县域耕地非农化、非粮化与乡村人口空心化的耦合协调关系——以长江经济带为例

耕地非农化、非粮化的不断扩大严重影响了我国的粮食安全,亟需研究其演变机制和管控措施。基于1990、2000、2010和2020年四期土地覆盖数据和农业劳动力数据,利用耦合协调度模型和探索性时空数据分析(ESTDA)方法,分析了长江经济带县域耕地非农化、非粮化和乡村人口空心化的时空演化特征及其耦合协调关系。结果表明:①非农化呈现东高西低的格局,且存在围绕中心城市高值集聚的态势。非粮化则大致呈现出西高东低的倾向,远离大城市的边远县域非粮化程度较高。研究期内非农化和非粮化呈整体加剧趋势,乡村人口空心化程度显著提升。②非农化、非粮化和乡村人口空心化之间呈现较强耦合作用,失调区域逐渐扩大。③非农化、非粮化和乡村人口空心化耦合协调度存在明显的空间集聚现象并逐渐增强。高值集聚区主要分布在上游地区且数量逐渐减少,低值集聚区分布相对分散。④非农化、非粮化和乡村人口空心化耦合协调度具有较强时空动态特征,但县域及其邻域协同变动的比例较高,表明具有较强的局域整合性。     

“生态平衡施肥”的理论基础和技术体系

施肥是与产量、品质、成本、土壤培肥、污染等问题密切相关的复合生态系统物质循环调控的重要措施,以实现经济效益、生态效益和社会效益的综合效益最佳为目标,建立了“生态平衡施肥”的理论基础和技术体系,结合国情提出“生态平衡施肥’实现的关键条件和具体模式。“生态平衡施肥”是以施肥系统养分循环原理－－“通用施肥模型”为理论基础,以衫和和高新技术化组装的技术体系为实现手段,以“生态型肥料”为载体的新的施肥系统。     

金黴菌發酵過程中的代謝變化

在兩種培養基中觀察了金黴菌培養過程中pH的變化、葡萄糖的消耗,氮的同化、金黴素的產生、氨和有機酸濃度的變化、菌絲的呼吸等代謝變化,這兩種培養基的區別,即在一種培養基中另加入肉湯粉和玉蜀黍漿。 兩種培養基發酵過程中,葡萄糖的消耗,氮的同化,氨和金黴素的產生等變化的一般趨勢,大致相似。加肉湯粉和玉蜀黍漿的培養基中,產生的金黴素量均為不加的5倍。 兩種培養基發酵過程中,有機酸的產生和菌絲的呼吸變化的趨勢有顯著不同。含肉湯粉和玉蜀黍漿的培養基中,培養出的菌絲有兩種類型:一種淺色的氧化代謝特強,另一種菌絲深褐色的呼吸低,代謝變化屬於發酵型,但兩種類型的金黴素的產生量是一樣的。在搖瓶內金黴菌的發酵過程,按代謝可以分為三個階段,第二天到第三天以前為“旺盛生長期”,接着到第四天止菌絲開始自溶為“開始自溶期”最後為“迅速自溶期”。培養基中,金黴素的濃度,在第二期最高。     

不同耕法和培肥措施组合对农田有机碳的影响

通过2009-2012年在河北吴桥开展旋耕、深松、翻耕、免耕4种耕法以及有机肥、秸秆、化肥3种培肥措施的田间定位试验,分析了0 ～ 20 cm耕层土壤总有机碳(TOC)和颗粒有机碳(POC)的变化.结果表明:连年进行耕作处理不同程度地降低了土壤碳的固定,免耕相对能够较好地维持耕层土壤碳的固定;与连续免耕相比,深松一年后免耕2年能够使土壤截留更多的碳,且深松一年后免耕2年处理的TOC和POC比连续免耕3年的处理分别高8％和2％;翻耕一年后免耕2年有利于土壤碳的恢复,其TOC与连续3年免耕的TOC比值能够从0.74恢复到0.93,其POC与连续3年免耕的POC比值能够从0.59恢复到0.94.维持耕层土壤碳固定效果最好的培肥措施是有机肥+化肥,其次是秸秆+化肥,单施化肥最差.综合来看,在华北平原有利于土壤碳固定的耕法和培肥措施组合是,深松一次后施行2年的免耕,同时配合有机肥或秸秆还田.     

