三江平原多级沟渠系统沉积物中铁的分布特征

以三江平原典型多级沟渠系统(毛渠-农渠-斗渠-支渠-干渠)为对象,研究了其0～60 cm沉积物全铁含量的空间分布特征.结果表明,多级沟渠系统中沉积物的平均铁含量为(3.02±0.10)×104 mg·kg-1,各类型、各等级的沉积物铁含量具有极显著差异(F=6.261,p<0.001),最高值出现在农田斗渠(3.71×104 mg·kg-1)中,而最低值出现在湿地斗渠(2.43×104 mg·kg-1)中.整个多级沟渠系统沉积物各层的铁含量没有显著性差异(F=0.093,p=0.693),但与沟渠相邻湿地同深度土层的铁含量相比,沟渠沉积物0～10 cm层、10～20 cm层分别增加了51.96%、62.22%.铁虽然具有一定的可迁移性,其最大累积处仅能延伸到第三等级的斗渠中,而非逐级递增.由于湿地保护和气候干热化,现阶段本区含铁径流量有逐渐减少的趋势.沉积物各层铁含量沿沟渠类型和等级的递变揭示了铁输移的历史变迁.     

松嫩平原玉米带土壤碳氮比的时空变异特征

土壤碳氮比(C/N)是土壤质量的敏感指标,是衡量土壤C、N营养平衡状况的指标,它的演变趋势对土壤碳、氮循环有重要影响.通过野外调查、采样和分析,运用地统计学方法和GIS技术,探讨1980～2005年松嫩平原玉米带土壤C/N的时空变化规律.结果表明,1980年和2005年土壤C/N的平均值分别为10.56和12.30.2...     

三江平原典型灌区井灌地下水中铁的随水迁移特征

以三江平原典型水稻灌区———黑龙江省农垦总局建三江分局为例,系统调查了该区地下水的铁含量特征,并具体分析了铁通过井灌从地下水进入晒水池、稻田,再通过排水进入多等级沟渠系统的季节迁移过程及铁在相应沉积物或土壤中的分布特征.结果表明,研究区地下水总铁质量浓度为(1.73±0.41)mg.L-1,最大值为11.4 mg.L-1,最小值0.01 mg.L-1,变异系数1.29%.根据2010年水稻种植面积和当地实行的每亩额定灌水量推算,从地下进入稻田和其它地表水体中的铁可达4 976.40 t.溶解性Fe2+、溶解性Fe3+、溶解性铁和总铁都具有明显的季节变化(6、7月较高),且沿水流方向以稻田积水中的含量较高.晒水池和稻田对地下水铁的富集效应明显,二者的总铁质量浓度分别达到地下水的6.17和21.65倍.晒水池沉积物的总铁含量显著高于稻田、农渠和干渠(浓江河).不同氧化铁形态中,仍以晒水池沉积物中各形态铁氧化物的含量较高,而稻田土壤、农渠和干渠沉积物之间没有显著性差异.三江平原典型灌区地下水中的铁通过井灌进入地表水体中,大部分被蓄积在晒水池和稻田中,仅有少部分随稻田退水进入沟渠网,并逐级沉淀在稻田和沟渠沉积物中.铁在随水迁移过程中除了总量变化外,还伴随着种类和形态的转化,这些变化直接受水稻灌溉管理方式的影响,具有明显的季节特征.长期井灌或将导致铁在稻田土壤和沟渠沉积物中的富集,具有潜在的污染风险.     

