长江上游陡坡耕地退耕的难点与对策

长江上游属于 2 5°以上的陡坡退耕还林地面积达 170万hm2 ,是长江上游水土流失的重要策源地 ,严重制约了该区域社会经济的可持续发展。因此 ,实行陡坡耕地退耕还林是建设长江上游生态屏障的重要组成部分 ,也是生态建设的主要内容之一。本文较为系统地论述了陡坡耕地的形成原因与危害 ,以及退耕的难点与有利时机 ,并探讨了详细分析了主要对策     

川中丘陵紫色土区农田土壤有机碳储量及空间分布特征

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20 cm耕层土壤有机碳密度为111~426 kg/m2,平均值为266 kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为345和234 kg/m2,均低于全国平均值;全县20 cm深度土壤有机碳总储量250×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大,为153×109kg C,水稻土次之,有机碳储量0.93×109kg C,两者占据了农田土壤有机碳储量约98%,冲积土和黄壤土类由于面积小,有机碳储量也最低。各土壤类型有机碳储量丰度指数(RI)值都较低,碳存储能力处于中下水平。在县域农田尺度,有机碳空间格局与气候差异、植被类型关系不大,土壤类型空间差异和地形差异是有机碳空间格局形成的主要原因。     

利用坡耕地种植能源作物的可行性分析与探讨

针对经济快速化发展过程中造成的环境污染与能源危机问题,结合我国土地资源状况及土地利用现状,通过探讨利用坡耕地种植能源作物及进行相应的经济效益分析,发现该方法可有效缓解能源危机、改善生态环境、提高农民收入、推动两型社会建设。     

半干旱黄土区退耕还林十年植被恢复变化分析——以陕西吴起县为例

黄土高原退耕还林（草）政策实施已逾10 a,了解植被恢复变化状况及存在的问题,对于制定和完善生态环境治理方略具有重要意义。以吴起县为例,基于实地调查及遥感等数据,对退耕还林（草）以来植被覆盖度、主要植被类型变化及不同立地条件下植被恢复变化的差异进行了定量分析。结果表明：2000年至2009年,植被覆盖度大于30%的面积在全县总面积中的比例由不足1%上升至91.96%;其中缓坡立地类型上的乔灌林地类型面积增长最为显著,而阳向陡坡等恶劣生境下的植被恢复缓慢;有林地、灌木林地及疏林地均呈现规模增大趋势,属扩张状态;中覆盖度草地、低覆盖度草地、坡耕地及耕地呈现规模减少趋势,属缩减状态。     

Cropland Riparian Buffers throughout Chesapeake Bay Watershed: Spatial Patterns and Effects on Nitrate Loads Delivered to Streams

We used statistical models to provide the first empirical estimates of riparian buffer effects on the cropland nitrate load to streams throughout the Chesapeake Bay watershed. For each of 1,964 subbasins, we quantified the 1990 prevalence of cropland and riparian buffers. Cropland was considered buffered if the topographic flow path connecting it to a stream traversed a streamside forest or wetland. We applied a model that predicts stream nitrate concentration based on physiographic province and the watershed proportions of unbuffered and buffered cropland. We used another model to predict annual streamflow based on precipitation and temperature, and then multiplied the predicted flows and concentrations to estimate 1990 annual nitrate loads. Across the entire Chesapeake watershed, croplands released 92.3 Gg of nitrate nitrogen, but 19.8 Gg of that was removed by riparian buffers. At most, 29.4 Gg more might have been removed if buffer gaps were restored so that all cropland was buffered. The other 43.1 Gg of cropland load cannot be addressed with riparian buffers. The Coastal Plain physiographic province provided 52% of the existing buffer reduction of Bay‐wide nitrate loads and 36% of potential additional removal from buffer restoration in cropland buffer gaps. Existing and restorable nitrate removal in buffers were lower in the other three major provinces because of less cropland, lower buffer prevalence, and lower average buffer nitrate removal efficiency.     

退耕对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

采用野外调查与室内分析相结合的方法,就退耕对土壤团聚体的稳定性及其有机碳分布的影响进行了研究。结果表明:①干筛处理下各种退耕方式土壤团聚体均以＞5 mm粒径为主,总体随粒径的减小呈先降低后增加再降低的趋势;湿筛处理下土壤团聚体以＜0.25 mm粒径为主,总体随粒径的减小呈先降低后增加的趋势。②干筛处理下,不同退耕方式的团聚体平均重量直径和平均几何直径在0~20 cm土层表现为:退耕还林＞退耕撂荒＞退耕还茶,在20~40 cm土层却表现为相反的变化特征;湿筛处理下,不同退耕方式的团聚体平均重量直径和平均几何直径在0~20 cm土层表现为:退耕还林＞退耕还茶＞退耕撂荒,在20~40 cm土层却表现为:退耕还茶＞退耕还林＞退耕撂荒。③3种退耕方式0~20 cm土层各个粒径团聚体有机碳含量基本高于20~40 cm,且随着土壤粒径的减小,土壤团聚体中有机碳含量总体呈逐渐减低的变化趋势;0~20 cm土层,退耕还茶地土壤团聚体中有机碳含量最高,20~40 cm土层,退耕撂荒地土壤团聚体中有机碳含量最高。     

