西部干旱区生态建设

中国西部拥有广阔的土地、丰富的资源、神奇的自然风光、多彩的民族风情，但同时也面临着干旱的气候、贫乏的水资源、稀少的植被、荒漠化的土地、频发的沙尘暴等一系列生态与环境问题。事实上，西部地区的自然环境一度有过良好的状态。但在漫长的历史进程中，由于受到开垦过度、人口剧增及自然条件变迁的影响，西部地区已经成为我国生态最为脆弱的地区．特别是西部干旱区，脆弱的生态与环境问题已经成为制约区域可持续发展的重要因素。关注和推进西部干旱区生态建设，不仅对西部开发起着重大的作用，对我国中东部地区的发展也有着长远的影响。     

黄土高原土地利用变化的生态环境效应

黄土高原是典型的生态脆弱区,随着我国退耕还林还草等一系列生态恢复和治理工程的开展,土地利用发生巨大变化.格局-过程-服务综合研究方法为理解土地利用变化的生态环境效应、科学指导生态恢复实践提供了途径.相关研究系统阐明了黄土高原土地利用格局对土壤水分、养分和土壤侵蚀过程的影响;揭示了植被恢复过程中固碳与产水服务的权衡关系及其时空变异规律,发现目前植被恢复已接近区域水资源承载力阈值;研发了区域生态系统服务综合评估与优化模型系统,提出了土地利用优化配置方案.上述成果推动自然地理学从定性结构分析向定量过程研究发展,引领生态系统服务研究深入到过程机制和综合集成,为黄土高原生态恢复提供了关键科学依据.     

典型半干旱区干旱胁迫作用对春小麦蒸散及其作物系数的影响特征

蒸散量量是地表水分循循环的重要分量量,与农业和生态系统的水水分需求密切相相关,是水资源规规划和管理必须考虑的重要要因素之一.虽虽然对湿润区作作物蒸散计算模型研究已经经相对比较成熟熟,但但由于干旱和半干旱区作物物蒸散量受干旱旱胁迫的显著著影响,以往建建立的湿润区作作物蒸散模型和作作物系数并不适用对其作物物蒸散量的估算算,而目前对这一问题的研研究却十分有限限.利用位于黄土土高原典型半干旱区的"定西西干旱生态环环境综合科学试试验站"春小麦麦农田的蒸渗仪仪、蒸发皿、超声声涡动仪的观测资料及常规规气象观测资料料相结合,分析了该地区实际蒸散量与F AO推荐作物系数数估算的蒸散量之间的差异异性及其随干旱旱胁迫度的变化关系.研究究了该地区春小小麦参考蒸散量与与蒸发皿蒸发量比值和实际际蒸散量与蒸发发皿蒸发量比值随干旱胁迫迫度的变化特征征及春小麦作物系系数对干旱胁迫度的响应规规律,并对FA O推荐值的作作物系数进行了改进.分析发现,由于半干旱旱区作物蒸散受干旱胁迫影影响较大,FAO推荐作物系数数估算的蒸散散量与实际蒸散散量相差很显著著,实实际作物系数对干旱胁迫度度的依赖很强,,随干旱胁迫度增加显著减减少,但其敏感感性在干旱胁迫度度约达到0.7后明显降低.而且,改进的作物系数在作作物生长初期和和发育期远远低低于FAO的推荐荐值和Kumar修正值,改进进的作物系数估估算的春小麦蒸散量也明显显比后两者估算算的更接近实际观观测值,与观测测值线性拟合的系数为0.98,决定系数能能够达到0.455,标准误差也也仅为0.85 mm m,对对半干旱地区春小麦蒸散量量的估算效果比比较理想.     

肥料与农业和环境

肥料是发展农业生产的重要物质基础,但是,如果使用不当,也可引起环境污染。本文简要讨论我国农业中的肥料使用与农业特别是粮食生产及环境质量的关系。１肥料与农业１１肥料结构１１１有机肥与化肥的比例在农业生产中化肥是增加养分投入和循环的基础,而有机肥料...     

生存胁迫——紫外辐射增强对植物生态生理效应

地球上空臭氧层衰减、紫外辐射增强给陆地生态系统乃至人类带来极大影响,其中以对植物生存胁迫的影响尤为严重。近20年来,全球科学从生态、生理学的不同角度广泛开展了紫外辐射增强对植物生存胁迫影响的研究。众多实验结果显示,植物在紫外辐射（UV－B）增强胁迫下,生长、产量、品质、植物环境,光合作用、水分代谢、细胞生物膜结构完整性等生态特征与生理机能均发生明显改变,严峻的事实警示人们,减少污染排放,保护臭氧层完整性已迫在眉睫。     

荒漠化防治措施如何影响我国干旱半干旱地区植被恢复和农牧民收入?

