基于清洁发展机制的县南沟流域商品型生态农业系统优化

针对县南沟流域因资源利用率低导致的农业产业与农业资源系统运行相悖,商品型生态农业系统链网结构不完整等问题,在清洁发展机制(CDM)理念下,根据可能发展路径,设置了商品型生态农业发展的3个阶段5种情景并进行了系统优化。结果表明,商品型生态农业系统优化后,经济效益得到了不同程度提高,土地利用结构发生了重要变化。阶段Ⅰ(情景A)、阶段Ⅱ(情景B1,B2)、阶段Ⅲ(情景C1,C2)的经济效益比现实状况分别提高了34.4%,53.0%~55.2%,72.8%~73.7%;基于CDM下的农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段的农林牧土地利用结构为1:12.6:4.4,林地比重较阶段Ⅰ、阶段Ⅱ提高了;商品型生态农业系统发展过程表现出"现状发展态势→农业生态经济系统链网构建阶段→农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段"的发展趋势。     

退耕背景下安塞县商品型生态农业系统耦合关系

针对退耕还林还草工程实施后商品型生态农业系统耦合关系的变化情况,运用农业生态经济系统耦合度模型,对安塞县商品型生态农业系统耦合演变过程进行了分析。结果表明：商品型生态农业系统耦合演变过程可以划分为4个阶段：协调发展阶段、耗损发展阶段、胁迫发展阶段、恢复重建阶段。1998－2008年,安塞县商品型生态农业系统生态、经济综合指数明显增高,系统耦合演变过程经历了“胁迫衰退、恢复重建和协调发展”阶段。依据耦合度拟合曲线及所划分的耦合态势类型,目前安塞县商品型生态农业系统耦合关系处于不断协调过程中,通过优化农业资源结构,提高产业与资源一致性,有望形成良性耦合态势。     

黄土丘陵区县南沟流域农业产业-资源系统链网结构分析

针对黄土丘陵区农业产业—资源系统链网结构发生重要变化的现实,对县南沟流域退耕以来农业产业—资源系统链网结构变化过程以及演变路径进行了分析。结果表明:农业产业—资源系统链网结构变化过程可以划分为四个阶段:（I）生态系统修复阶段→（Ⅱ）经济系统（结构）适应阶段→（Ⅲ）农业产业—资源系统相悖阶段→（Ⅳ）农业产业—资源系统优化耦合阶段,系统已经经历了I、Ⅱ、Ⅲ阶段,现处于第Ⅲ阶段。在这个过程中农业资源系统得以恢复重建,农业产业系统结构逐渐调整,经济效益逐年上升,然而产业系统与资源系统并未达到协调发展状态,目前林草资源丰富且未得到合理、有效利用,因此需要进一步优化农业产业—资源耦合系统结构,以促进区域可持续发展。同时,还可以得出:农业产业—资源系统链网结构可通过资源环境、农业资源、农业产业、经济效益予以表征。     

退耕还林工程实施后陕北安塞县商品型生态农业建设的阶段性分析

依据耦合协调度判定标准,结合相关理论研究,分析了安塞县商品型生态农业3个阶段与农业生态-经济系统和产业-资源子系统耦合协调度值的对应关系。结果表明,随着退耕还林工程的实施,安塞县商品型生态农业建设成效显著,系统综合发展指数由1999年的0.275 2增长到2010年的0.719 5;农业生态-经济和产业-资源系统的耦合协调度经历了先下降(1999-2001年)后增长(2002-2010年)的发展过程,但是,农业产业-资源子系统的耦合协调关系明显滞后于农业生态-经济系统;相应地,安塞县商品型生态农业建设先后经历了第Ⅰ阶段的生态系统结构建造时期和农业产业结构调整时期,并于2010年开始向第Ⅱ阶段(完善农业系统循环阶段)过渡。生态系统的改善和农业产业结构的调整促进了农业经济的快速增长,但是,相关产业的发展并未合理有效地利用农业生态资源。因此,应合理调整农业产业结构,完善系统链网结构,改变农业产业与资源的局部相悖态势,促进商品型生态农业系统的快速发展。     

退耕还林还草下生态农业发展模式初探

在分析生态农业研究成果和退耕还林还草下生态经济系统演变特征的基础上,提出了黄土丘陵区应构建以“草、林—牧—农”型系统循环链网为中心,以“菜、果—农”型系统循环链网为重要补充,进而发展为“草、林、农—牧—工—商”型系统循环链网或“菜、果—工—商”型系统循环链网的商品型生态农业模式。     

