Advances in Water-saving Agriculture and its Future Strategies in North China Plain

1. Water limitation and agricultural water use China has almost one-quarter of the world’s population, but only 6% of its fresh water. China’s water resource distribution is extremely uneven. To the north of the Yangtze     

华北平原地下水的功能特征与功能评价

本文针对华北地下水评价中偏重资源而对地下水的生态功能和地质环境功能重视不足的问题,立足于华北平原地下水系统,从地下水的自然属性切入,以综合发挥地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能为目标,应用系统论和层次分析法,提出了地下水功能的基本理念及其评价关键技术,包括如何构建评价指标体系和评价成果区划应用分析方法,将地下水的资源供给功能、生态维持功能和地质环境稳定功能统一在水循环系统中科学评价,以达到充分发挥地下水主要功能的综合效益最佳的目标。最后,以华北滹沱河流域作为示范区进行实证分析,结果表明,本文提出的评价方法具有很强的实用性,可划分以资源功能为主或以地质环境功能保护为主的适宜区域,这为调控区域地下水的资源功能与地质环境功能之间矛盾方面提供重要的科学基础。     

华北平原地下水资源可持续利用研究

本文通过对华北平原1991年～2003年系列地下水资源潜力及供需分析,浅层地下水总体处于采补平衡状态,但黄河沿岸及中东部平原古河道带尚有54.95×10⁸m³/a潜力,而在山前平原的地下水位降落漏斗区地下水超采27.83×10⁸m³/a;深层地下水除豫北平原、鲁北平原部分地区尚有一定潜力外基本处于严重超采,总超采量12.44×10⁸m³/a;南水北调工程虽然无法从根本上解决水资源供需矛盾,但在短期内可满足经济发展对水资源的需求,因此利用南水北调的契机涵养水源是地下水可持续利用的基本保障。     

华北平原主要优质牧草的种植模式与产业发展方向

近年来华北平原农区畜牧业发展迅速，但优质青绿饲草的不足已经成为畜牧业发展的制约因素，为此在农区发展优质青绿饲草是满足畜牧业发展的需要。牧草蛋白质含量和赖氨酸含量都比秸秆等传统饲料高，一般禾本科干草的蛋白质含量为13%～15%，豆科牧草为18%～24%，并且牧草中所含的蛋白质更容易被家畜消化吸收。本文试验研究了几种适宜华北平原种植的优质牧草的生物学特性，结合华北平原牧草种植与利用现状，提出了适宜华北平原的8种牧草和种植模式。并对平原不同生态类型区的畜牧业产业发展方向作出了规划设想，即建设山前平原青绿饲草产业带，促进奶牛业发展；建立海河低平原和黄河三角洲两个饲草业出口基地，以大城市和亚洲市场为对象，发展外向型草业经济；建立山前平原、沿黄地区、淮北平原三个精饲料生产、加工基地，生产优质高产饲用玉米，发展精饲料加工业和秸秆加工业。     

国家凝聚力理论与演化轨迹分析

文章对当代中国国家凝聚力的概念、内涵作出了清晰而明确的界定。分析了国家凝聚力的包容性、非均衡、周期性、积淀性、作用方向的选择性等特点。将国家凝聚力解析为物质凝聚力、精神凝聚力、政治凝聚力、文化凝聚力和安全凝聚力五大组成部分。文章对当代中国国家凝聚力状况进行了综合评价,总结并提炼了增强当代中国国家凝聚力的若干启示。     

黄淮海平原农地流转空间分布与格局特征

农地流转已经成为影响中国农业发展的重要因素之一,分析农地流转空间格局特征对中国农业的转型发展尤为重要。本文以黄淮海平原农户调查数据为基础,引入ELL模型对黄淮海平原农地流转抽样数据进行了空间推演,获得该地区县域尺度农地流转方向和规模的空间格局参数,进而通过局部空间自相关分析描述农地流转表征指标在县域尺度上的集聚特征。研究表明:①黄淮海平原县域农地转入规模在440.79~1379.86hm²,呈现出由西向东递增的趋势;农地转出规模在908.61~2745.29hm²,表现出由西北向东南递增的特征;②农地转入和转出的Moran’s I_i值分别为0.78和0.89,反映出黄淮海平原农地转入和转出规模在空间上正相关（HH集聚和LL集聚）,且相关系数较高;③在95%的置信度下,农地转入HH集聚区、LL集聚区县域单元数量占比分别为16.67%和20.61%;农地转出HH集聚区、LL集聚区县域单元数量占比分别为19.08%和26.32%;HH集聚的县域是黄淮海平原农地流转的核心区,有着较强的正向效应,LL集聚的县域在空间分布上较集中、稳定,对周边县域有负向影响。该研究揭示的黄淮海平原农地流转空间分布信息或规律,可以为农地流转空间格局优化和相关的管理政策制定提供参考。     

