东北三省主要农作物耗水量与缺水量研究

东北三省是中国未来30年内最主要的粮食生产后备基地,该地区的水土资源和农业种植结构的合理配置是重振东北的一项重要任务。利用东北三省2002年以县为单位的主要农作物统计年鉴数据、GIS数据和DNDC模型作物基本生理数据,研究了该区主要农作物耗水量与缺水量空间分布特征,农业用水合理规划以及作物种植结构合理调整等问题。结果显示:①2002年东北三省农作物缺水量为1515.6亿m3,缺水率为57.1%。其中辽宁省农作物缺水量最为严重,为562.1亿m3,黑龙江省单位面积缺水率最高,为69.0%。②未来黑龙江省作物将大幅度增产,尤其是玉米和大豆;辽宁省主要粮食作物缺水情况将加剧,应加大人工灌溉。③黑龙江省东部尤其是三江平原地区适宜扩大水稻种植面积,其次是大豆,应适当压缩玉米种植面积;吉林省最适宜种植的作物是玉米,其次是水稻和大豆;辽宁省应巩固现有耕地面积,大力提高作物单产。

应用Manure-DNDC模型模拟畜禽养殖氮素污染

畜禽养殖是重要的农业面源氮素污染源头,大量的畜禽粪便施入农田后,会加大农田氮素径流和淋溶损失强度。畜禽养殖废弃物氮素污染过程复杂,涉及到动物自身营养循环以及废弃物通过不同途径进入环境的过程,目前大多通过排放系数法估算畜禽养殖过程产生的氮素污染负荷。该文选用最新版Manure-DNDC模型,以山东小清河流域为例,模拟畜禽养殖及废弃物处理的生物地球化学过程,分析氮素在动物、畜禽粪便、农田之间的迁移转化,探讨该过程中氮素的主要损失途径以及污染物负荷的时空变化特征。模拟结果表明,小清河流域2008年畜禽养殖及粪便处理场所氮素径流损失4.66万t,粪便施入农田后的氮素径流和淋溶损失分别为0.1、0.51万t。

应用DNDC模型分析东北黑土有机碳演变规律及其与作物产量之间的协同关系

【目的】探索长期不同施肥方式下土壤有机碳的动态变化及其与作物产量之间的耦合关系,以期为东北地区黑土耕地资源的持续利用与管理提供科学依据。【方法】基于黑土区国家土壤肥力与肥料效益监测网站公主岭监测基地的23年长期定位试验数据,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥[1.5(NPK)M1]、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理进行土壤有机碳和产量的分析,将数据用于DNDC模型验证,并对6种施肥处理在未来气候下(40 a)黑土有机碳的演变进行模拟。【结果】试验监测结果表明:从1990~2012年的土壤有机碳数据分析得出,长期不施肥土壤有机碳从12.49 g/kg以年均0.69%的速率下降,有机无机配施可以提升土壤有机碳含量。DNDC验证结果如下:DNDC验证土壤有机碳时各处理的相对均方根误差(RMSE)为14.98%~37.91%,验证作物产量时各处理的RMSE为8.28%~11.19%,说明模型能够基本反映长期不同施肥下的作物产量和土壤有机碳的变化。未来气候下的模拟结果表明:CK和NPK处理土壤有机碳在未来40年里分别下降16.67%和11.21%。而3个化肥有机肥配施处理在未来40年呈稳定增长态势,NPKM1、1.5(NPK)M1和NPKM2处理的土壤有机碳将分别增加13.65%、15.74%和15.84%,以1.5(NPK)M1增势最为显著。NPKS处理的有机碳相对初始略有增加。当施氮量从160 kg/hm^2增至320 kg/hm^2时,土壤有机碳每增加1.00 g/kg,作物产量的增加量从44.48kg/hm^2下降至15.95 kg/hm^2。【结论】从长期实测数据的分析和DNDC模型模拟得出,实施秸秆还田和有机肥配施无机肥能有效持续增加SOC含量,并能获得较高的作物产量。在施氮量160~320 kg/hm^2水平下,作物产量随着土壤有机碳含量的增加而升高,且土壤有机碳含量对产量的提升幅度随着施氮量的升高而降低。

三江平原稻田甲烷排放的模拟与估算

本研究以三江平原为研究区,利用遥感信息提取技术获得研究区水稻田的空间分布信息,并结合DNDC模型对稻田温室气体甲烷的季节排放进行了模拟和估算。结果显示2006年研究区的水稻田面积为1.428×106hm2,每季向大气净排放的甲烷-碳总量为0.424-0.513Tg(1Tg=1012g),并且空间上具有较大的排放差异。研究表明,集成遥感信息技术和生态模型模拟方法,将为编制稻田温室气体排放清单和制定减排策略提供潜在的手段。

南太平洋降水中MSA的纬度分布及其分解的气温敏感性

对“中国第 1 2次南极考察队”南太平洋航线上降水样品中MSA的分析指出 ,MSA含量由赤道海域向高纬海域呈递增趋势 ,其中在 1 5°S附近海域以及 6 0°～ 6 5°S之间表现为突然上升 ,正好对应上升洋流区 .MSA/nssSO2 -4 比率与δD密切相关 ,显示MSA向nssSO2 -4 的转化速率敏感地依赖于温度变化 .

三江平原泥炭地过去10ka泥炭储量与碳储量的模型估算

三江平原是中国泥炭地主要集中区域之一,其泥炭储量与碳储量对中国泥炭地碳收支平衡有着重要影响.该类研究目前多数是基于野外样点采集数据的整合分析,本研究通过利用全新世泥炭模型(HPM)估算三江平原10 000年(10 ka)至今的泥炭储量与碳储量,并与已有文献结果进行对比分析.结果表明:三江平原泥炭发育高峰期约为距今9 ka和2 ka左右,7 ka和8 ka左右泥炭地发育极少或忽略不计;总泥炭储量约为0.086 Pg(0.074-0.106 Pg),其中碳储量约为0.025 Pg(0.022-0.031 Pg).尽管由于泥炭地性质不同等原因使得结果与已有文献有一些误差,但对结果的分析也验证了这一方法的可行性,值得进一步研究与完善.