黑土区坡耕地生物炭应用模式综合效益研究

为探究黑土区坡耕地不同生物炭应用模式（不同生物炭施用量和施用年限）的综合效益,以东北黑土区坡度为3°耕地径流小区为研究对象,于2015—2018年,设置不加生物炭的常规处理（C0）和生物炭施加量分别为25 t/hm²（C25）、50 t/hm²（C50）、75 t/hm²（C75）、100 t/hm²（C100）共5个处理,分析不同施炭量以及施炭年限的综合效益,结果表明：在生态效益方面,生物炭能够有效改善土壤结构、增强土壤肥力、提高土壤蓄水保土能力,在施炭量为50 t/hm²时,连续施用2年,土壤蓄水保土效果最佳;连续施用3年,土壤结构最为理想;施炭量为100 t/hm²时,连续施用4年,土壤肥力最佳。在经济效益方面,生物炭能够有效提高作物节水增产性能及其经济产值,施用1年、施炭量为75 t/hm²时,水分利用效率最大;连续施用2年、施炭量为25 t/hm²时,生物炭边际生产力最大,施炭量每增加1 t,产量增加1...     

玉米苗期非充分灌溉条件下水炭耦合的节水增产效应

为研究玉米苗期非充分灌溉条件下水炭耦合对产量及水分利用效率的影响,在玉米苗期设置3个灌水量上限水平和4个生物炭用量水平,对不同处理的产量和耗水量进行了方差分析和回归分析,研究了水、炭因子的耦合效应。结果表明:建立的回归模型均达到极显著水平。在玉米苗期非充分灌溉条件下,水、炭因素对产量及耗水量均具有极显著影响,且生物炭对产量的影响大于水,而对耗水量的影响则小于水;水炭耦合对产量具有显著的负交互作用,即水炭耦合对产量提高具有相互替代作用,而对耗水量无显著交互作用;玉米产量随灌水量上限和生物炭用量的升高而显著提高,但超过一定范围后产量则逐渐降低;当灌水量上限为田间持水率的66%、生物炭用量为33 g/kg时,玉米产量最高,为167.58 g/盆;当灌水量上限为田间持水率的57%、生物炭用量为35 g/kg时,水分利用效率最大,为4.38 g/kg。     

秸秆生物炭对寒地黑土区玉米生长发育及耗水规律的影响

为探明在寒地黑土区不同生物炭添加量对玉米生物性状指标及耗水规律的影响,于2014年在北安市红星农场通过盆栽试验设置6个处理(CK-0g/kg、C1-20g/kg、C2-40g/kg、C3-60g/kg、C4-80g/kg、C5-100g/kg)进行研究。结果表明:适量施加生物炭(处理C1、C2)可以有效促进玉米生长发育,提高玉米的产量,也有效增加了玉米的日耗水量、全生育期耗水量及水分利用效率,处理C1、C2分别比对照CK增产20.95%、26.07%,水分利用效率增加14.62%和18.01%。而过量施加生物炭(处理C4、C5)则会抑制玉米的生长发育,导致减产,同时也降低了玉米的日耗水量、全生育期耗水量及水分利用效率。生物炭量与玉米单株产量和水分利用效率之间成二次抛物线关系,相关系数分别为0.812 2和0.772 1,当生物炭施加量为36.13和39.25g/kg时,产量和水分利用效率达到最大值150.95g/株和3.92g/kg。     

秸秆生物炭对黑土区坡耕地生产能力影响分析与评价

采用径流小区试验,选取不施用生物炭(CK)、生物炭施用量25 t/hm~2(T1)、50 t/hm~2(T2)、75 t/hm~2(T3)和100 t/hm~2(T4)5个处理,分析生物炭施用量对土壤理化性质、持水能力、水土保持效应、节水增产效应等能够反映土地生产能力的指标的影响,建立基于Gumbel Copula函数的不同生物炭施用量下黑土区坡耕地生产能力评价模型,结果表明:随着生物炭施用量的增加,土壤容重降低,孔隙度增大,养分分布更为均匀,土壤有效P、速效K、pH值和有机质含量呈线性递增趋势,土壤铵态N含量呈指数增长;土壤饱和含水率、田间持水量、凋萎系数和有效水最大含量均与生物炭施用量正相关,且高施炭量处理对于土壤水分的影响程度明显高于低施炭量处理;随着生物炭施用量的增加,年径流深和土壤侵蚀量均呈线性递减,减流率和减沙率均呈对数函数递增,而大豆产量和水分利用效率则先增后减,呈抛物线型变化。基于Gumbel Copula函数计算的土地生产能力评价结果较为理想,计算的土地生产能力指数随生物炭施用量的增加呈S型曲线递增,土壤理化性质、持水能力和水土保持效应指数均呈线性递增,而节水增产效应指数则呈抛物线型先增后减。     