不同肥力条件下黑土及其有机无机复合体的腐殖质组成

采用Kumada法研究了不同肥力黑土及其复合体的腐殖质组成.结果表明,黑土培肥后,粉粒和细砂复合体含量增多;土壤及各级复合体游离态和结合态腐殖质含量得到不同程度提高,但游离态腐殖质的腐殖化度降低.这种作用在粉粒和细砂复合体中表现得更为明显.随复合体粒径增大,复合体有机碳含量、腐殖质提取率、游离态腐殖质含量及游离态胡敏酸的腐殖化度等均有降低趋势.胡敏酸分类结果表明,高肥土壤游离态胡敏酸均为R_p型,低肥则为R_p型和B型.随复合体粒径增大,游离态胡敏酸类型变化序列主要为:A型(粘粒)→B型(粉粒)→R_p型(细砂);无论粒径大小,结合态胡敏酸大多为A型.土壤培肥后,可使全土及各级复合体的游离态腐殖质的腐殖化度降低,进而会发生型变.在黑土中,游离态胡敏酸的型变主要体现在粉粒复合体中,结合态胡敏酸的型变主要体现在细砂复合体中.     

西藏中部退化土壤在不同培肥措施下的肥力特征

于西藏中部春播条件下就不同培肥方式对退化土壤物理、化学和生物性质的影响以及土壤肥力因子间的相互关系进行了研究。结果表明 ,化肥、有机肥 ,特别是有机 -无机肥配合施用在协调土壤环境 ,促进以细菌为主导的土壤微生物繁殖以及土壤有机质、土壤团粒结构形成和土壤养分转化等方面具有重要作用 ;退化土壤物理、化学和生物性质呈现出变化特征的相对一致性 ,并在总体上呈现出较为明显的恢复态势 ,突出地反映了高原高寒以及干旱、半干旱条件下退化土壤所具有的在相对较短的时间内实现肥力恢复及结构重建的可能性及其潜力。石灰性土壤条件下 ,耕层土壤有机质以及不同土层全氮、有效氮、全磷、有效磷的绝对增长量较大。同时 ,不同培肥方式对不同土层土壤真菌、固氮菌以及耕层土壤放线菌的繁殖普遍具有不同程度的抑制作用 ;不同土层土壤固氮菌与纤维素分解菌均呈负相关。     

大胆实践创新路 “两粮一棉”双丰收

随着农业学大寨群众运动的蓬勃发展,随着以水、肥、土为中心的农业生产条件的不断改善。在我国各地的耕制改革,已成为农业增产的重要技术措施和发展趋势。“两粮一棉”是我们大队最近试验成功的粮棉双丰收的种植方式。本文介绍的是这种种植方式的特点和在这种种植方式下玉米、棉花的生育情况;“两粮一棉”成功的主要环节以及双丰收主要原因的分析等。     

黄土高原旱地长期种植作物对土壤微量元素形态和有效性的影响

在长期定位试验的基础上,用连续浸提方法对土壤微量元素进行形态分级,研究了长期种植作物条件下黄土高原旱地土壤中微量元素的形态组成及其在不同土壤组分间的分配特征,探讨了种植系统对土壤微量元素有效性的影响。土壤中有效态微量元素含量的剖面分布除与土壤中微量元素的全量有关外,还与不同的种植系统有关。各种植系统有效锌和有效铜含量均低于休闲土壤,有效锌以小麦连作和苜蓿连作降低最多,有效铜以小麦连作和粮豆轮作降低最多。小麦连作系统40 cm以上土层土壤有效锰含量和休闲土壤接近,40~100cm土层低于休闲土壤,苜蓿连作和粮豆轮作整个剖面土壤有效锰含量均有所增加。各种植系统40cm以上土层土壤有效铁含量均高于休闲土壤,40~100cm土层土壤有效铁分布趋势相同,其含量均随土层深度的增加而增加,并且小麦连作低于休闲土壤,粮豆轮作高于休闲土壤,苜蓿连作与休闲相近,这些结果表明长期种植作物可以显著改善土壤锰素营养和铁素营养状况。苜蓿连作和小麦连作使锌和铁从矿物态向有机结合态转化,增加了土壤有效锌和有效铁的储备,粮豆轮作系统各形态锌低于休闲土壤,并且土壤中锌的总贮量有所减少;各种植系统土壤氧化物结合态铁在耕层增加,在古耕层降低,这也表明种植作物可以活化深层土壤难溶态铁。长期种植作物使耕层土壤各形态铜含量降低,粮豆轮作和小麦连作系统古耕层土壤各形态铜含量较休闲土壤有所增加。3种种植系统碳酸盐结合态、氧化物结合态和有机结合态锰含量均有不同程度的下降,且耕层土壤交换态、碳酸盐结合态和有机结合态锰高于古耕层,氧化物结合态和矿物态锰含量低于古耕层。     

