中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 王旭艳北京师范大学 2008年硕士导师: 张光辉;王志强共49页

摘要 : 东北黑土区是我国重要的商品粮基地。然而，随着开垦时间的延长，由于人类过度垦殖，东北黑土侵蚀严重，黑土厚度减小，土壤肥力下降，使土地的第一性生产潜力下降，粮食生产成本增加，威胁我国的粮食安全。本文以东北典型黑土农田区为研究对象，采用... 展开东北黑土区是我国重要的商品粮基地。然而，随着开垦时间的延长，由于人类过度垦殖，东北黑土侵蚀严重，黑土厚度减小，土壤肥力下降，使土地的第一性生产潜力下降，粮食生产成本增加，威胁我国的粮食安全。本文以东北典型黑土农田区为研究对象，采用剖面线法，调查东北典型黑土农地不同侵蚀程度的土壤肥力及作物生长状况，结合野外和室内实验，获得主要的土壤理化性质指标(土层厚度、机械组成、土壤含水量、有机质、氮磷钾养分)和作物产量指标(产量、百粒重、结荚数、空秕荚率等)，一方面分析不同土层厚度与土壤理化性质因子及土壤理化性质因子相互之间的关系；另一方面分析土壤理化性质因子对作物产量的影响及导致作物产量下降的机理。为研究东北黑土退化补充基础数据，为今后更准确地模拟土壤侵蚀-作物产量关系、土地退化预警、定量评估土壤侵蚀造成的经济损失、恢复作物产量所需的成本以及土地利用规划提供依据。主要的结论有： (1)土层厚度与土壤有机质、碱解氮、速效钾、土壤粘粒含量、粉粒含量、砂粒含量、土壤含水量相关性显著。随土层厚度的增加，有机质含量呈S曲线逐渐增加。在土层厚度为27-56cm时，有机质的变化量较大，土层厚度每变化1cm，有机质的变化量最大值达到0.086％。侵蚀程度加剧的过程中，砂粒含量增加的速度最快，其次是粉粒含量减少的速度，最后是粘粒含量减少的速度。土层厚度35-61cm时，土壤颗粒组成变化剧烈。随着土层厚度的增加，土壤含水量呈S型曲线增加，土壤含水量增加的幅度40-60cm)20-40cm)10-20cm。土层厚度35-54cm时，土层厚度每变化1cm，10-20cm、20-40cm、40-60cm土壤含水量的变化量都比较大，最大值分别达到0.25％，0.42％和0.46％。随土层厚度的增加，碱解氮含量呈指数型逐渐增加；速效钾含量随土层厚度增加呈S曲线增加；速效磷与土层厚度的关系不明显，但总的趋势是随土层厚度的增加，速效磷含量减少。 (2)土壤理化性质因子之间的关系很复杂。土壤机械组成与10-20cm土壤含水量显著相关。随着土壤粘粒、粉粒含量的增加，10-20cm土壤含水量呈线性增加；砂粒含量增加，土壤含水量呈线性减少。有机质与土壤机械组成、10-20cm土壤含水量、碱解氮显著相关。随土壤砂粒含量增大，有机质含量呈线性降低：随着土壤粉粒、粘粒含量的增多，有机质含量呈线性增加。随着有机质含量的增加，土壤水分呈线性增加，碱解氮呈指数增加趋势。速效氮除了与土层厚度、有机质显著相关外，与粘粒、粉粒、砂粒含量、土壤水分(10-20cm)有显著相关关系。土壤中速效磷含量与土层厚度、速效氮、土壤质地、土壤水分的相关性都不显著。速效钾的含量除了与土层厚度有关外，还与土壤粘粒、粉粒、砂粒含量、土壤含水量之间有显著的相关关系。 (3)土层厚度与产量之间的相关性达到极显著水平。随土层厚度的增加，产量呈S曲线逐渐增加。当土层厚度为28-46cm时，土层厚度每变化1cm，产量的变化量大于20kg/ha。其中，土层厚度35cm时，土层厚度每变化1cm产量变化量最大达到27kg/ha。 (4)大部分土壤理化性质指标与大豆产量的相关性很显著，有机质、碱解氮、速效钾、粘粒、粉粒含量、10-20cm、20-40cm、40-60cm土壤含水量与大豆产量呈极显著的正相关关系；砂粒含量与产量之间呈极显著的负相关；速效磷与产量呈显著的负相关关系。灰色关联分析表明，土壤理化性质因子对产量影响的大小排序：10-20cm土壤水分＞20-40cm土壤水分＞碱解氮含量＞粉粒含量＞有机质含量＞40-60cm土壤水分＞粘粒含量＞速效钾含量＞土层厚度＞速效磷含量＞砂粒含量。土壤侵蚀收起