黑土区坡耕地施加生物炭对水土流失的影响

为了探索生物炭对黑土区坡耕地的水土保持作用效果,于2015年在东北黑土区典型黑土带上的黑龙江省北安市红星农场3°坡耕地上的径流小区内,开展了不同生物炭施用量(0、25、50、75、100 t/hm~2)对土壤结构、持水性能、径流泥沙控制等影响的试验研究。结果表明:生物炭可有效改善黑土区土壤结构,随着生物炭添加量的增加,土壤容重随之减小,而土壤孔隙度则会明显提高;土壤饱和含水率、田间持水量和土壤储水能力均随生物炭施用量的增加而增加;适当施加生物炭对黑土区坡耕地降雨径流及水土流失具有较好的控制作用,75 t/hm~2处理具有最好的径流泥沙控制效果,其中径流控制效果好于泥沙控制;施加生物炭还可以不同程度地减少黑土区坡耕地土壤养分流失,并可以改善养分的空间分布,4种生物炭用量处理的养分含量不仅在数量上高于对照处理,而且在均匀程度上有较大的改善,减缓了坡度对土壤养分造成的坡上与坡下的差异。研究结果为东北黑土区秸秆资源的高效、绿色、循环利用提供了一条新的途径,可为黑土区坡耕地水土流失防治提供理论依据和技术支撑,对该区农业可持续发展具有重要意义。     

生物炭对黑土区土壤水分扩散与溶质弥散持续效应研究

为探究施用生物炭对黑土区坡耕地土壤水分扩散和溶质弥散的持续效应,于2016—2019年在1.5°、3°、5°的径流小区开展了生物炭持续效应试验,分析了单次施加生物炭对土壤容重、孔隙度、有机质含量、Boltzmann变换参数ξ、非饱和土壤水分扩散率D(θ)、非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)的持续作用。结果表明：土壤中单次添加生物炭后的4年内均可显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度、增加土壤中有机质含量,且各指标变化率均随坡度增大、施炭年限延长而减小;坡度、年份、是否施用生物炭3个因素中,对土壤容重、孔隙度、有机质含量影响程度最大的均为是否施用生物炭;施用生物炭增大了ξ,且ξ随坡度增加、施炭后年限延长逐年减小。2016—2019年D(θ)与Dsh(θ)均随土壤含水率的增加而迅速增加。当土壤含水率小于等于042cm3/cm3时,生物炭抑制土壤水分扩散;当土壤含水率大于0.42cm3/cm3时,生物炭促进土壤水分扩散。当土壤含水率小于等于0.36cm3/cm3时,生物炭抑制土壤中NaCl溶液的弥散;当土壤含水率大于0.36cm3/cm3时,生物炭可以促进土壤中NaCl溶液的弥散。试验区θ处于0.20~0.35cm3/cm3,故施用生物炭对水分扩散、NaCl溶液弥散均具有抑制效果,且生物炭对水分扩散和溶液弥散抑制效果均随坡度增加、施炭后年限延长而减弱。     

生物炭对不同坡度坡耕地土壤水动力学参数的影响

在3种地形坡度条件下,开展了施加生物炭后连续两年的土壤水动力学效应试验研究,探究不同坡度坡耕地施加生物炭当年和次年对土壤水分常数、土壤水分特征曲线、比水容量、非饱和导水率K(h)和非饱和扩散率D(θ)的影响。结果表明:施用生物炭当年和次年均使土壤田间持水率和饱和含水率增大,且随坡度增加其增率变大,生物炭因子两年内对土壤水分常数的影响显著(P <0. 015),而坡度因子影响不显著(P> 0. 05),即生物炭因子作用更明显;施用生物炭两年内,在各个土壤吸力条件下土壤含水率均增大,土壤持水性增强,且同地形坡度呈正相关关系、同年限呈负相关关系;生物炭在两年内均增大土壤比水容量,使其供水能力加强,最大增量1. 830 207×10^-3cm^3/cm^4;地形坡度对K(h)无明显影响,但施加生物炭可使K(h)增大,土壤导水性增强,2016、2017年K(h)最高分别增加239. 61%、164. 04%;施加生物炭可降低D(θ),抑制土壤水分的水平运动,随地形坡度增加抑制效果增强。生物炭施用当年对各土壤水动力学参数的影响大于施用次年。研究结果可为东北黑土区坡耕地农业水土保护和利用提供理论依据。     

