江苏省4类主要秸秆和畜禽粪便空间分布及综合利用潜力研究

为明晰江苏省农业废弃物资源分布格局并进行利用潜力评估,推进农业废弃物资源化利用,助力农业全面绿色转型,本研究借助GIS构建数据批处理模型,测算各区县水稻、小麦、玉米和油菜4种作物的秸秆和猪、牛、羊、家禽4种畜禽的粪便产生量,及其在肥料化、能源化方面的利用潜力理论值,并结合热点分析结果为江苏省农业废弃物综合利用提供政策建议。结果表明：2020年江苏省4种主要作物秸秆可收集总量高达3 972.00万t,以水稻和小麦秸秆为主,集中分布在江苏北部和中部。分析其肥料化利用潜力,理论上相当于1 511.89万t有机碳、12.04万t N、1.59万t P、24.49万t K,能源化理论上相当于1 617.52万t标准煤或6.5×10⁹m³沼气;江苏省4种主要畜禽粪便产生总量为4 560.77万t,家禽粪便与猪粪最多,主要分布在东部边界和西北部地区。分析其肥料化利用潜力,理论计算相当于737.00万t有机碳、31.15万t N、29.86万t P和26.89万t K,能源化利用可折算成1 036.95万t标准煤或4.9×10⁹m     

甘肃临夏北塬灌区农业废弃物沼气化资源潜力及循环农业经济模式分析

【目的】研究甘肃省临夏县北塬灌区农业废弃物沼气化资源的潜力及以农业废弃物为基础的农业循环经济模式的效益。【方法】在对临夏县北塬灌区9个乡镇实地调查的基础上,分析了临夏县北塬灌区农业废弃物沼气资源的开发潜力,并对该区典型的“沼气池畜禽圈粮(果、菜)”三位一体的沼气生态农业循环经济模式的结构和效益进行了研究。【结果】临夏县北塬灌区具有丰富的沼气资源,年产农作物秸秆8.90万t,畜禽排放物191.5万t,粪尿产气量占总发酵原料沼气潜力的84.4%,具备建立以沼气工程为纽带的生态农业条件。【结论】在临夏县建立以沼气工程为纽带的生态农业循环经济模式,能实现资源的多层次循环利用,改善当地生态环境,并可取得显著的经济、社会和生态效益。     

区域农业废弃物资源存量估算及分布差异研究

伴随着我国现代农业集约化、规模化和产业化的发展以及农产品数量的不断增加,农业废弃物排放量也日益呈现出增长态势,并存在量大且总量不清、利用粗放低效、闲置状况严重、利用技术与产业化水平滞后以及促进农业废弃物利用的相关政策法规与社会化服务体系不健全等问题。基于以上背景,采用前人研究方法,测算农作物秸秆及畜禽粪便等农业废弃物的存量,并分析区域农业废弃物资源分布差异,探究区域农业废弃物资源潜力差异。研究结果表明,一方面我国农业废弃物存量大且分布不均衡,传统农业省份是农业废弃物最为集中的区域;另一方面,我国农业废弃物资源利用潜力巨大,区域差异明显,由东至西依次递减,中东部地区农业废弃物资源利用潜力巨大,西部地区利用潜力较小。据此,提出了我国农业废弃物资源化利用的政策建议。     

西南喀斯特高原峡谷石漠化生态系统植物群落特征及其与土壤理化性质的关系

【目的】研究不同等级石漠化生态系统植物群落结构组成、植物多样性和土壤理化性质特征及其两者间的相关性,为我国西南喀斯特高原峡谷森林生态保护和植被恢复重建提供科学依据。【方法】运用空间代替时间方法,研究石漠化演替过程中植物群落特征与土壤理化性质的响应;对喀斯特高原峡谷脆弱生态系统植物群落与土壤理化性质的内在关系进行了冗余分析。【结果】研究区植被物种组成简单,绝大多数为1科1属1种生活型;随着石漠化强度的增加,群落高度、平均地径、平均冠幅和地上生物量趋于减少。不同等级石漠化环境植物多样性4种指数均很低,且与石漠化等级无明显的耦合关系;除丰富度指数外,不同等级石漠化的优势度指数、多样性指数和均匀度指数具有显著差异。大多数土壤理化因子在不同等级石漠化环境中具有显著的差异,并显示随着石漠化程度的增加表现为先退化后改善的趋势。冗余分析表明,土壤呼吸、速效钾、土壤干湿程度、有效磷和酸碱度是影响植物群落特征的主要土壤因子,对群落特征的解释量为68.5%。【结论】土壤呼吸、土壤养分、含水量和土壤孔隙状况是促进喀斯特高原峡谷石漠化生态系统植被恢复的主要土壤因素,而过大的土壤容重以及土壤的偏碱性则不利于当地植被的恢复。     

