洞庭湖区退田还湖过程中小型兽类的生态位特征

为了解退田还湖工程实施后的小兽群落状况,2003~2010年对洞庭湖区退田还湖后9种不同类型生境中小型兽类的生态位特征进行了调查.共布放64 432夹日,捕获小型兽3 066只,总的捕获率为4.76%,包括啮齿目10种和食虫目2种.小型兽类各种群的生态位宽度以褐家鼠和黑线姬鼠最高,分别为0.819 8和0.765 6,为广生态位的种类;随后依次是臭鼩、东方田鼠、刺猬、巢鼠、黄胸鼠、小家鼠、黄毛鼠、针毛鼠,分别为0.689 0、0.573 7、0.527 3、0.482 8、0.394 8、0.289 7、0.265 1、0.098 5;社鼠和大足鼠最低,仅在1种生境中有捕获.从生态位宽度指数的季节变化看,黑线姬鼠、褐家鼠、东方田鼠和臭鼩在四季的生态位宽度指数均较高.从空间生态位宽度和生态位重叠指数看,除黑线姬鼠和褐家鼠利用生境较广外,洞庭湖小兽群落可分为3个类群:栖息于环湖丘岗林地生境的社鼠、针毛鼠和黄毛鼠类群,以湖滩生境为主的东方田鼠、巢鼠和臭鼩类群,以及以村庄周围的农田生态系统为主的家鼠类群.从生态位指标和捕获数量看,黑线姬鼠、东方田鼠和褐家鼠是当地需要重点关注的种类.东方田鼠种群数量高峰年份与低谷年份比,其生态位宽度以及与其它种类的生态位重叠指数均较高,高峰年份东方田鼠冬季在双退垸出现,说明退田还湖已扩大了东方田鼠的繁殖基地,对东方田鼠种群发展有利,在种群暴发年份,易形成更加严重的危害.     

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。     

密云水库上游地区农田土壤有机碳储量及变化模拟

农田土壤有机碳(SOC)库对粮食安全和全球气候变化具有重要影响,因此,开展农田土壤有机碳储量及其动态变化研究在政治经济和生态环境层面具有重要意义.采用农业生物地球化学模型--DNDC对密云水库上游地区农田土壤有机碳储量及其变化进行模拟研究,首先应用当地实测结果进行模型验证,然后根据当地气候条件、土壤性质和现行农业耕作管理特点等建立GIS区域数据库,并在数据库的支持下进行区域模拟和分析.结果表明:2006年密云水库上游地区214 920 hm~2农田土壤(0～25 cm)的总有机碳储量为7 646×10~6 kg,其中位于河北省境内的该地区63.1%的农田储存了全区68.1%的SOC;平均每公顷农田SOC储量为35 576.1 kg,低于全国平均水平;由于化肥和有机肥投入的增加,经过1 a耕种后,2006年该地区农田SOC储量增加142.5×10~6 kg,整个地区及各区县农田土壤碳收支均为正,是大气CO_2的一个汇.情景分析表明,气温升高对该地区农田SOC积累具有显著的负效应;而提高秸秆还田比例、适量施用化肥、增施有机肥、增加灌溉和采取免耕方式等措施均能有效增加土壤有机碳的积累.     

