TRANSFORMATION OF AGRICULTURE ON THE LOESS PLATEAU OF CHINA TOWARD GREEN DEVELOPMENT

● Agriculture on Loess Plateau has transformed from food shortage to green development. ● Terracing and check-dams are the key engineering measures to increase crop yields. ● Agronomic measures and policy support greatly increased crop production. ● Increasing non-agricultural income is a key part of increasing farmers’ income. ● Grain for Green Program had an overwhelming advantage in protecting environment. Loess Plateau of China is a typical dryland agricultural area. Agriculture there has transformed from food shortage toward green development over the past seven decades, and has achieved world-renowned achievements. During 1950–1980, the population increased from 42 to 77 million, increasing grain production to meet food demand of rapid population growth was the greatest challenge. Engineering measures such as terracing and check-dam were the crucial strategies to increase crop production. From 1981 to 2000, most of agronomic measures played a key role in increasing crops yield, and a series of policy support has benefited millions of smallholders. As expected, these measures and policies greatly increased crop production and basically achieved food security; but, low per capita GDP (only about 620 USD in 2000) was still a big challenge. During 2001–2015, the increase in agricultural and non-agricultural income together supported the increase in farmer income to 5781 USD·yr^–1. Intensive agriculture that relies heavily on chemicals increased crop productivity by 56%. Steadfast policy support such as “Grain for Green Program” had an overwhelming advantage in protecting the natural ecological environment. In the new era, the integration of science and technology innovations, policy support and positive societal factors will be the golden key to further improve food production, protect environment, and increase smallholder income.     

典型草原建群种长芒草(Stipa bungeana)在中国的潜在分布范围预测及主要影响因子分析

以广泛分布在中国北方典型草原的建群种长芒草为研究对象,利用Maxent模型对长芒草在中国当前及未来气候变化下的潜在分布区进行预测并对主要影响其分布的环境变量进行分析,结果表明,采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)对模型精度进行检验所得到的训练数据与测试数据的受试者工作特征曲线面积(areaunder ROC curve,AUC)分别为0.962和0.950,表明模型预测结果可靠,当前中国长芒草高适宜性分布区主要有5个,分别为黄土高原分布区、泰山-沂蒙山分布区、横断山分布区、藏南谷地分布区及天山分布区。在RCP2.6(representative concentration pathways 2.6)和RCP8.5(representative concentration pathways 8.5)两种气候情景模式下预测得到的2070年长芒草最适宜的潜在分布区有逐渐缩小的趋势。Jackknife检验对主导环境变量的筛选结果显示,影响长芒草分布的主要环境变量有地形粗糙度指数(terrain roughness index,tri)、9月降水量(precipitation 09,prec09)、气候湿度指数(climatic moisture index,topowi)、2月最高温度(maximum temperature 02,tmax02)、12月降水量(precipitation 12,prec12)和12月平均温度(average temperature 12,tavg12)。结果可为气候变化背景下中国典型草原的可持续管理提供科学依据。     

中国农村可再生能源技术应用对温室气体减排贡献的研究

该文以国内外温室气体减排和能源领域的相关研究为基础,根据中国农村可再生能源技术特点,研究提出了适于农村可再生能源特点的燃料燃烧温室气体排放系数和粪便管理CH₄排放系数,以及CO₂和CH₄减排量的计算公式,并分析了农村可再生能源技术对减排温室气体的贡献。     

火龙果周年液流特征及其对环境因子的响应

为探明火龙果蒸腾规律,采用田间大棚试验,研究了4 a生火龙果树主茎的液流速率,并同步监测相关环境因子,分析其液流特征及其与各因子间的关系。结果表明：火龙果单日液流以春季（3-5月）最高（平均值11.95 g/h）,其次是冬季,最小是夏季,呈显著性季节变化;单日液流主要呈单峰曲线,峰值出现频率最多的时段是在10:00-13:00,谷值主要出现在17:00-20:00,随后至24:00液流呈增长趋势,零点到日出前液流速率变化平缓;白天（日出-日落期间）的液流量占全天的49.60%～71.51%,夜间则降低。伴随春季火龙果新梢的大量生长,白天的液流峰值和日液流总量为四季中最高,说明生育期起主导作用,但春季的夜间液流占比（平均31.05%）显著低于其他季节（P<0.01）;夏季峰值出现的时间分散在上午或者下午,且液流量较低,说明高温和强光产生了抑制作用;其余季节峰值则集中在中午。白天与夜间液流总量呈显著正相关,相关系数为0.917（R2=0.841,n=84）。瞬时尺度下液流速率与光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation,PAR）呈正相关（P<0.01）,但与饱和水汽压差（Vapor Pressure Deficit,VPD）等呈负相关（P<0.01）。昼夜间液流对空气相对湿度（Relative Humidity,RH）和气温的响应相反。研究结果为火龙果水分及营养管理提供科学依据,在火龙果大棚生产的周年水肥管理中,满足春季需求是重中之重。     

冬季采暖保育猪舍送排风管道组合换气系统设计与评价

为实现保育猪舍内局部环境通风调控,该研究设计一种垂直送排风管道组合换气系统。采用CFD（Computational Fluid Dynamics）技术对垂直管道通风模式下舍内的空气流场进行模拟,并以相对湿度和CO2浓度作为输入变量建立通风模糊控制系统。模拟结果显示保育猪所在水泥地板区域风速保持在0.1～0.2 m/s。参照模拟结果,以猪栏为通风单元对保育猪舍通风系统进行改造,舍内气流不均匀性系数在0.1以下,表明采用该换气系统的保育猪舍通风均匀性较好;猪舍温度在21～25 ℃,相对湿度小于70%,NH3浓度小于5 mg/m3,CO2浓度小于1 200 mg/m3,舍内各项环境参数适宜保育猪健康生长。系统运行功耗为270～1 150 W。现场测试与分析结果表明,该垂直送排风管道组合换气系统,可以精确控制猪舍环境,兼顾冬季猪舍通风与保温问题。     

