中国农业生物技术发展概况

当前在世界范围内由于人口的迅速增长导致的粮食危机正日益为各国科学家和政治家所关注。中国既是一个人口大国、也是个农业大国。半个世纪以来,特别是近十年来,在坚持四项基本原则和改革开放的方针指引下,我们以占世界7％的耕地养活了占世界近22％的人口,基本解决了温饱问题,并且提供了较充足的工业原料,取得了瞩目的成就。1984年后,虽然粮食产量出现了徘徊形势,但1989年,粮食产量有较大回升,达到了40475万吨,超过了1984     

共生固氮放线菌研究的进展

举世瞩目的人口、资源、环境问题,引起各国有关部门对生物固氮的重视,并巳列入我国四化建设中的重要任务。估计大气中氮素含量为3.9×10~(15)吨,全球生物固定氮素为175百万吨。其中耕地固氮量达44百万吨,约相当于全世界每年生产的化肥总产量。全球林地面积约4,100百万公顷,其固氮总量达40百万吨,几与耕地固氮总量相当。足见生物固氮在农业和林业上的规模和作用。     

我国中东部地区土地利用／土地覆盖动态分析

在野外调查和资料收集的基础上,利用遥感和地理信息系统技术,对中国中东部地区19个省(直辖市)1988年和2000年的5种土地利用／覆盖类型的遥感数据进行了景观制图及其叠加分析．结果表明,12年来。随着中东部地区经济和人口数量的快速增长,耕地及城建用地面积分别增加了10．921×10^5hm^2和13．754×10^5hm^2．比1988年增长了2．14％和19．25％．对木材的大量需求及毁林开荒,导致林地面积减少了17．83×10^4hm^2．比1988年下降了1．12％．草地面积增加了19．287×10^5hm^2,比1988年上升7．75％．长期对土地的不合理利用带来的环境条件恶化,使草地覆盖度及草地质量总体呈下降趋势．10年间对未利用地面积的开发达49．61×10^4hm^2,占1988年未利用地面积的34．31％．     

我国生物质发电的技术进展、问题和前景

1993年中国石油依存度为0．45％,2010年将达55％,能源危机随时可能爆发。我国2020年基本实现工业化和全面建设小康社会,届时我国能源需求总量将达到30亿吨～36亿吨标准煤。在未来15年,我国将面临着严峻能源问题的形势之下,生物质发电引起了行业内的强烈关注。     

三江平原桦南县景观格局时序变化与驱动因素研究

基于RS和GIS技术,集成地形图与遥感影像(MSS、TM)数据,对1954～2005年三江平原桦南县景观格局动态变化特征与驱动力进行分析。结果表明,过去50年间,桦南县景观格局发生了剧烈变化,耕地和林地是研究区面积最大的2种景观类型,1986年以后,耕地成为研究区面积最大的景观类型。1954～1976年期间耕地面积增加速率较大,主要是草地、湿地大面积被开垦为耕地;1976～1986年期间,有大面积湿地、林地转化为耕地;1986年以后,各景观类型面积变化趋势变缓。景观指数在过去几十年期间都发生了重大变化,农业的大规模开发与以上景观指数的变化规律存在密切关系。气候变暖和人类活动的增强共同作用于区域景观格局。     

城镇化进程中居民生活消费的生态环境压力评估—— 以江苏省江阴市为例

消费问题是区域生态环境压力增大和生态环境问题产生的根本原因。提出人口环境消费的概念和理论模型,并在生态足迹理论和方法的支撑下分别计算江苏省江阴市1997～2004年城镇居民和农村居民生活消费的环境压力;采用SPSS14.0软件,分析城镇和农村居民这两类人群人均环境消费的变化规律及其影响因素,并通过建立多元线性回归预测模型,估算在城镇化快速发展的情况下江阴市人口环境消费期望值。研究表明：江阴市城镇居民人均环境消费从1997年的1.395hm^2上升到2004年的1.960hm^2,年均递增0.081hm^2;农村居民则从1997年的1.345hm^2上升到2004年的1.465hm^2,年均递增0.017hm^2。城乡居民人均环境消费与人均可支配收入、人均受教育年限、恩格尔系数、人均地区生产总值等社会经济指标呈显著线性相关。预计到2010年城乡居民人均环境消费将分别达到2.258hm^2和1.919hm^2,到2020年将分别达到2.807hm^2和2.303hm2;2010年和2020年区域生态赤字将比2004年分别增长55%和107%,给区域生态环境造成巨大压力。为有效缓解区域环境压力,论文提出合理控制区域人口规模和城镇化发展速度,大力发展生态产业,培养可持续消费观念,引导绿色、健康和环境友好型的消费模式等对策措施。     