三江平原不同退化阶段小叶章湿地土壤真菌群落结构组成变化

为了了解三江平原小叶章湿地真菌群落结构及多样性变化,探讨湿地水分下降对真菌群落结构的影响.本研究采用高通量测序技术,分析和比较了黑龙江省科学院自然与生态研究所三江平原野外试验研究站内3个不同退化阶段小叶章生态类型湿地真菌群落结构多样性,探讨真菌群落改变的原因.结果表明,从小叶章沼泽湿地(w0)→小叶章沼泽化草甸湿地(w1)→小叶章草甸湿地(w2)的变化,土壤Shannon-Wiener指数(H)呈现出逐步上升的规律,即:w0w1w2.序列比对结果显示,不同小叶章湿地土壤真菌分别属于子囊菌(Ascomycota)、担子菌(Basidiomycota)、壶菌(Chytridiomycota)、未知菌(Fungi_unclassified)、接合菌(Zygomycota)这5个真菌类群,优势菌门为未知菌门(75.12%)、子囊菌门(56.56%)、担子菌门(72.65%).而且Heatmap分析也显示沼泽化草甸湿地和草甸湿地的真菌群落结构和组成比较接近.真菌群落结构受到了土壤养分以及植物组成等影响,其中土壤养分解释贡献率达88.62%,植物组成解释贡献率达到9.85%.三江平原小叶章湿地不同退化阶段湿地真菌群落结构存在较大差异,土壤水分因子对真菌多样性影响较大.这为研究三江平原湿地退化后的真菌结构多样性及空间异质性提供了科学依据.     

施肥和秸秆覆盖对成都平原区农田氮和磷流失的影响

近年来由于氮、磷肥料过量施用造成了严重的污染问题和富营养化现象,而且这种污染问题在稻田区域更加明显.因此,采用田间小区试验方法,通过对2018年和2019年田间实地监测,在自然降雨条件下,对成都平原区不同施肥量以及秸秆覆盖对湿沉降和地表径流氮和磷的影响进行研究.结果表明,湿沉降氮养分主要以铵态氮存在,磷养分主要以可溶性总磷存在,氮和磷沉降主要发生在6～8月这3个月.地表径流量与降雨量呈正比,而地表径流氮养分浓度与降雨量呈反比.在2018年和2019年,增氮处理TR3总氮流失量分别为4.75 kg·hm^-2和2.68 kg·hm^-2,比常规处理TR1流失量增加26.73%和43.32%,是流失量最高的处理;减氮处理TR4总氮流失量分别为2.91 kg·hm^-2和1.37 kg·hm^-2,比常规处理TR1流失量降低了36.33%和26.74%,是流失量最小的处理.优化施肥处理TR2和减氮处理TR4能够有效降低地表径流磷素的流失,集中高强度降雨会降低地表径流总磷中颗粒态磷的含量.氮养分的流失主要集中于7～...     

不同水分条件沼泽湿地土壤轻组有机碳与微生物活性动态

通过野外实验与室内分析,对三江平原生长季内毛果苔草(Carex lasiocapa)沼泽湿地生物量及0~20cm土壤不同有机碳组分进行观测,分析了不同水分条件下毛果苔草湿地土壤轻组有机碳(LFOC)与微生物量碳(MBC)的变化动态.结果表明,随水位增加毛果苔草群落地上生物量积累明显,与10~20cm积水条件相比,17~30cm水位状况下湿地土壤具有较高的轻组有机质含量与比例.生长季初期冻融过程提高了土壤轻组分(LF)有机碳含量与LFOC含量,之后随植物生长毛果苔草沼泽湿地土壤重组有机碳(HFOC)含量增长快于LFOC,说明毛果苔草沼泽湿地土壤具有较高的重组有机质持有能力.此外不同水位条件下毛果苔草沼泽湿地微生物活性受到土壤有机碳含量影响不同,低水位条件下微生物量碳与SOC呈显著正相关关系(R2=0.859),17~30cm水位条件下二者关系不显著,并且高水位毛果苔草沼泽湿地具有较低的MBC与微生物熵,表明该条件下土壤碳库具有较高的稳定性.     

