制度分类估算了河北省近滨海区暗管排水排盐技术实施后的耕地增产潜力。结果显示:河北省近滨海区暗管排水排盐技术实施的适宜面积为3.90×105 hm2;暗管排水排盐技术实施后,由毛沟平整和荒地转化而来的耕地面积潜在增量为5.14×104 hm2和1.76×104 hm2,两者之和占原有耕地面积3.21×105 hm2的21.5%;暗管排水排盐技术实施后,如按当地目前夏玉米-冬小麦、谷子-冬小麦和单季棉花3种种植制度的播种面积比例推算,全部耕地的增产潜力分别为4.82×108 kg、1.29×108 kg和3.67×108 kg。暗管排水排盐技术的实施可使生态系统服务功能得到提升,本文以河北省海兴县为例计算得出其生态系统服务功能潜在提升值为3.90×109元·a-1,单位面积的生态系统服务功能潜在增加值为4.06×104元·hm-2·a-1。     

冬季覆盖作物对南方稻田水稻生理生化及生长特性的影响

2004～2009年以冬闲-双季稻为对照,对黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻和马铃薯-双季稻4种不同冬季覆盖作物稻田水稻植株的生理生化和生长特性进行了研究。结果表明:4种稻田冬季覆盖作物处理均能提高双季稻植株叶片的叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,而丙二醛(MDA)含量除早稻的苗期和分蘖期外,其他生育时期均低于对照;各处理早稻有效穗分别比对照增加18.08万穗·hm-2、21.25万穗·hm-2、12.75万穗·hm-2和17.26万穗·hm-2,结实率分别增加4.98%、8.50%、13.62%和6.99%,千粒重分别增加0.24g、0.10g、0.14g和0.43g,产量分别增加324.44kg·hm-2、381.17kg·hm-2、91.04kg·hm-2和303.46kg·hm-2;各处理晚稻有效穗分别比对照增加9.81万穗·hm-2、11.48万穗·hm-2、5.06万穗·hm-2和14.91万穗·hm-2,结实率分别增加6.29%、8.81%、15.11%和8.50%,千粒重分别增加0.93g、0.88g、0.10g和0.90g,产量分别增加302.28kg·hm-2、316.03kg·hm-2、110.13kg·hm-2和468.17kg·hm-2。该研究显示,在南方双季稻田种植冬季覆盖作物可增强水稻叶片的抗氧化酶活性,促进其生长发育,从而改善水稻的产量及其构成因素,有利于水稻产量的增加。     

滨海重盐碱地人工栽植柽柳生长动态及生态效应

柽柳(Tamarix chinensis)是盐碱地土壤改良和植被构建的先锋物种,但仅靠柽柳的自然扩散难以在滨海重盐碱地形成灌木优势群落,对盐碱地的改良作用不明显,因此探索重盐碱地人工栽植柽柳的生态效应有重要意义。本研究以撂荒地为对照,对不同树龄的人工柽柳群落的个体生物量、碳储量动态、植物物种组成及其重要值和土壤特性进行分析,以评估重盐碱地栽植柽柳的生态效应。结果显示:3年生、5年生和7年生柽柳个体单株生物量逐渐增加,群落的植被碳密度分别为4.78 t(C)·hm 2、5.56 t(C)·hm 2和6.89 t(C)·hm 2,而对照撂荒地碳密度只有0.98 t(C)·hm 2;与对照地相比,栽植柽柳显著降低了土壤表层的含盐量,对照地土壤0～10 cm的平均盐分含量高达10.53 g·kg 1,而3年生、5年生和7年生0～10 cm土壤平均含盐量分别为3.35g·kg 1、1.86 g·kg 1和5.54 g·kg 1。栽植柽柳后土壤有机质和有效氮呈增高趋势,有效钾含量显著增加,7年生柽柳土壤0～5 cm和5～15 cm的有效钾含量分别比对照地高出65.59%和28.90%。随着柽柳树龄增加群落中草本植物的丰富度逐渐升高,对照地的草本物种只有8种,7年生柽柳群落达到15种;耐盐物种在群落中的重要值随着栽植的时间逐渐降低,盐地碱篷的重要值由34.8下降到0.7,以种子兼营养繁殖的植物如獐毛和苦荬菜的优势度逐渐增大。这证明,重盐碱地人工栽植柽柳可以快速构建灌木优势群落,固碳作用明显;同时栽植柽柳为生态系统提供了进展演替的动力,灌草结合的群落结构和稳定的群落环境不仅促进盐碱地土壤表层盐分含量的降低,也促进了物种多样性的增加和群落的进展演替,是提高滨海重盐碱地利用率的有效途径。     

华北落叶松人工林碳汇功能的研究

以河北省木兰林管局14～59年生华北落叶松人工林为对象, 研究树木不同器官和林分不同组分水平的生物量与碳储量.结果表明, 华北落叶松树干碳储量在树木总储量中所占比重最大, 林地土壤和林木碳储量所占林分碳储量的比重最大.华北落叶松人工林林分碳密度为平均206.02 t·hm-2;林木碳密度为27.58 t·hm-2, 林地土壤碳密度为157.14 t·hm-2.以林木蓄积量(M)为基础的林木生物量(W)与碳储量(C)的拟合方程为:W =10.210 1+ 0.732 1M, C=5.188 4+0.373 6M;以林龄(A)和优势木平均高(H)为基础的林地土壤碳密度(Soc)拟合方程为:Soc=-24.635 6-5.606 1A+14.936 0H+0.439 8AH.在此基础上计算得出, 木兰林管局华北落叶松人工林总碳储量约为571.43×104 t, 其中林木生物量约150.00×104 t、碳储量约为76.49×104 t, 土壤碳储量约435.85×104 t.