区域农田生态系统生产力的时空格局及其影响因子研究——以山东省为例

在统计数据的基础上,以山东省为例,利用模型量化了农田生态系统净初级生产力（NPP）,并研究了农田生态系统NPP的时空格局及其影响因素。研究发现,2000—2006年间,山东省农田生态系统NPP在时间序列上整体呈上升的趋势,由2000年的476.5g·m-2·a-1（以C计）上升到2006年的544.2g·m-2·a-1（以C计）。空间格局中以鲁东、鲁中和鲁南较高,鲁西南和鲁北较低。各地市中以枣庄最高,为691g·m-2·a-1（以C计）;东营最低,约424.4g·m-2·a-1（以C计）。另外,莱芜、临沂及菏泽等地也相对偏低。通过对影响农田生态系统NPP的自然因子和人为因子分别进行主成分分析发现：气候因子中对山东省农田生态系统NPP贡献最大的为降水;人为因子中以农膜的贡献最大,其次为农药、机械、化肥,而劳动力的贡献则随着科技的发展而降低,人口密度的过大对农田生态系统生产力具有较大的负面影响。     

生草栽培对三种岭南水果种植系统的生态经济影响评价

综合运用能值、经济与土壤生态学分析方法,以传统清耕模式为对照,定量研究了生草栽培对荔枝(Litchi chinensis Sonn)、龙眼(Dimocarpus longan Lour)和番荔枝(Annona squamosa Linn)三种岭南水果种植系统的生态经济影响。整合系统物质流、能量流和货币流,综合分析其自然资源基础、经济发展状况及可持续发展程度,并将土壤有机质的消耗纳入不可更新自然资源能值投入分析,为岭南水果业生草栽培与否提供科学依据。结果表明,生草栽培可以将荔枝和龙眼种植系统的能值可持续性从传统清耕模式的0.16和0.46分别提升到0.17和0.47;而使番荔枝种植系统的能值可持续性从传统清耕模式的0.59降至0.45。同时,生草栽培可提高荔枝和番荔枝种植系统的经济效益,而降低龙眼种植系统的经济效益。所有案例结果均表明,生草栽培可降低果园土壤有机质的消耗。     

村级养殖种植园区碳素物质流分析——以北京市平谷区西柏店村为例

将西柏店村畜禽养殖规模折合为1.5万头猪场当量污染负荷,并将整个园区生产工艺分为养殖、废弃物处理和种植3个阶段,不考虑隐藏流的情况下,以1年为系统边界,通过数据调查、已有资料研究和小区种植试验,采用物质流分析方法分析了西柏店村养殖种植园区在整个生产工艺的碳素流动,以期为村级养殖种植园区大力发展低碳经济提供新的方法和视角,为村级区域循环经济及可持续发展提供减少环境压力解决方案的科学依据。通过园区养殖种植过程的C素分析表明,养殖阶段年输入C素总量为112.52×10^4 kg,其中猪身总固碳量为40.04×10^4 kg,粪碳和尿碳总量为49.29×10^4 kg,以CO2形式代谢排出的C为23.19×10^4 kg。废弃物处理阶段输入的碳主要为粪碳和尿碳,其总量为49.29×10^4 kg,其中9.79×10^4 kg尿碳直接进入种植阶段,39.50×10^4 kg粪碳进入沼气站处理,沼气转化出的碳为11.02×10^4 kg,其中CH4为8.43×10^4 kg,CO2为2.59×10^4 kg,养殖污水中通过CH4排放再加上其他途径释放的碳约有23.66×10^4 kg,占粪碳量的59.89%。进入种植阶段的碳素主要为尿碳、沼渣和沼液的碳素,合计为14.61×10^4 kg,假设该村43 hm^2耕地能全部施用沼肥,不计其他作物种植,1季玉米种植土壤可库存有机碳为60.50×10^4 kg,为进入种植阶段碳素14.61×10^4 kg的4倍,还可增加植物有机碳27.31×10^4 kg。由C素流动分析可知,西柏店村具有可容纳该村养殖废弃物的环境容量,有较好实现养殖废弃物循环利用的条件,但需大力加强畜禽废弃物的管理和处理,提高园区养殖废弃物循环利用效率。     

天然沸石对农田退水中氨氮的去除

利用静态吸附实验研究了沸石颗粒大小、氨氮初始浓度、接触时间及Na+离子浓度等因素对天然白银沸石去除模拟黄灌区农田退水中氨氮(NH4+-N)效果的影响,同时研究了吸附等温线特征,并考察了其吸附机理.研究结果表明,沸石颗粒大小、接触时间及NH4+和Na+初始浓度对NH4+-N交换容量都会产生一定影响;根据复相关系数(R2),NH4+-N的吸附等温线更符合三参数等温线模型;而对于两参数等温线模型,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述NH4+-N在天然沸石上的离子交换过程;NH4+-N吸附实验数据与Elovich模型拟合最好(R2≥0.9766).研究结果表明了天然白银沸石是一种适合NH4+-N去除的离子交换剂,可用于黄灌区农田退水中NH4+-N的去除.     

