农业生态系统健康的基本内涵及其评价指标

农业生态系统健康在国际上日益受到关注。并成为农业生态学研究的热点和前沿领域之一．农业生态系统健康是食物安全和人类健康的基础．农业生态系统健康是指具有良好的生态环境、健康的农业生物、合理的时空结构、清洁的生产方式,以及具有适度的生物多样性和持续农业生产力的一种系统状态和动态过程．农业生态系统是一类典型的人工．自然复合生态系统,其健康状况在很大程度上受人类活动的调控与影响,并往往以农产品品质、食物安全和生物安全为标准．农业生态系统健康可采用生物学、环境学、生态经济学几个方面的指标。进行综合评价．其评价方法可采用综合指数法、生态毒理学方法、生态风险评估方法等．     

湘南山区农业生态系统能量分析

一、引言由于农业系统的复杂性和存在较多的随机因素,对农业系统实行全面定量研究是比较困难的,仅从定性的描述和一些经济指标来判定系统的优劣及系统的特征是不理想的。而从能量观点对农业生态系统加以分析则是一个全面且能定量的方法,并且具有较强的客观性,能够反映农业生态系统最基本、最本质的关系。     

山东省农业生态系统能值分析

为了更好地评价山东省农业种植业对太阳能资源的利用情况和山东省农业的可持续发展状况,用能值分析方法对山东省农业生态系统的能值投入产出状况、环境承载情况和生态系统运行效果进行了定量分析.结果表明:山东农业生态系统的能值投入中,无偿利用的环境能值贡献率、不可更新的工业辅助能值贡献率和可更新的有机能值贡献率分别为21.0%、54.5%和24.5%;净能值产出率为5.31,环境承载力为6.42,能值密度为7.22×1011sej·m-2;基于能值分析的可持续发展指数为1.52.经分析,山东省农业生态系统能值产出效率相对较高,整体运行状况处于较好水平,但仍处于石油农业发展阶段,应引起关注.为促进山东省农业的可持续发展,应调整能值投入结构,加大农业科技的研究和推广力度,逐步减少石化能源的投入比例.     

生态系统的能值分析

论述了国际生态学最新发展的能值（Emergy）分析方法与原理,并与能量分析作比较研究,任何产品或劳务形成过程中所需投入的直接和间接的一种有效能之量称为其具有的能值;单位能量相当的能值称为该能量的能值转换率,能值和能值转移率揭示了能量的能质、等级及其真实价值;以能值尺度可衡量比较不同类别的能量,综合分析各种生态系统的生态流,定量研究生态与经济效率及其关联。     

火电厂生态工业园的能值评估

提出了反映火电厂生态工业园特点的能值评价指标：能值产出率PEYR和能值投资率PEIR考虑了园区各成员的共同贡献,即PEYR=6∑（i=1)(Fi+Ri+Ni)／6∑（i=1)Fi和PEIR=6∑（i=1)Fi／6∑（i=1)(Ni+Ri);环境负荷率PELR和能值可持续指标PESI考虑了火电厂生态工业园节省的不可再生能源、可再生能源、投入能值和减少的环境负荷,即PELR=6∑（i=1)Fi／F’和PESI=PEYR／PELR．以朔州火电厂生态工业园为案例进行了能值分析,结果表明,该能值评价指标能全面度量火电厂生态工业园及其可持续性．     

森林生态系统与大气边界层相互作用的数值模拟

基于大气边界层和植被冠层微气象学基本原理,建立了一个森林生态系统与大气边界层相互作用的数值模式．应用该模式模拟了森林生态系统的热量平衡、植被温度、植被冠层内空气温度、地表温度日变化特征,及森林生态系统下垫面大气边界层风速、位温、比湿、湍流交换系数的时空分布和廓线的日变化特征．该模式还可应用于不同下垫面,模拟陆面物理过程与大气边界层相互作用机制及其区域气候效应的研究,这将为气候模式与生物圈的耦合研究奠定一个良好的基础．     

生态系统的能值分析

论述了国际生态学最新发展的能值(Emergy)分析方法与原理,并与能量分析作比较研究.任何产品或劳务形成过程中所需投入的直接和间接的一种有效能之量称为其具有的能值;单位能量相当的能值称为该能量的能值转换率.能值和能值转换率揭示了能量的能质、等级及其真实价值;以能值尺度可衡量比较不同类别的能量,综合分析各种生态系统的生态流,定量研究生态与经济效率及其关联.     