<正>我国潜在荒漠化地区以流动、半流动、半固定和固定沙地为主体,主要位于东北地区西部、华北地区北部和西北地区西部年降水量<400 mm的干旱、半干旱地区,总面积约120万平方公里.该区域气候干旱、植被稀疏、风沙活动强烈、沙尘暴频发,生存环境严酷,经济相对落后,是受人类活动和气候变化双重影响的生态脆弱区.同时,该地区的人类活动历史悠久,农业开发和弃耕还草/还牧在此处多次交替出现.     

影响南方农业干旱灾损率的气候要素关键期特征

我国南方地区是全国粮食主要产区,在全球气候变化背景下近年来该区域干旱灾害不断加剧,农业旱灾损失十分突出,异常特征也比较明显.然而,对于我国南方农业旱灾损失的变化特征及其受干旱致灾因素的影响机理至今并不十分清楚,这严重影响了对南方农业旱灾规律的深入认识及其影响程度的客观评估.鉴于此,利用我国南方农业干旱灾情实况、农作物种植面积、气象干旱监测指数和常规气象要素等相关资料,系统分析了中国南方地区近50年来农业旱灾综合损失率变化特征及其与气候致灾因子的关系.分析发现:南方地区近50年来农业旱灾综合损失率明显增加,西南比华南和东南增加更为明显.而且,由于农作物各个生长阶段对气候要素的依赖程度不同及气候要素的非均匀季节分布特征,农业旱灾损失率主要受关键期的气象干旱、降水和温度等气候要素变化的影响,而其他时段气候要素变化对农业旱灾损失率影响并不明显.因此,南方地区农业旱灾损失率与关键期气候要素的拟合关系要明显好于与全年气候要素的关系,并且与关键期气候要素的多因子拟合关系与单因子拟合关系相比更具有明显的优势.同时,对这种多因子关系建立的农业旱灾损失率评估模型进行交叉检验的相关性、误差水平、信度均比较理想,表明该模型对估算南方地区农业旱灾损失率具有较好的效果.该文研究结果对于发展我国南方农业干旱灾损评估方法具有重要科学参考意义.     

虚拟植物的研究进展

虚拟植物即应用计算机模拟植物在三维空间中的生长发育状况,是近20年来随着信息技术进步而迅速发展起来的研究领域,在农学、林学、生态学、遥感等众多领域有着广阔的应用前景。通过概述虚拟植物的研究意义、方法和国内外最新进展,探讨了虚拟植物模型在农业领域应用的关键问题,包括植物与环境相互作用关系的定量化及模拟机制,根系的虚拟等。对虚拟植物模型在农业领域中的应用,如通过虚拟试验对农田水分、养分利用进行精确定量化研究、作物株型设计、栽培措施优化等进行了展望。     

草地生产与生态功能合理配置的理论基础与关键技术

草地生产功能和生态功能的合理配置对于生态草业的可持续发展至关重要.本文总结了国内外草业发展现状,特别是我国草地经营管理中存在的主要问题;介绍了草地生产与生态功能合理配置的6个基础理论:放牧优化假说、中度干扰假说、放牧促进/减缓生态系统养分循环假说、草畜平衡理论和草地农业系统理论.在分析生态草业发展面临的主要技术瓶颈基础上,提出了生态草业建设的核心技术体系,着重介绍了退化草地恢复与培育的4项技术、天然草地保护与合理利用的2项技术,以及人工草地建设与管理的技术.最后介绍了天然草地和人工草地配置的原则,以及人工草地的类型选择与合理布局的技术.所述理论和技术对于指导我国生态草业建设和可持续发展具有重要指导意义.     

基于树轮对山东沂山地区1755年来湿润指数的重建及其农业意义

<正>山东沂山地区位于季风区东部,深受东亚季风及海洋的影响.该区树轮是记录东亚季风变化的良好天然载体.同时该地区是全国粮食作物和经济作物重点产区,因而探讨这一区域气候变化与农业生产的关系,合理利用气候资源,对当地农业经济发展具有重要意义.     