长江中上游地区退耕还林成效监测与评价

将长江中上游地区84个地市级区域作为一个整体,利用GIS综合解译分析归一化植被指数(NDVI)、土地利用类型和数字高程模型(DEM),揭示该区域退耕还林工程所取得的成效.结果表明: 2000-2015年,研究区域NDVI持续增长;与2000年相比,2015年长江中上游地区有2.1%的耕地不再耕种,坡度>35°坡耕地的25%实现了退耕,25°~35°坡耕地的2.7%实现了退耕,中坡度耕地绝大部分实现退耕;耕地主要转变为林地和草地.研究期间,林草覆盖度增加显著,增幅达21.9%;低植被覆盖度的土地面积大幅减少,植被覆盖度小于10%的面积减少95.3%,高植被覆盖度的土地面积显著增加;土壤侵蚀强度总体降低,轻度、强度、极强度等级土壤侵蚀的土地面积均减少10%以上,但剧烈土壤侵蚀状况未得到缓解.研究区森林覆盖率达到60%,但不同时段覆盖度的变化比例存在差异,空间分布不均匀,呈现东部高、西部低的特征,需要继续加强治理.     

1990-2010年淮河流域人类活动净氮输入

1990-2010年,淮河流域粮食产量由6414× 104 t增长到10121×104 t(增幅为58％),城市化率由13％增长到35％(涨幅为22％),流域社会经济发生了显著变化.从流域整体定量评估人类活动所带来的生态环境影响将为区域生态环境管理提供科学依据.本文估算淮河流域1990-2010年人类活动净氮输入(NANI)的空间分布及变化趋势.结果表明:研究期间,淮河流域氮输入量呈现出增加趋势;1990-2001年流域内氮输入量快速增加,2001年后氮输入增加趋势减缓.1990年氮输入量为17232 kg N·km-2·a-1,2003年氮输入量最高,为28771kgN·km-2· a-1,2010年回落为26415 kg N·km-2·a-1.从氮输入的组成上来看,化肥和大气氮沉降仍然是最主要的输入来源,其次为食品/饲料和生物固氮的输入.化肥和大气沉降输入占总氮输入的比例持续增加,由1990年的64％和16％分别增长至2010年的77％和19％.单纯以增施化肥来实现粮食增产、化石燃料大量燃烧来推动经济发展的观念,应切实转变到改善农业耕种技术、实现新能源的发展轨道上来,进而推动社会经济的可持续发展.     

中国耕地用途转移对耕地生产力影响的预测与分析

依据DLS模型模拟了未来情景下中国耕地面积及其空间分布特征,在此基础上,应用ESLP估算了栅格尺度上的耕地生产力水平,分析了不同农业生态区耕地生产力的空间分异特征.基于以上两个模型的估算结果,分析了2000—2020中国耕地用途转移对耕地生产力的影响,提炼了影响耕地生产力变化的主要因素.结果表明:在耕地生产力有较大增长空间的地域,提高单位面积耕地生产力比耕地用途转移对耕地生产力总量的影响显著;但对于耕地生产力增长空间较小的地域,耕地用途转移对耕地生产力总量的影响显著.要保障国家粮食安全,既要合理控制耕地转移,保证中国1.2×108hm2耕地红线,又要增加投入、提高管理水平,增加单位面积的粮食产量.     