贵州草海湿地农田渠系水质空间分异特征及影响分析

为了解草海湿地农田渠系水质现状、空间分异特征及影响因素,于2011年秋季对草海湿地进行大空间尺度的采样,分析了氮磷等理化指标,采用单因子污染指数法和营养状态指数法分别对农田渠系水质和湖泊营养状态进行评价.结果表明,草海湿地农田渠系水质污染严重,多数水质为V类或劣V类,总氮和溶解氧是水体中的主要污染因子;上游水质劣于下游,尤其是上游靠近县城区域的水质最差;多等级排水渠系对氮磷具有一定的截留作用,干渠V级水质好于低级渠系水质;不同的土地利用方式对水质的影响不同,城镇用地>集中式村落>农田;草海湿地水体上、中、下游营养水平分别为中度富营养、轻度富营养和中营养,外源污染物的累积和湖泊营养水平的提高导致其沼泽化,而流域不合理的土地利用结构加剧了沼泽化的进程.     

春玉米种植密度对土壤有机碳组分的影响

通过西辽河灌区连续3 a的田间试验,研究春玉米不同种植密度（60 000、75 000和90 000株·hm-2）下土壤有机碳组分的质量分数及空间分布特征,阐明了春玉米种植密度对不同层次土壤有机碳组分的影响机制。结果表明：高、低密度均增加土壤0～40 cm土层有机碳质量分数,中密度下促进土壤微生物生物量碳增加。随着种植密度的加大土壤中活性有机碳增加,轻组有机碳减少。玉米生长主要促进10～20 cm土层有机碳的耗损,高密度下促进犁底层（20～40 cm）土壤有机碳质量分数及其活性,使其轻组有机碳减少,微生物生物量碳增加。低密度下主要增加表层（0～10 cm）土壤有机碳质量分数。种植密度通过影响根系群体生物量及其分布,调节土壤微生物活性、残落物碳输入影响土壤有机碳组分。适当的增加春玉米种植密度有利于春玉米农田高产固碳。     

旱地全膜覆盖种植模式对土壤酶活性的影响

研究了旱地不同覆膜种植模式对土壤水解酶和氧化还原酶活性的影响.结果表明,与常规覆膜种植模式相比,2种全膜覆盖种植模式可明显提高土壤水解酶和氧化还原酶活性.水解酶活性基本呈随土层的增加而降低的变化趋势,而氧化还原酶活性则基本呈随土层的增加而增加的变化趋势.蔗糖酶活性与脲酶、碱性磷酸酶活性间在α=0.05水平上呈显著正相关,而碱性磷酸酶活性与硝酸还原酶活性间则在α=0.01水平上呈显著负相关.     

东北三省农田生态系统碳排放时空分异特征及驱动因素研究

根据2000—2014年东北三省碳排放的相关数据,结合空间探索性分析及地理加权回归等模型方法,对研究区农田生态系统碳排放量的空间集聚性、差异性及其重要驱动因素进行研究.结果表明:东北三省农田生态系统碳排放量存在比较显著的全局空间正相关,自相关性在整体上表现出逐渐增强的趋势,到2014年全局Moran's I指数达到最高值0.3395.在局部空间相关关系上,东北三省农田生态系统碳排放量的高-高区域集中在黑龙江省和吉林省,低-低地区主要集中在辽宁省,表现出不平衡的发展格局.人均GDP对农田生态系统碳排放有负效应,总人口数对农田生态系统碳排放的影响从正效应转变为负效应,化肥施用对农田生态系统碳排放影响程度的空间分布格局发生了较大变化,代表生产技术水平和能源消耗的农业化肥施用量和农业机械总动力因素对农田生态系统碳排放的影响较大,东北三省农田生态系统碳排放和农业机械总动力相关程度有逐渐趋同的趋势.     

集约化种植区硝态氮在土壤剖面中的分布与累积特征

采用GPS定位、土钻取样的方法,在北京市大兴区14个乡镇的农田土壤中选取了91个土壤剖面,分别在0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm4个不同深度取得土壤样品,并在一次种植期结束后,综合考虑种植类型和土壤质地后选取24个重复取样点.在此基础上,分析了种植类型及土壤质地对硝态氮分布及累积情况的影响.结果表明,研究区土壤中的硝态氮含量有随土壤深度的增加呈降低的趋势.露地菜田和设施菜田最容易出现硝态氮淋洗现象,果园和粮田的总体状况较好,但粮田个别地区有一定的污染风险,细质地土壤具有较强的保水保肥能力.大兴区采育镇及长子营镇地区有较高的硝态氮累积量,为硝态氮淋洗污染危险区,应进行合理施肥,以免在一个种植期结束后造成较深层土壤中硝态氮的累积.研究结果可为大兴区地下水环境保护提供参考.     

山西矿区矸石山复垦种植施肥策略

围绕煤矸石缺乏有机活性物质及有效养分的问题，在矸石山复垦种植时，对施肥作了试验研究。结果表明，煤矸石风化物由于吸附性能低，保肥性差，所以施用化肥时一次用量不宜过大。并从降低复垦的投资与难度以及尽快建立一个可自我维持生长的植被出发，提出了矸石山复垦种植时化肥与污泥配合施用的施肥策略，并对污泥的施用效果做了研究。