近25年来典型红壤区土壤pH变化特征——以江西省余江县为例

近些年中国南方红壤区土壤酸化问题的受关注程度有所下降,但酸化一直是红壤生态系统面临的主要问题之一,查明土壤pH时空演变特征对该地区制定合理高效的农业和环境管理措施具有重要意义。基于江西省余江县1982年和2007年的土壤采样数据,分析了全县两个采样时期的土壤pH空间分布格局及近25年来的演变趋势。结果表明,余江县土壤pH已由1982年的5.66,降至2007年的4.74。从土壤类型来看,潮土的pH下降幅度最大,达到1.02,水稻土和红壤的下降幅度较为接近,分别为0.89和0.88;从土地利用方式来看,林地和水田pH降幅分别为1.00和0.92,旱地降幅为0.82。从全县范围来看,绝大部分地区土壤pH出现大幅下降,中北部和西南部的部分地区下降幅度较突出;相对于1982年,2007年土壤pH降幅分别以0.8～1.2和0.4～0.8区间为主,分别占全县面积的73.82%和15.46%;全县土壤1982年以微酸等级为主,而2007年除全县近13.0%的区域土壤已成为强酸土壤外,其余大部分地区土壤也已接近强酸等级。可见,自全国第二次土壤普查以来近25年间,余江全县及各土壤类型和土地利用方式的土壤pH大幅下降,土壤酸化形势严峻,亟需采取相应措施加以应对。     

黑河径流对LUCC和气候变化的敏感性分析

为了定量评估径流对土地利用变化(LUCC)和气候变化的敏感性及其时空变异,基于土地利用、土壤、数字高程(DEM)、气象和实测径流数据,借助SWAT模型,并结合统计方法定量评估了黑河径流对LUCC和气候变化的敏感性。结果表明:1980—2009年流域径流对LUCC的敏感性值为0.020 mm·km~(-2)。径流对LUCC的敏感性从大到小分别是上游(0.108 mm·km~(-2))、中游(0.004 mm·km~(-2))和下游(0.001 mm·km~(-2))。1 mm降雨变化在上游、中游和下游引起的产水量变化分别是0.49~0.288 mm、0.006~0.038 mm和0~0.002 mm。1℃气温变化在上游、中游和下游引起的产水量变化分别是13.413~78.902 mm、1.105~6.500 mm和0.461~2.710 mm。径流对气温的敏感程度要远远高于对降水的敏感度。在时间趋势上,径流对LUCC的敏感性表现出下降趋势;上游表现出减少趋势,而下游表现出增加趋势。流域径流对气温的敏感性表现为上升趋势。     

江西省畜牧业系统能值演变与趋势分析

应用能值理论与方法,对2001~2011年江西省畜牧业系统能值投入产出结构以及能值指标的变化趋势进行分析。结果表明:江西省畜牧业系统总投入能值快速增长,年均增长10.4%,其中可更新有机能增长10.7%,高于不可更新工业辅助能7.3%的增速;总产出能值年均增长5.5%,猪肉是能值产出中最大的一项,畜牧业能值产出结构总体上在向多元化方向发展。规模化养殖不仅有利于提高经济效益,也有利于资源的高效利用,但近年来系统能值产出率、环境负载率和可持续发展指数均有所降低。研究结果还表明,能值评价方法需要进一步改进和优化,以便较为准确地评估集约化畜禽养殖对环境造成的压力。     

不同精度的土壤数据对水质和水量模拟的影响

【背景】模型模拟是研究面源污染的重要手段,建模过程中输入数据的质量是影响模型准确度的重要因素,其中土壤数据作为流域模型的重要输入数据之一,对模型的产流过程有重要的影响。然而,以往的研究多集中于土壤数据精度对水量和水文过程的影响,对水质的研究还比较欠缺。【目的】为丰富该领域建模的先验知识,为流域模型建立过程中的数据选择提供帮助。【方法】采用SWAT（soil & water assessment tool）模型,利用不同精度（1:5万、1:50万和1:100万）的土壤数据进行建模,对凤羽河流域的水量、泥沙、总氮和总磷含量进行了模拟。并采用SWAT-CUP软件进行参数的率定,得到基于3种不同土壤数据的最佳模拟结果。在此基础上,研究不同精度土壤数据对水文响应单元划分、模型参数、水质和水量模拟的影响。【结果】（1）土壤数据对水文响应单元（HRU,hydrologic response unit）的划分数量有明显影响,HRU划分数量的敏感性与划分阈值及土壤图详细程度有关;（2）进行参数率定后模型的表现效果有明显的提高,不同精度的土壤数据对于不同指标（流量、泥沙、总氮和总磷）的模拟效果存在差异,但并非土壤数据精度越高模拟效果越好;（3）随着子流域面积的增大,不同土壤数据提取的土壤属性的平均值趋于一致,且校准过程会对面积较小的子流域产生较大的影响。【结论】因此,在实际的模型模拟中应根据流域的大小和模拟的指标选择土壤数据的精度,同时在模型校准过程中要注意空间尺度的影响。     

