农林复合系统中农田CO2的分布与作物光合的初步研究

初步研究认为,农林复合系统(以下简称系统)同单一的农业系统相比,作物层附近白天 CO_2浓度略有减少,这种差异主要出现在10～13时。在系统内,由于农林结构与配置不同,CO_2浓度在空间分布上也不均匀,无论系统内或外,CO_2垂直通量白天多表现为向下,早、晚则相反。从平均情况看,系统内 CO_2通量稍大于旷野农田。尽管系统内有上述 CO_2浓度的变化,但系统内作物光合强度仍高于旷野农田。     

全球性CO_2浓度增加对农作物的影响

植物生理学家和生态学家们认为,大气中CO_2浓度升高可能引致自然和农业生态系统的巨大变化。科学家们现已证实,两倍于现阶段大气中CO_2含量的CO_2浓度将对很多种植物有惊人的影响,可大幅度提高其光合效率和农作物的产量。美国农业部水土保持实验室的布鲁斯·金布尔博士(Bruce Kimball)对700项农学研究作了调查,得出的结论是:当空气中的CO_2浓度提高1倍时,作物的产量提高34％;树木等则表现为个体更高、分枝多而粗、花多果多、叶多且厚、根系变得密集,以吸收养分。实验还表明,高浓度的CO_2可使植物叶子表面的气孔稍为关闭,减少通过叶子蒸腾作用散发到大气中的水分损失,从而使得植物更为耐旱。     

安徽省沿淮地区农林复合经营模式的研究

采用定量的方法对几种农林复合经营的模式进行研究,直接测算各模式的经济指标、综合分析和评价经营的效果。研究结果表明：选择枣树和香椿与农作物进行混作的种植模式,比单纯种植农作物的经济效益可提高55.4%～63.8%。对于杨树等生长较快的树种,只能在造林后3a以内在林下间种农作物,由于树冠对于阳光的遮挡影响,可以选择林牧结合的经营模式,利用林内杂草放养鹅等禽类,既可获得较好的经济收益,又可以降低林木抚育管理的成本,促进树木的快速生长。     

农林复合经营的生态效益研究

随着经济的不断发展,我国的农业经营模式发生了新的变化,农林复合经营模式逐渐发展起来,给农业生产带来了更多的经济效益和生态效益,新时代科技的发展加速了农林发展的速度,使得复合系统的收益远远超过单一的农业生产的产出和收益。因此,农林复合经营集生态效益、经济收益和社会效益于一体,大大改善了农业单一的生产模式。基于此,以浙江省临安市太阳镇为研究对象,介绍农林复合经营的优势,详细阐述其生态效益,以期对相关人员的工作起到一定的参考和借鉴作用。     

[CO2]升高对粮食作物影响的研究进展

自工业革命以来,由人类活动引起的大气CO_2浓度([CO_2])不断攀升,正驱动着全球气候变化,对全球农业产生重大影响。本文归纳总结了目前作物对高[CO_2]响应的主要研究技术手段,以及作物对高[CO_2]响应的机理研究,并进一步梳理了当前全球关于[CO_2]升高对作物产量和营养品质影响的研究。结果表明:相比封闭式或半封闭式环境控制试验系统,开放式试验系统(如开放式CO_2控制系统FACE)由于其能更加真实地模拟自然条件下作物对未来高[CO_2]的响应和适应情况,被公认为是目前研究作物对高[CO_2]响应的最理想手段。[CO_2]增高会增加C3作物光合速率、生物量和产量,在一定程度上缓解气候变化对农作物产生的负面影响,但是作物对大气[CO_2]的升高存在光合适应现象,当作物长期暴露在高[CO_2]条件下时,高[CO_2]对作物的促进作用会逐渐减缓。近10年的FACE试验发现,对高[CO_2]出现高应答的水稻品种,其光合速率和产量在高[CO_2]下的增加幅度比早期的主要粮食作物FACE试验结果平均高出两倍。此外,高[CO_2]会明显降低大部分非豆科C3作物中蛋白质和矿物质(如锌、铁)以及部分维生素的含量,加剧目前全球约2亿人由于维生素和矿物质元素等营养缺乏导致的健康问题。如何充分利用未来高[CO_2]实现高增产的同时,减缓粮食养分下降的负面影响,是迫切需要解决的科学问题。     

农林复合系统中农田N2O浓度分布及垂直通量(简报)

大气中的 N_2O 主要来自生物过程。N_2O 在对流层大气条件下很稳定,滞留的时间也很长,可输送到平流层与臭氧作用消耗臭氧,使臭氧层遭到破坏。N_2O 还是一个温室气体,在大气中的浓度近年来有所增加。由于 N_2O 稳定且滞留时间长,其浓度的拢动将是一个大范围的环境问题,因而愈来愈受到人们重视。但目前 N_2O 浓度观测资料还很少,农林复合系统内 N_2O 浓度分布及通量密度特征则是一个空白。大量研究指出农林复合系统是一种人工生态系统,它具有调节生态环境、净化大气的功能。本试验对此作了一些初步探索。     

