1940—2002年长江中下游平原乡村景观区域中耕地类型及其土壤氮磷储量的变化

过去60a间,长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被类型,特别是耕地类型发生了显著地转变,并对其土壤全氮和全磷产生了明显地影响。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集1965年前土壤全氮、全磷历史数据,采用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮、全磷储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生了变化,其中33%的面积是耕地类型转化。耕地面积减少18.6%(-16.0×103km2),其中稻田面积减少21.5%(-18.5×103km2),种植木本作物的旱地面积减少1.7%(-1.5×103km2);而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地的面积分别增加了3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2)。尽管稻田面积大幅减少,但其仍是区域中面积最大的土地利用覆被类型。1940-2002年,有98%的可能性区域耕地0-30cm土壤全氮储量净减少,而其0-30cm土壤全磷储量则无明显变化。区域耕地土壤全氮储量明显减少(-7.2Tg N),主要受稻田土壤全氮储量显著减少(-8.0Tg N)的影响,而稻田面积大幅减少是导致稻田土壤全氮储量减少的主要原因。与此同时,种植木本作物的旱地的土壤全氮储量减少了0.7Tg N;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地分别增加1.3和0.7Tg N。区域耕地土壤全磷储量变化不明显,主要受稻田土壤全磷储量无明显变化的影响。尽管稻田面积大幅减少,但由于稻田土壤全磷密度增加了29%(其净增加的可能性为76%);加之稻田土壤全磷密度变异较大,所以稻田土壤全磷储量并没有明显减少,其净减少的可能性仅为64%。与此同时,有75%的可能性种植木本作物的旱地的土壤全磷储量净减少,但仅减少了0.3Tg P;而种植木本作物的水浇地和种植1年生作物的水浇地土壤全磷都有少量增加,分别为0.7和0.4Tg P。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集土壤历史数据、结合尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,能够揭示1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮和全磷储量的变化。     

基于生态足迹的土地资源可持续发展容量与潜在转换关系

耕地保护和建设用地扩张之间的矛盾愈来愈严重,严重威胁着社会经济的可持续发展。基于生态足迹理论,测算了卢龙县耕地和建设用地可持续发展容量和负荷系数,用以表征区域经济可持续发展所能容纳的耕地和建设用地规模,并以可供转用量为基准探讨了卢龙县耕地与建设用地潜在转换关系,结果表明:(1)1997—2008年卢龙县人均生态足迹、承载力和生态赤字分别为1.7667、0.5381hm2和1.2285hm2,平均每年增长3.40%、1.73%和4.29%;(2)耕地与建设用地足迹1997—2008年都处于增加趋势,耕地足迹多年平均为0.4621hm2/人,占总足迹的26.16%,建设用地足迹为0.0134hm2/人,其需求量较耕地明显下降。耕地承载力为0.3831hm2/人,占总承载力的71.20%;建设用地承载力0.1447hm2/人,占总承载力的26.89%,平均每年增长0.63%;(3)耕地可持续发展容量逐渐小于现有实际耕地面积,出现耕地利用负荷现象,不再满足可持续发展要求;建设用地可持续容量具有一定的波动性,负荷系数多年平均大于2.20。(4)1997—2003年,耕地需求未曾超出可持续发展的要求,可供转用量锐减到1889.46hm2;2004—2005年,耕地维持可供转用量已出现负值,建设用地整理供应满足耕地可持续发展要求;2006—2008年,即使将所有建设用地超额全部整理为耕地也不能满足其需求。     

江苏泰州地区耕地占地率动态变化

为揭示耕地变化过程及其变化规律,利用泰州市1995、2000和2006年LandsatTM遥感影像,采用邻域分析方法对1995—2006年泰州地区耕地占地率的变化过程进行了研究。结果表明:1995—2006年泰州地区耕地面积持续加速减少;耕地占地率在0～80%区间内,其平均相对变辐随占地率的增加而减小,而在80%～100%区间,则随占地率的增加而增大,80%左右相对变幅最小;比较发现,3个年度的耕地占地率频度分布曲线形状相似,但峰值及其对应的耕地占地率依次变小;2个时期耕地面积的变化量主要发生于40%～80%区间(约占总变化量的90%),构成耕地面积变化的主体;在空间上,研究期间占地率60%～80%区间分布区域大幅缩减,40%～60%区间在原有基础上迅速扩展,且聚落和道路分布密度相对较高的区域变化速度更快。研究表明,耕地的稳定性和面积变化的速率与耕地占地率密切相关。     

