青海大通退耕还林生态功能综合评价

根据生态经济学原理,采用层次分析法(AHP),建立了黄河上游退耕还林还草综合生态效益评价指标体系和数学模型。以青海大通县为例,对天然云杉林、退耕林地、天然荒草地、天然灌丛等植被类型进行综合生态效益评价,与农田生态系统进行对比研究。评价结果表明:天然云杉林、退耕林地、天然灌丛等类型的生态效益指数均大于农田生态系统,其综合生态效益指数排列顺序为,天然云杉林>退耕林地>天然灌丛>农地>天然荒草地。这一研究结果可为黄河上游退耕还林生态工程建设提供参考。     

退耕还林工程对粮食生产的影响——以山西省为例

[目的]研究退耕还林工程对粮食生产的影响,为深入开展退耕还林工程提供科学依据。[方法]以山西省的117个县域为研究单位,基于1990,2000,2005,2010和2015年5期土地利用数据和社会经济统计数据,分析耕地和粮食生产时空变化,并通过建立生产函数分析退耕还林工程对粮食生产的影响。[结果]①山西省生态环境重点治理区域的退耕效果显著,黄土丘陵沟壑区耕地转林草地的类型尤为明显;②退耕15 a期间,山西省粮食总产量及粮食单位面积产量总体呈上升趋势,其中重点退耕县的粮食总产量与粮食单产水平都一定程度的提高,且粮食单产增幅高于全省平均水平;③退耕对粮食总产量及粮食单位面积产出均有显著的正向影响。[结论]在省级层面,退耕还林工程不会对粮食生产造成负面影响,反而通过促进农业集约化生产等方式,提高粮食单产水平,进而带动粮食产量的提高。     

基于限制因子改良与耕地质量潜力耦合的耕地整治分区

科学划定耕地整治重点区对于实现区域土地资源可持续利用具有重要意义。该研究以内蒙古河套-土默川平原为研究区，从农用地可改良限制因子角度出发，采取自然等提升潜力指数模型和局部空间自相关模型划分耕地质量提升潜力区，在耦合限制因子改良程度分级的基础上，确定耕地整治分区。研究结果：1）研究区耕地质量提升主要受限于土壤有机质含量和盐渍化程度，耕地整治难度整体呈现两边高中间低的趋势。2）研究区自然等提升潜力指数呈现西高东低的分布趋势，且耕地质量提升潜力空间差异明显，潜力提升呈现"低-低"聚集特征的耕地多分布在东部，呈现"高-高"聚集特征以及无聚集特征的耕地多分布在西部。3）研究区耕地共划分为4种整治类型，其中重点整治型耕地为0.84万hm2，是实施耕地整治的重点区域；选择整治型耕地为22.22万hm2，应选择其质量提升潜力相对较高且集中连片的地块进行整治；保护整治型耕地为54.98万hm2，应当被划入到基本农田保护区内；不宜整治型耕地为26.46万hm2，应当进行有选择地退出还林还草。该研究提出的研究方法可为细化限制因子在耕地整治分区中的应用提供参考，同时研究成果对半干旱区耕地整治具有现实指导意义。     

北京地区基本农田土壤环境质量分析与评价

对北京地区基本农田的土壤环境质量和污染状况进行了系统的调研，并对采样区农田土壤的环境质量按照国家标准进行了单因子评价和综合评价。结果表明，重金属的污染程度依次为Cd > Cu > As > Pb > Cr > Hg，Cd，Cu，As高于北京市土壤重金属背景值，Pb、Cr接近或略低于背景值，相比较而言，Cd污染为北京市基本农田中的主要污染元素。土壤中的农药残留的主要成分为滴滴涕。只有1处农田的Cd含量超过了国家二级标准限量，其余指标均低于二级标准。整体而言，北京地区的基本农田土壤环境质量属于清洁和安全范围，符合发展都市型现代农业的要求。     

退耕还林(草)工程效益监测与评估技术

根据退耕还林工程对环境的直接影响,建立了效益监测指标体系,筛选出了54个指标因子,并对工程效益的评价方法进行了探讨.退耕还林(草)工程涉及面广、规模大、投入多,其工程效益监测和评估具有重要的意义.     

降雨过程中碱性坡耕地土壤侵蚀的研究

坡地土壤侵蚀的治理是水土保持工作的主要任务之一。为了研究碱性坡耕地土壤在降雨过程中的入渗和侵蚀特性，该试验采用室内人工降雨模拟器方法对两种不同碱度的壤质黄土在不同坡度条件下的入渗和侵蚀进行了调查。试验土壤的可交换钠百分比(ESP)分别为2.8和52.0，土壤表面坡度为5%～25%。试验数据显示，在降雨过程中，土壤的入渗能力随ESP的减小或表面坡度的增大而增加，土壤的可侵蚀性随土壤ESP或表面坡度的增大而增加。两种ESP的土壤在各种表面坡度情况下的土壤累积侵蚀量随累积降雨量直线增加，并随土壤坡度的增大而增加。但当土壤坡度大于15%时，高ESP土壤的累积侵蚀量随土壤坡度的增加远大于低ESP土壤的增加。USLE经验公式较好地预测了低ESP土壤的坡度系数，但不能精确计算高ESP土壤的坡度系数。由于土壤细沟侵蚀的发生，WEPP模型低估了两种ESP壤在大坡度情况下的坡度系数。     

