不同农业土地利用方式和管理对土壤有机碳的影响 ——以北京市延庆盆地为例

自20世纪80年代以来,我国农业土地利用方式和农田管理发生了巨大变化,由此引起的土壤有机碳（SOC）含量、密度及其垂直分布发生了相应的变化,研究不同土地利用方式和管理对土壤有机碳的影响对于探讨农田生态系统的固碳作用具有重要的意义.以北京市延怀盆地为典型研究地区,选择6种农业土地利用和管理模式,共计42块样地,在1m深土体内分层采集197个土壤样品.研究结果表明：（1） 不同农业土地利用和管理方式对SOC含量的影响主要发生在0～25 cm土层中,剖面中SOC含量自上向下明显降低.（2） 通过对6种土地利用和管理方式下土壤SOC含量进行比较,结果发现果园和高投入的玉米地土壤在0～100 cm土层中SOC含量均较高,变化范围分别为4.16～10.00 g kg^-1和4.73～9.31 g kg^-1; 菜地土壤在0～40 cm土层中SOC含量较高,变化范围为6.42～9.67 g kg^-1;大豆地、中、低投入玉米地土壤在0～100 cm土层中SOC含量较低,变化范围分别为3.27～7.73 g kg^-1、3.14～8.33 g kg^-1和1.83～7.67 g kg^-1. （3） 不同农业土地利用方式对SOC密度影响的趋势与对SOC含量影响的趋势基本一致,在0～100 cm土壤中,SOC密度的顺序为果园＞菜地＞高投入玉米地＞中投入玉米地＞大豆地＞低投入玉米地,变化范围为4.15～8.22 kg m^-2.     

烟气脱硫石膏对滨海农耕土壤磷素形态组成的影响

为探明不同烟气脱硫石膏施用量对滨海农耕土壤中的全磷、有效磷、无机磷组分等的影响,通过田间试验的方式,分别在试验区土壤中施加0t/hm~2、15t/hm~2、30t/hm~2、45t/hm~2烟气脱硫石膏。研究结果表明:与对照组相比,各处理组的土壤全磷含量无显著差异,而土壤中的有效磷和渗滤液中的可溶性磷含量则随着烟气脱硫石膏施入量的增加而降低;施入烟气脱硫石膏后农耕土壤中无机磷含量显著增加,其中又以磷酸钙盐含量的增加为主,磷酸钙盐中的Ca2-P、Ca_8-P和Ca_10-P含量分别增加了30.8%—68.9%、35.2%—66.3%和7.3%—17.8%。烟气脱硫石膏的施用促进了植物的生长发育,有效磷的降低和无机磷组分中磷酸钙盐的增加并未影响到植物对磷素的吸收。因此,烟气脱硫石膏能有效地固定滨海农耕土壤中的溶解态磷,控制土壤过量磷素向水体迁移,降低附近水体富营养化发生的机率,保障区域水体生态系统环境安全。     

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。     

武汉市石榴红农场休闲景观的游憩价值和存在价值估算

都市休闲农业将传统农业与旅游业结合,利用农田景观、自然生态及环境资源,融合农业生产、农村文化及农家生活等人文景观,为人们提供休闲、娱乐和游憩等多重功能.价值估算在对武汉市石榴红农场及182位样本游客调查的基础上,应用旅游成本法和条件价值评估法估算休闲农地景观的游憩价值和存在价值.研究结果表明:(1)从传统的种植单位转型为以休闲度假、农事体验、农业观光为主的农业园区,石榴红休闲农场的经营效益明显,单位用地效益较传统蔬菜种植收益 (22990.26元/(hm2·a)) 净增1.6倍,但其带给消费者的更多的是目前无法通过市场配置的非市场价值.(2)利用TCM评价出石榴红农场2006年的总游憩价值在5057.99×104元,人均消费者剩余(consumer surplus, CS)2809.99元,约为游客平均游玩费用的36.71倍;农地景观单位游憩价值334905元/(hm2·a),是休闲农业经济产值(60000元/ (hm2·a))的5.58倍,游憩价值是农地景观价值构成中的重要组成.(3)从游客的支付意愿(willingness to pay, WTP)出发,应用CVM估算出石榴红休闲农地景观保存价值达117.92×104元/a,土地年均存在价值7808元/hm2.(4)农地景观的游憩价值及存在价值等非市场效益显著,然而在现行资源价值核算体系中却往往因缺失交易机制而被遗漏,意味着在土地分配决策与消费实践中,如果只单纯考虑经济产值,土地用途转换过程中将造成大量的社会福利损失.     

