Relation between soil organic matter and yield levels of nonlegume crops in organic and conventional farming systems

The aim of this study was to evaluate the interaction between yield levels of nonleguminous crops and soil organic matter (SOM) under the specific conditions of organic and conventional farming, respectively, and to identify implications for SOM management in arable farming considering the farming system (organic vs. conventional). For that purpose, correlations between yield levels of nonlegume crops and actual SOM level (C_org, N_t, C_hwe, N_hwe) as well as SOM‐level development were examined including primary data from selected treatments of seven long‐term field experiments in Germany and Switzerland. Yield levels of nonlegume crops were positively correlated with SOM levels, but the correlation was significant only under conditions of organic farming, and not with conventional farming treatments. While absolute SOM levels had a positive impact on yield levels of nonlegumes, the yield levels of nonlegumes and SOM‐level development over time correlated negatively. Due to an increased demand of N from SOM mineralization, higher yield levels of nonlegumes obviously indicate an increased demand for OM supply to maintain SOM levels. Since this observation is highly significant for farming without mineral‐N fertilization but not for farming with such fertilization, we conclude that the demand of SOM‐level maintenance or enhancement and thus adequate SOM management is highly relevant for crop production in organic farming both from an agronomical and ecological point of view. Under conventional management, the agronomic relevance of SOM with regard to nutrient supply is much lower than under organic management. However, it has to be considered that we excluded other possible benefits of SOM in our survey that may be highly relevant for conventional farming as well.     

干旱区绿洲土地利用变化的生态系统服务价值响应——以甘肃省金塔县为例

通过运用土地利用类型动态度、土地利用程度模型、生态系统服务价值估算模型和土地利用调查和变更数据等,分析1990年、2000年和2008年金塔县土地利用变化及其生态系统服务价值变化特征。结果表明:(1)1990—2008年间,耕地、园地、林地、建设用地和水域呈现增加趋势,牧草地和未利用地面积表现为减少趋势,总体土地利用程度为中下水平,处于发展阶段。(2)研究期间生态系统服务总价值呈现上升趋势,从1990年的47.238亿元增加到2008年的48.228亿元(+0.989 9亿元)。水域在研究区生态系统服务总价值中所占份额最大,草地生态服务功能的下降对生态系统服务总价值有明显的负贡献。(3)研究区各类生态系统的生物多样性保护、水源涵养和废物处理等服务性功能价值远大于其粮食生产和原材料等生产性功能价值。因此,该区域水土资源的合理利用与有效管理是实现生态系统服务功能维持和可持续发展的根本。     

综合国土整治规划环境友好型土地利用影响评价——以重庆市璧山县大路镇为例

以重庆市璧山县大路镇综合国土整治规划(2008—2020)为研究对象,从农用地、建设用地、未利用地三大地类出发,构建了综合国土整治规划区环境友好型土地利用评价指标体系并实证评价了综合国土整治规划对环境友好型土地利用的影响。研究表明:(1)构建的环境友好型土地利用评价指标体系,基本可以较完整地表征综合整治前后规划区环境友好型土地利用的状态和水平。(2)整治后规划区三大地类的土地利用环境友好评价指数都将得到提高。2008—2020年,农用地利用环境友好综合指数将从0.191 6上升到0.247 0,建设用地利用环境友好综合指数将从0.265 3上升到0.443 3,未利用地利用环境友好综合指数将从0.042 2上升到0.086 6。(3)规划区综合国土整治后土地利用环境友好综合评价指数将从2008年的0.498 9预计达到2020年的0.776 8,增幅为55.7%,土地利用环境友好状态将从整治前的较低状态上升到整治后的较高状态。由此可见,综合国土整治是提高区域土地利用环境友好状况的重要途径,符合土地合理利用和土地可持续的理念。     

