中国农业净碳汇时空分异与影响因素演进分析

在测算和分析2002~2021年中国省域农业净碳汇的时空格局变化基础上,利用随机森林模型识别关键影响因素及其非线性响应关系.结果表明:中国农业呈持续增长的碳盈余状态,净碳汇总量由2002年的22965.13万t增至2021年的49992.53万t,增幅达117.69%.多数省份实现碳中和并逐渐偏向高碳盈状态,净碳汇总量呈由东向西依次递减的分布格局,并存在高值集聚增多、低值集聚减少的向好趋势,20a间黑龙江、内蒙古、河南和山东净碳汇增加量超过2000万t,仅浙江、福建、海南、上海和北京净碳汇量下降.净碳汇强度的空间集聚和非均衡趋势明显,东北、中部和西南地区净碳汇强度较高,大部分省份的净碳汇强度处于0~1.5t C/万元间,仅黑龙江和吉林始终高于1.5t C/万元,而西藏和青海则为负值.灌溉条件、机械化秸秆还田、机械化免耕播种、粮食单产等因素的影响均具有非线性,受教育程度与净碳汇间呈“倒U型”,机械化水平具有显著抑制作用,其他因素呈波动的正向影响.

生物多样性在低碳农业中的应用现状及展望

在中国推进生态文明建设的背景下,农业固碳增效被写入“双碳目标”,低碳农业随之兴起。生物多样性是生态系统功能与服务的基础,在农业低碳化过程中发挥了至关重要的作用,保护农田生物多样性,充分发挥其生态作用是实现农业减排固碳的重要路径。收集“Web of Science”数据库中2010-2022年的文献,利用CiteSpace文献计量软件的关键词共现以及聚类分析,对近年来国际低碳农业中生物多样性的研究动态、研究热点进行分析,对生物多样性的功能进行归纳总结。分析结果表明,生物多样性的保护与管理是目前低碳农业生物多样性的研究热点,而生物防治是生物多样性实现农业低碳化的主要途径,通过对不同生物类群多样性的生态价值进行梳理,发现生物多样性可以增加农业生产过程中的生态与经济价值。未来的研究可从生态系统和景观的尺度,探索基于生物多样性的多功能农业发展模式,从而更好地助力双碳目标的顺利实现。

生态农业发展下的生态农场建设:沿革、进展与展望

我国生态农场建设对于生态农业的发展具有重要意义。本文回顾了国内外生态农业与生态农场概念和政策实践的发展轨迹,运用文献计量法分析国内外相关研究的进展与差异,并提出了针对我国生态农场建设的系统性建议。研究发现:1)虽然我国生态农业研究与实践起步较晚,但发展迅速,形成了集“概念-研究-实践-政策”于一体的生态农业发展体系;2)近30年,国内外关于生态农业和生态农场的研究热度呈指数上升趋势,但发表在中文期刊上的文献数量从2017年开始出现下降;3)从研究主题看,研究成果发表在国际期刊上的关于中国生态农业的研究与全球研究相比,均共同关注了“气候变化”和“生态风险”等议题,而国内期刊上的文献更多关注“生态农场”“家庭农场”“休闲农业”等具体政策实施对象;4)国内外关于生态农业的研究,在定量判定生态农业模式、生态农业措施之间及其与粮食产量之间作用关系、农场规模化与农场绩效表现关系、生态农业措施减缓和适应气候变化有效性等方面仍存在不足。基于此,本文提出在推动我国生态农场建设过程中应该:1)重视生态农场领域的理论研究和技术研发;2)加强生态农场建设的政策顶层设计和对政策执行的监督机制;3)注重生态农场建设的品牌建设和宣传,以提高公众对生态农场的认知。

