农村水资源短缺：现状、趋势及其对作物种植结构的影响——基于全国10个省调查数据的实证分析

论文利用全国10个省面板数据对中国农村水资源短缺的现状、趋势及对作物种植结构的影响做实证分析。研究发现,无论是对水资源短缺进行总体判断,还是从灌溉水源、供水可靠性和地下水位变动趋势等其它方面进行分析,水资源短缺状况都不容忽视,而且这一趋势在加重。水资源越短缺,农民就越可能倾向于种植对灌溉依赖程度低、需水量小的作物,尤其是豆类作物。     

回归模型法推导油菜田土壤Cd限值的不确定性

为研究土壤-作物迁移模型推导农田土壤环境基准的不确定性,以油菜为例,通过贵州省4种典型微酸性土壤——红壤、黄壤、石灰土和黄棕壤进行Cd盐添加的盆栽试验,除全量Cd外,选择5种有效态提取剂,分别与油菜籽w(Cd)建立土壤-作物迁移模型. 参照GB 13078—2001《饲料卫生标准》w(Cd)限值(0.5 mg/kg),采用模型预测中位值和95%预测上限进行土壤Cd限值推导并分析模型的不确定性. 结果表明:全量和各提取态Cd质量分数与油菜籽w(Cd)均能建立极显著的一元(R2为0.907~0.946)或多元(考虑pH)回归模型(R2为0.875~0.962). 5.550(以多元模型中位值推导的农田安全种植油菜的Cd限值)随pH的升高从0.93 mg/kg增至1.45 mg/kg,HNO₃提取态、HCl提取态、DTPA提取态的Cd的质量分数也分别从0.81、0.97、0.73 mg/kg升至1.39、1.79、1.66 mg/kg. 基于CaCl₂提取态Cd的一元模型对pH不敏感,SEQS₅₀不受其影响. 对所有模型而言,SEQS₅₀是SEQS₉₅(基于模型95%的预测上限推导的限值)的1.1倍左右. 其中,CaCl₂提取态Cd的SEQS₅₀和SEQS₉₅分别为0.052和0.049 mg/kg,小于福建省CaCl₂提取态Cd标准限值(0.15 mg/kg). 为降低不确定性,需要选择合适的提取剂,使用全量Cd,HNO₃、HCl或DTPA 3种提取态Cd建模时须兼顾pH的影响. 研究显示,SEQS₉₅能够降低土壤Cd限值达标而作物Cd含量超标的可能性.      

石油污染土壤物化修复前后生物毒性效应

采用作物种子的发芽率作为生态指标对石油污染土壤进行毒性分析,并以蚯蚓为实验生物,研究了石油污染物的生物效应及其对土壤生态系统的影响.结果表明,不同的作物种子对石油污染表现出不同的耐受性,对照清洁土壤,大多数作物种子的萌发都明显受到石油污染的抑制,其中受石油污染影响最严重的是黄豆、蚕豆、玉米.相比之下,在不同石油污染水平下绿豆具有较高的耐受性,且种子发芽率均在90%以上.蚯蚓在受到污染胁迫时,在生理水平上会发生明显的变化,进而影响其存活和生长能力,实验观测到随着石油污染加重蚯蚓存活时间显著下降.在高污染水平石油污染的土壤中(石油污染水平>30 000 mg.kg-1),蚯蚓的耐性降低,仅可以存活5 d左右,说明石油烃对蚯蚓的毒性较大,主要是因为蚯蚓直接与石油接触导致其中毒脱水而死亡.处理后油田污染土,即使在污染水平很低(≈30 mg.kg-1)的情况下,蚯蚓存活时间依然很短(3 d左右),是因为经过石油醚处理过的土壤,其营养物质也随着石油而被处理掉,而土壤中有机质等营养物对蚯蚓的生存具有很大影响.     

