黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征

研究陇中黄土高原旱作农田,设置了苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)6个处理,采用静态箱-气相色谱法和碳通量测量系统LI-8100对苜蓿后茬轮作不同作物土壤温室气体排放动态及其影响因素进行了测定与分析。研究结果表明,农田土壤表现为CO₂源、N₂O源和CH₄吸收汇,且呈现夏秋高,春冬低的季节性变化特征。L-L处理的CO₂累积排放量最高,L-W处理较之降低了42.43%;L-C处理的N₂O累积排放量最高,L-P处理最低;CH₄吸收量以L-M处理最高,较L-F和L-L分别增加了62.71%和31.87%,综合增温潜势表现为L-L>L-M>L-C>L-P>L-F>L-W。相关分析结果表明,CO₂、CH₄、N₂O排放量与脲酶、过氧化氢酶活性及土壤温度呈极显著相关(P<0.01),与土壤水分在不同土层有显著相关性;逐步回归分析发现,土壤温度、过氧化氢酶是CO₂和CH₄排放的主导因素,土壤温度极显著影响气体排放,N₂O排放主要受到环境因子的影响。综合来看,与长期苜蓿连作相比,黄土高原地区苜蓿种植一定年限之后轮作粮食作物能减少土壤温室气体排放量,减弱农田温室气体的增温效应,其中以小麦效果最佳。     

中国与非洲农产品贸易虚拟水流动及节水效应研究

虚拟水贸易作为一种调节工具,已成为水资源紧缺国家或地区增加本国或本地虚拟水、平衡区域水资源、缓解国家和地区的水资源短缺状况、保障本国或区域的水资源安全与粮食安全的重要手段之一。利用2003-2012年中国与非洲各国农产品贸易数据计算了中非农产品虚拟水流特征及其节水效应。结果表明,2003-2012年中国从非洲进口虚拟水总量为769.71×10⁸ m³,向非洲出口虚拟水总量为427.27×10⁸ m³,总体表现为虚拟水净进口。中国进口的虚拟水主要来源于莫桑比克、南非、布基纳法索、贝宁及马里等国家;中国出口的虚拟水主要流向南非、摩洛哥和科特迪瓦等国。中国虚拟水进口的农产品种类主要为棉花和果品等;而出口虚拟水产品主要为茶叶,其次是谷物和畜产品。中非虚拟水净贸易表现为水资源利用效率低的地区输向水资源利用效率高的地区,中非农产品贸易虚拟水为双方农产品消费需求和水资源保障提供支撑,却在全球尺度上造成年均5.91×10⁸ m³水资源的浪费,从全球水资源的高效利用角度看是不可持续的。     

土地利用结构动态演变及预测研究——以张掖市为例

基于张掖市1999-2009年土地利用变更数据,采用信息熵,空间洛伦茨曲线、基尼系数和GM(1,1)模型分析方法,对张掖市土地利用结构的动态演变进行了定量分析,同时对2010和2020年的信息熵、洛伦茨曲线和基尼系数进行了预测。结果表明:1)张掖市各县区土地利用类型的空间分布及其时间变化都具有不均衡性,有序度低,结构性差的特点,但已呈现良好方向发展的趋势。信息熵经历了2个阶段,1999-2003年缓慢不规律上升,2004-2009年稳定上升。牧草地与信息熵变化关联最大。2)空间洛伦茨曲线-基尼系数分析得出:耕地、园地和其他农用地分布趋于均匀,但地区间差距仍很大,牧草地、林地和未利用地的分布趋于分散,交通运输用地分布相对合理;3)2010年和2020年信息熵、空间洛伦茨曲线-基尼系数预测结果与现状分析结果相似,已逐步向更好的方向发展。     

黑河中游典型绿洲土地利用/覆盖变化及生态环境效应——以甘州、临泽、高台绿洲为例

以2000和2007年两期TM遥感影像为数据源,通过动态度、转移矩阵、生态环境质量指数等数学方法定量分析黑河中游典型绿洲土地利用时空变化特征及生态环境效应。研究结果表明:1)2000-2007年间黑河中游典型绿洲土地利用变化显著,耕地、建设用地增加幅度明显,未利用地、草地、水域、林地不断减少,开垦未利用地是耕地增加的主要来源;2)土地利用变化引起了区域生态环境的响应,生态环境质量整体好转,EV值从2000年的0.1191上升到2007年的0.1207,同时具有明显的空间差异性,甘州区和临泽县环境有所改善,高台县环境质量下降;3)生态环境质量表现出总体改善和局部恶化的情况,大面积未利用地的转出和草地的恢复对生态环境改善贡献度最大,草地和沼泽的退化是局部地区生态环境恶化的主要原因。     

甘肃河西地区耕地面积变化及利用效益分析

采用综合指数评价法和聚类分析法对2003年~2012年河西地区耕地面积及耕地综合效益的时空变化特征进行了分析.结果表明:10a间河西地区耕地总量呈增加趋势,共增加了106 786.67hm2,其中,酒泉、张掖和武威的耕地面积变化较大;从时间来看,10a间嘉峪关市和武威市耕地利用效益则呈波动上升趋势,而张掖、酒泉和金昌市耕地利用效益则呈波动下降趋势;从空间来看,嘉峪关市耕地利用综合效益最高,土地利用效益评价值达0.507 5,张掖、酒泉次之,分别为0.369 9和0.406 6;金昌和武威较低,分别为0.280 0和0.253 2.     

