河套平原盐碱地生态治理和生态产业发展模式

开展河套平原盐碱地的生态治理对提升该区生态系统稳定性、土地生产力和资源利用效率具有重要战略与现实意义。为此,科技部通过"典型脆弱生态修复与保护研究"专项立项了重点研发计划项目"河套平原盐碱地生态治理关键技术研究与集成示范(2016YFC0501300)"。介绍了该项目的背景与意义、主要思路与研究内容、整体目标,并对项目研究进行了展望。该项目采用"基础理论+核心技术+新型装备+产业技术+模式示范"一体化思路,旨在揭示河套平原土地盐碱化形成规律与盐碱障碍生态消减原理,研发生物适应型与生态导向型盐碱地治理修复关键技术,研制大型排盐控盐工程设备与复合型生态调理制剂产品,创建盐碱地综合治理技术体系和特色生态产业发展模式。     

东北苏打盐碱地生态治理关键技术研发与集成示范

"东北苏打盐碱地生态治理关键技术研发与集成示范"项目(2016YFC0501200)由国家重点研发计划提供资助。项目主要针对东北土壤盐碱导致的生态环境恶化、限制区域生态恢复和经济发展的问题,综合考虑东北盐碱地区气候条件、盐碱程度和土地利用方式等差异,研究东北苏打盐碱地形成机理及障碍消减机制,研发适用于苏打盐碱地治理的微生物、植物种植与修复关键技术,研制盐碱地治理工程装备和产品,建立苏打盐碱地综合治理和生态产业模式,在东北苏打盐碱地典型分布区开展县域示范,为苏打盐碱地长效治理提供范式,实现生态、经济、社会效益共赢的盐碱地治理良性循环。     

守望大漠 中国科学院沙坡头站为沙区生态屏障护航

正中国科学院沙坡头沙漠研究试验站建站于1955年,是我国最早建立的沙漠综合治理研究站,其65年的长期生态学研究为我国沙化土地治理、沙区生态重建与恢复提供了重要理论和技术支撑。研发了举世闻名的"草方格沙障"和"以固为主、固阻结合"的沙害防治技术与模式、提出"水量平衡、以水定植"的固沙植被建设理论体系,以及土壤生境恢复为目标,实现生态系统整体恢复的沙区生态重建和恢复的理论,研发和开拓了新的沙化土地治理模式和方向,引领了干旱区生态水文学和恢复生态学研究,为中国北方沙区生态屏障建设和防沙治沙做出了贡献。     

西北干旱荒漠区生态系统可持续管理理念与模式

结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生态水位与生态阈值,阐述了荒漠-绿洲过渡带生态融合以及绿洲生态系统安全的生态防护梯度等干旱区生态系统管理理念;结合干旱区极端环境自然条件,在多年现场试验基础上,研发集成了退化群落改造与生态多样性构建技术、植物群落结构优化配置、组装与生态融合技术、生态系统恢复水分利用与生态自维持技术以及胡杨萌蘖更新技术等多种适宜荒漠植被恢复与重建的技术模式,并进行了成功实践和试验示范,为干旱荒漠区生态系统可持续管理提供了重要科技支撑。     

