从栅格到县域:中国粮食生产的资源潜力区域差异分析

粮食安全是国家安全的重要组成部分。论文通过构建生产潜力模型,利用GIS技术,定量计算了1km×1km栅格和县域尺度中国粮食生产潜力;通过对粮食生产的资源禀赋状况逐级评判,揭示了中国不同地区粮食生产的资源潜力。结果表明:中国平均光温、水资源和土地资源分别具备1倍多、1倍以及近1/3的增长空间。中国县域粮食资源潜力差异显著,内蒙古及长城沿线以及黄土高原地区为县域粮食资源可开发空间较大的区域,西北、黄淮海、四川盆地区为可开发程度较低的地区。     

全球气候变化下中国农业生产潜力的空间演变

农业生产潜力对区域农业发展和农业产业投资与布局等具有重要影响。然而,当前的研究较少探讨1980年代以来我国区域农业生产潜力空间演变特征,以及就未来气候变化对中国区域农业生产潜力所产生的可能影响也还较少关注。为此,论文对1980年代以来中国区域农业生产潜力的空间演变特征进行了分析,并就未来气候变化对中国区域农业生产潜力的可能影响做出了估计,研究发现：1961—2012年中国农业生产潜力的地理分异特征异常显著,其中东南较高,西北相对较低,同时呈现出较为明显的纬度地带性规律。1980年代以来我国农业生产潜力减少的区域主要是集中在胡焕庸线以东的地区,其中四川盆地和华北平原中部等地区的农业生产潜力减少最为明显,约在4%以上,而水分有效系数的下降是其农业生产潜力减少的主要因素,农业生产潜力增加的地区则主要位于长江中下游和华北平原南部等地。在当前的全球变化趋势下,模拟得到,2041—2060年我国农业生产潜力减少的区域可能主要位于长江以南以及青海中部地区,其中四川盆地和湖北中南部等地的农业生产潜力下降趋势最为明显,因而这也可能会给这些地区的平均粮食产量带来一定程度的下降。     

典型湿地生态系统碳循环模拟与预测

以植物生理生态特性和有机碳周转动力学原理为基础,利用室内模拟培养试验结果率定了温度、积水强度、冻融交替对湿地有机碳分解矿化的影响参数,建立了典型湿地生态系统碳循环模拟模型.利用实地观测的数据对模型进行了检验,对模型的灵敏性进行了分析,同时利用该模型进行了情景预测.结果表明,所建模型能较好地模拟中温带（三江平原）和亚热带（洞庭湖）湿地生态系统的碳通量和碳累积特征,沉积物呼吸的模拟值与实测值呈极显著相关关系（p<0.01）;三江平原常年积水沼泽有机碳密度约为80×10⁹ g·km^-2,洞庭湖湿地碳密度约为20×10⁹ g·km^-2;三江平原常年积水沼泽和季节性积水沼泽每年碳的净固定速率分别为104　g·m^-2和76 g·m^-2;该模型对温度和大气CO₂浓度变化反应敏感.在既定的水文条件下,大气CO₂浓度升高和增温可能会使湿地生态系统的碳交换变得更为活跃;在CO₂浓度倍增和增温小于2.5℃的气候变化情景时,系统净初级生产力（NPP）和积累的有机碳密度增加,系统仍为大气的CO₂ 汇,但气候变暖的进一步加剧并不利于湿地有机碳的积累,由于CO₂施肥效应和温度升高增加的系统NPP补偿不了因温度升高导致的沉积物呼吸速率加快而损失的碳,季节性积水沼泽生态系统积累的有机碳甚至出现明显的下降趋势.     

