三江平原别拉洪河流域湿地农田化过程研究

自20世纪50年代以来,三江平原的别拉洪河流域在经历了3次大规模开荒后,大面积的湿地被农田所替代,耕地面积迅速增加,湿地农田化过程干扰和破坏了原有的湿地环境。在遥感和地理信息系统技术支持下,应用景观生态学方法,利用1954年、1976年、1986年、2000年和2005年的土地利用数据,分析了研究区近50 a来的湿地农田化过程。结果显示,湿地农田化过程中大面积的湿地斑块被农田斑块所取代,破碎化的小耕地斑块又逐渐合并为大的耕地斑块,并导致斑块形状复杂度指数逐渐增大,景观均匀度指数呈现波动变化;耕地面积在1954~1986年期间增长幅度较大,特别是在20世纪70年代末和80年代初的改革开放初期,研究区景观动态度为0.201,远高于其它时期;目前,农田景观已成为主要景观类型,农田面积占研究区总面积的63.69%,湿地面积占研究区总面积的比例由1954年的64.83%减小到2005年的19.44%。质心模型的分析结果显示,近50 a来研究区耕地景观质心平移幅度明显大于湿地景观,湿地景观质心不断地向东北方向移动,偏移了约20.5 km,而农田景观质心逐渐向东平移,平移了约44.7 km。农业开垦是研究区湿地大面积消退的主要原因。     

广西刁江沿岸农田受矿山重金属污染现状与治理对策

刁江流域的源头区域是我国名的矿区，长期以来不合理的矿产资源开发利用行为导致了刁江沿岸农田严重的重金属污染。本选择污染最严重的金洞村农田进行典型调查与分析，根据两个剖面不同深度的重金属含量和形态分析结果，认为该农田受到了严重的As、Pb、Cd、Zn复合污染。由于土壤污染十分严重，建议采取工程治理措施，或改变污染农田利用模式，即根据新的土壤资源特点，设计土地利用模式。     

三江平原大豆田氮循环模拟研究

三江平原是我国面积最大的湿地分布区,经多年开垦现已发展成为我国重要的商品粮基地,由于开垦后下垫面条件发生了很大变化,加之农业生产活动的影响,使本区土壤氮循环发生了根本性的改变。以三江平原地区典型低湿地大豆田为研究对象,采用美国新罕布什尔大学李长生教授所提出的一种生物地球化学模型ＤＮＤＣ来模拟农田生态系统中土壤－植被－大气之间氮素的循环,以及温室气体Ｎ２Ｏ的排放规律。     

近50年来重庆南川市三泉镇喀斯特区农田生态系统的演替分析

农田生态系统是受人类生产活动影响显著的一种半自然人工生态系统,其演化过程是自然与人类活动共同作用的结果。喀斯特区农田生态系统具有空间分布上的破碎性、受水分限制明显、对外界影响既敏感又脆弱、人口压力巨大等特征。近50年来,南川市三泉镇农田生态系统由单纯的粮食生产系统向多种经营生态系统发展,复种指数不断上升,水田比例不断提高。随着农田生态系统组分的增多,其结构日趋复杂,农田生态环境逐步改善,农田生态系统正向良性方向发展。该区今后应因地制宜发展农业生产,加强农田基本建设,实施农业综合开发,促进农田生态系统稳定持续发展。      

1954-2005年三江平原沼泽湿地农田化过程研究

作为中国重要的粮食生产基地和淡水沼泽湿地集中分布区, 三江平原对于保障国家粮食安全和区域生态安全具有举足轻重的地位.由于人类活动的剧烈影响, 1954～2005年期间, 三江平原大面积的沼泽湿地已被农田所替代, 并引发了一系列环境问题.国内以往的相关研究未能深入揭示区域尺度湿地农田化的过程与规律.基于遥感和地理信息系统技术,集成地形图与遥感影像(Landsat MSS,Landsat TM,CBERS)数据,分析了1954～2005年间三江平原湿地农田化过程及其主要驱动因素.研究结果表明:(1)从1954到2005年,三江平原沼泽湿地面积减少了77.03%;与湿地大面积减少相对应,耕地面积增加了2.5倍,2005年耕地面积占整个三江平原面积的55.14%,成为三江平原的主导景观.1954～1976年和1977～1986年为湿地农田化规模最大的2个阶段,沼泽湿地转化为耕地的面积分别为186.40×104 hm2 和120.29×104 hm2.至2005年,三江平原沼泽湿地农田化过程基本结束,大面积成片的湿地仅存在于几个较大的湿地自然保护区内.1954～2005年期间,三江平原沼泽湿地农田化的面积为258.48×104 hm2,为1954年沼泽湿地面积的73.3%.(2)三江平原发生湿地农田化过程的主要自然地理环境背景为:海拔为0～100 m,坡度为0°～1°,地貌类型为河漫滩、河流阶地、沼泽洼地、冲积洪积平原和低台地,土壤类型为草甸土、沼泽土和白浆土.(3)1954～2005年间,三江平原地区年平均气温显著升高,增温速率为 0.029 ℃/a.气候变暖为农业开垦提供了有利的前提条件.区域人口大量增加是湿地开垦为农田的最直接和最主要的驱动因素,1959～2005年间三江平原总人口增加了3.13倍,耕地面积与总人口及农业人口之间均存在显著线性相关关系.国家政策对于三江平原沼泽湿地农田化过程具有重要的影响作用.     

