【目的】通过对1987—2016年海南岛农牧生产体系磷元素流动时空特征及环境效应进行定量分析,研究其流动过程和规律,探讨农牧生产体系磷素的优化管理途径,为海南岛农牧业可持续发展提供科学依据。【方法】研究基于食物链养分流动模型(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use,NUFER),通过统计数据、文献检索、实地调研,并结合Origin等软件,定量计算海南岛农牧生产体系的磷素输入、输出、利用率及其环境效应,并通过情景分析探索海南岛农牧生产体系磷素的可持续利用途径。【结果】30年间海南岛农田生产子系统磷素总投入量从21.34 Gg增至81.19 Gg,总输出量由6.20 Gg增至18.20 Gg,化肥作为该系统磷素主要来源,输入量由19.01 Gg增至79.23 Gg,作物产品作为农田磷素主要输出项,30年间由5.25 Gg增至15.48 Gg。动物生产子系统磷素总输入量由11.40 Gg增至15.31 Gg,总输出量由9.63 Gg增至11.90 Gg,其中外源饲料磷素输入量由1987年的10.97 Gg增至2016年的14.77 Gg,动物产品输出量30年间增长了4.95 Gg。秸秆还田量和作物饲用量分别增加了0.37和0.26 kg·hm~(-2),粪尿还田量则减少了0.80 kg·hm~(-2)。空间分布上,澄迈、定安等地30年来磷素输入和输出量较高,五指山、琼中等地较低。就磷素损失情况来看,1987—2016年,海南岛单位耕地面积土壤磷盈余量由35.00 kg·hm~(-2)增至147.40 kg·hm~(-2),2016年土壤磷素盈余量较大的是琼海、澄迈、保亭和临高,分别为372.79、279.82、194.14和181.09 kg·hm~(-2)。磷的其他损失途径为土壤侵蚀、径流和淋洗,损失量在1.21—5.85 kg·hm~(-2)。畜禽粪便单位耕地面积承载量维持在3.83—5.77 kg·hm~(-2)。30年来,磷素利用率增长缓慢,其中农田生产子系统磷素利用率由13.01%增至13.86%,动物生产子系统磷素利用率由4.78%增至7.62%,农牧结合体系磷素利用率由10.78%增至13.09%。情景分析结果显示,保证农牧生产体系各子系统间的协调稳定发展以及通过科学的养分管理方式提高资源的循环利用率对促进海南岛农牧业发展意义重大。【结论】受农牧生产体系规模、区域发展以及管理方式等因素影响,海南岛农牧生产体系环境损失情况严重,磷素利用率较低,体系出现了较严重的分离。因此,在海南岛未来的农牧生产中,应优化技术手段和管理措施,如控制磷素的过量输入,减少粪尿的直接排放,提高秸秆和粪尿循环利用率。同时也应促进农田生产子系统与动物生产子系统间的协调关系,走农牧结合的可持续发展道路。

【目的】研究云南省农牧生产系统的氮素流动途径并评价其环境效应,提高农牧业氮素利用率,改善农业生态环境,为制定符合云南省农业发展规律的政策提供科学依据,实现社会经济生态的可持续发展。【方法】通过运用食物链养分流动模型(nutrient flows in food chains,environment and resources use,NUFER),从时间序列的角度分析1995—2014年云南省农牧业氮素养分流动时间分异特征,结合GIS,从空间格局角度分析2014年云南省16个地州农牧业氮素养分流动空间分布

遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术的发展为林地资源的调查和时空变化分析提供了有效手段。该文在遥感与地理信息系统技术支持下,利用中国资源环境数据库中1985年、1995年和2000年3期林地类型空间分布数据,通过建立林地资源时空演变模型,对海南岛林地资源变化的时空特征进行了定量分析,结果表明:1985年～2000年15年内,海南岛林地发生了大幅度的变化,而且空间差异非常明显,其中最近5年林地变化的广度和深度都远远超过了前10年。1985年～1995年海南岛林地资源总量出现大幅度增加,尤其是有林地的增长特别明显;而1995年～2000年大量的林地转为耕地和城镇建设用地,该时期有林地、灌木林和...

