农业土地利用方式对华北平原土壤有机碳组分和团聚体稳定性的影响

作为土壤质量的重要指标，土壤有机碳及其组分在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。以在华北平原具有代表性的禹城市作为研究区域，系统研究和分析了该地区不同农业土地利用对土壤有机碳组分和团聚体稳定性的影响。结果表明：与传统小麦．玉米轮作的粮田相比，果树和苜蓿栽培明显增加了土壤总有机碳（TOC）和总氯（TN）含量，同时也显著提高了土壤易氧化有机碳（EOC）、颗粒有机碳（POC）、轻组有机碳（LFOC）和水溶性有机碳（WSOC）含量和分配比例。果园土壤微生物生物量C（MBC）和可矿化碳（MNC）较传统粮田的土壤分别增加了34．0．5％和66．3％。果树栽培还明显增加了土壤〉250μm水稳性团聚体（WSA）的含量，同时减少了土壤粘粒分散率（CDR）。苜蓿栽培也显著提高了土壤MBC和MNC含量以及团聚体稳定性。温室大棚栽培前期（2-3a）的土壤TOC和TN较传统粮田略有增加，但随着耕作历史的增加，土壤TOC和TN呈现逐年下降的趋势。与传统粮田相比，温室大棚内的土壤LOC，POC，LFOC和WSOC含量与比例均有明显下降，这种下降幅度随栽培历史的延长而明显增加。7-10a温室大棚栽培的土壤EOC，POC，LFOC和WSOC含量较传统粮田分别下降了31．3％，41．7％，35．6％和42．1％。温室大棚栽培的土壤MBC和MNC较传统粮田的土壤平均分别低15．9％和10．1％。温室大棚栽培，特别是长期栽培降低了土壤中〉250μm水稳性团聚体的含量和粘粒的稳定性。相关分析表明，土壤〉250vm水稳性团聚体的含量与所测定的有机碳组分含量皆成明显的正相关，特别是POC，LFOC和MBC与WSA达到极显著相关，相关系数分别为0．912，0．893，0．856。这表明，土壤POC，LFOC和MBC对维持土壤团聚体稳定性具有更为重要意义。

不同施肥模式对潮土有机碳组分及团聚体稳定性的影响

作为土壤质量的重要指标,土壤有机碳及其组分在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用.在田间条件下,通过对7种肥料结构组合处理下的土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同养分模式对华北平原潮土土壤有机碳组分和土壤团聚体稳定性的影响.结果表明,与单施化肥处理(NPK)比较,NPK+S和NPK+M处理显著增加土壤耕作层(0～20 cm)的总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量.PK和CK处理的土壤TOC和TN较试验前土壤皆有明显下降.有机无机肥配施,明显增加土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)和水溶性有机碳(WSOC).特别是与NPK处理相比较,NPK+M处理的土壤EOC、POC、LFOC和WSOC含量分别增加23.8%、39.9%、42.5%和32.1%.土壤耕作层中微生物生物量碳(MBC)和可矿化碳(MNC)以有机无机肥配施为最高,NPK处理次之,PK处理和CK最小.有机无机肥配施处理还明显增加了土壤＞250μm水稳性团聚体(WSA)含量,并降低了土壤粘粒分散率(CDR).相关分析表明,土壤＞250μm水稳性团聚体(WSA)含量与所测定的有机碳组分含量皆呈明显正相关,特别是POC、LFOC和MBC与WSA达到极显著相关,相关系数分别为0.89、0.81和0.78;CDR与TOC、POC和LFOC皆呈显著负相关,相关系数分别为-0.70、-0.78和-0.73.