苏北沿海不同杨树-农作物生态系统下的土壤质量与作物生长生理动态变化

苏北沿海地区土地资源丰富,而杨树-农作物(简称杨-农)生态系统是一种高效的土地经营方式.为了探究沿海杨树-农作物生态系统下土壤质量以及农作物生长生理的动态变化,在江苏省东台市新曹农场滨海盐土条件下设置杨树纯林(CY)、杨树-花生(YH)、杨树-大豆(YD)、杨树-甘薯(YG)4种生态系统,研究各生态系统春、夏、秋3个季节的土壤理化性质,秋季不同生态系统的林地环境因子、林木生长性状、作物光合特性指标等,从而为苏北沿海地区杨-农生态系统的可持续发展提供系统科学的理论基础.结果表明,杨-农生态系统土壤含水量是杨树纯林的1.08～1.17倍,可使土壤有机质含量提高5.25％～21.06％;在垂直剖面上,杨-农生态系统对0～10 cm土层的养分含量影响较大;土壤理化性质之间存在不同程度的相关性,其中土壤容重与pH值呈正相关,与其他指标呈负相关,土壤有机质含量与全氮、速效磷、速效钾含量都表现出极显著相关性.不同杨-农生态系统中林木生长状况各不相同,其中杨树纯林生态系统的林木成活率比杨-农生态系统高5～10百分点.杨树纯林生态系统下的光合有效辐射比杨-农生态系统高14.54％～33.59％;各生态系统下的大气CO2浓度的日变化差异不大,而气温和相对湿度的变化差异显著(P<0.05).在各生态系统下,农作物胞间CO2浓度与气孔导度的日变化呈相反的趋势,蒸腾速率日变化曲线和气孔导度相似.     

高浓度CO2与农作物生产

1985年在奥地利的维赫拉召开的国际科协、联合国环境署、世界气象组织会议上,专家们估计,到2030—2050年,大气中的CO_2浓度将达到600ppm,近于现在的2倍。CO_2浓度成倍增加,将如何影响农作物生产,已成为世界上普遍关注的问题。近10年来,关于高浓度CO_2对农作物生产的影响的研究迅速增加,到目前为止,已发表的研究论文达1000余篇,所涉及的作物近40种。基本弄清了高浓度CO_2对农作物的生长、发育、代谢、水分利用及产量的影响。为CO_2的直接利用,为适应今后环境变化的作物育种和栽培技术研究,提供了较为实际可靠的依据。     

秸秆反应堆生物新技术

近几年,由于化肥农药大量施用,农作物的品质越来越差,成为制约农业生产的的瓶颈,从很大程度上来说,绿色农业的大规模迅速发展受到了极大限制。 造成这种结果的原因是什么呢?山东省秸秆生物工程研究中心研究员张世明先生经过十几年的研究,证实了在农业生产中,制约农产品的产量和质量的因素、主要有以下几个矛盾: 一、农作物生长需要大量C0_2和大气中C0_2严重不足的矛盾 现在大气中的CO_2浓度为330微升/升,而作物在生长过程中真正吃饱所需要的CO_2浓度(以黄瓜为例)是:苗期为1500微升/升、开花期为2500微升/升、结瓜期为3500微升/升、结瓜高峰期为4500微升/升。     

光能竞争对商洛低山丘陵区农林复合系统林下作物生产力的影响

农林复合系统是改善商洛低山丘陵区脆弱生态环境、促进该区域经济发展的重要举措。以该区具有代表性的核桃(Juglans regia)-大豆(秦豆8号)和核桃-桔梗(Platycodon grandiflo-rum)农林复合模式为对象,研究不同农林复合系统对光能分布、农作物生长、生产的影响。研究结果表明,不同复合模式下,大豆、桔梗的光合有效辐射、光合速率、生物量及产量均有不同程度的下降,且距树行愈近,影响愈大。叶片水势与大豆、桔梗的光合速率、生物量以及产量不相关或负相关。而15～30cm土壤含水量与大豆的生物量和产量以及桔梗的生物量正相关。但大豆、桔梗的生产量与其光合有效辐射呈显著正相关性,这说明农林复合系统中光能竞争是导致间作大豆、桔梗产量下降的主要原因。     