【目的】通过评价重庆地区农牧系统的氮素流动特征,明确氮素的主要损失途径及驱动因素,提出未来农牧生产中氮素管理措施,为实现重庆地区农牧系统氮养分的高效利用提供数据支撑。【方法】通过查阅文献及统计数据并结合调查研究,采用NUFER(nutrient flow in food chain,environment and resources use)评价方法,以重庆市农牧生产系统为主要研究对象,定量1996—2015年间农牧系统的氮素流动特征,明确其环境代价。在此基础上,探讨人类活动与农牧系统氮素流动特征变化之间

利用均匀分布在海南岛的7个国家标准气象站1959—2008年温度和降水资料以及海南岛气候区划成果,研究海南岛近50 a来不同气候区的气候变化特征,结果显示:近50 a来海南岛各气候区的温度总体呈上升趋势,并以东北区及西南区温度上升最为明显,其次是中部山区、东南区和西北区。在年际尺度上,不同温度指标的增幅大小排列为:年平均最低温度(Tmin)>年平均温度(Tmean)>年平均最高温度(Tmax)。在季节尺度上为:秋季和冬季>春季和夏季。不同气候区各季节的增温幅度地区间差异与年际尺度相似。各气候区的年平均温度都有突变发生。其中,西南区的突变时间为1972—1974年,西北区为1979年,东北区为1...

林隙是热带林生态系统中许多树种的重要更新生态位。论文运用精确的林隙构图调查方法分析海南岛热带山地雨林中林隙干扰体系、林隙阶段更新、树木物种多样性与林隙的关系。海南岛热带山地雨林中多数林隙由2～3个林隙形成木创造,林隙形成木主要来源于强风过后的折干和根拔。林隙周边树木成为林隙形成木的概率高于郁闭林中的冠层树木。扩展林隙和冠层林隙的平均面积分别为257和113m2,最大面积分别为540和353m2,最小面积分别为101和26m2。林隙面积显著影响幼苗和幼树的物种丰富度和密度,但大树没有影响。物种丰富度和香农-维纳多样性指数随林隙面积增加而提高,然而林隙中每m2的物种数量和单位个体的树种数量随林隙面...

通过对海南岛霸王岭原始热带山地雨林中５３个林隙的调查，研究了海南热带山地雨林林隙的基本特征和自然干扰规律。海南热带山地雨林林隙的形状近似于椭圆形，椭圆的长短轴比率不随林隙的大小而变化，基本上都在１４左右；扩展林隙（ＥＧ）和树冠空隙（ＣＧ）在热带山地雨林景观中的面积比例分别为５３５２％和２５２２％，干扰频率分别为１３４％·ａ－１和０６３％·ａ－１，林隙干扰的返回间隔期约为１６０ａ。海南热带山地雨林中ＥＧ的大小一般变化在３０～５００ｍ２左右，平均约为１６０ｍ２，大多数ＣＧ的大小一般都变化在１５～２００ｍ２左右，平均约为８０ｍ２。大多数的林隙是在４０ａ以前形成的，而１０～３０ａ之前形成的林...

利用GIS工具 ,基于 1∶5 0万海南岛植被图 ,研究了海南岛植被斑块的大小和形状特征。斑块数量、平均斑块面积、标准差、斑块总面积、最小斑块面积、最大斑块面积、极差、偏度、峰度、中位数、众数等统计量被用于描述海南岛植被景观的斑块大小特征 ;正态分布、Gamma分布、对数正态分布、Weibull分布和指数分布等概率分布类型被用于检验各类植被景观斑块大小的分布特征。同时 ,还检验了海南岛各类型植被景观斑块的复杂性。用Krum mel等和李哈滨及Klinkengerg等提出的公式可获得海南岛植被斑块分维数的可靠估计。对于数量较多的基本类型斑块 ,斑块分维数与斑块大小特征变量之间的相关分析表明 :分...