关键词 : 北黑土区土壤侵蚀土地生产力

2. 高唐县土地生产力分析

[学位论文] 卢清水中国科学院地理科学与资源研究所 2000年硕士导师: 张洪业共61页

摘要 : 土地生产力是作物的实际产量,加强这方面的研究有助于正确评估土地质量,分析土地质量的区域差异和土地质量的变化,提出适当的发展规划,优化农业种植结构.该文以山东省的一个县-高唐县为例,采用GIS技术及相关的数理统计方法,深入的分析了高唐县境内的... 展开

关键词 : 山东省高唐县土地生产力 1:50000土壤图 GIS

3. 基于土地生产力的耕地占补平衡考核方法探讨

[学位论文] 赵惠娟中国农业大学 2007年硕士导师: 郝晋珉共40页

摘要 : “耕地占补平衡”是实现耕地总量动态平衡的一种基础的、重要的方法和手段。实现耕地占补平衡成为我国经济发展的重要问题。能否解决占补平衡问题，直接涉及我国的经济发展速度和土地利用的总政策。但目前耕地占补考核体系还不完善，使得耕地占补存在... 展开

关键词 : 耕地质量土地生产力土地资源耕地保护

4. 施加生物炭对黑土区坡耕地土地生产力的影响

[学位论文] 吴昱东北林业大学 2019年博士导师: 赵雨森共191页

摘要 : 本文针对东北黑土区水土流失严重、土地生产力下降、大量的秸秆资源利用不合理等问题，以黑土区坡耕地为研究对象，秸秆生物炭为试验材料，当地主要大田作物大豆为供试作物，分别在黑龙江省北安市红星农场（以下简称“北安试验点”）和黑龙江省水利科... 展开本文针对东北黑土区水土流失严重、土地生产力下降、大量的秸秆资源利用不合理等问题，以黑土区坡耕地为研究对象，秸秆生物炭为试验材料，当地主要大田作物大豆为供试作物，分别在黑龙江省北安市红星农场（以下简称“北安试验点”）和黑龙江省水利科学研究院综合试验基地万家试验站（以下简称“哈尔滨试验点”），借助于径流小区，人工降雨和天然降雨相结合，室内外试验相结合，试验研究和计算机模拟相结合，开展了连年施用（2015年～2017年）和一次性施用生物炭(2016年～2018年)对土地生产力的影响研究。结果表明: 不同的生物炭施用量和连续施用年限对土壤结构的影响不同。随着施用量和施用年限的增加，土壤容重逐渐降低，土壤总孔隙度不断增大。适当施用生物炭可提高土壤团聚体稳定性和GSSI。连续两年、三年施用量为50t/hm2时，土壤团聚体稳定性均较好;使GSSI达到最大的生物炭施用模式为连续两年施用，施用量为56.75t/hm2。另外，在累积施炭量相同的条件下，分次施入对土壤结构的改良效果优于一次性施入。生物炭的施入增强了土壤对水分的吸持能力和土壤水分的有效性，但土壤的持水能力并非随着施用量的增加和连续施用年限的延长而持续增强，当累积施用量过高时，反而会增强土壤的斥水性。以12.00t/hm2的施用量连续施用六年，3.70t/hm2连续施用六年时，可分别使田间持水量和土壤有效水最大含量达最大。连续两年施用55.76t/hm2的生物炭时，可使土壤中碱解N含量达到最大;施用一年63.20t/hm2可使土壤中有效P含量达到最大;连续4年施用142.48t/hm2可使土壤速效K含量达到最大;在施用一年及连续两年施用条件下，随着施用量的增加，土壤综合肥力指数增大;连续两年施用25t/hm2、连续三年施用25t/hm2和连续两年施用50t/hm2生物炭的土壤综合肥力高于施用一年50t/hm2、75t/hm2和100t/hm2的处理;同时施用生物炭还可使土壤中养分分布更加均匀，使坡上坡下土壤养分不均的状况得以改善。施用生物炭对土壤水动力学参数及土壤水分再分布过程亦有一定影响，但其影响程度因施用量及施用年限的不同而有所差异。