贵州省农业与数字经济耦合协调研究

【目的】农业发展是民生大计,数字经济是经济增长的新动能,研究数字经济与农业的融合发展和耦合协调具有重大意义。【方法】研究小组基于贵州省2013—2019年数据样本,将农业划分为农业投入、农业产出和农业可持续发展三个子系统,具体选取有效灌溉面积、农用化肥施用量和农林牧渔业总产值等7个指标;再从数字经济基础设施、数字经济应用和数字经济产出三个方面选取长途光缆长度、移动电话交换密度和互联网宽带端口密度等共计12个指标来综合反映数字经济发展情况,采用熵值法与耦合协调度模型进行实证研究。【结果】1）贵州省农业与数字经济的耦合协调等级在2019年已经达到高度协调,但农业发展明显滞后;2）就耦合度而言,2013—2019年耦合度得分均在0.95以上,处于较高耦合水平;3）就耦合协调度而言,耦合发展类型由数字经济滞后到2018年开始转变为农业滞后,耦合协调等级经历从低度失调到高度协调的变化,即总体趋势是一直向着更高的耦合协调度迈进。【结论】贵州省要持续发挥政策引导作用支持数字经济发展,加大基础设施投入、搭建数字平台、培养专业型人才,助力数字赋能农业高质量发展。     

黑土区坡耕地生物炭施用模式效应与土地生产力评价

为了研究黑土区施加生物炭的施用模式,以东北黑土区3°坡耕地田间径流小区为研究对象,进行了为期3年的观测。2015年按照生物炭的施加量共设置C0(0 t/hm~2)、C25(25 t/hm~2)、C50(50 t/hm~2)、C75(75 t/hm~2)、C100(100 t/hm~2)5个处理,2016、2017分别连续施加等量的生物炭。分析了黑土区连续3年施加生物炭后土壤理化性质、水土保持效应、节水增产效应等指标的变化规律,并建立改进的TOPSIS模型对生物炭的施用模式进行综合评价。结果表明:土壤有机碳密度、p H值与施炭量均呈线性递增趋势,土壤容重与施炭量呈线性递减趋势,且使用年限越久,作用越明显;施用1年时田间持水量与施炭量呈线性递增趋势,C100处理田间持水量最大,为35.48%,连续施用2年、3年时田间持水量与施炭量呈先增后减的二次抛物线变化,均在C50处理达到最大,分别为36.20%、36.24%;3年的年径流量和年土壤侵蚀量与施炭量均呈先减后增的二次抛物线变化,连续施加2年50 t/hm~2的生物炭减流效果和抗土壤侵蚀效果最优;连续3年施加生物炭均提高了大豆产量和水分利用效率,各年份产量和水分利用效率提高最大的分别为C75(27.16%、25.3%)、C50(33.3%、27.6%)、C50(24.1%、19.8%);在不同施炭量和施用年限的条件下,改进的TOPSIS模型能客观、清晰地描述土地生产力变化过程,并总结出建议的生物炭施用模式,即连续施加2年50 t/hm~2的生物炭对土地生产能力的提升最优,其次是施加1年75 t/hm~2的生物炭。研究结果可为实际生产提供理论依据。~2     

