“藏粮于地”战略下高标准农田建设模式研究*

高标准农田建设是我国“藏粮于地”战略的重要抓手,是确保粮食产能的重要支撑。在梳理大量参考文献、政策文件和标准规范的基础上,针对现阶段高标准农田建设存在管理体制不完善、空间潜力不足、投资标准偏低、建设质量不高等问题,总结归纳高标准农田建设模式总体构架,通过对我国高标准农田建设综合评价结果排名靠前和提升较快的省份开展高标准农田建设模式调查研究,围绕管理体制、规划布局、建设标准、资金保障以及实施管理方面,提出系统构建高标准农田建设模式的对策建议,为提高高标准农田建设质量作有益参考。     

锡林郭勒盟生态系统格局演变及驱动因素分析

在自然因素和人类活动的共同作用下，生态系统格局和质量都发生变化，而生态系统格局和质量的变化直接影响生态系统服务和人类福祉。锡林郭勒盟位于内蒙古中部地区，是京津冀地区的重要生态安全屏障，也是主要的畜产品供应地，研究锡林郭勒盟生态格局演变及驱动因素对于构建内蒙古北方生态安全屏障有重要意义。本研究利用遥感影像，通过分析2000和2015年生态系统类型和质量的变化，探讨资源开发、城市化发展、政策实施等多重因素对生态系统格局演变的作用。研究结果表明： 2000-2015年间锡林郭勒盟生态系统质量整体好转，草地生态系统质量中东部地区提高最为明显；草地、灌丛、城镇、裸地、湿地、森林、矿区面积有所增加，农田、沙地、水域面积有所减少；锡林郭勒盟生态系统格局和质量受到人为和自然因素的共同影响，其中，与降水正相关，与温度负相关。GDP与采矿用地显著正相关，退耕还草政策促使农田向草原转移。     

基于遥感数据的大尺度区域水田空间格局及生态服务价值变化分析

受经济和气候驱动，长江经济带水田空间格局发生了显著变化，影响区域粮食安全与生态安全。本研究基于1990-2015年土地利用遥感监测数据，利用GIS的空间分析功能，探究长江经济带水田空间格局动态变化特征，采用当量因子法计算生态系统服务价值（ESV），分析了水田变化的综合影响。结果表明：1）1990-2015年长江经济带水田规模持续缩减，共减少了17390km²，减幅呈增长态势具有显著地域差异，长江中上游与下游的水田减幅相差约为9.56%。其中下游减幅较大，水田占区域比例随之降低，中上游恰好相反。2）由于经济建设及水产养殖的发展，水田主要转化为建设用地和水系，水田主要由水系、旱地和湿地等转化而来。长江三角洲城市群、长江中游及成渝城市群的水田变化最为剧烈，建设用地侵占水田扩张的现象分布广泛，水田转为水系主要在两湖平原局部地区。3）水田与其他生态系统的转化对ESV是正影响，水田转为水系对此贡献最大，其转化规模决定了不同时期ESV净增量的大小，水系转化为水田损失的价值最多，建设用地侵占水田次之。不同市域的水田变化情况不一致，因此ESV增减情况具有明显差异。4）生态系统服务中水文调节、水资源供给增强的同时，食物生产、气体调节受到严重损害，与水资源规模扩大和水田资源大量流失有直接关系。研究结果有助于揭示长江流域水田的时空变化过程及其对各项生态系统服务的影响，可为区域土地利用规划、农业政策与生态可持续发展提供理论支持。     

基于地质环境适宜性的基本农田布局优化研究

基本农田划定及布局受自然、经济社会、生态环境等多元因素的影响,但是当前基本农田布局研究中仍然缺少对地质环境因素的系统考察。该文试图从耕地利用的地质环境约束出发,以徐州市城市规划区为例,开展面向耕地的地质环境适宜性评价,通过GIS空间叠加分析对现行基本农田布局方案进行优化。研究结果表明:1)依据耕地利用与地质环境的关系,整合地形、土壤、水文、地质灾害、地质环境问题等要素开展区域地质环境适宜性评价,是进行基本农田布局优化的前提。2)研究区地质环境适宜性评价等级为较不适宜、不适宜的基本农田面积共2 431.69 hm~2,研究区基本农田存在明显的地质环境约束。3)通过将较不适宜、不适宜的基本农田调出,再从一般农地中调入适宜、较适宜的耕地形成新的布局方案,从地质环境角度看研究区基本农田布局实现了优化。该研究探索了基于地质环境约束的区域基本农田布局优化路径,还可以在城乡建设用地、工矿用地等类型的土地布局优化中进行应用,从而为空间规划编制和管理中实现"矿地融合"服务。     

