江汉平原农地保护的外部效益研究

农地保护外部效益的货币化计量可为缓解我国农地流失形势,制定及实施农地生态保护政策,探寻农地保护和经济发展的均衡点提供理论及决策依据。运用条件价值评估法估算江汉平原农地保护的外部效益,研究表明：①随着农地保护意识的增强,受访居民已意识到农地外部效益的存在,8550%的受访居民对农地有正的支付意愿;受访居民的性别、年龄、家庭人口(老年人口、参加工作人口)、经济状况(土地面积、月生活开支、职业)等特征对支付意愿有显著影响。②江汉平原农地保护的年均总支付意愿达2805×108元,折合单位农地的保护效益为48 658元/hm2;区内现有农地目前无法通过市场价格表现的外部效益约1 24682×108元,具有无法忽略的重要地位。     

江汉平原涝渍地域农业生态环境特征与评价指标体系

江汉平原涝渍地域由于所处的特殊地理集团、地形条件和不当人为干预等原因,洪、涝、渍灾害频繁发生,农业生态环境受损严重。主要表现为气候资源丰富,但变率较大,分布不均;水资源相对充足,但涝渍相随,旱涝并存,且旱涝灾害有加重的趋势,农业用水的水质劣化趋势加剧;涝渍地的生物资源比较丰富,但生产力低下;涝渍地域相对贫困人口增加,血吸虫疫区不断扩展,在简要描述江汉平原涝渍地域农业生态环境主要特征的基础上,给出了涝渍地农业生态环境评价的主要指标体系,根据这一评价指标体系,可以将用于种植业的涝渍地分为基本适宜、比较适宜和不太适宜三种类型,为涝渍地的综合治理及合理利用与保护提供理论依据。     

江汉平原湿地农业技术体系探讨

以十多年来江汉平原农业地理和涝渍地开发研究实践为基础,综合国内外湿地研究新成果,首次提出了建立中国南方湿地农业技术体系的构想。针对本地区涝渍灾害严重和生态脆弱化突出的实际,重点探讨了湿地农业关键技术和建立湿地农业开发模式的问题,湿地农业的关键技术主要有涝渍地农业小区综合整治开发规划与实施;涝渍地排水改良技术;涝渍地土壤肥力特征及改良技术;适生生物资源的发现、引进与鉴定;主要作物抗涝渍的机理及抗渍高产栽培;涝渍地作物病虫草害的发生规律及综合防治技术;涝渍地生态环境异化评价与生态恢复技术。基于江汉平原实际,今后湿地农业必须在国土整治与水资源合理分配、调控技术、选择与培育湿地特色产业和恢复优美环境与确保食物安全等方面进行重点攻关研究。     

基于极端梯度提升模型预测江汉平原高碘地下水的空间分布

长期摄入高碘地下水(碘浓度>100μg/L)会造成人体甲状腺机能损伤,掌握区域高碘地下水的空间分布规律对于有效规避劣质地下水,保障地下水资源的可持续安全供给至关重要。但大规模地下水水质调查耗费大量的人力、财力、物力。基于江汉平原177组常规的浅层地下水水质调查数据,选取DOC、HCO^-₃、Mg²⁺、Fe²⁺、NH⁺₄-N、SO■等水质参数作为预测变量,建立江汉平原高碘地下水风险极端梯度提升机器学习预测模型,用于预测研究区高碘地下水的空间分布。结果表明：该模型通过测试数据集检验,预测的准确率达到86.4%;模型预测结果显示,江汉平原高碘地下水主要分布在长江河曲沿岸,零星分布在平原腹地河湖区,并识别出江汉平原西北部丘陵前缘的汉江沿岸也是高碘地下水分布的潜在区域。该研究结果将有助于圈划高碘地下水的空间分布范围,可为确定未来地下水水质监测的优先区域提供科学指导。     

江汉平原城郊菜地土壤重金属的环境质量评价

对江汉平原5个典型城市郊区菜地土壤中的重金属(铜、锌、铅、镉、镍、砷)含量进行测定分析,并应用单因子污染指数法对其环境质量进行评价。结果表明如以土壤背景值为评价标准,则该区域菜地土壤的重金属基本上超过污染指标,污染程度为Zn>Cu>Cd>Pb>Ni>As;如以国家《土壤重金属污染评价标准》为评价标准,则菜地土壤的重金属未超过污染指标。5个调查区中,宜昌市菜地土壤重金属污染程度大于其它4个地区。     

江汉平原高砷地下水系统沉积柱中砷分布研究

研究在江汉平原中部的仙桃市沙湖镇沙湖农场南洪村、洪湖市黄家口镇姚河村钻凿3个深度约为30 m的钻孔,采集不同深度代表性岩土样(单孔内取样间距为2 m),采用用银盐法测定沉积物样品中砷含量。研究结果表明,该研究区域沉积物中砷含量范围为1.500～17.289mg/kg,与典型的现代松散型沉积物中砷含量相当(5¹0 mg/kg);砷含量最大值均出现在泥土层,最小值均出现在沙层,表明沉积物样品中砷含量与岩性有密切关系。     