基于结构方程模型的安塞县商品型生态农业系统耦合关系

依据农户调查数据,运用结构方程模型分析了安塞县及其南、中、北商品型生态农业系统耦合关系,结果表明:农业资源与农业产业是商品型生态农业系统耦合的核心,但由于生态环境改善未对系统耦合起到基础或支撑作用,使得资源与产业局部相悖。从安塞县整体而言,生态环境直接影响系统耦合,但其标准化系数却是-0.11,导致农业资源与产业态势标准化相关系数只有0.46,使系统耦合对经济效益的影响强度较弱,即退耕还林还草工程的实施改善了生态环境,但环境改善所增加的农业资源量并未得到相关产业的有效利用,系统耦合效果不显著;就安塞县南-中-北而言,其商品型生态农业系统耦合模式类型分别为"林区养殖业-果业-设施农业"、"经济林-果业-设施农业"和"畜牧业-特色农产品-经济林",由于养殖业与林草资源未形成有效产业链,相比较北部耦合效果较好。针对农业资源利用率低的现实,在商品型生态农业建设过程中需要强化草畜业,发展优质果业及精、细、密型种植业,完善商品型生态农业系统链网结构,实现农业产业与资源的优化耦合。     

黄土高原沟壑区王东沟流域农业生态经济系统演变过程

[目的]探讨黄土高塬沟壑区王东沟流域1986—2013年间农业生态经济系统演变过程,分析不同演变阶段农业生态系统和农业经济系统间的耦合态势,为该地区经济社会可持续发展提供参考。[方法]基于黄土高塬沟壑区王东沟流域长期监测数据和农户调查资料,建立了农业生态经济系统综合评价指标体系,应用耦合度模型对农业生态经济系统演变过程中的耦合态势进行了分析。[结果](1)黄土高塬沟壑区王东沟流域1986—2013年间农业生态系统和农业经济系统综合指数呈上升波动趋势。(2)农业生态经济系统演变过程中农业生态系统和农业经济系统耦合态势经历了恢复发展阶段、协调发展阶段、恢复发展阶段,目前处于协调发展阶段。[结论]在农业生态经济系统演变过程中,通过农业资源合理调配,促使农业经济获得新的增长点,农业生态经济系统能够高效稳定发展。     

农业生态环境恢复重建的模式与对策--以陕北吴旗县为例

在分析吴旗县农业生态环境概况和退耕还林还草下生态经济系统演变特征的基础上,提出吴旗应根据其区位特征,构建4种类型的系统循环链网为主的生态农业模式,以调整优化产业结构,改善农田生态环境建设。并进一步提出了农业生态环境恢复和重建的对策。     

县南沟流域农业产业-资源系统耦合过程模型的建立与分析

针对黄土丘陵区农业产业—资源系统演变轨迹发生变化的现实,参照农业生态经济系统耦合过程模型,建立农业产业—资源系统耦合过程模型。并对模型参数(k1,k2,k3,k4)的变化过程及其代表的生态经济意义进行重点讨论,在此基础上对县南沟流域进行了实证。结果表明:不同参数k值组合,形成了不同的农业产业—资源系统互动关系。退耕后,县南沟流域资源所依赖的环境系统的提升空间现已达到极限,产业发展未建立在对资源的合理、有效利用上。现阶段资源系统发展态势与资源系统演化速度和产业系统演化速度都成负相关,产业系统发展态势与资源系统演化速度和产业系统演化速度都成正相关。将碳汇产业融入系统后,可使资源系统演化速度提升2.56倍,若通过"轮牧+舍饲"养殖模式进一步改良,可使资源系统演化速度提升4.66倍,使得资源得到合理、高效利用,加速产业结构优化升级。     

安塞县商品型生态农业建设效果评价指标体系初探

商品型生态农业是市场经济背景下农业生态经济系统相耦合的结果,可以通过生态环境、农业资源、产业态势、经济效益来表征;文章首次依据其演变过程和效果选择其中的16个具体指标,构建了安塞县商品型生态农业建设效果评价指标体系;基于安塞县1998-2009年相关数据和农业生态经济系统演变特征,运用熵值法和专家咨询相结合的方法确定了指标体系中各个指标的权重。     

