作者：燕振刚 ; 李薇 ; Yan Tianhai ; 王钧 ; 陈蕾 ; 逯玉兰 ; 刘欢 ; 唐洁 ; 张磊 ; 陈玉娟 ; 常生华 ; 侯扶江

机构：甘肃农业大学信息科学技术学院;甘肃农业大学财经学院;农业食品与生物科学研究所;兰州大学草地农业科技学院;

关键词：BP神经网络;;玉米生产;;碳排放;;算法有效性;;生命周期法;;预测模型

摘要：针对作物生产碳排放预测较为困难的实际问题,提出基于BP神经网络算法的玉米生产碳排放预测模型。选择地处河西走廊石羊河下游的民勤绿洲246家农户,面对面调查玉米种植户农场内生产投入数据,将玉米生产投入数据作为神经网络输入层;查阅和梳理国内外相似区域玉米生产环节碳排放系数,运用碳足迹生命周期法计算得到的碳排放值作为神经网络输出层;基于BP人工神经网络算法,运用试凑法确定网络隐含层节点个数,建立河西绿洲玉米生产碳排放预测模型,选择多元线性回归模型、多元非线性回归模型,对该模型有效性进行评估。研究结果表明,3层且各层节点数9、10、1的神经网络结构能够准确预测河西绿洲玉米生产碳排放,其碳排放预测值为0.763 kg(CO_2-eq)·kg~(-1)(DM);9-10-1结构的神经网络预测模型的相关系数(R~2=0.984 7)高于多元线性和非线性回归模型,该神经网络结构模型的均方根误差(RMSE=0.069 1)、平均绝对误差(MAE=0.051 3)均低于其他模型,BP神经网络算法预测性能明显优于其他预测模型。该研究为准确预测农业生产碳排放提供了新思路和可操作方法。

年：2018

出版单位：中国生态农业学报

作者：赵国庆 ; 刘梦云 ; 杨静涵 ; 刘欢 ; 张杰 ; 张萌萌 ; 李笑然

机构：农业部农业环境重点实验室;西北农林科技大学资源环境学院;农业部西北植物营养与农业环境重点实验室;

关键词：土壤呼吸气体通量;;土地利用;;冗余分析法;;环境因子;;黄土台塬区

摘要：为探讨环境因子对黄土台塬不同土地利用方式土壤温室气体排放的影响,以研究区耕地、天然草地、灌木林地、乔灌混交林地和乔木林地为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对其土壤温室气体通量动态变化进行了监测,并应用冗余分析法(RDA,Redundancy analysis)对土壤温室气体空间变异与环境因子的关系进行了分析。结果显示:(1)N_2O变异程度较CO_2、CH_4更加显著,为147.23%,CO_2的气体通量水平较其他温室气体更加突出;(2)土地利用方式对黄土台塬土壤主要温室气体CO_2、N_2O和CH_4的通量影响较大,且土壤CO_2排放为耕地最高可达83.60 mg m~(-2) h~(-1),N_2O与CH_4气体通量强度最高的分别为耕地(3.78μg m~(-2)h~(-1))和草地(65.93μg m~(-2)h~(-1));(3)通过RDA排序分析表明各环境因子对研究区不同土地利用方式土壤温室气体通量空间变异解释程度的高低,其中海拔高程与深层土壤温度影响最为突出。

年：2018

出版单位：土壤通报

作者：刘欢 ; 熊伟 ; 李迎春 ; 杨笛

机构：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所;

关键词：气候变化;;轮作系统;;种植效益;;气候风险;;适应

摘要：轮作耕作方式在提高土地利用率和单位面积作物产量方面发挥了不可替代的作用,加强气候变化对轮作系统影响的理解,揭示其对气候变化的响应规律,是促进轮作生产体系有效应对和适应气候变化的关键。本文梳理了气候变化对轮作系统影响的研究成果和不足,总结当前常用研究手段(作物模型、统计和试验方法)的优缺点,从作物生长发育、种植布局、种植效益、种植风险4个方面阐述了气候变化对轮作系统产生的影响,并对现有的适应性措施以及今后研究重点进行分析,以期为全面深入评估气候变化对轮作系统的影响,以及未来轮作系统的研究和发展提供一定参考和借鉴。已有研究结果表明,气候变化已经影响,而且还将继续影响轮作系统。尽管因研究的时空尺度、方法及轮作模式的不同,研究结果还存在一定差异,但大部分研究表明,在宏观层面上,气候变暖,热量资源增加,使得研究区轮作系统种植界限发生明显北移,导致不同轮作系统的作物布局及种植面积发生改变。微观角度上,气温升高加快了轮作系统内部作物生育进程,导致作物产量下降,也为系统内品种更换提供了可能。热量资源的变化,还导致轮作系统内部所遭遇的气象灾害规律发生变化,传统意义上的低温灾害事件将减少,但是种植界限变动的敏感区内新的低温灾害事件以及极端高温事件则有增加的趋势,从而增加了轮作系统高产、稳产及可持续发展的风险。生产中,通过改变作物布局,选用生育期更长的品种,以及优化管理措施等,可以在一定程度上减缓气候变化对轮作系统的不利影响。但是,由于气候变化和轮作系统的复杂性和多样性,目前研究还存在一定的不足,今后还需结合多种研究手段,开展气候变化对轮作系统影响的机理性、综合性以及系统性研究,提高研究的深度、广度、精度和准确度,以促进和保障其可持续发展。