土壤水分特征曲线随着施炭量的增加和施用年限的延长，曲线上移明显。在相同土壤含水率条件下，土壤非饱和导水率的增长速率随施用量及施用年限的增加逐渐增大。施用生物炭可提高土壤比水容量，增强土壤的供水能力。施用生物炭使得雨后土壤水分运动层位不断加深，土壤水分再分布过程持续的时间逐渐延长。HYDRUS-1D模型适用于黑土区坡耕地施用生物炭条件下的非饱和土壤水分运动模拟。施用生物炭对土壤水分动态的影响主要体现在0-60cm土层，在生物炭施用当年，随着生物炭施用量的增加，土壤含水率和0-100cm土层土壤储水量均逐渐增大;在连续施用两年、三年的条件下，二者均表现出低施炭量处理优于高施炭量处理。连续三年施用44.99t/hm2生物炭时，对土壤储水量的促进作用可达到最大。适当施用生物炭可促进大豆生长发育，但效果随着施炭量的增加先增大后减小;三年的大豆产量及WUE亦呈现随着生物炭施用量的增加先增大后减小趋势;连续五年施用33.1952t/hm2生物炭时，可以达到大豆最大产量;连续施用2年施用生物炭55.8430t/hm2时可以大豆WUE较对照增幅最大。施用生物炭可有效减少径流量和土壤侵蚀量，但减流减沙效果随生物炭施用量和施用年限的不同而不同。在生物炭施用当年B75处理减流效果最好，而在连续施用两年、三年时则是以B50处理的减流效果最好，且高施炭量处理减流效果弱于低施炭量处理;施用当年和连续施用两年均以施用量为50t/hm2的减沙效果最好，在连续施用三年时，则以最小施用量的B25处理为最佳。减流减沙效果最佳的生物炭施用模式分别为连续两年施用量为65.7419t/hm2和连续两年施用量为53.4167t/hm2。随着生物炭一次性施入后年限的延长，对土壤理化性质的影响逐渐减弱。生物炭对土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、GSSI值、水稳性团聚体稳定性、有效水最大含量、饱和导水率、凋萎系数、田间持水量、速效K、碱解N、有效P、总有机碳和土壤综合肥力指标的影响年限分别是5年、7年、4年、12年、4～5年、3～4年、3～4年、5～6年、5～6年、6～7年、4年、4年、5年、3年和5～6年。随着生物炭一次性施用后年限的延长，对土壤水动力学参数的影响不断减弱，施炭处理三年土壤水分特征曲线均位于同年未施炭处理上方，但随着施用后年限的延长，土壤水分特征曲线下移。施用生物炭有利于土壤中水分的传导。在施用当年土壤非饱和导水率最高，之后对土壤非饱和导水率的影响逐渐减弱。随着生物炭施用后年限的延长，对土壤水分再分布过程的影响逐渐减小，施炭处理土壤含水率提高幅度逐渐降低。三年内施炭处理土壤储水量均高于同年未施炭处理，但随着年限的延长，两个处理间的差异呈对数函数递减，在施用后的第5～6年，土壤储水量的差异基本消失。随着生物炭一次性施用后年限的延长，节水增产效应呈指数衰减。施炭处理三年大豆株高、茎粗、叶面积指数均优于未施炭处理，但均以施用当年优势最大，之后逐年减弱。施炭处理大豆产量及WUE增长率均与生物炭施用后年限呈指数函数递减。土壤中一次性施入75t/hm2生物炭处理的节水增产效应可持续4年左右。一次性施入生物炭后年减流率和减沙率，随施用后年限的延长呈指数函数递减，且施用后年限对年径流深的影响大于对年产沙量的影响，在施用后的2～3年，生物炭的减流减沙效果逐渐消失。施炭处理土地生产能力随生物炭施用后年限的延长呈指数衰减。采用Copula评价法对不同处理土地生产能力进行了综合评价，提出了连续两年施用生物炭，施用量为50t/hm2为黑土区坡耕地连年施加生物炭条件下最佳的生物炭施用模式;一次性施入75t/hm2生物炭地土地生产力的影响周期为4年。收起