华北平原区农田优化施肥技术防治立体污染效果研究

通过对文献资料的分析指出,华北平原区施肥对农田环境可能造成的立体污染主要包括对地表水、地下水、大气、土壤以及农产品的污染。施肥对地表水的污染主要表现为水体的富营养化,白洋淀污染物中氮磷的输入量分别占总输入量的50.6%和34.1%;施肥对地下水的污染主要是造成地下水硝酸盐或亚硝酸盐超标;施肥对大气的污染主要是增加了N2O的排放,整个华北平原区因氮肥施用导致的N2O排放量每年约为2.25万t;施肥对土壤的污染包括重金属累积、养分失调、肥力下降、次生盐渍化多个方面;施肥对农产品的污染主要表现为农产品硝酸盐超标和重金属污染。农田优化施肥技术如控制肥料用量、平衡施肥、水肥合理配合、适当的施肥方法与施肥时期、缓控释肥料的应用等是提高肥料利用率、控制或减少农田立体污染的主要途径。

五个常见日太阳总辐射模型在华北地区的有效性验证及分析

在地学、农学等领域,日总辐射量是一个很重要的参数,但相比常规气象观测站,全球辐射观测站的数量却很少,因此,太阳辐射的估算一直受到重视。本文在分析比较前人建立的太阳总辐射模型的基础上,选取较常见且有代表性的5个模型：Angstrom-Prescott模型（I）、Ogelman模型（II）、Bahel模型（III）、日照百分率和气温日较差综合模型（IV）和刘可群等模型（V）。用华北地区6个代表站点2001-2010年的逐日太阳总辐射观测数据,按照整个分析期（10a）、不同季节、不同天气3种情况,对5个模型模拟的效果进行对比与分析。结果表明：（1）5个模型在各代表站点模拟的逐日太阳总辐射值与该站实测值间具有极显著的正相关关系（P≤0.01）,相关系数（R）均在0.93以上,平均绝对误差（MAPE）均在9.68%~17.56%,归一化均方根误差（NRMSE）在12.47%~23.12%,模拟结果大多为＂好＂,个别为＂可以接受＂,说明5个模型及相应的系数适合估算华北地区日太阳总辐射。（2）分析期内,5个模型在6个站点的MAPE平均值分别为14.28%、14.93%、12.78%、12.27%、13.01%,相应的NRMSE平均值分别为18.80%、19.71%、17.09%、16.27%、17.24%,模拟结果为＂好＂,其中模型IV误差最小,但与模型III和V无显著差异。（3）模型I-V的MAPE平均值在春季依次为11.97%、12.19%、11.17%、10.86%、11.24%,相应的NRMSE平均值依次为15.46%、15.75%、14.27%、13.95%、14.27%;夏季MAPE平均值依次为14.46%、15.47%、13.32%、12.45%、13.36%,相应的NRMSE平均值依次为18.89%、20.21%、17.21%、16.22%、17.05%;秋季MAPE平均值依次为14.81%、15.65%、12.67%、12.19%、12.20%,相应的NRMSE平均值依次为18.94%、20.00%、16.66%、15.94%、15.95%;冬季MAPE平均值依次为18.08%、18.56%、15.19%、14.99%、14.11%,相应的NRMSE平均值依次为22.52%、23.28%、19.42%、19.06%、18.31%。总体上,四个季节的模拟结果大多为＂好＂,个别为＂可以接受＂;春、夏、秋季,模型IV误差最小;在冬季模型V最小,模型IV次之。（4）模型I-V的MAPE平均值,在有日照时,依次为11.23%、12.03%、9.52%、9.32%、9.94%,相应的NRMSE平均值依次为14.92%、15.92%、12.75%、12.44%、13.13%。模拟结果均为＂好＂,其中模型IV误差最小;无日照时,MAPE平均值依次为49.25%、47.92%、49.71%、46.03%、45.51%,相应的NRMSE平均值依次为61.92%、62.09%、61.89%、58.02%、55.70%,模拟结果均为＂不好＂。综合分析可知,5个模型均可用于估算华北地区日太阳总辐射,但模型IV即日照百分率和气温日较差综合模型精度最高。