农牧交错带开垦年限对土壤理化特性的影响

为研究农牧交错带天然草地转变为农田后,开垦年限对土壤理化特性的影响,按照邻近样地的取样原则,于2007年10月选择位于内蒙古东部农牧交错带太仆寺旗的天然草地和邻近的6个不同开垦年限的农田样地(垦殖年限为5、10、15、20、35、50 a)作为研究对象分析其土壤理化性状.结果表明:在0～30 cm土层中,天然草地转变为农田后,开垦年限对土壤养分含量和物理性状均有显著影响.土壤的有机碳含量、全氮含量、速效钾含量均随农田开垦年限的延长而降低.草地土壤的养分含量最高.与天然草地相比,0～10 cm土层,有机碳含量分别下降36%、47%、43%、57%、68%、68%;速效钾含量分别下降33%、55%、39%、65%、60%、40%.开垦年限对土壤物理性状也有明显影响,草地土壤的粘粒含量最高,砂粒含量最低;开垦年限越长的农田,土壤砂粒含量越高,粘粒含量越低;农田土壤的容重显著高于草地,随农田开垦年限的延长,土壤容重增加;而土壤pH值显示降低趋势.研究表明在研究区域天然草地具有较好的土壤养分保持能力,开垦年限越长越易导致土壤养分的缺乏和土壤的酸化和沙化,影响整个农牧交错带生态系统的稳定性和持续性.     

中国典型农田土壤有机碳密度的空间分异及影响因素

农田土壤有机碳密度（SOCD）是衡量土壤肥力和土壤质量的重要指标.为理解我国农田SOCD空间分异特征及其影响因素,基于中国生态系统研究网络19个典型农田生态站2005~2015年SOCD的监测数据,利用地理探测器方法,分析了农田SOCD空间分异的影响因素.结果表明,我国不同站点农田SOCD平均值变化范围为0.83~4.97 kg·m^-2,并呈现出湿润季风区高于干旱半干旱地区的空间分异特征.在不同土地利用方式下,水稻田SOCD明显高于其他类型的农田,并且其表现出显著增加的趋势（P<0.05）,增加速率为0.13 kg·（m²·a）^-1.土壤理化性状和降水量是影响农田SOCD空间分布的重要因素,特别是土壤碱解氮含量对农田SOCD空间分布影响最大,且它分别与纬度、土壤类型、降水量及土壤pH等因素交互后影响力显著增强,本研究结果对我国农田温室气体减排增汇提供重要的科学依据.     

退耕地养分和微生物量对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复土壤酶活性对土壤养分和微生物量指标的响应规律,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复1~50年撂荒地长期定位试验点为研究对象,采用典型逐步回归和非线性拟合来分析各指标间的耦合关系.结果表明,土壤酶活性除a淀粉酶外,均与土壤养分因子和微生物量指标有较高的相关性(P<0.05).在土壤酶活性和养分因子间,尿酶和纤维素酶主要受总氮影响,碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和多酚氧化酶主要受可利用氮影响,蔗糖酶和多酚氧化酶还受到有机质的影响;在土壤酶活性和微生物量指标间,尿酶主要受微生物量磷影响,碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和多酚氧化酶均受微生物量碳影响,纤维素酶则受微生物量氮影响,但多酚氧化酶与可利用氮、有机质和微生物量碳呈负相关;此外,它们之间均存在良好的对数关系(y=b+alnx, P<0.05).     

中国耕地低碳利用绩效测算与时空分异

推进耕地利用低碳转型是应对气候暖化威胁的有效途径。在核算耕地利用碳排放、碳吸收基础上,应用GB-US-S-SBM模型测算2000—2019年中国30个省（市、自治区）的耕地低碳利用绩效,进而分析绩效时空特征及收敛性。研究发现：（1）中国耕地利用碳排放、碳吸收、净碳汇强度依次为1.980 t∙hm^-2、5.624 t∙hm^-2、3.644 t∙hm^-2,各省份耕地利用系统均呈碳盈余状态。 （2）全国耕地低碳利用绩效历经剧烈起伏、缓慢上升、波动不定、高速增长四个阶段。根据初始绩效和变化率,可将省域划分为低效高潜型（北京等15地）、低效平稳型（江苏等4地）、高效平稳型（重庆等3地）、高效低潜型（湖北等3地）、高效高潜型（吉林等5地）。期初,高、低效省份分别聚集于西南、西北;期末,高效省份主要位于西北、东北,低效省份集中分布于长江中游地区。（3）全国、中部、东部的绩效不存在σ收敛,东北和西部的绩效遵循σ收敛。全国及四大区域绩效均呈β收敛,省份间存在追赶趋势。本文可为制定区域差异化耕地利用低碳转型策略提供依据。     

