多尺度行政区平衡视角下耕地空间布局优化

优化耕地空间布局对提升耕地生产能力、促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以广东封开县为例,基于“现状耕地调出-可恢复地类调入”的微观调整逻辑,综合运用空间叠加、综合评价及蚁群优化算法,构建了耕地空间布局调整模型,以调入调出数量平衡为约束条件实现了不同行政区尺度下的耕地布局优化。结果表明：1）研究区共调出耕地1 689.89 hm²,占耕地总面积的7.62%,整体上呈现出“全局零散、局部聚集”的分布特征。2）研究区可恢复地类农业生产适宜性均值为67.04,具有开展作物种植的良好禀赋条件。3）不同行政区尺度平衡情景下,调入结果在研究区北部空间差异显著,与镇内平衡情景相比,县内平衡情景下,调入耕地的农业生产适宜性均值提高了2.08,综合生态系统服务均值下降了0.67。4）两种情景下,耕地的连片性、质量及稳定性均得到提升,因不受调入规模和行政单元空间范围限制,县内平衡情景下的提升效果更加明显,适当扩大可恢复地类筛选范围有利于提升整体耕地质量并降低重要生态用地筛选概率。该研究构建的耕地空间布局调整模型具有良好的适用性,可为制定农用地布局优化与整治提升方案提供参考依据。     

四川阿坝州草原畜牧业现状、存在问题及发展对策

介绍了阿坝州草原资源和畜牧业发展现状,论述了草原生态保护与畜牧业的关系,剖析了草原生态与畜牧业发展中存在的问题,并针对存在的问题提出了实现草原生态保护和畜牧业平衡发展的对策。     

巴丹吉林沙漠湖泊形成的机理分析

依据实际调查资料并结合前人研究成果,在探明区域水文地质条件的基础上,系统计算分析了沙漠区及外围盆地地下水的补给与排泄,发现沙漠区地下水补给量小于排泄量2.55×108 m3/a,不能解释内陆湖泊水量长久不衰的原因;而位于沙漠区西缘的黑河金塔-鼎新盆地地下水补给量大于排泄量2.66×108 m3/a,未见盆地内地下水位大幅度上升,多余的水量不知去向;与沙漠区衔接的其它盆地地下水资源匮乏且处于补排基本平衡的状态,根本无途径和多余的水量补给沙漠区.前人研究结果证实,横贯我国西北-东西的阿尔金大断裂的东延部分及其所形成的羽翼状断层带存在地表破碎带,且地势西高东低并具有良好的导水性,而这个地表破碎带通过了金塔-鼎新盆地和巴丹吉林沙漠,正好位于沙漠内陆湖泊群附近.而湖泊群一带存在大量钙华和钙质胶结层及湖水中3He/4He的比值,均表明湖泊水经过了深部地壳层的循环,加上黑河正义峡-哨马营段河水海拔高于湖泊群的佐证,认为黑河在金塔-鼎新盆地强烈渗漏所产生的地下水顺着阿尔金断裂自西向东源源不断地补给了巴丹吉林沙漠,经过目前还不为人知的深部循环方式,地下水在湖泊群地表破碎带向上运移形成上升泉,最终成为巴丹吉林内陆沙漠湖泊群水源的补给来源.     

污泥连续水热炭化工程系统研究

水热炭化可以显著改善污泥的脱水性能,促进污泥的无害化、减量化、资源化利用,但目前污泥水热炭化技术的工业化应用鲜有报道。该研究基于工程规模的污泥水热炭化系统开展研究,重点研究了系统工程设计和控制逻辑,开展了系统参数测试,分析了污泥炭、气相和水相的理化性质和组分分布,并在此基础上进行了系统能量平衡分析。结果表明,系统污泥年处理量达1.4×104 t,水热炭化后的三相产物分别为污泥炭28.57%,水相70.00%,气相1.43%,污泥脱水率达75%,综合整个生产系统,系统加热能为454.22 MJ/t,动力耗能为64.80 MJ/t,连续水热炭化工程系统能耗比为83.83%,能量回收率为66.68%,系统具有较高的能耗比。该研究可为生物废弃物连续水热炭化技术的研发和推广应用提供重要的工程依据。     