年：2017

出版单位：中国农业气象

作者：杨笛 ; 熊伟 ; 许吟隆 ; 冯灵芝 ; 张梦婷 ; 刘欢

机构：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所;陕西省榆林市气象局;

关键词：气候变化;;肥料;;灌溉;;玉米单产;;Cobb-Douglas生产函数;;驱动因子

摘要：采用集合经验模态分解方法,分析1981—2008年中国玉米单产的变化趋势,发现全国和15个省(自治区、直辖市)均出现了玉米单产增速变缓的现象。该研究选取10个出现玉米单产增速变缓的主产省(自治区、直辖市),基于Cobb-Douglas生产函数,构建了肥料、灌溉、其他物质投入和气候要素4类驱动因子与玉米单产之间的多元回归模型,分析各驱动因子对玉米单产的影响和贡献。结果表明:1)肥料、灌溉、其他物质投入和气候要素4类驱动因子与1981—2008年玉米单产均存在着显著的相关关系,其中肥料、其他物质投入和灌溉显著地促进了玉米单产的增长,当这些因子每增加1%时,将分别促进玉米单产增长0.39%、0.06%和0.04%。气候要素中,降水对玉米单产也表现为促进作用,当降水每增加1%,玉米产量会增长0.21%;而气温和太阳辐射(云覆盖率)则对玉米单产产生负面影响,当温度每增加1%和太阳辐射每减少1%,将导致玉米单产下降0.99%和1.04%。2)1981—2008年,肥料对玉米单产增加的贡献最大(使玉米增产70.24%),其次是灌溉(9.44%),其他物质投入的贡献为5.43%。气候变化要素中,温度升高导致玉米产量降低了1.98%,而降水和辐射的减少则使玉米产量分别降低了1.08%和4.72%。3)肥料对2个玉米主产区(北方春玉米区和黄淮海夏玉米区)的产量增加均呈现显著的促进作用,灌溉对北方春玉米单产有显著的正面影响,其他物质投入对黄淮海夏玉米单产有显著的正面影响。气候因子中,气温上升能显著的促进北方春玉米单产增长;太阳辐射的减少对2个主产区玉米单产均有显著的负面影响。

年：2017

出版单位：农业工程学报

作者：吴健利 ; 刘梦云 ; 赵国庆 ; 虞亚楠 ; 刘丽雯 ; 刘欢

机构：西北农林科技大学资源环境学院农业部西北植物营养与农业环境重点实验室;

关键词：黄土台塬;;土地利用;;矿化;;活性碳;;温室气体

摘要：以黄土台塬区耕地、天然草地、灌木林地、乔灌混交林和乔木林地为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、室内密闭培养法对其土壤温室气体及有机碳矿化动态进行了监测和分析。结果表明:土壤总有机碳和各种活性碳组分含量分布规律一致,均表现为草地显著高于林地,林地显著高于耕地(P<0.05);土壤有机碳矿化量趋势为培养初期增长迅速,后期增速缓慢,0~5 cm土层草地土壤有机碳矿化累积量是林地的1.26~1.34倍,是耕地的1.82倍,5~20 cm土层较0~5 cm土层有所降低,耕地降幅高达48%;不同土地利用土壤矿化碳潜力Cp值在0.81~2.70 mg·kg~(-1)之间且差异显著(P耕地。综上,退耕还林还草极大地推动了该区土壤有机碳的固定,减弱了土壤向大气排放温室气体的潜力。

年：2016

出版单位：农业环境科学学报

作者：梁文涓 ; 刘欢

机构：沈阳建筑大学市政与环境工程学院;

关键词：城镇密集区;;景观变化;;土地利用变化;;碳排放;;碳源/汇

摘要：综述了城镇密集区典型景观变化类型所造成的碳排放/吸收特征,并从数量特征和空间特征两个方面结合典型案例进行比较分析,以期为合理调控城镇密集区的景观格局,以增强城镇密集区域的碳汇功能,以及碳减排政策的制定提供参考依据。

年：2015

出版单位：安徽农业科学