产业转型升级与绿色全要素生产率提升的互动关系——基于中国116个地级资源型城市的实证研究

促进产业转型升级,提升绿色全要素生产率是推进我国资源型城市高质量发展的关键。但是,产业转型升级能否提升绿色全要素生产率在学术界一直存在争论。以2003— 2018年中国116个地级资源型城市为对象,分析了产业转型升级与绿色全要素生产率提升的演化特征和互动关系。结果表明：（1）56.9%的资源型城市产业转型升级并不理想,处于产业结构高级化和合理化不同步或双低的状态;有57.8%的资源型城市绿色全要素生产率实现了正增长,但仍有一些资源型城市绿色全要素生产率增长缓慢,主要是因为技术效率未得到有效改善。（2）PVAR模型和脉冲响应估计结果表明,资源型城市绿色全要素生产率提升的滞后期对其自身的影响存在负向作用。同时,资源型城市长期的传导路径为绿色全要素生产率提升受到反映产业结构合理化的泰尔指数的负向冲击后,对产业结构高级化产生持续性的积极作用,之后,产业结构高级化不断对自身产生正向冲击作用。（3）通过方差分解预测可知,未来绿色全要素生产率提升、产业结构高级化与合理化仍主要依赖自身发展路径。产业结构高级化对绿色全要素生产率提升的解释力高于产业结构合理化的解释力。随着期数的增加,产业结构高级化与绿色全要素生产率提升的相互解释力逐渐上升。     

我国淡水水域光合产物的气候生产力探讨

根据太阳辐射在水体中的有效分布、生长季水温和浮游植物光合生态特性等因子,模拟计算了我国大陆东部淡水水域的光合生产力、气候生产力及其季节变化的地理规律。从中得知,这些水域初级产物的年气候生产力主要呈纬向分布,由南向北递减,各地范围在 1.6-24.4gC/m²·a之间,长江以南是>15.0gC/m²·a的高值区,长城以北和四川盆地为<10.0gC/m²·a的低值区,因此,在气候生产力高值区有可能充分利用气候资源优势,开发低成本的自然淡水水域渔业;而在低生产力区,受自然资源的局限其自然捕鱼量需适量控制,因地制宜。     

玉米生产环境成本及全要素生产率的时空研究

论文在把玉米生产省（区）按生产能力划分为三类产区的基础上,纳入环境成本,系统分析了2004—2014年各地区玉米生产的环境成本全要素生产率及其分解的变化,并明确了三类产区在未来玉米产量保障中的地位和作用。研究结果表明：1）玉米生产环境成本全要素生产率呈现下降趋势,生产方式整体仍属于粗放型,同时玉米生产正转向劳动节约型和环境可持续型;2）第一主产区具有产量和环境可持续性优势,未来仍将是我国玉米供给主要产区,第二主产区和其他产区在要素管理和技术水平以及环境可持续性方面仍有待提高,能够为未来玉米需求提供更高保障。     

中国农业植被净初级生产力模拟(Ⅱ)——模型的验证与净初级生产力估算

利用我国若干代表性区域6种主要作物(水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜)生产力的田间试验及统计数据,对中国农业植被净初级生产力模型Crop鄄C进行了验证。结果表明,该模型能利用常规的气象和土壤资料、化肥氮施用量等较好地模拟我国6种作物主产区的净初级生产力,模拟值与观测值的相关系数(R2)为0.80(n=786)。将Crop鄄C模型与GIS空间数据库耦合,估计了1980-2000年中国农业植被净初级生产力。模拟结果表明,自1980年以来,中国农业植被净初级生产力呈增加趋势,从1980年的472.9TgC增加到2000年的607.2TgC,秦岭淮河以北的华北地区和西北部分地区增加最为明显。     

北方旱农区玉米自然降水生产潜力研究

针对我国北方水资源匮乏日益严重的状况,利用CERES-Maize作物模型模拟分析了北方旱区玉米自然降水生产潜力及其时空分布规律。研究表明,我国北方旱区玉米的水分生产潜力大小排序依次是半湿润区>半干旱区>干旱区,半湿润区的玉米自然降水生产潜力大约为11000kg/hm₂,干旱区大约在5000kg/hm₂,但同时半湿润区潜力的年际间波动性也最显著,干旱区则相对较为稳定。我国北方旱区东部的玉米生产潜力高于西部,但南北方向潜力差异不明显。     