不同种养结合区农田系统氮磷平衡分析

山东禹城和湖南桃源是位于我国不同地区均以种养生产为主的两个县(市),根据养分平衡原理对这两个县级区域尺度的农田系统氮、磷收支状况进行了计算分析,结果表明:自1980年以来,单位面积耕地上氮磷的输入量与输出量均表现为不断增加,但是,因为输入增长高于输出增长,导致农田系统产生较多氮磷养分盈余,两个地区存在明显差异。禹城农田系统氮磷盈余量呈逐年增长趋势,氮盈余量从133.8 kgN·hm^-2增加到目前的450 kgN·hm^-2以上,磷盈余量从6.2 kgP₂O₅·hm^-2增加到目前的148.9 kgP₂O₅·hm^-2;在其11个乡镇中有10个表现为氮盈余、9个表现为磷盈余,其中氮盈余量最多的高达841.8 kgN·hm^-2,磷盈余量最多的达到297.8 kgP₂O₅·hm^-2。桃源农田系统氮磷盈余量表现为先增后降,氮盈余量从100 kgN·hm^-2左右增加到2002年达到峰值253.7 kgN·hm^-2后,逐渐下降到目前的150.0 kgN·hm^-2左右,磷盈余量从20.0 kgP₂O₅·hm^-2左右增加到2002年的峰值95.9 kgP₂O₅·hm^-2后,下降到目前的34.4 kgP₂O₅·hm^-2;在其40个乡镇中有36个表现为氮盈余、26个表现为磷盈余,其中氮盈余量最高的达到561.7 kgN·hm^-2,磷盈余量最高的为171.1 kgP₂O₅·hm^-2。农田系统氮磷养分大量盈余主要是源于投入化肥量和承载粪便量较高,山东禹城明显高于湖南桃源,所以,为了减少养分盈余损失,应根据农田作物生长养分需求尽可能地减少化肥投入,并根据耕地粪便承载容量在区域内外合理调配畜禽粪便的施用。     

农田退水期阿什河氮污染特征及来源解析

利用水质监测技术和稳定同位素示踪技术,对春季农田退水期阿什河河水中ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₃--N)和ρ(TN)特征进行研究并对氮污染来源进行解析. 结果表明,ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₃--N)和ρ(TN)除在阿什河上游源头区水体中较低外,其余大部分区域均较高. 上游源头区采样点 δ 15N值为3.68‰～6.09‰,主要受大气沉降氮和土壤有机氮的污染;中下游区域中一部分采样点δ15N值为5.32‰～7.72‰,主要受农田退水和农村生活污水影响,另一部分采样点δ15N值为8.45‰～11.86‰,主要受畜禽养殖污水影响较大;下游采样点δ15N值较低(3.25‰～4.15‰),主要受工业来源废水污染. 农田,特别是河流两岸的稻田退水对阿什河水质影响较大;城区对阿什河TN和NH₄+-N影响较大,对NO₃--N影响较小.      

秸秆还田对江西农田土壤固碳影响的模拟分析

秸秆还田等农田管理措施能有效地增加土壤碳储量,从而有利于减缓大气CO₂浓度的上升趋势。论文基于环境政策综合气候模型(EPIC),采用千烟洲生态试验站和鹰潭生态试验站农田监测场长期观测数据,验证和优化了EPIC模型参数,同时利用1990-2010年江西省气象资料以及土壤清查资料,模拟分析了4种秸秆还田(CR)比例情景下2010-2030年江西省水稻田土壤的固碳潜力。研究结果表明,无秸秆还田 (CR0%)和秸秆还田25%(CR25%)两种处理下耕作层土壤有机碳储量分别下降21.3%和6.5%,秸秆还田50%(CR50%)和100%(CR100%)处理下土壤有机碳储量分别增加5.4%和11.9%;相对CR0%情景而言,CR25%、CR50%、CR100% 情景下江西省水稻田土壤总固碳潜力分别为6.43、14.92和25.26 TgC(1 Tg = 10⁶ t)。研究结果表明,通过合理的调控措施,采用保护性耕作(秸秆还田)是提高水稻田土壤固碳能力的一种有效途径。     

Tracking land cover change along the western edge of the U.S. Corn Belt from 1984 through 2016 using satellite sensor data: observed trends and contributing factors

The Cropland Data Layers (CDL) are high-resolution geo-referenced data products made available by the U.S. Department of Agriculture. However, the CDL lacks in its ability to be employed as a tool to identify the impact of the gradually evolving drivers of land use change, e.g., climate change, due to its limited historical depth. We implement a robust, phenology-based satellite image classification algorithm to identify historical cropland allocation in eastern South Dakota and North Dakota predating the initial CDL by 13 and 22 years, respectively. Five major land covers, i.e., corn, soybeans, wheat, alfalfa and grass (including native grass, hay and pasture) are identified using archived Landsat-5 surface reflectance data, while achieving CDL-like accuracy. The long-term rate of grassland loss during 1985–2011 is found to be significantly lower (26,781 hectares or 1.5% annually) relative to the near-term rate of grassland loss during 2006-’11 (84,545 hectares or 5.2% annually). We find similar discrepancy in regional corn expansion rates. Our value-added raster data provide opportunities for improved identification of land use drivers, whereas relying solely on the CDL’s restricted historical extent may lead to biased land use change estimates and misguide policy.