基于RapidSCAN CS-45的新疆滴灌冬小麦氮肥推荐研究

为给滴灌小麦氮营养状况实时评估和氮肥合理施用提供参考,通过2年田间定位试验,以当地主栽品种新冬22号为试验材料,设置5个施氮水平(0、120、240、360、480 kg· hm-2),利用主动式光谱仪RapidScan CS-45获取各生育时期冠层归一化植被指数(NDVI)和归一化红边植被指数(NDRE),分析其与滴...     

基于时空角度的广东省耕地占补平衡绩效评价

随着社会经济的迅猛发展,我国的城市化水平不断加快,城市面积不断扩张,耕地资源面临着被过度占用的风险,耕地的锐减对国家的粮食安全及生态环境产生了负面影响。在耕地面积逐渐减少的背景下,国家制定了耕地占补平衡相关政策,以期保护耕地、促进土地资源的高效利用以及维护国家粮食安全和社会稳定。本研究从时间角度对广东省2000—2016年耕地占补平衡政策绩效进行评价,从空间的角度通过构建PSR模型对广东省21个市2011—2015年耕地占补平衡政策绩效进行评价。结果显示,在时间维度上2000—2016年政策绩效呈阶段性上升的特点,2016年上升至最大值。在空间维度上,广东省耕地占补平衡政策绩效存在明显的区域差异,粤东、粤西地区在落实耕地占补平衡政策方面取得较好的绩效成果,其中粤西沿海和粤西北山区实施绩效最好,而珠三角平原地区实施绩效较差。最后,在广东省耕地占补平衡政策绩效评价的基础上,从缓解耕地占补平衡压力、加大惠农力度、耕地提质、引入社会资金等四个方面提出合理有效的建议。     

秸秆还田对黄壤农田氮、磷养分平衡的影响

分析2018～2020年不同处理土壤养分、玉米产量、土壤氮磷平衡的差异,筛选出集增产、土壤养分维系及生态环境保护为一体的施肥模式。结果表明,秸秆还田后,土壤有机质、全磷、碱解氮、有效磷含量均有提高,以T4处理(氮、磷减量10%,秸秆还田)最高。秸秆还田增产效果随还田时间增加逐渐明显;T1处理(不施肥、秸秆不还田)经济产量逐年降低,其他处理产量均显著提高。各施肥处理土壤氮素均有盈余,其中,T4处理盈余量随时间增加有下降趋势,T5处理(氮、磷减量30%,秸秆还田)盈余量最低。各施肥处理磷盈余量为165.41～270.16 kg/hm2。相较T2处理(单施化肥),秸秆还田伴随氮、磷化肥减施利于降低环境污染风险。秸秆还田伴随化肥减施能提升土壤养分含量,增加玉米产量,减轻环境污染风险,综合结果显示,T4处理较优。     

脲酶/硝化抑制剂配施氮肥对春玉米农田氨排放的影响

通过两年田间定位试验,探讨脲酶/硝化抑制剂配施氮肥在黑土区玉米体系中的氨减排及氮素增效效果。设置两种耕作模式(条耕和旋耕)和3种氮肥类型(常规尿素、添加脲酶抑制剂尿素、添加硝化抑制剂尿素)。结果表明,条耕产量和氮素利用率分别为8 631 kg/hm2和33.4%,明显低于旋耕;氨挥发总量为20.6 kg/hm2,明显高于旋耕。脲酶/硝化抑制剂配施氮肥的产量和氮素利用率分别为10 737 kg/hm2和46.0%,较常规尿素分别提高25.6%和23.6%;土壤氨挥发累积量为18.6 kg/hm2,明显低于常规尿素。抑制剂类型显著影响氨排放,添加脲酶抑制剂尿素低于添加硝化抑制剂尿素。相同氮素投入条件下,添加脲酶/硝化抑制剂尿素在土壤条耕和旋耕模式下均可实现增产增效及氨减排效果,且添加脲酶抑制剂尿素具有较好的氨减排效果。     

