土地利用规划对可持续发展的影响分析——以南京市江宁区为例

从理论分析入手,论述了土地利用规划对可持续发展的影响,借用"熵"理论定性描述了土地利用规划与可持续发展的系统关系,指出土地利用规划是可持续发展的保证。以南京市江宁区为例进行了实证分析,得出土地利用规划实施对经济的快速高效发展、社会的可持续发展以及生态环境的改善都具有积极影响。针对江宁区土地利用规划中存在的建设用地增长迅速、农村建设用地集约化水平低及耕地质量保护形势严峻等问题,提出了严格保护耕地和基本农田、实施土地生态规划与设计和加强土地集约利用的对策建议。     

黄土高原丘陵区地形和土地利用对土壤有机碳的影响

土壤有机碳(SOC)作为土壤中重要的组成部分及植物生长的主要元素,在地球生态系统中起着举足轻重的作用,是全球环境尤其是气候变化的重要影响因素。以黄土高原王茂沟小流域为研究对象,通过间隔为150m经纬网格分5层采集0～100cm土壤样品,采集土壤样品包括4种地形(坡顶、坡上、坡中、坡下)和5种土地利用类型(坡耕地、林地、草地、灌木、梯田),共采集土壤样品1 540个,探讨地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域SOC含量和分布影响,并通过Kriging插值计算流域内SOC空间分布。结果表明,黄土丘陵第一副区王茂沟小流域在0～100cm土层中,SOC平均含量坡上(4.49g·kg~(-1))和坡中(4.30 g·kg~(-1))含量最高,其次为坡下(3.97 g·kg~(-1)),坡顶SOC含量最低(3.34g·kg~(-1));坡耕地SOC含量最低。林地(4.31 g·kg~(-1))、梯田(4.25 g·kg~(-1))、草地(4.12 g·kg~(-1))和灌木(3.82 g·kg~(-1))分别较坡耕地(3.47 g·kg~(-1))SOC含量增加24.2%、22.4%、18.7%和10.1%。表层SOC更易受到环境因子的影响,梯田等水土保持措施可明显固存深层(20cm)SOC。方差成分估计表明,土地利用、地形、深度以及土地利用与地形的交互作用对流域剖面SOC含量空间分布有着极显著的影响(P0.01),其中地形对SOC含量的贡献率最高(32.50%)。土地利用与地形的交互作用在各因子的交互作用中表现出对SOC含量变异解释度最高(7.4%)。流域SOC在空间上呈斑块分布,随着深度的增加,流域SOC的空间分布向均一性发展。研究结果为黄土区水土保持措施规划及退耕还林的固碳效益评价提供了科学依据。     

基于LSTM神经网络模拟的陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量变化

为分析陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施的贮水效果,本研究利用春小麦/豌豆（W/P）、豌豆/春小麦（P/W）轮作的长期定位试验,分别设置传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作秸秆覆盖（TS）和免耕覆盖（NTS）4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量为输入因子,以月土壤贮水量为输出,建立基于长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）神经网络的土壤贮水量预测模型,并对该模型的有效性进行评估。研究结果表明：1）基于LSTM神经网络建立的土壤贮水量模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量预测具有较好的适用性,模型模拟结果的平均均方根误差为7.76 mm,平均绝对误差为6.95 mm,相对误差控制在-5%~+5%的范围内。2） P/W轮作序列中各处理的土壤贮水量均比W/P轮作序列增加1.09%~1.43%。3）不同轮作序列,NTS处理的贮水效果均优于其他3种耕作措施,在W/P轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加2.89%、1.70%和2.46%;在P/W轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加3.03%、1.91%和2.57%。4）不同降水年型,NTS处理的土壤贮水量最高,且干旱年效果更加显著,其中丰水年NTS处理的土壤贮水量比T、NT和TS平均增加2.71%、1.48%和2.19%,而干旱年平均增加3.97%、2.54%和3.64%。5）保护性耕作措施的贮水效果随季节发生变化,作物生长前期（3-5月）保护性耕作措施的贮水优势较为明显,进入作物生长旺盛期（5-6月）保护性耕作措施与传统耕作的贮水效果差异不显著,而作物生长后期（7月）保护性耕作措施较传统耕作土壤贮水量明显增加。基于LSTM神经网络模拟环境下免耕覆盖的贮水保墒效果最好,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的保护性耕作措施。     