【目的】探明福建省农牧系统磷素流动时间变化特征及其影响因素,为实施农牧系统养分资源综合管理和推进农业绿色发展提供科学依据。【方法】通过整理福建省1985—2015年统计年鉴中农牧业产品活动数据和补充文献中农牧业产品养分参数,结合实地调研,使用NUFER (nutrient flows in food chain, environment and resources use)模型,定量估算1985—2015年福建省种植业和养殖业磷素流动账户平衡、利用率与损失变化特征,明确影响农牧生产系统磷素流动的主要因素。【结果】1985—2015年,福建省农牧生产系统磷素输入总量由63.1 Gg升至196.2 Gg,主要输入项为化肥投入及饲料进口,其中种植业单位面积化肥磷投入量由27.8 kg·hm~(-2)逐渐上升并稳定于60.4 kg·hm~(-2),受福建省种植业及养殖业规模和结构变化影响,本地饲料磷供应量由3.33 Gg降至1.65 Gg,饲料磷进口数量由20.7 Gg增至70.2 Gg;农牧系统输出端,磷素输出总量由45.0 Gg增至90.9 Gg,主要输出项为作物主产品和粪尿损失,其中作物主产品变化较小,由24.3 Gg增至26.7 Gg,粪尿损失磷增加较多,由1.44 Gg增至25.8 Gg;在农牧系统内部,磷素的主要去向为土壤累积,且逐年上升,由18.1 Gg升至106Gg,种植业磷素利用率(PUEc)由36.1%降至16.6%,农牧系统的磷素利用率(PUEc+a)变化趋势与PUEc相仿,逐渐下降并最终维持于15.0%,同时单位农牧产品磷损失由0.3 kg P·kg~(-1)逐渐上升并稳定于1.3 kg P·kg~(-1)。在经济发展和种植结构方面,当人均生产总值(GDP)<1.1万元时,GDP与化肥磷投入数量呈显著正相关,当GDP<1.5万元时,与单位农牧产品磷损失之间呈显著正相关,人均GDP<1.3万元时,与PUEc呈显著负相关;经济作物播种面积占比与单位农牧产品磷损失、化肥磷投入之间呈极显著正相关,与PUEc之间呈极显著负相关。【结论】当前福建省种植业结构特征为经济作物播种面积占比较高,同时单位面积化肥磷投入量较大,养殖业畜禽粪尿循环不充分,导致单位农牧产品磷损失较多,同时磷素利用率偏低。因此,控制磷肥的施用量、增强农牧业废弃物资源化利用程度,将是提高福建省农牧系统磷素利用率,促进农牧业可持续绿色发展的保障。

【目的】土壤有机质(SOM)是评价土壤肥力和土壤碳库的重要指标。由于复杂的成土过程及人类活动的影响,SOM通常存在较强的时空变异性。研究SOM的时空变异特征可为农业种植结构调整、应对全球气候变化提供重要参考依据。【方法】以海南岛为研究区域,通过资料收集、野外调查、采样与分析获取全国第二次土壤普查(1980s)和2012年0—20 cm土层SOM含量数据,首先采用随机森林模型分别对两个时期训练集410个、128个样点SOM空间分布规律进行预测,并通过验证集103个、32个验证点对模型精度进行验证;采用统计学方法,结合农业统计数据,研究时隔30年海南岛不同土地利用类型SOM时空变异特征,并对驱动因素进行探讨。【结果】1980s SOM含量均值为20.57 g·kg~(-1),呈现出从西南向东北降低的空间分布趋势,全岛SOM含量主要集中在15—20和20—30 g·kg~(-1)两个等级,共占全岛面积的75.29%;2012年SOM含量均值为15.89g·kg~(-1),呈现出西南和东北高,西部、南部沿海低的空间分布趋势,SOM含量主要集中在10—15和15—20 g·kg~(-1)两个等级,共占全岛面积的78.28%,而15—20和20—30 g·kg~(-1)两个等级占全岛面积66.04%,同1980s相比减少了9.25个百分点。【结论】(1)时隔近30年,海南岛SOM含量整体呈减少趋势。2012年SOM平均含量较1980s减少了4.68 g·kg~(-1),减少率为22.75%。其中水田的SOM含量减少最为明显,减少了6.42 g·kg~(-1),减少率为27.34%;其次为园地,减少了2.65 g·kg~(-1),减少率为14.25%;而旱地减少量最小,为1.28 g·kg~(-1),减少率为8.84%;(2)水稻连作改为稻菜轮作(水田连作改为水旱轮作)、林地开垦为园地、土地利用强度加大是造成海南岛SOM含量下降的主要原因。

