江西省水资源利用与经济发展适配关系研究

[目的] 探讨江西省及其11个地级市2015—2020年用水总量与总GDP、三次产业用水量与相应产业GDP的适配关系及变化趋势,揭示产生适配差异的原因,进而为该地区水资源利用与经济发展相协调提供科学依据。[方法] 基于产业用水量和产业GDP数据,应用Tapio模型开展研究。[结果] 2015—2020年江西省用水总量与总GDP均处于适配状态,呈现“强适配—扩张性适配—强适配”的变化趋势,且适配程度表现出西北部＞南部＞中东部的空间分布规律;全省农业用水量与第一产业GDP呈“适配—耦合—适配”的变化趋势,而各市的适配关系波动变化;江西省工业用水量与第二产业GDP除2018—2019年为扩张性适配外,其余时段均为强适配关系,各市2017—2018年全部达到强适配状态;该省第三产业在2015—2020年均处于扩张性适配、正耦合状态,除2020年疫情期间,大部分地市在2015—2019年适配情况好于农业;整体来看,江西省产业用水与产业GDP适配程度为：工业＞第三产业＞农业。[结论] 分析水资源利用与经济发展适配关系变化的主要原因有降水量、经济水平、政策措施、产业结构、技术进步以及水利设施建设等,提出了因地制宜发展特色产业、以水定产、推动产业结构转型升级等对策,以助推江西省可持续发展。     

天山北坡经济带主要城市用水效率的时空差异

[目的]分析天山北坡经济带主要城市用水效率对于促进水生态文明城市建设,推动天山北坡经济带发展。[方法]基于2004—2015年天山北坡经济带7个主要城市面板数据,利用超效率DEA模型和Malmquist指数研究各城市用水效率及其时空差异。[结果](1)2004—2015年,天山北坡经济带7个主要城市的水资源利用效率总体呈波动上升趋势,且2004—2008年期间的用水效率低于2009—2015年;空间上,乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市、昌吉市和阜康市水资源利用效率高于乌苏市和奎屯市;(2)2004—2015年天山北坡经济带7个主要城市水资源全要素生产力指数呈"W"型波动,增长不稳定;技术变化(techch)是制约天山北坡经济带7个主要城市水资源利用效率提升的主要因素;(3)SAR模型表明用水效率具有空间依赖性;在时空尺度上,在0.05显著水平下,总用水量、生活用水、人口和生态用水与用水效率显著相关,但城市间距离、工业用水和农业用水与用水效率的相关性不显著。[结论]政府应大力改进生产技术,普及节水工艺;优化产业结构,平衡各城市间的水资源投入比例,提高技术进步贡献率,是提高天山北坡经济带主要城市水资源利用效率的途径。     

基于TOPSIS及耦合协调度的湖南省2009-2018年水资源承载力综合评价

[目的] 评价湖南省水资源承载力,为区域制定水资源、社会经济发展和生态环境协调发展政策提供理论参考。[方法] 通过构建系统耦合协调度模型及综合评价指标体系,分析湖南省2009—2018年水资源—社会经济—生态环境系统耦合协调的时空演变过程。[结果] ① 2009—2018年湖南省及各市州水资源承载力除湘潭市外,均呈上升趋势,同时空间上呈现“U”型特征; ②在时间维度上,耦合协调度呈波动增长态势,耦合协调状态由初级向中级协调转变; ③从空间维度看,耦合协调度呈现：西部>东部>中部的地区差异,但总体由不均衡逐渐转向整体协同发展,其中张家界市耦合协调最好,常德市耦合协调度增长最快,湘潭、衡阳、邵阳等市处于较低水平。[结论] 湖南省水资源承载力与耦合协调发展态势较好,但时空差异显著;可从产业结构优化、节水排污科技投入、资源优势转化、绿色生态农业发展等方面加大政策支持以提高湖南省水资源承载力,实现高质量的可持续发展。     

基于ArcGIS的安徽省用水强度驱动效应空间格局分析

[目的]探索用水强度驱动效应空间关联格局,为制定优化水资源配置及实行最严格水资源保护政策提供依据。[方法]以安徽省为例,运用完全分解模型,对用水强度驱动效应进行测算;基于ArcGIS平台,运用Kriging插值及热值分析方法,对用水强度驱动效应空间关联格局及热点(冷点)地区进行考察。[结果](1)2011—2014年,技术效应均值为94.09%,结构效应均值为5.91%;(2)技术效应、结构效应半变异函数分析块金系数分别为1,0.843 9,空间自相关性弱,整体结构性差,区域差异明显;(3)技术效应、结构效应热点与冷点地区分别占总数的31.25%,37.5%,温点地区占68.75%,62.5%,分布于皖江中下游、皖南地区及皖北的蚌埠市。[结论]用水强度驱动效应空间异质特征显著,技术创新与结构调整为提升区域用水强度的重要途径。     