137Cs和210Pbex双核素示踪"三北"防护林区退耕前后坡地土壤侵蚀变化

为查明"三北"防护林建设前后农耕地和退耕地土壤保持效益变化，利用137Cs和210Pbex双核素示踪技术，选择了防护林建设较为成功的张家口坝上地区（风力侵蚀区）作为典型区，研究了农耕地以及退耕地土壤137Cs和210Pbex的剖面变化规律及其示踪的土壤侵蚀变化。结果表明：1）由于耕作的混匀作用，农耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex均呈均匀态分布；退耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex则表现为表层（0～5cm）浓度最高、下层（5～25cm）浓度均相对较低且分布相对均匀的形态，这表明退耕后坡地土壤137Cs和210Pbex剖面形态均会发生一定变化，退耕驱动土壤137Cs和210Pbex剖面变化导致运用土壤核素估算侵蚀模型在该区域难以适用；2）基于土壤137Cs和210Pbex剖面变化规律，利用210Pbex质量平衡方程，提出了退耕地土壤210Pbex土壤侵蚀估算模型；3）利用137Cs比例模型估算退耕地土壤侵蚀速率为27.94±11.92 (t/hm2·a)，农耕地侵蚀速率为29.11±14.42 (t/hm2·a)，而利用修正后的210Pbex转换模型估算得到"三北"防护林区退耕地造林前平均侵蚀速率为82.16±14.36 (t/hm2·a)，造林后平均侵蚀速率为-41.28±33.91 (t/hm2·a)；农耕地造林前平均侵蚀速率为68.55±22.11 (t/hm2·a)，造林后平均侵蚀速率-8.52±47.32 (t/hm2·a)。这表明137Cs示踪技术主要表征了1963年以来该区坡地土壤侵蚀和沉积的平均结果，而210Pbex示踪技术则可以较好地示踪防护林建成前后的土壤侵蚀变化。此外，研究结果也表明，相比于"三北"防护林建成之前，建成之后该区农耕地和退耕地的土壤侵蚀速率均呈显著下降趋势，且均由前期的风沙侵蚀转变成了风沙沉积。     

Wind erosion and sand accumulation effects on soil properties in Horqin Sandy Farmland,Inner Mongolia

Rain-fed agriculture is widespread in Inner Mongolia, northern China, where wind erosion of farmland is very common because of sandy soil and dry, windy weather. However, very little is known about the effects of wind erosion on soil physical and chemical properties in this region. A field experiment was conducted in sandy farmland, where erosional and depositional gradients were established to evaluate the effects of wind erosion and leeward sand accumulation on soil texture, nutrient content, soil water, and soil temperature. The research showed that long term wind erosion could result in significant soil coarseness, infertility and dryness. Severe erosion reduced clay by 59.6%, organic C by 71.2%, total N by 67.4%, total P by 31.4%, available N by 64.5%, available P by 38.8%, and average soil water content by 51.8%, compared with non-eroded farmland in the study region. The sand fraction (particles > 0.05 mm), pH and ground-surface temperature increased by 6.2%, 3.7%, and 2.2 °C, respectively. Accumulated sand also caused a decrease in nutrients and soil water content. Under severe sand accumulation, clay was reduced by 2.0%, organic C by 19.3%, total N by 21.7%, total P by 13.7%, available N by 52.5%, and average soil water content by 26.6%. The sand fraction, pH, available P, and ground-surface temperature increased by 0.2%, 0.9%, 5.8% and 2.8 °C, respectively.     

低丘红壤坡耕地的水分状况变化及其调控

红壤坡耕地水分状况随年降水周期、利用类型和坡位高低而变化。0~150cm土壤贮水量大致分为盈余期、消耗期和恢复期3个阶段。土壤水势变化与贮水量3阶段相对应,总体由大变小再回升,只是土壤剖面从上而下,水势值增大,变幅减小,100cm土层以下近乎常年稳定;在不同利用方式之间,土壤水势也有较大时空差异,花生地年际变化大,坡位上下差异小;板粟园恰好相反。在4个水势段出现频率中,水势高的水势段出现频率越高,顺序为饱和>湿润>亏缺>干旱;且饱和、湿润段出现频率比例总体上是板栗园>花生地,底土>心土>表土,坡下>坡上、坡中;低水势干旱段主要出现在坡上、土壤上层和伏秋干旱季节,出现频率比例依然是板粟园>花生地,尤其是中、下坡40~85cm心土层。由此,红壤坡耕地水分状况应因地制宜从工程、生物和农艺3方面予以调控。     

黄土高原节水生态型淤地坝建设的方法与措施

 淤地坝是黄土高原地区水土流失治理的关键措施。大规模建设淤地坝,不仅对于改善黄土高原地区的生态环境,促进经济社会的可持续发展,全面建设小康社会具有重要意义,而且对于减少入黄泥沙,确保黄河安澜也具有不可替代的重要作用。基于黄土高原地区淤地坝建设所取得的巨大成就,分析淤地坝数量、淤地面积和拦泥量按区域、流域的分布特征;针对淤地坝建设中存在的设计不合理、设计标准偏低、坝地非点源污染加剧、无效蒸发大等问题,提出了淤地坝单坝系统和节水生态型淤地坝的概念,以及建设节水生态型淤地坝的基本方法和保障措施。还分析了节水生态型淤地坝建设的案例,以期为淤地坝工程建设提供有关科学依据。