【目的】区域尺度NDVI对植被和气候之间响应规律的研究,对深入了解区域植被和气候之间响应关系具有十分重要的作用。【方法】本文利用海南岛2001-2014年间MODIS NDVI数据以及气象站点的气温和降水资料,分析了14年间海南岛月平均NDVI以及气温降水变化趋势,并探讨了NDVI对气温降水的响应特征。【结果】(1)14年间,海南岛年内月平均NDVI值NDVI缓慢增加,月平均气温呈缓慢下降,月平均降水逐渐增加(8月除外);(2)14年间海南岛各季节NDVI值均呈现增长态势,各季节气温均有不同程度下降,春季、夏季、秋季降水逐渐增加,而冬季有一定程度的下降(下降速率为0.31 mm/年);(3)月平均NDVI与降水在大多数月份呈现正相关,而与气温在大多数月份呈现负相关;(4)海南岛气温对NDVI的影响强于降水,NDVI与降水的最大相关性滞后3期左右,NDVI对气温变化的响应显著而且持续时间较长。NDVI与气温降水的相关系数以秋季最大,秋季和冬季NDVI对气温降水响应的滞后期较短,夏季滞后期较长。(5)海南岛NDVI对气温变化最大响应总体上表现为中部小于南部和北部地区;对降水变化的最大响应总体上表现为东部高于西部。

自然资源、生态环境处于不受威胁、没有危险的健康、平衡状态是农业发展良好基础;战略性、整体性、区域性是农业生态安全3个主要的特点。海南岛农业生态安全评价指标体系的构建兼顾了生态系统的一般规律和海南岛这个特殊地理环境的特点,从资源生态环境压力、资源生态环境质量、资源生态环境保护3方面来构建。海南岛农业生态系统总体上是健康、安全的,除了陵水县轻微归属评价标准中的三级(较不安全)外,其它市县都属于安全或较安全的级别。

对海南岛胶园立体农业的发展状况进行了调查和研究，并对海南岛胶园立体农业中两种主要模式进行了分析和评价。

【目的】东北地区是中国重要的商品粮基地及畜牧产品生产地,农牧产品大量生产影响养分流动的趋势,而不同地区的养分流动又存在一定差异,明确不同地区农牧系统养分流动特征,揭示其存在的问题,并针对不同的流动特征提出合理的优化策略,为区域农牧系统氮、磷养分的管理提供理论依据。【方法】通过整理1984—2014年统计资料数据和查阅相关文献参数,利用NUFER模型(nutrient flows in food chain,environment and resources use),以东北地区3个省份的农牧系统为研究对象

【目的】探讨热带地区不同撂荒年限对农田土壤固碳细菌群落的影响，为农业可持续管理提供理论依据和数据支撑。【方法】采用实时荧光定量PCR（Real-time quantitative PCR）和高通量测序技术，对海南岛中部地区农田、短期撂荒地（2<撂荒年限<5）和长期撂荒地（撂荒年限>5）土壤固碳细菌的基因丰度、群落多样性及其差异进行分析。【结果】区内土壤cbbL基因丰度介于3.11×10⁷～2.84×10⁸ copies/g干土，呈现农田>短期撂荒地>长期撂荒地的规律。与对照农田相比，长期撂荒地降低了土壤固碳细菌Chao1指数、Observed species指数和Shannon指数。不同撂荒年限热带农田土壤固碳细菌的优势菌门为假单胞菌门（Pseudomonadota）和放线菌门（Actinomycetota），优势菌属为慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、红假单胞菌属（Rhodopseudomonas）、红长命菌属（Rubrivivax）、芽绿菌属（Blastochloris）、诺卡氏菌属（Nocardia）、中慢生根瘤菌属（Mesorhizobium）、独岛菌属（Dokdonella）、固氮螺菌属（Azospirillum），且以兼性自养菌为主。不同撂荒年限的土壤固碳细菌群落结构变化总体呈现出按各撂荒年限聚集，3种不同撂荒年限的土壤共分析出33个差异标志物，其中农田17个，短期撂荒地5个，长期撂荒地11个。RDA结果显示，土壤固碳细菌群落结构受到土壤有机碳（SOC）、土壤水分含量（SWC）、土壤易氧化有机碳（ROC）、全磷（TP）、全氮（TN）、粗砂（Coarse sand）、pH和细砂（Fine sand）的显著影响。【结论】撂荒年限的的增加降低了土壤固碳细菌的基因丰度，群落结构也发生变化，环境因子中SOC、SWC、ROC、TP和TN对土壤固碳细菌群落结构的影响较大。