设施菜地土壤氮素运移及淋溶损失模拟评价

设施菜地因大水大肥管理方式导致的氮素淋失已成为当前关注焦点。探寻氮素淋失阻控技术需要首先探明土壤中NO_3~--N的运移和淋失过程,找到淋失阻控的关键点,从而实现蔬菜栽培高产量低环境成本。本研究以京郊设施菜地黄瓜-番茄轮作系统为研究对象,通过田间试验获取土壤温度、湿度、NO_3~--N含量等数据,对反硝化-分解(DNDC)模型进行参数校验,并以农民常规种植模式为基线情景,设置改变土壤基础性质、灌溉量、施氮量等不同情景,运用DNDC模型对设施菜地系统土壤氮素运移及淋溶损失进行定量评价。结果表明:经验证后的DNDC模型能够较好地模拟蔬菜产量、5 cm土壤温度和0～20 cm土壤孔隙含水率变化以及NO_3~--N的迁移过程,是模拟和评价氮素运移和损失的有效工具。模拟不同情景表明,设施菜地0～60 cm土壤NO_3~--N累积主要受灌溉水量和氮肥施入量的影响,此外土壤pH和土壤有机碳的变化也是影响NO_3~--N运移的重要因子。节水节肥是设施菜地氮素淋失减量的最有效方法,相比常规措施,同时减少20%灌溉量和20%施氮量可明显降低59.04%的NO_3~--N淋失量。同时,在节水节肥的基础上改变灌溉方式并提高20%土壤有机碳含量,在保证蔬菜产量的前提下,能够进一步降低69.04%的NO_3~--N淋失量。可见, DNDC模型为设施菜地NO_3~--N淋失评价和阻控提供了一个较好的解决方案。在当前重点关注减氮节水等管理措施的同时,提高土壤本身的质量,不失为一种更有效的减少设施菜地氮素淋失的途径。     

华北平原潮土区粮田氮淋失阻控措施及效果分析

华北平原潮土区是我国重要的粮食主产区,改革开放40多年来该区农业经历了以高水肥投入为主要特征的集约化进程,相应的氮淋失导致的面源污染自20世纪90年代以来不断加剧。本研究针对华北平原潮土为主要类型的粮田,对过去40多年间主要研究文献进行全面分析,梳理氮肥和水分投入与氮淋失之间的定量关系,比较主要农田管理措施对氮淋失的阻控效果及其机理,以期为我国农业面源污染提供决策支持。研究发现,氮肥和灌溉是影响华北平原潮土区粮田氮淋失的主要因素,其中氮淋失与氮盈余量之间呈指数关系,比与施氮量的指数关系更显著。基于机器学习的随机森林回归模型能够考虑包括施肥、灌溉、土壤条件和气象等多因素对氮淋失的影响,未来在定量预测中有较好前景。同等氮肥投入条件下,由于氮供应与作物吸收契合度高,有机无机配施能显著降低氮淋失。以缓控释肥、尿酶和硝化抑制剂为代表的肥料增效剂可以降低约1/3的氮淋失,值得重点推广应用。秸秆还田可以实现包括提高土壤有机物和微生物氮库、增加无机氮缓冲容量等综合效益,有利于降低氮淋失风险(降低比例达10%),但免耕的阻控效应较低且呈现较大不确定性。调整种植制度、休耕、间作套种和种植填闲作物等措施会影响粮食产量,推广过程中应慎重。氮淋失的阻控效果更多受到社会、经济和政策等因素的影响,今后应采取包括生态补偿等手段发挥农民主动性,从政策和法律法规层面创造实施氮淋失阻控措施的社会环境。