基于农业自然风险综合评价的高标准基本农田建设区划定方法研究

大规模建设高产稳产、旱涝保收的高标准基本农田是当前土地整治的重要任务,论文从分析区域防灾减灾能力入手,将农业生产自然风险综合评价引入高标准基本农田建设区划定,在识别区域主要风险类型的基础上,应用可变模糊集理论,借助GIS 方法,划分综合风险等级,根据风险强度和整治可行性划定高标准基本农田建设区。结合对关中地区的实例分析,研究表明：①使用可变模糊集理论,综合考虑各单因子风险差异,可减少风险定量化的模糊不确定性;②综合风险由致灾因子危险性和承灾体脆弱性共同决定,风险评价结果可为筛选高标准基本农田建设适宜区提供依据;③综合风险等级、集中连片程度和整治潜力共同确定土地整治时序,可为划定高标准基本农田建设区和确定整治规划提供参考。     

农业资源开发中的耦合效应

论文研究了农业系统的耦合效应,以达到提高农业资源利用率的目的。基于对农业资源特性的分析,肯定了农业资源开发进行系统耦合的必要性。重点论述了农业系统的涵义,并将其分为6个生产层,表述了每个生产层的特点,这为农业系统耦合提供某些理论基础。设计了农业系统耦合的结构要素,通过各结构要素在时序性、空间格局和生态过程上的相互联系和相互作用,将其结构要素耦合成为一个优势互补的农业系统。这个设计在马坪镇实施,取得显著的耦合效应。由此,讨论了在农业资源开发中如何发挥耦合效应的问题。     

不同土地利用方式下的地表径流磷输出及其季节性分布特征

在太湖流域利用为期3年的田间试验研究了不同土地利用方式下的土壤侵蚀和径流磷流失特征.结果表明,径流量和土壤侵蚀量都是竹园<板栗园<蔬菜地<玉米-油菜轮作.旱耕地上玉米-油菜轮作和蔬菜种植条件下磷的主要流失途径为泥沙搬运,磷的年均流失量分别为2.67kg.hm-2和2.79kg.hm-2,而竹园和板栗园则分别只有0.28kg.hm-2和0.66kg.hm-2.土壤侵蚀和磷流失主要发生在6~8月降雨集中分布的梅雨和台风季节.旱地上板栗园与玉米-油菜轮作2种利用方式的经济收益接近,但前者土壤侵蚀和磷流失量分别只有后者的6.7%和24.7%,在太湖地区种植板栗是值得鼓励的土地利用方式.稻田水旱(水稻-油菜)轮作条件下,磷主要随农田排水流失,降雨时间和施肥等农事活动的间隔长短在很大程度上决定了磷的年流失量,3次最大的流失事件中磷的流失量可达到全年磷流失的70%以上.稻田水旱轮作方式磷的年均流失量为0.93kg.hm-2,分别只有旱地玉米-油菜轮作和蔬菜地的34.8%和33.3%.因此,根据不同土地利用方式下磷输出量的差异及其季节分布特征合理调整土地利用格局,并在暴雨集中期尽量减少施肥和翻耕等农事活动,可以降低农田生态系统磷的输出.     

南京城郊不同土地利用类型农业土壤多环芳烃污染特征及风险评价

以南京市城郊不同土地利用类型的农业土壤(水田、菜地和林地)为研究对象,测定了16种PAHs的含量.结果表明,苊烯(Acy)在所有土壤样本中均未被检出,南京城郊农业土壤15种ω(PAHs)的范围在24.49～925.54μg·kg^-1之间,平均值为259.88μg·kg^-1.PAHs含量由高到低依次为：林地>水田>菜地,总体上以高环PAHs(HMW)含量为主.不同土壤理化性质对PAHs的影响表明：土壤有机碳(TOC)和黏粒(clay)含量与PAHs存在一定的相关性,pH和全氮(TN)与PAHs无明显相关性.毒性当量法和CSI指数法表明,南京城郊农业土壤中PAHs生态风险较小,但是林地中应当给予一定的重视.增量终身癌症风险(ILCR)进行健康风险评价表明,儿童健康的威胁风险略大于成人,林地的总的致癌风险(CR)明显高于菜地和水田,仍处于可接受的范围内.对成人进行了蒙特卡洛模拟表明,确定性健康风险的风险分析低估了PAHs的健康风险.敏感性分析结果表明,对CR总方差影响最大的输入参数是暴露频率EF(占50.7%).     

重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的吸附和迁移

采用静态吸附和土柱淋溶实验研究了重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的迁移转化规律.吸附实验结果表明,土壤对Pb和Cd阳离子的吸附大于对Cr(VI)和As(V)阴离子的吸附,对Cr(VI)的吸附大于对有机氯农药六六六(BHC,包括α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC)和滴滴涕(DDT,包括o,p'-DDT、p,p'-DDT)的吸附能力.土柱淋溶实验结果表明,Cr(VI)和As(V)在耕层土壤中的迁移速度远大于Pb、Cd的迁移速度,α-BHC由于淋溶液初始浓度较低,因而迁移速度较慢.淋溶实验后,具有较高生物可利用性和迁移性的可交换态重金属的相对含量增加了1.2%～5.4%,从而增加了Pb、Cd、Cr和As等重金属对生态系统的威胁.结合吸附和迁移实验结果可知,所研究污染物中,Cr(VI)和As(V)对地下水的威胁较大,Pb和Cd对农业生产的威胁较大,而目前有机氯农药已被国家明令禁止使用,土壤中的部分残留有机氯农药由于土壤的吸附作用,使得其对农业生产的威胁逐渐减小,对地下水的威胁性也较小.     