植被生理生态学数据表征的合理地下水位研究--以塔里木河下游生态恢复过程为例

结合对塔里木河下游不同断面地下水位变化和植物生理生态特性的分析测试,研究了塔里木河下游主要建群种胡杨和柽柳在不同地下水位条件下的生理响应和适应性,探讨了塔里木河下游干旱环境下胡杨、柽柳的合理生态水位问题．研究结果表明,胡杨和柽柳叶片的可溶性糖、游离脯氨酸、内源植物激素脱落酸以及细胞分裂素浓度等与地下水位埋深有着密切的关系．随地下水位埋深加大和植物受到的生理胁迫加强,植物叶片的细胞分裂素浓度逐渐减少,而可溶性糖、游离脯氨酸和脱落酸含量增加,在距河道最远处(500m)达到最高值;比较胡杨、柽柳对不同断面地下水位变化的响应可见,在地下水位埋深较浅的亚合浦马汗断面,胡杨、柽柳的各项生理指标变化较小,而在地下水位埋深较大的依干不及麻断面,随地下水位埋深加大,可溶性糖和内源植物激素脱落酸含量呈线性关系增加,其中游离脯氨酸含量在距河道300 m处出现异常积累,反映了植物生理受到强烈胁迫;同时还发现,在一定强度的水分胁迫下,柽柳的生理过程较胡杨强烈,对地下水位埋深变化更为敏感,胡杨的抗旱性较之为强;结合样地调查结果,推测塔里木河下游胡杨、柽柳的合理生态水位埋深在4 m以内,9 m以下为胡杨和柽柳死亡的临界地下水位．     

气候变暖对中国生态安全的影响

全球变化尤其气候变暖对人类生存环境的影响已受到国际社会的普遍关注 .中国位于对气候变化敏感的东亚季风区 ,加上本身生态环境的脆弱性 ,因而受全球变化的影响较大 ,诸如野生动植物资源、农业生产以及人类的生存发展等诸多方面都受到严重影响 ,进而威胁到国家的生态安全 .因此 ,有必要加强对气候变暖的了解和研究 ,并采取相应措施以在全球变化背景下实现国家的生态安全 .     

从害虫“综合治理”到“生态调控”

害虫种群治理是农业昆虫学研究的核心问题,也是农业生态系统可持续性发展的重要基础.本文论述了害虫综合治理与生态调控的关系、地位、内涵和发展史,以及目前害虫种群治理的形势和需求.经典害虫综合治理(IPM)在集约化农业和粮食增产过程中发挥了重要作用,但这种体系框架下的害虫治理策略逐步引发了经济发展和生态环境之间的矛盾,尤其在全球变化加速的背景下,生态安全和环境健康问题日益凸显,这要求害虫种群治理更需要注重农业生态系统的可持续性,这就是害虫生态调控理论(EBPM).EBPM能够在更全面的复合生态系统服务和生态文明建设层次上通过调控食物网拓扑学结构和能量流动,通过天敌的下行控制(top to down)和土壤的上行效应(bottom to up)共同调控害虫种群,最终实现害虫种群的可持续控制.因此,害虫综合治理到生态调控的转变和过渡是可持续农业的要求,也是在全球变化背景下维持农业生态安全的必然选择.     

我国发展面临能源与环境的双重约束分析及对策思考

<正>改革开放40年来,我国经济和社会发展取得了举世瞩目的成就,但经济社会高速发展与能源资源供给和生态环境的矛盾日益突出.随着能源生产与消费革命的推进,需要根据中国自身能源禀赋特征精准制定符合国情的能源战略,确保国家制定的宏伟发展目标所需求能源的有效供给和安全,保障经济社会可持续发展,满足人民日益增长的美好生活需要.中国是世界上能源消费大国和碳排放大国,面临着能源安全、环境污染、生态损伤、气候变化等诸多挑战.但中国在能源结构优化、能源供给与消费侧精准配置、能效提升、节能减排、能源技术创新等方面有着巨大的发展空间和潜力,这将是解决中国未来宏伟发展目标与能源支撑不足的尖锐矛盾和问题的关键.     

塔里木河下游干旱胁迫条件下柽柳生理代谢的响应

以塔里木河荒漠河岸林的主要建群种之一柽柳为研究对象, 分析了塔里木河下游不同区段、不同地下水位状况下柽柳体内叶绿素、可溶性糖、脯氨酸(PRO)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)和脱落酸(ABA)等主要生理指标的变化特点. 研究表明, 这些生理指标和地下水位存在着比较密切的相关关系; 在干旱胁迫条件下, 柽柳通过协调自身生理代谢过程以共同抵御干旱胁迫; 在塔里木河下游, 柽柳正常生长的合理生态水位在2~4 m, 地下水埋深超过4 m时, 柽柳生长开始受到胁迫, 6 m以下则受到严重胁迫, 10 m为柽柳死亡的临界地下水位. 这一结论为探讨荒漠植被的抗旱机理和实现塔里木河流域输水效益的最大化提供了重要依据.     

