北京市各区县不透水面动态变化特征研究

利用多期Landsat MSS/TM数据对1992～1999、1999 ～ 2007和2007 ～ 2011年3个时段的北京市9个有代表性区县的不透水面变化特征进行分析.结果表明:经过近20年的发展,北京市各区县因为各种历史原因和所处的位置不同,向不透水面转化的地类存在着区位差异和动态特征.就面积而言:新增不透水面主要集中在发展新区的昌平、通州和顺义,其在各时期新增不透水面总和及增长率均远远超过拓展区的海淀、朝阳、丰台和石景山.早期各区县不透水面增加面积和速度均比较小,中期则大大增加,后期增加速度都有所放缓.不透水面比例显示:拓展区各区县的不透水面占各地类的比例从一开始(1992年)与耕地、绿地不相上下到后来逐渐占优(2007年),再到全部超过50％(2011年),占绝对优势,表明其用地结构却发生了质的变化,农业功能已很小.新区各区县不透水面比例虽然各时期均不断上升,但始终以耕地和绿地为主要用地类型.从不透水面来源看:1992 ～ 1999年,发展新区各区县是以耕地为不透水面主要来源;拓展区各区县则是以绿地和耕地转化为主要方式.1999 ～ 2007年,各区县由耕地转化所占比例都有所上升.2007～2011年,只有新区的区县仍以耕地为不透水面增加的主要来源,耕地和绿地转化为不透水面的趋势有所控制,城市生态环境保护政策的效果初步显现.     

气候变化条件下中国灌溉面积变化的产量效应

灌溉可以有效缓解气候变化对粮食生产的不利影响。采用中国不同区域2006-2019年实际灌溉用水量,对4个气候模式(GFDL-ESM2M,Had GEM2-ES,IPSL-CAM5-LR,MIROC5)驱动下的3种作物模型(GEPIC、PEPIC和LPJml)的灌溉用水量进行评估,优选模拟结果较好的前5个模式组合,分析RCP2.6和RCP6.0情景下,2021-2050年中国玉米、水稻、大豆和小麦产量变化,评估灌溉面积扩张的增产效应。结果显示:未来气候变化下,2021-2050年降水量的增加使得中国水稻和大豆以及北方地区玉米和小麦产量均呈现增长趋势,其中东北80%左右的地区和西北70%左右的地区玉米产量将提高0.2～0.8 t/hm~2,东北85%左右的地区水稻和大豆增产幅度分别超过1.0、0.5 t/hm~2,东北90%左右的地区和西北75%左右的地区小麦产量增幅分别介于1.0～2.0、0.5～1.0 t/hm~2之间。降水量的减少使得西南南部地区的玉米和小麦产量均下降0.2 t/hm~2左右。不同区域玉米和小麦的增产效应差异明显,由于北部地区光热条件较差、小麦基础产量较低,使得小麦灌溉增产潜力(1%～11%)以及增产效率((0.12±0.06)kg/m~3)均较高,北部地区小麦的灌溉面积扩张可有效应对气候变化的不利影响。     

不同利用方式红壤坡地土壤水分分配及水肥流失研究

研究南方红壤坡地3种典型利用方式（休闲荒地、常规农作和茶园）的土壤水分分布特征及水肥流失情况。结果表明:①不同土地利用方式下的土壤水分含量变化与降雨量变化密切相关,土壤水分含量高低顺序为休闲荒地>茶园>常规农作。②常规农作产流不稳定,产流量明显高于休闲荒地和茶园,休闲荒地和茶园的产流无差异。③随径流损失的养分以氮素损失为主,养分损失量高低顺序为:常规农作>茶园>休闲荒地。从涵养水源、水土保持及经济效益综合考虑,南方红壤坡地利用以茶园利用为宜。     

红壤坡地降雨入渗、产流及土壤水分分配规律研究

选取农作区和荒草区两个不同利用模式下的红壤坡地，研究了降雨的入渗、产流及对土壤水分分布的影响。结果表明：（1）农作区和荒草区的径流系数都随着年限的延长而降低并达到稳定。降雨量成为影响径流量的唯一主导因素；农作区的径流系数显著高于荒草区（r〈0．05）。（2）农作区的入渗比率（入渗量／降雨量）低于荒草区；在持续降雨的情况下。农作区60cm以上土壤蓄水增量降低，但渗漏量保持不变．因此使入渗比率降低，而荒草区则在60cm以上土壤蓄水增量降低时，通过提高土壤的渗漏量保持较高的入渗比率。（3）降雨对土壤水分分布的影响受土壤初始含水量和垫面的影响。土壤初始含水量越低，降雨使土壤水分含量增量越大。在同等降雨置下，农作区只有40cm以上的土壤水分含量增加，而荒草区则为90cm以上。     