荒漠化治理中生态系统、社会经济系统协调发展问题探析——以中国北方半干旱荒漠区沙漠化防治为例

全球变暖导致的区域干旱使得干旱区水资源日益匮乏,而迅速增长的人口和社会经济发展进一步加剧水资源危机,使得有限的水资源成为全球沙漠化防治瓶颈,严重制约了沙化土地治理进程,影响了联合国"土地退化总面积零增长"目标的实现,也影响了中国社会经济的可持续和协调发展。传统的沙化土地治理生物措施重视植被盖度增加,忽视生态系统其他要素,如土壤水分、养分等与植被的相互关系,导致一些治理措施相对简单,生态系统不能协调发展。而沙化土地治理的物理措施和化学措施由于忽视了沙区社会和经济效益,其可持续性也受到科学家质疑。近期获批的国家重点研发计划项目"中国北方半干旱荒漠区沙漠化防治关键技术与示范"(2016YFC0500900)拟针对此问题开展研究,以沙化土地稳定恢复为首要目标,在认识半干旱荒漠区沙化土地正/逆过程演变机制和荒漠生态系统稳定性的基础上,研究沙化土地稳定恢复的生态阈值;以毛乌素沙地、库布齐沙漠东部、科尔沁沙地西部和呼伦贝尔沙地为典型区,针对不同沙化土地特点,研发防沙治沙关键技术,开展模式优化和试验示范;在防沙治沙模式与工程效益评估基础上,集成产业化技术体系,为国家防沙治沙工程建设提供理论基础与技术支撑。     

新疆阿克苏地区盐碱地粘细菌分离鉴定

【目的】采用传统的纯培养技术,分离新疆阿克苏地区典型的盐碱地中的粘细菌,并初步分析盐碱地土壤中可培养粘细菌资源的多样性。【方法】采用传统的水琼脂法、滤纸法和改良的土壤浸出液法分离新疆阿克苏地区25份盐碱地的粘细菌。结合分析土样的酸碱度、含盐量、地理位置及其植被分布情况分析新疆阿克苏地区盐碱地粘细菌资源多样性。【结果】共分离到58株粘细菌,它们被鉴定为:粘球菌属(Myxococcus)33株;珊瑚球菌属(Corallococcus)14株;孢囊杆菌属(Cystobacter)6株;堆囊菌属(Sorangium)2株;侏囊菌属(Nannocystis)2株;多囊菌属(Polyangium)1株。其中粘球菌抗逆性强,分离的菌株数最多,在pH值7.5-8.5范围的盐碱地中普遍存在;其次为珊瑚球菌属;而侏囊菌属、多囊菌属的菌株较少见。【结论】新疆阿克苏地区盐碱地粘细菌多样性不高,可能受分离纯化方法、含盐量以及土壤性质影响较大。     

喀斯特槽谷区土地石漠化与综合治理技术研发

深入揭示流域尺度水-土-生资源格局和研发因地制宜的水-土-生治理技术是"十三五"石漠化治理工程的主要瓶颈。国家重点研发计划——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范"项目(2016YFC0502300)针对槽谷区特点,锁定两个关键科学问题和五个关键技术,从过程机理研究-技术研发-应用示范3个层面解剖区域水/土/生物资源分布格局与地质地貌之间的关系,阐明石漠化过程中的相关生态变化机理,因地制宜地研发水土资源高效利用、土壤地上/下流/漏失阻控与生态恢复技术;研发野生砧木及经济树种互作效应与优化配套技术,构建槽谷区可持续的生态系统和生态产业模式并示范推广,为区域生态改善和贫困问题解决提供科技支撑。     

我国农业害虫综合防治研究进展

农业害虫综合防治是昆虫学的一门应用科学,旨在明确农作物害虫的发生危害与暴发成灾规律,提出害虫监测预警和可持续治理的理论与方法。在2012-2016年的5年间,我国提出了基于生态系统服务和多尺度空间管理的害虫生态调控新理论,发展了害虫行为调控技术和化学防治新技术,并在棉铃虫对Bt棉花抗性治理对策、稻飞虱的监测预警和综合防控技术、小菜蛾抗药性诊断及治理技术、青藏高原农牧害虫发生规律和分区治理等防治实践中取得了重要进展。根据国际上害虫综合防治学科发展趋势和我国的研究现状,将来还需要在害虫灾变机制研究、害虫绿色防控技术创新研发以及集成应用等方面进行深入探索,为我国农业害虫可持续治理以及化学农药减量使用提供有力的科技支撑。     

