中国省域农田生态系统碳足迹时空演变分析

以2001—2020年中国31个省域主要农田投入、产出及耕地面积等有关统计资料为基础,对中国农田生态系统的碳吸收、碳排放和碳足迹进行核算,并分析其时序和空间格局演变特点。结果表明:(1)从时间上看,农田生态系统碳吸收总量呈波动上升态势,其中农作物碳吸收能力最强的是玉米;农田生态系统碳排放总体呈上升趋势,增长幅度为11.10%,化肥在主要碳排放途径中占比最高,达到了56.26%;农田生态系统碳足迹由2001年的16.37×10^(6)hm^(2)下降到2020年的13.41×10^(6)hm^(2),整体呈现出碳生态盈余。(2)从空间上看,中国31个省域的农田生态系统碳足迹在总量上存在明显差异,呈现出东部和北部高、西部低的分布格局,且海南和西藏等呈大幅度增长趋势,天津和上海等呈下降趋势;受耕地面积和农作物播种面积的影响,单位面积碳足迹整体呈先增长后下降的趋势且各省域之间呈现出显著差异,其中单位面积碳足迹最大的北京和最小的广西之间相差0.35 hm^(2)/hm^(2)。

陕西省农田土壤生态系统碳汇时空演变特征

在2005—2020年陕西省农田土壤生态系统碳汇测算的基础上,采用标准差椭圆、空间自相关、冷热点分析等方法,对其碳汇时空演变特征进行研究,以期揭示土壤碳汇时空异质性,合理制定区域适宜的农田管理政策。结果表明:1)2005—2020年陕西农田土壤碳汇总量整体呈波动上升趋势,碳汇量从每年的58.83×10^(4) t上升至76.51×10^(4) t;碳汇类型以施用肥料碳汇为主。2)空间上呈现“中间高,南北低”的分布格局。高值区域主要分布在咸阳、渭南、西安和宝鸡,低值区域分布于榆林、安康和商洛。3)空间分布重心整体存在向北略东移动的趋势,分布范围呈先收缩后扩张的态势,西北地区对整体碳汇空间格局影响作用加强。土壤碳汇强度具有空间正相关性,冷热点空间分布集聚程度呈现波动稳定的特征。

农田生态系统生产力演变及驱动力

依据农田生态系统水、肥、产量关系长期田间定位试验资料,系统分析了旱作农业区农田生态系统生产力及其限制因子的演变过程,探讨了对限制该区生产力提高的水、肥因子的主次及转化问题。结果表明,生产力水平较低时,肥是首要限制因子;随着化肥投入的增加和生产力水平的提高,水分因子逐渐转化成为首要限制因子。化肥和地膜覆盖栽培是该区生产力跃升和稳定的主要驱动力。

中国西北干旱地区农牧业生态系统碳排放的空间分布与演变趋势

研究西北干旱地区农牧业生态系统碳排放的空间分布特点与演变趋势对于我国制定更具针对性的农牧业减排政策具有重要的指导意义。对2000—2013年中国西北干旱地区农牧业生态系统碳排放量进行测算的基础上,运用非参数核密度方法对中国西北干旱地区农牧业生态系统碳排放的演变趋势进行分析,研究发现:中国西北地区农牧业生态系统碳排放总量增势强劲,但空间非均衡性特征明显,以新疆最高,甘肃次之,陕西和青海居中,宁夏最低,农牧业碳排放源从以畜牧业为主向以种植业为主转变;西北地区农牧业碳排放强度呈下降趋势,省域差距明显,碳排放强度由大到小排序依次是:青海>宁夏>甘肃>新疆>陕西。从考察期内西北干旱地区农牧业碳排放的地区差距来看,整体上呈扩大趋势,但相对微弱的变化态势则反映了其变化幅度相对有限,其原因在于四种碳排放的变化趋势不一致,具体表现为:农田土壤碳排放的地区差距明显扩大;农用物资碳排放的地区差距在大幅扩大的同时,还表现出峰值从陡峭变为平缓,变化区间大幅扩大的现象;牲畜肠道发酵碳排放地区差距大幅缩小;牲畜粪便碳排放的地区差距也明显缩小。