关键词 : 黑土区坡耕地生物炭土地生产力节水增产效应

5. 矿区土地复垦界面要素的演替规律及其调控研究

[学位论文] 卞正富中国矿业大学 1997年博士导师: 马伟民;张国良共146页

关键词 : 土地复垦生态重建矿山环境土地生产力

6. 农地整理潜力评价研究——以湖北省赤壁市神山镇土地整理项目为例

[学位论文] 钟（亻毛）妹华中农业大学 2012年硕士导师: 马才学共61页

摘要 : 农地整理作为我国耕地面积不减少，以及十八亿红线的重要保障和手段。对农地整理的潜力评价主要目的是进一步挖掘农地整理的潜力，使得农地整理提高耕地面积和质量方面更加充分。农地整理潜力评价是在一个科学系统的认识土地利用状况的现实基础上，结... 展开农地整理作为我国耕地面积不减少，以及十八亿红线的重要保障和手段。对农地整理的潜力评价主要目的是进一步挖掘农地整理的潜力，使得农地整理提高耕地面积和质量方面更加充分。农地整理潜力评价是在一个科学系统的认识土地利用状况的现实基础上，结合国家经济、生态和社会这些条件，综合评价农地整理在增加有效利用面积(提高土地的利用率和产出率)、提高土地生产力、改善生态环境和节约生产成本和管理优化促进整个系统的潜力的提高方面的能力。农地整理潜力评价是农地整理事业持续健康道路上的必要保证。本文在分析农地整理潜力评价相关理论基础上，结合湖北赤壁市神山镇低丘岗地改造项目农地整理项目实践，针对农地整理的三个阶段开展农地整理潜力评价指标体系及其评价标准和评价方法的研究，综合评价土地整理潜力及各单项潜力，发现潜力挖掘的空间及其提出对策。具体的研究结论如下： 1、设计阶段的潜力较大，说明整个设计阶段潜力发挥的比较好。农地整理的耕地增加面积、综合整治、改善中低产田的潜力挖掘的比较充分。规划设计阶段在考虑保证耕地的有效灌溉面积、防风固沙林的设计、提高亩产量和田块的作业方便等方面的时候考虑的比较周全，符合当地的潜力挖掘度，政府对各部分的管理工作做得比较到位。但是农户在规划设计阶段参与的程度比较低，基层组织对农地整理规划设计阶段的管理不到位。 2、施工阶段整体潜力较大。其中监督单位的人员素质和整体素质比较良好，资金管理的各方制度是比较完善。变更资金的控制方面有点欠缺。施工的进度管理上还有欠缺，需要加强进一步完善使其与预期的进度相差不要太大。合同管理潜力中等偏差。施工管理阶段在执行合同条款方面存在欠缺。 3、运营阶段潜力较差，各方面的潜力没有得到充分的发挥，有很大的挖掘空间。需要使运营管理制度完备、完善运营管理组织、完善运营资金的支持体系、加强农民对运营管理的重要性意识。鼓励农民对农业生产的投入。收起