喀斯特断陷盆地石漠化演变及治理技术与示范

岩溶断陷盆地区是国家石漠化综合治理工程、生态安全屏障、连片特困区,同时也是石漠化治理科技投入薄弱。针对断陷盆地盆-山共存的环境地质结构分异,及水土资源不匹配和石漠化严重等问题,在滇东蒙自、建水、泸西为重点区,开展"喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范(2016YFC0502500)"项目的国家重点研发活动,阐明流域尺度石漠化演变机理,以水土资源高效利用为基础、生态服务功能提升为核心,研发石漠化综合治理技术,形成生态治理-生态产业协同发展模式,为生态富民和生态文明建设提供技术与示范。形成喀斯特断陷盆地石漠化机理识别-治理技术研发-生态产业模式构建-综合效益评估-国土资源空间高效利用对策等系列成果,培养一支高水平创新团队。     

基于景观生态风险格局的盐碱地分区规划防治研究——以黑龙江省林甸县为例

盐碱地分区规划防治是提高区域盐碱综合治理效果,降低治理成本的有效途径,对实现区域生态恢复、土地可持续利用和保障粮食安全具有重要实践价值。当前,在区域景观生态风险分析基础上,进行盐碱地规划防治研究的研究尚显不足。以大庆市林甸县为研究区,以景观生态学理论为视角,基于RS和GIS技术平台,综合运用最小累积阻力模型和空间分析方法,分析了生态流和生态阻力面,构建了区域景观生态风险格局;结合关键景观与盐碱地的生态廊道分析等方法,确定盐碱地防治分区;并进一步确定了防治分区中的核心防治区域。结果表明:林甸县盐碱地面积为263 km~2,其景观生态风险格局呈现西部和南部的景观生态风险等级较高,东北部、中部和西南部较低的特征,其中,高危区、重度危险区占地区总面积41.24%,集中分布在地区下游的沼泽湿地周围,说明保护沼泽湿地迫在眉睫。林甸县的两条土地盐碱化防治景观生态廊道是以最低防治成本实现土地盐碱化预防和治理的最佳区域,其主要分布在15个村(镇)上,未来应将此地区作为规划防治的核心。基于景观生态风险格局的盐碱地分区规划防治研究,为大尺度土地盐碱化综合防治提供了新的思路和方法,研究结果对林甸县未来开展土地盐碱化预防和治理提供了科学依据。     

极端干旱区咸水灌溉下流沙压埋的减蒸抑盐效应

塔克拉玛干沙漠公路防护林采用2.58～29.70 g·L^-1高矿化度地下水滴灌,流沙压埋和水盐胁迫均是其面临的主要问题.探讨流沙压埋对土壤水分蒸发、盐分表聚及其分布的影响,对节水抑盐和指导干旱沙区水土资源的合理利用具有重要意义.采用微型蒸发器（MLS）研究了不同厚度沙埋下土壤蒸发及其水盐动态,并采用田间控制试验研究了滴管带不同厚度流沙压埋下土壤水盐分布状况.结果表明： 1～5 cm沙埋下,MLS土壤日蒸发量和累积蒸发量均随沙埋厚度的增加而逐渐降低,累积蒸发量比对照降低2.5%～13.7%,土壤水分蒸发抑制效率随着沙埋厚度的增加而增高,1～5 cm厚度的沙埋蒸发抑制效率达16.7%～79.0%,流沙压埋界面以下土壤最终含水量随沙埋厚度的增加而增大,比对照增加2.5%～13.7%.随着沙埋厚度的增加,MLS内流沙表层电导率逐渐降低,分别降低1.19～6.00 mS·cm^-1,而压埋界面以下土壤盐分含量逐渐增加,且流沙表层盐分的变幅大于压埋界面以下土层.咸水滴灌条件下,流沙压埋界面以下土壤含水量随着压埋厚度的增加而增大,分别增加0.4%～2.0%;流沙表层积盐量随着流沙压埋厚度的增加呈先增后减的〖JP2〗趋势,流沙压埋厚度为10 cm时最高,电导率达7.77 mS·cm^-1,流沙压埋界面以下土层含盐量均远低于流沙浅层,35 cm可作为节水抑盐的临界流沙压埋厚度.流沙压埋对土壤水分蒸发和盐分表聚抑制作用极为明显,在干旱沙漠区,可以利用流沙压埋这一自然灾害,达到减蒸抑盐、变害为利的目的.     