草海流域3种优势树种凋落物叶分解历程中的水文特征

采用凋落物分解网袋法对草海湿地流域森林优势植物青冈（Cyclobalanopsisglauca）、桤木（Alnus cremastogyne）和云南松（Pinus yunnanensis）凋落物叶分解特性展开研究,揭示凋落物叶分解过程中自然持水率、最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率及凋落物持水率规律等。结果表明:（1）凋落物叶自然持水率随分解时间的增加呈先增后降趋势。凋落物叶自然持水率在分解历程中存在极显著性差异（青冈:F=213.79,P < 0.01;桤木:F=77.53,P < 0.01;云南松:F=179.12,P < 0.01）。（2）凋落物叶持水率（R_t）与浸水时间（t）呈显著正相关关系（P < 0.05）,回归分析得到凋落物叶持水率（R_t）与浸水时间（t）符合对数函数方程R_t=a+blnt;凋落物叶持水速率（v）与浸水时间（t）呈显著负相关关系（P < 0.05）,持水速率（v）与浸水时间（t）符合幂函数方程v=at^-b。（3）凋落物叶最大拦蓄率、有效拦蓄率随分解时间的推移,呈逐渐增加趋势。     

Short-term temporal changes of soil carbon losses after tillage described by a first-order decay model

Tillage stimulates soil carbon (C) losses by increasing aeration, changing temperature and moisture conditions, and thus favoring microbial decomposition. In addition, soil aggregate disruption by tillage exposes once protected organic matter to decomposition. We propose a model to explain carbon dioxide (CO₂) emission after tillage as a function of the no-till emission plus a correction due to the tillage disturbance. The model assumes that C in the readily decomposable organic matter follows a first-order reaction kinetics equation as: dC_sail(t)/dt = −kC_soil(t) and that soil C-CO₂ emission is proportional to the C decay rate in soil, where C_soil(t) is the available labile soil C (g m⁻²) at any time (t). Emissions are modeled in terms soil C available to decomposition in the tilled and non-tilled plots, and a relationship is derived between no-till (F_NT) and tilled (F_T) fluxes, which is: F_T=a₁F_NT e^−a₂t, where t is time after tillage. Predicted and observed fluxes showed good agreement based on determination coefficient (R²), index of agreement and model efficiency, with R² as high as 0.97. The two parameters included in the model are related to the difference between the decay constant (k factor) of tilled and no-till plots (a₂) and also to the amount of labile carbon added to the readily decomposable soil organic matter due to tillage (a₁). These two parameters were estimated in the model ranging from 1.27 and 2.60 (a₁) and −1.52 × 10⁻² and 2.2 × 10⁻² day⁻¹ (a₂). The advantage is that temporal variability of tillage-induced emissions can be described by only one analytical function that includes the no-till emission plus an exponential term modulated by tillage and environmentally dependent parameters.     

硝态氮促进水稻生长和氮素吸收的生理机制

Rice is being increasingly cultivated in intermittently irrigated regious and also in aerobic soil in which Nitrate (NO₃^-) plays important role in nutrition of plant. However, there is no information regarding the influence of nitrate on the overall growth and uptake of nitrogen (N) in rice plant. Solution culture experiments were carried out to study the effects of NO₃^- on the plant growth, uptake of N, and uptake kinetics of NH₄⁺ in four typical rice (Oryza sativa L.) cultivars (conveutioual indica, conventional japonica, hybrid indica, and hybrid japonica), and on plasma membrane potential in roots of two conventional rice cultivars (indica and japonica) at the seedling stage. The results obtained indicated that a ratio of 50/50 NH₄⁺-N/NO₃^--N increased the average biomass of rice shoots and roots by 20% when compared with that of 100/0 NH₄⁺-N/NO₃^--N. In case of the 50/50 ratio, as compared with the 100/0 ratio, total N accumulated in shoots and roots of rice increased on an average by 42% and 57%, respectively. Conventional indica responds to NO₃^- more than any other cultivars that were tested. The NO₃^- supply increased the maximum uptake rate (V_max) of NH₄⁺ by rice but did not show any effect on the apparent Michaelis-Menten constant (K_m) value, with the average value of V_max for NH₄⁺ among the four cultivars being increased by 31.5% in comparison with those in the absence of NO₃^-. This suggested that NO₃^- significantly increased the numbers of the ammonium transporters. However, the lack of effect on the K_m value also suggested that the presence of NO₃^- had no effect on the affinity of the transporters for NH₄⁺. The plasma membrane potential in the roots of conventional indica and japonica were greatly increased by the addition of NO₃^-, suggesting that NO₃^- could improve the uptake of N by roots of the rice plant. In conclusion, the mechanisms by which NO₃^- enhances the growth and N uptake of rice plant was found by the increased value of V_max of NH₄⁺ and increased plasma membrane potential. Thus promotion of nitrification in paddy soil is of great significance for improving the production of rice.     