喀斯特石漠化区农业土地利用对浅层地下水质量的影响

 【目的】探讨农业土地利用过程中喀斯特浅层地下水化学变化及农业种植活动对地下水质量的影响。【方法】在贵州中部喀斯特石漠化地区对不同生态区（阔叶林区、农林交错区、旱作农业区、复合农业区）进行植被和土壤调查及浅层地下水和地表径流水的采样分析。【结果】喀斯特石漠化区生态模式从阔叶林生态系统-农林生态系统-旱作农业生态系统-复合农业生态系统方向的演替过程中，其浅层地下水的HCO3-、SO42-、Ca2+、Mg2+ 、Na+、K+ 、NH4+、Cl- 、PO43-、NO3-、Pb的含量发生了明显的变化，在以种植玉米为主的低复种指数地区表现为NH4+及Pb、Cd含量的增加，而在以种指玉米或水稻、疏菜或油菜的高复种指数地区则表现在NO3-、SO42-、NH4+及Pb、Cr和Cd含量的增加。【结论】高复种指数农业区地下水的化学组成发生了明显地变化，浅层地下水质量出现一定程度的下降；作物种植结构和施肥水平是影响地下水质量的重要因素，在喀斯特地区发展农业生产的同时要兼顾地下水资源的保护。     

不同石漠化等级地区农村薪柴消费的影响因素

为不同石漠化等级喀斯特农村区域能源发展、生态文明建设及乡村振兴发展提供科学依据和决策参考,选择代表中国南方喀斯特环境总体结构的3个示范区为研究对象,基于432份农户层面的调查数据,采用Tobit模型对不同石漠化等级研究区薪柴消费的影响因素进行回归分析。结果表明:潜在-轻度石漠化地区的薪柴消费主要受经济特征的影响,薪柴消费量与年均收入、能源支出占比呈显著负相关,与耕地面积呈显著正相关;中-强度石漠化地区的薪柴消费主要受家庭特征的影响,薪柴消费量与人口数量、户主年龄呈显著正相关,与外出打工人数呈显著负相关,与海拔呈显著正相关;无-潜在石漠化地区的薪柴消费量与林地面积呈显著正相关,与养殖数量呈显著负相关。针对不同石漠化等级研究区,提出相应的能源结构优化建议。     

农业水资源监测文献计量分析

【目的】作为重要的自然环境与社会发展要素,农业水资源是人类进行农业生产活动的重要基础,对于保障粮食安全具有重要作用。文章对农业水资源监测领域研究态势进行定量分析,为未来研究提供参考依据。【方法】基于文献计量学方法,利用Web of Science核心数据库检索,应用VOSviewer、CiteSpace和Derwent Data Analyzer等软件构建文献数据的关系和可视化,分析1999—2018年农业水资源监测领域发文量趋势、主要研究力量和研究热点。【结果】(1)全球发文量呈上升趋势,2008年后发展速度明显提升,中国的发文量趋势与全球发展基本保持一致,整体处于上升趋势。(2)欧盟、美国、中国、澳大利亚和加拿大为全球在农业水资源监测技术领域的主要研究国家/地区,中国的发文量持续攀升但篇均被引较低。在前5名科研机构中,中国科学院发文量最高,美国地质调查局的篇均被引位居第1。(3)在研究热点方面,水质(water quality)是农业水资源持续监测的热点,近10年,气候变化(climate-change)成为关注的热点。【结论】目前,美国和欧盟在该领域具有较高发展水平,中国虽然在发文量上具有较快发展,但研究的竞争力有待提高。未来的农业水资源监测需从系统性和整体性等多角度开展研究,综合集成多源数据、多技术研发、大数据平台,实现农业水资源的可持续发展。     

喀斯特不同石漠化等级地区农村薪柴消费的影响因素

为不同石漠化等级喀斯特农村区域能源发展、生态文明建设以及乡村振兴发展提供科学依据和决策参考，选择代表中国南方喀斯特环境总体结构的3个示范区为研究对象，基于432份农户层面的调查数据，采用Tobit模型对不同石漠化等级研究区薪柴消费的影响因素进行回归分析。结果表明：潜在-轻度石漠化地区的薪柴消费主要受到经济特征的影响，薪柴消费量与年均收入、能源支出占比呈显著负相关，与耕地面积呈现显著正相关；中-强度石漠化地区的薪柴消费主要受家庭特征的影响，薪柴消费量与人口数量、户主年龄呈显著正相关，与外出打工人数呈显著负相关，与海拔呈显著正相关；无-潜在石漠化地区的薪柴消费量与林地面积呈显著正相关，与养殖数量呈显著负相关。并针对不同石漠化等级研究区，提出相应的能源结构优化建议。     