草地生态系统中土壤氮素矿化影响因素的研究进展

氮素是各种植物生长和发育所需的大量营养元素之一,也是牧草从土壤吸收最多的矿质元素．土壤中的氮大部分以有机态形式存在,而植物可以直接吸收利用的是无机态氮．这些有机态氮在土壤动物和微生物的作用下。由难以被植物直接吸收利用的有机态转化为可被植物直接吸收利用的无机态的过程就是土壤氮的矿化．氮素矿化受多种因子的影响,这些因子可以归结为生物因子和非生物因子．生物因子包括：土壤动物、土壤微生物和植物种类．土壤动物可以促进土壤有机质的矿化;土壤微生物种类、结构及功能与氮的分解、矿化有密切的关系;不同的植物种类对土壤氮素的矿化作用是不相同的,一般来说。有豆科植物生长的土壤比其它种类土氮素矿化的作用大．非生物因素一般可以分为环境因子和人类活动干扰．环境因子中土壤温度和含水量对土壤氮素矿化的影响是国内外众多科学家研究的方向．尽管如此,在此方面的研究还没有取得一致意见,仍然需要进行这方面的研究,而在其他诸如：不同的土壤质地与土壤类型方面,研究报道的结论也很不一致,草地生态系统中人类活动对土壤氮素矿化的影响主要包括,不同强度的放牧,割草以及施肥、火烧强度等．非生物因子对氮素矿化的影响非常直接和明显,尤其是人类活动．本文综述了近年来影响草地生态系统土壤氮素矿化有关因素的一些进展．     

京郊密云县农业生态系统植物蛋白生产的能量效率研究

植物蛋白是人类生存最基本的蛋白源,其生产力水平一定程度上制约着系统蛋白生产的规模。能量投入(尤其是化石能)是影响植物蛋白生产的重要因素。     

土壤-小麦生态系统的磁化效应及其生态指示

应用室外盆栽试验方法,将土壤磁效应与生物磁效应相结合,研究了磁处理土壤对土壤-小麦系统健康的影响．结果表明,磁处理棕壤后土壤-小麦系统的健康状况得到较为明显的好转,包括使小麦种子提前出苗,出苗整齐一致;增加小麦幼苗的株高、主茎叶片数、分蘖数、单株根数和单株叶面积;使小麦根系的总吸收面积、活跃吸收面积、活跃吸收面积占总吸收面积的百分比提高;增加成熟小麦的有效穗数、结实小穗数、平均穗粒数、千粒重,减少不孕小穗数,提高小麦的生物学产量．在此基础上,对土壤-小麦系统磁化健康效应的生态指示进行了理论探讨,其中,200mT磁场强度是适于小麦生长的最佳磁处理参数．     

Loss of soil and nutrients by surface runoff in two agro-ecosystems within an Andean paramo area

High Andean paramo and cloud forest ecosystems in South America are undergoing transition to agricultural activities such as potato farming and cattle grazing in many areas. There is a lack of data quantifying the contributions of these land uses to soil erosion and nutrients loss. Thus, we assessed soil quality in patches of potato crops and pasture for cattle grazing, and tested soil and nutrient loss from these two land uses in response to heavy rainfall simulation rates (100 mm h⁻¹). Physico-chemical analyses were also carried out in soil and runoff water samples. We found that potato farming had more severe impacts on soil quality, with substantial loss of the silt fraction (low silt levels of 11.9% were found in soil composition) that prevents aggregates formation and increase soil instability. Furthermore, we found that potato farming resulted in much higher soil loss rate (5.67 g h⁻¹) compared to that of pastoral land use (0.61 g h⁻¹). Meanwhile, N and P average losses measured in runoff were 1.22 mg N-NO₃ l⁻¹ plus 0.12 mg P-PO₃ l⁻¹ for the potato crop, and 0.86 mg N-NO₃ l⁻¹ plus 0.09 mg P-PO₃ l⁻¹ for the pastures, respectively. We postulate that more effective and continuous rooting prevents soil disaggregation in pasture relative to cropping, and that continuous and extensive foliage protects the soil from rain-splash erosion. Finally, direct relationships appeared between the two agricultural practices evaluated and the loss of soil and nutrients. Thus, if anthropogenic practices such as those studied herein continue their widespread trend observed in recent years in the region, then two of the most important paramo eco-systemic services, that is, water regulation and high water quality supply, may be impaired with all the consequences this brings for human settlements and their livelihoods located down waters.     