三峡库区土壤侵蚀经济损失估算

运用环境经济学的理论与方法,计算了三峡库区不同时空,不同土地利用结构下的土壤侵蚀经济损失,并分析了土壤侵蚀经济损失的动态变化规律及其与土地利用结构之间的关系。结果表明:1988,2000和2007年三峡库区土壤侵蚀经济损失总量分别为98.21,99.37和87.99亿元。其中养分经济损失最大,分别占当年库区土壤侵蚀总经济损失的87.44%,88.29%,88.02%。在不同土地利用方式中,耕地经济损失最大;单位面积经济损失以灌草地最大,林地最小。土壤侵蚀经济损失存在空间差异性,云阳县和开县的土壤侵蚀经济损失最大,长寿县最小;单位面积的经济损失以云阳县、武隆县和开县最大,这些区域也是今后土壤侵蚀的重点治理的区域,而夷陵区的单位面积经济损失最小。     

吉林省经济增长与环境污染水平演进关系的实证研究

基于环境库兹涅茨曲线假设(EKC),采用吉林省1981-2010年的环境污染指标与经济增长指标数据,经统计回归得到环境污染指标与经济增长指标演进关系的计量模型,进而研究分析EKC的曲线特征.结果表明:吉林省的环境污染指标EKC形状不完全符合典型的“倒U型”特征.其中,工业废水排放量的EKC呈现“正U+倒U型”,在2009年出现拐点;工业废气排放量EKC呈连续增长态势,无拐点;工业固体废弃物产生量的EKC大致处于“倒U型”的左半部分,预计于2014年到达拐点;工业粉尘排放量的EKC呈对数函数,呈逐渐减小的趋势,不存在拐点;工业SO2排放量的EKC呈“正U+倒U型”,2008年出现拐点;工业废水COD排放量的EKC呈现不明显的“正U+倒U型”,2009年出现拐点,吉林省总体环境污染处于不断改善的阶段.灰色关联分析表明:吉林省环境污染指标的主要影响因素有工业比率、第三产业比率、单位GDP能耗、环境科研人数4个方面.吉林省必须采取一系列有效的对策,优化现有产业结构、加大科技创新力度、提高环境科研人员数量与素质,以保证经济增长与环境保护协调健康发展.     

Ureolytic Activity of Soybean and Corn Residue Extracts

The enzyme urease is responsible for the rapid hydrolysis of urea in agroecosystems where more than 50% of the applied nitrogen (N) can be lost via ammonia volatilization. The objectives of the study were to (1) extract urease from corn (Zea mays L.) and soybean (Glycine max L.) and (2) compare the urease activity from soybean and corn residues to Jackbean (Canavalia ensiformis) urease using Fourier transform infrared spectroscopy (FTI-R). Concentrations of urea and sodium bicarbonate ranging from 0 to 200 mM were analyzed with FTI-R to determine the correlation to peak height. Bicarbonate produced the most responsive peaks to concentration at 1,362 cm^?1. Urease extracted from soybean residue was active, producing a bicarbonate peak at 1362 cm^?1, whereas no urease activity was observed in corn residue. Variation among urease activities in crop residues could suggest a need for more precise nitrogen management in conservation tillage agroecosystems to reduce ammonia volatilization.     

中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究

为了评估中国畜禽粪便资源总量及其对环境的影响,以环保部、统计局和农业部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2010年的统计数据,研究了中国及各省的畜禽粪便资源总量、能源潜力及农地的氮磷负荷,并以欧盟的农地氮磷施用标准对中国畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2010年,中国畜禽粪便总量达22.35亿t,可产沼气1072.75亿m3,山东等6省市粪便资源超过1.00亿t;全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73kg/hm2(TN)和9.16kg/hm2(TP),北京等6省市农地氮磷负荷超标;全国畜禽养殖环境容量为129.56亿头猪当量(以N为基准),159.74亿头猪当量(以P为基准),实际养殖总量约占环境容量的1/4,考虑化肥施用的影响,约有20个省超过本省50%环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供决策依据。     