塔里木河中游柽柳灌丛碳储量及其价值评估

基于全株收获法和价值量评估方法,测定新疆塔里木河中游的盐生地、沙地、岩性土地等3种立地条件下柽柳灌丛碳储量及固碳价值,结果表明:(1)沙地柽柳灌丛的碳储量远大于盐生地和岩性土地,3者的碳储量之比为C沙地∶C盐生地∶C岩性土地=9.92∶4.62∶1。(2)沙地、盐生地柽柳灌丛的地上部分碳储量分别是其地下部分碳储量的1.21倍和3.53倍。(3)沙地柽柳灌丛不同器官的固碳量排序为:根枝干,盐生地和岩性土地各器官固碳量排序为:干枝根。(4)塔河流域中游柽柳林固碳价值为39 192.63元/hm2,其中柽柳灌丛固碳价值占80.79%,土壤占19.21%。     

长期施氮引起的黄土高原旱地土壤不同形态碳变化

【目的】提高土壤碳固持,特别是增加有机碳累积、减少碳损失,对于提高旱地土壤肥力、缓解大气温室效应具有重要意义。黄土高原旱地土壤有机碳含量低,增施氮肥是这一地区重要的作物增产措施,但氮肥投入对土壤碳的影响如何,一直没有报道。【方法】利用黄土高原旱地持续23年的长期定位试验,在每年施磷39 kg P2O5•hm-2条件下,设置0、45、90、135、180 kg N•hm-2 5个氮水平种植冬小麦,在小麦收获期采集0-40 cm不同土层的土壤样品,研究长期施用不同用量的氮肥对旱地土壤总碳、有机碳、轻质有机碳及无机碳的影响,分析不同氮肥用量引起的土壤有机碳、轻质有机碳及无机碳累积量的变化,定量分析氮肥用量对旱地土壤不同形态碳的影响。【结果】随氮肥用量增加,旱地土壤不同土层总碳无显著变化,但0-30 cm土层有机碳含量却随之增加,与不施氮肥相比,增幅可达7%-28%;0-40 cm土层轻质有机碳含量也增加,增幅达31%-106%,但施氮量过高不利于有机碳累积。对不同形态土壤碳累积量与氮肥用量的回归分析表明,施氮量120 kg N•hm-2时,0-30 cm土层有机碳累积量达最高值36.6 Mg;施氮量161 kg N•hm-2时,0-40 cm土层轻质有机碳累积量达最高值2.69 Mg;每千克肥料氮每年可使土壤有机碳增加1.34 kg•hm-2,轻质有机碳增加0.31 kg•hm-2;0-20 cm表层土壤轻质有机碳占有机碳的百分比也随施氮量增加而升高。相反,5-20 cm土层土壤无机碳含量却随氮肥用量增加而显著降低,施氮量180 kg N•hm-2时,无机碳累积量比不施氮减少2.8 Mg,每千克肥料氮每年可使无机碳减少0.67 kg•hm-2。【结论】在黄土高原旱地长期施用不同用量的氮肥虽不显著影响土壤的总碳数量,却显著地改变了旱地土壤碳的组成,即通过增加土壤的轻质有机碳,增加了土壤的有机碳累积量,同时降低了土壤的无机碳累积。因此,合理调控氮肥用量,不仅是旱地作物增产的关键措施,对增加土壤有机碳固持、培肥土壤也有重要意义。同时,施用氮肥引起的土壤无机碳损失不容忽视,其潜在的农业、生态与环境效应需引起大众关注。     

土壤有机碳库的影响因素及调控措施研究进展

对土壤有机碳储量的变化和影响土壤有机碳库的主要因素进行了分析,提出了增加土壤有机碳储量的调控措施,并对土壤有机碳库今后的研究方向进行了展望。     

长期施肥对黑土水稳性团聚体稳定性及有机碳分布的影响

【目的】基于黑土长期定位试验平台,研究不同施肥方式下土壤水稳性团聚体和有机碳分布特征,以期揭示化肥和有机肥长期施用对土壤肥力的影响,为实现黑土合理培肥提供理论指导。【方法】依托37年黑土长期定位试验,采集CK（不施肥）、NPK（化肥）、M₂（常量有机肥）、M₂NPK（常量有机肥配施化肥）、M₄（高量有机肥）、M₄NPK（高量有机肥配施化肥）处理0—20 cm土层的土壤样品,利用湿筛法分析水稳性团聚体稳定性及有机碳在不同粒级团聚体中的分配特征。【结果】长期有机无机配施以及施高量有机肥显著降低大团聚体比例,提高微团聚体比例。长期施用化肥及常量有机肥并未明显改变团聚体的分布。M₂NPK、M₄NPK、M₄处理的大团聚体比例较CK处理分别降低32.7%、45.8%和55.4%,而微团聚体的比例较CK处理分别提高73.2%、102.5%和123.9%。长期有机无机配施及高量有机肥的施用显著降低表层土壤水稳性团聚体的稳定性。长期施肥显著增加土壤有机碳含量,增加量为CK的1.12—2.06倍,施用有机肥及有机无机配施处理有机碳含量增加更为显著。长期施用有机肥可以增加各粒级水稳性团聚体中有机碳的含量,且随着粒径的变小,各处理有机碳含量的增加幅度逐渐减小。各处理水稳性大团聚体中有机碳含量显著高于微团聚体,这表明有机碳主要分布在大团聚体中。长期施高量有机肥及配施化肥显著降低了大团聚体对有机碳的贡献率,增大了微团聚体的贡献率,即微团聚体有机碳贡献率高于大团聚体,而其他处理大团聚体有机碳贡献率高于微团聚体。【结论】黑土长期施用化肥对团聚体的分布及团聚体有机碳含量没有显著影响。高量有机肥以及有机无机配施显著降低了大团聚体的比例,进而降低土壤团聚体的稳定性。长期施用有机肥显著增加土壤及各粒级团聚体中有机碳含量。高量有机肥及配施化肥显著降低了大团聚体有机碳贡献率,有机碳贡献率的优势粒级为微团聚体。     