广西典型岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集影响因素

为揭示岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集主要影响因素,选择广西典型岩溶区根系土-水稻籽实Cd含量及土壤pH值、有机质（OM）、氧化物含量和质地数据,通过Spearman相关性分析和主成分分析（PCA）,开展了土壤理化性质对土壤和水稻籽实Cd含量的影响研究.结果表明,相比于全国土壤背景基准值,研究区土壤中总氧化铁（TFe₂O₃）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化锰（MnO）相对富集,平均含量分别为20.2%、19.0%和0.2%,且区内广泛发育Fe-Mn结核;而二氧化硅（SiO₂）相对亏损,平均含量为41.0%,呈现出典型的"脱硅富铝铁"特征,表明研究区土壤经历了较强烈的风化淋溶作用.相关性分析结果显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量分别与土壤总Cd含量和残渣态Cd百分比呈显著的正相关性,与有效态Cd含量、水稻籽实Cd含量和Cd的生物富集系数（BCF）呈显著的负相关性.PCA分析结果也显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量是影响土壤-作物系统Cd迁移富集的主要因素,而土壤pH值、OM和Al₂O₃含量等影响程度较小,SiO₂含量和土壤质地间接地影响土壤-作物系统Cd的迁移富集.综合研究认为,土壤在交替氧化和还原条件下所形成的新生体Fe-Mn结核对Cd具有较强的吸附和固定作用,导致Cd在残渣态中相对富集,降低了土壤Cd的活动性,因此Fe-Mn结核是研究区土壤Cd生物有效性的主要影响因素.     

基于种植结构调整的农业生产适应性分析——以内蒙古乌兰察布市为例

提高农业旱灾适应性,有利于降低农业旱灾风险,使农业生产在与旱灾风险共存中求得可持续发展,而种植结构调整是主要的农业生产适应措施之一。以内蒙古乌兰察布市为案例区,基于统计年鉴数据,分析了该市近50 a以来的种植结构调整情况;并结合区域降水年内及年际变化特征,对基于政府政策驱动下的种植结构调整进行了分析。基于粮食产量波动与降水波动的关系,评价了农业生产的气候适应度。结果显示,种植结构调整作为旱灾适应性的有效调整措施,保证了该区农作物单产在降水波动增大的条件下仍呈现逐年增长的趋势,1995年以来区域农业旱灾适应性明显增强,更适于气候暖干化条件。     

基于作物水分亏缺指数的宁夏酿酒葡萄干旱时空差异分析

作物水分亏缺指数是衡量旱情的重要指标之一,对其进行时空差异分析是科学有效地应对旱灾的重要手段。根据宁夏回族自治区24个站点30年的气象资料,采用逐旬作物系数法,以FAO Penman-Monteith模型为基础计算作物需水量,再结合有效降雨量,对宁夏酿酒葡萄的水分亏缺指数进行了时空差异分析。同时,也就干旱发生频率做了初步探讨。结果表明,宁夏酿酒葡萄作物水分亏缺指数在葡萄生育期内呈现"升高—降低—升高"的总体变化趋势,最大值出现在6月上旬。在整个生育期内,区内旱情严重程度均呈现由南向北递增的趋势。     

金属矿区周边农田土壤与农作物重金属健康风险评估

为探明金属矿区周边农田土壤与农作物重金属污染特征与人体健康风险,通过对矿区周边农田土壤和农作物进行样品采集并分析测定其Cd、Pb和As等重金属含量,采用地累积指数法、富集系数法和综合潜在生态风险指数法,研究土壤和农作物重金属的污染特征与综合潜在生态风险,采用蒙特卡罗模拟法进行土壤和农作物重金属的健康风险评估.结果表明,凉桥村土壤重金属污染主要是Cd、As和Pb,分别有100%、100%和75%以上土壤样品超过农田土壤筛选值（GB 15618-2018）,农作物中Cd、Pb、As、Cr和Ni这5种重金属的含量,均超标《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017）严重;地累积指数和富集系数表明Cd和As污染严重,综合潜在生态风险指数（RI）普遍高于600,具有极高生态风险,其中Cd、As和Pb贡献最大,贡献率分别为77.8%、14.4%和3.1%.健康风险评估表明,凉桥村居民通过摄入农作物以及误食土壤造成较高的致癌风险（致癌风险>10-6）以及非致癌健康风险（危害商值>1）;蒙特卡罗模拟人群健康风险分析显示,凉桥村土壤重金属污染暴露途径下具有较高致癌与非致癌风...     