基于CiteSpace的喀斯特地区水资源研究可视化分析

为探讨中国喀斯特地区水资源研究的热点与前沿,定量分析喀斯特地区水资源研究的主要研究力量及其时空演化特征,探索其发展趋势,运用科技文本数据挖掘可视化网络分析软件CiteSpace对中国知网(CNKI)数据库1991—2018年与喀斯特地区水资源研究相关的科技文献进行定量分析,从研究时间、关键词和中心度、主要研究作者和机构等方面对结果进行可视化网络表达。结果表明,中国近30年来喀斯特地区水资源研究科研论文数量随着时间变化总体上呈现曲折上升趋势,一直是学者们关注的热点;岩溶地下水、石漠化、水资源承载力等是喀斯特地区水资源研究的热点领域;苏维词、梁虹、梁彬等研究者是中国喀斯特地区的水资源研究领域作者网络构建者与知识传递者;主要研究机构包括中国地质科学院岩溶地质研究所、中国地质大学(武汉)等科研院所和高校,研究机构间合作关系存在较强地域性。为此提出应持续拓展喀斯特地区的水资源研究的外延与内涵,顺应社会经济发展趋势,寻求新的解决思路。     

干旱胁迫对石漠化地区3种乡土草种光合作用的影响

【目的】研究在不同程度的干旱胁迫下喀斯特石漠化地区乡土草种的光合生理特性变化规律,以期为喀斯特地区生态恢复和石漠化治理工程筛选抗旱性较强的乡土草种。【方法】以喀斯特石漠化地区常见的画眉草(Eragrostis pilosa)、糠稷(Panicum bisulcatum)和荩草(Arthraxon hispidus)为材料,用盆栽称重、控制浇水的实验方法模拟土壤水分环境,进行干旱胁迫实验;测定相对叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度等光合生理指标。【结果】1随着干旱胁迫程度的加剧,3种草种的相对叶绿素含量均呈显著下降趋势;2在重度干旱胁迫下,3种草种的叶绿素含量荩草最高,糠稷次之,画眉草最低;3重度干旱胁迫下3种草种光合速率大小排序为:糠稷画眉荩草;糠稷的蒸腾速率较低,水分利用效率最高,抗旱性最好。【结论】从光合作用的角度来看,糠稷更能适应石漠化地区的干旱环境。     

中国南方喀斯特地区节水灌溉研究进展与展望

为了喀斯特地区农业的可持续发展,有效节约农业用水,关于该地区节水灌溉的研究逐渐兴起。系统回顾了从20世纪90年代至今我国喀斯特地区节水灌溉研究的进展。首先分析了已有研究文献的年度分布、内容分布和单位分布,并结合喀斯特领域、节水灌溉领域和喀斯特石漠化概念的发展背景,把节水灌溉研究分为探索阶段(20世纪90年代)、起步阶段(2000—2005年)和增长阶段(2006年至今)3个阶段;其次,根据研究框架从基础理论、技术措施、模式构建、试验示范、监测及评价5个方面进行了归纳与总结,分析了各分支领域的主要进展与标志性成果;最后对未来的节水灌溉研究进行展望,提出下阶段应重点研究的内容,加大推广节水灌溉技术,多学科综合研究仍是今后的趋势。     

喀斯特石漠化区药用植物研究:基于CNKI数据库的文献计量分析

为推动石漠化治理药用植物的利用发展，促进石漠化地区生态、经济、社会三大效益协同治理提供参考，基于CNKI数据对喀斯特石漠化治理药用植物的研究进展，从理论研究、技术研发、应用示范、监测评价4个方面对研究内容进行归纳总结，分析各分支邻域的主要成果与关键问题，对下阶段石漠化治理药用植物的研究内容进行展望。结果表明：石漠化治理药用植物研究分3个阶段，1985－2000年为萌芽期，2001－2010年为初步发展阶段，2011至今为快速发展阶段。药用植物金银花、刺梨是热点研究对象，生态恢复效益是主要关注点，药材质量、药用植物资源及其可持续发展研究较薄弱。下一阶段应从石漠生态系统药用植物多样性及其维持机制、石漠化治理适宜药用植物的良种选育与高效种植技术、石漠化地区药用植物药材质量特征及其与环境因子的相互作用机制、石漠化治理药用植物资源利用效益与风险的预测评价、构建基于药用植物的石漠化治理生态产业发展体系等方面进行研究，深入对喀斯特地区石漠化治理药用植物资源的认识，建立基于石漠化地区适宜药用植物种植的石漠化综合防治措施和产业体系，以促进石漠化治理的生态长久性、经济永续性及治理成果的稳定性。     

