河南省水土资源与经济发展耦合效应及其时空分异

为了对河南省经济发展与水土资源承载力的耦合关系及时空分异进行分析,采用信息熵权法,压力—状态—相应框架和耦合协调度模型等方法对河南省18个地市1999—2013年的水土资源和经济发展状况进行了量化研究。结果表明:(1)河南省经济发展速度高于水土资源承载阈值的增长,水土资源与经济发展缺乏同步性;(2)河南省水土资源与经济发展的耦合协调程度总体为良好协调类型;水土资源与经济发展对比关系主要为水土资源略微滞后型;(3)河南省水土资源与经济发展耦合协调度的空间分布特征为豫东、豫南协调水平最高,豫北次之、豫西最低。该研究不仅能够揭示二者的动态关系,减小水土资源对经济增长的阻尼效应,还能为河南省经济、社会与环境可持续发展提供理论和技术支撑。     

河南省粮食生产格局演变及增产贡献研究

基于1995—2016年河南省粮食生产有关数据,运用LMDI分解模型等方法测算分析了河南省粮食生产格局及贡献因素。结果表明:21年来,河南省粮食生产呈稳定增长态势,总产量由3 466.5万吨增至5 946.6万吨,年均增速2.60%。豫东南的周口、驻马店、商丘、南阳、信阳5市粮食产量占全省比例由50.31%升至55.09%。21年来,单产提升对河南省粮食增产贡献率达到70.11%,播种面积贡献率仅为29.89%,郑州和济源两市粮食播种面积贡献为负。21年来,河南省各市耕地生产力相对指数差异减小,豫东南各市耕地生产力指数显著提升。     

河南省农业水旱灾害风险评估与时空分布特征

为了加强河南省农业水旱灾害的风险评估和管理,该文利用信息扩散模型和风险等级划分,对河南省农业水旱灾害风险进行评估与时空特征研究,从而得出不同程度水旱灾害发生的可能性及其时空特点。研究结果表明:河南省17个市的农业水旱灾害风险概率均较大,且旱灾风险概率、风险等级、成灾面积均大于水灾;农业水灾风险空间分布表现出西北到东南风险概率增加的特点,低风险区为豫西、豫北区,高风险区主要是豫东、豫南区,尤其是黄淮4市风险较高;旱灾风险空间分布表现出西部、南部大于东部和北部的特点,豫北区的安阳、新乡、濮阳风险较小,豫西、豫南区则处于高风险。该研究为河南省粮食核心区战略地位的提升及灾害防治提供了依据。     

气象因子对河南省夏玉米产量与品质的影响

以郑单958、浚单20、登海662三个高产玉米品种为材料,于2007-2008年在河南省4个生态区(豫南、豫中、豫东、豫北)研究了气象因子对河南省夏玉米产量与品质的影响.结果表明:4个生态区的玉米产量表现为豫北＞豫东＞豫中＞豫南,其中豫北玉米2年平均产量为708.5kg/667m2,显著高于其他3个生态区.豫东玉米籽粒...     

河南省新型农业现代化服务组织体系评价及其空间分布规律研究

基于2014年中央提出的农业发展"三个导向"要求,本文构建了由土地流转、资源配置、信息服务、产业管理"四大组织"构成的新型农业现代化服务组织体系评价模型,以河南省18个市为基本单元,对服务组织体系的综合发展水平进行了评价,并探讨了空间分布规律。结果表明:河南省新型农业现代化服务组织体系整体发展水平较低,进入Ⅰ、Ⅱ类地区的只有3个市(郑州、济源、漯河),其余15个市集中在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类地区。空间分布有一定规律,豫西整体水平较高,洛阳、济源、焦作、三门峡都在Ⅱ或Ⅲ类地区;其次为豫中,郑州、漯河分别进入Ⅰ、Ⅱ类地区,但许昌、平顶山均在Ⅴ类地区;再次为豫北,鹤壁进入Ⅲ类地区,新乡、安阳、濮阳却停留在Ⅳ、Ⅴ类地区;然后为豫南,南阳、信阳、驻马店都处于Ⅴ类地区;最后为豫东,商丘、周口均为Ⅵ类地区,开封也只进入Ⅳ类地区。研究表明,河南省应构建完善的新型农业现代化服务组织体系,引导农地规模化流转,提高生产经营组织化程度,推进农业发展方式转变,保障农产品质量数量安全,这是加快农业现代化发展的必然选择。     