Growth of mycorrhizal tomato and mineral acquisition under salt stress

 High salt levels in soil and water can limit agricultural production and land development in arid and semiarid regions. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) have been shown to decrease plant yield losses in saline soils. The objective of this study was to examine the growth and mineral acquisition responses of greenhouse-grown tomato to colonization by the AMF Glomus mosseae [(Nicol. And Gerd.) Gerd. and Trappe] under varied levels of salt. NaCl was added to soil in the irrigation water to give an EC_e of 1.4 (control), 4.7 (medium) and 7.4 dS m^–1 (high salt stress). Plants were grown in a sterilized, low P (silty clay) soil-sand mix. Mycorrhizal colonization was higher in the control than in saline soil conditions. Shoot and root dry matter yields and leaf area were higher in mycorrhizal than in nonmycorrhizal plants. Total accumulation of P, Zn, Cu, and Fe was higher in mycorrhizal than in nonmycorrhizal plants under both control and medium salt stress conditions. Shoot Na concentrations were lower in mycorrhizal than in nonmycorrhizal plants grown under saline soil conditions. The improved growth and nutrient acquisition in tomato demonstrate the potential of AMF colonization for protecting plants against salt stress in arid and semiarid areas. Accepted: 21 February 2000     

咸水灌溉对沙土土壤盐分和胡杨生理生长的影响

通过咸水灌溉沙土土质生长的幼龄胡杨,分析了咸水灌溉沙土土壤盐分分布累积特点、盐分胁迫对胡杨的耗水生长关系、叶绿素、Pro、MDA的影响,结果表明:(1)在1.2—3 g/L范围内,微咸水灌溉沙土处于脱盐状态,6—12 g/L咸水灌溉使沙土积盐大增。在整个生长周期内,微咸水和咸水灌溉,0—200 cm内土体的总盐都呈累积趋势。(2)咸水灌溉胡杨,不同盐分处理的生长耗水关系可以用对数模型描述。(3)盐分胁迫下,胡杨叶片内叶绿素含量呈抛物线递减,Pro和MDA含量则呈现抛物线递增趋势。说明短期内咸水灌溉对土壤安全和胡杨的生长影响有限,可用咸水解决生态缺水现状,3种生理指标可用来衡量胡杨的盐胁迫程度,以此为指导提高人工造林的成活率。     

高水位区暗管埋设下土壤盐分适时立体调控的生态效应

高水位地区作物生长关键期采用微咸水或咸水灌溉被证明在一定条件下可以起到增产正效应,但同时却存在着土体盐分积累及其对下茬或次年种植影响的生态负效应.为探讨消除或抑制微咸水或咸水灌溉对土壤盐分积累的生态负效应,保证作物种植增产的正效应,本文在河北近滨海高水位盐碱区开展了为期2年的试验研究,探讨了旱季微咸水或咸水灌溉带来的盐分异位积累与离子分布变化特征,分析了雨季关键期暗管适时排盐对土壤盐分的立体调控生态效应.结果表明：旱季咸水灌溉后土壤经历“积盐-脱盐-二次积盐”3个阶段;灌溉初期,1 g·L^-1咸水灌溉处理下0～50 cm土体脱盐,土壤含盐量随土壤深度增加而增加,HCO₃^-含量增加,其他离子含量降低;6与13 g·L^-1咸水灌溉处理下0～50 cm土体积盐,土壤含盐量随土壤深度增加而降低,HCO₃^-含量降低,其他离子含量增加;雨季暗管适时立体调控脱盐效果显著,土壤脱盐率达16.0%～45.7%,同降雨量下,降水分布越集中,脱盐效果越好;周年时间尺度上,咸水灌溉小区土壤积盐量小于对照区;咸水灌溉处理小区冬小麦产量显著高于对照处理,1 g·L^-1 处理高于6与13 g·L^-1处理.     