喀斯特石漠化环境下草地遥感调查与空间关系分析——以三都水族自治县为研究实例

根据影像的色调和纹理特征,获取研究区的草地植被覆盖特征信息与喀斯特石漠化分布信息,并利用定位观测、野外样地调查进行验证,建立喀斯特石漠化环境下草地遥感调查解译标志,进而利用"3S"技术,通过对石漠化环境下草地相关数据分析,实现对喀斯特环境下草地分布的遥感调查及其在石漠化地区分布的空间相关性分析。并根据三都水族自治县喀斯特地区草地空间分布现状,提出了对草地石漠化的防治建议。     

喀斯特中度石漠化不同小生境的植物群落特征

【目的】了解喀斯特中度石漠化不同小生境的植物群落特征,为中度石漠化地区的植被恢复与重建提供重要理论基础。【方法】以贵州毕节鸭池中度石漠化生境为研究区,采用野外样地调查与室内分析相结合的方法,对区内典型小生境植物群落结构特征、物种组成及对小生境的资源利用进行研究。【结果】研究区主要有石面、石沟、石隙、石台、石洞、土面6种小生境类型,植物群落以灌木类占绝对优势,草本、乔木类次之,金花小檗、五节芒和铁仔等作为优势种存在。物种多样性从土面到石洞小生境逐渐趋于简单化,不同小生境下土壤理化性质和植物群落特征呈显著差异(P0.05),植物群落综合利用生境程度受各生境土壤容重及厚度、土壤有机质、有效氮和速效磷含量影响,不同小生境中物种多样性与植株生长特性受土壤容重、厚度、有机质和有效氮影响显著,与速效磷相关性不显著。【结论】研究区内土面与石沟小生境在石漠化生态恢复过程中可作为首选生境类型。     

基于文献计量的农业土地资源监测态势分析

【目的】利用文献计量方法,对农业土地资源监测领域研究态势进行定量分析,系统归纳其发展特征及研究热点,为该领域未来的发展方向提供参考。【方法】基于Science Citation Index Expanded(SCIE)数据库,利用Derwent Data Analyzer(DDA)等分析工具,采用计量分析方法,分析1999—2018年农业土地资源监测领域的发展趋势、主要研究力量及研究热点演变趋势等。【结果】(1)1999—2018年,全球该领域论文发表量整体处于上升趋势,2006年之后进入快速增长阶段。其中,美国在该领域发文量位居第2、论文总被引频次位居第1、篇均被引位居第2,占据主导地位。中国在2012年后呈快速发展趋势,发文量及总被引频次位居第3,但篇均被引及发文期刊与其他主要国家/地区仍存在较大差距。(2)该领域发文量排名前5的研究机构中,中国有3个,美国有2个,其中最活跃的机构是中国科学院。但从发表论文的篇均被引情况看,美国科研机构远高于中国。(3)研究内容上,农业土地资源监测领域研究热点逐渐从土地利用变化、土壤水分、氮等方面向生态系统服务、生物多样性、有机碳、镉污染等方向延伸。(4)研究方法上,前期对模型、GIS应用较多,随着技术的发展及数据的多源化,遥感监测成为主导,情景分析及数据同化也成为新的趋势。【结论】目前,美国在该领域具有较强的竞争力,中国虽然后期有较快发展,但其研究竞争力和创新性有待提高。农业土地利用变化、土壤肥力等是农业土地资源监测领域长期关注的研究热点,虽然逐步外延至对土壤污染、生态系统等方向的监测,但其研究相对薄弱。未来可进一步开展多源数据融合技术,提高数据的利用效率。通过发展多尺度、多技术融合的监测方法,提高农业土地资源监测的精度和时效性,同时应加强对农业土地资源利用的生态环境效应监测,确保农业土地系统的可持续发展。     

