近20年中国粮食生产变化特征及其对区域粮食供需格局的影响

中国是一个农业大国,用占世界不到9%的耕地养活了占世界近20%的人口。国家及区域尺度粮食安全问题一直备受关注。以省为研究单元,借助GIS空间分析与统计工具,分析了1999—2018年中国粮食生产变化的总体特征、地域格局演变特征及这些变化对区域粮食供需格局的影响。研究结果表明：全国粮食总产量呈现显著增加的趋势,增长率为0.11亿t/年。北方粮食总产量呈显著增长趋势,而南方粮食总产量基本维持稳定。玉米产量的增加对这些变化起到了主导作用。在省域尺度上,近20年五种主要粮食作物（稻谷、小麦、玉米、豆类和薯类）产量时空变化具有较大差异。粮食产量的变化对区域粮食供需格局产生了较大影响。特别是东南沿海地区的广东、浙江、福建三省,从稻谷和小麦两大口粮供过于求型变为了供给不足型省份。但在全国尺度上,人均粮食占有量在Y 1999—2003时段（1999—2003年五年平均情况）和Y 2014—2018时段（2014—2018年五年平均情况）分别为368.0 kg/人和461.5 kg/人;人均两大口粮占有量在Y 1999—2003时段和Y 2014—2018时段分别为220.3 kg/人和247.6 kg/人。播种面积的变化是全国及区域尺度上粮食作物产量变化的直接原因。但其根本原因则更多归因于土地利用价值驱动的属性、功能及质量的变化。此外,根据导致耕地减少的四种主要类型——“非农化”“非粮化”“荒废化”和“生态化”,探讨了其形成原因并提出相应的提高区域粮食生产的对策建议,以期对区域粮食种植格局调整及实现两大口粮需求省份向自给型省份转型提供参考。     

太湖流域稻田湿地对低污染水中氮磷的净化效果

对太湖流域稻田湿地设置3种布水设计——地表漫流式、串形沟灌渗滤式和弓形沟灌渗滤式, 研究连续进水方式下3种布水设计的稻田湿地对低污染水中氮、磷的净化效果及其产量效应. 结果表明:①在水稻拔节期和灌浆期,稻田湿地对低污染水中TN和TP的去除率分别可达77%~93%和87%~96%,稻田排水中ρ(TN)均在2 mg/L以下. ②3种布水设计对TN的去除率表现为漫流式>弓形沟灌渗滤式>串形沟灌渗滤式;对TP的去除率则以弓形沟灌渗滤式最高,串形沟灌渗滤式最差,但二者间差异不显著. ③弓形沟灌渗滤处理由于沟渠占田面积比例相对比较适宜,水稻籽粒产量最高(8 520 kg/hm2),比传统的漫流型稻田湿地增产5.2%;而串形沟灌渗滤处理因其沟渠占田面积比例(约14%)较大,水稻籽粒产量最低. 研究结果证实,利用太湖流域广泛存在的稻田湿地来净化周围的低污染水方法可行且效果较好.      

土壤改良剂改良酸化土壤的研究进展

推进酸化土壤改良,提高农业生产力是实现作物提质增收和发展绿色农业的重要任务。土壤改良剂具有降低土壤酸度、增加土壤养分、优化土壤结构、提高微生物活性、改善土壤微环境等作用,在修复酸化土壤方面具有重要意义。基于上述背景,从离子迁移转化角度阐明土壤酸化成因,总结酸性改良剂分类、作用机理、改良效果及其对作物长势的影响;指明现有改良剂在酸化土壤改良方面存在的问题,提出新型土壤改良剂研发方向以及在应用过程中的关键影响因素;最后对改良剂未来发展趋势进行展望,以期为土壤改良剂的研发和制备提供借鉴。     

硝化抑制剂对我国蔬菜生产产量、氮肥利用率和氧化亚氮减排效应的影响:Meta分析

我国蔬菜生产系统由于长期过量施肥导致氮肥利用率低和环境问题严重,氮肥配施硝化抑制剂是降低活性氮损失、增加蔬菜产量和提高氮肥利用率的有效策略,然而缺乏系统研究.基于数据整合分析的方法,系统分析了氮肥配施硝化抑制剂［双氰胺（DCD）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三氯甲基吡啶（NP）］对我国蔬菜生产的产量、植株氮吸收、氮肥利用率和氧化亚氮减排效应的影响,进一步揭示不同田间管理措施对其效果的影响.结果表明,氮肥配施硝化抑制剂能够显著提高蔬菜产量（9.2%）、植株氮吸收（10.4%）和氮肥利用效率（11.2%）,同时减少氧化亚氮排放（28.4%）.不同硝化抑制剂类型中,NP对增产效应和氧化亚氮减排效应的影响幅度最高,分别为16.1%和32.0%,其次是DMPP和DCD.硝化抑制剂在不同氮肥用量中能提高蔬菜产量（6.7%~14.7%）和减少氧化亚氮排放（14.6%~36.8%）.在中性和碱性菜地土壤中,硝化抑制剂的增产效应和氧化亚氮减排效应的影响幅度较酸性土大.硝化抑制剂在露地栽培、根菜类和叶菜类的条件下对产量的增加和氧化亚氮的减排效果较好.主成分分析表明,土壤总氮含量和土壤pH是影响硝化抑制剂对蔬菜产量形成和驱动氧化亚氮排放的主要因素.综上,硝化抑制剂是实现蔬菜系统提质增效、节肥减排的重要举措.同时,农户应根据土壤和田间管理措施选择适宜硝化抑制剂类型,以最大限度提高其有效性.     

