地表反照率动态参数化方案研究——以玉米农田为例

利用2006-2008年锦州玉米农田生态系统野外观测站的通量、气象及生物因子观测资料研究了地表反照率(α)的动态参数化方案。结果表明:α与太阳高度角(h_θ)呈对数关系,与表层土壤湿度(SWC)呈对数或线性关系,与叶面积指数(LAI)呈指数或线性关系。非生长季,h_θ与SWC为α的主要影响因子,与α分别呈对数和线性关系时α的模拟精度明显好于其他关系,除初春外,大部时段的α模拟误差都较小。生长季,α主要受h_θ、SWC和LAI的影响。采用α分别与h_θ、SWC和LAI呈对数、线性和指数关系时α的模拟精度较高,受资料限制,大部分时段的α被明显低估,玉米营养生长阶段的模拟精度更差。引入植被覆盖度(F_veg)对裸土和植被分别赋权重所建立的α动态参数化模型,在生长季内α的模拟误差明显减小,营养生长时段α的模拟精度显著提高。该研究将为陆面过程模型提供动态的植被反照率参数,从而可提高模拟的准确性。     

中国农田主要温室气体排放特征与控制技术

全球气候变化已成为不争的事实,已经引起了各国科学家和政府的高度重视。人类活动向大气中排放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体浓度的增加是导致气候变化的重要原因之一。农田土壤是这三种温室气体的重要来源。文章概述了农田土壤CO2、CH4和N2O三种主要温室气体的排放机制,系统总结了国内对这三种温室气体排放通量的观测研究,提出了相应的减排技术对策,并对目前的研究问题和未来的发展方向作了深入的探讨,以期为控制农田土壤温室气体排放、发展低碳农业提供参考依据。     

秸秆还田对农田周年地表径流氮、磷、钾流失的影响

2009—2010年在大田试验条件下,小麦季和水稻季分别以扬麦16和运2645为供试材料,两季均设置常规处理（A）、秸秆还田（B）、秸秆还田减肥（C）、肥料运筹（D）和少免耕（E）5个处理组合。研究不同处理对稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失的影响。结果表明：（1）稻麦两季农田共发生地表径流20次,总地表径流水量为6.4×106kg·hm-2;（2）秸秆还田能够显著降低稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失量,不同处理周年地表径流总氮和钾的流失量由高到低均依次为少免耕、常规处理、肥料运筹、秸秆还田和秸秆还田减肥,不同处理周年地表径流总磷流失量由高到低依次为少免耕、肥料运筹、常规处理、秸秆还田和秸秆还田减肥,秸秆还田使稻麦两熟制农田地表径流氮、磷、钾流失量分别比常规处理下降7.7%、8.0%、6.8%;（3）水稻季农田地表径流总氮、总磷、钾流失量分别占稻麦两熟制周年总氮、总磷、钾流失量的61.5%、44.0%、73.3%;（4）秸秆还田使稻麦两熟制农田周年地表径流氮、磷、钾流失率显著降低;（5）秸秆还田使水稻成熟期土壤速效养分质量分数显著提高;（6）秸秆还田使稻麦两熟制农田周年作物产量比常规处理略有增加。     

重金属积累对土壤酶活性的影响

研究了华北平原某铅冶炼厂附近农田33个土壤样品中重金属积累对土壤酶活性的影响。结果表明,样品中Pb和Cd全量的平均值分别为144和5.59mg·kg-1,DTPA态Pb和Cd含量平均值分别为54.1和0.964mg·kg-1,均超过了未污染农田潮土的正常范围,而Cu、Ni和Zn的有效性和全量与未污染土壤接近;土壤过氧化氢酶活性与DTPA态Pb和Cd含量、全Pb含量均呈显著的负线性关系(P<0.01);与磷酸酶和脲酶相比,土壤脱氢酶活性更易受到土壤中Pb和Cd积累的影响;随DTPA-Ni含量增加,土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性增加(P<0.1);土壤脲酶活性与重金属全量或有效态重金属含量无显著相关性(P>0.1)。以上结果说明,利用土壤过氧化氢酶和脱氢酶活性能够表征基本性质较为一致的土壤中重金属污染程度;与重金属全量相比,有效态重金属对土壤酶活性影响更大。     

不同水源灌溉的农田表层土壤中多氯联苯和多溴联苯醚的浓度分布特征

本工作主要关注北京郊区污水河、地下水及混合水源灌溉的3块农田的表层土壤中,26种多氯联苯(PCBs)和14种多溴联苯醚(PBDEs)的浓度分布特征,并对目标污染物各单体浓度之间的相关性进行了统计学分析.结果显示,所有供试表层土壤样品中共检出26种PCBs(∑26PCBs),浓度水平范围为130—1.93×103ng.kg-1干重.检出的PCBs种类包括12种共平面多氯联苯异构体(15.6—433 ng.kg-1干重),6种指示型多氯联苯异构体(50.7—452 ng.kg-1干重)和其它8种多氯联苯同系物(52.1—1.15×103ng.kg-1干重).同时还检出14种多溴联苯醚同系物(∑14PBDEs),浓度水平范围为1.81—14.4μg.kg-1干重,其中十溴联苯醚(BDE-209)为最主要的组分,约占总组分94%以上.污水河河水和地下水混合灌溉的农田中PCBs和PBDEs的浓度大于地下水灌溉农田中的含量.此外,在所有样品中发现高氯代的多氯联苯同系物(氯原子数≥4)浓度之间存在显著的相关性,可能与灌溉水源和土壤对高氯代联苯的强保留等因素有关.     

