21世纪以来三江平原农作物种植结构演化研究

客观分析农作物种植结构演化是优化调整农作物种植结构、推进农业供给侧改革和实现农业现代化的重要基础。基于2000—2015年遥感影像反演数据,利用数理统计分析和GIS空间分析方法,刻画三江平原农作物种植结构时空演变特征及规律。结果表明:1)2000—2015年三江平原大豆与其他作物的种植面积明显减少,而玉米和水稻种植面积显著增加。2)从时序看,15 a间三江平原县域农作物种植结构类型向水稻与玉米等单一化类型演变,且以大豆与其他作物组合型为主导的县域农作物种植结构类型向水稻和玉米组合型转变。3)从空间看,玉米与水稻的单一化类型与组合型主要扩张于东北部河流沿岸及中部地势低平的平原县域,而大豆与其他作物组合型则萎缩至西北和南部地势较高的山地丘陵县域。4)自然环境、社会经济状况、科学技术等因素共同作用推动了三江平原农作物种植面积和种植结构类型时空变化。在国家/区域农业供给侧结构性改革中,三江平原需要调减玉米种植规模,适当调增大豆种植规模,稳定水稻种植规模,形成合理种植结构与布局。     

不同灌溉模式对西辽河平原玉米根系形态特征和生理生化特性的影响

研究了西辽河平原灌区3种主要灌溉方式(浅埋滴灌、膜下滴灌和传统畦灌)对玉米根系形态特征和生理生化特性的影响.采用大田对比试验,以农华101为供试品种,大小垄种植(小垄行距40 cm,大垄行距80 cm),种植密度7.5万株·hm-2,在设定的灌溉定额下(膜下滴灌和浅埋滴灌为3150 m3·hm-2、传统畦灌为4500 ...     

基于Copula的京津冀平原作物水分利用效率驱动因子分析

农业是京津冀地区最主要的用水部门,提高农业用水效率有助于缓解京津冀水资源压力,实现可持续发展。基于VIP模型模拟的1980-2013年京津冀平原作物水分利用效率（WUE）、作物净初级生产力（NPP）、作物实际蒸散发（ETa）,结合同期年平均气温（Tmean）、年降水量（Pre）和年日照时数（Sun）,应用Copula函数理论分别建立WUE与NPP、ETa、Tmean、Pre、Sun的5组联合概率分布函数,计算各驱动因子在低、中、高取值条件下WUE大于任一特定取值的可能性（定义为WUE条件概率）,探索WUE的驱动关系。结果表明：1）驱动因子NPP、ETa、Sun取值越大,WUE大于任一特定取值的可能性越大;而驱动因子Tmean和Pre取值越小,WUE大于任一特定取值的可能性越大。2）若以各驱动因子分别在高、低取值条件下的WUE条件概率的差值来反映WUE对各驱动因子大小的敏感程度,WUE对NPP的大小最为敏感,而后依次是Sun、ETa、Pre、Tmean。3）对比不同驱动因子相同取值条件下的WUE条件概率,较低的NPP会明显抑制WUE的大小,提高NPP对WUE的提升有明显的保障作用。综上所述,作物WUE同时受光合作用和蒸腾作用两个生理过程控制,较难确定光合和蒸腾对WUE的驱动关系;WUE与驱动因子的联合概率分布和条件概率分析指出,在京津冀平原可以采用在控制耗水的条件下提高NPP的策略,该策略可能比在控制产量的条件下减少耗水的策略更有效。     

Phosphorus status,use and recycling in a Chinese peri-urban region with intensive animal husbandry and cropping systems Results from case study in a Sino-German applied research collaboration project

