SWAT模拟耕作方式与盐分对区域土壤氮运移及作物产量影响

耕作方式与土壤盐渍化是影响河套灌区氮素流失及作物产量的重要因素。明确不同耕作方式与盐渍化水平下硝态氮运移量及作物产量的变化,可为制定合理的灌区耕作措施及盐渍化治理方案提供理论依据,对于揭示灌区氮素流失控制及不同作物增产潜力具有重要意义。该研究基于验证后的SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型,以河套灌区2种主要土壤类型为研究对象,设置不耕作（指不添加耕作管理,CK）、免耕（T1）、少耕（T2）、常规春耕（T3）和模板犁（T4）5种耕作处理,非盐化土（S1）、轻度（S2）、中度（S3）、重度（S4）4种盐分水平,研究耕作方式与土壤盐分对灌区产水量、作物吸氮量、硝态氮淋溶量及运移量、作物产量的影响。结果表明：耕作方式与土壤盐分对区域总产水量、作物吸氮量、硝态氮淋溶量、硝态氮运移及作物产量均有显著影响（P<0.05）。其中,区域产水量、硝态氮淋溶量、不同水文路径（地表、侧向和地下径流）硝态氮运移量及小麦产量均随耕作混合深度与混合效率的增加逐渐减少;作物吸氮量、玉米与葵花产量均随耕作混合深度与混合效率的增加逐渐增加。与CK相比,模板犁耕作作物吸氮量平均增加11.78%,硝态氮淋溶量平均减少16.5%,有效降低了土壤养分流失和地下水污染。增加土壤盐分通过降低土壤层有效持水量,显著增加了区域总产水量、硝态氮淋溶量（草甸盐土除外）及硝态氮地下运移量,减少了作物吸氮量和作物产量。与非盐化土相比,重度盐化土处理小麦、玉米、葵花产量平均显著减少19.15%、27.31%、26%（P<0.05）。增加土壤盐分相比转变耕作方式更能影响区域产水量、土壤养分和作物产量。因此,为更好解决灌区污染严重和作物产量下降等问题,仍需将区域土壤盐渍化防控与治理放在首要位置。     

河套灌区玉米光合特征及产量对全膜覆盖下不同滴灌量的响应

通过大田试验,探讨了全膜覆盖下不同滴灌量对河套灌区玉米关键生育期光合特征、产量和水分利用效率的影响。结果表明:(1)除拔节期外,高、中滴灌量处理下玉米叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr和气孔导度Gs均显著高于低滴灌量处理(P0.05),而高滴灌量与中滴灌量处理之间无显著差异;(2)低滴灌量处理下的玉米叶片光合水分利用效率WUE在其他生育时期均显著高于高滴灌量处理(P0.05),并且高滴灌量处理下玉米光合水分利用效率在拔节期显著高于其他生育时期;(3)不同滴灌量下,玉米叶片净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs及胞间CO2浓度Ci在不同生育时期均具有明显的光合日变化特征。高、中滴灌量处理下各光合参数的日变化幅度、峰高、峰值出现时间与低滴灌量相比均存在显著差异;(4)高、中滴灌量处理下玉米存果率、穗粒数、千粒重和产量均显著高于低滴灌量处理(P0.05),但相对中滴灌量而言,高滴灌量处理对玉米果穗性状和产量的影响不显著。因此,合理的膜下滴灌量可以有效提高作物光合能力,有利于干物质的积累,改善作物果穗性状和产量,同时提高光合水分利用效率,对河套灌区节水灌溉、控盐和增产目标具有指导意义。     

黄河上游生态脆弱区绿洲开发模式下生态系统服务价值损益分析——以宁夏红寺堡区为例

为了探究黄河上游绿洲灌溉区的开发模式对生态系统服务价值(ESV)的影响,选取宁夏红寺堡区为研究区域,基于Landsat TM和GF-2遥感影像数据源,通过修订生态系统服务当量因子,对其生态系统服务价值损益进行了定量分析。结果表明:(1)自1998年底第一批宁夏南部山区的移民迁入红寺堡区开启绿洲开发模式以来,红寺堡灌区面积持续扩张,至2018年已达5.17×10⁴ hm²,形成了“蝴蝶型”的荒漠绿洲分布格局。(2)绿洲开发使得红寺堡区的土地利用结构发生显著变化,旱地、其他草地和未利用地大幅减少,水浇地、林地和建设用地大幅增加,基本形成以绿洲为主的生活空间和生产空间、周边为生态空间的“三生”空间格局。(3)1990—2018年红寺堡区的ESV由1.151×10⁹元提升为2.267×10⁹元,这主要得益于林草地、水体等生态用地的扩张,各单项服务价值呈上升趋势,生态建设成效显著。(4)红寺堡区的ESV总量变化呈现明显的阶段性特征,其中,1990—2000年轻度降低,此后持续增长。1990—2000年,旱地扩张,导致林草地失衡,生态退化,ESV损失2.9×10⁷元; 2000—2018年ESV增加1.116×10⁹元,其中,城镇建设用地快速扩张是ESV损失的主因,林草地和水域的扩张是ESV增加的主因。综上,红寺堡区在绿洲开发进程中生态建设成效显著,但也存在因为开发导致ESV损失的情况。今后发展中,需要进一步提升社会-经济-生态三者的协同发展能力。     

