黄河三角洲高效生态经济区2005-2019年生态足迹演变特征及其影响因素

[目的] 统计分析黄河三角洲高效生态经济区的生态足迹与各类型土地利用状况,为该区的高质量发展提供对策建议。[方法] 以黄河三角洲高效生态经济区19县市区为研究对象,采用生态足迹模型和因子探测器对黄河三角洲高效生态经济区2005—2019年生态足迹时空演变和影响因素进行定量分析。[结果] ①研究区生态足迹自2010—2019年呈现较快上升态势,生态承载力缓慢提升,赤字有所扩大。②黄河三角洲高效生态经济区生态足迹空间分布差异明显。区域发展阶段可分为平稳期、上升期和转型期,其中中部和西北部生态足迹明显高于东部和西南部。③各影响力存在明显差异,其中耕地生产和工业化发展对黄河三角洲区域生态足迹影响最强,其余因素影响程度依次为：人口密度 > 道路密度 > 城镇化率 > 水产养殖。[结论] ①黄河三角洲高效生态经济区人均生态足迹整体变化趋势稳定,耕地与化石能源用地足迹占区域生态足迹较大比重;②区域生态足迹呈现由东部向中西部递增趋势,且高值区多集中于内陆地区和黄河沿线城市;③农业生产和工业生产为黄河三角洲高效生态经济区核心发展要素,水域开发利用对区域生态环境保护具有促进作用,应从耕地保护、产业链升级、数字赋能、生态修复方面寻找对策。     

黄河下游地区土地利用和生态系统服务价值的时空演变

基于黄河下游地区1990—2015年土地利用分类数据,运用土地利用变化动态度、土地利用转移矩阵,探究不同土地利用类型的变化程度及转移情况,运用当量因子法、热点分析、重心模型、地理探测器探究黄河下游地区县域尺度生态系统服务价值的时空演变及其空间分异。结果表明:1)耕地、草地、未利用地面积逐渐减少,建设用地面积增加,耕地是建设用地面积增加的主要贡献者,建设用地扩张存在侵占耕地的现象。2)从时间尺度看,地区生态系统服务价值逐年减少;从空间尺度看,县域尺度的高值区逐渐减少,低值区逐渐增加;从地均生态系统服务价值的变化率来看,大部分县区的地均生态系统服务价值呈现持续降低趋势。3)地均生态系统服务价值的高值区与低值区空间集聚程度明显,但有逐渐弱化的趋势;生态系统服务价值的重心始终分布在山东省郓城县,重心迁移与两地区之间生态系统服务价值变化差值有关。4)黄河下游地区县域尺度地均生态系统服务价值空间分异受自然因素和社会经济因素共同作用的影响,是不同驱动因子共同作用的结果,其中人为综合影响指数对区域生态系统服务空间分异的影响最大。     

Short term soil priming effects and the mineralisation of biochar following its incorporation to soils of different pH

The aim of this work was to determine the magnitude of the priming effect, i.e. short-term changes in the rate (negative or positive) of mineralisation of native soil organic carbon (C), following addition of biochars. The biochars were made from Miscanthus giganteus, a C4 plant, naturally enriched with ¹³C. The biochars were produced at 350 °C (biochar350) and 700 °C (biochar700) and applied with and without ryegrass as a substrate to a clay-loam soil at pH 3.7 and 7.6. A secondary aim was to determine the effect of ryegrass addition on the mineralisation of the two biochars.After 87 days, biochar350 addition caused priming effects equivalent to 250 and 319 μg CO₂-C g⁻¹ soil, in the low and high pH soil, respectively. The largest priming effects occurred at the start of the incubations. The size of the priming effect was decreased at higher biochar pyrolysis temperatures, which may be a way of controlling priming effects following biochar incorporation to soil, if desired. The priming effect was probably induced by the water soluble components of the biochar. At 87 days of incubation, 0.14% and 0.18% of biochar700 and 0.61% and 0.84% of biochar350 were mineralized in the low and high pH soil, respectively. Ryegrass addition gave an increased biochar350 mineralisation of 33% and 40%, and increased biochar700 at 137% and 70%, in the low and high pH soils, respectively. Certainly, on the basis of our results, if biochar is used to sequester carbon a priming effect may occur, increasing CO₂-C evolved from soil and decreasing soil organic C. However, this will be more than compensated for by the increased soil C caused by biochar incorporation. A similar conclusion holds for accelerated mineralisation of biochar due to incorporation of fresh labile substrates. We consider that our results are the first to unequivocally demonstrate the initiation, progress and termination of a true positive priming effect by biochar on native soil organic C.     