秸秆、生物质炭不同管理模式下旱作农田温室气体排放日变化研究

利用动态气室法对陇中黄土高原旱作农田CO_(2)和CH_(4)通量进行了连续24 h原位观测,研究了秸秆、生物质炭不同管理模式:传统耕作(CK)、秸秆还田(S)、生物质炭(B)、生物质炭+秸秆还田(BS)、添加四年量的生物质炭(B4)下麦田土壤温室气体的日排放特征,并确定1天中不同管理模式下的最佳观测时间。结果表明,秸秆、生物质炭不同管理模式下的土壤表现为CO_(2)的排放“源”和CH_(4)的吸收“汇”;CO_(2)日均排放通量:S>B>B4>BS>CK,CH_(4)日均排放通量:BS>CK>S>B>B4。相关性分析表明,5 cm地温与S、B和B4处理的CO_(2)日通量呈极显著正相关关系(P<0.01),与CK处理的CO_(2)日通量呈显著正相关关系(P<0.05),与其余处理正相关;不同处理的CH_(4)日通量与各深度地温均呈负相关关系,CK、BS和B4处理的CH_(4)通量均与5 cm地温呈极显著负相关关系(P<0.01)。通过矫正系数和回归分析可知,CO_(2)和CH_(4)的最佳同步观测时间为早上9:00~12:00之间。

我国典型生态农业主体的实践特征与发展建议——基于431个国家级生态农场的研究分析

生态农场是实现资源匹配、环境友好、食品安全的农业生产经营主体,是生态农业的具体实践者,代表我国当前生态农业生产经营的较高水平。本文基于431个国家级生态农场数据,对我国生态农业生产经营主体的基本特征、生态农业技术措施应用、废弃物资源化利用情况等进行分析与讨论,并提出建议与展望。研究发现:1)主体平均规模为317.4 hm^(2),平均注册登记资金为2312.3万元。生产农产品类别丰富,产业业态多样,获产品或管理认证的主体占94.3%。农场主平均年龄为47.6岁,高中及以上学历占96.7%。2)有种植过程的主体均应用生态农业技术措施,其中人工除草、布设杀虫灯、测土配方施肥、秸秆还田和布设黄/蓝板等措施应用率高。技术措施的选用可能与主体种植经验、技术难易程度及政策引导等因素有关。3)农业废弃物回收利用水平高,各项废弃物回收利用率均在95%以上,好氧堆肥是最常用的处理方式。处理方式较为单一可能与废弃物特点、处理成本、实施难易程度及政策考核方向等因素有关。基于本研究结果,建议给予不同规模、类型的主体差异化政策支持,鼓励主体探索应用更适宜的生态农业技术,建议行业专家与技术人员加强对主体的技术指导与监测评估,并加强对生态农场的生态与社会效益评价。

基于决策树与NDVI时序变化检测的撂荒耕地的地形特征研究——以重庆市巫山县为例

[目的]揭示山区撂荒耕地的地形特征,为区域土地资源管理和农业可持续发展提供科学参考,[方法]以重庆市巫山县为研究区域,利用谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台上的Landsat TM/ETM+/OLI和Sentinel-2数据,采用决策树与时间序列NDVI变化检测法,对2017—2021年研究区的撂荒地信息进行提取和分析。[结果](1)从时间序列特征上看,研究区内撂荒地面积整体呈上升趋势,2017—2021年的增加量为2123.50 hm^(2),增长率为19.61%,区间内曲线形态上表现为“W”字形特征。空间上撂荒地呈全局分散,局部集中特征,主要沿着水系走向分布,显著集中于河流两侧,周边被坡耕地围绕。(2)研究区内撂荒地在不同的高程带和坡度带分布不同。撂荒地主要集中于高程1000 m以下和坡度5°~20°范围内。高程1500 m以下的区域,撂荒地面积和撂荒率表现“先增后减”的规律,2019年达到最高点;高程1500 m以上的区域,撂荒地面积和撂荒率随着时间的变化呈现“先减后增”的规律,在2020年达到了最低值。(3)撂荒地在不同地形位等级下的分布指数表现为持续减少型,地形梯度1级、2级的分布指数大于1,为撂荒地的优势区。[结论]决策树与NDVI时序变化检测法结合能够精准识别撂荒地,识别精度为83.59%。