北京郊区农田生态系统服务功能价值的评估研究

由于耕地面积显著减少,京郊农田生态系统总服务价值由1996年的4513384.07×10⁴元下降到2002年的3426990.22×10⁴元,减少10⁸6393.85×10⁴元。其中粮食作物的各项服务功能价值在逐年降低,其它作物有不同程度的提高。6年间农业总服务价值平均值大约是其农业增加值的8倍,相当于8元服务价值产出1元经济生产力。6年间接价值平均为3461605.08×10⁴元,大约为直接价值的6倍。农民承担了保护耕地资源的责任,却没有获得相应收益。从构成来看,在京郊现有耕作制度下,提供农产品份额为12.41%;调节大气成分和净化环境价值占据绝对主体,两者之和占农田生态系统总服务价值的77%(净化环境占37.51%,调节大气成分占39.48%);土壤积累有机质价值为4.4%;农业观光游憩价值为3.8%;维持养分循环为1.27%;蓄水功能为2.21%;而保持土壤服务功能最低,仅占0.01%。     

农田生态系统光能利用效率及其影响因子分析

在华北平原冬小麦/夏玉米轮作田进行了连续三年的涡度相关观测,对农田生态系统光能利用效率（LUE）及其影响因子进行分析。结果表明：农田生态系统的LUE有明显的季节变化。冬小麦田和夏玉米田的最大日平均LUE分别出现在4月中下旬和8月初。2003~2005年的季节平均LUE冬小麦田分别为0.8、1.2、1.0 gC·MJ^-1;夏玉米田分别为2.0、1.9、2.0 gC·MJ^-1。冬小麦田的LUE随叶面积指数（LAI）增加呈对数增长。在玉米田,营养生长阶段的LUE随LAI增加先增后降;生殖生长阶段的LUE随LAI减少线性降低。相同LAI下,玉米生殖生长阶段的LUE明显低于营养生长阶段。LAI大于4时,冬小麦田和夏玉米田的LUE均随光合有效辐射（PAR）的增加线性下降。夏玉米田LUE随饱和差（VPD）增加而降低,而冬小麦田LUE与VPD之间的关系不明显。     

川中丘陵地区近55年来农田生态系统植被碳储量动态研究——以四川省盐亭县为例

通过农田样方观测与实验分析获得主要农作物的含碳率、经济系数、果实水分系数,再根据盐亭县近55年来(1949~2004年)农作物产量与耕地面积的相关数据,估算了该区农田生态系统植被碳储量与碳密度的动态变化。结果表明,近55年来该区农田植被碳储量和植被碳密度都有一定程度的提高,具有碳汇效应;但植被碳储量和碳密度很不稳定。植被碳储量以大春作物为主(占总碳储量的70.80%);近期大春作物的比重略有下降,而小春作物所占比重则略有上升。今后该区应加强农田基本建设,维持农业生产和农田植被碳储量的稳定;改进农业生产技术和管理水平,提高作物单产、农田植被碳储量和碳密度;适度扩大水稻、马铃薯和油菜等作物的种植面积,稳定小麦播种面积。     

施肥对农田土壤抗生素抗性基因影响的整合分析

探讨施肥措施对农田土壤中抗生素抗性基因(ARGs)的影响,为了解和掌握农田土壤中ARGs的来源与积累特征,制定保障生态环境安全和人类健康的管理策略提供科学依据.通过收集近20年(2000～2020年)来已发表的文献,获得独立实验条件下农田土壤ARGs数量和相对丰度匹配数据215组和201组.结果表明,与不施肥相比,配施...     

干旱区矿业城市郊区农田土壤重金属有态含量及空间分布特征:以"镍都"金昌市为例

通过野外调查与室内实验分析研究了干旱区典型的矿业城市-金昌市郊农田土壤中重金属Zn、Ni、Cu、Pb、Cd五种重金属的EDTA提取态含量情况,并利用surfer对数据进行了空间插值分析.结果表明,金昌市郊农田土壤中这五种元素的EDTA提取态中,Cu的平均提取含量最高,Ni、Zn、Pb的提取态含量相对比较低,Cd的最低.相关性分析的结果显示,这五种重金属的EDTA提取态含量两两之间均呈显著正相关关系;EDTA提取态含量与其全量之间也均呈正相关关系,但只有Cd和Cu两种元素的相关性达到了显著性水平.空间分析表明,这五种重金属EDTA提取态的含量均在自家咀和马家崖子附近存在高值区.