陕西省经济实力与环境承载力协调度的时空演变格局

[目的]研究陕西省10个地级市的经济实力与环境承载力的协调度,为未来城市经济发展提供一定的理论参考。[方法]运用熵值法构建经济实力和环境承载力的指标体系,结合耦合协调度模型对经济和环境之间协调度的发展趋势进行研究,并借助ArcGIS工具对二者的空间格局进行探讨。[结果](1)陕西省10个地市的经济发展和环境承载力发展趋势呈现总体上升且稳定发展的态势,各个城市的环境承载力水平较高,发展速度差别不大且波动幅度小。(2)2005—2014年10个城市经济实力与环境承载力的耦合度和耦合协调度变化趋势基本相同,呈缓慢上升趋势;耦合协调度的空间组合不同,陕西省北部和中部城市经济发展和环境承载力的耦合协调度较高,南部城市耦合协调度水平低。[结论]陕西省10个地市经济实力与环境承载力协调度总体差异大,省会西安市所处的关中地区发展好,陕北地区次之,陕南地区的安康市和商洛市经济实力较弱。     

西双版纳热带季雨林土壤呼吸变化规律及其影响因素

为了探寻西双版纳热带季雨林土壤呼吸变化规律及其影响因素,分别于2014年不同季节测定了土壤呼吸强度及相关环境因子,同时取相应点表土(0—10cm)测定土壤养分,利用指数模型和线性模型分析土壤呼吸与土壤温度和湿度的关系。结果表明:热带季雨林大气温度的日变化趋势均为单峰曲线;落叶季雨林和半常绿季雨林大气湿度日变化均呈"V"字形变化趋势;0—10cm土壤温度与大气温度变化趋势相一致,在14:00左右达到峰值;土壤湿度均呈"V"字形变化趋势,在14:00达到最低,此后有所回升,局部有所波动。在时间尺度上,2种热带季雨林土壤呼吸均表现为单峰型,且峰值出现的时间基本一致,在14:00左右达到最大,最低值出现在早上6:00,相同时间常绿季雨林土壤呼吸速率高于落叶季雨林。2种热带季雨林土壤呼吸季节性差异显著(p0.05),呈先增加后降低的趋势,均表现为秋季夏季冬季春季。2种热带季雨林土壤呼吸与土壤温度之间关系以指数方程拟合最好,土壤温度可以解释土壤呼吸强度的53.7%~71.0%;落叶季雨林土壤呼吸与土壤湿度之间关系以线性方程拟合最好,常绿季雨林土壤呼吸与土壤湿度之间关系以指数方程拟合最好,土壤湿度可以解释土壤呼吸强度的52.1%~62.3%。通过偏相关分析可知,西双版纳热带季雨林土壤呼吸均与有机质和土壤速效养分含量呈极显著的相关关系(p0.01),与土壤全氮含量呈显著的相关关系(p0.05),而与全磷含量并没有显著的相关性(p0.05),其中常绿季雨林的相关系数均高于落叶季雨林。     

大跨度主动蓄能型温室温湿环境监测及节能保温性能评价

针对日光温室土地利用率低,单体小不能进行立体栽培果树种植,不利于机械化操作等问题。该文提出一种大跨度主动蓄能型温室,该温室南北走向,双屋面拱形钢骨架结构,并采用主动蓄放热系统进行能量的蓄积与释放。该试验以传统砖墙日光温室作为对照,对大跨度主动蓄能型温室室内外温湿度以及主动蓄放热系统的能量收支进行分析,并对比2种温室的建造成本,综合分析了试验温室保温节能效果及经济效益。结果表明:大跨度主动蓄能型温室土地利用率高达87.4%。温室夜间平均气温高于10℃,无极端低温,晴天夜间平均气温比对照温室高1.5~3.1℃,比室外高13.9~19.3℃;阴天夜间平均气温比对照温室高1.2~2.8℃,比室外高12.5~18.9℃。夜间室内相对湿度平均比对照温室低7%~10%。主动蓄放热系统性能系数COP(coefficient of performance)为3.4~4.2,平均每天能耗0.013 k Wh/m2,与传统燃煤锅炉加温系统相比,平均节能率为47%。大跨度主动蓄能型温室建造成本每平米307.2元,比传统砖墙日光温室低144.5元。大跨度主动蓄能型温室是一种土地利用率高,单体大,保温性能良好,能进行冬季果菜生产的新型温室类型,且投入少,综合其经济环境效益,值得推广应用。