永州植烟土壤pH分布特征及其影响因素初探

研究永州植烟土壤pH分布状况,为永州烟区土壤pH调节提供科学理论依据。在永州产烟区采集土壤样品689个,利用多元统计学和逐步回归方法分析了永州土壤pH空间变异及其主要驱动因素。结果表明,永州植烟土壤pH均值为6.95,仅有25.84%的植烟土壤pH处于“适宜”水平内,3.34%的植烟土壤pH处于“极低”(≤5.0)水平,51.52%的植烟土壤pH位于“极高”区间(≥7.5),存在偏碱性的问题。影响因素的分析结果显示,交换性钙、交换性镁、有机质、速效钾、全钾、全氮、有效硫、阳离子交换量8个指标对pH的累计解释能力达到了82.2%,交换性钙对永州植烟土壤pH的空间变异影响能力最大,可独立解释其变异的79.5%。各基础设施配套情况、各轮作制度、各成土母质下的pH均存在显著或者极显著差异。

辽宁生态农场建设的现状及发展建议

生态农场建设是新时代发展生态农业的重要举措及有效平台,该文分析了辽宁省生态农场建设的发展现状,找出影响生态农场建设的思想认识、产业引导、建设管理3个主要因素,并提出构建生态农场评价体系、拓展产业结构、强化经营管理、注重监管指导、加大宣传力度等对策建议。

乡村振兴中农村生态环境治理的研究

随着乡村振兴战略的推进,农村生态环境治理成为关注的焦点。文章研究乡村振兴中的农村生态环境治理策略,通过生态保护和资源合理利用、清洁生产与环境友好产业发展、农村生活垃圾和污水处理、农田水利工程建设、建立数据驱动的决策支持系统等策略的实施,旨在促进农村生态环境质量的改善、农村经济的发展和农民生活水平的提高。

生物炭基纳米锌对稻米锌含量和根际土壤速效养分的影响

为了提高稻米中的锌含量,制备了生物炭基纳米锌复合材料,并用于改善稻根微环境和促进水稻籽粒锌吸收。实验结果表明,生物炭基纳米锌不仅增加了稻根土壤速效养分含量,还显著增加了稻根土壤有效锌含量,进而促进了水稻植株和稻米锌含量的增加,证实了生物炭基纳米锌对根区微环境和稻米锌含量具有显著影响。该项研究为提高稻米锌含量提供了一种解决方案,具有一定的应用潜力。

川中丘陵区柏木林下养鸡的生态经济效益分析

选择川中丘陵区郁闭度为0.5～0.7、林龄为25 a、林地平均坡度为15°的柏木(Cypressus funebris)纯林林分,设置600、900、1 200和1 500只.hm-24种养殖密度处理,每种养殖密度设3个重复,并设置1个林下不养鸡的对照样地,进行林下生态养鸡试验,1 a后对养殖前后的生态和经济效益进行对比分析。结果表明,林下养殖能促进林木的生长和林地土壤肥力的提高。4种养殖密度样地柏木胸径和高度年增长量分别比对照提高30.80%和33.73%;0～20 cm土壤有机质、全N、全P和全K含量比养殖前分别增加5.95%、14.88%、10.75%和5.34%。林下养鸡对林下植被有一定影响。养殖后灌木盖度降低6.67～26.50百分点,种类减少2～6种;草本盖度降低9.20～27.17百分点,种类减少3～8种;枯落物盖度减少9.30～20.90百分点。4种养殖密度样地0～20 cm土壤容重比养殖前增加11.38%～17.99%,>20～40 cm土层增加8.40%～15.75%;土壤总孔隙度平均减少3.20百分点。养殖密度分别为600、900、1 200和1 500只.hm-2的样地土壤径流深分别比对照提高33.59%、52.97%、109.06%和144.60%,产沙量分别比对照提高45.59%、67.27%、123.65%和146.96%,但土壤流失量均明显低于SL 190—2007《土壤侵蚀分类分级标准》规定的容许土壤流失量(500 t.km-2.a-1)。以养殖密度为600只.hm-2来计算,投入产出比为1∶2.76,净收益为6.88万元.hm-2。综合分析认为,养殖密度以900只.hm-2为最适宜,既可获得可观的经济收益,又能控制水土流失量。