苯酚废水处理的试验研究

通过试验对比了活性炭吸附法、电解法、活性炭填充电极电解法处理苯酚废水的效果,探讨了其反应机理。在对影响处理苯酚废水去除率的各种要素如反应时间、电流密度、原水浓度、pH值等进行条件试验后,得出了去除苯酚静态试验的最佳条件。对活性炭填充电极电解法处理苯酚废水而言,电流密度、原水浓度、pH值的影响不大,最佳反应时间为60 m in,最佳NaC l投加量为0.2%。     

秦岭火地塘林区3种森林类型乔木层碳密度和碳储量研究

以秦岭火地塘林区锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)、华山松(Pinus armandi)和油松(Pinus tabulaeformis)3种主要森林类型为研究对象,通过标准地调查和生物量回归模型计算其碳储量,并在此基础上估算了碳密度以及不同器官的碳储量。结果表明:不同森林类型碳密度具有显著差异,其中锐齿栎最高(118.724t/hm2),油松次之(106.062t/hm2),华山松最低(94.227t/hm2);3种森林类型的碳储量均随着林分径级的增大呈现出上升、下降和再上升的趋势,而大径级碳储量的上升主要取决于大径级单株林木的出现,具有明显的随机性;碳储量在不同树种各器官的分布表现为:干>枝>根>皮>叶(锐齿栎),干>枝>根>叶>皮(华山松),干>枝>叶>根>皮(油松),且不同树种同一器官及同一树种不同器官之间的碳储量所占比重差异显著。     

粉状活性炭再生工艺条件的研究

采用回转炉加热再生法，对粉状废味精炭了再生实验，确定的再生最佳工艺条件是：再生温度８５０℃，再生时间６０ｍｉｎ，水蒸气用量占原料量３０％，使废炭吸附恢复１００％，得率７０％以上。     

抵消机制背景下企业森林碳汇需求价格模拟

  目的  从森林碳汇需求角度,测算与分析企业减排成本、森林碳汇需求价格及政策影响因素,以期更全面了解森林碳汇的市场需求潜力,推进森林碳汇市场的发展。  方法  以北京、上海、湖北、广东4个碳交易试点省(市)为案例区,选择火电、化工、钢铁3个碳排放密集型代表行业,通过方向性距离函数方法计算89家2 759个样本减排单位的碳边际减排成本,进而采用罗宾斯坦恩博弈模型测算森林碳汇的需求价格,运用云模型测度不同行业和地区企业的森林碳汇需求价格并模拟政策变化对价格的影响。  结果  样本结果显示:火电、钢铁、化工行业的森林碳汇需求价格均值分别为631、556和575元·t?1,上海市、北京市、广东省和湖北省企业的均值分别为305、456、877和715元·t?1;云模型模拟分析结果表明:随着政府允许碳汇抵消比例的提高和碳汇补贴额度的增加,各行业和各省(市)企业对森林碳汇的需求价格上升,随着碳税征收率的提高,需求价格呈现下降趋势。  结论  不同地区不同行业的二氧化碳边际减排成本存在较大差异且逐年上升,森林碳汇是未来的减排趋势;目前火电行业企业已经正式启动全国碳排放权交易市场,云模型模拟结果显示:化工行业比其他2个行业更易受政策影响,因此合理的允许抵消比例与补贴政策组合下,火电、化工行业将会是未来森林碳汇的重大需求者。森林碳汇市场的发展潜力是巨大的。图4表5参28     

碳达峰碳中和背景下中国森林碳汇潜力分析研究

[目的]核算我国森林资源碳储量和价值量,摸清我国森林资源家底,了解森林资源状况,合理制定林业发展规划.预测森林碳储量及碳汇潜力,提高森林经营管理水平,为我国实现碳达峰碳中和的林业发展目标提供参考.[方法]利用1973?2018年间9次森林资源清查数据,采用森林蓄积量法核算我国森林资源总碳储量及其变化情况,并按照不同林种...