成都平原不同作物种植模式生产效率及其影响因素研究—以成都市郫都区为例

为研究成都平原不同种植模式的农田生产效率,基于2017年对成都市郫都区13个乡镇92户农户调查数据,运用DEA-Tobit模型分析了郫都区主要的水旱轮作和旱作种植模式的农田经营效率及影响因素。研究结果表明：不同种植模式平均农田生产效率为0.793,不同模式农田生产效率排序依次为蔬菜连作或轮作(0.957)、水稻-大蒜(0.847)、水稻-油菜(0.782)、韭菜连作(0.759)、水稻-蔬菜(0.722)、水稻-圆根萝卜(0.689),农田生产效率未达到有效值1的原因主要是规模效益较低;同时,各模式均存在资金和劳动力投入冗余,水稻-蔬菜、水稻-油菜模式还存在产出不足问题;影响6种模式生产效率的因素均不相同,政策因素对农田生产效率的影响相对较大。为进一步提高郫都区农田生产效率,建议适度推广农田规模化经营,加强农村富余劳动力转移,完善各类农业政策措施。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

螯合剂对油葵修复镉砷复合污染土壤的影响

为提高油葵对农田土壤重金属的提取效率,研究了不同螯合剂(NTA、EGTA、EDDS和EDTA)对油葵修复Cd、As复合污染农田土壤的影响。结果表明,施用4种不同螯合剂对油葵根、茎、叶、花盘和籽粒生物量影响不大。不同螯合剂对油葵各器官Cd、As含量和积累量影响不一样。与CK处理相比,施用NTA、EGTA、EDDS、EDTA导致油葵花盘Cd含量分别提高30.2%、55.1%、41.9%和43.3%,根系As含量分别提高23.6%、18.1%、15.6%和15.4%,但是对籽粒和茎中Cd含量影响不显著。施用NTA、EGTA、EDDS和EDTA处理使油葵植株总Cd积累量分别比CK处理提高32.8%、45.3%、40.5%和41.6%,而对油葵As积累量没有显著影响。4种螯合剂对油葵各器官Cd、As富集系数有不同影响,而对Cd、As转运系数影响不显著。施用EDTA处理使根际土壤Cd含量比CK处理降低25.0%,施用NTA和EDTA处理使根际土壤As含量分别降低18.1%和14.3%。4种螯合剂均可以提高油葵对Cd、As污染土壤的修复效率。     

基于生态系统格局变化的东西部结合区生态服务价值评价——以珠江—西江经济带为例

[目的]以珠江—西江经济带为例,分析典型东西部结合区生态系统格局变化特征以及对其生态系统服务价值进行评价,为积极构建区域生态安全格局和开展生态补偿研究提供科学依据。[方法]基于珠江—西江经济带2000—2015年生态系统类型数据,采用生态系统类型年均变化率、生态系统类型转移矩阵研究其生态系统格局变化特点;参考生态系统服务价值估算方法,对研究区近15 a来的生态服务价值进行评价与分析。[结果]①2000—2015年珠江—西江经济带以森林和农田生态系统为主,生态系统空间分布格局较稳定,变化的部分主要体现在东部人工表面生态系统的扩张上。②近15 a间农田和草地生态系统面积下降最多,湿地下降较少,其余生态系统类型面积均有不同程度地增加。生态系统类型转换主要发生在森林、农田和人工表面生态系统三者之间。③2000—2015年珠江—西江经济带生态服务价值减少了14.55亿元,其中草地生态系统服务价值下降最多,森林生态系统服务价值增加最多。④珠江—西江经济带各县区生态服务价值空间分布格局稳定,但东部地区单位面积生态服务价值有持续下降的趋势。[结论] 2000—2015年珠江—西江经济带东部生态系统格局变化对其生态服务价值下降产生了较大影响。今后在生态建设方面需重点合理控制东部人工表面生态系统面积的扩张速度,预防其生态服务价值持续下降。     

吉林省西部地区生态环境状况变化调查与评估——以向海国家级自然保护区为例

指出了随着社会与经济的发展、人口的增长,人类为满足自身生存与发展的需求高强度的开发和利用资源。以吉林省西部向海保护区为例,探讨了保护区周边土地利用类型的变化,生态服务功能受到的影响。分析了该区域存在土地沙化、土壤盐渍化、水资源短缺等问题。因此,提出了科学合理地开发自然资源,保护、恢复和可持续地利用本区域的生态资源已成为当务之急。     

基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法

为解决农田平地机无人驾驶作业时缺乏局部规划，进而实现平地路径在线调整的问题，以平地作业土方合理运卸且路径最短为目的，提出了一种基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法。基于农田三维地势模型，采用改进的蚁群算法规划三维路径：以平地作业土方运载为决策方向，建立新的路径搜索节点，对比平地机作业时平地铲运载土方量和经过栅格计算所需的挖填土方量，根据土方运载任务设置信息素更新规则和启发函数，获取农田平地的最佳三维路径；基于平地机的运动学模型，设置农田平地机转向约束条件，根据约束条件对路径进行平滑优化，并建立三维路径规划的效果评价标准。仿真结果表明：相比于原始蚁群算法，该方法的路径规划效果评价指标提高33.3%以上，可以更好地指导农田平地机实现局部平地任务，而且大大缩短了路径生成时间和路径长度，使路径更为平滑，更适用于辅助农田平地的自动导航作业。