连续施用鸡粪对菜心产量和重金属含量的影响

由于养殖业普遍使用微量元素添加剂,导致禽畜粪中重金属残留过高现象广泛存在.根据养殖场鸡粪含氮量计算其用量(N 0-450 kg.hm-2),进行连续4茬菜心施用鸡粪田间实验,探讨对菜心产量及重金属含量的影响.结果表明,第13、茬所有施用鸡粪处理菜心产量比单施无机肥处理降低,第2茬则提高,第4茬鸡粪与无机肥配施处理提高了菜心产量.不同茬别菜心产量差别较大,第2茬显著高于其它茬别.从不同处理4茬菜心重金属平均含量来看,施用鸡粪可提高As、Zn含量,降低Cr、Cd含量,对Pb含量无明显影响,配施鸡粪提高Cu含量.除第2茬因产量稀释作用影响外,不同茬别所有处理菜心As、Pb、Cr、Cu、Zn平均含量随施用茬数增加而提高,Cd平均含量则下降.建议在无公害或绿色食品生产中避免一次性大量施用或连续施用养殖场禽畜粪.

华北平原冬小麦-夏玉米轮作体系氮肥的氨挥发

利用可多点原位测定氨挥发的风洞系统,监测了华北平原2002-2004年冬小麦-夏玉米轮作体系传统和优化氮肥管理下的氨挥发损失.结果表明,氨挥发主要发生在施肥后2-3周内,以施肥后连续采样15d的氨挥发累积量作为总排放量,相同施氮量下生长季夏玉米的氨挥发大于冬小麦.优化处理的氨挥发平均损失率（35.9%）显著高于传统处理（20.9%）,但从氨挥发绝对量上看,传统处理为125.1kg N/hm^2,优化处理为42.3kg N/hm^2,降幅达66.2%.施肥和灌水方式显著影响氨挥发,撒施碳铵后翻耕的氨挥发损失为10.1%,追肥撒施的氨挥发损失平均为24.6%;撒施尿素后立即灌水,氨挥发损失为19.7%,5h后灌水氨挥发损失为34.0%,增加了72.6%.

灌溉方式对设施土壤温室气体排放的影响

为了寻求在高产、高效、节水的同时能够最大程度促进温室气体减排的灌溉方式,以长期定位灌溉设施蔬菜(以番茄为例)栽培土壤为研究对象,探讨覆膜滴灌、节点式渗灌、沟灌3种不同灌溉方式对土壤温室气体(N2O、CO_2、CH4)排放特征的影响,以及温室气体排放与土壤温度和湿度两大环境因子的相关性,并运用产气比概念对温室气体累积排放量进行比较.结果表明:1在番茄生长季,不同灌溉方式下N2O排放总量表现为沟灌(25.33 kg/hm^2)>覆膜滴灌(23.87 kg/hm^2)>节点式渗灌(10.04 kg/hm^2),土壤温度适宜条件下,N2O排放通量与土壤湿度呈极显著相关(P<0.01).2CO_2排放通量随着气温升高及植株生长而逐渐增大,具有明显的季节性变化.不同灌溉方式下CO_2排放总量表现为节点式渗灌(11.84 t/hm^2)>沟灌(10.45 t/hm^2)>覆膜滴灌(9.53 t/hm^2);覆膜滴灌和节点式渗灌处理下CO_2排放通量与土壤温度呈极显著相关(P<0.01),沟灌处理下二者呈显著相关(P<0.05).3在番茄整个生长季期间,土壤总体表现为大气CH4的汇,不同灌溉方式下CH4吸收总量表现为节点式渗灌(1.98 kg/hm^2)>覆膜滴灌(0.93 kg/hm^2)>沟灌(0.71 kg/hm^2),CH4排放通量与土壤湿度呈显著相关(P<0.05).研究显示,采用覆膜滴灌方式不仅可以达到高产、高效、节水的目标,而且综合排放的温室气体量最少,可达到土壤温室气体最大程度的减排效果,减缓全球气候变暖趋势,是一种最佳的灌溉方式.