不同土壤管理方式下幼龄柑橘根区土壤酶活性动态变化

以盆栽2年生纽荷尔脐橙为试材,研究了清耕、自然生草和间种绿肥条件下幼龄柑橘生长期内根区土壤酶活性的动态变化。结果表明,间种绿肥和生草能显著提高柑橘根际土壤脲酶和蛋白酶活性,但2种酶的峰值出现时间不同,脲酶的峰值出现在绿肥成熟期和压青后,而蛋白酶峰值出现在压青前,压青引起蛋白酶活性降低。生草和间种绿肥的柑橘根际土壤过氧化氢酶略高于对照,但3处理间无明显差异;压青会引起过氧化氢酶活性降低,随着绿肥压青后腐解,过氧化氢酶又开始回升。因此,柑橘园内间种绿肥要适时压青。     

基于关键气象因子的中稻单产动态预报

利用重庆市1986-2009年中稻单产和中稻生育期内旬平均气温、旬降水量、旬日照时数等资料,采用统计分析法建立中稻气象产量动态预报模型,在此基础上预报中稻单产。用5a滑动平均方法分离中稻趋势产量,在分析气象产量与中稻全生育期逐旬气象要素相关性的基础上,以3月中旬平均气温、5月下旬日照时数、7月中旬平均气温、7月中旬降水量、7月中旬日照时数、7月下旬平均气温、7月下旬降水量和8月上旬平均气温等作为关键气象因子,建立中稻气象产量动态预报模型,并应用该模型实现中稻单产动态预报。对1986-2009年的中稻单产做模拟检验,平均准确率在96%以上,95%以上的年份预报准确率超过90%。对2010年的单产进行预报,准确率为91.5%～92.8%,预报准确率较高,基本能满足业务服务的需要。     

石羊河流域冬季冻土深度变化趋势及原因

利用1961~2007年石羊河流域上游、中游、下游当地气象站的冬季最大冻土深度、气温、地温、日照时数、降水量、相对湿度、蒸发、积雪资料,分析了近47 a石羊河流域冬季最大冻土深度的空间分布以及时间变化特征,进而采用相关系数法进一步探讨了冬季最大冻土深度变化的原因。结果表明:在空间分布上,石羊河流域冬季最大冻土深度分布与本地地理位置、土壤类型和海拔高度密切相关。石羊河流域冬季最大冻土深度梯度呈南—北走向,最大值出现在南部古浪,最小值出现在北部民勤。时间变化上,近47 a,石羊河流域以及流域上、中游冬季最大冻土深度呈下降趋势,而下游民勤冬季最大冻土深度则呈上升趋势,石羊河流域冬季最大冻土深度在不同时段内存在明显的6~7 a和9~10 a的周期反映,除下游民勤外在20世纪90年代都发生了突变。相关系数法分析表明,影响石羊河流域冬季最大冻土深度的气象因子是主要是热力因子,热力因子中关联最强的是极端最低地温和气温;水分因子中蒸发和冬季最大冻土深度的关联最明显。     

一种测定土壤崩解动态的方法

土壤崩解性是土壤抗侵蚀能力研究的重要内容。蒋定生设计的土壤崩解仪,极大地促进了土壤崩解研究进程,但在实际应用中,存在浮筒校正难、不能完全反映土壤崩解的动态过程等问题。针对原有测试方法中存在的局限性,本文在北川震裂带土壤抗侵蚀能力测试研究中,提出了一种改进的土壤崩解性测试方法,改进后的测试方法操作简单、应用范围广,且能比较准确地反映整个崩解动态过程,崩解系数计算物理意义明确,并且可以根据实验需求设置相应的测试精度。     