河南省农业水土资源时空分异与匹配格局

水土资源是人类生产、生活的核心资源,其空间分布对区域粮食生产和耕地可持续利用有重要影响。河南省是我国重要的粮食主产区,为了解河南省水土资源的空间分布与匹配状况,在构建农业水土资源匹配模型的基础上,对河南省18个地市1999—2013年水土资源时空匹配程度进行了分析评价。结果表明:(1)研究期内,河南省耕地面积增加了19%,净增131.3万hm~2,农业用水比重降低了13%、净减少23.8亿m~3;河南省耕地资源优势明显,而水资源匮乏;水土资源数量不匹配。(2)河南省水资源主要分布在河南省北部和南部,耕地资源主要分布在河南省东部和南部,水土资源空间不匹配。(3)河南省水土资源匹配系数为0.21万m~3/hm~2,仅为全国平均水平(0.56万m~3/hm~2)的38%;研究期内河南省水土资源匹配系数降低了25%。(4)河南省水土资源匹配空间差异显著,呈现出"北部最优、南部东部优于中部和西部"的格局。全省76%耕地水土资源匹配程度为"较差"(0.33R≤0.50)或"极差"(0.09R≤0.15),仅有6%的耕地水土资源匹配程度"较优"(0.33R≤0.50)。水资源是河南省农业的主要限制因子,全面加强水利基础设施建设、加强节水农业技术综合运用、优化农业水土资源配置是提高河南省水土资源匹配程度,保障粮食生产的重要途径。     

基于熵权TOPSIS的湖北省农业水土资源承载力时空动态研究

在综合分析湖北省农业水土资源空间分布特征及其匹配格局的基础上,采用DPSIR概念模型建立农业水土资源承载力评价指标体系,利用熵权TOPSIS方法对湖北省17个地区农业水土资源承载力进行定量研究。结果显示:不同地区农业水土资源承载力水平存在较大差异,其中神农架林区和恩施自治州水土资源承载力基本为盈余状态;荆门、仙桃、潜江、天门、武汉、荆州6市水土资源承载力以安全承载为主;随州、襄阳、孝感、宜昌、黄冈5市水土资源承载力以临界超载为主;十堰、鄂州、咸宁、黄石4市水土资源承载力一直呈超载状态。2000—2015年,只有荆州市水土资源承载力等级呈现显著提升。针对不同地区农业水土资源承载力现状提出了应对措施。研究可为合理配置水土资源、促进水土资源可持续利用和社会经济可持续发展提供科学依据。     

河南省森林碳汇价值时空特征及其影响因素

[目的] 分析河南省森林碳汇价值时空特征及影响因素,为促进河南省“碳达峰、碳中和”目标实现提供参考。[方法] 采用蓄积量扩展法和造林成本法评估2010-2020年河南省森林碳汇价值,分析其时间变化特征,运用莫兰指数探究其空间聚集特征,并构建扩展STIRPAT模型分析影响森林碳汇价值的因素。[结果] ①河南省森林碳汇价值在时间上呈现持续上升趋势,由2010年的4.18×10¹⁰元增加至2020年的6.71×10¹⁰元,在空间分布上呈现为“豫西、豫南高,豫东、豫北低”的态势,且存在显著的正向空间聚集效应,碳汇价值显著高值聚集区域分布在豫西和豫南地区,显著低值聚集区域仅有两处且分布散落。②除碳汇强度对河南省森林碳汇价值有负向作用外,森林面积比例、城镇化率、林业产业比例、人均GDP均产生正向影响作用,其中森林面积比例是推动研究区域森林碳汇价值增长的主要因素。[结论] 河南省森林碳汇价值潜力巨大,未来应分区域推进森林碳汇价值实现。     

基于GIS的县域小麦自然生产潜力评价系统

为对县域小麦生产管理和潜力挖掘提供技术支撑和辅助决策,该文在小麦自然生产潜力评价流程的基础上,收集和整理了河南省8个县域的属性数据（气象、土壤和小麦资源数据）和空间数据,创建空间-属性一体化数据库,利用UML2.0、SQL Server 2000和SuperMap GIS 2008组件技术设计实现了基于GIS的小麦自然生产潜力评价系统,系统应用基于“经验-统计法”的光、温、水、土逐级衰减机制模型,定量计算了河南省8个县域的小麦自然生产潜力,通过分类统计和分级制图,分析了县域小麦自然生产潜力的空间分布规律。研究结果表明,光合、温度、水分和土壤生产潜力空间分布规律依次为：根据纬度的增加而减少,豫西＞豫南＞豫东南＞豫北＞豫中,豫南＞豫东南＞豫西＞豫中＞豫北,豫南＞豫中＞豫北＞豫东南＞豫西;小麦自然生产潜力的关键因子影响大小为土壤＞温度＞水分,小麦自然生产潜力相对可挖掘空间大小为水分＞温度＞土壤。该系统具有普适性强、独立性好等特点,为县域小麦生产管理和潜力挖掘提供技术支撑和辅助决策。     