绿洲农业不同种植方式防止土壤风蚀和保持土壤水分的比较

2001年～2002年,在河西走廊中断黑河中游,研究了不同方式对春季就地起沙、风速梯度、水分保持等方面的效应．结果表明,冬灌免耕、粮草间作和早春覆膜措施都不同程度地遏制了就地起沙,减少了土壤风蚀．早春覆膜在减少土壤风蚀量的同时,提高了土壤蓄水量,比春耕裸露农田蓄水量增加了35．6％．目前．春耕播种裸地是形成沙尘暴和浮尘的粉尘含量的主要来源之一,黑河中、上游农田耕地每年产生的粉尘输移量达4．8×10^6～6．0×10^6t,高于同区域沙漠粉尘输移量．河西走廊粉尘输移量1hm^2农田相当于1．5hm^2沙漠．     

旱地施有机肥对土壤有机质和水稳性团聚体的影响

通过渭北旱塬2007-2010年田间定位试验,研究了有机肥不同施用量(低量7500 kg·hm^-2、中量15000 kg·hm^-2、高量22500 kg·hm^-2)对连作玉米地土壤有机质、团聚体各层粒径分布和稳定性的影响.结果表明：0～20 cm土层,高量有机肥处理土壤有机质含量较低量有机肥处理提高4.1%～4.6%,高、中量有机肥处理较对照提高4.6%～11.2%,低量有机肥处理在施肥第4年（2010年）较CK提高4.7%～6.3%.0～30 cm土层,所有有机肥处理>5 mm水稳性团聚体的增幅最大,其含量随有机肥用量的增加而显著升高;有机肥处理显著提高了土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均质量直径和团聚体稳定率,且随有机肥用量的增加而显著增加;中、高量有机肥处理比单施化肥处理增加效果显著.     

程海水生植被现状及其演变趋势

近20年来,程海水生植物种类和群落类型进一步趋于简单化,水生植被覆盖度由24％～75％变为0．2％～85％,分布最大水深虽由4．5m延伸至5．5m,分布面积却由527．8hm2缩减为73．05hm2,资源蕴藏量由4766吨降低至314．53吨。分析认为：程海南部大面积适生生境破坏、水质污染、水体富营养化、不合理放养草鱼是加剧其水生植被衰退的主要原因。提出了恢复南部湿地、削减入湖污染物、禁止投放草鱼、控制水质污染和水体富营养化等保护对策。     

内蒙古镶黄旗草地蝗虫潜在发生可能性评价

以内蒙古草地蝗虫产卵期、越冬期和孵化期的关键气象影响因子作为草地蝗虫气象适宜度指数构建的主要因子,对内蒙古镶黄旗2010年草地蝗虫潜在发生的气象适宜性进行评价;根据当年7月上中旬在镶黄旗的实地调查资料,选取海拔、坡向、土壤类型、土壤含砂量、植被类型、植被盖度、土地覆被类型7个相对稳定的生境因子,用模糊评判方法和3S(GIS、RS、GPS)技术对该旗草地蝗虫潜在发生的生境适宜性进行评价;最后通过构建气象-生境适宜性综合评价模型,得到该旗2010年草地蝗虫潜在发生可能性(POG)等级,并用2010年实测数据和2001-2010年历史数据对模型模拟的蝗虫发生位置和蝗灾发生面积进行验证.结果表明:用本文所建气象-生境适宜性综合评价模型对镶黄旗POG等级的评价结果是可靠的.该旗草地蝗虫潜在发生的气象适宜性等级非常一致,绝大多数为适宜等级;蝗虫潜在发生源地的空间异质性主要与生境因子有关,在海拔1300～1400 m的平地/东坡/南坡、植被盖度30％ ～ 50％的温带丛生禾草草原、土壤含砂量60％～80％的典型栗钙土的生境条件下,草地蝗虫潜在发生的可能性最高.     

生态用地空间稳定性及其格局分析——以咸阳市为例

生态用地是生态空间规划与生态保护的最核心土地利用类型集合。利用生态用地指数及空间统计学方法，对陕西省咸阳市2000-2010和2010-2020两个时段的生态用地空间稳定性的数量与格局特点进行了分析。结果表明：（1）稳定性生态用地的空间分布呈现了北部数量多、中部数量少、南部关中平原极少的空间格局；在2000-2010和2010-2020两个时段，其面积从266935.14hm²增加到了275851.17hm²。（2）在2000-2010和2010-2020两个时间段内，全市的生态用地稳定性指数基本上都维持在26%-28%之间，其中以黄土丘陵沟壑区最高，在43%-45%之间，黄土台塬在14%-15%，关中平原区都在0.2%以下。（3）从生态稳定性指数的动态来看，20年间全市平均增幅为0.87个百分点，其中以黄土丘陵沟壑区增幅最大，后10年比前10年增加了1.61个百分点，关中平原区增加了0.02个百分点，只有黄土台塬区降低了0.15个百分点；生态用地稳定性指数的分级结果表明，其总体呈现低稳定等级区域在减少，而中、高稳定等级区域在扩大。（4）生态用地稳定性指数的局部空间自相关分析表明，整个市域以高-高聚集区和低-低聚集区为主，其市域面积占比区间分别为48%-49%和47%-48%，前者主要分布在北部的黄土丘陵沟壑区，后者主要分布在南部的关中平原区和中部的黄土台塬区。热点分析结果表明，具有统计意义的冷点空间主要分布在南部的关中平原区和中部黄土台塬区，而热点空间则以北部的黄土丘陵沟壑区为主，仅在该区域的东南角有极小部分属于冷点区域。     