黄土丘陵区的土地利用变化及其生态风险

[目的]探讨土地利用方式对生态风险的影响,为黄土丘陵区生态保护与土地利用决策提供一定依据。[方法]通过构建土地利用方式决策分析模型及土地利用生态风险指数,分析了上黄试区不同时期土地利用方式决策模式及其生态风险演变特征。[结果]研究初期,上黄试区土地利用方式模式表现为耗损型,生态风险呈现较高风险态势。1982—2000年,上黄试区通过开展基本农田建设、加强农业生产管理、发展庭园经济等措施,提高了土地的生产能力,土地利用方式由耗损型逐步转变到半集约型,生态风险也由较高风险过渡到中风险态势。2000—2010年,在国家退耕还林还草政策的推动下,土地利用方式由半集约型转变为集约型,生态风险也由中风险转变为较低风险。[结论]科技因素是推动土地利用方式决策与生态风险转变的关键,而政策因素是必要的补充。     

砚瓦川流域水沙演变特征及其驱动因素分析

为了探究降水变化和水土保持措施对黄土高原地区产流产沙的影响,选择我国水土流失最为严重的区域——甘肃省庆阳市的砚瓦川流域为研究区,对该流域1981—2012年的年降水量、年径流量和年输沙量进行趋势分析及突变检验,分析黄土高原沟壑区水土流失治理背景下流域水沙的演变规律,定量评价降水和水土保持措施对流域水沙变化的贡献程度。结果表明:在1981—2012年期间年降水量和年径流量均没有发生显著变化,而年输沙量呈现显著减少趋势,年径流量和年输沙量的突变时间分别在1996和1997年,具有很好的同步性。与基准期(1981—1996年)相比,变化期(1997—2012年)的年径流量和年输沙量分别减少了17.0%和76.0%,分析径流和输沙历时曲线发现流域丰水期和平水期的径流量逐时段减少,而枯水期径流量却持续增加,输沙量在整个时段则大幅度减少。该流域降水和水土保持措施对年径流减少的贡献率分别为-37.9%和137.9%,而对年输沙量减少的贡献率为-35.0%和135.0%,因此,水土保持措施的实施是该流域年径流量和年输沙量减少的主要原因。其中,植被措施(林地和草地)对径流影响显著,占径流减少总量的61.04%;工程措施(梯田和坝地)对产沙影响显著,占产沙减少总量的102.84%。研究结果表明,黄土高原地区水土流失治理已在区域尺度上表现出一定程度上削洪补枯和减少侵蚀产沙的水文效应特征。同时在水土保持措施建设过程中,合理配置植被措施和工程措施比例,充分发挥各项水土保持措施的优势,是开展适应性流域管理的关键。     

猪粪施用对稻麦轮作体系土壤碳组分含量及动态变化的影响

通过在成都平原开展稻麦轮作大田试验,设置了不施肥(CK)、常规无机化肥(NPK)、猪粪25%+化肥(NKM1)、猪粪50%+化肥(NKM2)、猪粪100%(M3)、猪粪150%(M4)6种施肥处理,探讨猪粪施入对土壤碳组分含量及动态变化特征的影响。结果表明:不同生育期对土壤有机碳及其组分含量的变化影响极显著(P0.01);水稻季不同处理下表层土壤总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(WSOC)、溶解性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(ROC)含量均随着生育期的推移呈现出先升高再降低的趋势,20~40 cm土层土壤有机碳及其组分含量显著低于表层土壤,且不同处理之间变化幅度小于表层土壤;小麦季表层TOC含量随作物生育期的推移呈增加的趋势,土壤WSOC和DOC含量在拔节期达到最大值,ROC在分蘖期达到最大值,之后下降并趋于稳定;20~40 cm土层土壤WSOC、DOC和ROC变化趋势与表层土壤基本一致,但变化幅度较小;通过对比分析表明,猪粪施入能显著提高土壤TOC及其活性有机碳含量,水稻季和小麦季TOC、WSOC、DOC和ROC含量均在M4处理下达到最大值,最大值分别为18.49和18.62 g kg-1、88.15和93.56 mg kg-1、40.09和69.74 mg kg-1、2.73和2.29 g kg-1,即从提高土壤有机碳的角度来看,150%猪粪施入处理提升效果最为明显。