延安市农业水土资源匹配及承载力

为客观分析延安市农业水土资源空间匹配状况,根据耕地、水资源量等数据,在分析延安市水土资源空间分布格局的基础上,通过构建洛伦兹曲线以及农业水土资源匹配计算模型,对延安市及其13个区县农业水土资源的匹配程度进行评价。结果表明:延安市农业水土资源匹配系数0.26×104 m3/hm2,匹配程度较差,低于全国同期平均水平0.54×104 m3/hm2,并且空间匹配程度存在明显的差异,总体上呈现出南优北差的匹配格局。在全面分析影响农业水土资源承载力多种因素的基础上,建立延安市农业水土资源承载力评价体系,将粒子群优化算法与投影寻踪模型结合在一起,对延安市各区县农业水土资源承载力进行了评价。结果表明,子长县和延长县农业水土资源承载力最低,承载力IV级;黄龙县农业水土资源承载力最高(II级),其他大部分区县农业水土资源承载力处于中等偏低水平(III级),研究可为提高粮食生产效益及区域农业水土资源可持续利用提供依据。     

河北省春季潜在蒸散量变化特征与成因

潜在蒸散量（ET₀）是区域能量平衡和水分平衡的重要组成部分,通过探讨其历史演化规律及成因对优化调整农业生产结构及水资源合理配置至关重要。基于河北省及周边地区1968—2018年24个典型气象站点逐日气象数据,利用Penman-Monteith模型、敏感性分析、M-K检验法及空间插值方法分析了河北省ET₀时空分布特征及其影响因素。结果表明:（1）从时间分布来看,51年间,河北省春季ET₀多年均值为353.20 mm,呈下降趋势,下降幅度为-1.679 mm/10 a,其周期变化存在35年主周期及20年次周期;空间上呈现由西北向东南半环状递减趋势。（2）从影响因素来看,春季ET₀变化对平均气温、最高气温、最低气温、日照时数和平均风速均表现正敏感;对相对湿度表现为负敏感,对各个气象因子敏感程度依次为相对湿度 > 最高气温 > 日照时数 > 平均风速 > 平均气温 > 最低气温。（3）从成因的空间分布上看,河北省北部地区ET₀变化的主导气候影响因子为平均气温,中部及西部地区为相对湿度,南部及偏东部地区则转变为平均风速。研究成果可为研究区水资源综合评价及农业生产工作提供一定参考。     

河南省农业生产碳汇的演变趋势及其集聚特征分析

农业生产具有碳排放和碳吸收的双重属性,针对当前农业生产碳汇研究系统边界模糊不清、中观尺度研究成果少、核算项目缺失统一性和完整性等问题,本文在全面核算2000—2015年河南省传统农业碳排放和碳吸收的基础上,分析了该省农业生产碳汇的演变趋势,并利用基尼系数和洛伦兹曲线研究其空间集聚特征。研究结果表明,河南省农业生产系统表现碳汇特征,其碳汇量整体呈现逐渐增长趋势,至2015年全省农业生产碳汇量为3 235.11万t,相当于当年能源消费碳排放量的22.53%,因此农业生产对于减缓温室效应等方面具有一定的作用。河南省农业生产碳汇量增长的主要原因在于随着农业现代化的不断推进和农业生产能力的不断提高,其农业生产碳吸收能力快于碳排放增长速度。自然因素是河南省农业碳排放的主要方面,至2015年自然因素产生的碳排放占河南省农业生产碳排放总量的70.15%;而人工农资投入碳排放增长率相对较快,是全省碳排放量增长的主要原因,2000—2015年全省人工农资投入碳排放量年均增长率为3.27%,是其自然因素碳排放年均增长率的3.85倍。河南省各地农业生产碳汇在地域空间上表现增长的普遍性、相对稳定性和较显著集聚性特征,呈现显著的南北和东西差异,东部和北部农业地区碳汇数值相对较高,而南部和西部农业碳汇数值对较低。     

云南藏区县域农业生态系统能值分析

为了更好地评价云南藏区县域尺度农业对太阳能资源的利用和农业可持续发展状况,以云南香格里拉县为研究区,采用能值分析方法对农业生态系统的能值投入产出、环境承载能力和生态系统运行效果进行了定量分析。结果表明:研究区农业生态系统中净能值产出率为342.66,能值投入率为0.01,能值密度为3.49×10¹¹ sej/m²;人均能值用量为2.32×10¹⁶ sej/人,人均能值产出为8.42×10¹⁶ sej/人;环境贡献率、可更新资源投入比、不可更新资源投入比和不可更新工业辅助能投入比分别为98.97,97.34,1.63,1.03;环境承载力为0.027;基于能值的可持续发展指数为12 691.11。这说明香格里拉县农业经济较落后,可持续发展能力较弱。为了促进农业经济发展和增强可持续发展能力,应该加大绿色高能质项目投入,尽快调整能值投入结构,加速转变农业发展模式。     