退耕地山毛桃栽培管理技术

在介绍山毛桃生物生态学特性和退耕地栽培现状的基础上,对其种子处理、育苗技术、退耕地造林技术和造林后的栽培管理技术进行了详细阐述。     

典型峰丛洼地耕地、聚落及其与喀斯特石漠化的相互关系——案例研究

喀斯特石漠化,近年来已成为研究热点和引起国家层面重视,但当前研究并没揭示岩溶山地土地为什么会发生石漠化这一现象的本质,没有阐明岩溶山地农户为什么要进行不合理活动。通过典型案例研究从理论上解释岩溶山地农户为什么要进行不合理活动这个问题,以从本质上揭示石漠化发生的机理。为此,在贵州选择了6个典型峰丛洼地,采用2010年的10 m分辨率ALOS影像作为数据源,比较了6种不同的峰丛洼地组合地形中的耕地资源分布、聚落特征和石漠化发育情况。结果表明,6个研究点耕地和聚落数量、分布和石漠化的面积和分布存在一定的相互关系,这些相互关系可阐明土地承载力较低情形、土地承载力中等情形和土地承载力较高情形石漠化发生的过程;发现严重的石漠化只能出现在土地承载力低、人口压力大的区域,并据此进一步总结了峰丛洼地区石漠化形成的理论模型。从理论上揭示了峰丛洼地区土地承载力和人口压力是否协调决定了峰丛洼地区的生态质量状况,有助于从本质上认识石漠化的发生机理和指导石漠化的治理。     

水田化进程中的富锦市耕地景观格局演化规律

全球气候变化对我国北方旱区农业生产与农业生态系统产生了深刻影响,而耕地布局调整及内部结构变化是对全球气候变化做出的重要适应性措施.耕地景观格局是农业生态系统的空间表象,其演化对区域农业生态系统结构与功能具有重要影响.基于富锦市2000、2013年Landsat TM遥感影像数据源,采用景观指数标准法与数理统计法从耕地组分、空间配置、斑块特征角度探究区域水田化过程中耕地景观演化的基本规律.结果表明:2000年富锦市耕地面积为51.24万hm2,垦殖率60.4%,水田占耕地比率6.7%,其中,农区、垦区的水田比率分别为5.5%、8.3%,均处于水田化初始阶段;到2013年,富锦市耕地面积达到69.93万hm2,垦殖率上升至82.4%,水田比率54.1%,整体处于水田化中期阶段,其中,农区水田比率33.6%,初步进入水田化中期阶段,垦区水田比率83.4%,处于水田化末期阶段.水田化初始阶段,富锦市耕地斑块数量为2311块,其中,农区为1010块、垦区为1301块;各区域斑块变异系数、形状指数数值呈现旱地大、水田小的共性;旱地平均斑块面积较大,最大斑块指数均在60.0%以上;连通性以旱地为主,斑块密度普遍具有旱地低、水田高的特征;空间格局上旱地呈集聚分布,水田点星镶嵌.水田化向中期、末期阶段演化中,耕地斑块总数增加,水田、旱地具有异速增长特征;斑块变异系数水田逐步增加、旱地呈波动趋势;形状指数水田先升后降、旱地逐渐降低;平均斑块面积水田逐步增加,旱地相反;斑块密度旱地日渐上升,水田日益降低;连通性指数由旱地持续向水田转变,旱地优势性不断减弱,水田优势性不断增强;空间格局向部分水旱交错相间分布,部分水田集聚分布演变.垦区与农区不同的土地制度与农业经营方式对水田化进程具有显著影响.     