苏北沿海地区农户耕地利用行为意愿及影响因素分析

随着快速城市化以及农村劳动力转移,长三角区域欠发达地区乡村耕地资源利用呈现新特征,从主体角度开展该区域耕地资源利用研究对乡村治理以及农业高质量发展具有重要影响。以江苏盐城和南通为例,通过问卷调查以及结构方程模型,分析农户耕地资源利用行为意向及影响因素。结果表明：苏北沿海地区不同耕地规模农户的耕地利用行为意向存在显著性差异。农户耕地资源利用行为意愿主要直接受到农户户主个人及家庭特征和耕地资源禀赋特征两个因素影响,政策认知以及技术与资金使用对其产生间接影响且程度较弱。苏北沿海地区乡村治理过程中亟需进一步开展农户分类管理与引导,促进耕地适度规模化经营,加强农户技能与政策培训,探索农业服务新模式,促进耕地资源精准管理、农业高质量发展以及乡村振兴等目标实现。     

基于机器学习的长江流域农田氮径流流失负荷估算

定量解析长江流域农田氮径流流失特征是实现长江及其河口氮污染有效控制的关键科学基础.基于收集的长江流域570个旱地和434个水田田间氮径流流失数据组,采用相关性分析、结构方程模型、方差分解和机器学习方法,探究了影响旱地和水田总氮径流流失强度的主要因素,建立了基于机器学习的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型,量化了长江流域农田总氮径流流失负荷.结果表明,径流深、施氮量和土壤氮含量是影响旱地总氮径流流失强度的主要因素;径流深和施氮量是水田总氮径流流失强度的主要影响因素.与分类与回归树、多元线性回归和增强回归树方法相比,采用随机森林算法构建的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型具有更高的精度（R²为0.65~0.94）.基于随机森林算法的预测模型估算的2013年长江流域农田总氮径流流失负荷（以N计）为0.47 Tg ·a^-1（旱地：0.25 Tg ·a^-1;水田：0.22 Tg ·a^-1）,中下游地区贡献了58%的流失负荷.模型预测5种防治情景下的长江流域农田氮流失负荷可削减2.4%~9.3%,其中减少径流量的削减效果最为显著.长江流域农田氮面源污染防治必须协同加强氮肥精准管理、减少农田径流量和提高土壤氮利用,且应将重点放在中下游地区.所发展的基于机器学习建模方法克服了氮径流流失强度与影响因素之间函数关系难以确定的问题,为估算区域或流域农田氮流失负荷提供了简便且可靠的方法.     

增温施肥对稻麦农田土壤有机碳及其活性组分的影响

农田是重要的陆地生态系统土壤碳库和作物生长的有机养分库.为明确气候变暖对稻麦轮作农田土壤碳库的影响,利用田间开放式增温平台,分析了增温、施肥和其交互作用对土壤有机碳和其活性组分的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,增温、施肥对土壤有机碳含量和其活性有机碳组分的影响均无显著交互作用.增温增加了土壤有机碳含量,且总有机碳(TOC)和惰性有机碳(ROC)含量差异显著.与不增温对照相比,增温处理的TOC、 ROC和活性有机碳(LOC)含量分别增加了7.72%、7.42%和10.11%.土壤微生物量碳(MBC)含量的增加(20.4%)和颗粒有机碳(POC)含量的降低(36.51%)可能是增温下土壤有机碳含量变化的主要原因.增温对土壤可溶性有机碳(DOC)含量无显著影响,但显著降低了其可溶性微生物副产物组分含量(41.89%).结果同时表明,施肥对土壤有机碳含量均无显著影响,但显著降低了活性碳组分的DOC和POC含量,增加了MBC含量.与不施肥对照相比,施肥处理的土壤DOC和POC含量分别降低了35.44%和28.33%,MBC含量增加了33.38%.此外,施肥有增加可溶性有机物中人为...