区域农田生态系统碳足迹时空差异分析——以江苏省为案例

以江苏省为案例,应用江苏省1995—2009年化肥用量、农药消耗量、灌溉面积、农机燃料用量、农膜用量、耕地面积、农作物产量等数据,测算了区域农田生态系统碳吸收、碳排放及碳足迹的变化动态,以及在各地市的空间分布特征。结果表明:近15a来,江苏省农作物碳吸收总量和碳吸收强度呈"V"字形变化,变化范围分别为2933.6×104～3896.9×104t·a-1和6.04～7.71t·hm-2·a-1。农业投入碳排放呈逐渐上升趋势,由727.2×104t·a-1增长至882.7×104t·a-1,同时碳排放强度从1.43t·hm-2·a-1上升到1.88t·hm-2·a-1,增长了31.5%,化肥排放始终占据主导地位。农田生态系统碳足迹呈现波动增长,变化在13.68×105～17.56×105hm·2a-1之间,占同期耕地面积的比重达到27.0%～36.1%,碳生态盈余呈明显减少趋势,变化在36.99×105～32.22×105hm2·a-1之间。各地市之间碳足迹存在明显差异,空间分布格局为由北向南递减。

基于区域土地利用变化的能源碳足迹改进算法及应用

为了充分反映区域生产性土地的碳吸收服务功能,准确表征能源消费碳排放对区域环境造成的压力,该文以江苏省为案例,根据区域实际土地利用变化和各类土地的净初级生产力对能源碳足迹核算方法进行了改进,并对改进后的能源碳足迹与经济发展之间的关系予以分析。结果表明:1999-2009年期间,采用Wackernagel算法,江苏省人均能源足迹由0.5184hm2增加到1.4626hm2;而采用改进算法,人均能源足迹由0.1771hm2增加到0.4194hm2,较原算法年均降低68.5%。人均能源足迹与人均GDP之间存在显著的抛物线关系和环境库兹涅茨现象;二者之间的脱钩指数持续小于1,并呈现逐渐明显的相对脱钩态势,表明当前江苏省经济增长对能源消费的依赖减弱,能源利用效率逐步提高。

基于异速生长关系的棉籽蛋白质含量模拟模型

基于不同熟性棉花品种的异地分期播种和施氮量试验,运用异速生长模型分析棉籽氮浓度与棉籽生物量间的关系,建立氮素的潜在增长模型,进而综合品种特性、主要气象条件(温度、太阳辐射)和栽培措施(施氮量)等因子,建立基于异速生长关系的棉籽蛋白质含量模拟模型。利用不同生态点品种、播期和施氮量的田间试验资料的检验结果表明:安阳、淮安和徐州试点模拟值与实测值的根均方差(RMSE)分别为2.2%、4.1%和2.3%。说明依据棉籽蛋白质含量与生物量间的异速生长关系模拟棉籽蛋白质形成切实可行,模型预测性好,广适性强。模型的不足在于其精确度受棉籽干物质累积模型和棉铃对位叶N浓度模型的影响较大。

氮素对棉花果枝、果节及蕾铃发生与脱落影响的模拟

为了探明氮素对棉花形态指标与蕾铃脱落的影响,该研究通过设置施氮量试验,以累积温光效应为驱动变量,以花铃期棉株下部果枝对位叶平均氮浓度为氮营养指标,模拟氮营养水平对棉花主要形态指标与蕾铃脱落率的动态影响。结果表明,棉花下部果枝对位叶氮浓度随花后天数呈幂函数下降趋势,其平均氮浓度出现的花后天数占花铃期总天数的比值较稳定,可作为植株N营养状态指标;棉株的果枝数、果节数、成铃数随累积温光效应(cumulativethermal and solar radiative effectiveness,TSE)呈logistic曲线变化,棉蕾数和幼铃数随TSE呈二次曲线变化,且各拟合方程中的参数响应N处理而变化,与花铃期棉株下部果枝对位叶平均氮浓度呈二次函数关系。利用独立的试验资料检验,在不同施氮水平下,棉株果枝数、果节数、棉蕾数、幼铃数、成铃数和脱落率的RMSE分别平均为1.1个/株、2.7个/株、2.4个/株、1.6个/株、1.4个/株和3.5%,模拟值与观测值具有较好的吻合度;在不同种植密度条件下,模拟值与观测值也具有较好的吻合度。本研究可为棉田施肥管理提供参考。

基于异速生长关系的棉籽油分含量模拟模型

基于不同熟性棉花品种的异地分期播种和施氮量试验,分析棉籽油分含量与棉籽生物量间的异速关系,综合品种特性、主要气象条件,以棉籽生物量为驱动,建立基于异速生长关系的棉籽油分含量模拟模型。利用不同生态点品种、播期和施氮量的田间试验资料的检验结果表明:安阳、淮安和徐州试点模拟值与实测值的RMSE分别为2.2%、2.9%和2.4%。说明依据棉籽油分含量与生物量间的异速生长关系预测棉籽油分含量切实可行,模型预测性好,广适性较强。