The Sino-German research collaboration project, “Recycling of organic residues from agricultural and municipal origin in China” (2008–2012), comprising different interdisciplinary research groups, and also German small and medium-sized enterprises, aimed at developing integrated strategies and solutions for the recycling of organic residues in China. In an intensive crop-livestock agricultural region in the Shunyi District of Beijing, five typical cropping systems were investigated. The research was conducted in the form of analyses of phosphorus (P) in soil, plants, animal feed, animal products, manures, mineral and organic fertilizers and the derivation of the corresponding nutrient balances and P flows. The mean annual P balance surplus was 492 kg·ha⁻¹·yr⁻¹ P for the vegetable production system, significantly higher (P<0.05) than that for orchards (130 kg·ha⁻¹·yr⁻¹P) and cereal crops (83 kg·ha⁻¹·yr⁻¹ P). Plant-available P (Olsen-P) concentrations of topsoils (0–20 cm) had good correlations with the amounts of P applied (from mineral and organic sources). Compared to results from the Second Chinese National Soil Survey of 1981, mean concentrations of available P in soils of 19 plots investigated in Shunyi District increased 10-fold (from 7.3 to 60 mg·kg⁻¹) from 1981 to 2009. On average, the critical limit for Olsen-P concentrations (>30 mg·kg⁻¹) that can lead to increased risk of P loss was exceeded in all five cropping systems. With feed additives, the “natural background value” (Chinese Environmental Quality Standard for Soils) of copper and zinc in topsoils was exceeded at several sites. Screening for several substances in the veterinary antibiotic classes of sulfonamides, tetracyclines, and fluoroquinolones revealed widespread topsoil contamination. Calculated livestock densities were 10.6 livestock units per ha arable land in 2007. Animal husbandry is increasingly conducted in large operations, making traditional ways of reuse difficult to apply. Comparing three management systems for treatment of organic residues from a pig farm via aerobic (composting) or anaerobic (biogas) treatment in a life cycle assessment, the resulting cropland demand for a sustainable land application of biogas effluent varied between 139 and 288 ha·yr⁻¹, well above the cropland area owned by the farm (10 ha). The mismatch problems in the above context between business-as-usual and improving performance are framed and discussed as (1) the mismatch between centralized animal husbandry and smallholder farming, (2) the mismatch between livestock density and cropland, (3) nutrient (including P) recycling and increasing organic matter content versus energy production, (4) subsidies for compost production and biogas, as well as (5) advances in the regulatory framework in China.     

关中平原近200年来洪涝灾害研究

在对关中平原近200年来历史资料的搜集、统计和分析的基础上,研究了该时期关中平原洪涝灾害的等级序列、年际变化、季节变化、空间变化及灾害成因。结果表明:关中平原这一时期共发生洪涝灾害81次,平均每2.53年发生1次,从民国中期开始该地区洪涝灾害发生频率有明显增加的趋势。该地区洪涝灾害以第二级(中度偏涝)为主,共发生47次,占洪涝灾害总数的58%;第三级(大涝)共发生24次,占洪涝灾害总数的29.6%;第一级(轻度偏涝)和第四级(特大涝)分别发生7次和3次,各占洪涝灾害总数的8.6%和3.8%。关中平原近200年来洪涝灾害的发生具有明显的时间和空间差异。洪涝灾害主要集中于渭河中下游的西安、蓝田、周至、渭南、华县、大荔、华阴以及洛河下游的铜川、千河下游的宝鸡等县市。关中平原近200年来洪涝灾害的发生具有明显的季节差异,多集中在夏秋季的7~9月。此外,关中平原地势平坦、土质疏松、地表植被较稀少,所以同样的降水量在该平原较易造成洪涝灾害的发生。     

三江平原典型草甸小叶章湿地土壤水分扩散率研究

运用水平土柱入渗法模拟研究了三江平原典型草甸小叶章湿地土壤的水分扩散过程以及水分扩散率与土壤含水量之间的关系。结果表明:草甸沼泽土各土层的含水量与Boltzmann常数分别符合不同的关系曲线,且差异主要与粘粒含量和基质势有关;各土层的Bo-ltzmann常数自表层向下依次降低,且差异达到极显著水平(p<0.01);草甸沼泽土各土层的水分扩散率存在较大差异,0-20cm土层最高,30-40cm土层最低;草甸沼泽土与盐碱化沼泽土、人工湿地水稻土的水分扩散率存在显著差异,原因与不同类型土壤各土层的理化性质及理化过程有关;草甸沼泽土各土层的水分扩散率随土壤含水量的增加均呈指数增长曲线变化,且表层土壤的增长曲线相对较陡。     