浆纸企业CO2排放因子分析及计算方法研究

根据浆纸生产的工艺特点和生产实际,推导出主流的制浆技术、造纸技术、浆纸废渣替代燃煤、沼气替代燃煤的CO2排放因子分别为0.229,1.304,1.5,3.69t/t.以此为基础并参考相关的资料,分析了纸机的不同部位对CO2排放因子的影响,并模拟了不同生产规模时CO2排放总量.结果表明:浆纸企业CO2排放总量中,造纸系统和废物处理系统占据主导地位分别为54.23%和33.86%,造纸系统和制浆系统中耗热工段对CO2总量的贡献比例分别为75.6%和90.22%,废物处理系统中,浆纸废渣任意弃置和沼气任意排放CO2总量的贡献比例分别为46.06%和47.59%.     

Oxidation of gaseous elemental mercury in a high voltage discharge reactor

Effects of the voltage waveform, discharge tooth wheel number and CO2/NO/SO2 concentration in the simulated flue gas on Hg0 oxidation were investigated using a link tooth wheel-cylinder reactor energized by di erent high voltage power supplies. Negative DC discharge induced more ozone production and a higher Hg0 oxidation e ciency than positive DC discharge and 12 kHz AC discharge. The discharge tooth wheel number had almost no e ect on the maximum Hg0 oxidation e ciency. The allowable supplied voltage decreased with the increase of discharge tooth wheel number. CO2 could stabilize the discharge process and increase the maximum voltage for a stable discharge. It has also been found that NO consumed O3 induced by high voltage discharge, thereby decreased Hg0 oxidation e ciency; while SO2 had a slight promoting e ect on Hg0 oxidation.     

经济转型视角下中国工业行业环境全要素生产率及增长动力分析

从工业行业存在技术异质特征出发,在全局DEA分析框架下,应用共同前沿理论的MML生产率指数,测度了2001~2012年我国工业行业环境全要素生产率的动态变化及分解构成,并采用动态GMM估计方法对其增长因素进行分析.结果表明: 2001~2012年36个工业行业的环境全要素生产率年均增长率为2.3%,工业环境全要素生产率的增长主要源于技术进步与规模效率的提升.环境全要素生产率呈现清洁型生产行业、中污染生产行业、污染密集型行业依次递减的发展格局,群组间技术差异整体上呈现缩减趋势;通信设备、计算机及其他电子设备制造业、烟草制品业是推动前沿面扩张的主力行业;增长动力分析显示,工业行业存在投入要素利用的规模经济,工业行业“国退民进”的产权改革与能源结构调整有利于环境全要素生产率的提升,资本深化对环境全要素生产率的提升影响微弱,FDI抑制了环境全要素生产率的增长,行业集中度与环境全要素生产率存在“倒U”型关系,不同群组的技术异质性导致了对环境全要素生产率产生不同影响.     

Emission inventory evaluation using observations of regional atmospheric background stations of China

Any accurate simulation of regional air quality by numerical models entails accurate and up-to-date emissions data for that region.The INTEX-B2006 (I06),one of the newest emission inventories recently popularly used in China and East Asia,has been assessed using the Community Multiscale Air Quality model and observations from regional atmospheric background stations of China.Comparisons of the model results with the observations for the species SO2,NO 2,O 3 and CO from the three regional atmospheric background stations of Shangdianzi,Longfengshan and Linan show that the model can basically capture the temporal characteristics of observations such as the monthly,seasonal and diurnal variance trends.Compared to the other three species,the simulated CO values were grossly underestimated by about two-third or one-half of the observed values,related to the uncertainty in CO emissions.Compared to the other two stations,Shangdianzi had poorer simulations,especially for SO2 and CO,which partly resulted from the site location close to local emission sources from the Beijing area;and the regional inventory used was not capable of capturing the influencing factors of strong regional sources on stations.Generally,the fact that summer gave poor simulation,especially for SO2 and O 3,might partly relate to poor simulations of meteorological fields such as temperature and wind.     