黄土高原长期培肥土壤团聚体中养分和酶的分布

土壤养分和生物酶是衡量土壤肥力的指标,土壤团聚体性质则决定了土壤物理结构的好坏,探讨不同培肥措施下土壤养分和生物酶在团聚体中的分布,对合理培肥和改善土壤性状具有重要的实际意义。对连续25a的长期有机培肥定位试验地进行测定,结果表明：培肥增加了大级别土壤团聚体、特征微团聚体的数量,显著地改善了土壤结构。培肥土壤团聚体平均重量直径、特征微团聚体C／F0.01较无肥对照土壤有显著增加。长期培肥增强了土壤化学、生物性质的“微域”变异性。相同培肥措施下土壤主要养分含量和酶活性均随土壤团聚体直径的增大而减小。除厩肥处理土壤碱性磷酸酶和蔗糖酶外,其它各培肥土壤的养分含量和酶活性均在〈0．01mm级别特征微团聚体中含量高、活性大。相同级别团聚体和特征微团聚体中,养分含量和酶活性在不同培肥土壤间基本表现出施厩肥处理〉施秸秆处理〉施化肥处理〉对照的规律性。将团聚体的含量和养分含量或酶活性在团聚体中的丰度结合考虑,发现〉5mm级别团聚体中养分含量或酶活性对土壤的贡献率最大。结果充分地显示着土壤性质在不同空间尺度下、不同管理措施下变异的复杂性和多样性。     

有机类肥料对土壤养分含量的影响

绿色、可持续是我国发展现代农业的必然要求,肥料投入是关键之一。基于有机肥培肥土壤、生态友好的优势,发展和推广有机肥已经成为我国农业生产的一项基本国策。我国有机肥来源广泛、种类繁多,农业生产条件千差万别。本文分析了我国有机肥产品种类及标准现状、理化性质差异、碳氮矿化特性差异及影响因素,评述了施用有机肥对提高耕地基础地力的作用。因来源、制作工艺不同,不同有机肥的有机碳组分含量、全氮和活性氮含量、碳氮比等基本性质差异明显,这四者是影响有机肥碳氮矿化率、碳氮矿化量、碱解氮释放量等碳氮供应特性的主要内在因素;加之土壤环境等外界因素的影响,不同有机肥表现出不同的养分供应特性。总体上,有机肥一方面对提高土壤有机质含量,尤其是活性有机质含量和碳库管理指数效果明显,另一方面可增加土壤氮磷钾养分容量,减少作物生长消耗带来的土壤养分亏损,促进土壤质量良性发展。今后,应加强有机肥在耕地培肥中的应用,并加强有机肥肥效理论的基础研究和安全高效有机肥新产品的开发,促进有机肥资源的高效循环利用,使其成为重要的农业资源。     

有机农业与可持续发展

从国内外有机农业研究与生产发展状况出发,阐述了我国绿色食品研究的目标、生产中坚持的原则;结合国外有机农业和可持续农业的争论,论证了“替代农业”的理论和实践意义．与常规农业高强度农业生产方法相比。有机农业生产方式能够培肥土壤,对环境的影响很小．有机农业为代表的“替代农业”的研究与实践已近一个世纪,我国的绿色食品事业的发展已历时十几年．讨论有机农业“环境友好”和对人体健康为主要宗旨的食品生产方式,以及维持农业系统的可持续性问题,对我国绿色食品产业的发展具有积极的指导作用。     

中国优势肥用植物资源潜力与利用

将中国优势肥用植物初步划分为富氮型、富钾型、富硅型、富硼型、高腐殖化型和综合型,并对其资源潜力进行分析。简要总结了中国肥用植物的利用现状,提出开发该类植物资源的意义、原则和有效途径,认为从稻草硅素生物有效性、肥用植物加工提取技术和优质商品肥方面加强研究,可实现优势肥用植物的高效利用,促进我国持续农业的发展。     

冬闲期种植多花黑麦草对稻田土壤性状的影响

“多花黑麦草(Lolium multiflorum L.; Italian Ryegrass)—水稻(Oryza sativa L.; Rice)”草田轮作(IRR)系统是我国南方农区新型的轮作模式之一。利用冬闲田种植多花黑麦草不仅能够生产大量的优质青饲料, 缓解冬季畜禽饲草紧缺的问题, 而且可以改善土壤物理和化学性质, 提高养分循环效率, 并对土壤微生物群落产生积极影响。通过讨论种植多花黑麦草对土壤团聚体结构、容重、pH、腐殖酸、有机质、碳氮比、土壤氮、磷、钾含量和土壤微生物群落等的影响, 系统总结了黑麦草在土壤培肥方面的作用效应, 并进一步探讨了南方农区利用IRR系统发展“草牧业”的困难与挑战, 旨在为IRR系统的进一步推广提供更为全面深入的理论指导。     