松嫩平原土地利用变化的聚类分析

在松嫩平原1989年和2004年土地利用TM卫星影像遥感解译的基础上,对该区土地利用变化进行数量变化和转移矩阵分析,揭示松嫩平原土地利用变化的主要特点.应用数据统计软件SPSS,对全区21市县土地利用变化进行聚类分析,将全区分为8个分区:综合治理区、草原保护区、沙碱并治区、退耕还草区、湿地保护区、水田发展区、环境待改善区和环境较好区.根据8个分区的特点,因地制宜,提出合理的对策和建议,供相关部门参考.     

基于遥感方法的银川盆地植被发育与地下水关系研究

干旱区的水文地质及生态地质环境研究一直是水文地质学的研究热点。从流域尺度上研究地下水变化的生态效应问题已经引起了广泛的关注。银川盆地地处干旱地区,自然生态环境十分脆弱,植被的发育与地下水有着极为密切的关系。由于遥感技术在大尺度问题的研究方面具有极大的优越性,因此,本文将遥感技术与地下水数据相结合,引入条件植被覆盖率的概念,对银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深进行了研究,并对适宜水位埋深范围内,水质矿化度的影响进行了探讨。结果表明:银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深范围为2-4m,在此埋深范围内,矿化度小于2.5g/L时,地下水水质利于植被发育。     

不同管理模式下农田水氮利用效率及其环境效应

 【目的】定量化不同水氮管理模式下的农田水氮利用效率和环境效应,为制定优化的水肥管理措施提供理论指导。【方法】在华北平原北部的冬小麦-夏玉米轮作区,设置了农民习惯和基于土壤水分养分实时监测的优化管理两种水氮管理模式。首先,应用田间系统的观测数据（2004年10月至2006年9月）对水氮管理模型进行了校验,然后应用校验后的模型计算得到了两种水氮管理模式下的作物产量、农田水分渗漏、氮素淋失、气体损失和水氮利用效率等。【结果】2年内农民习惯和优化管理下的灌水量差别不大,而优化管理的施肥量（540 kg N·hm-2）仅为农民习惯施肥量（1 100 kg N·hm-2）的一半。农民习惯和优化管理模式下的作物年平均产量分别为11 579和11 748 kg·hm-2;两者的水分利用效率分别为1.65和1.72 kg·m-3;氮素利用效率分别为15和24 kg·kg-1 N。氮素淋失和氨挥发是氮素损失的主要途径,农民习惯和优化管理下的氮素淋失分别为407和68 kg N·hm-2;氨挥发分别达到了282和104 kg N·hm-2。【结论】优化管理下的作物产量和水氮利用效率都高于农民习惯管理的,并且氮素损失明显低于农民习惯管理。因此,为了保证该地区的农业可持续发展,必须改进当前农民习惯的水氮管理措施。     

我国西北平原地区林业生态服务功能评价

[目的]评价我国西北平原地区林业的生态服务功能。[方法]通过对西北平原地区林业的调查与监测,以县为最小单位,采取普查与典型调查相结合的调查方法,在评价上利用物质量评价法对西北地区平原林业的生态服务功能进行了评估。[结果]2005年西北地区平原林业在涵养水源、保持土壤、植被固碳、土壤固碳、植被制氧、吸收二氧化硫和滞尘方面均发挥了巨大作用,其各自生态服务功能值分别为32075．8万m＾3／a、2．8×10＾6万t／a、1254万t／a2752．8万t／a、3354．3万t／a、53．0万t／a和8510万t／a。[结论]为我国西北地区平原林业的生态服务功能研究奠定了基础。