“猪-沼-果”生态农业模式

“猪-沼-果”生态农业模式是一种循环经济模式,论文分析了这一模式的系统结构和运作机制,总结了科学实验的结果。“猪-沼-果”模式以沼气池为核心,聚集了一系列复杂的生化反应,优化传统种养模式的组织结构,使物质充分利用,能量有效转换,具有显著的经济、社会和生态环境效益。江西建设了103.87×104个农户家用沼气池和250个大、中型沼气工程,每年可以节省木材600×104余m 3,相当于75×104hm₂林地的活立木蓄积量;农作物施用沼肥,节省化肥农药,比传统模式提高肥效20%左右。“猪-沼-果”模式在流域综合治理、减少农村面源污染、发展绿色食品和控制血吸虫病等方面都有广泛的应用。     

农业非点源污染田间模型及其应用

非点源污染的负荷定量化研究是控制、评价和管理非点源污染的基础.农业非点源污染负荷估算包括农田排水估算和排水中的污染物浓度预测2个环节.依据水量平衡原理,农田排水应用DRAINMOD模型估算;将农田的施肥和灌溉过程"合成"作为田间污染物浓度的脉冲输入,农田排水中的污染物浓度变化则视作对应于此脉冲输入的响应过程,而污染物在田间的复杂迁移转化过程以逆高斯概率密度函数隐含表达.以此为基础,构建了农田尺度农业非点源污染负荷估算模型.以青铜峡灌区典型试验区为例,对稻田排水沟中硝态氮(NO_3~--N)和总磷(TP)的负荷过程进行了模拟,结果表明,模型估算结果和实测污染物负荷过程非常接近,Nash-Suttcliffe模拟效率系数分别为0.963和0.945,表明该模型具有较高的可靠性.     

用规划方法安排干旱和半干旱地区的农田灌溉方案——以河北省曲周县冬小麦为例

为提高干旱和半干旱地区的水分利用率,本文提出用规划方法安排农田灌溉方案,并以河北省曲周县冬小麦为例说明有关问题的处理方法。用规划方法求出的灌溉方案增产效果是显著的,比目前生产上采用的“保灌水浇地”的传统灌溉方法增产18％左右。     

三重属性的承载力约束下中国水资源利用效率动态演进特征分析

基于水资源"资源禀赋-社会经济-生态环境"三重属性约束建立承载力测算模型,创新性地将水资源承载力作为投入要素,构建SFA效率测算模型,运用2003～2017年中国31个省份面板数据,应用Kernel密度估计和Markov链对水资源使用效率的动态演进特征进行分析.结果表明:①中国大部分省份水资源承载力在稳步提升,西北、华北、东北和华中地区呈较低水平,西南、华南等地区呈较高水平;②中国所有省份水资源利用效率均保持稳定增长,西部地区比中、东部地区增长幅度更大,整体呈现东高西低,南高北低的空间态势;③中国水资源利用效率动态演进存在多极化和趋同化现象,部分省份存在梯度效应,同时具有俱乐部收敛特征,流动性差,马太效应凸显.为实现水资源、社会和环境的协调耦合,降低区域间资源使用效率差异,提升水资源利用效率,提出需要充分考虑水资源承载力,统筹全国及区域水资源供需协调发展战略,构建水权交易市场等建议.     

陕西省水资源供求指数和综合干旱指数及其时空分布

识别区域的干旱时空特征对于防旱抗旱具有重要指导意义。论文采用两种方法研究了陕西省干旱时空分布特征并比较了两种方法在应用中的优缺点：其一,考虑社会经济因素对干旱的影响,采用基于水资源供水和需水平衡的陕西省社会经济干旱指标（水资源供求指数）;其二,结合SPI、PDSI和SPEI的特点,运用模糊综合法建立了综合干旱指数。结果表明：陕西省干旱发生频率很高,南北多发生轻微干旱,中部多发生中重度干旱。陕西省干旱在空间上分布差异大,两种方法均表明咸阳、西安、渭南和铜川地区旱情最为严重。在水资源量存在巨大差异的地区,如商洛与榆林,仅用一种类型的干旱指标无法全面体现实际情况,两种方法的结论存在差异：综合干旱指数表明榆林干旱较重,但供求指数为轻旱;商洛供水可满足需水,但综合干旱指数为轻旱。气象干旱指数,在水资源短缺的地区或自然生态系统中,结果更贴近于实际;社会经济干旱指数——水资源供求指数,更适宜用于水资源极其丰富且供水能力强的地区。