喀斯特石漠化区药用植物研究:基于CNKI数据库的文献计量分析

为推动石漠化治理药用植物的利用发展,促进石漠化地区生态、经济、社会三大效益协同治理提供参考,基于CNKI数据对喀斯特石漠化治理药用植物的研究进展进行文献计量分析,从理论研究、技术研发、应用示范、监测评价4个方面对研究内容进行归纳总结,分析各分支邻域的主要成果与关键问题,对下阶段石漠化治理药用植物的研究内容进行展望。结果表明:石漠化治理药用植物研究分3个阶段,1985-2000年为萌芽期,2001-2010年为初步发展阶段,2011年至今为快速发展阶段。药用植物金银花、刺梨是热点研究对象,生态恢复效益是主要关注点,药材质量、药用植物资源及其可持续发展研究较薄弱。下一阶段应从石漠生态系统药用植物多样性及其维持机制、石漠化治理适宜药用植物的良种选育与高效种植技术、石漠化地区药用植物药材质量特征及其与环境因子的相互作用机制、石漠化治理药用植物资源利用效益与风险的预测评价、构建基于药用植物的石漠化治理生态产业发展体系等方面进行研究,深入对喀斯特地区石漠化治理药用植物资源的认识,建立基于石漠化地区适宜药用植物种植的石漠化综合防治措施和产业体系,以促进石漠化治理的生态长久性、经济永续性及治理成果的稳定性。     

西南喀斯特石漠化治理研究进展

从以下4个方面总结了20世纪90年代以来我国西南喀斯特地区石漠化治理的主要研究进展。从喀斯特石漠化的概念演绎、石漠化等级划分、石漠化分布与趋势进行分析;从石漠化驱动机制研究、石漠化区水土流失研究、喀斯特石漠化退化生态系统恢复重建、喀斯特环境脆弱性研究、典型石漠化治理模式研发等几个方面进行总结;从自身基底薄弱、生态重建与植物演化机理欠缺、生态景观与石漠化防治研究脱节、石漠化预警机制欠缺、石漠化治理内力不足等几个方面进行剖析;从生态优先产业跟进、生态治理与经济产业结合、关键领域的科技支撑与引领示范、优化现有监测格局、以小流域为单元综合治理等几个方面进行阐述。     

石漠化地区土壤抗蚀能力研究取得新进展

针对喀斯特地区植被退化、水土流失、石漠化日趋严重、生态功能衰退等关键问题,中国科学院亚热带农业生态研究所区域生态研究团队基于中国科学院环江喀斯特生态系统研究站不同土地利用方式径流场、动态监测样地、辅助性样方等,开展了喀斯特不同土地利用方式土壤抗蚀能力、喀斯特山区土壤侵蚀过程及石漠化发展过程中土壤质量变化特征等方面的研究工作,近日取得新进展。     

西南喀斯特地区羊粪与废弃皇竹草堆肥试验

为喀斯特石漠化治理种养结合模式应用提供技术支撑,在喀斯特地区利用羊粪和废弃皇竹草进行传统和箱式保温不同方式堆肥试验,监测堆肥过程中养分指标变化及腐熟程度。结果表明:堆肥过程有机质含量呈下降趋势,氮、磷、钾养分含量呈增加趋势;堆肥结束后,总养分(氮、磷、钾)均在9%以上,达到国家有机肥料标准(≥5%)规定;堆肥的碳氮比(C∶N)10,达到腐熟化。堆肥可以实现废弃物肥料化,腐熟过程周期短,堆肥成本低,可在喀斯特石漠化区应用示范。     

环境规制、技术创新与中国农业能源效率联动效应研究

【目的】识别环境规制、技术创新和农业能源效率之间的同期因果关系，并探讨三者的长短期联动效应。【方法】采用 1998—2017 年中国省级面板数据，应用 DEA 模型对农业能源效率指标进行测算，并利用 DAG-SVAR 模型研究环境规制、技术创新和农业能源效率之间的关系。【结果】我国东部、中部和西部地区的农业能源利用效率平均值分别为 0.86、0.72 和 0.65，呈现明显的地区差异，东部地区较高而西部地区较低。通过有向无环图分析同期因果关系，发现环境规制和技术创新对农业能源效率有正向影响，同时农业受灾率也会影响农业能源效率。进一步进行 SVAR 分析和方差分解表明，农业受灾率与农业能源效率之间无明显因果关系；环境规制和技术创新在短期内对农业能源效率的贡献率相对较低、分别为 1.16% 和 2.13%，然而，长期来看，它们的贡献率会显著提高，分别达到 7.11% 和 8.24%。此外，农业技术创新不仅受自身的影响，还受到环境规制的影响，随着预测期延长，环境规制对技术创新的促进作用逐渐增强。【结论】基于研究结果，提出如下建议：首先，针对农业能源效率的地域性差异，应采取差异化的改进措施；其次，政府应加强环境规制力度，促进农业能源效率提升；最后，提高农业节能减排技术，实现相关技术创新。