红壤旱地不同农田生态系统结构对玉米病虫害的影响

红壤旱地不同农田生态系统结构对玉米病虫害的影响研究表明,间作、套种可减轻玉米病虫害。晚玉米间作绿豆,玉米纹枯病和玉米小斑病的发病率和病情指数均低于清种玉米。玉米蚜、玉米螟、黄足蠼螋和出尾虫是玉米生长中后期的主要害虫,尤其是玉米螟、黄足蠼螋和出尾虫直接危害穗部,对产量影响较大。油菜||紫云英/玉米/玉米||绿豆模式玉米害虫种类和数量少,害虫天敌总数多,主要玉米害虫危害率低,适于红壤旱地推广应用。

降水输入旱地农田生态系统中的养分研究

对典型旱农地区陕西长武县2002和2003年降水输入旱地农田生态系统的养分进行了测定。结果表明,黄土旱塬区2002和2003年通过降水输入的氮素分别为6.72和10.80kg/hm2;氮素输入主要发生在6～9月,占全年输入量的57.8%;降水输入的N主要是NH+4-N,2002年输入的NH+4-N占降水输入总N量的68.5%±11.3%,2003年占63.6%±9.4%。通过降水输入的K在2002和2003年分别为0.959和2.686kg/hm2。NH+4-N,NO-3-N,K和无机N总量与降雨量之间有极显著相关关系,且各养分量之间也有一定的相关性。

旱地农田生态系统N_2O排放对气温升高的响应

[目的]研究农作物N2O排放量对气温升高的响应。[方法]以安徽省淮北地区农田生态系统为研究对象,利用生物地球化学过程模型DNDC,研究12种农作物N2O排放量对气温升高的响应。[结果]旱地农作物对气温升高的响应可以分为3类。第一类农作物N2O排放量对气温升高不敏感,包括土豆、棉花、玉米和油菜,气温从升高0℃到升高3℃的情况下,N2O排放量变化不大,其中,当气温从升高0℃到升高1.5℃,排放量略微增大,从升高1.5℃到升高3℃,N2O排放量稍微下降。第二类作物N2O排放量对气温升高敏感,排放量随温度升高而下降,包括甘蔗、烟草、小麦、大豆和碗豆,当气温从升高0℃到升高3℃,N2O排放量下降8.1%。第三类农作物N2O排放量对气温升高敏感,排放量随温度升高而升高,包括水稻、蔬菜和果树,当气温从升高0℃到升高3℃,N2O排放量升高22.8%。[结论]该研究结果表明在气温升高的情况下,旱地农田生态系统N2O排放量并没有大幅增加。

长白山地区龙井县农田生态系统的演变机制及调控战略研究

本文用系统分析法从宏观角度研究了长白山地区龙井县农田生态系统的演变特点和机制,建立了系统功能对人为因子和自然因子的响应模型,进而提出了控制其进一步稳定发展的措施。 分析表明,龙井县农田生态系统自1949年以来的演变有三个显著特点:1.系统功能伴随波动而提高。其提高主要是因为人工辅助能投入的增加,而波动的直接原因是生育期内气温的年际变化大。 2.农田土壤逐渐退化。原因有两个;农田生态系统长期投入少而取出多;水土流失严重,这也是系统功能波动大的一个潜在原因。3.作物种类趋于多样化。这主要与政策变化有关。 以保证龙井县农林生态系统在未来的演进过程中功能稳定提高为目的提出了宏观调控战略,在龙井县应建立和完善三种复合生态系统,即平原区种养加复合生态系统;丘陵台地区林草田复合生态系统;低中山区林特牧复合生态系统。

区域农田生态系统碳足迹时空演变研究——以黑龙江省为例

为区域低碳农业和生态振兴提供数据支持,助力我国“双碳”目标的实现,以黑龙江省为例探究区域农田生态系统碳动态特征,基于2000—2020年黑龙江省13个地级市的农业生产投入等数据,构建农田生态系统碳足迹模型,分析黑龙江省农田生态系统碳足迹时空变化,并利用ArcGIS分析农田生态系统碳排放的空间相关性。结果表明:黑龙江省农田生态系统碳吸收和碳排放呈现上升趋势,碳足迹呈现波动变化特征,空间上均为“西南高、东北低”的分布格局。综上,黑龙江省农田生态系统表现为碳生态赤字,发挥碳源功能,2010年起碳生态盈亏呈现增长趋势,表明碳源功能逐渐减弱。由此有针对提出加强田间管理、实现农田固碳减排的策略建议。