我国“镰刀弯”地区春玉米种植的气候适宜性与调整建议

“镰刀弯”地区是典型的旱作农业区和畜牧业发展优势区,生态环境脆弱,涉及我国北方及西南13个省(区).本文根据1981—2010年“镰刀弯”地区650个气象台站的逐日资料和精细化格点数据(1 km×1 km),采用公认的农业气象指标以及目前国际上比较流行的估算作物气候生产潜力的农业生态区划(AEZ)模型,结合卫星遥感监测的土地利用分类信息,对1981—2010年期间该区春玉米种植的气候适宜程度和气候生产潜力进行了定量评估,并结合玉米生物特性及农业气候资源特点,提出合理调整次适宜、不适宜区农业生产结构的科学对策.结果表明: 1981—2010年期间,“镰刀弯”北部春玉米种植区气候生产潜力从东向西总体呈现“大-中-较小-小”的分布格局,而南部种植区春玉米气候生产潜力分布无明显规律,总体处于“较小-中”之间;1981—2010年期间,“镰刀弯”北部玉米种植区从东南向西北总体呈现“最适宜-适宜-次适宜-不适宜”的分布格局;而南部种植区从东南向西北总体呈现“不适宜-次适宜-适宜-最适宜”的分布格局.春玉米种植最适宜区分布面积最大(47%),其次为次适宜区(23%)和不适宜区(17%),适宜区最小(13%).其中,玉米次适宜、不适宜种植面积占该地区现有总耕地面积的40%.春玉米最适宜、适宜种植区主要位于东北大部、华北、西北地区东南部,次适宜或不适宜区主要位于内蒙古、新疆北部、甘肃西部和广西等地.根据气候条件分析,建议重点调减西北风沙干旱区、东北冷凉区、北方农牧交错区和西南石漠化区内的气候次适宜区、不适宜区的玉米种植, 并且该区域也属于作物气候生产潜力较低的种植区.     

辽西人工林气候生产力分析

采用6种方法计算了辽西地区的人工林气候生产力。结果表明,辽西平均人工林生产潜力为8．8t·hm^-2．年^-1,其分布趋势从东南向西北逐渐降低,与降雨量分布一致。针对地区特点,生态地区法、层次递推法和综合模型是适宜的气候生产力计算模型。对比分析表明。辽西现实人工林生产力水平处于极低水平。提高人工林质量,挖掘生产潜力是今后人工林发展的关键．     

免耕条件下秸秆覆盖对旱地小麦田土壤团聚体的影响

设2个秸秆覆盖时期(全程覆盖、生育期覆盖)和3个覆盖量(3000、6000和9000kg·hm-2),以全程不覆盖为对照,研究陕西渭北旱塬免耕条件下秸秆覆盖对小麦田土壤团聚体的影响.结果表明:在0～40 cm土层,随土层的加深,＞5 mm径级的土壤团聚体含量逐渐增加,＜5 mm径级的土壤团聚体含量逐渐减小;各覆盖处理中,＞0.25 mm径级的机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的含量均显著大于对照,分别增加13.0％～26.4％和18.6％～45.6％,其中,6000 kg·hm-2秸秆覆盖处理的增幅最大;秸秆覆盖提高了土壤有机质含量,土壤有机质含量与＞0.25 mm径级的土壤水稳性团聚体含量呈显著正相关;各秸秆覆盖量处理均降低了土壤不稳定团粒指数,以6000 kg·hm-2秸秆覆盖处理的土壤不稳定团粒指数最小.表明秸秆覆盖可显著增加0 ～40 cm土层＞0.25 mm径级的土壤团聚体和有机质含量,提高土壤结构稳定性,并且以6000 kg·hm-2覆盖量的处理效果最佳,该覆盖量可以作为渭北旱塬小麦田合理的秸秆覆盖模式应用于农业生产中.     