汉江水源地土地资源承载力时空格局研究

从粮食、耕地、人口的角度出发,利用土地承载模型、土地承载指数和趋势分析法,借助GIS技术,研究了汉中市县域尺度土地承载力的时空变化特征,并预测了该市2020年耕地资源承载潜力。结果表明:（1）从时间上来看,20世纪90年代汉中市土地承载处于人粮基本平衡状态,2000年以后土地承载指数开始上升,人粮关系出现紧张,截至2010年表现为土地过载现象。（2）空间来看,宁强、略阳、西乡自20世纪90年代始人口就略显超载,山区县由农业生产粗放的经营转为多种因素综合作用下的区域粮食安全隐患。（3）对比2020年全国粮食作物单产为5 370~5 810 kg/hm²,加快农业内部结构调整,加强农业科技投入力度,可在区域范围内保证粮食安全。     

长期施肥下三种旱作土壤有机碳含量及其矿化势比较研究

  【目的】  通过研究长期施肥下旱作农田土壤有机碳含量和有机碳矿化势的变化及其影响因素,以期明确影响土壤有机碳贮存的可控因素,为进一步增加土壤有机碳贮存和农田可持续利用提供理论依据。  【方法】  选取黑龙江省、河南省和江西省的黑土、潮土和红壤长期定位试验的不施肥处理(CK)、单施化肥处理(CF)和有机肥化肥配施处理 (MCF),测定土壤有机碳(SOC)、微生物量碳含量(MBC),拟合土壤有机碳矿化势(C₀)和动力学常数(K_c)。并根据长期定位试验土壤有机碳的变化,采用RothC模型模拟计算碳投入量和有机碳贮存速率。  【结果】  3种土壤MCF处理的有机碳含量及其矿化势最高。黑土中,MCF处理有机碳含量及其矿化势分别比CK显著增加了4.17%、33.94% (P<0.05),MCF处理有机碳含量与CF处理差异不显著,但有机碳矿化势比CF处理显著增加了31.73% (P<0.05)。潮土中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了40.59%、21.94% (P<0.05);MCF处理有机碳矿化势与CF处理差异不显著,是CK处理的3.14倍。红壤中,MCF处理有机碳含量比CK和CF处理分别显著增加了64.35%、43.10% (P<0.05),有机碳矿化势分别显著增加了22.20%、15.69% (P<0.05)。黑土和红壤MCF处理微生物熵(MBC∶SOC)及矿化熵(C₀∶SOC)显著高于CK处理,潮土CF处理微生物熵及矿化熵显著高于MCF和CK处理(P<0.05)。方差分析表明,土壤类型和施肥措施及其相互作用对土壤有机碳含量和矿化参数总体上有极显著影响(P<0.01)。偏相关分析表明,分别控制温度、降水和蒸发条件下,土壤有机碳与碱解氮、速效磷含量显著正相关;土壤有机碳矿化势与碳投入、全氮和速效磷含量显著正相关,与动力学常数显著负相关;分别控制温度和降水条件下,土壤有机碳与其矿化势、碳投入、全氮、碱解氮、速效磷显著正相关(P<0.05)。逐步回归分析表明,增加全氮含量以及降低年平均温度和蒸发量可以增加土壤有机碳含量;提高土壤速效磷、速效钾含量,降低土壤pH和年平均蒸发量可以增加土壤有机碳矿化势。  【结论】  综合3种农田土壤,长期有机肥化肥配施提高土壤有机碳含量及其矿化势,降低土壤pH和土壤水分蒸发能够增加土壤有机碳矿化势,因此,通过合理的施肥措施增加土壤有机碳的同时,结合调节土壤pH和土壤水分的农艺措施增加土壤有机碳矿化势,能进一步增加土壤有机碳贮存。     