红壤旱地棉田立体种植系统的生态学功能及评价

为了筛选出红壤旱地上优化的棉田种植系统,从农田生态系统的生产功能、能流特征、物流特征、价值流特征,以及养地效果等5个方面对红壤旱地6种棉田立体种植模式的功能和效益进行了分析,并采用因子分析法和SPSS13软件从生态效益、经济效益和社会效益3个层次10个指标对各种植模式进行了综合评价。结果表明,处理C(豌豆/棉花+玉米)综合效益指数值最大,为0.982,其次是处理D(油菜/棉花+花生),其综合效益指数值为0.850,这两种立体种植方式是最适宜在南方红壤旱地上推广应用的高效棉田种植系统。

气候变化背景下旱地农田生态系统生态缺水变化研究——以武川县为例

近50年以来,由于受气候变化以及高强度的农业生产活动的影响,我国北方旱农地区脆弱的生态环境日益恶化,农田生态系统出现了明显的退化趋势。生态缺水是旱地农田生态退化的主要原因。文中以我国北方旱地农业区的典型县-内蒙古自治区武川县为例,探讨了气候变化背景下旱地农田生态系统生态缺水的变化趋势。研究结果表明:武川县气候正在向干暖化趋势发展,特别是近20年以来,干暖化趋势更加明显。1991-2010年武川县农田生态缺水量呈上升趋势,上升幅度分别为马铃薯45.99mm/10a,春小麦55.40mm/10a。降水是影响生态缺水量的主要因素。在气候干暖化背景下,武川县农田生态系统生态缺水量随降水量的减小而增加,气候变化加剧了旱地农田生态系统的退化。在旱农地区,气候变化背景下旱地农田生态系统退化趋势需要引起全社会的高度关注与重视。

红壤旱地棉田覆盖种植对棉花生长和农田环境的影响

此研究通过分析红壤旱地棉田不同覆盖种植的生态环境效应,以期为红壤旱地推广适宜的种植模式提供理论依据。该研究通过田间定位试验,对不同覆盖方式下棉花生长发育、土壤温度和水分以及土壤碳氮比变化进行分析。通过分析得出:三种不同覆盖处理即不覆盖、秸秆覆盖、地膜覆盖中,以秸秆覆盖最优,其覆盖处理下的棉花株高,叶绿素含量以及棉花生育进程均优于其余两个处理,降低日较差温度,能够有效地缓解夏季高温干旱带来的负面效应,土壤养分含量也明显高于其余两个处理;其次为地膜覆盖,其覆盖条件下20cm深度土壤含水量高于其余两个处理,保水效果明显。通过综合分析可知:秸秆覆盖优于地膜覆盖,地膜覆盖优于不覆盖。其秸秆覆盖是红壤旱地值得推广的种植模式。

江苏省农田生态系统净碳汇时空演变特征

定量研究区域农田生态系统净碳汇的空间结构及其时空变化特征对挖掘农田生态系统的多重功能,合理制定区域适宜的农业减排政策具有重要意义。在测算2005~2019年江苏省农田生态系统净碳汇的基础上,采用标准差椭圆、空间自相关、探索性时空数据分析等方法,对江苏省农田生态系统净碳汇的时空演变特征进行研究。结果表明:(1)江苏省农田生态系统净碳汇呈现“西北—东南”的空间分布格局,且在收缩中趋于集聚化,净碳汇重心总体上朝西北方向移动;(2)江苏省农田生态系统净碳汇在全局上存在显著的空间正相关,局部则呈现较为稳定的“北高南低”的空间集聚特征;(3)江苏省农田生态系统净碳汇局部空间格局的动态演化差异明显,局部空间结构和空间依赖方向上均表现出较强的稳定性。相比较而言,苏中地区较苏南、苏北地区具有更加动态的局部空间结构,而盐城市区、启东市及泰州市区在空间依赖方向上具有较大的波动性;(4)农田生态系统净碳汇的局部空间关联格局较为稳定,局部空间联动性较弱,空间集聚性表现出较高的路径锁定特征。