紫色土坡耕地土壤属性差异对耕层土壤质量的影响

坡耕地是一个区域最易发生水土流失的土地利用类型,其严重的水土流失、面源污染和耕层退化现象直接威胁着坡耕地持续利用以及当地粮食安全、生态安全;耕层土壤质量对自然因素和人为耕作活动的影响较为敏感。以南方3个地点紫色土坡耕地耕层土壤质量为研究对象,从土壤属性角度,对比分析了重庆合川、江西兴国、云南楚雄不同耕层垂直深度土壤养分特征、土壤物理性质、土壤水库特征、耕作性能差异性及其形成原因。结果表明:(1)坡耕地耕层土壤有机质表现为云南楚雄(28.80g/kg)江西兴国(9.03 g/kg)重庆合川(8.80 g/kg);除全钾含量外,土壤全量养分和速效养分的含量表现为云南楚雄江西兴国重庆合川;坡耕地耕层速效养分垂直分布变化规律基本一致,主要表现为土壤速效养分主要在0—20 cm土层富集,而20—40 cm和40—60 cm土层无显著差异。(2)不同地点紫色土坡耕地耕层土壤物理性质差异明显,以重庆合川坡耕地土壤物理质量最差,表现为土壤砂粒含量60%、土壤容重最大(1.43 g/cm3)、土壤总孔隙度(45.97%)和毛管孔隙度(34.36%)最小;从坡耕地耕层土壤物理性质垂直变化特征看,耕作层(0—20 cm)优于心土层(20—40 cm)和底土层(40—60 cm)。(3)紫色土坡耕地耕层土壤初始入渗率以江西兴国坡耕地耕层最大(0.32 mm/min),而以重庆合川坡耕地耕层最小(0.19 mm/min);土壤稳定入渗率和平均入渗率均表现为云南楚雄重庆合川江西兴国;坡耕地耕层土壤最大有效库容以云南楚雄最好(873.311 t/hm~2),说明云南楚雄紫色土坡耕地耕层土壤具有较好的抵御季节性干旱能力;不同地点坡耕地耕层土壤总库容、死库容、兴利库容、滞洪库容、最大有效库容在垂直方向变化表现为耕作层(0—20 cm)大于心土层(20—40 cm)和底土层(40—60 cm)。(4)不同地点紫色土坡耕地耕层土壤抗剪强度和贯入阻力均呈现出相同变化规律,土壤抗剪强度表现为重庆合川(15.39 kg/cm~2)云南楚雄(14.74 kg/cm~2)江西兴国(10.66 kg/cm~2),而土壤贯入阻力值为重庆合川(424.83 k Pa)云南楚雄(252.50 k Pa)江西兴国(188.87 k Pa),这种土壤力学性能的变化说明重庆合川紫色土坡耕地耕层土壤具有较好抵抗剪切破坏的能力和较大耕作阻力。上述研究结果可为不同地点紫色土坡耕地耕层土壤质量诊断、坡耕地合理耕层评价提供理论依据和数据支持。     

东北黑土成土母质培肥过程中土壤肥力变化特征

利用已设置14年的黑土成土母质(表层以下2.0～3.0 m深)培肥定位试验,研究不同农艺措施培肥后土壤肥力指标的变化特征,结合小麦盆栽耗竭试验评估土壤供肥能力,综合评价不同农艺措施对黑土母质培肥的效应。与初始母质相比,黑土母质培肥14年后,土壤总有机碳、全氮、团聚结构稳定性和其他养分含量均不同程度提高,土壤肥力水平的高低直接影响盆栽试验中土壤对小麦的供肥能力。主成分分析发现,母质经过14年的培肥,碳投入量较大的农田秸秆还田处理和苜蓿培肥处理与表层(0～20 cm)黑土更接近,其次是农田有机肥和自然草地培肥处理,农田单施化肥和不施肥处理培肥效果最差。14年连续的外源碳输入通过改善土壤团聚结构和进入土壤的碳分解转化,影响土壤的物理和生物化学性质,促进母质土壤肥力发育。农田秸秆还田、施用有机肥和种植苜蓿对黑土母质肥力提升效果最好,是保证黑土肥力和土壤培肥的有效措施,研究结果可为东北黑土区退化土壤培肥提供理论依据和指导。     