豫北典型农田作物中重金属污染状况及健康风险评价

农产品污染引发的食品安全问题目前已经成为全社会关注的焦点,为了研究和评价农作物中重金属污染和健康风险状况,采集了焦作市武陟县玉米、水稻和花生三种大田作物样品,共计47个样品,其中玉米样品16个,花生样品4个,水稻样品27个。在测定作物籽粒中重金属Cr、Ni、As、Cd和Pb含量的基础上,分别采用单因子污染指数和综合污染指数法评价了作物籽粒中重金属的污染状况,并运用危险商（HQ）法评价了这些作物中的重金属对人体健康可能造成的风险,进而应用相关分析法、聚类分析法及主成分分析法,探讨了作物籽粒中重金属含量的分布特征及其污染来源。结果表明：武陟县农田作物籽粒中的Cr、Ni、As、Cd和Pb的平均含量分别为0.26±0.42、0.31±0.29、0.04±0.03、0.01±0.04和0.03±0.03 mg·kg^-1。其中,玉米籽粒中的Cr、Ni、As、Cd和Pb的平均含量分别为8.86×10^-2±0.21、9.41×10^-2±0.12、8.10×10^-3±5.29×10^-3、1.20×10^-5±4.92×10^-5和0.04±0.02 mg·kg^-1;水稻籽粒中的Cr、Ni、As、Cd和Pb的平均含量分别为0.38±0.49、0.44±0.31、0.07±0.02、4.60×10^-3±7.42×10^-3和0.03±0.03 mg·kg^-1;花生籽粒中的Cr、Ni、As、Cd和Pb的平均含量分别为0.13±0.22、0.32±0.16、0.02±3.05×10^-3、0.11±0.07和1.32×10^-2±1.70×10^-2 mg·kg^-1。农作物籽粒中各重金属元素的单因子污染指数评价结果显示,从总体上看,3种农作物籽粒中5种重金属的单因子污染指数均值均小于1,单因子污染指数均值大小顺序为：Ni＞As＞Cr＞Pb＞Cd;从作物类型来看,玉米和水稻中Ni超标的样品比率分别为6.67%和51.85%,水稻中Cr超标的样品比率为12%。农作物籽粒中各重金属元素的综合污染指数评价结果显示,重金属的平均综合污染指数为0.59,整体上处于安全等级。总体来看,14.89%的农作物受到不同程度的污染,其中轻度污染的农?     

青海省东部农业区参考作物蒸散量的变化及对气象因子的敏感性分析

使用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了青海省东部农业区7个气象代表站的逐日参考作物蒸散量(ET₀),运用多窗谱方法(MTM)对青海省东部代表站的ET₀的变化周期进行了分析,同时,分析了影响ET₀的主要气象要素的变化趋势,运用基于偏导数的敏感系数法分析了生长季ET₀对气温、日照时数、相对湿度、风速的敏感性,结果表明,青海省东部农业区的7个站点有比较一致的19.23~22.22 a的周期;整个东部农业区的气温(最高温度、最低温度、平均温度)呈明显的上升趋势,日照时数、风速、相对湿度则随纬度的变化而趋势不同,北纬36°以南的两个站日照时数、风速均有增加的趋势,相对湿度则减小,以北的5个站则呈相反的变化;ET₀对日照时数最为敏感,其次是气温、相对湿度和风速;敏感系数在整个生长季随气象因子的变化而变化,日照时数敏感系数呈波动状,最大值出现在4月,最小值出现在9月,气温敏感系数呈现单峰型变化,最大值出现在7月,风速敏感系数则呈单谷型变化,最小值出现在7月。     

保护性耕作对黑河流域农田土壤水分利用的影响

为了探讨保护性耕作节水、 增产潜力及其在黑河流域的适应性,设计20 cm留茬(NS20)、 20 cm留茬压倒(NPS20)、 40 cm留茬(NS40)、 40 cm留茬压倒(NPS40)和传统耕作(CT)5个处理,研究了保护性耕作对黑河流域农田土壤含水量、 产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:相对传统耕作,保护性耕作增加了土壤贮水量:在2003年和2004年休闲期结束后,NPS40、 NS40、 NS20和NPS20表层0~30 cm土壤贮水量较CT分别增加30.22%、 27.29%、 20.92%、 13.64%和48.32%、 38.90%、 29.85%、 23.28%;2004、 2005两年播种期0~5 cm土壤含水量NPS40、 NS40、 NPS20和NS20较CT分别增加37.29%、 37.10%、 21.49%、 41.90%和33.99%、 40.17%、 8.90%、 38.44%;播种到拔节期留茬高度越大,土壤贮水量越多,在相同高度的留茬处理中,干旱年份压倒处理保水效果较好,降雨相对较多的年份立茬处理保水效果较好;拔节后各层土壤贮水量之间差异减小.保护性耕作增加作物产量和水分利用效率,尤其是NPS20,2004年和2005年产量和WUE较传统耕作分别增加53.08%、 5.85%和52.04%、 7.30%.