关中地区大蒜临界氮浓度稀释曲线及验证

过量施氮是关中地区大蒜生产的突出问题。构建针对关中地区主栽大蒜品种的临界氮浓度稀释曲线模型,进行氮素营养诊断和调控,对大蒜减氮稳产十分必要。基于2 a的大田试验,选用关中地区2个代表性主栽大蒜品种(苍山和改良蒜),设置施氮水平0(N0)、60(N60)、120(N120)、180(N180)、240(N240)、300(N300)kg/hm2(基追比4:4:2),分析不同施氮水平对地上部干物质和植株氮浓度的影响,分别构建了2个品种大蒜的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明:关中大蒜地上部临界氮浓度与最大干物质符合幂函数关系。使用基于临界氮浓度稀释曲线模型构建的氮营养指数模型对各处理氮素营养状况进行诊断,N240处理的氮营养指数接近于1,且可以获得最大的地上部干物质和相对产量。同时,氮营养指数与相对地上部干物质、相对产量的相关性均达到极显著水平。因此,240 kg/hm2可以作为关中地区大蒜施氮量的重要参考,该研究构建的大蒜临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数模型对于大蒜的氮素营养诊断和精确施氮具有重要的意义。     

甘肃小麦品质的区域间差异和利用潜力分析

为了明确甘肃大田小麦品质的区域间差异和利用潜力,以甘肃省9个市州的316份样品为试验材料,参照国家标准,全面分析了小麦籽粒品质性状。结果表明,甘肃大田小麦籽粒蛋白质含量平均值13.60%,湿面筋含量32.86%,面团稳定时间3.1 min,拉伸阻力132 BU,延伸度166 mm,主要满足面条、馒头、饺子等传统主食和饼干制作要求,而对面包和糕点等食品加工的达标率较低,提高面团稳定时间是实现甘肃小麦优质强筋生产的关键。甘肃小麦被测蛋白质、粉质、拉伸等品质参数在区域间差异极显著(P0.001)。西峰、平凉、白银、武威、张掖5市小麦蛋白质含量14%左右,湿面筋含量高于30%,稳定时间大于3 min,品质改良应注重稳定时间的提高,可作为甘肃省中强筋面粉生产基地;定西市和天水市小麦湿面筋含量较高,但稳定时间低于2.5 min,应强调面团筋力的改善;陇南市小麦蛋白质含量12.48%,湿面筋含量29.52%,稳定时间3.0 min,除满足传统食品外,在弱筋食品的加工方面有一定潜力,应侧重中弱筋面粉的生产;临夏州小麦蛋白质含量11.33%,湿面筋含量26.28%,稳定时间1.8 min,主要以满足饼干、蛋糕和糕点等食品为主,可作为弱筋面粉生产基地。     

近54年内蒙古自治区西部沙尘暴的变化趋势

[目的]研究近54 a内蒙古自治区西部沙尘暴天气发生频次的变化特征,为该区沙尘暴天气的科学预测和防治提供理论依据。[方法]采用线性回归、5 a滑动平均、小波分析、滑动t检验、Mann-Kendall检验方法分析内蒙古自治区西部24个气象站点沙尘暴日数的变化趋势、周期性、突变性等特征。[结果]①近54 a来沙尘暴天气发生频次可分为高频期(1960—1975年)、快速减少期(1976—1992年)和低频期(1993—2013年)。沙尘暴发生的频次分别为17,9和4 d/a;发生频次的周期性存在31,22,13 a三个长周期和5,8,1.5 a三个短周期的波动变化。②1986年前后沙尘暴发生频次出现了明显的突变现象,1976—1986年的线性递减率为0.76 d/a,1987—1992年的线性递减率为1.4 d/a。[结论]近54 a内蒙古自治区西部沙尘暴日数变化呈波动下降趋势,且存在明显的周期性和突变性特征。     