FAO生产潜力模型中基本参数的修正

用美国Licor -6200便携式光合作用测定仪对黄淮海主要作物叶片光合进行了测定 ,建立了较强机理的冠层光合模型 ,模型时间积分为瞬时尺度并充分考虑了株型对冠层光合的影响 ,验证结果表明模型具有较高的准确度。在此基础上 ,对deWit在1965年用数值模式计算出的、目前仍在国内大量使用的FAO生产力模型中最基本的参数进行了重新计算 ,发现FAO生产力模型中基本参数对黄淮海地区而言存在较大偏差。文中重新给出了冬小麦、夏玉米两种作物冠层CO2 日总同化量随纬度分布表 ,为以后更准确地计算中国不同作物生产潜力提供了最基本的模型参数 ,同时文中也阐明了作者对国内生产潜力研究的一些观点和看法。     

不同覆土厚度的煤矸石充填复垦区土壤生产力评价

以淮南矿区新庄孜煤矿采煤塌陷区土地复垦区为研究对象,调查了不同覆土厚度的煤矸石充填复垦区土壤生产力状况,发现在以煤矸石充填为基底,上覆不同表土厚度的区域土壤生产能力差异较大,其中覆土较厚的地块小麦产量达到5 770 kg/hm2,覆土较薄的地块只有4 736 kg/hm2。运用了复垦土壤生产力指数的修正模型（MPI）对不同覆土厚度的复垦地块生产力进行评价。结果表明,覆土75 cm和90 cm的地块的水解性氮和速效钾的适应性接近于对照地块,速效磷和有机质的适应性稍微偏低,生产力水平接近于对照地块;覆土40 cm和60 cm的地块土壤的养分普遍偏低,限制了农作物的生长;通过对评价结果的误差分析显示,本次评价的最小误差为1.65%,最大误差为4.33%,运用MPI模型对煤矸石复垦土壤生产力的评价具有较高的精确度。     

气候变化对中国黄淮海农业区小麦生产影响模拟研究

研究首先利用1980-2000年黄淮海农业区10个站点的农业数据对CER ES-W heat动态机理作物模型进行详细的验证,然后将CERESW-heat模型与两个全球气候模式(G ISS和H adley)结合,同时考虑到CO2对小麦的直接施肥作用,模拟了黄淮海农业区10个站点在IPCC SR ES A 2和B2两个气候情景下雨养和灌溉小麦产量和水分利用的变化趋势。得到如下结论:在不考虑CO2直接肥效的情况下,黄淮海农业区雨养小麦全面减产,空间分布特点是西部减产幅度大,东部减产幅度小;在充分灌溉的情况下,灌溉小麦产量维持了现有水平,但灌溉水量增加。因此,在未来该地区水资源短缺的情况下,如何合理利用有限的水资源将成为黄淮海农业区主要面临的问题。在考虑CO2直接肥效的情况下,雨养和灌溉小麦产量都全面增产,雨养小麦的增产幅度明显偏高,灌溉小麦约增产10%～30%,但CO 2的肥效能否充分实现还需要进一步研究证明。     

中国农地经营规模对农业劳动生产率的影响及其区域差异

农业劳动生产率偏低依旧是中国农业发展的瓶颈,它关系着农民增收和农业发展,提高劳动生产率迫在眉睫。在土地规模不断集中已成为顶层设计基本共识的前提下,理清农地经营规模与劳动生产率之间的关系尤为重要。基于此,论文利用2000-2013年中国大陆31个省份的面板数据,通过理论推断与实证检验,对劳动生产率与农地经营规模的关系进行了定量分析。结果表明：从全国、不同地貌及三大经济带来看,劳动生产率与农地经营规模之间均存在鲜明的“倒L型”关系,即初始阶段,扩大农地经营规模能显著提高劳动生产率,但区域间差异明显,后期劳动生产率会稳定在某一状态。当前,农地规模远小于人均农地的最优经营规模,农地规模的集中是提高劳动生产率的重要举措,推进发展适度规模经营的政策仍有较大的操作空间。政府需要做的是,降低土地流转的交易成本,推动实现多种形式的农地适度规模经营,并兼顾不同区域的差异。     