资源环境承载力定量分析——以秦巴山水源涵养区为例

在全国范围生态文明建设的时代背景下,开展生态型地区的可持续发展研究是一项重要课题。生态型地区资源环境承载力作为区域经济发展的一部分,对其客观准确的评估具有十分重要的实践意义。在区域调研资料的基础上,依据当地发展特点,在ESI模型和状态空间法的基础上,构建了区域资源环境承载力评价指标体系,并以秦巴山水源涵养区为例,对区域的生态现状承载情况及资源开发利用与污染排放情况进行综合评价,并从资源能源消耗和污染排放的角度定量分析人类活动影响下的区域环境健康状况;采用2010年的区域统计相关数据分析了其空间序列的资源环境承载分布情况,探讨了区域生态承载力与社会经济压力之间的关系。研究发现:该区生态环境十分脆弱,生态承载力指数最低的县市只有0.135;生态承载力的空间分布差异明显,中南部生态承载力指数较高,最大值为0.795;水源涵养能力和固碳吐氧能力是生态承载力空间分布差异的主控因子。研究区社会经济压力指数较高,最高地区达到0.517,表明社会经济发展对环境压力大;资源能源消耗与环境污染相互关系分析表明,区域发展在一定程度上依赖资源能源消耗;社会经济压力指数的主控因子是单位面积工业三废排放量、人口密度、能耗指数和单位面积生活污水排放量。研究区资源环境承载力中南部较大,少数"超载"区域指数值高达6.790,承载力分布特点总体中部好于周边;区域资源环境承载力的最大影响因子是年平均气温、植被覆盖度和单位面积生活污水排放量。脱钩指数分析显示生态或社会经济发展单方面对资源环境承载力的影响较小,为"相对脱钩";发展压力受植被覆盖度和生活污水排放量等影响大,但是总体仍处发展稳定阶段,需要分区域制定发展对策。

红壤坡地利用方式对土壤细菌群落结构的影响

利用中国科学院桃源农业生态试验站坡地不同利用方式长期定位观测试验场农田、自然恢复和茶园土壤为研究对象,直接从土壤中抽提总DNA,应用T-RFLP和RT-PCR技术研究红壤坡地利用方式对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,红壤坡地三种土地利用方式土壤细菌多样性指数农田>茶园>自然恢复(p<0.05),但土壤细菌数量茶园>自然恢复>农田(p<0.05),茶园土壤细菌数量是农田的8.76倍。基于T-RFLP图谱的样品间相似性指数和主要限制性片段(T-RFs)定性分析均表明,农田与茶园和自然恢复土壤均存在显著的差异(p<0.05),而茶园和自然恢复土壤细菌群落比较相似。不同土地利用方式土壤有机质、有效磷和速效钾均对土壤细菌群落结构产生显著影响(p<0.05)。综合考虑经济效益和保持红壤坡地的可持续利用,茶园将成为中国南方红壤丘陵坡地可持续利用的一种有效方式。

