水土保持型生态农业可持续性评价——以陕西省安塞县纸坊沟为例

 基于联合国粮农组织对农业可持续发展的定义,采用社会经济统计学法,建立水土保持型生态农业可持续性评价多指标模型,并利用此模型对陕西省安塞县纸坊沟流域水土保持型生态农业实体模式进行评价与分析。结果显示:纸坊沟流域水土保持型生态农业的可持续生产性指数、经济活性指数、保护性指数、稳定性指数和社会接受性指数分别为69.5、56.8、62.5、86.8和52.8;综合可持续发展指数为65.4,离可持续发展目标仍有较大的差距。     

黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济安全评价

以近70年纸坊沟流域农业生态经济系统演变过程为基础,利用国家“九五”科技攻关项目中所提出的评价指标体系,对纸坊沟流域不同发展阶段标志年份的农业生态经济安全状况进行了评价,得出：农业生态经济系统在1938、2000、2005年处于亚安全状态,1958、1975年处于极端不安全状态,1985、1990、1995年处于不安全状态。通过对农业生态经济安全变化驱动力的分析,预测了纸坊沟流域农业生态经济安全的发展趋势,提出了黄土丘陵区实现农业生态经济安全的策略：以培育主导产业为中心,完善农业系统循环链网,调整产业结构,实现农业资源的有效、永续利用。     

黄土丘陵沟壑区纸坊沟小流域农业生态安全态势变化的驱动力分析

以黄土丘陵沟壑区纸坊沟小流域为研究对象,利用1985-2006年调查和监测资料,综合现有研究成果,将主成分分析和通径分析方法相结合,分析可能影响农业生态安全态势变化的各因子,探讨农业生态安全态势变化的驱动力。结果表明：自然条件是影响黄土丘陵沟壑区纸坊沟小流域农业生态安全态势变化的基础,人文社会经济条件是其变化的主要驱动力,具体可归纳为经济发展、人口压力、流域产业结构调整和农业科技进步4类因子;此外,国家和区域的相关政策、农业产业链与资源量相关度对农业生态安全也有一定影响。     

黄土丘陵区流域农业生态经济安全问题初探

流域农业生态经济安全系指满足流域生态经济可持续发展的一种态势，包含了3个层次的内容，具有3个重要特征。依据黄土丘陵区流域发展现状，农业生态经济安全状况可以划分为4个等级：安全、亚安全、不安全、极端不安全，大部分流域处于亚安全或不安全态势；以纸坊沟流域为例，分析了系统在亚安全态势下的具体表现。针对系统亚安全或不安全态势下的主要问题，提出了对策建议：发展商品型生态农业，强化产业与资源的耦合关系；调整产业结构，促进产业优化升级；建立流域农业生态经济安全预警系统．及时调整系统外物、能输入。     

黄土丘陵区纸坊沟流域农用地功能变化动态分析

以纸坊沟流域1938—2008年调查数据为基础,对其农业生态经济系统各阶段的农用地功能进行判定,并采用单一动态度指数和土地利用综合指数分析了其动态变化过程。结果表明,随着农业生态经济系统的演变,该流域农用地功能经历着"生存、生态功能→收入、就业功能→生态、收入功能"的演变过程;流域农用地的利用方式也经历了林地向耕地流转→耕地向园地和林地流转的过程;引起这一演变过程的驱动要素主要是流域人口、农民需求、农业效益以及国家政策的宏观调控。     

黄土丘陵区农业生态系统能效及其提高途径

以安塞纸坊沟流域为例，分析了黄土丘陵区农业生态系统中农田、人工林草地、畜牧业子系统能量投入与产出，指出提高本地区农业生态系统能效的途径在于：１．加强水土流失综合，建立稳定的水土保持型生态农业。２．改变广种薄收习惯，建设稳产高产基本农田。３．合理增加投入，实现高产优质高效。     