关键词 : 农地整理土地生产力指标体系模糊综合评价

7. 咸水滴灌对重度盐碱地土壤环境及土地生产力的影响

[学位论文] 窦超银中国科学院研究生院 2011年博士导师: 康跃虎共144页

摘要 : 地下水浅埋区重度盐碱地由于土壤含盐量高,地下水矿化度大,排水不畅等问题导致土壤大面积撂荒,同时,易使已经开发利用的土壤发生次生盐渍化,土地生产力再次下降,因此,如何快速、高效、低成本治理开发这一盐碱地一直是国内外研究热点。本文针对地下水浅... 展开地下水浅埋区重度盐碱地由于土壤含盐量高,地下水矿化度大,排水不畅等问题导致土壤大面积撂荒,同时,易使已经开发利用的土壤发生次生盐渍化,土地生产力再次下降,因此,如何快速、高效、低成本治理开发这一盐碱地一直是国内外研究热点。本文针对地下水浅埋区重度盐碱地特殊水文地质条件,提出用垄作覆膜咸水滴灌种植模式对地下水浅埋区重度盐碱地进行利用,并通过田间定位试验和时空转换的方法,以枸杞为试验对象,以滴灌种植年限为处理,对盐碱地利用过程中土壤水热盐、养分、土壤生物环境等随种植年限的变化以及枸杞产量、品质变化进行研究。主要结果如下: (1)土壤水分在枸杞生长期内始终保持淋沈状态:含水量随着种植年限的增加而增大,尤其是0-40 cm土层,增加明显,但随着种植年限的增加,土壤含水量增长幅度降低。覆膜滴灌种植降低了土壤日间温度、日温度变幅以及垂直方向温差,且随着种植年限增加降低作用明显。 (2)土壤盐分在垄作覆膜咸水滴灌作用下周年动态可以分为春季蒸发积盐-灌溉淋洗-雨季淋溶-秋季蒸发积盐-冬季相对稳定五个阶段;盐分主要在垄坡表层土壤中累积,滴头正下方始终保持较低水平,随着种植年限的增加,土壤中含盐量有降低趋势;主要离子含量及分布变化与土壤含盐量变化相似。Cl-、Mg2+、Ca2+、’Na+在盐分组成中的荷载较大,且随种植年限增大;经过4年种植后,土壤类型并没有根本改变,但在距滴头水平距离0～30 cm范围内土壤由Cl-型演化为Cl--SO42-型,由盐土脱盐演化为重度盐渍土。 (3)根层土壤速效养分含量随着种植年限的增加而增大,种植4年后,土壤中硝态氮,速效磷和速效钾分别从种植前的3.8,1.8和90.9 mg·kg-1增长到13.0,37.8和210.9 mg·kg-1;硝态氮在土壤中分布变化较大,且不同种植年限之间差异也较大,没有明显的规律;速效磷在滴头附近区域累积,累积量及累积区域半径随种植年限增大;速效钾空间分布在种植初期没有明显规律,但随着种植年限增加,在垄坡附近土壤中累积。 (4)根层土壤全氮,全磷和有机质含量也随着种植年限的增加而增大,经过3年种植,土壤中全氮,全磷和有机质含量分别从种植前的1.27,0.37和5.50 g·kg-1增长到1.81,0.68和8.26g·kg-1:全氮,全磷和有机质在滴头正下方累积,且种植年限越长,累积越明显。 (5)覆膜滴灌提高了土壤脲酶,蔗糖酶,碱性磷酸酶活性并降低了自然条件对土壤酶活性的不利影响,对滴头正下方土壤作用尤为明显;随土壤利用年限的增加,三种土壤酶活性增大;土壤酶活性与环境因子以及土壤酶活性之间的相关性也得到提高,覆膜滴灌4年后,土壤养分是影响土壤酶活性的主要因素。土壤微生物种群的变化表现为细菌和放线菌种群数量随着种植年限的增加而增多,真菌种群数量变化相对较小;三种菌在根层土壤中分布变化较大,在种植4年土壤中,滴头正下方细菌和放线菌种群数最明显高于其他区域。 (6)种植第1年,2年,3年和4年枸杞干果产量分别为40.9,250.3,448.6和767.5 kg·hm-2,接近良田水平;鲜干比随着种植年限的增加而增大,种植4年鲜干比约3.8,低于当地正常水平;枸杞品质大部分优于特优水平,种植4年后,部分指标略有下降,但仍然高于特优水平。收起

