新疆天山北坡是我国西北干旱区重要的农业生产基地,近年来受到气候变化和水肥管理措施影响强烈。该地区气候整体上呈现出“暖湿化”的特征,同时水肥管理措施不断优化,使得农田生态系统生产力发生明显变化。在此背景下,深入揭示气候变化...新疆天山北坡是我国西北干旱区重要的农业生产基地,近年来受到气候变化和水肥管理措施影响强烈。该地区气候整体上呈现出“暖湿化”的特征,同时水肥管理措施不断优化,使得农田生态系统生产力发生明显变化。在此背景下,深入揭示气候变化与水肥管理措施对农田生态系统的耦合作用机制,并确定科学的水肥管理措施以适应气候变化给干旱区农田带来的影响,对保障区域粮食安全与发挥农业大国的优势具有重要意义。基于Biome-BGC MuSo模型,将天山北坡主要农作物生理生态参数、管理模块参数本地化,揭示1979—2018年天山北坡农田生态系统NPP的时空分布特征,量化气候变化与水肥管理措施对NPP的相对贡献,探究NPP对不同灌溉、施肥措施的响应。结果表明:(1)1979—2018年天山北坡农田生态系统NPP以2011年为分界点先增后减,多年平均值为0.409 kg C m^(-2)a^(-1)。NPP高值区主要位于奇台县南部以及温泉县等,以玉米、小麦种植为主;低值区较为分散,在乌苏市北部、沙湾县、玛纳斯县等均有分布,以棉花种植为主。(2)气候变化和管理措施对天山北坡农田生态系统NPP的相对贡献率分别为38.75%、61.25%,并且科学的管理措施能够有效放大气候变化对NPP的正向作用、缓解气候变化的负面影响。(3)玉米、小麦、棉花NPP随灌溉量和施肥量的增加先上升后趋于不变,灌溉量475 mm和施肥量236 kg/hm^(2)(基准量的1.3倍)构成水肥管理最优组合,超出此阈值农作物NPP增幅明显减弱。研究结果可为干旱区农田生态系统应对气候变化、维持区域可持续发展提供理论参考。展开更多
土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库,在全球碳循环中起重要作用。土壤中铁氧化物通过矿物-有机保护作用调控有机碳的固持与矿化过程,是土壤碳循环的关键机制之一。目前土壤碳-铁耦合的实验研究已逐步拓展。为系统梳理土壤碳-铁耦合实...土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库,在全球碳循环中起重要作用。土壤中铁氧化物通过矿物-有机保护作用调控有机碳的固持与矿化过程,是土壤碳循环的关键机制之一。目前土壤碳-铁耦合的实验研究已逐步拓展。为系统梳理土壤碳-铁耦合实验设计的研究进展,本研究通过Web of Science和中国知网CNKI数据库收集相关文献,运用CiteSpace进行文献计量分析。结果显示:土壤碳-铁耦合研究呈现阶段性增长,研究内容围绕氧化铁、碳封存、稳定性等关键词展开;碳-铁耦合早期研究聚焦于土壤碳、铁组成与吸附作用,近年来研究逐渐侧重土壤碳-铁耦合机制及环境响应,显示了土壤碳-铁耦合研究的内核深化与外延拓展;碳-铁耦合实验设计主要从碳与铁组分分析、铁与碳添加响应、环境因子调控、区域地理特征差异4个维度开展。现有研究已揭示碳-铁耦合机制的复杂性,但在微观机制和多因子交互作用等方面仍需加强多区域、多时空尺度的实验验证。展开更多
文摘新疆天山北坡是我国西北干旱区重要的农业生产基地,近年来受到气候变化和水肥管理措施影响强烈。该地区气候整体上呈现出“暖湿化”的特征,同时水肥管理措施不断优化,使得农田生态系统生产力发生明显变化。在此背景下,深入揭示气候变化与水肥管理措施对农田生态系统的耦合作用机制,并确定科学的水肥管理措施以适应气候变化给干旱区农田带来的影响,对保障区域粮食安全与发挥农业大国的优势具有重要意义。基于Biome-BGC MuSo模型,将天山北坡主要农作物生理生态参数、管理模块参数本地化,揭示1979—2018年天山北坡农田生态系统NPP的时空分布特征,量化气候变化与水肥管理措施对NPP的相对贡献,探究NPP对不同灌溉、施肥措施的响应。结果表明:(1)1979—2018年天山北坡农田生态系统NPP以2011年为分界点先增后减,多年平均值为0.409 kg C m^(-2)a^(-1)。NPP高值区主要位于奇台县南部以及温泉县等,以玉米、小麦种植为主;低值区较为分散,在乌苏市北部、沙湾县、玛纳斯县等均有分布,以棉花种植为主。(2)气候变化和管理措施对天山北坡农田生态系统NPP的相对贡献率分别为38.75%、61.25%,并且科学的管理措施能够有效放大气候变化对NPP的正向作用、缓解气候变化的负面影响。(3)玉米、小麦、棉花NPP随灌溉量和施肥量的增加先上升后趋于不变,灌溉量475 mm和施肥量236 kg/hm^(2)(基准量的1.3倍)构成水肥管理最优组合,超出此阈值农作物NPP增幅明显减弱。研究结果可为干旱区农田生态系统应对气候变化、维持区域可持续发展提供理论参考。
文摘土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库,在全球碳循环中起重要作用。土壤中铁氧化物通过矿物-有机保护作用调控有机碳的固持与矿化过程,是土壤碳循环的关键机制之一。目前土壤碳-铁耦合的实验研究已逐步拓展。为系统梳理土壤碳-铁耦合实验设计的研究进展,本研究通过Web of Science和中国知网CNKI数据库收集相关文献,运用CiteSpace进行文献计量分析。结果显示:土壤碳-铁耦合研究呈现阶段性增长,研究内容围绕氧化铁、碳封存、稳定性等关键词展开;碳-铁耦合早期研究聚焦于土壤碳、铁组成与吸附作用,近年来研究逐渐侧重土壤碳-铁耦合机制及环境响应,显示了土壤碳-铁耦合研究的内核深化与外延拓展;碳-铁耦合实验设计主要从碳与铁组分分析、铁与碳添加响应、环境因子调控、区域地理特征差异4个维度开展。现有研究已揭示碳-铁耦合机制的复杂性,但在微观机制和多因子交互作用等方面仍需加强多区域、多时空尺度的实验验证。