基于主成分分析的长江经济带水资源承载力评价

[目的]综合评价长江经济带水资源承载力的时空变化特征,为长江经济带水资源的合理利用和区域的可持续发展提供决策参考。[方法]从社会经济、水资源量、用水量和废水排放量4个方面选取18项指标,建立长江经济带水资源承载力评价指标体系,运用主成分分析法对长江经济带9省2市水资源承载力的时空变化特征进行了综合评价。[结果]2004—2013年长江经济带水资源承载力呈现逐年上升的趋势,水资源赋存条件、人口的增加、经济的发展以及水污染治理水平的提高是水资源承载力上升的主要驱动因素;长江经济带水资源承载力的空间差异显著,东部和中部地区总体较好,西部地区除四川省外水资源承载力相对较差。[结论]长江经济带水资源承载力的时空变化主要受所在地区的水资源赋存条件和社会经济条件的影响。     

基于熵权TOPSIS模型的江西省土地利用多功能及其障碍因素动态分析

[目的]分析江西省2004—2017年间土地利用多功能状况,为区域土地持续利用提供支撑。[方法]构建评价指标体系,基于熵值法确定各指标权重,运用TOPSIS模型综合评价了江西省土地利用多功能变化状况,并采用障碍度模型剖析了主要限制因素。[结果] 2004—2017年江西省土地利用综合功能变化动态度为297.90%,经济功能、社会功能和生态功能变化动态度分别为224.37%,207.14%,2 021.61%;生态功能障碍度逐年下降,经济功能障碍度波动上升,2010年之后主要障碍因子有综合恩格尔系数、产业结构、经济密度、人均GDP、废水排放强度、人均水资源和城镇登记失业率等。[结论]江西省土地利用功能总体呈现增长变化趋势,但各项功能变化有所差异,其中土地利用生态功能变化最大;土地利用功能实现从经济社会型向生态社会型转变;不同阶段限制土地利用功能发挥的因素有所差异,目前主要为经济障碍因子。     

哈尔滨市水资源开发利用与城镇化发展的响应关系

[目的]研究水资源系统和城镇化系统的相互作用,为资源开发与城镇化协调发展提供理论依据。[方法]运用层次分析法、因子分析法和响应度模型对2006—2017年哈尔滨市水资源开发利用和城镇化发展的影响因素、时序特征、响应关系进行定量研究。[结果]①研究期内哈尔滨市水资源开发利用和城镇化发展均呈阶段性增长趋势。二者均以2011年前后为时间节点,表现出前期波动、后期趋稳的阶段性特征。②城镇化系统中经济、空间和社会城镇化的上升发展较为同步。人口城镇化起伏较大,有衰退的潜在风险。城市水资源开发利用程度加深,管理水平提升,但资源赋存不稳定,城市用水负荷增加。③响应关系测算比较中,城镇化发展对水资源的变动具有更强的敏感性,经济集聚和空间扩张产生了明显的资源消耗效应,水资源开发利用程度对城镇化发展有制约作用。[结论]需要运用系统性思维,以水资源时空分布为基础,保持城镇化适度发展,合理抑制用水需求并提升水务管理能力,以减轻水资源约束。     

黄河流域水贫困与经济高质量发展的耦合协调关系

[目的] 对黄河流域水贫困与经济高质量发展的耦合协调性进行探析,以期为黄河流域水资源高效利用与经济高质量协同发展提供参考。[方法] 基于2010—2019年黄河流域9省（区）的面板数据,运用熵权法确定指标权重,利用耦合协调度模型及灰色关联度等方法,分析黄河流域水贫困与经济高质量发展耦合协调度的时空演化特征与相互影响程度。[结果] ①黄河流域各省（区）的水贫困指数普遍提升,经济高质量发展水平普遍较低,区域差异明显。②耦合协调度呈波动上升趋势,在空间分布上大致呈现“东高西低”的态势。③水贫困与经济高质量发展两个系统各指标间的灰色关联度系数都大于0.5,处于较高关联状态。[结论] 黄河流域的水贫困程度和经济高质量发展水平整体上有所改善,耦合协调度水平整体上较低,大部分省份处于轻度失调阶段。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的青海省生态承载力评价