天水市旱地玉米产量潜力的系统分析模型

通过分析从气候———作物———土壤组成的农田生态系统可知 ,影响天水市旱地玉米产量提高的第一限制因子是肥 ,第二限制因子是热量 ,第三限制因子是水分。

亚热带生态所在我国稻田和旱地土壤有机碳固持途径研究中取得进展

稻田是地球上最大的人工湿地生态系统。同一个小的地貌单元内,稻田和旱地错落分布,具有相似的母质和气候条件。通常,旱地土壤有机碳含量较低,而相邻稻田土壤却具有突出的有机碳固持能力。解析稻田和旱地土壤有机碳来源和稳定性、阐明两类土壤有机碳固持途径,可为农田土壤有机碳库管理提供有力科学依据。

建立科学的旱地农业耕作制度

我省地处亚热带向暖温带的过渡地带,属季风气候区,易旱易涝,除南部水田外,大部分地区降雨量在500—750mm之间,年变化较大,季节分配不均,属半湿润易旱区.非灌溉耕地占半数以上.因此,搞好旱地农业对发展我省农业生产具有重要的战略意义.

可持续发展背景下不同土地利用类型的土壤固碳能力

在可持续发展大背景下,由于温室效应日益显著,降碳增汇已成为全世界关注的热点问题,土壤强大的CO 2吸收能力逐渐引起各专家学者的重视。近年来,学术界在土壤碳汇方面的研究已经取得一定进展,但目前还没有对不同土地利用类型的土壤固碳能力做出系统梳理。综述森林、草地、农田和旱地土壤的固碳特点和影响因素的研究进展,并就不同土地利用类型的土壤固碳未来研究方向进行了展望。研究表明:①由于丰富的植被和发达的根系,森林土壤固碳能力较高,森林火灾、树木砍伐是影响森林土壤固碳能力的重要因素;②草地生态系统地下部分比地上部分存储了更多的有机碳,放牧、施肥是影响草地土壤固碳能力的重要因素;③农田也可以在地上生物量中储存大量的碳,秸秆还田、生物炭和农作物产量是较为有效的固碳改善方式;④旱地储存了全球大部分土壤无机碳,土壤无机碳含量受母质等多种因素影响,且旱地土壤有机碳和无机碳关系复杂。

中国-欧洲土壤保持研讨会召开

2023年6月12日,中国-欧洲土壤保持研讨会以线上线下相结合的方式在杨凌召开,国内外20多家单位100余人参加研讨会。研讨会由西北农林科技大学、欧洲地平线H2020TUdi项目、科技部“黑土地保护与利用科技创新”揭榜挂帅项目、ANSO-世界黑土联合会、陕西省土壤学会联合主办,黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室、陕西安塞农田生态系统国家野外观测研究站、陕西长武农田生态系统国家野外观测研究站、水利部水土保持生态工程技术研究中心(杨凌)共同承办。

大气沉降对土壤和作物中重金属富集的影响及其研究进展

以我国农田土壤-作物-大气系统为研究对象,综述了近年来大气沉降中重金属的来源及时空分布规律以及大气沉降对农田土壤和作物中重金属富集的影响及其研究进展。人为活动产生的重金属进入大气后,受多种自然和人为因素及环境保护政策等综合因素的影响,导致大气沉降中的重金属具有明显的时空分异特征:从时间分异来看,大气重金属含量呈现出冬季高于其他季节,供暖期高于非供暖期的特点;从空间分异来看,工业发达地区较高,燃煤为主的城市高于其他城市,城区高于郊区及远郊地区。大气沉降不仅会使土壤重金属含量上升,也会对农作物造成直接和间接的影响。大气中的重金属会通过气孔进入作物细胞,在细胞壁、液泡中积累,当含量过高时会影响作物正常生长或引起作物重金属超标风险,不利于农业安全生产。未来的研究应将传统分析方法与空间和地统计技术、多元同位素示踪技术、数学模型模拟等多种技术手段相结合,在区域尺度和田间自然条件下开展土壤-作物-大气系统重金属循环过程的研究,为区域农田重金属污染防控和环境管理提供科学依据和决策支撑。