流域土地利用变化对不同重现期洪水的影响——以奉化江皎口水库流域为例

土地利用变化对流域洪水过程产生显著影响,并导致设计洪水发生变化。为进一步指导流域防洪及水库洪水设计,以浙东沿海奉化江皎口水库流域为例,应用HEC-HMS水文模型模拟分析土地利用/覆被变化(LUCC)对不同重现期暴雨洪水事件的影响。结果表明,流域内1985—2003年土地利用变化引起不同重现期洪水过程与洪水量级发生改变,其中,洪量和洪峰均增加,洪量较洪峰变化明显。LUCC对小洪水过程影响更明显,5年一遇以上洪水的洪峰和洪量分别平均增加3%和7.6%,而小于2年一遇洪水的洪峰和洪量分别平均增加5.41%和11.91%。同时,LUCC使100年、50年和25年一遇洪水重现期分别提前了15、6a和2a,即其对量级最高的特大洪水的重现期影响最大。此外,不同的土地利用转变方式对洪水的影响程度不一,其中,林地向裸地转变对洪水影响最大,林地向灌草地转变次之,林地向耕地变化对洪水影响最小,且这种差异性在低重现期洪水表现更明显。     

四川省湿地类型变化的自然-社会经济驱动力分析

利用Landsat系列遥感影像对四川湿地进行遥感制图,通过GIS空间叠加分析获取2000—2015年间2期(2000—2010年和2010—2015年)湿地变化时空数据库,选取平均风速、降雨量、平均气温、平均日照时间、平均相对湿度、国内生产总值、人均国内生产总值、农业生产总值和人口数量9个自然和社会经济影响因子,采用典型相关分析(CCA)方法,对四川省湿地类型变化的驱动力进行研究。(1)从2000年到2015年,四川省湿地变化面积705374 hm~2,沼泽和河流湿地是每期湿地面积变化的主体,库塘是变化最大的湿地类型,湖泊湿地最为稳定,主要的湿地变化类型是沼泽转化为非湿地、河流和非湿地转变为库塘。(2)平均气温、国内生产总值和人口数量分别解释湿地类型变化的16.6%、30.7%和2.1%,而降雨量和平均相对湿度仅能解释0.6%和0.3%,表明国内生产总值、平均气温和人口数量是四川省湿地类型变化的主要驱动因子。(3)四川不同湿地类型变化的驱动因子存在差异。具体表现为,随着国内生产总值的增加,沼泽湿地转化为非湿地的量减少,而且国内生产总值越高,非湿地和河流湿地转变为库塘的量越多;随着平均气温的增加,沼泽湿地转化为非湿地的面积增加。研究结果说明社会经济的快速发展对四川湿地面积的保护和增加起到了积极作用,但全球变暖仍然导致沼泽湿地在不断减少,因此在全球变化的背景下,加强对沼泽湿地的保护和恢复,对于稳定四川湿地资源具有重要的作用。     

未来10年黄土高原气候变化对农业和生态环境的影响

利用区域气候模式PRECIS输出的未来A2和B2气候情景及基准气候时段逐日资料,选择生态环境极其脆弱的黄土高原为研究区,分析了未来10a黄土高原气候变化特征及其对主要农作物和生态环境的影响。结果表明,未来10a,黄土高原光热资源增加,降水量减少。增温将对冬小麦和春玉米产量影响较大,对马铃薯产量的影响程度可能较小,但降水量减少对主要农作物的产量都有较大影响。在主要作物品种不发生较大变化的前提下,作物生育期太阳辐射和积温增加可能导致生育期需水量增加10%-15%,冬小麦、春玉米和马铃薯的播期分别延迟或提前1-3d,收获期提前1-2d,生育期缩短3-5d,可能引起冬小麦和春玉米气候产量下降50%-100%。未来10a,降水量减少可能导致草地盖度的增幅下降和人工林地稀疏化,引起黄土高原片状水力侵蚀程度下降。但突发性暴雨洪水和土地利用现状改变可能增强切沟溯源冲蚀能力,增加了黄土高原水土流失和农田及道路被冲毁的风险。