[目的]定量测度青海省以及各市州生态承载力,并揭示其时空演变特征,为青海省可持续发展提供科学参考。[方法]基于DPSIR模型,从驱动力、压力、状态、影响和响应5个方面构建生态承载力评价指标体系,运用熵值法确定指标权重系数,采用TOPSIS模型和障碍度模型,对2008—2019年青海省及其各市州的生态承载力,以及影响因素进行测算与分析。[结果]从时间维度来看,2008—2019年青海省及各市州的生态承载力呈上升趋势,承载水平明显提升;从空间维度来看,青海省各市州间的生态承载力存在一定的差异性,空间分布大致呈现出“东部两市高于其他地区”的特征;从障碍度来看,2008—2019年青海省生态承载力的主要影响因素整体上经历了社会发展—环境污染—人口压力和经济增速的转变。[结论] 2008—2019年青海省生态承载力显著增强,但生态形势仍然严峻。应积极落实生态保护的各项政策,加快社会经济的发展速度,综合提升各市州生态承载力,从而实现青海省高质量的可持续发展。     

基于生态足迹的广西壮族自治区水资源生态特征时空变化规律及其驱动因素分析

[目的] 分析近10 a来广西壮族自治区水资源生态特征的时空变化规律，探讨水资源生态足迹变化的驱动因素，为该区或同类区域的水资源合理开发与利用管理提供参考依据。[方法] 基于生态足迹模型中的水资源生态足迹、水资源生态承载力及水资源生态容量指标分析2008-2017年广西壮族自治区水资源生态特征的时空变化规律，并采用LMDI模型分析生态足迹变化的驱动因素及各地级市在关键驱动因素上的贡献比例。[结果] ①广西壮族自治区人均水资源生态足迹整体呈下降趋势，平均下降速率为-0.017 4 hm²/（人·a），人均水资源生态承载力和生态容量整体呈波动上升趋势，平均上升速率分别为0.324 6 hm²/（人·a），0.342 1 hm²/（人·a），三者在空间上均呈一定的差异性和不均衡性；②经济效应、人口效应是拉动该区水资源生态足迹增长的第一、第二因素，贡献效率分别为191.8%，25.38%，技术效应、结构效应是抑制水资源生态足迹增长的第一、第二因素，贡献效率分别为-238.0%，-79.18%；③南宁市、桂林市在结构效应和技术效应上对减少水资源生态足迹的空间贡献比例最大。[结论] 广西壮族自治区水资源生态容量处于生态盈余状态，该区的水资源利用效率逐渐提高，水资源开发局势整体向好。但城市发展与规划存在较大差异，需因地制宜地采取对策。     

沈阳市城市表土中微生物区系变化的初步研究

在沈阳市远郊-近郊-市区等不同城市化水平区内选取林地、草地和路边土几种不同利用方式下的表层土壤,对土壤中的微生物状况进行了初步分析。结果表明,随着城市化水平的提高,土壤中微生物的数量表现为明显的减少趋势。其中变化较大的是细菌,而真菌和放线菌的变化不明显。     

中国华北地区近40年物候春季变化

根据华北地区7个观测站物候资料,分析了华北地区1963-1996年及北京1963-2005年物候春季的变化特征及其与气温的关系。结果表明:华北地区的物候春季有明显提早来临的趋势,而造成这一变化的主要因素是本地区近40 a来冬春季气温的明显上升。其中1963-1996年间华北地区1-3月及4月的平均气温分别上升了2.3℃与1.7℃,物候春季起止日期分别提前了9d和4d,因而使得春季长度也延长了5d;北京1963-2003年间1-3月及4月的平均气温分别上升了3.5℃与2.6℃,物候春季的起止日期分别提前了11d和10d,但春季长度没有明显变化。     

Changes in proteolytic bacteria in paddy soils in response to organic management

Proteolytic bacterial communities, which mineralize organic nitrogen, play a key role in agricultural systems. In this study, alkaline metalloprotease (apr) gene fragments from proteolytic bacteria were investigated in bulk and rhizosphere paddy soil from four fields under organic management (for 2, 3, 5, and 9 years), and from one field under conventional management (for 2 years). We analyzed the abundance and structure of the proteolytic bacterial communities using real-time quantitative PCR and denaturing gradient gel electrophoresis. Our results showed that the abundance of proteolytic bacteria ranged from 1.57?×?10⁸ to 8.02?×?10⁸?copies/g of soil. In addition, the abundance of the proteolytic bacteria in the paddy soils under organic management was significantly higher than those in the paddy soil under conventional management. Moreover, the gene copy numbers in the rhizosphere soils were significantly higher than those in the bulk soils. The abundance of proteolytic bacteria tended to increase with the duration of organic management, with the highest abundance being found in the soil that had been under organic management for 5 years. However, the proteolytic bacteria communities in the paddy soils were not significantly affected by management practices. Phylogeny analysis showed that all gel bands obtained represented genes from Pseudomonas. Additionally, correlation analysis and canonical correspondence analysis showed that C/N, C, and N were important factors that influenced the abundance and community structure of the proteolytic bacteria. These results suggest that proteolytic bacteria are indicators in organic management systems, depolymerize organic N and hence maintain soil sustainability.