江汉平原中部浅层地下水中氨氮的有机质来源探究

江汉平原地下水氨氮浓度普遍超标,但是氮污染来源尚不明晰,尤其是对潜在的有机来源氮的认识还很不充分。本研究对江汉平原中部浅层地下水和沉积物中的溶解性有机质（Dissolved organic matter,DOM）荧光组分与氨氮关系进行了调查研究,并对沉积物的氮形态进行分析,探讨了沉积物中有机质向氨氮的潜在转化过程。研究表明研究区内浅层地下水中广泛分布溶解性有机碳与NH₄⁺,并且两者浓度呈现正相关关系（R²=0.42,p<0.01）,该区域地下水呈现强还原环境有利于DOC与NH₄⁺的赋存。DOM荧光光谱谱图的平行因子分析（Parallel factor analysis,PARAFAC）结果表明：地下水与沉积物中DOM均含有类氨基酸与类富里酸组分。有机质组分荧光强度与氨氮浓度相关性结果表明：沉积物DOM中类富里酸和类氨基酸组分与氨氮均呈现强正相关性（R²=0.92~0.96,p<0.01）;地下水中DOM类富里酸组分与氨氮呈现较强的正相关性（R²=0.62~0.66,p<0.01）,而类氨基酸组分与氨氮的正相关性不明显。地下水中相较沉积物中,DOM的类富里酸和类氨基酸组分与氨氮相关性减弱,这种变化可能指示了类富里酸稳定赋存在含水层,而类氨基酸更容易分解消耗。沉积物中凯氏氮占总氮的87.04%~93.51%,表明沉积物中的氮主要为可以转变为NH₄⁺的有机氮形态,因而满足了地下水中的NH₄⁺由沉积物有机氮转化产生的必备条件。江汉平原沉积物中有机氮的分解是浅层地下水氨氮的重要来源。     

江汉平原涝渍地农业生态环境恢复的对策与效益分析

由于长江流域日益严峻的外生态环境的压力，加上长期以来湖区不合理的围垦开发利用，使江汉平原涝渍地域的农业生态环境变得十分脆弱。主要表现为气候变率较大，分布不均，涝渍相随，旱涝并存，农业用水的水质劣化趋势加剧，涝渍地的土壤潜沼化仍在继续，土地生产力低下，涝渍地域相对贫困人口增加。要提高认识，更新观念，将水和涝渍地看成一种资源而非负担，从整个流域生态系统出发，用大农业的观点，走社会化自然顺应的生态环境恢复之路，要上防下截，蓄泄兼顾，控制围垦，退田还湖，通过工程，生物和农业措施使涝渍小生境得到改善；要加强理论研究和国际合作，使涝渍生态环境的治理恢复更加科学的可持续。不同类型的涝渍地农业生态环境的恢复实践表明，因地制宜地治理开发可以获取很好的生态经济效益。     

江汉平原涝渍地域分异规律研究

通过五年研究，澄清了江汉平原涝渍灾害形成的原因。根据微地貌特点和涝渍状况将江汉平原涝渍地域土地分为7种类型：洲滩平地季节性洪涝地域，淤高平地季节性暗渍地域，中间平地季节性渍害地域，低湿平地渍害地域，滨湖平地涝渍地域，湖泊水面调蓄地域，碟形洼地涝渍圈。江汉平原涝渍微地域分异和演变规律主要表现在6个方面：(1)在平面上与河流呈水平带状分布；(2)在空间上呈梯度分布；(3)碟形洼地涝渍特征呈同心圆分布；(4)涝渍微地域随时间推移发生有序地演变；(5)人类活动越来越成为江汉平原涝渍地域分异的主导因素；(6)江汉平原涝渍微地域与涝渍灾害呈显著的相关性。根据江汉平原涝渍微地域涝渍发生特征，提出了因地制宜、分区开发的指导思想，并选点进行了实证开发示范，取得了显著成效。     

涝渍地农业综合整治开发示范区规划探讨

通过中日合作项目“湖北省江汉平原四湖涝渍地综合开发计划”两个涝渍地综合开发示范区的有关实践，对该区涝渍地开发规划方法进行了系统探讨。研究表明，江汉平原涝渍地大体上可分成以河流冲积物为主和以湖积与冲积共同作用形成的两类地区，两者在地貌、土壤结构、耕作方式和经济发展阶段上存在较大差异，应该区别对待；“单元水系”可作为涝渍地区域综合开发最基层的区域单元。水土资源存在的巨大潜力和障碍应作为规划的出发点，其开发模式可借鉴日本“农田综合整备”的理论与实践；田间土地整治及其附属物设施建设的技术标准应以我国近20年来关于涝渍地排水的工程标准为主，适当参照世界先进国家标准。数量化理论I可作为规划前对涝渍地微域土地进行综合评价的一种合适方法；鉴于涝渍地开发的阶段性，对现阶段涝渍地开发效果的评价指标的选择，应在农田的物理结构改变效果、农业深度开发与结构调整效果和综合经济效益效果等3方面取得平衡。以第一方面的评价为重点，给出了一个相应的评价体系。