三峡库区脐橙园土壤养分、酸度变化特征与施肥管理对策——以秭归县水田坝乡为例

通过对三峡库区脐橙产业分布典型区域脐橙园土壤养分含量和酸度指标的系统调查,分析了三峡库区脐橙园土壤有机质和主要大量元素、微量元素含量状况和土壤酸碱度现状,进一步采用相关性和主成份分析法,揭示了土壤有机质、主要大量养分元素变化与土壤酸化过程的相互关系.结果表明,该区域三峡库区紫色砂岩分布区脐橙园土壤有机质含量分布不均、多数处于较低水平,且具有缺N、低p、富K的特点;土壤速效态N、P、K含量差异较大,65%土壤有效态N缺乏,45%左右土壤速效P、K含量偏低;有效Zn缺乏的土壤占有较高比例;随着脐橙种植年限的增加,土壤有效态养分含量呈提高的趋势,但是,由于化学肥科的长期过量施用,土壤酸化趋势明显,如果不采取合理的对策,容易引起土壤退化.采用"增库、调流"措施,合理调整有机、无机肥的比例,结合叶片诊断补充微量元素,利用秸秆进行园地覆盖,套种饲草,施用石灰、磷矿粉、煤渣类土壤改良剂,是改普土壤结构、协调土壤养分供应、缓解土壤酸化的重要措施.     

怒江干旱河谷灌溉定额变化趋势分析

利用福贡、潞江坝、孟定等3个站1960～2000年逐月气象数据及作物种植、农业耕作等资料,采用Mann-Kendall法和R/S分析法研究了怒江干旱河谷区近40年来的干湿变化及农业灌溉定额的转折变化趋势.结果表明,怒江河谷内降水增多、气温下降、年ET0有增有减,但整个河谷朝湿润化演变;水稻灌溉定额和农业综合灌溉定额大多呈减少趋势,只有潞江坝的水稻例外.怒江河谷内气象因子、干湿指数的转折点在20世纪70～90年代初都出现过,但ET0、水稻灌溉定额、农业综合灌溉定额没有转折变化.进一步分析发现了福贡、潞江坝站ET0变化的"蒸发悖论"现象,反映出西南纵向岭谷区受特殊地理环境的作用下,呈现气候环境和灌溉定额变化趋势的复杂性.     

Assessing the effects of vegetation and precipitation on soil erosion in the Three-River Headwaters Region of the Qinghai-Tibet Plateau,China

Soil erosion in the Three-River Headwaters Region (TRHR) of the Qinghai-Tibet Plateau in China has a significant impact on local economic development and ecological environment. Vegetation and precipitation are considered to be the main factors for the variation in soil erosion. However, it is a big challenge to analyze the impacts of precipitation and vegetation respectively as well as their combined effects on soil erosion from the pixel scale. To assess the influences of vegetation and precipitation on the variation of soil erosion from 2005 to 2015, we employed the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) model to evaluate soil erosion in the TRHR, and then developed a method using the Logarithmic Mean Divisia Index model (LMDI) which can exponentially decompose the influencing factors, to calculate the contribution values of the vegetation cover factor (C factor) and the rainfall erosivity factor (R factor) to the variation of soil erosion from the pixel scale. In general, soil erosion in the TRHR was alleviated from 2005 to 2015, of which about 54.95% of the area where soil erosion decreased was caused by the combined effects of the C factor and the R factor, and 41.31% was caused by the change in the R factor. There were relatively few areas with increased soil erosion modulus, of which 64.10% of the area where soil erosion increased was caused by the change in the C factor, and 23.88% was caused by the combined effects of the C factor and the R factor. Therefore, the combined effects of the C factor and the R factor were regarded as the main driving force for the decrease of soil erosion, while the C factor was the dominant factor for the increase of soil erosion. The area with decreased soil erosion caused by the C factor (12.10×10³ km²) was larger than the area with increased soil erosion caused by the C factor (8.30×10³ km²), which indicated that vegetation had a positive effect on soil erosion. This study generally put forward a new method for quantitative assessment of the impacts of the influencing factors on soil erosion, and also provided a scientific basis for the regional control of soil erosion.     

PTDCA模式在黄土丘陵区防护林建设中的应用

笔者通过黄土丘陵区防护林综合配套技术构建的实践与探索,结合林业工程的生态公益性出发,以参与式PDCA项目周期管理方法为基础,创造性地引入培训(Train)这一环节,提出了增能扩效PTDCA项目周期管理模式。具体阐述了PTDCA的涵义,从制定计划、培训、项目实施、监测评估和完善改进5个方面介绍了PTDCA在防护林建设中的应用过程,指出了项目实施具有提高森林覆盖率、提高造林成活率与保存率、增加林木生长量和加强培训效果4个方面的成效,最后对PTDCA项目周期管理模式今后的发展进行了展望。