基于改进SPA的关中地区水土资源承载力综合评价

针对水土资源承载系统的不确定性,在了解集对分析原理的基础上,利用原创联系度的可展性对其进行改进,将三级评判扩展到五级评判,进而建立基于改进SPA的水土资源承载力综合评价模型,并用该方法对关中地区影响水土资源承载力的20项指标进行评价,得到关中地区各地市水土资源承载等级。在综合评价中,用主客观权重相结合的方法确定权重以提高权重的可靠性,为了验证改进SPA的合理性,将其评价结果与改进模糊综合评价结果进行比较,结果表明:①关中地区除咸阳和渭南2008年水土资源承载等级为Ⅱ级外,其他地市均为Ⅲ级,承载基本平衡;②在水土资源承载力评价中,用集对势区间定位或同一度判定样本等级均具有可行性和合理性,改进SPA评价结果准确可靠、合理直观,能更细致地描述样本承载水平,为水土资源承载力研究提供了一种科学合理且简单实用的评价方法。     

黄淮海平原冬小麦种植的气候变化适应评估

水资源短缺影响黄淮海平原农业稳定和可持续发展。气候变化情景下,农业用水紧张的问题可能进一步加剧,种植制度和作物品种区域布局将面临调整。论文利用IPCC 5三种代表性温室气体浓度排放路径（RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5）的多模式集成数据,基于VIP（soil-Vegetation-atmosphere Interface Processes）生态水文模型,模拟了2011—2059年黄淮海平原二级子流域的水资源盈亏变化。在此基础上,针对水分亏缺最严重的子流域,设计无外来调水和维持2000—2010年调水总量水平的两种流域地下水采补均衡情景,对冬小麦种植区域的合理布局及其对产量的影响进行评估。结果表明,2050年代黄淮海平原农作物蒸散量增幅大于降雨量增幅,北部地区水分亏缺量将增加,南部地区水分盈余量则减少。在低到高的排放情景下,全区域水分盈余量下降0.1%~14.1%。两种地下水采补均衡情景下,2050年代黄淮海平原冬小麦种植面积应分别减少9.8%~11.3%和7.0%~8.8%,相应产量分别增加0~11.9%和3.0%~15.9%。适当减少冬小麦种植面积,可有效减缓黄淮海地区农业水资源的不足,保护生态环境,促进农业可持续发展。     

农村生活用能的区域分异——以关中临渭区为例

研究农村生活用能的区域分异,对于优化用能结构、制定合理的能源利用和生态环境保护政策具有重要意义。以关中临渭区为例,采用实地问卷调查、能源利用区位商、相关分析等方法,探究平原地区、黄土台塬与丘陵山区农村生活用能的分异特征及成因,得到以下结论:①平原地区具有区位优势的生活能源为煤炭、玉米棒芯、液化气、蜂窝煤、电能和太阳能,煤炭的区位商达2.671;黄土台塬为沼气、太阳能、作物秸秆、蜂窝煤、液化气和玉米棒芯,沼气的区位商达3.465;丘陵山区为薪柴,区位商为1.142。前两者用能多元化,商品能源较多;丘陵山区用能结构单一,木柴为主的非商品能源居多。②区域用能分异特征突出。平原地区市场化导向明显,多种能源互补利用;黄土台塬地区政策导向明显,沼气利用较多,用能组合多样;丘陵山区受自然条件影响,薪柴为主,其他燃料为辅。农村生活用能的区域分异取决于自然环境、生产结构、经济环境以及外界环境,是收入水平、温度、发展条件、政策影响等方面综合作用的结果。③平原地区人均收入高(7 056元),人均商品用能多(204.15 kgce);条件恶劣的丘陵山区人均收入低(5 750元),人均商品用能少(45.38 kgce)。人均非商品用能受人均收入影响小,相对稳定。人均有效耕地和人均耕地越多,人均商品用能越多,人均非商品用能越少,且人均有效耕地变化引起的用能类别的变化幅度较大。     

Evaluation of the sustainable land use status of the North China Plain

The North China Plain is one of the most important production areas for wheat and maize in China, and also has the densest agricultural population in China. How to use and develop the limited land resources reasonably, and improve and protect them, have become issues of major concern. This paper is based on sustainability theory, reviewing the fundamental principles of sustainability, and developing an index system with which to evaluate the sustainability status of land use. We also use this method to evaluate the land-use status of the North China Plain and to analyze current factors affecting sustainable land use in this area. In addition, we propose a specific method for evaluating sustainable land use.