耕地空间优化配置研究——以常州市新北区为例

如何通过配置耕地的空间布局,缓解城市建设用地扩张与耕地保护之间的矛盾,是国土资源利用过程中必须重视的问题。研究以常州市新北区为例,首先,从耕地的自然禀赋、质量条件、空间形态、区位条件和规划预测五个方面入手,共选取18个指标因子,构建了耕地资源保护价值评价指标体系;然后,利用S型模糊隶属度函数标准化指标数值,并综合运用灰色关联分析和理想点逼近法,以实际地块为单元,对评价结果进行优劣排序;最后,根据最大相似性原理,将研究区内的耕地分为五级,以预测模拟的目标年份耕地需求量为基准,确定耕地空间上的最优分布位置。研究结果表明,2020年新北区耕地需求量的模拟值为10 679.93hm~2,前四级耕地总量能够满足其要求,故将相应耕地划入最优区域。春江镇和孟河镇分别以其广大的区位优势和优良的耕地质量成为耕地保护的重点区域。     

基于水足迹理论的水资源评价——以河北省张家口市宣化区为例

[目的]河北省张家口市是2022年北京冬季奥运会雪上项目的举办地,其中宣化区是当地重要工业区,对当地用水和水质有举足轻重的影响。对宣化区水资源情况进行分析,旨在保障冬奥会顺利进行。[方法]采用水足迹理论对张家口市宣化区2007—2014年的农业、工业和生活用水情况进行分析,并结合水量、水质评价其水资源短缺状状况。[结果](1)宣化区2007—2014年平均蓝水足迹5.77×10~7 m~3,且工业占比最大;绿水足迹年平均值为9.90×10~6 m~3,全部来源于农业。(2)以COD为主要污染物排放指标核算该地区灰水足迹,年平均灰水足迹为4.22×10~7 m~3。(3)根据年平均水量型缺水指标(Iblue为3.55)和年平均水质型缺水指标(Igrey为0.51)可知,宣化区属于严重水量型缺水地区,且水质型缺水情况日益明显。[结论]从宣化区用水现状来看,当地亟需优化产业结构,提高非常规水源利用率,改善区域水资源治理模式。     

退耕和禁牧影响下宁夏原州区畜牧经济的灰色关联分析

分析了原州区退耕和禁牧前后近10 a畜牧业的发展情况和农民收益及牧业收入情况。对比发现,畜牧业收入的增幅高于农民纯收入的增幅,原州区畜牧业在农业总产值中的比重不断上升,在促进农民增收和国民经济增长中的作用不断增强。应用灰色关联度分析的结果进一步表明,饲料、人工、资金、技术投入的增多,以及政策的扶持使该区畜牧经济影响因子的关联度出现了较大变动。     

Adoption decision and use intensity of soil and water conservation measures by smallholder subsistence farmers in Dedo District,Western Ethiopia

Soil degradation in the highlands of Ethiopia is a serious problem that threatens the sustainability of agriculture. Although efforts have been made to develop and promote several soil conservation technologies, their adoption has not been widespread. This study, based on responses from a sample of 101 households which operate on 204 plots in Western Ethiopia, interviewed in 2003 cropping year, employed a Tobit model to identify the main factors influencing farmers' decision to adopt and intensify the use of improved and indigenous soil and water conservation (SWC) measures. The results suggest that area of cultivated land, land/labour ratio, age and education level of household head and distance of the plot from home and slope of the plot provided statistically adequate predictive power on the use and intensity of SWC measures. These results are discussed and their implications for conservation programs are presented in the conclusion. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