华北平原深层地下水的更新与资源属性

学术界对于华北平原深层地下水的资源属性存在争议,这直接关系到地下水的合理开发利用以及管理方式和开发战略的制定。本文从地下水资源属性的定义、内涵,地下水补给以及开发后含水层系统的响应等方面来讨论深层地下水的更新性。含氚的现代地下水分布在山前平原,其稳定同位素组成接近当地降水加权平均值,说明当地降水补给占有相当的比重,氚含量与深度的关系反映了150 m深度以上地下水是可更新的,其更新强度约为3%/a。中东部承压含水层地下水的放射性碳-14年龄为10 ka B.P至大于35ka B.P,其稳定同位素δ18O和δD值比现代地下水要低得多,反映了末次冰期补给水的特征。根据水均衡方法估算的河北平原承压含水层1985年～1995 年间的平均更新强度为 0.09%/a,1990年～2000年间的平均补给强度为0.12%/a,说明大规模开采地下水诱发了一定程度的侧向补给,但是其更新强度仍然小于一般意义上的可更新含水层系统的更新强度0.2%/a。尽管这部分承压地下水并不是严格意义上的“不可更新地下水资源”,但因其更新相对比较缓慢,可以看作“不可更新地下水资源”,应该按不可更新地下水资源来规划开发与管理。     

华北平原地下水调蓄研究

本文根据华北平原地质和水文地质条件,对可调蓄地层、调蓄空间、调蓄水源以及调蓄有利地带进行了系统分析。在此基础上,计算出华北平原地下水最大可调蓄空间为1478.05×10⁸m³,现状地下水位埋深条件下的可调蓄空间为326.29×10⁸m³。制定了地下水调蓄有利地带的选取原则,华北平原地下水调蓄的最好地带是山前冲洪积扇和中东部平原的古河道带。本文在山前冲积扇地带选择了7处地下水调蓄有利地带进行专门研究,提出了各调蓄有利地带调蓄空间、调蓄水源以及调蓄方式。7处调蓄有利地带利用当地水源调蓄方案实施后,地下水可增加补给量为16.68×10⁸m³/d。运用地下水数值模拟方法对3处有利地带的调蓄效果进行了模拟分析,结果表明地下水调蓄方案实施后对地下水供水环境的恢复效果十分明显。     

华北平原1951年至2006年风速变化特征分析

利用线性拟合、小波分析、Mann-Kendall方法对华北平原104个测站空间平均的近56年来的逐日风速资料进行了倾向、周期、突变等特性分析.研究结果表明:1951年～2006年间,华北平原风速呈减小趋势,变化率约为-0.016m/(s·a),四个季节中冬季风速降低趋势最为明显,递减率也最大-0.022m/(s·a),而夏季风速递减趋势最不明显.风速的长期变化还具有一定的突变性,年平均风速在1980年前后出现明显的突变点,从各季节平均风速来看,夏、秋季突变出现的时间稍早于春、冬季节,且夏季突变情况较复杂,出现多个突变区域.到90年代时,各季平均风速的M-K统计量UF的平均值都超过或接近0.05显著水平的临界值,表明风速开始显著下降.复值Morlet小波分析的结果显示,风速变化存在1a、8～10a以及15～20a左右的变化周期.     

玉米价格下跌对华北平原农地流转的影响

粮食生产是流转土地最主要的用途,粮食价格下跌对农地流转的影响事关中国农业现代化进程和国家粮食安全。玉米作为三大主粮之一,2014—2016年间其价格迅速下降,对农地流转产生了重要影响,成为一个亟待研究的问题。基于河南省和山东省8县621户农户构成的3期农地流转面板数据,利用随机效应Logit模型及固定效应OLS模型,将玉米价格作为自变量代入模型,就其对农户农地流转行为的影响进行回归分析。结果显示：①玉米价格的变化对于农地流转具有显著影响,其中玉米价格下跌增加了农户土地转出意愿,降低了转入意愿,参与农地流转市场的农户结构发生明显变化;②玉米价格下跌后不同类型农户流转土地面积的变化存在差异,非市场化条件转入土地种植粮食作物农户没有发生显著改变,市场化条件转入土地种植粮食作物农户则会转入更多土地扩大经营规模,在一定程度上加快了土地的集中趋势;③玉米价格下跌增加了转入户的非粮作物播种面积占比,流转土地非粮化倾向加剧。由此可以得出,玉米价格下跌有助于实现粮食规模化经营,但转入户非粮化倾向的提高对国家粮食安全产生不利影响。     