中国陆地区域气象要素的空间插值

在区域农田生态系统生产力模拟模型研究中，空间插值可以提供每个计算栅格的气象要素资料。然而，在众多的气象要素空间插值方法中，并没有一种适合每一个气象要素的普适的最佳插值方法。本文以全国７２５站１９５１～１９９０年整编资料中的旬平均温度和计算得来的６７５站的月乎均光合有效辐射日总量（ＰＡＲ）为数据源，选用了距离平方反比法（ＩＤＳ）、梯度距离平方反比法（ＧＩＤＳ）和普通克立格法（ＯＫ）等３种插值方法，进行了方法选取的探讨。交叉验证结果表明：３种方法中，温度插值的平均绝对误差（ＭＡＥ）的排序为ＩＤＳ＞ＯＫ＞ＧＩＤＳ，其值分别为２．１５℃、１.９０℃和 ｌ．３２℃；在作物生长季节（４－１０月），ＭＡＥ分别 ２０℃、１．９℃和 １.２℃ ，表明ＧＩＤＳ在温度插值方面更具实用价值；对于ＰＡＲ，ＭＡＥ的排序为ＯＫ＞ＧＩＤＳ＞ＩＤＳ，其值分别为 ０．８３ＭＪ／ｍ２、０７１ＭＪ／ ｍ２和 ０．４６ＭＪ／ｍ２，说明复杂的方法并不必然具有更好的效果。对这２个气象要素的空间分布特征分析表明：温度和ＰＡＲ的经、纬向梯度和高度梯度均具有明显的季节性变化特征；温度的纬向梯度有近似正弦曲线的较强的季节变化，表现为夏季高，而冬、春季低；温度的高度梯度年     

成都平原农田下垫面地表通量特征及能量平衡分析

地表能量平衡是地-气间相互作用的重要方式,随着涡旋相关技术在物质传输和能量交换研究中的广泛应用,如何评价其观测数据的可信度则变得尤为重要。利用成都平原温江大气边界层观测站2008年观测资料,分析了农田下垫面上能量收支各分量和辐射平衡各分量的特征及变化规律,并运用最小二乘法(Ordinary Least Squares,OLS)线性回归方法和能量平衡比率(Energy Balance Ratio,EBR)方法对湍流通量(感热与潜热通量之和)与有效能量(净辐射与地表土壤热通量之差)之间的关系进行了研究,得到了一些有意义的结果。     

“天气-风障-产量”系统中林带结构的马氏决策

“天气-风障-产量”是一个复杂巨系统, 若想通过该系统取得最佳效益, 必须对林带结构做出优化决策。该文论述了马尔可夫决策过程 (MDP) 在该决策中的应用问题。利用在沈阳市康平县对农田防护林带考察中所取得的资料, 依据概率论的基本原理, 计算出不同结构林带对玉米气象产量影响这一生态控制系统中有关状态的转移概率; 用MDP折扣模型计算出折扣率β=0.9条件下的最优策略并加以改进。结果表明:在当地天气、作物状况下所形成的复杂系统中, 采用透风系数为0.35的疏透结构农田防护林带具有最优决策结果。     

广西中东部9县区农田土壤Se输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中Se的输入通量进行了初步研究,确定大气干湿沉降是Se的主要输入途径。研究区大气干湿沉降通量平均值为6.36 g/(hm²·a),灌溉水输入通量次之,施肥输入通量明显较低,三者对土壤Se输入的贡献率分别为70.93%、27.35%和1.72%,其中不同县区三者比例略有不同,但大气干湿沉降贡献比例大部分在50%以上。因此,大气干湿沉降是研究区Se的主要输入途径。研究区Se输入通量与进入农田土壤的As、Cd、Cr⁶⁺、Hg、Pb 5种重金属元素总量在各地区间的差异以及三种输入途径所占比例方面表现基本一致,说明外源输入在带入有益元素Se的同时也带入了一定量的重金属元素,因此要严格预防和控制外源输入造成的土壤重金属污染。     

西南重金属高背景区农田系统土壤重金属生态风险评价

西南地区是我国典型重金属高背景区,在重金属高背景区开展生态风险评价对保障粮食安全有重要意义。采集云南省重金属高背景区土壤表层(0～20 cm)样品242件,农作物及对应的根系土样品74件,分析土壤和农作物样品中8种重金属(Cd、Cr、As、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni)含量以及土壤中重金属赋存形态。研究发现,受地质背景因素影响,Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn含量平均值均超过云南省土壤背景值,Cd、Cu和Ni含量平均值均超过农用地土壤污染风险管控标准规定的筛选值,土壤pH值多呈酸性,有机质含量较低。土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态形式存在,生物有效性低,是由地质背景引起的;Cd残渣态占比较低,生物有效组分较高,Cd元素的地累积指数分布显示,Cd受人为污染和地质背景交互叠加的影响,是研究区污染风险最高的重金属元素。Hg来源较为复杂,全量较低,污染风险较小。研究区大宗粮食作物(马铃薯和玉米)重金属含量均不超标,生物富集系数(BCF)均小于0.03,粮食作物较安全,生态风险较低。黄烟中Cd含量远远超过目前初步制定的安全限量标准,BCF为3.13,说明烟草特别能富集Cd,...