采煤沉陷区不同土地利用类型土壤水分、有机质 和质地的空间变异性

探索采煤沉陷区坡面微地形上土壤水分、养分和颗粒迁移转化的作用机理,为促进矿区生态环境综合整治的科学决策提供重要的理论和实践价值。以焦作九里山矿典型平原型采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤含水率、有机质含量和质地在不同土地利用类型（耕地和林地）、沉陷坡位（中心、坡底、坡中、坡顶和对照）和剖面深度（0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm）上的空间变异性。结果表明,耕地土壤含水率和黏粒含量较林地显著降低（p<0.05）,而砂粒含量则显著增加（p<0.01）。坡中或坡底处的土壤含水率、有机质和粉粒含量最小,而砂粒和黏粒含量则最大,成为整个沉陷坡面上的极值点。在剖面深度上,土壤含水率、有机质、砂粒含量表现为显著的表层聚集,黏粒含量则为显著深层聚集的特点。通过对土壤含水率、有机质含量和土壤质地在沉陷区坡面微地形空间变异作用机理的分析,建议平原型采煤沉陷区的土地复垦方向应以耕地为主,林地为辅的基本原则,在坡中到坡底的等高段复垦为林灌地,能起到对沉陷区土壤水分与养分流失控制和生态环境效益改善的关键作用。     

高标准基本农田建设区域土壤重金属含量的高光谱反演

为快速高效的获取高标准基本农田建设区域土壤重金属信息,以新郑市高标准基本农田建设区域为研究对象,共采集154个土壤样品,在室内利用ASD Field Spec3型地物光谱仪获得土壤高光谱数据,对土壤样品在400~2 400 nm的光谱反射率进行多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)和Savitzky-Golay(SG)平滑后,进行一阶微分(first order differential reflectance,FDR)和二阶微分(second order differential reflectance,SDR)变换,并与Cr、Cd、Zn、Cu、Pb 5种重金属含量进行相关性分析,遴选出通过P=0.01显著性检验的高光谱特征波段作为反演模型的自变量,采用116个建模集样本构建偏最小二乘模型(partial least square regress,PLSR),通过精度检验筛选每个土壤重金属的最佳反演模型,并采用最佳地统计插值方法对高标准基本农田建设区域土壤重金属进行空间插值。结果表明:Cr的SDR-PLSR模型为最佳反演模型(R~2=0.88,RPD=1.68),Cd的R-PLSR模型为最佳反演模型(R~2=0.70,RPD=1.50),Zn的R-PLSR模型为最佳反演模型(R~2=0.88,RPD=2.05),Cu的R-PLSR模型为最佳反演模型(R~2=0.99,RPD=3.36),Pb的SDR-PLSR模型为最佳反演模型(R~2=0.93,RPD=3.16);采用构建的土壤重金属的最佳模型,对土壤重金属含量进行空间插值,结合高标准农田建设标准可知Zn含量符合土壤环境质量Ⅱ类标准且均低于土壤背景值,Cr、Cd、Cu和Pb符合土壤环境质量Ⅱ类标准,但是部分区域超过了土壤背景值。该研究为高光谱反演模型用于高标准基本农田建设区域土壤基础信息的实时监测提供了参考。     

蒸散量双线性曲面回归模型的改进及验证

潜在蒸散发是水文循环和能量循环的一项重要组成,准确估算蒸散发对农业水资源有效利用具有重要的理论和现实意义。为获得精度稳定可靠的蒸散发估计值同时只需较少的气象资料,以沂沭河上游流域(临沂控制站)为研究区,提出改进的双线性曲面回归模型(bilinear surface regression model,BSRM)计算站点的潜在蒸散量。以实测蒸发数据折算的陆面潜在蒸散量为标准,同时以彭曼公式(P-M)为参考与之对比,检验和评价3种BSRM模型的精度,并分析各气象因子对潜在蒸散量的影响。结果表明:3种BSRM模型中,基于日照百分率、气温和相对湿度建立的双线性曲面回归模型模拟精度最高,以基于日照百分率计算的太阳辐射、气温、相对湿度建立的双线性曲面回归模型次之,以基于Hargreaves-Allen方程计算的太阳辐射、气温和相对湿度建立的双线性曲面回归模型模拟精度最差。基于日照百分率、气温和相对湿度建立的BSRM模型的模拟精度略优于P-M公式,但所需的气象因子较少,计算方法简单;且受气象因子的变化影响较少,模拟精度稳定可靠,是一种有效的替代方法。     

栖架式舍饲散养模式对蛋鸡行为与鸡舍环境的影响

【目的】探讨栖架式舍饲散养模式对蛋鸡行为与鸡舍环境的影响。【方法】采用舍内栖架散养形式,按照采食区、饮水区、栖息区、活动区和垫料区进行鸡舍内立体分布设计,并配置栖木、采食底网、料线、水线以及产蛋箱等规模饲养设施,建立栖架式舍饲散养模式,以传统全阶梯三层笼养模式为对照,观察8~10周龄海兰褐蛋鸡的各种行为,并检测鸡舍内的NH3、CO2和H2S质量浓度。【结果】与传统笼养相比,栖架散养蛋鸡的趴卧平均频次、趴卧持续时间、行走持续时间、舒展平均频次与舒展持续时间分别显著增加733.33%,6 388.24%,102.44%,287.72%和78.36%(P0.05),站立、采食与饮水的平均频次分别显著降低68.82%,67.01%和60.75%(P0.05),异常行为出现的频次与平均持续时间分别显著下降82.77%和58.04%(P0.05),紧张性静止行为持续时间显著减少了55.05%(P0.05),鸡只神态自然、体表被毛完整。栖架散养鸡舍中的NH3、CO2和H2S日平均含量均低于传统笼养鸡舍,但差异不显著。【结论】栖架式舍饲散养模式利于蛋鸡行为的自由表达,有助于提高其健康福利水平。     