作物光温生产力模型及南方水稻适宜生长期的数值分析

发展了一个具有生物学基础的、兼具实用性和理论性的水稻生长模拟模型。它是在水肥适宜的条件下,以光、温因子模拟作物生长过程。其空间尺度是叶面水平的,时间尺度是逐时的,并且具有模拟冠层瞬时光合作用的能力。该模型由发育阶段、冠层光分布、冠层光合速率和叶面积指数增长等子模型组成。使用地理分期播种资料进行了检验,该模型可以解释在不同气候区域水稻干物质积累随生育期和播种期变化的９２５％～９５８％。使用常规气象资料,用数值方法研究了南京、长沙、广州和贵阳等地杂交水稻的气候生态适应性。模拟结果表明,贵阳气温低、生育期长,其中稻生育期内温度适中、光照较强,干物质生产力高。广州气温高,中稻、早稻生育期短,产量较低,因受低温的影响小,是晚稻的高产区。南京和长沙以在生长中后期能避开盛夏高温并能正常抽穗扬花的适播晚稻干物质产量较高     

近20年气候变化对西南地区植被净初级生产力的影响

论文利用大气-植被相互作用模型(AVIm²)模拟了西南地区植被净初级生产力的空间分布格局和多年变化,分析了1981-2000年西南地区气候变化对森林、灌丛和草地净初级生产力的影响。研究表明,西南地区植被净初级生产力的空间分布与降水量呈显著正相关,与海拔高度呈负相关。从年际变化来看,西南地区总植被净初级生产力近20年略有上升。近一步分析表明,由于近20年西南地区自然植被分布区域降水量变化具有明显差异,从而使得不同类型植被对气候变化有不同响应特征。在森林分布广泛的地区,气温升高速率为0.037℃/年,降水量变化趋势不明显,模拟的森林植被净初级生产力没有明显变化趋势。灌丛和草地集中区域气温升高速率分别为0.040℃/年和0.034℃/年,年降水量有明显增加趋势,植被净初级生产力有上升趋势。     

增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响

为研究模拟增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响,设置了包含增温和对照两个处理的随机区组试验.采用气压过程分离技术(BaPS)测定土壤CO2产生速率、硝化速率、反硝化速率,并测定了根生物量、水溶性有机碳(DOC)、亚硝酸根、硫酸根、硝酸根等指标.结果表明,在冬小麦-大豆轮作生长季,增温和对照处理的平均土壤CO2产生速率分别为(149.7±19.6)和(114.5±11.6) μg/(kg·h),增温和对照处理的平均土壤硝化速率分别为(563.6±119.56),(399.9±98.2)μg/(kg·h),增温和对照处理的平均土壤反硝化速率分别为(319.7±94.6), (216.2±44.7) μg/(kg·h).研究表明,无论是在冬小麦生长季还是在大豆生长季, 模拟增温均促进了土壤CO2产生速率,增温对大豆田土壤CO2产生速率的促进作用高于冬小麦田,并且这种促进作用主要体现在作物生长后期.模拟增温显著促进了冬小麦–大豆田的土壤硝化、反硝化速率,夏季增温对土壤硝化、反硝化速率的促进作用最明显.模拟增温对土壤中根生物量、DOC、亚硝酸根、硫酸根、硝酸根含量无显著影响.     

用迈阿密模型测算我国生物生产量的初步尝试

生物生产量的研究是六十年代以来兴起的一个崭新领域,它以有机物的重量或能量为指标,研究各种生态系统中物质与能量的数量及其固定、消耗、分配、积累与转化的特点,并探讨其与生态因素间的相互关系,制定生物生产力的数学模型,为合理保护、管理和开发利用生物资源,创造稳产高产的生态系统提供理论依据。随着生产的发展和对自然资源开发利用的需要,生物生产量的研究已愈来愈引起人们的关注,不但成为当代生物学研究的中心问题之一,而且对其他学科的发展亦产生重大影响。