中国生态地理区城市水资源利用效率及影响因素

水资源利用效率是落实最严水资源管理制度和水生态文明建设的重要内容,是中国国民经济社会发展的重要战略问题。通过分类数据包络分析模型对2007-2016年中国生态地理区城市水资源利用效率进行测算,分析全国和生态地理区城市水资源利用效率特征,采用Tobit回归模型探讨中国和生态地理区城市用水效率的影响因素。研究结果表明：我国城市水资源利用效率普遍较低,全国水资源效率均值呈现先下降后上升波动式发展,全国城市间用水效率差距在缩小。生态地理区水资源利用效率差异显著,温带干旱区、温带半干旱区、温带半湿润区、温带湿润区和亚热带湿润区用水效率依次递减,区域间水资源效率差异在逐渐减小。城市人口、土地利用结构、经济发展水平、产业结构与全国城市水资源利用效率呈显著正相关,而城市供水、用水结构、水资源管理政策则表现为显著负相关性。     

基于遥感的塔里木盆地北缘绿洲干湿季土地盐渍化监测

土壤盐渍化是导致干旱区土地退化、抑制植被生长、影响区域农业生产的最主要的生态环境地质问题.利用遥感数据准确、快速地获取区域盐渍化土壤的动态变化信息对于土壤盐渍化监测具有重要意义.本文以盐渍化现象严重的新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,以2011年4月15日和2011年9月22日成像的两期Landsat-TM多光谱遥感数据为数据源,结合对研究区实地考察所采集的实测数据,通过提取改进型归一化差异水体指数、归一化植被指数以及K-L变换后所提取的第3主成分等参数作为特征量,利用决策树分类方法分别建立了研究区两个关键季节（干季和湿季）的土壤盐渍化信息提取模型,并绘制了两个季节的土壤盐渍化信息分类图.结果表明： 该方法对干季和湿季盐渍地信息的提取精度分别达到87.2%、85.3%,识别精度较高;采用该方法可以有效地对盐渍地变化信息及其空间分布状况进行监测,可为干旱区盐渍地的综合治理和绿洲土地资源的合理利用提供科学依据.     

玛纳斯河流域水资源可持续利用评价方法

水资源短缺是制约玛纳斯河流域水资源可持续发展的"瓶颈"因素,对流域水资源可持续发展水平进行综合评价对其国民经济可持续发展至关重要。从水资源、社会、经济、生态环境四个子系统出发,采用了熵值法和投影寻踪理论相结合的评价模型,对流域水资源可持续利用水平进行评价,并将两种方法的评价结果进行加权求和,得出流域水资源可持续利用变化趋势。评价结果表明,该模型方法可靠,分析结果合理,评价结果可以为水资源可持续开发利用提供科学依据,是评价水资源可持续利用水平的一种有效新方法。最后,提出了促进流域水资源可持续利用的建议,为实现水资源可持续开发利用提供借鉴和参考。     

新疆区域水资源对产业生态系统与经济增长的动态关联——基于VAR模型

新疆正面临"五化同步"对水资源的需求不断增长与水资源开发利用过度的矛盾。水资源瓶颈制约已成为影响新疆经济可持续发展和长治久安的突出问题之一。运用VAR模型,通过ADF检验、脉冲响应函数和方差贡献度分解,对2000—2014年新疆耗水产业生态系统和经济增长的长期均衡关系进行实证分析。结果表明:(1)经济增长与总用水量、工业用水量和农业用水量之间均存在长期均衡关系;(2)经济发展对用水量产生负向冲击,工业用水量和农业用水量随着经济发展出现正向冲击效应。(3)新疆经济快速增长伴随着水资源的大力开发和过度利用。据此提出对策建议,通过实施严格的退地减水政策,明确用水总量控制和定额指标,加强跨流域调水工程建设,防止浪费等多途径维持新疆水资源可持续利用和耗水产业健康发展。