华北平原作物水分生产力区域分异规律模拟

提高作物水分生产力(Water Poduetivity)是节水农业研究的最终目标,定量分析作物WP对干旱和半干旱地区水资源管理和决策制定具有重要意义.华北平原是我国重要的粮食生产基地,但水资源问题已成为制约该区可持续发展的瓶颈,明确该区作物WP时空变化特征及其与气候的关系,对指导该区农业生产和水资源高效利用具有重要作用.本文首先利用华北平原3个代表性试验站各连续3～4年的小麦-玉米轮作田间试验资料,校准验证澳大利亚开发的APSIM模型,然后利用校准后的APSIM模型和研究区域32个气象站1961年～2005年逐日气象数据,结合GIS技术,对华北平原不同供水情景下冬小麦、夏玉米WP空间分布特征进行了模拟研究.模拟结果表明:①当不考虑作物品种变化时,华北平原小麦、玉米WPET(产量与蒸散量比值)分布响应于该区平均气候状况,具有明显的空间分布特征;②充分供水情景下全区小麦WPET为(1.38～1.69)kg/m3,平均值为1.53kg/m3,玉米WPET为(1.69～2.05)kg/m3,平均值为1.83kg/m3;非充分供水情景(仅满足作物水分需求一半)下两作物WPET分布与充分供水情景下相似;雨养情景下小麦WPET为(0.29～1.57)kg/m3,平均值为0.77kg/m3,玉米WPET为(0.86～2.13)kg/m3,平均值为1.47kg/m3;③饱和水汽压差(VPD)是影响作物水分生产力的主要气象因子,研究区域小麦生长季VPD北高南低的趋势使得小麦WPET呈北低南高分布特征;而玉米生长季VPD西高东低,玉米WPET呈西低东高的趋势.改善灌溉管理可提高作物WP,减少由土壤蒸发损失的非生产性耗水对提高作物WP也具有重要意义.     

华北平原典型城市地下水供水安全保障分析

地下水是城市发展的基础性资源和战略资源,是城市社会经济的可持续发展、构建和谐社会的必要保证。本文介绍了北京市供水特点及历年出现的供水危机,提出了建设应急备用地下水源地保证城市供水的措施,对地下水应急备用水源地的条件进行了分析。以北京市怀柔应急水源地为实例,介绍了应急水源地论证、勘探、建设过程,分析了地下水位动态变化情况及供水保证程度,提出了停采后增加地下水入渗补给能力的恢复措施,对应急备用水源地的保护提出了5点措施。北京市建设的5个应急备用水源地可提供（90×93）×10⁴m³/d左右的开采量,保障了连续9年持续干旱条件下的首都供水安全,其建设具有典型示范作用。     

华北平原地下水降落漏斗演变及主导因素分析

通过对大量的野外资料分析,发现华北平原浅层地下水位最大埋深已达65m,埋深大于10m的区域面积占全区总面积的44.4%,浅层地下水降落漏斗串珠状分布于太行山和燕山山前平原的工业城市;深层地下水位最大埋深达110m,埋深大于40m分布区面积占总面积的43.1%,形成了华北平原复合漏斗,面积占52.6 %。通过对20世纪50年代至今降水量减少、河道渗漏量减少和地下水开采量增加的变化分析,发现地下水位下降和漏斗的形成与人类开采地下水和降水量持续减少密切相关,通过采用关联度计算分析,认为人类开采地下水是区域地下水位下降的主导因子。     

华北平原小麦、玉米作物生产水足迹的研究

水足迹概念将水问题拓展到了社会经济领域,是当前测度人类活动对水资源系统影响的理想指标。本文借助水足迹的概念,计算了华北平原地区(河北、北京、天津)小麦、玉米的虚拟水含量及其生长生产水足迹,并就绿水的重要性和灰水对环境的不利影响进行了相关分析。结果显示:2007年华北平原主要地区小麦虚拟水含量为1.054m3/㎏,生长用水以蓝水为主;玉米虚拟水含量为0.808m3/㎏,生长用水以绿水为主;小麦生产水足迹为172×108m3,其中绿水足迹30.85×108m3,蓝水足迹102.5×108m3,灰水足迹38.65×108m3;玉米生产水足迹为173.07×108m3,其中绿水足迹101.06×108m3,蓝水足迹26.92×108m3,灰水足迹45.09×108m3。通过分析表明:绿水在当地农作物生产中占有重要的地位,绿水的使用与作物的生长特点及作物生长周期有关;小麦、玉米总水足迹约为当地水资源总量的2.2倍,减少小麦、玉米作物生产水足迹对华北平原具有重要的意义。     