华北平原农业土地利用方式对土壤水稳性团聚体分布特征及其有机碳含量的影响

以在华北平原具有典型代表的禹城市为研究区域，通过对该地区主要农业土地利用类型的土壤进行采样和分析，系统研究和比较了不同农业土地利用方式下土壤团聚体分布特征及其有机碳的含量。研究结果表明，不同农业土地利用方式对土壤水稳性团聚体分布和组成有着显著（p〈0．05）影响。与传统粮田比较，果园和苜蓿地土地利用方式明显提高了土壤中〉2mm和〉0.25mm水稳性团聚体的比例，同时也降低了0．5～1mm和0.25～0．5mm粒级的水稳性团聚体比例。果园土壤平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）较传统粮田分别提高了70．5％和108．4％。设施农业用地降低了土壤较大粒级水稳性团聚体的比例和团聚体的稳定性。果园表层土壤总有机碳（TOC）、轻组分有机碳（LFOC）和颗粒有机碳（POC）较传统粮田分别提高了54.8％、136.4％和124．6％。设施农业用地则显著（p〈0．05）降低了土壤TOC、LFOC和POC的含量。不同粒级团聚体中土壤有机碳含量皆以果园为最高，苜蓿地次之，设施农业用地土壤不同粒级团聚体中有机碳平均含量为最小，这种差异在〉2mm和0．5～1mm的团聚体中表现最为明显。相关和回归分析表明，〉0.25mm团聚体含量、MWD和GMD与土壤TOC、LFOC和POC皆呈现显著正相关性，其中与POC之间的相关关系达到极显著水平（p〈0．01），其相关系数，分别为0.923^＊＊、0,912^＊＊和0．897^＊＊。

华北平原高产区持续高效农业方向及其技术体系

以技术进步提高农业生产和资源高效利用,以高效促进持续发展,这是我国农业可持续发展的基本方向.平原高产农区面临的突出问题是如何持续、稳定高产,解决水资源短缺与农畜副产品的资源化综合利用问题,把区域高产优势转化为高效优势,实现持续高效发展.本文以河北藁城市为研究试点,对华北平原高产区的持续高效农业发展的技术体系构建及关键技术进行了探讨.

晚冬早春田间阶段性覆膜增温促进冬小麦产量提高

针对华北平原北部冬春温度变化与冬小麦生长发育所需适宜温度间的矛盾,以及由此造成的冬小麦相对低产问题,于2012—2013和2013—2014连续2个生长季,通过大田试验研究了晚冬早春搭建棚室阶段性升高田间温度对小麦产量的影响。结果表明,2月20日前后麦田塑膜覆盖每提前1周积温提高23.0~49.7℃,1月下旬至3月上旬的整个升温阶段内可增加积温167.7~176.8℃,从而小麦生长发育提前。塑膜揭除后形成的相对低温环境使后续各生育阶段持续时间延长4~10 d。与常规种植(对照)相比,最早增温处理的开花期干物质产量提高18.8%,叶面积指数提高14.7%,花后光合势增加43.6%,花后净光合速率高值持续期延长10 d以上;返青后各生育阶段的延长促进了干物质积累和向籽粒转移,有效穗数增加48~98万hm?2、单穗粒数增加3.9~4.5粒、千粒重增加2.5~5.6 g。在全生长季积温较少的2012—2013年度,最早增温处理的籽粒产量提高37.5%,在积温较多的2013—2014年度增产18.2%,并提前5 d成熟。晚冬早春农田阶段性覆膜增温是有效提高小麦籽粒产量的新型方法,提前并延长了生长发育和干物质累积的时间是改善小麦产量构成因素和获得高产的原因。

华北平原区农业立体污染现状与特征

概述了华北平原区由于各种不合理的农事活动,对水体-土壤-生物-大气所造成的立体交叉污染的现状。通过文献分析,指出造成农业立体污染的主要原因是作物秸秆管理不当、肥料施用不合理、农药使用不当、农膜残留及养殖废弃物管理不当等。总结了华北平原农业立体污染具有影响面广、区域性与季节性差异较大、危害隐蔽性强、治理难度大等特征。并对农业立体污染防治的主要技术途径进行了探讨。