中国农业生产水环境承载力及污染风险评价

[目的]对我国各区域农业生产水环境承载能力和污染风险进行评价,以期实现水环境承载力的可控和生态环境的平衡,为合理规划农业生产密度与区域布局、实现农业可持续发展提供参考和意见。[方法]利用2006—2014年中国7大农区24个省份的统计数据,采用过剩氮和水盈余方法测算农业生产水环境承载力。[结果]中国农业生产水环境负荷警报值不断向污染威胁临界值靠近,辽宁、河南、河北、山东、江苏和宁夏6个地区的污染风险最为严重。[结论]污染风险严重的地区应强制实行农业生产总量控制与污染消减措施;东北平原、长江流域和华南基本不存在污染风险,可适当扩大农业生产规模;河套灌区和汾渭平原污染风险较低,应结合地区产业发展特色,重点加强污染物消减措施。     

Methane fluxes on agricultural and forested boreal organic soils

Abstract. Annual methane fluxes from an organic soil in eastern Finland, originally drained and planted with birch ( Betula pendula ) and then later cultivated, were studied for two years using a chamber technique. The agricultural soils growing grass or barley or without vegetation, generally acted as sinks for CH₄. Surprisingly, the agricultural soils emitted CH₄ during a warm dry summer. The CH₄ oxidation capacity and CH₄ uptake rate of the forested site was three times that of agricultural soils. Also, the forest soil better retained its capacity to take up CH₄ during a dry summer. Despite periods of CH₄ emission, the agricultural soils were annual sinks for CH₄, with uptake rate of CH₄-C varying from 0.1 to 3.7 kg ha⁻¹ yr⁻¹. The forested soil had a methane uptake rate of 3.9 kg CH₄-C ha⁻¹ yr⁻¹. All the soils acted as sinks for CH₄ during winter, which contributed up to half of the annual CH₄ uptake. The capacity of soils to transport gases did not explain the larger CH₄ uptake rate in the forest soil. At the same gas filled porosity, the forest soil had a much larger CH₄ uptake rate than the agricultural soil. Neither the soil acidity (pH 4.5 and 6.0) nor high ammonium content appeared to limit CH₄ uptake. The results suggest that CH₄ oxidation in agricultural organic soil is more sensitive to soil drying than CH₄ oxidation in forested organic soil.     

基于农业可持续发展需求的江苏土地资源支撑能力评价

为了研究江苏土地资源对农业可持续发展的支撑状况,实现科学的农业发展路线,该文从耕地资源生产能力、土壤环境质量以及土地生态系统服务功能出发,构建评价体系,评价江苏省土地资源对农业可持续发展的支撑能力。结果表明,从单要素评价结果来看,江苏省耕地生产能力和土壤环境质量对农业可持续发展的支撑水平优于生态服务功能的支撑水平,大部分地区生态系统服务价值偏低;土壤环境质量处于弱支撑区域的评价单元达15个,今后这些地区在发展农业生产时应关注土壤环境质量。综合评价结果显示,苏中地区大部分县市的土地资源可以较好地支撑农业可持续发展,是江苏省最适宜发展农业可持续的区域,苏南和苏北地区土地资源对农业可持续发展的支撑能力较弱,而苏北地区的支撑能力又优于苏南地区。各地区应根据自身的土地资源禀赋差异,选择合适的农业发展途径,在合理利用土地资源的同时,维持地区的农业生态安全。     

河南省夏花生生育期旱涝灾害危险性评价

基于河南省109个气象站点1981-2019年的气象资料、农气站夏花生生育期资料以及76个县市的产量统计资料,根据夏花生需水特性将全生育期划分为前期(播种期-分支期)、中期(开花期-结荚期)、后期(饱果期-成熟期)3个时期,以作物水分亏缺指数(Crop Water Deficit Index,CWDI)为农业干旱指标,...     

河北省农作物生产投入品碳排放变化特征

基于2010-2018年河北省农资投入、农作物产量、耕地面积和农作物播种面积等统计数据,计算河北省农作物生产投入品碳排放,分析河北省农作物生产投入品碳排放的动态变化和不同投入品碳排放所占比例,为农业生产节能减排,实现低碳农业提供理论依据。结果表明,2010-2018年河北省农作物生产投入品碳排放以2015年为转折点,呈现先上升后下降的趋势。研究期内河北省农作物生产碳排放总量、单位产量碳排放量和单位耕地面积碳排放量分别为2219万～2674万tCO₂eq、0.21～0.30tCO₂eq·t^-1和3.40～4.10tCO₂eq·hm^-2。2018年河北省农作物生产碳排放总量、单位产量碳排放量和单位耕地面积碳排放量最低,分别比最高值降低17.0%、30.0%和17.0%。化肥、农药、农膜、柴油和灌溉用电9a平均碳排放量占比分别为38.6%、2.1%、11.5%、34.7%和13.1%。化肥和柴油是最主要的农业碳排放源,占比均在30%以上。农作物生产投入品碳排放的动态变化受国家政策影响...