关键词 : 咸水滴灌种植年限重度盐碱地土壤环境土地生产力

8. 区域土地生产力的时空变化及其影响因素研究——以河北省为例

[学位论文] 李义中国科学院研究生院 2011年博士导师: 朱会义共111页

摘要 : 粮食安全问题始终是我国必须面对的一个基本问题，依靠我国自身力量解决这一问题有两条途径：一是扩大耕地面积；二是提高土地生产力。由于近30年来我国耕地面积特别是人均耕地面积持续减少，且后备耕地资源又十分有限，因此，提高土地生产力就成为保... 展开粮食安全问题始终是我国必须面对的一个基本问题，依靠我国自身力量解决这一问题有两条途径：一是扩大耕地面积；二是提高土地生产力。由于近30年来我国耕地面积特别是人均耕地面积持续减少，且后备耕地资源又十分有限，因此，提高土地生产力就成为保障我国粮食安全的长期出路。为了科学认识土地生产力的变化规律，本研究以我国粮食主产省份之一的河北省为案例区，利用统计数据和农户调查数据，通过统计分析、HP滤波、主成分分析、生产函数模拟和不同类型农户生产行为的比较，系统分析了河北省区域土地生产力的时空变化特征，并对其空间差异和时序变化的主要影响因素进行了定量化分析，同时从农户角度入手，探讨了耕地产出变化对农户生产决策行为的影响。主要结论如下： 1．河北省土地生产力具有明显的空间差异。全省范围内，中南部山前平原区土地生产力水平较高，明显高于全省平均水平，其中高值区集中在石家庄市等农业生产条件优越的冀东南平原腹地；而西北部张家口和承德市等高海拔地区、以及沧州市滨海地区的土地生产力水平相对较低。 2.1978年以来，全省土地生产力水平呈现上升趋势，粮食单产水平波动系数的主体范围在±8.00%内，且正负波动频率相当。1994～2008年，全省大部分地区小麦单产趋势量保持着小幅平稳增长，年变化率集中在0～2.00%的范围内，仅有9个县(市)的年变化率小于0。玉米单产趋势量变化空间差异性较大，全省有46个县(市)的年变化率超过2.00%，集中在东部的沧州地区、南部的邯郸市和邢台市。稻谷单产趋势量的年变化率明显偏大，有五分之一的稻谷播种地区年减少比例大于2.00%。 3．结合土地生产力波动水平和波动幅度两个指标来看，河北省北部承德和张家口等地区，以及沧州市黄骅市和海兴县等滨海地区土地生产力的稳定性最差；中西部尤其是石家庄地区，以及东南部的衡水市和邯郸市，土地生产力的稳定性最好；秦皇岛市青龙县等沿海地区和邢台西南部山区土地生产力波动水平较低，但是平均波动幅度却相对较高；而沧州东部和唐山东南部地区则呈现相对较高的正向波动，平均波动幅度则较小。 4．粮食种植结构变化对土地生产力的增长产生了直接影响。从三种主要粮食作物播种面积来看，小麦播种面积在波动变化中保持在2500×103hm2相对稳定的范围之内；玉米播种面积总体呈现明显的上升趋势，2002年成为全省第一大粮食作物，到2008年播种比重达到47.32%;而稻谷播种面积相对较小，当前已不足100×103hm2。 5．区域土地生产力的空间差异不是由单一影响因素所决定，而是地形因素和化肥施用量等生产要素投入多种因子共同作用的结果，并且不同地区的主导因素明显不同。各地区的平均坡度和平均海拔均与土地生产力存在明显的负相关关系，尤其是低值区的粮食生产受海拔高度的影响较大。降水量和≥0℃的年积温对土地生产力有一定的正向影响，但对主因子的贡献率均不高。劳动力投入量在中值区和低值区内的影响程度相对较高，农业机械投入对高值区土地生产力的影响较为显著；化肥施用量和有效灌溉率则是造成土地生产力空间差异的主要影响因子。 6．生产函数的模拟结果显示，劳动力投入和机械动力投入对土地生产力增长的贡献均较低，化肥施用量和有效灌溉率对土地生产力增长的贡献明显，是近年来河北省土地生产力提高贡献最大的两个影响因素。自然灾害对土地生产力提高产生负贡献，且北部地区明显大于中南部地区，严重影响粮食生产的稳定性。而技术进步对土地生产力的贡献率普遍较小，且空间上的差异比较大，挖掘技术进步因子的巨大潜力是未来提高土地生产力的一个重要方向。 7．通过对案例区农户样本数据的分析发现，经营规模大的农户每亩耕地的物质投入普遍较高，尤其是种子、化肥和灌溉等增产性投入较高，相应地其耕地的产出水平也较高。农户对增产性投入的重视程度，是影响耕地粮食单产水平的主要因素。收起