耕作方式和有机肥对风沙土区玉米产量的影响

[目的]研究耕作方式、施用有机肥对玉米产量的影响。[方法]以黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县农业科技园区为平台,设置5种耕作方式(免耕、常规翻耕、深翻打破犁底层、深翻和超深翻)和3种施肥方式(化肥、化肥配施秸秆还田和化肥配施有机肥),测定玉米产量、土壤贯穿阻力、土壤容重、土壤三相结构距离R值和渗透速率。[结果]仅依靠改变耕作方式来调整土壤的物理性状,对提高玉米产量的贡献不大。在相同耕作方式下,与化肥处理相比,化肥配施有机肥可使玉米增产19.2%~32.9%;且比秸秆还田处理增加7.4%~189.0%。总之,在东北风沙土区,施用有机肥是提高玉米产量最有效的方法之一,而秸秆直接还田效果不理想;从耕作方式来看,常规翻耕20 cm是最优耕作方式。[结论]东北风沙土玉米产区最适合在施用有机肥条件下,进行20 cm翻耕作业。     

基于生态足迹的甘肃省可持续发展研究

基于生态足迹模型对甘肃省1990—2007年生态足迹与生物承载力进行计算,运用万元GDP、生态足迹多样性及发展能力测算指标对计算结果进行分析,并根据时间序列（三次指数平滑）预测模型对生态赤字发展趋势进行预测。结果表明：甘肃省1990—2007年万元GDP呈速度减缓的下降趋势,生态足迹多样性整体变化趋势平缓;甘肃省2007—2017年的生态赤字有扩大化增长趋势,人均生态赤字可能达到2.733hm2,表明必须依靠提高生产效率及资源利用效率来增强生态承载力,建立甘肃省可持续发展模式。     

基于无人机数码影像的冬小麦叶面积指数探测研究

叶面积指数(LAI)是评价作物长势的重要农学参数之一,利用遥感技术准确估测作物叶面积指数(LAI)对精准农业意义重大。目前,数码相机与无人机系统组成的高性价比遥感监测系统在农业研究中已取得一些成果,但利用无人机数码影像开展作物LAI估测研究还少有尝试。为论证利用无人机数码影像估测冬小麦LAI的可行性,本文以获取到的3个关键生育期(孕穗期、开花期和灌浆期)冬小麦无人机数码影像为数据源,利用数字图像转换原理构建出10种数字图像特征参数,并系统地分析了3个生育期内两个冬小麦品种在4种氮水平下的LAI与数字图像特征参数之间的关联性。结果表明,在LAI随生育期发生变化的同时,10种数字图像特征参数中R/(R+G+B)和本文提出的基于无人机数码影像红、绿、蓝通道DN值以及可见光大气阻抗植被指数(VARI)计算原理构建的数字图像特征参数UAV-based VARIRGB也有规律性变化,说明冬小麦的施氮差异不仅对LAI有影响,也对某些数字图像特征参数有一定影响;在不同条件(品种、氮营养水平以及生育期)下的数字图像特征参数与LAI的相关性分析中,R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB与LAI显著相关。进而,研究评价了R/(R+G+B)和UAV-based VARIRGB构建的LAI估测模型,最终确定UAV-based VARIRGB为估测冬小麦LAI的最佳参数指标。结果表明UAV-based VARIRGB指数模型估测的LAI与实测LAI拟合性较好(R2=0.71,RMSE=0.8,P0.01)。本研究证明将无人机数码影像应用于冬小麦LAI探测是可行的,这也为高性价比无人机遥感系统的精准农业应用增添了新成果和经验。     

引黄灌溉耕作对土壤团聚体有机碳的影响

为研究灌溉耕作影响下土壤团聚体及有机碳的特征情况,以宁夏引黄灌区为研究对象,选取对照土壤与耕作土壤,通过干、湿筛结合的方法,得到大团聚体(2mm)、中间团聚体(2~0.25mm)、微团聚体(0.25~0.053mm)和粉+黏团聚体(0.053mm),并测定团聚体有机碳含量,分析团聚体有机碳与总有机碳之间的关系。结果表明,灌溉耕作对团聚体分布具有极显著影响(P0.01),其中大团聚体和中间团聚体质量分数上升,微团聚体和粉+黏团聚体质量分数下降,灌溉土壤团聚体分布趋势为微团聚体粉+黏团聚体中间团聚体大团聚体。经灌溉耕作后土壤团聚体稳定性大于对照土壤,不同类型的灌溉土壤稳定性基本一致,对照土壤间差异明显。除0.053mm外,团聚体有机碳分布在经过灌溉耕作后有显著性差异(P0.05),团聚体有机碳分布随粒级大小基本呈"V"形分布。团聚体有机碳含量均表现出灌溉土壤高于对照土壤,其中灌溉土壤中灌淤土和潮土团聚体有机碳总量较高。未受人为灌溉耕作影响的自然土壤团聚体有机碳与总有机碳间具有显著的正相关性,土壤总有机碳增加主要依赖0.053mm团聚体有机碳增加。引黄灌溉耕作有利于增加大粒级团聚体的比例,提升团聚体稳定,显著增加有机碳含量。     

常熟市水体氮负荷对土地利用方式的响应

为研究水环境变化对土地利用方式的响应,以常熟地区为例,利用ArcGIS10.0空间分析功能和SPSS相关性分析方法,对常熟市各土地利用类型和水体总氮含量进行了分析。结果表明:1990—2010年间常熟地区耕地和水域面积在持续缩减,建设用地和林地面积在增加;各土类状态指数(Di)大小依次为:建设用地林地草地耕地水域;建设用地面积的增加主要占据的是耕地和水域,水域面积的缩减主要被耕地占用;耕地面积与水体总氮含量呈显著性负相关关系(r=–0.959*,P0.05),说明种植型污染贡献比例在下降;林草地与水体总氮含量无显著相关性;建设用地与水体总氮含量呈显著性正相关关系(r=0.929*,P0.05),说明建设用地造成了点源污染。