生态补偿在耕地生态环境保护中的研究与实践

旨在对比国内外耕地生态补偿研究,借鉴国外发展模式与经验,建立健全中国耕地生态修复补偿机制和耕地生态建设补偿机制,最终达到保护中国耕地环境质量的目的。采用文献回顾法、归纳法对国内外相关的耕地生态补偿研究进行归纳分析。本研究总结出了耕地生态补偿的解释,发现在研究内容上国外主要涉及的是耕地生态价值定量估算、标准核算、制度实施效率评价外部性理论等方面,国内主要涉及到法律法规、综合外部收益、耕地保护和粮食安全等方面;而在实践方面,美国和欧盟许多国家都已有许多实施范例,国内则涉及较少,还处于探索阶段。     

玉米农田生态系统水碳通量日变化特征研究

农田生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,研究其CO2通量和水汽通量的变化特征对于探讨整个陆地生态系统的碳、水循环具有重要的意义。笔者采用涡度相关系统测定了晴天条件下夏玉米农田生态系统抽穗期的水碳通量,分析其日变化特征。研究结果表明：（1）农田生态系统CO2通量随着光合有效辐射的增强而增大,用米氏方程拟合达到极显著水平,最大潜在碳通量为3.63398 mg/(m2· s);（2）CO2通量上午和下午没有明显的差异,不存在气孔抑制现象;（3）水汽通量随着光合有效辐射的增强而增大,但下午的水汽通量显著大于上午,其原因在于下午的饱和水汽压差远远大于上午,造成下午的蒸腾和蒸发更大;（4）冠层导度随时间的推移基本呈减小的趋势,到11:00 左右基本保持恒定,到14:00左右随着光合有效辐射越来越弱,冠层导度逐渐减小,造成这一结果的原因可能是露水蒸发引起上午冠层导度被高估。     

波状坡耕地拦挡淀排技术水沙调控效果

我国北方土石山区的地形特点是土层薄、坡长坡陡、波状起伏、以坡耕地水土流失为主.该区水土流失严重,侵蚀沟道密集,对当地和下游造成严重的水土流失问题.为解决波状坡耕地水土流失的治理问题,针对波状坡耕地形态特征和水土流失特点,设计波状坡耕地拦挡淀排技术,并将其布设于野外径流小区进行观测.结果表明:1)拦挡淀排技术对波状坡耕地削流和减蚀作用均有较好的效果,2年平均的削流率和减蚀率分别为53.72％和87.21％,该技术对于各种类型的降雨均有较好的坡面削流效果,该措施的排水系统表现出可靠性和稳定性.2)通过对不同类型的降雨造成的径流量分析,拦挡淀排技术对波状坡耕地的径流调控率在降雨强度较大的情况下能发挥出较好的效果.通过趋势线分析,对照小区的产沙量与降雨量间的直线斜率大于措施小区(趋势线接近水平),说明拦挡淀排措施下不同降雨量产生的泥沙量都很小,拦挡淀排技术减沙效果显著.3)通过对次降雨资料分析表明,措施小区泥沙侵蚀量均远小于对照小区.波状坡耕地的年泥沙侵蚀量主要是由几场大暴雨引起的,拦挡淀排技术在大暴雨情况下也有显著的减蚀效果.通过添加趋势线分析发现措施小区泥沙侵蚀量与降雨量,降雨强度和I30之间均没有良好的线性关系,措施小区泥沙侵蚀量受降雨量,降雨强度和I30的共同影响.在雨季,措施小区泥沙侵蚀量受地表粗糙度的影响较大.4)从农作物产量来看,相同施肥条件下,拦挡淀排技术在干旱年比平水年份对作物增产的作用更明显.因此,拦挡淀排技术能够有效防治波状坡耕地水土流失,可作为一项新型坡耕地水土流失防治技术.     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm~(-2)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m~(-2)·h~(-1)、7.82mg·m~(-2)·h~(-1)、6.57mg·m~(-2)·h~(-1)、-0.10mg·m~(-2)·h~(-1)、1.05mg·m~(-2)·h~(-1)和2.89mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m~(-2)·h~(-1)、201.78mg·m~(-2)·h~(-1)、157.14mg·m~(-2)·h~(-1)、112.06mg·m~(-2)·h~(-1)、154.60mg·m~(-2)·h~(-1)和164.02mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m~(-2)·h~(-1)、80.91 mg·m~(-2)·h~(-1)、76.49 mg·m~(-2)·h~(-1)、65.29 mg·m~(-2)·h~(-1)、67.19 mg·m~(-2)·h~(-1)和69.10 mg·m~(-2)·h~(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R~2=0.302 6,r=-0.55,P0.05)和y=0.056 5x+13.626(R~2=0.815 1,r=0.903,P0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。     

鄯善县农用地分等成果在基本农田划定中的应用

要实现基本农田科学划定与管理,土地质量评价科技成果是其重要的技术支撑之一。在掌握鄯善县农用地分等成果中耕地的盐渍化程度、灌溉保证率、自然等别等信息基础上,借助GIS技术,筛选出优质耕地,与现状基本农田图斑进行叠加分析。结果显示,现状基本农田中存在着“保劣不保优”的现象,尚有部分质量较好的耕地可划入基本农田。实例研究表明,将农用地分等成果应用于基本农田划定工作可以简单、有效地为划定提供参考和依据,使基本农田划定更为科学合理。     