湿地生态水文结构理论与分析

针对水土资源开发利用引发的湿地消退问题,通过研究湿地水分运动与补给规律,分析湿地和径流进退的关系、湿地生境和生物的扩展关系,分析湿地水文连接度下降引起的湿地消退效应.根据湿地水循环原理和湿地生境空间分布规律,建立湿地径流场与生物多样性场的概念,从而提出湿地生态水文结构理论.以维持湿地存在、保障湿地生物多样性为目标,通过湿地径流场与生物多样性场的耦合关系,将湿地划分为中心区和适宜活动区,以维持湿地生态水文结构所需要的水分条件定义为湿地生态需水.湿地生态需水问题的核心为确定湿地生态水文结构,并以湿地中心区和适宜活动区为边界条件,通过地表水地下水转化的水量平衡模型对湿地生态需水量进行分析计算.以维持中心区的水分条件作为最小生态需水;维持适宜活动区的水分条件作为适宜生态需水.湿地生态水文结构更对湿地管理提供生态安全阈值.根据湿地生态水文结构的稳定程度,建立湿地生态安全危机管理机制,进行不同级别的预警管理.     

在杉木林和马尾松林中雨水的养分淋溶作用

本试验地是在杉木林和马尾松林中,主要对降雨和径流水中所含各种养分物质进行测定。结果表明:降雨的养分含量与降雨量存在着半对数函数关系。降雨输入林地的养分量显著地大于径流输出的养分量。林内雨和树干茎流淋溶的养分量占养分还原总量的48—53％。林内雨和树干淋溶的K、Mg、N养分物质量超过凋落物归还养分量。     

径流雨水中溶解性有机质特征演化及其对典型污染物迁移和生物有效性的影响

地表径流污染已经逐渐成为城市面源污染的重要组成部分。其中溶解性有机质DOM (Dissolved organic matter)是有机污染物的主要组成部分。DOM中因为含有大量不饱和结构、官能团,其中包括羟基、羧基、羰基、胺基等,这些结构容易与径流中重金属结合发生络合反应,改变重金属的赋存形态,从而对其迁移转化及其生物有效性产生很大的影响。本文以北京市地表径流为研究对象,研究城市地表径流在冬、夏季不同功能区不同下垫面中溶解性有机质特征及其与典型重金属的作用机制,通过荧光淬灭滴定实验,研究夏季径流雨水中DOM的不同组分与重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)之间的结合机制。研究结果显示PARAFAC将获得的样品都分解成2类6个不同的组分,1种腐殖酸,1种类蛋白;类蛋白物质的荧光强度与Cu~(2+)、Pb~(2+)的淬灭率要强于腐殖酸,而Zn~(2+)则呈现相反趋势;通过使用二维相关同步光谱发现DOM对重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)的敏感性呈现递减趋势,二维相关异步光谱发现Cu~(2+)、Pb~(2+)会先与位于270—300nm附近类蛋白光谱带反应,Zn~(2+)则会先与330nm附近的腐殖酸光谱带反应。     