基于改进遥感解译方法的盐碱耕地变化特征

以河北省滨海城市黄骅市为研究对象,以1992和2011年遥感影像为数据源,通过大量野外实地调查对遥感影像反演,建立了适于滨海盐碱地的基于盐碱地等级-地物标识植被特征-影像特征的分级分类解译标志系统.在此基础上采用遥感影像解译的监督分类法,提取了黄骅市盐碱耕地信息,进一步分析了1992—2011年间盐渍化耕地面积、盐碱等级转换及空间分布变化的特征.结果表明:研究期间,黄骅市耕地盐渍化程度减轻;与1992年相比,2011年黄骅市盐碱生态系统中重度和中度盐渍化耕地的面积减少,非或轻度盐渍化耕地面积增加,黄骅市东南部大量的中度盐渍化耕地转换为非或轻度盐渍化耕地,远离海岸线的黄骅市西部重度盐渍化耕地转换为中度或非或轻度盐渍化耕地;重度和非或轻度盐渍化耕地的重心向东部海岸线转移,中度盐渍化耕地的重心由东南海岸线向西北方向转移.黄骅市盐碱耕地变化的主要影响因素是气候、水文条件和人类活动.     

东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响

【目的】通过研究林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的影响,为丘陵区耕地长期施肥下农田土壤微生物多样性丧失的影响机制以及未来的退耕还林过程中土壤微生物多样性的提升和土地可持续利用研究提供一些基础数据和技术支撑。【方法】采用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,qPCR)和高通量测序技术解析土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度、多样性和结构变化,并耦合土壤化学性质分析,明确土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度和多样性与土壤化学性质的关系以及关键的驱动因子。【结果】林地垦殖为农田后,长期施肥导致土壤酸化,pH从5.58降至4.72,而土壤速效磷则从2.49 mg/kg增至49.3 mg/kg。相应地,耕地土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度和Shannon指数均显著低于林地。基于编码碱性磷酸酶的phoD基因(alkaline phosphatase-encoding gene)序列的物种分类表明,丘陵区土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的优势门为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),其中林地土壤的蓝藻门的相对丰度显著高于耕地。耕地土壤的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度显著高于林地,而中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、Chlorogloea属、Gemmata属、Phormidesmis属和Pseudolabrys属的相对丰度显著低于林地。土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落结构因林地转型耕地而发生显著改变。phoD基因丰度和Shannon指数与pH显著正相关,而与总磷、速效磷、硝态氮和铵态氮均显著负相关,其中土壤速效磷是这些影响因素中影响最强烈的,长期施用无机磷肥导致含碱性磷酸酶的土壤细菌群落对有机磷分解的能力退化。【结论】林地转型耕地加之长期施肥改变了土壤pH和速效磷,并在其他理化因子的协同驱动下,导致土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的显著变化。     

内陆河流域中、下游绿洲耕地变化及其驱动因素——以石羊河流域中游凉州区和下游民勤绿洲为例

以野外实际调查资料以及社会经济统计资料,结合研究区1986年和2000年的TM影像数据,分析了石羊河流域中游凉州区和下游民勤绿洲近20a来的耕地变化及其驱动因子,结果表明：（1）两个绿洲的耕地面积都呈增加趋势,且民勤绿洲耕地增加速度更为显著;在空间上新增耕地主要集中在荒漠和绿洲的交错地带,耕地的增加凉州区以沙地作为主要来源,而民勤则以牺牲林草地为代价.（2）从耕地变化驱动力来看,人口增加是直接动因,同时农业科技进步和社会经济的发展为耕地面积的扩大提供了前提条件;此外,耕地面积的变化在凉州区与地表水量关系密切;而在民勤则与大风、沙尘暴天气等生态环境问题以及绿洲内的降水、蒸发等气象因素有显著关系.充分表明石羊河流域中游绿洲经济的繁荣发展以下游民勤绿洲的急剧衰退为代价.     

内蒙古中部地区土壤金龟子群落特征

2003-2004年,采用土壤样方法和粪诱捕法调查了内蒙古中部地区7个不同生境中的土壤金龟子群落特征,并以群落系数、欧氏距离、百分率相似系数和因子分析等方法对不同土壤金龟子群落之间的相似性进行了分析.共计捕获土壤金龟子101 788头,分属于7科22属59种.其中,植食性种类3科12属18种,主要为鳃金龟科和丽金龟科的种类;粪食腐食性种类4科10属41种,主要为金龟科、蜉金龟科和粪金龟科的种类.对几种群落相似性聚类分析方法所得结果的对比表明,因子分析方法所得的结果是较为合理的,因子分析排序的结果将7个土壤金龟子群落分为2类:一类为典型草原、草甸草原、荒漠草原和沙地;另一类为农田、退耕地和人工林地.