不同耕作措施下春小麦应对干旱胁迫的生理响应

为了解春小麦在不同耕作措施下应对干旱胁迫的能力强弱,对不同耕作措施下春小麦叶片的光合生理特性、叶绿素含量、脯氨酸含量以及丙二醛(MDA)含量进行了测定分析。结果表明:经过8年的轮作后,与传统耕作(T)相比,免耕+秸秆覆盖(NTS)、免耕无覆盖(NT)和传统耕作+秸秆还田(TS)3种保护性耕作方式均能不同程度地提高拔节期、孕穗期、灌浆期春小麦叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及叶绿素含量。与保护性耕作的3个处理相比,在春小麦生长的各生育期脯氨酸含量和丙二醛(MDA)含量均表现为保护性耕作的3个处理低于传统耕作,其中NTS处理最低。说明保护性耕作措施能有效缓解作物受到的干旱胁迫;而传统耕作措施下情况反之。     

种植苜蓿对黄绵土表土理化性质的影响

对定西黄绵土多年苜蓿地与传统耕地的表层土壤理化性质进行了比较研究。结果表明,长期种植苜蓿促进了土壤有机质、全氮在土壤表层的累积,减少了土壤表层有效硫的损耗,但对土壤有机质、全氮累积的影响作用主要表现在0～10cm土层内,而且土壤有机质和土壤全氮含量之间存在显著的正相关关系;耕地中的速效氮主要以NO3^--N为主,而苜蓿地中NH4^ -N和NO3^-N的含量差异不明显。长期种植苜蓿对土壤表层全磷、全钾、速效钾和速效磷的影响甚微。苜蓿地表层土壤的坚实度显著高于耕地。苜蓿根系的穿插有利于打破由于长期耕作造成的犁底层,而对整个土体的土壤容重影响不大。     

不同生物质炭输入水平下黄绵土N_2O日排放特性

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验与室内盆栽模拟试验相结合的方法,对不同生物质炭输入水平下旱作黄绵土N_2O的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1天中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下(0、10、20、30、40、50 t·hm~(-2)),旱作黄绵土全天表现为N_2O的排放源;无生物质炭添加处理的N_2O排放通量均显著高于其他各处理,随输入水平增加呈U型变化规律,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于N_2O气体的增汇减排;各处理N_2O日总排放通量均在白天所占比例最高;温度是环境因子相对稳定条件下N_2O气体排放的主要影响因子,N_2O的排放与地表温度及10 cm土层地温呈不同程度的正相关关系;10 cm土层地温与生物质炭输入量呈显著正相关关系;N_2O气体的最佳同期观测时间为8∶00—9∶00。     

不同种植模式对甘肃中部高寒区胡麻田土壤酶活性及土壤养分的影响

为了探究土壤酶活性和土壤养分平衡的作用对胡麻连作障碍的影响,以胡麻为主要试验材料,设置胡麻-小麦轮作(TR)、胡麻连作(TC)、胡麻/小麦间作(TI)、撂荒(TU)等4个处理,采用定位试验的方法,研究不同种植模式下土壤酶活性及其变化,以及土壤养分平衡状况。结果表明,TC显著降低0~20 cm耕层土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,整个生育期TC分别比TR降低8.73%、4.17%、1.22%和4.44%。在空间分布上,4种土壤酶活性随着土层加深均显著下降,40 cm和60 cm土层处理间差异不显著。土壤养分与酶活性的相关分析表明,连作对土壤养分与酶活性呈现显著的负相关,轮作与土壤养分及酶活性呈显著的正相关关系。轮作、间作等种植模式可在不同程度上缓解、消除连作障碍的影响。本研究结果为缓解和消除胡麻连作障碍提供理论依据和实践探索。     

水分胁迫下氮磷营养对小麦根系发育的影响

通过对3个水分水平下施肥对春小麦根系生理特性影响的研究，结果表明：随着水分胁迫程度的加剧，无论施肥与否，小麦根系均表现出体积减小，干物质积累减少，根系长度缩短，根系活跃吸收面积减小，根系活力下降的趋势，尤其在严重水分胁迫下，这种表现就更加突出。施磷可以提高和增大根体积、根干重、根长度、根系活跃吸收面积和根系活力；而在严重水分胁迫条件下施氮可导致根干重和根体积的明显下降，在轻度水分胁迫下施氮对小麦根系的生长发育有明显的促进作用。在水分胁迫条件下，施用肥料，特别是磷肥，可以明显增强作物对干旱缺水环境的适应能力，提高作物的抗旱性。