高寒地区苜蓿人工草地建植技术

高寒地区占我国国土面积近1/3,也是我国天然草地的主要分布区和传统的畜牧业基地,由于不合理利用和全球气候变化等因素,导致天然草地退化严重,草地的生产和生态功能低下,草畜矛盾突出.优质人工草地种植规模小和产业化水平低是我国草牧业发展的瓶颈.因此,大力发展优质苜蓿(Medicago sativa L.)人工草地是破解我国目前草牧业可持续发展瓶颈的重要途径和抓手.本文结合国内外苜蓿生产和市场现状,探讨了我国苜蓿种植和产业发展的不足与解决办法.同时,通过文献资料分析和高寒地区调研等,明确高寒地区发展苜蓿人工草地在促进当地环境友好型草牧业发展中的作用.针对我国优质抗寒苜蓿品种少、越冬技术不足等问题,归纳总结出高寒地区品种选择、选地与整地、播种技术、密度控制、根瘤菌(Rhizobium)接种、水肥管理和刈割等一整套技术与相应理论,为我国高寒地区优质苜蓿种植与生产提供技术支撑,更好地推进我国草牧业又快又好的发展.     

盐湖资源的开发利用与可持续发展

每升湖水含盐量大于 3 5g的湖泊叫盐湖 ,它是湖泊发展到末期的一种特殊阶段的产物 .我国盐湖分为四个亚区 ,其中 90 %集中在西部地区 .盐湖中含有大量重要的盐类资源、特异生物资源和旅游资源 .开发盐湖资源、发展“盐湖农业”投资少、见效快 ,盐湖产品有广泛的国内外市场 .本文提出了建立可持续发展盐湖经济的对策     

青蒿素原料生产与资源再生全球战略研究

青蒿素被世界卫生组织推选为抗疟一线药物,中药青蒿原植物黄花蒿(Artemisia annua L.)是青蒿素的主要来源.然而,全球范围内黄花蒿青蒿素含量差异较大,大部分地区野生资源无工业提取价值.本文从全球视角对黄花蒿分布与产地适宜性、引种栽培等青蒿素资源再生进行了分析与阐述,并对原料提取工艺、生物合成和化学合成进行综合分析.通过研究及分析发现,高青蒿素含量黄花蒿生态适宜区主要在中国秦岭-淮河分界线以南,面积1.54×10~6 km~2,占全球分布的77.08%.巴西和美国也有少量分布,面积分别为1.49×10~6 km~2(7.43%)和1.30×10~6 km~2(6.47%).越南和日本有零星分布.优质黄花蒿生态次适宜区包括亚洲东南部、欧洲西部、北美洲南部与南美洲中部.通过黄花蒿新品种培育和规范化栽培可显著提高青蒿素含量.青蒿素资源再生与原料生产为"一带一路"走出去的全球中药资源国家战略实施奠定基础.     

西部开发与生态建设

西部大开发是进入21世纪以来我国的重大战略决策,其最终目的是繁荣西部经济,形成东西互动,缩小我国地区经济差异.但西部尤其是西北部(指陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、内蒙古,以下简称西部六省区)地区,生态、气候环境差,地方经济基础薄弱,科学技术相对滞后,要想实现真正意义上的经济腾飞,必须认真研究该区生态、气候环境形成的内在机理与外部原因,及其历史演变规律与未来发展趋势,从而找出一条既适合西部发展,又有利于生态环境改善,并能大幅度提高社会经济总量的途径.     

玉米/花生间作改善花生铁营养的生理及分子机制

间作是农田生态系统资源高效利用和生产可持续发展的重要种植模式之一.华北平原广泛实行的玉米/花生间作明显减轻花生的缺铁黄化症状并能提高植株铁含量和籽粒产量,近十多年系统和深入的研究揭示了这一具有传统特色的中国农业生产体系背后蕴含的科学规律.从生理生化水平而言,根际互作的生态优势能够明显地影响间作花生根系对铁的吸收和体内运输,并在分子水平调节各过程中所对应的基因表达及其功能.位于花生根表皮细胞调控吸收麦根酸铁复合物的AhYSL1基因,能够专一性地吸收转运麦根酸铁,表明机理Ⅰ植物花生可能直接吸收利用间作机理Ⅱ植物玉米所产生的麦根酸铁.在石灰性土壤,将两种不同铁吸收机理的作物间作既能提高两种作物对环境胁迫的抗逆性,又能改善机理Ⅰ植物的铁营养,利用间作根际效应提高作物矿质元素富集也是一种潜在的"生物强化"途径,对改善人体微量营养元素具有重要意义.玉米/花生根际互作的机理研究与生产实践紧密结合,从分子、生理和生态层面理解利用不同植物生物学特性的互惠作用为改善根际生态环境、活化和提高作物铁营养和资源高效利用的效应与机制提供重要的理论和技术依据.