灌溉因素订正的北方农牧交错带界定

我国北方农牧交错带为典型生态脆弱带,对其科学合理的界定对基于资源利用的区域可持续发展具有重要意义。北方农牧交错带界定的最基本条件是水分条件,但是前人的界定均以降水作为水分条件,均没考虑灌溉对农牧交错带形成的影响。本研究在传统界定方法的基础上,增加了灌溉条件订正,以订正后的水分条件作为界定指标,并结合水分变率和干燥度指标,运用模糊综合评判法,对北方农牧交错带进行界定,并进一步结合行政边界进行农牧交错带县域的划分。结果显示,我国北方农牧交错带呈东北—西南走向的带状分布,总面积65.90万km~2;北方农牧交错带县(市、旗)共有123个,总面积66.08万km~2,分布于北方的9个省(自治区),农牧交错带县数量以内蒙古自治区、山西省和青海省居多,农牧交错带县总面积以内蒙最大。本研究的界定结果在位置上比农业部指定范围略向西北方向偏移,范围上分别向东北和西南扩展,增加了黑龙江、吉林、青海3个省份,去掉了辽宁省;在县域总数上有所减少,黑龙江、吉林、内蒙古、青海的农牧交错带县域(市、旗)总数有所增加,而河北、山西、陕西、甘肃、宁夏的农牧交错带县域(市)总数有所减少;部分位于内蒙河套灌区和宁夏河套灌区的县域被划入。由对农牧交错带水热条件的分析可知,农牧交错带大部分地区的年积温为2000～3500℃,空间上呈中间高,东北、西南低的趋势;大部分地区的水分条件(降水和灌溉)为300～450mm,空间上沿东南—西北方向递减;大部分地区的表层土壤有机碳含量为0～1%,空间上呈中间低,东北、西南高的趋势。本研究将灌溉指标纳入农牧交错带的界定指标系统,弥补了传统气候界定方法的缺陷,是对农牧交错带界定工作的科学补充和发展,得到的县域尺度的农牧交错带结合农牧交错带水热条件分布研究,可为农牧交错带区域农牧结构调整和精准可持续发展提供科学借鉴。     

基于信息熵与空间洛伦兹曲线的土地利用空间结构分析——以重庆市合川区为例

结合重庆市合川区2009年土地利用数据,运用信息熵、均匀度、优势度及空间洛伦茨兹曲线等方法,对其土地利用现状、存在问题及土地利用结构进行了分析,研究了合川区30个街镇土地利用空间布局,这对于引导合川区土地利用结构的合理化与土地利用的可持续发展具有重要的意义。结果表明:（1）合川区土地利用结构信息熵在空间上差异性明显,总体上可以分为信息熵高值区、信息熵中值区和信息熵低值区,三者的土地利用结构均衡程度逐步降低;（2）合川耕地与其他用地的分布较为均衡,园地、林地和牧草地的分布则相对集中;（3）合川区30个街镇具有各自的土地利用特色,充分利用区域资源优势,发展特色产业,进而优化土地利用结构。     

基于熵权物元模型的耕地占补平衡生态安全评价

针对目前耕地占补平衡生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题,该研究以重庆市永川区为例,在构建耕地占补平衡生态安全评价指标体系的基础上,结合物元分析法和熵权理论,对其耕地占补平衡生态安全进行定量评价。熵权物元分析法包括构建评价指标体系、评价指标经典域、节域,建立耕地占补平衡生态安全评价物元模型,计算评价指标关联度,确定相关指标权重等内容。研究结果表明:2005年、2009年永川区耕地占补平衡生态安全级别为"较安全",2015年和2020年永川区耕地占补平衡生态安全级别为"安全",2005年、2009年、2015年和2020年永川区耕地占补平衡生态安全级别整体上呈现出由"较安全"向"安全"的提升趋势;物元分析单指标评价结果表明,永川区耕地占补平衡生态安全主要制约因子是人口密度、森林覆盖率、单位面积耕地农药负荷以及单位面积耕地化肥负荷等,而耕地占补平衡生态安全主要促进因子则是人均耕地面积、耕地与其他土地比例、农民人均纯收入年增长率、GDP年增长率、第一产业产值年增长率、人口自然增长率等。此外,为了验证熵权物元模型评价的可行性与合理性,将其评价结果与模糊综合评价结果进行比较,结果表明熵权物元评价结果与模糊综合评价结果基本一致,虽个别年份有差异,但未出现越级现象。与模糊综合评价相比,熵权物元评价结果更为准确、合理直观,能更细致地描述对象的生态安全等级,为耕地占补平衡生态安全评价研究提供了一种简单实用且科学合理的评价方法。