施用生物质炭基肥对水稻产量及氮素利用的影响

利用小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳、猪粪炭堆肥和生活废弃物这5种原料的生物质炭与化肥混合制作炭基复混肥,进行水稻生产的田间试验,分析不同生物质炭基肥处理下水稻产量与氮素利用率的变化.结果表明,与常规复混化肥比较,炭基肥处理施氮量减少19.94％,但水稻的经济产量提高6.70％以上,其中小麦秸秆炭基肥处理增产幅度最高,达39.34％.炭基肥处理可显著提高水稻每穗总粒数和单穗重,水稻籽粒与茎叶吸氮量比值提高11.64％(花生壳)～59.91％(生活废弃物),说明施用炭基肥可促进氮素向水稻籽粒的分配.施用炭基肥料可明显提高水稻的氮素偏生产力、氮素收获指数和氮素稻谷生产率,其中氮素偏生产力较常规复混化肥提高33.41％(玉米秸秆)～74.09％(小麦秸秆).生物质炭基复混肥是一种可以替代传统有机无机配合施肥的节氮肥料,小麦秸秆炭基肥在减少肥料投入、提高水稻产量和氮肥利用率方面具有较好的推广潜力.     

量子点半导体光放大器二能级系统的数值建模

量子点半导体光放大器（QD—SOA）的二能级速率方程具有简单易懂并能较好的描述其工作特性的特点．为便于利用数值模拟方法分析QD—SOA的动态工作特性,在QD—SOA的二能级速率方程基础上,采用对QD—SOA进行了空间分段,对输入脉冲进行了时间分段的方法,建立了QD—SOA的二能级数值模型．图2,参4．     

Thermodynamics of irreversible processes and quantum field theory: An interplay for the understanding of ecosystem dynamics

Ecological modelling has not yet received from basic “hard” sciences, like conventional physics and chemistry, an adequate conceptual support. Mechanistic simulation techniques are very far from achieving a satisfactory understanding of ecosystem dynamics.     

Anaerobic treatment of fresh leachate from a municipal solid waste incinerator by upflow blanket filter reactor

This paper describes the feasibility of fresh leachate treatment by an upflow blanket filter (UBF). Through dilution and partial effluent recycling, the organic loading rates increased from 0.51 to 14.56 kg COD/(m³·d), meanwhile the corresponding hydraulic retention time decreased from 9.0 to 3.6 d. The reactor was able to achieve steady-state within 80 d. Based on the distribution of COD fluxes in the process, it was concluded that anabolism was the main pathway of COD removal in the initial phase (1–33 d), accounting for 57%–85% of total COD removed. As the anaerobic consortium of bacteria reached steady-state (after 70–86 d), the majority of COD removed was transformed into methane, because the specific methane yield was close to the theoretical value (0.36 L CH₄/(g COD_deg)).     

耕作深度调控秸秆还田对农田土壤呼吸的影响

秸秆还田和耕作深度处理是影响农田土壤呼吸最重要的农业管理措施之一,但二者交互作用影响农田土壤呼吸的机制尚不清楚.基于此,针对中国的旱地农田生态系统,利用已发表的116篇研究论文,借助Meta分析技术,探究秸秆还田和耕作深度处理及其二者交互作用对农田土壤呼吸的影响及其调控因素,为农田生态系统实现“碳中和”提供重要的数据支撑和理论依据.结果表明,免耕导致土壤呼吸减少了8.3%,而浅耕和深耕处理对土壤呼吸的影响不显著,但对土壤呼吸的增加量仍呈现出深耕>浅耕>免耕的趋势.虽然,浅耕和深耕对土壤呼吸和土壤有机碳（SOC）的影响均相对较小,但是免耕导致土壤呼吸减少了8.3%的同时却又导致SOC增加了7.05%,因此实施免耕措施对农田土壤固碳减排具有重要意义.此外,耕作深度会显著调控秸秆还田对土壤呼吸的影响,且土壤呼吸的增加量呈现出深耕秸秆还田>浅耕秸秆还田>免耕秸秆还田的趋势,整体平均增加了14.51%.秸秆还田后不同深度耕作处理下土壤呼吸的增加量与土壤容重、农作物产量、土壤有机碳、以及土壤温度和水分的改变量密切相关,且对土壤呼吸增加量的贡献呈现出土壤容重>农作物产量>土壤有机碳>土壤水分>土壤温度的趋势.虽然SOC在深耕秸秆还田、浅耕秸秆还田和免耕秸秆还田处理下分别增加了29.32%、10.12%和23.94%,但是土壤呼吸在深耕秸秆还田和浅耕秸秆还田处理分别增加了29.32%和18.92%,而在免耕秸秆还田处理下仅增加1.2%.所以,免耕秸秆还田也有利于农田土壤固碳减排.因此,在中国的旱地农田生态系统中,耕作深度会调控秸秆还田对土壤呼吸的影响程度,而这种调控主要与土壤理化性质有关,尤其与土壤容重关系最为紧密,且免耕和免耕秸秆还田均是有利于农田土壤固碳减排的重要农业管理措施.     

稀土对沙田柚叶片营养和果实品质与产量的效应

试验结果表明,适量施用稀土可提高沙田柚树体对营养元素的吸收,促进养分平衡,从而可提高沙田柚座果率和产量,而且对柚果还有增糖降酸的效果。因此,适时适量施用稀土对提高沙田柚产量和品质均有积极的意义。