基于五水转化装置的玉米光合特性分析

利用中国科学院地理科学与资源研究所“五水转化动力过程实验装置”,开展温室条件下玉米净光合速率及其关键影响因子的实验观测研究,探索玉米各生育阶段、植株各叶位叶片净光合速率的分布特征及其与叶片生理生态参数的关联性。结果表明：玉米全生育期内叶片净光合速率、叶绿素含量、气孔导度和氮含量均呈单峰曲线型变化趋势,但净光合速率峰值出现时间在乳熟期,比前人观测的大田峰值出现时间（抽雄吐丝期）晚一个生育期,且数值较低;净光合速率与叶绿素含量、气孔导度随叶位的变化大体呈现中间叶位高、基部与顶端叶位低的分布特征。各生育阶段玉米净光合速率与叶绿素含量间的相关系数最高（R=0.94,P＜0.05）,其次为净光合速率与叶片N含量的相关性及其与气孔导度的相关性（R=0.77,P＜0.05）;各叶位净光合速率与气孔导度的变化特征一致。该装置更适合进行气候变化、水分变化、养分变化等控制实验研究。     

不同利用方式红壤坡地土壤水分分配及水肥流失研究

研究了南方红壤坡地三种典型利用方式（休闲荒地、常规农作和茶园）的土壤水分分布特征及水肥流失情况。结果表明：①不同土地利用方式下的土壤水分含量变化与降雨量变化密切相关,土壤水分含量高低顺序为休闲荒地〉茶园〉常规农作。②常规农作产流不稳定,产流量明显高于休闲荒地和茶园,休闲荒地和茶园的产流无差异。③随径流损失的养分以氮素损失为主,养分损失量高低顺序为：常规农作〉茶园〉休闲荒地。从涵养水源、水土保持及经济效益综合考虑,南方红壤坡地利用以茶园利用为宜。     

农村土地使用权信托流转模式探讨

在分析现有政策和法律、国内实践经验、我国农村土地信托流转条件的基础上,对将信托制度引入农村土地使用权流转中,并建立农村土地使用权信托流转模式进行了研究。     

秸秆覆盖对夏玉米田棵间蒸发和近地层气象要素的影响

夏玉米田秸秆覆盖处理试验观测结果表明：秸秆覆盖后棵间蒸发明显降低,且随着覆盖量的增加,显热通量增加,潜热通量减小,棵间蒸发逐渐降低,夏玉米全生育期内5000kg／hm^2覆盖和15000kg／hm^2覆盖分别比无覆盖处理的棵间蒸发低51．4mm和75．4mm,秸秆覆盖后近地层气象要素发生了改变,显热通量的增加使得近地层空气温度升高,潜热通量的减少使得近地层水汽压降低;秸秆覆盖阻挡了太阳辐射向地面的传播,土壤温度也随着覆盖量的增加而下降。     

农田秸秆覆盖保墒研究

秸秆覆盖不但能够改变田间辐射、温度、湿度、风速等影响蒸发的外界条件,还改善了土壤的团粒结构,提高了土壤的供水能力,从而起到了改善田间小气候环境、减缓土壤水分波动、蓄水保墒的作用。农田秸秆覆盖后作物苗期棵间土壤蒸发明显减少,使旺盛生长期可利用水分增加,提高了水分的利用率。     

水利工程对年楚河流域农业水资源利用效率和作物生产力的影响

水库是水资源调配的主要举措之一，影响着流域生态水文过程和农业生产。满拉水库作为"西藏第一坝"，其兴建与运行对青藏高原的水资源管理与农业发展都具有重要意义。该研究以满拉水库所在的年楚河流域为例，结合SWAT水文模型与遥感影像，分析了满拉水库蓄水量变化。基于农田水量平衡原理，利用植被界面过程模型（Vegetation Interface Processes，VIP）模型估算了水库调度下流域耕地总初级生产力（Gross Primary Productivity，GPP）的变化。采用岭回归定量分析了人类活动（水库灌溉）、气候因子（气温、降水、辐射）以及大气CO2浓度对流域GPP变化的影响。结果表明：1）自满拉水库修建以来，年楚河径流量减少3.78×109 m3/a，其中，66%的水量经由水库调蓄补给灌溉。2）2000-2019年，流域内耕地多年平均GPP在143～852 gC/(m2·a)之间，90%以上耕地的GPP呈上升趋势，平均上升速率为5.3 gC/(m2·a2)，其中67%以上的区域上升趋势显著（P<0.05）。3）灌溉量增加和大气CO2浓度上升对耕地GPP上升的贡献率分别为43.9%和25.1%，是GPP增加的主导因素。满拉水库的修建不仅显著改变了流域的生态水文过程，更提高了下游农业灌溉水平和作物生产潜力，研究结果对年楚河流域水资源配置及农业规划具有科学参考价值。