中国水-能-粮资源适配格局动态演化及其驱动因素

在水资源供需矛盾日益趋紧的背景下,定量分析“水-能”、“水-粮”资源空间适配格局及其动态演化趋势,可为不同地区间资源优化配置以及协同管理提供参考依据。系统核算了2000—2019年中国大陆30省(自治区、直辖市)粮食与能源生产的蓝水足迹,运用基尼系数及不平衡指数等方法综合测度我国水-能-粮资源空间适配格局的演变过程,并从资源禀赋和生产结构两方面解析了资源错配的驱动因素。结果表明：(1)研究期内,反映粮-水空间适配的基尼系数保持在0.35左右,而能-水基尼系数呈现U型变化(G=0.43—0.62),总体上能源生产与水资源的空间错配程度更严重。(2)粮食、能源与水资源错配区域均呈现“北Ⅰ型、南Ⅱ型”的分布格局。研究期内,Ⅰ型错配省份均由北部、东部沿海向西部地区扩展,如黑龙江能-水关系由强-Ⅰ型错配转至轻-Ⅱ型错配。(3)水资源禀赋变化和稻谷种植规模北移共同驱动粮-水空间错配格局的演化;除黑龙江受原油减产影响较大外,火电空间布局及蓝水足迹的西移对能-水错配格局起到决定性作用。(4)粮食与水资源适配关系主要由自然属性、经济效益和农业扶持政策决定,而能-水适配主要受资源禀赋、区域经济差异和环境政...     

森林公园在我国自然保护区系统中的地位

本文针对我国森林公园建设发展迅速的现状,阐述了“森林公园”的自然保护性质和作用,提出“国家自然保护区系统”的概念,将森林公园与自然保护区、风景名胜区三个体系同视为“国家自然保护区系统”中的三个组成部分,并阐述了这三个体系各自的特点、地位及其相互关系。同时,还提出进一步加强森林公园管理的建议。     

豫南黏板土壤分层酸化和耕层速效磷分布特征

黄淮海平原南部以黄褐土和砂姜黑土等为代表的耕地土壤酸化趋势明显.为深入认识该类型黏板土壤垂直剖面上pH值和耕层养分的空间变异情况,以豫南西平县为例,对县域范围内63个耕地样点进行pH值和速效磷测定,运用地统计学方法和ArcGIS技术分析不同深度土壤pH值和耕层土壤(0～20 cm)速效磷的空间分布状况,并分析了pH值与...     

新型杀菌剂Biosperse XD3899在循环水系统中微生物控制的性能评估

清洁的系统表面对循环水系统的正常运行至关重要。生物粘泥的大量繁殖会产生严重的系统问题,使管道堵塞,换热器的换热效率下降,水质恶化,引起管道垢下腐蚀,而这些问题都将导致系统维护费用增加,运行成本提高,并直接降低了系统寿命。生物粘泥的控制措施除定时排污外,投加杀菌剂是去除生物粘泥最为直接有效的方法。常规的氧化型杀菌剂易受循环水中有机物料、阻垢缓蚀剂等的影响和干扰,使之杀菌效果降低;而非氧化型杀菌剂虽然不易受物料影响,但是由于大部分非氧化型杀菌剂使用成本较高,再者,长期大量使用容易产生抗药性,使之杀菌效果降低。本文着重介绍了对生物粘泥具有极强的剥离作用,同时可有效抑制生物粘泥再生的一种新型弱氧化型杀菌剂Biosperse XD3899。通过实验室模拟、现场应用,对其剥离以及抑制性能进行了评估。实验结果显示,Biosperse XD3899在高有机物料水体中对活菌数的控制效果远远高于常规的氧化型及非氧化型杀菌剂,可有效抑制生物粘膜形成;同时,对于系统中已经形成的生物粘泥具有很好的剥离效果。     

江苏省土地利用变化的图谱特征

基于地学信息图谱理论与方法,运用ArcGIS 10.0软件,以江苏省1990、2000和2010年3期遥感解译数据为空间数据源合成江苏省1990—2000和2000—2010年两个10年阶段的土地利用变化图谱以及耕地利用变化模式图谱,据此揭示江苏省土地利用变化时空特征及规律.结果表明: 1990—2000年,江苏省土地利用变化以耕地与城乡建设用地、耕地与水域以及耕地与林草地的图谱单元互换为主要特征,尤其是以“耕地→城乡建设用地”、“耕地→水域”最为显著,耕地数量减少、空间分布集中.2000—2010年,江苏省土地利用变化最显著的仍是“耕地→城乡建设用地”图谱单元;同时,“草地→水域”、“城乡建设用地→水域”图谱类型分布集中且扩大趋势明显;与1990—2000年相比,空间图谱变化总面积和空间分离度均有所增大.江苏省耕地利用变化模式以后期变化型为主,前期变化型次之,反复和持续变化型耕地所占比例较小.