资源环境硬约束下中国耕地休耕优先区识别

为厘清全国耕地资源环境本底并识别中国休耕优先区,该研究从生态保护红线、土壤污染状况、地下水超采和耕地质量等级等4个维度,运用生态保护红线划定、内梅罗综合污染指数、地下水水位变幅等方法系统分析中国耕地资源环境胁迫因子空间格局及分异特征,并构建多准则休耕规则识别不同情景下中国休耕规模及优先区的空间分布。结果表明：1）中国北方划入生态保护红线范围内耕地面积远高于南方,划入一级生态保护红线范围内耕地占3.57%;2）中国耕地重、中度污染面积分别占1.23%和2.31%,南方整体污染高于北方且南方呈局部分散、北方呈点状集聚格局;3）地下水超采区集中于河北、河南、吉林和江苏,重度超采区仅占0.68%;4）耕地质量总体一般,劣等、低等耕地面积分别占3.69%和14.0%,北方明显高于南方且大范围分散分布。依据多准则休耕规则综合评判,划入休耕优先区占全部耕地的23.70%,比食品安全优先、产能损失最小和生态保护优先3种情景分别高8.40%、4.18%和3.12%,其中禁植必休区、限植休耕区和重点轮休区分别为1.95%、4.71%和6.18%。因此,必须从源头治理视角厘清耕地资源环境本底,权衡休耕的迫切性,为国家层面上休耕规划有效落地、污染休耕治理和耕地保护创新提供技术支撑。     

反光膜对育肥羔羊生理指标和生长性能的影响

该研究对单彩钢屋顶外表面铺设反光膜,以解决实际生产中单彩钢屋顶育肥羊舍热应激严重的问题。选择两栋建筑结构相同的敞棚羊舍,其中一栋单彩钢屋顶外铺反光膜（铺膜舍）,另一栋单彩钢舍作为对照（对照舍）。利用红外热像仪对夏季（6－8月份）屋顶内表面温度进行阶段性（前期第1～7 天、中期第8～37天和后期第38～67天）热成像分析,同时计算各阶段屋顶内表面辐射热,并通过测定育肥羔羊生长性能和生理指标评价反光膜缓解育肥羔羊热应激的效果。结果表明：1）试验期间对照舍屋顶内表面温度、屋顶内表面辐射热均在11:30达到最高值,铺膜舍则在14:00达到峰值;整个试验期铺膜舍屋顶内表面温度较对照舍平均降低7.31 ℃,尤其每天9:00-16:30降低显著（P<0.05）,此外,铺膜舍屋顶内表面辐射热较对照舍降低8.85%。2）试验全期铺膜舍环境温度较对照舍平均降低0.55 ℃,尤其前期9:00-13:00显著降低,达1.78 ℃（P<0.05）。 另外,舍内环境温度与屋顶内表面温度、屋顶内表面辐射热均表现出显著线性正相关关系（P<0.01）;3）试验全期铺膜舍羔羊日均质量增加较对照舍显著提高10.97%（P<0.05）,试验中期和后期两舍育肥羔羊的饮水量存在显著差异（P<0.05）,分别较对照舍提高15.58%和12.66%;呼吸频率较对照舍降低5.31%（P<0.05）。可见,单彩钢屋顶外铺反光膜可有效改善屋顶的隔热性能,改善育肥羔羊的生理指标和生长性能,缓解其热应激。     

节节麦小穗上不同粒位种子萌发对环境因子的响应

为明确节节麦小穗上不同粒位种子萌发对环境因素的响应差异,采用培养皿法测定了小穗基部小花形成的第1粒种子(S1)和相邻上部位置小花形成的第2粒种子(S2)萌发对酸碱胁迫、盐胁迫和水分胁迫的响应.结果显示:S1和S2萌发均对pH要求不高,但在供试pH为3～10时,S2的萌发速率大于S1.与S1相比,S2萌发具有较强的耐盐性...     

环境条件和微生物对灭线磷降解的影响

环境条件和微生物影响灭线磷在土壤中的降解。随着土壤含水量和温度的增加,灭线磷的降解速度加快;微生物对灭线磷的降解有显著影响,30℃、含水量为40%条件下,未灭菌土中灭线磷的半衰期为16.6 d,灭菌土中灭线磷的半衰期为31.6 d;有机质对灭线磷的降解也有显著影响,有机质含量高,有利于灭线磷的降解;灭线磷在碱性土壤中的降解快于在酸性土壤中;30℃、含水量为40%条件下,灭线磷在3种土壤中的降解速度为:东北黑土＞广东红土＞山东砂壤土。     

香椿幼树光合作用及其影响因子研究

香椿叶片光合速率季节性变化为双峰曲线,最高峰出现在 6月,次高峰出现在 8月。日变化也呈双峰曲线,最高峰出现在 9:30,次高峰出现在 16:30,午间有明显的“午休”现象,叶片光合能力等非气孔因素是导致午休的主要原因。香椿光合作用的光饱和点为 110 0 μmol·m-2 ·s-1,补偿点为 5 3.9μmol·m-2 ·s-1。光合作用最适温度为 35.8℃。