Abbreviations: CM: conventional management; OM: organic management; DGGE: denaturing gradient gel electrophoresis; qPCR: real-time quantitative PCR detecting system; COFCC: China organic food certification center; CCA: canonical correspondence analysis     

不同种植模式下菜地土壤腐殖质组分特性的动态变化

通过在南京普朗克有机农场开展的9年长期定位监测,研究了有机(露地和大棚)和常规种植模式下蔬菜地耕层土壤有机碳和土壤腐殖质组分特性的动态变化。结果表明,有机露地、有机大棚和常规露地种植土壤有机碳含量分别从11.41、9.29、9.00 g k g-1提高至15.35、20.90、10.00 g kg-1;胡敏酸碳(CHA)分别从1.79、1.23、1.14 g kg-1提高至2.11、3.11、1.31 g kg-1;富里酸碳(CFA)分别从2.19、1.88、1.73 g kg-1提高至2.44、2.68、1.91 g kg-1。两种有机种植模式的土壤有机碳及腐殖质组分含量增加达到显著水平,而常规种植模式下的变化不显著。两种有机种植模式下表征土壤腐殖质品质的胡/富比(CHA/CFA)、胡敏酸占总腐殖物质的比例(PQ值)均高于常规种植模式,土壤富里酸的E4/E6值、色调系数(ΔlogK)值随着种植时间增加的幅度较常规种植模式更大,土壤胡敏酸芳化度呈现先降低后增高的趋势,但在常规种植下变化不明显。说明土壤在长期有机种植模式下不仅更有利于土壤有机碳的积累,而且能促进土壤腐殖化进程。     

闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征

采用定位研究方法和小集水区试验技术方法,通过两年的降雨量数据观测,对闽北地区木荷林地、杉木林地、封山育林地和对照等不同土地利用方式的小集水区进行坡面径流动态规律研究。研究结果表明:试验小区地表径流的产生主要是受降雨量的影响,而与降雨强度的关系不大,地表径流量与降雨量之间呈现出极显著的非线性二次抛物线关系(P<0.01)。4种不同土地利用方式的月平均径流量一般随月降雨量的增大而增大,并且在同1月份间其平均地表径流量的大小趋势为:对照>封山育林>杉木>木荷,均是在6月份达到最大值,9月份出现最小值。对照比木荷林地、杉木林地、封山育林地更容易产生地表径流,林地具有较好的涵养水源和保持水土作用。     

2013年我国种植业化肥施用状况分析

【目的】我国农用化肥消费量大,数据来源不同,统计口径各异,行业内大多引用国家统计局公布的数据,但该数据无法推算出氮肥、磷肥、钾肥分类消费量。我国区域间、季节间、作物间化肥消费情况的报道很少,在调节化肥供需、指导化肥行业健康发展时显得依据不足。调查种植业化肥施用状况可以为指导肥料生产、供应提供重要依据。【方法】以农业部339个国家级基层肥料信息网点为依托,根据我国农业生产习惯和我国政府部门统计习惯,将一年分为三个用肥季,1 5月份为春耕季,6 8月份为夏播季,9 12月份为秋冬种季。在三个季节,每个网点随机调查30个农户的主要种植作物施用氮肥、磷肥、钾肥、复合(混)肥(包括配合式)量,经两级土壤肥料部门审核后,采用省份、相似种植区域、全国三级逐级加权平均的方法,推算了不同区域、不同季节、不同作物单位面积施肥量;再用作物单位面积施肥量、该作物全国种植总面积、样本中施肥面积占该作物种植面积的比例推算了作物全年、不同季节化肥施用量。同时,分析了主要作物、不同季节化肥施用状况以及供需平衡情况,不同季节、不同区域供肥情况和农民的购肥习惯。【结果】2013年我国种植业化肥施用量5498万吨(折纯下同),其中,氮肥(实物量)3382万吨,磷肥1175万吨,钾肥941万吨。粮食作物化肥总用量为2782万吨,占种植业化肥总用量的50.6%;其次是果树和蔬菜,三类作物占种植业化肥施用总量的82.8%,经济、园艺作物单位面积化肥施用量大于粮食作物。春耕、夏播、秋冬种化肥施用量分别占全年化肥施用量的34.2%、35.6%、30.2%。复混肥料和尿素是农民最常购买的两种肥料,从全年来看,农民施用复混肥料和尿素的样本数分别占总样本数的72.5%和71.6%,春耕、夏播、秋冬种农民购买尿素和复合(混)肥的样本数分别占该阶段样本数的70.9%和62.9%、84.9%和78.1%、56.6%和83.9%。春耕和夏播时期农民多数选用尿素,秋冬种多数选用复混肥料,东北、西北、华中南地区农民多选用尿素,华北、西南、华东地区农民多选用复混肥料。另外,我国氮肥、磷肥供应分别过剩1080万吨、680万吨,钾肥缺口370万吨,供需矛盾突出。氮、磷、钾养分配合式为15-15-15的复混肥样本数占农民选购复混肥总样本数的33.3%,说明复混肥养分结构不尽合理。【结论】建议国家进一步遏制氮肥、磷肥过剩产能,优化产品结构,大力推广科学施肥技术。     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