我国农业系统可持续发展协调度分析

农业系统可持续协调发展作为一种发展理念已成为共识,受到我国政府高度重视。采用2004—2015年我国农业生产面板数据,运用熵值法、探索性空间数据分析等方法分析我国农业系统可持续发展协调度情况。研究结果表明:(1)2004—2015年我国各省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度处于不稳定变动态势,且其协调度值较低。(2)从协调度分布来看,协调度处于"比较协调"和"协调"的省(市、自治区)主要分布在我国的东部和东南部地区,其余大多数省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间的协调度处于"不协调"。(3)从空间自相关性来看,各省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度呈正的全局自相关性且相关程度逐渐增大,而大多数省(市、自治区)农业各子系统可持续能力之间协调度的局部自相关性不显著,且其农业各子系统可持续能力之间协调度空间极化不明显,处于较低水平均衡状态。从时空维度、空间相关性方面分析农业各子系统可持续能力之间协调度,为提高我国农业系统可持续发展水平提供政策建议。     

黄淮平原农业景观鸟类多样性及生境差异

农业景观中的鸟类多样性对生态系统功能和服务的形成与维持具有重要作用。黄淮平原区是我国最重要的农业景观区之一,为探讨区域内农业景观中鸟类多样性特征和不同生境间的差异,在研究区农业景观不同生境中布设样点,调查繁殖期鸟类多样性特征。结果显示:(1)共记录到32科、49属、66种的10044只个体,但优势科属明显;(2)物种丰富度、多样性和均匀度均表现出在沟渠、湖泊生境中较高,农田和村庄生境中相对较低,但物种多度呈现出村庄生境中最高,其次是沟渠和农田生境,湖泊生境中最低;(3)在区系分布上,各生境中均以广布种为主,生态类群上,鸣禽在各生境中均占绝对优势,涉禽和游禽主要分布在沟渠和湖泊生境中,从居留型来看,留鸟是各生境中的主导类群,候鸟、旅鸟和迷鸟比例很低;(4)鸟类群落异质性分析显示,各生境间的相似性总体上较高,表明区域内农业景观中鸟类组成具有较高的重叠性。研究显示农业景观中湖泊和沟渠的存在能有效的提高区域鸟类的丰富度和多样性,而沟渠的存在能有效的提高鸟类个体多度,农田和村庄有助于特定类群多度的增加,因此在未来的区域持续农业景观的构建中一方面要重视自然、半自然非农生境的作用,另一方面也不能忽视不同生物类群对景观异质性响应和对生境特征需求的差异。     

基于历史参照系的三江源区径流调节功能及变化评估

以20世纪70年代植被类型图作为参照生态系统,采用径流量和径流系数作为径流调节功能的表征指标,建立了基于历史参照系的三江源区径流调节功能评估模型,以参照系径流系数与实际径流系数的比值作为径流系数质量指数,分析了2000-2017年三江源区生态系统径流调节功能参照值、现状值及变化量的时空变化规律。结果表明：2000-2017年,三江源区多年平均径流量为495.15亿m³,地表径流量为96.64亿m³,参照系条件下多年平均径流量为468.37亿m³,地表径流量为68.60亿m³。相比参照系,三江源区生态系统的径流蓄纳能力降低,总径流量和地表径流量均明显增加。空间上,基于参照系和实际生态系统的多年平均径流量表现为东南高西北低的空间分布特征,地表径流量则呈西部高东部低的空间分布特征。从时间变化看,实际径流和参照系径流的差别率在4%-9%之间,实际地表径流和参照系地表径流的差别率在22%-58%之间。径流系数质量指数得分显示,2000-2017年,三江源区径流系数质量指数平均得分为98.63,地表径流系数质量指数平均得分为96.98,两者均呈现先降低后增加的趋势,地表径流系数质量指数变化更为明显。2000-2017年,各县（镇）径流系数和地表径流系数质量指数得分具有较大差别,但各县（镇）得分变化均不明显,变化率分别在-1.95%-0.71%和-0.35%-1.90%之间。通过建立基于历史生态系统的评估参照系,定量评估了三江源区参照系和实际条件下的径流变化过程,实现了不同时间、不同区域生态系统径流调节功能的可比较,可对量化生态系统恢复进程提供支撑。