连年施加生物炭对黑土区土壤改良与玉米产量的影响

为研究连年施加生物炭对黑土区坡耕地的土壤结构、持水性能、玉米产量及可持续性的影响,从2015年开始,在黑土区3°坡耕地径流小区内,将玉米作为试验作物连续进行4年生物炭效应试验。共设置C0（0 t/hm²）、C25（25 t/hm²）、C50（50 t/hm²）、C75（75 t/hm²）和C100（100 t/hm²） 5种生物炭的施用量处理。结果表明:4年中土壤容重随生物炭的增加有减小的倾向,孔隙度有逐渐增加的倾向;适量生物炭可有效降低土壤固相比例,提高气相和液相比例,除2015年外,连续3年广义土壤结构指数（GSSI）随施炭量的增加先增大后减小,土壤三相结构距离指数（STPSD）随施炭量的增加先减小后增大,均在第3年C50处理达到最优（99.96、0.63）,同时土壤三相比偏离值R最小（1.03）,三相比最接近理想状态;连续4年大于0.25 mm团聚体含量R_0.25、平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）随着生物炭的增加有先增加后减小的倾向;连...     

基于耦合协调度模型的高标准农田建设项目区优选研究

以河南省新郑市为研究区,在对高标准农田建设适宜性和空间稳定性评价的基础上,通过构建耦合协调度模型,结合热点分析理论,优选高标准农田建设项目区。研究结果表明,高标准农田建设难易程度中基本具备级别所占面积最大,耕地面积为33 731.84 hm2,占耕地总面积的62.27%。根据农田建设难易程度,选取了5个高标准农田建设项目区,涉及新村镇、城关乡、观音寺镇、梨河镇、八千乡和辛店镇等6个乡镇,可建成高标准农田面积3 455.87 hm2。研究方法可为高标准农田建设项目选址提供科学依据。     

山东省耕地多功能耦合协调度时空格局分析

以山东省132个县区为研究单元,构建耕地多功能评价指标体系,评价各县区耕地多功能时空差异,并运用耦合协调度及空间自相关模型对耕地功能耦合作用的时空特征进行分析.研究表明,2005-2015年,山东省耕地各单项功能时空格局变化差异明显,综合功能持续增长,以中值水平为主,农业生产和社会保障功能对耕地综合功能增长有较强的推动...     

湖北省水资源环境与经济发展耦合关系时序特征研究

【目的】评价湖北省水资源环境与经济发展耦合协调水平,提出合理建议。【方法】运用耦合协调度模型分析了湖北省2006-2017年水资源环境与经济发展耦合关系时序特征。【结果】2006-2017年,湖北省水资源环境综合指数整体呈波动上升趋势,经济发展综合指数呈线性增长趋势。湖北省水资源环境与经济发展耦合协调度表现为线性增长趋势,且具有阶段性,2006-2010年和2011-2017年分别为经济发展滞后于水资源环境水平的过渡发展阶段和水资源环境滞后于经济发展的协调发展阶段,2017年水资源环境与经济发展达到良好耦合协调。【结论】为实现水资源环境与经济发展的优质耦合协调发展,湖北省重视经济转型升级和城镇生活污水控制。     

生物炭种类与施量对新复垦区土壤水分入渗过程的影响

为探究不同种类生物炭与其施量对新复垦区土壤水分入渗过程的影响,设置2个生物炭种类（玉米秸秆生物炭A、水稻稻壳生物炭B）和3个施量梯度（2%、4%和8%）以及不施加生物炭（CK）共7个处理,进行垂直一维积水入渗试验。结果表明：除低施量水稻稻壳生物炭处理（B2）外,添加生物炭延缓了新复垦区土壤水分入渗过程,玉米秸秆生物炭优于水稻稻壳生物炭。添加2%、4%和8%玉米秸秆生物炭处理（A2、A4、A8）随施量增加,入渗时间逐渐延长,与CK相比,入渗时间分别延长35.0%、46.0%和59.1%;而水稻稻壳生物炭组中仅4%施量处理（B4）延缓了水分入渗,入渗时间较CK增加28.5%。同时,添加生物炭降低了土壤初始入渗率及相同入渗时间内的湿润锋运移距离和累积入渗量,生物炭种类及其施量对这3项指标的影响与对入渗时间的影响规律相似。添加生物炭均提高了土壤表层含水率,增幅2.2%～20.3%,且两种生物炭在高施量处理条件下土壤保水能力明显优于中、低施量。湿润锋运移距离与时间符合幂函数关系,Philip模型能较好地模拟不同种类及施量生物炭处理下新复垦土壤的水分入渗过程。总体来讲,添加8%玉米秸秆生物炭处理有利于改善新复垦区土壤水分下渗快、保水能力弱的问题。     