干热河谷区紫色土玉米季协调农学、水体环境和经济效益的容许施肥量

选取玉米为紫色土区典型种植作物作为研究对象,设置不施肥、常规施肥量(750 kg/hm2)、常规施肥量的0.5 倍、1.5 倍、2.0 倍和2.5 倍6 个施肥水平,通过野外坡耕地小区试验和试验室内分析试验,分析玉米典型生育期内不同施肥量对作物产量、生长特性、淋洗液和径流中氮、磷的流失特征的影响,并基于肥料施用量与肥料中氮素和磷素的去向的试验数据,构建干热河谷区紫色土玉米协调农学、水体环境和经济效益的统一经济指标和评价模型。研究结果表明：在玉米生长期内,施肥量为0~1870 kg/hm2时,叶面积指数发展动态表现为前期上升快、后期下降慢的趋势。玉米生育期株高和产量均随着施肥量从较低到适中的增加而递增,且达到较高施肥处理（常规施肥量2.5倍）时株高降低。不同施肥处理下径流和淋洗液中的总氮和总磷在整个玉米生育期内的变化呈现出同一趋势,均随着施肥量的增加而流出量增加。运用该模型,分别计算了玉米肥料的边际产量效应和富营养化效应,得到干旱河谷区紫色土玉米协调农学、水体环境和经济效益的容许施肥量为1154~1176 kg/hm2。     

太行山低山丘陵区植被恢复与农业可持续发展-以河南省辉县市为例

在对太行山低山丘陵区脆弱生态系统的特点及成因进行分析的基础上,认为发展生态农业是解决当地环境和经济问题,实现区域可持续发展的重要途径.针对区域内不同的土地生态适宜型,提出了相应的生态农业发展模式及其关键技术,即经济型生态防护林模式、集约生态农业模式、生态环境综合治理模式、生态家园模式、休闲观光农业模式和植物资源多样性保护模式,并指出在这些模式中进行生物多样的恢复与保护,是实现资源可持续利用的重要保证.     

焦作西部高硫酸盐岩溶水的水质特征与成因模拟分析

利用矿井水对模拟石灰岩地层进行淋滤试验,研究淋滤水SO4^2-含量、矿化度、总硬度和pH值的变化规律,分析焦作西部高硫酸盐溶水的成因。结果表明,矿井水在入渗过程中,通过运移、吸附转化等水岩作用对地下水产生污染。     

柴达木盆地典型地貌单元归一化植被指数变化特征

[目的]探究柴达木盆地不同地形地貌单元植被空间分布特征及生态环境的变化趋势,为当地制定有针对性的生态环境保护策略提供决策支持与数据依据。[方法]利用1998—2018年柴达木盆地的5期Landsat遥感影像,采用趋势线及相关分析等方法,研究近20 a来该区不同地貌单元的归一化植被指数(NDVI)的变化特征,并分析了其驱动力。[结果](1)柴达木盆地NDVI总体上表现为东南高,西北低,1998—2003年,受崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害的影响,NDVI呈现出显著下降趋势;2003—2008年,随着国家生态环境治理力度的加强及公众环保意识的提高,NDVI表现出显著增加趋势,2008年以后,NDVI趋于稳定,生态环境保持良性发展;(2)不同地貌分区下,水源是限制植被生长的关键因子,冲积扇和洪积扇地区植被生长较茂盛;人类活动对生态环境的影响表现出两面性,在德令哈中海拔流水作用丘陵台地平原区(Ⅱ_2),人类改造土地利用类型,种植枸杞等经济作物,使该区域NDVI增加明显,在达布逊中海拔、盐湖沉积平原区(Ⅱ_3)湖泊周边,受人类采盐活动影响,NDVI表现出显著下降趋势;(3)受到气候、人类活动和植被类型的影响,NDVI和海拔高度表现出明显的正相关特性;(4)NDVI受坡度影响明显,坡度在2°～35°时,NDVI普遍较高。[结论]水源和气候是影响植被变化的关键因子,人类活动和地形的改变,同样会导致生态环境的变化。     

降雨侵蚀力对河岸滩区耕地土壤养分流失的影响

河岸滩区的人类农业活动最为直接地影响着河流的水文生态.自1997年小浪底水利枢纽工程成功截流以来,下游孟津扣马黄河滩区1 955hm2的天然滨河湿地有72%常年出露.为当地农业开发提供了原生动力.在10 a期间滩区的土地利用状况也发生了明显的改变,其中28.8%转变成鱼塘-荷花塘等人工湿地,39.8%转变成小麦棉花等旱地农作物,剩下的328 hm2的河床湿地因受农业活动的影响,正发生着严重的退化和萎缩.通过野外定位观测,对孟津黄河滩区河岸耕地土壤养分随降雨径流流失的特征进行了研究.研究结果表明,次降雨侵蚀力(R)是影响径流量和土壤养分流失的重要因素.在弱侵蚀力下,产生的径流以蓄满产流为主;当降雨侵蚀力大于19.0,产生的径流以超渗产流为主.径流土壤养分流失量与次降雨侵蚀力之间存在明显的二次曲线关系.根据滩区土壤的渗透特征,在次降雨侵蚀力R=10.0～45.0之间的中等强度降雨将产生较为严重的土壤养分流失.并强调河岸带的水土保持工作应亟待加强.