华北平原农户储粮减损技术集成与示范

“十一五”国家科技支撑计划项目“粮食丰产科技工程”子课题“华北平原农户储粮减损技术集成与示范,,（2006BAD02A17—2）,根据我国华北平原农户小麦储藏状况而进行了：农户储粮装具的专用化、系列化、标准化,农户储粮减损技术工艺优化集成,农村科学储粮示范基地的构建,农户专用粮仓生产基地的组建,农村储粮技术服务体系的创立等研究,解决了农户储粮的关键技术问题,减少了农户储粮损失,达到了农户丰产增收的目的。     

中国东部超大城市群生态环境建设成效与发展对策

京津冀、长江三角洲和粤港澳大湾区3个东部超大城市群是我国经济增长的核心引擎。高速发展伴随的高强度人类活动给城市群的生态环境带来巨大压力,严重影响了城市群的可持续发展。研究基于多维生态环境数据,分析了3个超大城市群生态质量、环境质量、资源能源利用效率和生态环境治理能力4个维度20年来的生态环境演变历程,评估了国家和地方层面环境政策和举措的成效。结果显示：2000年以来,3个超大城市群的生态用地稳中有增,生态系统服务能力持续提升;大气环境质量明显改善,水环境质量不断提升;资源能源利用效率大幅提高,单位国内生产总值（GDP）污染排放明显下降;生态环境基础设施日趋完善,生态环境治理能力持续增强。《国家环境保护“十五”计划》《“十三五”生态环境保护规划》等的实施对城市群生态保护和大气、水及固体废物等污染的防治作用显著。研究讨论了超大城市群生态环境存在的主要问题,提出了对应的保护发展对策,为超大城市群后续生态文明建设和高质量可持续发展提供了科学依据。     

我国节水农业发展面临的问题和对策

水资源不足已经成为我国农业和国民经济发展的最大制约因素,直接威胁着我国的粮食安全问题,同时也引发了严重的生态环境问题,影响着未来经济的可持续发展。本文通过对我国节水农业发展中所面临的问题进行初步分析,在此基础上对我国节水农业发展提出宏观决策的系统依据,以及相应的对策。     

华北平原地下水流模拟及地下水资源评价

本研究的目的是建立华北平原三维地下水流模型,并用于评价模拟区地下水资源量。首先在对华北平原水文地质条件进行了概化,垂向上分为3个含水层组。运用地下水模型软件GMS建模,将模拟区剖分为164行、148列4km×4km的规则网格。以2002年~2003年作为模拟期,通过深浅层地下水流场和65个典型观测孔的拟合对模型进行识别,并进行了模拟期的地下水均衡分析。运用所建立的地下水流模型,评价出1991年~2003年华北平原平均地下水补给资源量为256.68×10⁸m³/a;总可开采资源量为213.49×10⁸m³/a,其中浅层水可开采资源量为191.65×10⁸m³/a,深层为22.64×10⁸m³/a。最后对模型的应用前景进行了展望。     

中国北方沙尘暴现状及对策

中国北方有 :甘肃河西走廊及内蒙古阿拉善盟 ;南疆塔克拉玛干沙漠周边地区 ;内蒙古阴山北坡及浑善达克沙地毗邻地区和蒙陕宁长城沿线四个主要沙尘暴中心和源区。 2 0世纪我国沙尘暴从 5 0年代以来呈波动减少之势 ,90年代在减少中有回升 ,2 0 0 0年和 2 0 0 1年急剧增加 ,预示着新一轮沙尘暴活跃期已经开始。生态环境恶化和气象条件变化是北方沙尘暴增多的原因。目前人类控制天气的能力还很有限 ,减缓沙尘暴灾害频度与强度的关键在于搞好地面的生态保护与建设。     

中国北方沙漠化过程及其防治研究

1　首席科学家王　涛 　中国科学院寒区旱区环境与工程研究所副所长 ,研究员 ,博士生导师。风沙物理与沙漠环境实验室主任 ,联合国环境规划署 (ＵＮＥＰ)、国家环境保护总局和中国科学院国际沙漠化防治研究与培训中心主任 ,国际干旱区开发委员会 (ＩＤＤＣ)委员 ,中国地理学会沙漠分会副主任 ,中国治沙暨沙业学会副理事长。 1988年获原中国科学院兰州沙漠研究所博士学位。主要从事沙漠化过程及其防治的研究。发表学术论文 5 0多篇 ,参加 4部专著的撰写 ,主要涉及沙漠的形成演变与沙漠环境、沙漠化的形成过程和发展趋势、沙漠化及其灾害的动…