干旱区盐渍化弃耕地不同恢复模式植被多样性及土壤生物学特性

以玛纳斯河流域冲积扇缘定位试验区为研究对象,分析补水恢复处理、人工草地处理和补植处理对盐渍化弃耕地植被多样性与土壤生物学特性的影响.结果表明:不同恢复方式均明显增加了植被多样性、土壤微生物数量及土壤酶活性.人工草地恢复和补水恢复植被多样性分别比原始弃耕地增加25.13%和9.84%,电导率降低49.15%和33.55%,有机质增加99.10%和88.34%,碱解氮增加70.10%和36.57%;人工草地模式土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶活性分别比弃耕地增加65.18%,47.21%,93.23%和116.03%.土壤微生物数量变化表现由大到小依次为人工草地、补水恢复、补植恢复、弃耕地.相关分析表明,土壤微生物量碳与土壤微生物数量呈正相关,与植物群落的α-多样性呈显著性正相关.研究表明盐渍化弃耕地采用人工种草或灌溉补水措施能够提升地表植被多样性,提高土壤酶活性,显著降低土壤盐分含量并促进土壤养分积累.     

中国耕地质量保护及污染防治问题探讨

耕地是人类赖以生存与发展的物质基础,耕地质量及污染防治攸关农业可持续发展、农产品质量安全大局。由于长期受工业污染的影响以及过量施用化肥、农药、抗生素等不当生产方式,中国耕地污染呈日益加剧的趋势,耕地质量状况不容乐观。利用江苏、湖南、黑龙江和吉林4 省的实地调研资料,对耕地质量保护及污染防治问题进行了深入分析。研究发现：尽管4 省采取了一系列耕地质量保护及污染防治举措,但仍存在顶层设计有待加强、传统农业技术精华有待继承发展、科技与政策支撑不足以及各相关主体意识有待提升等问题。最后,提出加强顶层设计、建立耕地生态补偿机制、强化技术研发以及加大宣传等建议。     

基于GIS的农安县耕地质量渐变规律研究

以吉林省农安县为例,以GIS为依据,在第二次土地利用现状调查数据基础上,调查了耕地粮食产量和投入的数据,更新障碍层距地表深度、剖面构型、表层土壤质地、土壤有机质含量、土壤pH和盐渍化程度等属性,完成了2010—2012年各等别及产能的更新。研究农安县2010—2012年的自然等、利用等、经济等和产能的变化,各等别与土壤的相关关系,总结农安县近3年各等别发生变化的原因,为合理改良农安县耕地质量提供依据。结果表明,2010—2012年自然等别变化不大,主要原因是自然质量影响因子变化不大;利用等逐年降低而经济等别变化波动较大,这是因为作物的产量变化影响着土地利用系数和经济系数,而近几年产量主要受自然灾害的影响较大。相关分析表明,农用地的各等别与有机质含量,pH呈正相关。     

退耕植茶对川西低山丘陵区土壤有机碳库的影响

【目的】土壤有机碳库能够有效地表征土壤的固碳容量,研究川西低山丘陵典型退耕植茶区土壤有机碳库的变化对认识退耕植茶地在生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】以雅安市名山区中峰乡不同退耕年限的茶园（2-3年、9-10年、16-17年）为研究对象,选取邻近耕地为对照,分析退耕植茶对土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳质量分数、密度的影响,并对土壤碳库管理指数进行计算,分析土壤有机碳库、碳库管理指数与退耕年限的关系。【结果】退耕植茶地土壤总有机碳质量分数呈先降低后升高的趋势,与对照相比,退耕植茶16年后,0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层有机碳质量分数分别增加了5.67%、5.67%和0.78%,土壤总有机碳密度亦在该年限显著增加。退耕植茶地土壤活性有机碳质量分数显著增加,平均增幅是总有机碳的23倍,土壤活性有机碳密度在0-40 cm土层的增幅表现为退耕植茶16-17年（平均182.26%）＞9-10年（平均177.74%）＞2-3年（平均132.74%）。0-10 cm和0-20 cm土层土壤活性有机碳密度分别占0-40 cm剖面的30%和50%以上。退耕植茶地土壤非活性有机碳质量分数及密度的变化趋势与总有机碳较为一致。与对照相比,退耕植茶2-3年土壤活性有机碳有效率最高,且表现出一定的表聚现象,但差异不显著,表明活性有机碳的有效率对土层的变化不敏感。随着退耕植茶年限的延长,土壤碳库管理指数先下降后上升,但均显著高于对照,且在退耕植茶16-17年达到最大值。0-10 cm和20-40 cm土层土壤碳库管理指数较大,说明表层和深层碳库均具有一定的固碳效应,且退耕植茶对表层碳库的影响尤为明显。【结论】随着退耕植茶年限的延长,土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳的质量分数均有所增加。退耕植茶16年后,土壤0-40 cm剖面上总有机碳、活性有机碳及非活性有机碳密度均显著高于对照,0-10 cm土层有机碳累积效果最佳。土壤活性有机碳的有效率在退耕植茶后显著增加,碳库管理指数在退耕植茶16-17年0-10 cm土层上最高,表明退耕植茶工程增强了土壤的碳汇效应,土壤质量向着良性方向发展。     

华北农牧交错带农田-草地景观土壤速效氮界面研究

利用非线性回归的生态界面测试分析法(BEDA),对华北农牧交错带农田-草地景观土壤的速效氮界面在生长季(5-9月)的时空动态进行分析,为干旱、半干旱地区以植被恢复为主的大规模生态环境建设提供参考.结果表明:农田-草地边界的土壤速效氮生态界面位于草地内.在少雨的5月,农田-草地的边界影响域最小,仅为37.5 m;而在雨水较为丰沛的8月,边界影响域最大,为57.5 m.相对于少雨期,丰雨期的速效氮生态界面会更靠近草地内部.速效氮素在农田-草地界面上表现出地表生态流季节动态性.