关键词 : 土地生产力时空变化后备耕地资源粮食安全

9. 生物炭对土壤持水能力和生产力的影响研究——以新疆喀什和贵州开阳为例

[学位论文] 吴维中国科学院大学 2017年硕士导师: 李心清；程建中共84页

摘要 : 农业用水短缺、利用效率不高是我国农业生产和发展所面临的重要问题之一。水资源缺乏不仅直接影响作物产量，还会引起土壤盐碱化、石漠化加剧等环境问题，进而破坏农业生态，降低土地生产力。因此，寻求一种有效的科技手段来改善土壤保水能力、增强土... 展开农业用水短缺、利用效率不高是我国农业生产和发展所面临的重要问题之一。水资源缺乏不仅直接影响作物产量，还会引起土壤盐碱化、石漠化加剧等环境问题，进而破坏农业生态，降低土地生产力。因此，寻求一种有效的科技手段来改善土壤保水能力、增强土壤水分利用率、提高农业生产力成为了解决这一问题的关键所在。生物炭技术是将作物秸秆、林业废弃物、动物粪便等生物质材料或其衍生物进行高温炭化，然后以适当的方式和标准将其施用于土壤以获得相应经济、生态和环境收益的科学技术和理念。生物炭因具有稳定的化学性质，较高的比表面积和丰富的孔隙结构，使其具备改善土壤性质、增强土壤保水能力、提高土地生产力的较大潜力，故被广泛的关注和研究。但也有研究表明，由于可能存在的疏水特性，生物炭未必会提高土壤的持水能力。为认识生物炭对干旱地区土壤持水能力和土地生产力的影响，本文选择了新疆喀什和贵州开阳两处不同成因的干旱地区作为研究区域，测量了不同生物炭处理土壤的水分特征曲线和饱和导水率等水力参数的变化，并结合生物炭的大田试验，系统的研究了生物炭的施用对两地土壤持水能力和土地生产力的影响，为生物炭在不同地区土壤改良的应用提供了理论支持和方法参考。同时，为了实现生物炭农业产能最大化，本研究还在大田试验的基础上，引用ANSWER模型模拟预测了该条件下两地的作物产量，拟通过模拟结果与实测数据的对比分析，探索出一种经济高效的方法来评价生物炭技术提高农业产能的潜力，推动生物炭技术的应用与发展。研究的主要结论如下: (1)生物炭对新疆灌淤土和贵州黄壤的水分特征曲线有相似的影响规律:在土壤低吸力段(＜100kPa)，土壤的含水量与生物炭添加量呈正相关;在高吸力段(＞100kPa)，土壤含水量与生物炭添加量呈负相关。土壤田间持水量随生物炭施用量增加而提高，凋萎含水量随生物炭施用量增加而降低。van Genuchten模型拟合两种土壤的水分特征曲线得到的土壤水力参数符合实际规律，模拟结果与实测值误差小，为模拟生物炭处理土壤的水分特征曲线提供了科学的参考。此外，灌淤土的饱和导水率高于黄壤，增加生物炭施用量均能提高两种土壤的饱和导水率。但在相同生物炭配比下，生物炭对黄壤的饱和导水率影响更大。总体来讲，对于灌淤土和黄壤，生物炭均能起到提高土壤持水能力的作用，同时增强了土壤水分的有效性，使得土壤中的水分更容易被植物利用。 (2)生物炭能降低土壤容重，提高土壤田间持水量。添加5％和10％的生物炭，分别使灌淤土的容重降低了14％和32％，田间持水量提高了36％和45％;使黄壤的容重降低了15％和30％，田间持水量提高了9.4％和13.8％。生物炭还能降低土壤电导率，相同配比下，生物炭对新疆灌淤土的电导率影响较大，对贵州黄壤的电导率影响不显著。生物炭有效提高了黄壤中的养分含量。施入5％和10％的生物炭较对照组的NO3--N含量分别提高了73％和154％，NH4+-N含量提高了17％和42％，有效磷含量分别提高了159％和263％。生物炭还提高了黄壤中有机质含量，施入5％和10％的生物炭较对照分别提高了156％和334％。生物炭能提高新疆棉花、贵州玉米和油菜的产量。施入5％的生物炭，棉花产量较对照提高了26％;施入5％和10％的生物炭，玉米产量较对照提高了7.5％和31.7％，油菜产量较对照提高了12.6％和46.1％。生物炭作为土壤改良剂施用于农田，能提高干旱区土壤的生产力。该研究结果不仅可以直接指导新疆棉花、贵州玉米和油菜的生产，还可以为我国其他干旱地区的农业生产和农田管理提供借鉴。 (3)ANSWER模型模拟结果显示，棉花、玉米和油菜的产量均与生物炭的施入量呈正相关。并且生物炭对作物产量的影响，会受到灌溉量及土壤电导率的制约:①相同灌溉量下，土壤的电导率越高，生物炭的增产效果越明显;②随着灌溉量增加，生物炭的增产效益逐渐增大，当灌溉量增加到某一值时，增产曲线出现“拐点”，继续增长灌溉量，生物炭增产量减小;③生物炭的增产效应因作物种类不同而存在差异。 ANSWER模型模拟结果反映了生物炭能通过影响土壤水分和含盐量从而提高作物产量。但对比模拟结果与田间实测值发现，模型中，添加5％生物炭对新疆喀什棉花的最大增产量为15％，添加5％和10％的生物炭对贵州玉米的最大增产量分别为6.0％和7.2％，对油菜的最大增产量分别为3.3％和4.0％，这一结果远小于田间试验的统计值。原因可能是因为ANSWER模型设计时仅涉及了土壤水分和含盐量对作物产量的影响，而未将土壤的其他化学性质、微生物等影响因素考虑在内，所以未能完全反映出生物炭对农作的增产效应。使用ANSWER模型模拟生物炭对作物产量的影响，还需对模型进行进一步的改善，这也为开发适用于生物炭技术的农田生态模型提供了一定的理论指导。收起