养殖虾夷扇贝不同组织中重金属含量的分布

2008年6～7月在我国北方某海域，进行了底播养殖虾夷扇贝（Patinopecten yessoensis）不同组织中Pb、Cd、Cu、Zn4种重金属的含量调查。重金属的含量测定采用原子吸收法进行。结果表明：闭壳肌中有害重金属Pb、Cd的含量显著低于其他组织；虾夷扇贝内脏团质量虽仅占整贝质量的8％～15％，但内脏团中有害重金属Cd占整贝中Cd的76％～85％，Pb占整贝中Pb的45％～54％；同时，研究表明虾夷扇贝对有害重金属的蓄积与养殖区域无直接相关性。

我国生态农场建设的思考

生态农场作为生态农业的落地载体,兼顾生态环境保护与经济社会可持续发展,具有市场灵活性,在带动农户发展专业化、标准化、绿色化生产方面具有明显优势。新形势下,各地已形成了一批各具特色的生态农场典型案例。2016—2017年,作者重点围绕面源污染防控与农业清洁生产,以我国东部15个省市的468家生态农场为研究对象,制定调查问卷开展典型案例调查研究。研究结果表明, 90%的农场成立时间在15年以下,生态农场经营者的平均年龄为47.5岁,土地面积在6.6～16.6hm2的农场占到40%,土地平均租金为11 040元·hm?2·a?1;以公司、合作社和家庭农场为组织形式的农场各占23%、40%和30%;进行了农产品质量认证的农场占到73%;生态农业措施采用率排在前5位的是有机肥/堆肥、人工/机械除草、轮作、清洁田园、杀虫灯/秸秆还田;养殖农场的生态意识较为淡薄,生态措施的采用情况也不乐观。在农场投入方面,种植农场的肥料投入和养殖农场的饲料投入最高,劳动力工资平均在3～4万元·cap.?1·a?1;种植农场收益率为?21%～70%,养殖农场为13%～337%,种养结合农场为?21%～152%;50%的农场获得过农业补贴。从调研结果看,我国生态农场有着良好的发展势头,但还处于初级阶段,缺乏相应的指导。文章在调研的基础上还从技术应用、产业融合、成本收益、销售途径及补贴政策等方面分析了生态农场发展过程中面临的问题和挑战,并提出了相应的对策建议,以期对我国生态农场健康有序发展提供指导。

湖南大通湖河蟹池塘生态养殖模式对水质净化的试验研究

为检验河蟹池塘生态养殖模式对渔业富营养化水体净化效果,于2011年4—9月(河蟹主要生长时期)对湖南大通湖河蟹生态养殖池塘进行调查监测。大通湖水源区常年肥水养鱼,TN、TP、CODMn等均超标,水体呈富营养化;河蟹生态养殖池塘TP等超标。9月底,河蟹生态养殖池塘中CODMn、TN、NH4+-N、NO2--N相对于水源区分别降低了56.5%、72.9%、66.6%、79.5%;而TP的质量浓度有所上升,增幅为83.3%。TP的上升与水源区水质、后期饲料投喂量增大和伊乐藻的衰亡有一定关系。总之,河蟹生态养殖池塘水质基本达到地表水环境质量标准中Ⅲ级标准和渔业水质标准的要求,且池塘中大量水生植物对N、P的吸收效果显著,池塘水质显著优于水源区。

基于能值理论的循环复合农业生态系统发展评价——以福建省福清星源循环农业产业示范基地为例

循环农业是当前农业可持续发展理念的具体运作模式。对能值分析方法优化,使其更适合循环复合生态系统的应用上进行优化,并以福建省福清星源循环农业产业示范基地为例验证,评价复合生态系统的可持续发展程度和经济效益。结果表明改进的能值分析方法对循环复合农业生态系统的可持续发展评价更科学,复合系统的可持续发展指数比单纯的生猪养殖提高23.44%—33.86%,在4种组合的循环模式中以"生猪养殖-沼气工程-有机肥生产-种植业"循环复合生态系统整体效益最佳,其可持续发展指数最高,环境负载率最低,净能值产出率仅略低于"生猪养殖-沼气工程-种植业"复合系统。