我国中原至华北平原冬季雾-霾与北半球大气环流异常

采用2000—2017年1月地面和高空观测基本气象要素(气压、温度、湿度、风、能见度和雾-霾天气现象等)观测信息、1980—2016年1月NCEP再分析资料等,基于气候平均态的环流异常特征分析,发展对平均气候态出现异常变化的综合诊断分析方法,研究华北地区冬季典型雾-霾多寡年大气环流的三维结构及其遥相关异常特征。结果表明:2000—2017年冬季1月,华北平原、中原等黄河中下游地区冬季雾-霾的发生日数呈增加趋势,雾-霾发生日数线性增加拟合趋势相关确认系数为R2=0.36,超过0.001的显著性水平。基于气候平均态环流异常特征分析表明,华北平原、中原等黄河中下游地区雾-霾污染出现多、寡年的对流层大气大尺度环流分布差异显著。气候平均态的环流异常特征分析表明,多雾-霾年,在冬季1月影响中国的冷空气主要路径上,自极地区泰米尔半岛,经中西伯利亚、贝加尔湖地区到中国东部区域,对流层中层与高层位势高度距平呈现"高—低—高"的分布,在低层则出现"东高西低"的气候平均态异常分布;少雾-霾年,该分布型不复存在,并出现反位相特征。多雾-霾年的这种异常环流分布型可为中原至华北平原冬季雾-霾的频发提供有利的气候背景,是该区域冬季雾-霾多发的重要原因。

北宋政府的政策导向对华北平原经济发展的影响

华北平原作为北宋政治中心和保障北部边界安全的屏藩,一直是北宋统治者倚重的地区。北宋初统治者通过调整其经济政策,以适应社会经济发展要求。这一方面给华北经济发展注入了一定活力,另一方面国防型经济格局的变化,也对华北经济发展起到一定的制约作用。

APSIM玉米模型中辐射估算的误差传输

以华北地区3个典型站点(山东省莒县站、河南省郑州和南阳站)为研究对象,分析计算玉米生长期间Angstrom-Prescott模型、Ogelman模型、Bahel模型、日照百分率和气温日较差综合模型(简称综合模型)和刘可群等太阳总辐射估算模型的相对误差,分别将该5个模型估算结果和太阳辐射实测值(依次命名为模拟方案1-5和模拟方案0)输入APSIM玉米模型,计算各模型驱动APSIM玉米模型模拟产量的相对误差,分析由于太阳辐射估算误差对模型产量模拟结果造成的误差传输。结果表明,5个日太阳辐射模型在生长期内的平均估算误差(εi)在莒县站以A-P模型最小,在郑州和南阳站点以综合模型最小;各辐射估算模型对APSIM模型的产量模拟结果均有明显影响,综合模型模拟结果最好,其驱动APSIM模拟的玉米产量误差最小;5个辐射模型估算误差对APSIM模型模拟玉米产量的误差均有放大效应,Angstrom-Prescott模型、Ogelman模型、Bahel模型、综合模型和刘可群等模型辐射误差分别以2.23、2.28、1.63、1.85、1.90倍传输到APSIM玉米模型模拟的产量误差,可见,一定要重视辐射模型的选取和辐射模型经验系数的确定;评价5个辐射模型的误差传输到产量的误差,要综合考虑辐射模型本身的误差和辐射误差传输到产量误差中放大的效应两方面的影响,综合模型传输到产量的误差最小。因此,在华北地区无太阳总辐射实测值的地区使用APSIM模型时,本研究推荐辐射方案4即综合模型为首选模型。

Ground Subsidence in Areas of Loose Porous Aquifers

Groundwater is one of the important water resources in northern China's plain areas. Many severe geological hazards have occurred in these areas due to ground subsidence which is caused by over exploitation of groundwater. This paper introduces and analyses the ground subsidence caused by groundwater exploitation and its mechanism in the northern China's plains. A ground subsidence prediction model has been developed based on the consolidation theory. The authors have tested this model in a case study of Fuyang City, Anhui Province, where ground subsidence is a severe environmental problem. In the case study, the model results match very well with those of the actual measurement. Two schemes of groundwater exploitation are assessed. The conclusion from the study could be used in the long-term water and economical management planning. The strategies for the control of ground subsidence are discussed.

华北平原植被动态对气象干旱的响应特征

基于中国华北平原1982—2012年NDVI和不同时间尺度SPI/SPEI数据,分析了植被绿度年际波动对气象干旱时间尺度的响应特征。结果表明:华北平原干旱对春季植被绿度的影响强于夏季,对北部的影响强于南部;植被绿度对长期干旱的响应更明显,但局部和季节差异非常明显,北部植被响应干旱的时间尺度较南部短;生长季水分亏缺是其植被干旱脆弱性的主导因素。