不同优化情境下的县南沟流域商品型生态农业系统耦合关系

在对县南沟流域退耕还林工程实施后商品型生态农业系统现状耦合态势分析的基础上,以该流域商品型生态农业系统优化方案为基础,利用耦合过程模型,预测了系统在链网构建阶段、农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段的耦合关系。结果表明:自退耕还林工程实施以来,县南沟流域商品型生态农业系统一直处于协调化发展阶段,且农业生态系统与农业经济系统的综合指数均不断增加。当农业生态系统达到自我调节临界点时,在现状发展态势下农业经济系统演变速度为 V_En（t）=0.0673El（t）,商品型生态农业系统链网构建阶段农业经济系统演变速度为V_En（t）=0.0913El（t）,农业经济系统与农业生态系统优化耦合阶段农业经济系统演变速度为 V_En（t）=0.0999El（t）,系统链网的完善、资源的合理高效利用以及碳汇林业的发展解决了商品型生态农业系统健康、持续发展的问题,同时提高了系统功能。     

黄土丘陵区水土保持型生态农业的理论与实践

安塞县纸坊沟小流域通过水土保持型生态农业建设,将农林牧用地比例由1983年的1:0.3:0.5调整到1990年的1:0.98:1.2,使生态环境和农业生产条件得到改善,扭转了整个农业生态系统的恶性循环。年土壤侵蚀模数由1.4万t/km2减少为6500t/km~2,粮食产量达2175～3225kg/hm~2,人均产粮由420.2kg提高到601.5kg,1990年人均纯收入达667元。该文以纸坊沟为例,论述了黄土丘陵区水土保持型生态农业建设的意义、指导思想、结构和功能及实施途径,提出了水土保持型生态农业建设的三个阶段和每个阶段要求达到的指标,为该地区生态农业建设提供了进一步治理开发的意见。     

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。     

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。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

降雨对地表糙度影响的研究

通过野外模拟降雨实验,研究了降雨对地表糙度的影响规律,经过降雨作用后,随机糙度的地表,变化呈增加趋势,而有向糙度的地表,则呈减小趋势;随着降雨组合因子增加,随机糙度的变化量呈增加的趋势,而有向糙度则呈幂函数递减。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。     

稀土铽对辣根的生态毒性

研究了稀土铽(Tb)对辣根生理毒性的影响。结果表明,Tb在低浓度范围内,可以诱导叶绿素的合成,高浓度时对其产生破坏作用;对于辣根过氧化物酶,酶活性先升后降;质膜透性、丙二醛含量则呈现先减后增的变化趋势。TbCl3浓度为3mg/kg时各指标达到最值;辣根中毒阈限为10mg/kg左右。通过分析,辣根过氧化物酶对Tb反应敏感,这表明过氧化物酶可能成为研究稀土毒理的生物监测手段。     

Ciprofloxacin Adsorption on ZnO Supported on SBA-15

Most drugs are synthesized by human medicine both for the treatment of men and animals and are also produced to maintain their physical and chemical properties for a time sufficient to serve a therapeutic purpose in treatments of some kind of illness. Ciprofloxacin is an antibiotic synthetically obtained in 1987 and belongs to the family of fluoroquinolones and is currently prescribed in certain treatments. This work was developed with the objective of evaluating the adsorption of the ciprofloxacin antibiotic in solution on zinc oxide (ZnO) supported on SBA-15-type mesoporous silica. The results showed that the post-synthesis method is effective in impregnating zinc oxide in SBA-15 and its structure has not been damaged and has not lost its organization in the hexagonal 2D planes. The ZnO-SBA-15 (10%) sample adsorbed 69.10% of ciprofloxacin (25 mg/L) in 180 min. Freundlich adsorption model was observed with the correlation factor of R²?=?0.9999, for the adsorbent ZnO-SBA-15 (10%), which showed the best sample. The kinetics was classified as pseudo-second order, as well as the thermodynamic parameters were determined, showing that the process has a spontaneous nature and a value of ΔH°?=?4.677 kJ/mol, evidencing that the process has the nature of physiosorption.     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。