Bacteria-grazing amoebae in situ in the rhizosphere

Summary An ultrastructural investigation of amoebae in situ in the rhizosphere showed that the protozoa are closely associated with soil aggregates and produce long pseudopodia that penetrate micropores. This could partly explain why bacteria are generally confined to the interiors of microaggregates. The presence of cytologically intact and partly digested bacteria in the food vacuoles indicates that rhizosphere bacteria are both ingested and digested by the amoebae. This digestion could lead to the recycling of P and N immobilized in rhizosphere microorganisms.     

Variability in growth and nutrient accumulation in sorghum grown in waterlogged soils

Abstract

Sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] is a potential crop for use in lowland paddy soils following rice in the Philippines. Little is known about the variability in sorghum germplasm with respect to yield potential in these soils, or the alterations in mineral uptake which might occur if late season rains resulted in waterlogging. Eight sorghum cultivars including the most widely used Philippine cultivar were grown after rice under flooded or non‐flooded conditions. Flooding was initiated 30 days after seeding and terminated when most cultivars were at or near the boot growth stage. Flooding markedly reduced dry matter production, and delayed bloom date on the average of 5.5 days. Grain yield was reduced about 57% over all cultivars. Early maturing cultivars were not reduced in days to bloom as much as the late maturing types, and there was a significant cultivar x treatment interaction for both bloom date and grain yield. Later maturing cultivars outyielded the other cultivars at physiological maturity in both flooded and non‐flooded conditions. Concentrations of the major nutrients N, P, K, Ca, Mg, and S were decreased in foliage at the boot stage due to flooding. The only nutrient to fall below published “critical” levels in leaf tissue, however, was N, and plants growing in these conditions showed classical N deficiency symptoms. Iron and Mn concentrations were significantly higher in foliage at the boot stage with flooding, but not high enough to be considered toxic. Most differences observed at boot still existed at maturity, but of less magnitude. Marked variability existed in the response among cultivars to waterlogging. It would appear that flooding tolerant genotypes could be selected which would improve existing cultivar choices for use in these difficult soils.     

Current trends in conservation education in Japan

Conservation education (CE) is an important component of environmental education. Its goal is to teach the theory and practice of preservation and restoration of biodiversity affected by human activities so that people can increase their awareness of conservation issues and change their attitudes and behavior to promote environmental conservation.This paper describes two successful case studies to highlight trends in CE in Japan. One case is a project implemented to create “agricultural wetlands” that resulted in the establishment of a Ramsar Convention site comprised of a restored wetland and its adjacent rice paddy in a rural area near Sendai City in northern Japan. Rice paddy fields are a major component of Satoyama, which are traditional agricultural ecosystems in Japan and occupy 40% of the undeveloped landscape in Japan (Ministry of the Environment Government of Japan, 2007. Third National Biodiversity Strategy of Japan. Ministry of the Environment Government of Japan, Tokyo). Restoration of Satoyama and wetlands by local citizens is a key component of CE practices in Japan, where practical, hands-on, community-based learning is important. The second CE project, geared toward university students and citizens in Yokohama, restored degraded dragonfly ponds and created butterfly biotope in the second largest city in Japan. Restoration of habitat that is centered around highly visible, popular species such as dragonflies and butterflies also benefits other, less prominent species that share these habitats, yet allows residents to easily monitor the benefits of the project.