干旱背景下农户生产要素投入行为研究——以华北平原为例

气候变化导致极端天气事件频发给农业生产带来巨大挑战,明确农户生产行为是否受此影响,是进一步研究气候变化适应措施的关键。以华北平原为例,基于问卷调查数据,运用计量经济学方法,分析微观农户生产要素投入行为,评估干旱及生计资本等因素是否影响农户生产要素投入及其影响在不同类别农户间是否存在差异。结果表明:干旱影响农户生产要素投入行为,优化要素投入结构是农户应对旱灾的主要措施之一。生计资本差异也对农户生产要素投入行为构成显著影响,尤其是自然资本和社会资本,自然资本和社会资本越丰厚,农户生产要素投入相对越少。此外,农户内在特质和外在自然经济条件也是影响农户生产要素投入行为的重要因素,包括农户家庭基本状况、种植结构和所在村的自然地理条件等。为提升农户应对干旱等极端天气事件的能力,相关政策制定应根据不同因素影响有所侧重。

中世纪温暖期华北降水与黄河泛滥

本文利用文献记载建立了五代至北宋时期(中世纪温暖期)的降水等级指数,指数表明这个时期华北地区大范围降水比较多见,在百年尺度上有两次峰值,第一次出现在970s年代,第二次出现在1080s年代。降水等级的波动与黄河决溢次有数很好的相关关系,尤其是降水的峰值年代与黄河决溢的峰值年代完全匹配。因此华北地区汛期大范围强降水是当时黄河决溢的主要原因。中世纪温暖期华北地区出现了降水增加、洪涝多发,是整个时期的基本特征,而两者年代际的变化并没有完全的对应关系,但有寒冷事件记载代表冬季寒冷的年份通常夏秋汛不发生大范围降水。

施用棉花秸秆生物质炭对华北平原农田温室气体排放的影响

以我国华北平原冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在常规施肥的情况下,研究了4种不同剂量棉花秸秆生物质炭[CK、C1(2.25 t/hm2生物质炭)、C2(4.5 t/hm2生物质炭)、C3(9.0 t/hm2生物质炭)]对土壤理化性质及温室气体(CH4、N2O)通量的影响,结合作物产量评估了不同处理对全球温室效应和温室气体强度的影响。结果表明:添加生物质炭不能显著影响土壤CH4的累积排放量。在夏玉米季,仅C2和C3处理可以显著降低土壤N2O累积排放量,分别为37.19%和48.58%;在冬小麦季,添加生物质炭处理均可以显著降低土壤N2O的排放,达24.26%~48.02%。路径分析结果表明,土壤NH4+-N含量是土壤N2O排放通量的主要影响因子。在夏玉米季,C2和C3处理可以显著增加玉米产量,分别达9.46%和10.99%;在冬小麦季,仅C3处理可以显著增加小麦产量,达7.13%。添加4.5 t/hm2和9 t/hm2的生物质炭处理可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度,而添加2.25 t/hm2的生物质炭处理仅在冬小麦季可以显著降低全球增温潜势和温室气体强度。综上所述,将棉花秸秆转化为生物质炭用于华北平原农田,既能增加作物产量,又能降低温室气体排放。

鲁西南地区村镇聚落空间分异特征及类型划分——以菏泽市为例

村镇聚落空间格局系统认知与分类研究是乡村地域国土空间有效治理和差异化管控的基础,对乡村振兴和新型城镇化战略实施具有支撑作用,鲁西南地区相关研究时代和现实价值凸显。基于菏泽市2018年遥感影像解译数据,综合统计分析和探索性空间数据分析方法,多尺度多维度系统探测村镇聚落空间分异特征,并通过多维特征耦合划分村镇聚落类型。结论如下:①菏泽市村镇聚落总体表现为点位密度较高、规模普遍偏小、形状普遍规整,国土空间集约整治潜力巨大。②村镇聚落“三维”(点位、规模、形态)空间格局特征存在尺度差异性。市域尺度“三维”分布特征均存在一定空间异质性,但分异程度不明显;县域尺度“三维”特征空间分异规律多元复杂,表现出以乡镇为单元的局域多样性;乡镇尺度“三维”特征均趋向统一均衡,呈现单中心结构和“同质性”特征。③以乡镇为划分单元,基于“三维”特征耦合形成八种村镇聚落类型,并尝试分类提出空间优化和治理建议。