流域沟渠植草拦截农田氮磷入河污染的有效性研究

  【目的】  过度施肥与降雨径流的耦合作用使得大量氮磷从农田流失进入河道,导致河湖水体污染。在水土流失严重区,尤其是热带–亚热带集约化农业坡地,土层浅薄、蓄水性差,在降雨条件下所施肥料极易发生径流侵蚀流失,通过沟渠进入下游河湖水体,导致水体污染。如何控制这种水蚀型面源污染物从农田向河湖水体的输送愈来愈受到人们的关注,为此在流域下游沟渠构建植物拦截系统,评价其减少坡面氮磷入河污染的有效性,为水蚀型农田面源污染物的流域防控提供理论依据。  【方法】  本研究在广西客兰水库水源区那辣小流域,选择下游500 m长的沟渠,该沟渠接收流域上游来水并直接输入水库,隔段种植当地优势植物狗牙根[Cynodon dactylon (L.) Pers]和象草(Pennisetum purpureum),以及引种植物香根草[Vetiveria zizanioides (L.) Nash] (于南宁花鸟市场购买香根草籽育苗移栽)。在13次降雨事件下分别采集沟渠入口和出口处的水样进行检测,用以研究面源污染防治效益。  【结果】  与流域上游入口比较,下游植草沟渠输出水体中溶解态总氮(TDN)浓度由17.55 mg/L降至12.43 mg/L,NH₄+-N由1.06 mg/L降至0.73 mg/L,NO₃?-N浓度由15.10 mg/L降至10.92 mg/L,溶解态总磷(TDP)浓度由0.031 mg/L降至0.021 mg/L;植物对降雨事件下流域输入沟渠中的TDN、NH₄+-N、NO₃?-N和TDP平均去除率分别为31.90%、27.92%、29.80%和31.02%。  【结论】  在热带和亚热带集约化径流农业流域,选择连接上游坡地与下游河湖水库的沟渠植草,可以对流域流失氮磷实施有效地拦截和去除,是一个简单、可行、有效的农业面源污染流域防控措施,值得推广应用。     

纸坊沟流域农用地生态经济系统优化耦合模式研究

针对纸坊沟流域农用地生态经济系统相悖的现实,提出系统可能出现的3种耦合情景模式,即现状情景、"舍饲+轮牧"情景以及停止退耕情景。采用线性优化法,对不同情景下系统的发展状况进行优化模拟并加以比较,最终提出适合该区域发展的最优耦合模式。通过计算得到现状情景、"舍饲+轮牧"情景以及停止退耕情景(包括按现状发展和"舍饲+轮牧"两种情景)下农民的人均收入分别为3 566.83,4 802.31,4 660.88,4 772.88元/人,结果表明"舍饲+轮牧"是纸坊沟流域农用地生态经济系统耦合最佳农用地利用方案。该情景下不仅增强了资源与产业的关联度,同时也在保证现有生态环境的前提下,大大增加了农民的收入。但依照国家的政策,停止发放退耕补贴也是极有可能出现的,如果能够在退耕后继续"舍饲+轮牧"的管理制度,流域的经济发展也不会受太大的影响。     

滴灌量对北疆复播大豆耗水特性及干物质积累、转运的影响

为北疆麦后复播大豆高产、节水栽培提供理论依据。在大田滴灌条件下,采用单因子随机区组试验设计,研究了不同滴灌量（3 000,3 600,4 200,4 800 m³/hm²,分别用W₁,W₂,W₃,W₄表示）对复播大豆耗水特性及干物质积累、转运的影响。结果表明,随着滴灌量的增加,复播大豆各生育时期0—60 cm土层土壤含水量均呈增大趋势,且处理间0—40 cm土层中土壤含水量差异较大,而40—60 cm土层的差异较小;总耗水量增加,土壤贮水消耗量明显减少。不同处理复播大豆全生育期单株干物质均呈“S”型变化趋势;干物质最大积累速率（V_m）、快增期持续时间（△t）及干物质总量均以W₃处理最高;花前、花后的干物质转运量与籽粒产量均呈正相关关系,但花后干物质转运对产量的影响较大,各处理花后同化物转运量、转运率及对籽粒贡献率均表现为:W₃ > W₄ > W₂ > W₁。产量以W₃处理最高,达3 741.23 kg/hm²,较W₁,W₂和W₄分别高出30.42%,13.98,8.44%,差异显著（p < 0.05）。各处理水分利用效率表现为:W₃ > W₄ > W₂ > W₁;灌溉水利用效率（IWUE）在W₁,W₂,W₃处理间差异不显著,但均显著高于W₄处理。