吐鲁番地区水资源-经济-生态耦合协调发展分析

以吐鲁番地区为例,依据耦合协调度模型评价了2001-2013年该地区的水资源-经济-生态环境耦合协调发展状况。研究表明:1随着社会经济发展,吐鲁番地区水资源-经济-生态环境耦合协调发展状况也向着优质耦合的方向发展;22001-2006年吐鲁番地区的经济发展滞后,但水资源和生态环境的综合评价指标较高,2006-2008年该地区经济发展速度较快,水资源和生态环境能与经济较为协调,2009-2013,经济发展和生态环境需水给水资源供应造成了一定压力:3从2001-2013年,该地区的水资源,经济和生态环境的综合评价指数一直处于上升态势,说明在该地区,水资源和经济及生态环境协调发展是有很大空间的。但近年来,水资源形势比较严峻,建议应提高整体污水处理,提高用水效率,加大中水回用力度,促进区域整体协调发展水平的提升。     

河南省国土空间开发与生态环境耦合关联时空格局研究

国土空间开发与生态环境间是相互关联及协调促进的关系,探究其耦合协调度及空间关联格局对地区实现高质量发展和生态文明建设意义重大。本文采用熵值法和指标体系评价法分别测算了2008—2018年河南省地级市的国土空间开发程度及生态环境水平,在此基础上,运用耦合协调度模型和空间自相关分析评价了两者耦合协调度及空间关联的时空分异特征。研究表明,2008—2018年河南省各地市国土空间开发水平整体稳中有进,生态环境水平呈缓慢缩减并提升的态势。河南省国土空间开发与生态环境的耦合协调度主要处于濒临失调与勉强协调阶段,并随时间推移呈增强趋势,空间分布差异明显,整体呈现“中东部协调过渡,中部和西北部协调提升”的特征。全局空间自相关表明国土空间开发及生态环境水平均存在显著正相关性;两者耦合协调度历年呈正相关性,且具有明显集聚特征,HH型多以“组团”形式出现,LL型由“散布”式向“组团”式转变,LH型多散布在LL型周边;空间上看,中部和西部地区耦合协调度较高,区域间多形成HH集聚区,东部和南部地区耦合协调不足,多形成LL集聚区。     

不同灌溉方式下温室番茄水分利用率及经济效益研究

通过田间试验,研究了不同灌溉方式(滴灌、沟灌)及施肥量(氮-磷-钾用量为800-450-975、640-450-780 kg/hm2)对番茄水分利用率和经济效益的影响。结果表明,在番茄整个生育期,同一灌溉方式下土壤含水率分布趋势相似;随着番茄生育期的延长,不同灌溉方式间土壤含水率差距逐渐增大;以100 cm为界,上下土层含水率差异较大。各处理番茄果实产量并无明显差异,不同灌溉方式下番茄水分利用效率(WUE)差异达显著水平(P0.05),且滴灌显著高于沟灌。各处理经济效益差异明显,滴灌方式下经济效益明显高于沟灌。综合番茄水分利用率和当季经济效益,并考虑长远利益,"滴灌+推荐施肥"在生产中值得推荐。     

基于耦合协调度的孟州市农村居民点布局优化

农村居民点布局适宜性取决于农村居民点空间结构稳定性和村庄发展适宜性。统筹农村居民点空间结构与村庄发展,有利于促进农村居民点布局优化和村庄协调发展。以孟州市为研究区,基于农村居民点空间结构稳定性和村庄发展适宜性,运用突变级数模型开展了农村居民点布局适宜性评价,并测度分析了居民点空间结构稳定性和村庄发展适宜性的耦合协调度。结果表明:孟州市整体农村居民点空间结构相对稳定,位于丘陵区的村庄空间结构稳定性较弱。村庄发展实力差距悬殊,西北部村庄发展适宜性较弱,西虢镇、南庄镇和化工镇村庄发展适宜性较强。孟州市农村居民点布局整体协调度较低,中度协调和高度协调农村居民点占农村居民点总面积的26. 90%,低度协调为72. 60%,濒临失调村庄仅4个。综合分析评价结果后将孟州市农村居民点划分为优先建设型、一般发展型、保留型、产业引进型和重点改造型5种布局优化模式。该研究结果可为乡村振兴背景下农村居民点整治和村庄规划编制提供理论与方法支撑。