关键词 : 土壤持水能力土地生产力生物炭 ANSWER模型

10. 辽宁省禁垦坡度指标研究

[学位论文] 丁玉荣沈阳农业大学 2004年博士导师: 王秋兵共144页

摘要 : 坡地资源作为中国土地资源的重要组成部分,其过度开发和不合理利用造成了大范围的土地退化和区域环境破坏,严重制约了中国资源——环境——经济系统的持续发展.因此,坡地资源的持续利用和科学管理成为各级政府和学者所共同关注的热点问题.造成目前土壤... 展开坡地资源作为中国土地资源的重要组成部分,其过度开发和不合理利用造成了大范围的土地退化和区域环境破坏,严重制约了中国资源——环境——经济系统的持续发展.因此,坡地资源的持续利用和科学管理成为各级政府和学者所共同关注的热点问题.造成目前土壤侵蚀严重现状的原因是多方面的,其中一个重要原因是目前禁垦坡度25°这一标准,在许多地区没有真正达到控制乱垦乱伐,防止土壤侵蚀,保护坡地资源的目的.中国《水土保持法》规定:"二十五度以上的陡坡地,禁止开荒种植农作物.省、自治区、直辖市人民政府可以根据当地地形地貌、土壤、耕地、人口密度等情况,规定低于二十五度的禁垦坡度."但各地政府并没有依据本地区实际情况制定新的禁垦坡度,在很大程度上影响了水土流失治理的速度和效果.该文采用GIS技术与统计资料和历史资料相结合的方法,从宏观层次上对辽宁省土地坡度特征、坡耕地坡度与土层厚度分布特征以及土壤侵蚀的坡度背景等进行分析,并考虑生态功能区的要求,讨论禁垦坡度指标的确定.同时,该文通过典型坡面土地调查及社会经济调查,研究坡度对土壤侵蚀和土地生产力的影响、不同坡度坡耕地及不同坡地利用方式的经济效果,从微观层次上综合分析确定禁垦坡度指标.同时,该文还从粮食安全的角度,对禁垦坡度的社会可接受性进行了论证.综合考虑土地利用的生态效益、经济效益和社会效益,根据最大保护性、经济效益原则和粮食安全原则,该研究认为,将辽宁省禁垦坡度确定为15°是科学合理的,也是切实可行的.该文综合运用土壤学、水土保持学、经济学的理论与方法,从坡地资源保护和利用的现实需要出发,对影响禁垦坡度制定的一系列因素进行了系统的研究,所得结果丰富了土地资源管理与水土保持的理论,对改善区域生态环境和优化坡地资源利用具有重要的理论和现实意义. 收起

关键词 : 禁垦坡度坡地资源土壤侵蚀土地生产力粮食安全土地利用