中国蚕桑生态系统能值分析

蚕桑生态系统是我国农业生态系统的重要组成部分.本文采用能值评估原理和方法,系统研究了中国蚕桑生态系统的内部结构及其与外界自然、环境、经济之间的关系,定量计算了反映中国蚕桑生态系统的能值指标,并与中国农业生态系统相比较.结果表明,中国蚕桑生态系统能值投入率(EIR)为3.78,能值产出率(EYR)为4.68,环境负载率(ELR)为0.18,系统能值可持续指标(ESI)为26.0,表明中国蚕桑生态系统环境压力小,生态效益良好,但需进一步提升科技水平,以降低劳动力投入,促进蚕桑资源综合利用.     

米草生态工程加环效益能值分析

根据生态工程加环原理,在互花米草生态工程(Spartina alterniflora Ecological Engineering,SAEE)基础上设计一个深度开发的增益环,选取天然植物纤维与互花米草提取物——生物矿质液(Biological Mineral Liquid,BML)共同制成降脂胶囊,并应用能值分析的方法对SAEE+胶囊的加环设计(SAE Eand Capsule SAEEC)进行了经济、生态、社会复合效益评估,与SAEE相比,加环设计(SAEEC)的经济投入增加,能值投资比率(Emergy investment ratio,EIR)是SAEE的1．37倍;经济收益是SAEE的2．13倍,经济收益产投比是SAEE的1．46倍;净能值效益(Netemergy yield,NEY)是SAEE的3．18倍,净能值产出率(Evaergy yield ratio,EYR)是SAEE的2．20倍,经济效益和生态效益均得到提高,体现了生态工程加环增益的基本设计原则。     

Impact of CO2 enrichment on the regional evapotranspiration of agro-ecosystems,a theoretical and numerical modelling study

This paper gives a brief overview of factors determining evapotranspiration of vegetated surfaces. It indicates which of these factors are sensitive to CO₂ enrichment. A qualitative analysis is presented of the impact of large scale climate changes.Data in literature indicate that the surface resistance of vegetated areas may change within the range –25% and +50% if the atmospheric CO₂-concentration doubles. The impact of such changes on regional scale transpiration is evaluated using a numerical model in which the interaction between the evapotranspiration and the Planetary Boundary Layer is accounted for. It is concluded that the impact of CO₂ enrichment on the transpiration at the regional scale is relatively small for aerodynamically smooth surfaces (between +7% and –11%). For aerodynamically rough surfaces the effects are somewhat larger (between +15% and –21%).     

草地农业生态系统的碳平衡分析方法

根据草地农业生态系统的结构,它的碳平衡为4个生产层的碳平衡之和,也是3个界面的碳平衡之和,而某一生产层或者某一界面的碳平衡则是其固定、输入、排放和输出的碳之和。草地农业生态系统4个生产层的碳平衡分析方法定量重要生产环节的碳汇与碳源过程,便于草业生产改进碳汇管理;草地农业生态系统3个界面的碳平衡分析方法显示碳源和碳汇的发生机理,及其空间和数量关系,便于调控草业生产组分以增汇减排;但是,这两个方法不易区分碳的来源和去向,难以明确其利用效率。草地农业生态系统碳平衡分析的输入/输出法定量地指示碳的来源和去向,以及碳效率,计算简单,但是较为概括,不利于牧场尺度的草业碳汇管理。以中国祁连山甘肃马鹿牧场和澳大利亚塔斯玛尼亚奶牛牧场为例,用3种方法分析了两个牧场的碳平衡,结果表明,放牧管理的草业系统的主要碳源是休闲旅游、产品加工流通环节产生的温室气体,主要碳汇是草地和土壤中贮存的碳,好的草地管理可以增汇减排。     

城市能源利用碳足迹分析——以厦门市为例

城市能源利用碳足迹分析综合考虑直接与间接碳排放,对于深度分析碳排放的本质过程、制定科学全面的碳减排计划具有重要意义。以厦门市为研究案例,应用碳足迹的混合分析方法,对厦门市2009年能源利用碳足迹进行了分析,除了包括传统研究中的城市能源终端利用产生的直接碳排放,还计算了跨界交通和城市主要消耗物质的内含能引起的间接碳排放。研究结果表明:(1)城市边界内的工业、交通、商业等部门的能源消耗产生的直接碳排放(即层次1和层次2)只占到总碳足迹的64%,而一直被忽略的跨界交通和城市主要消耗物质的内含能引起的间接碳排放(层次3)占到36%;(2)在直接碳排放中,工业部门的碳排放贡献率最大,占到直接碳排放的55%,其中化工行业带来的碳排放占到工业部门的25%;(3)在间接碳排放中,跨界交通引起的碳排放占间接碳排放的27%,其中长途道路运输贡献率最大,占跨界交通碳排放的38%;主要材料内含能碳排放占间接碳排的73%,其中燃料的内含能碳排放占总内含能的份额最大,达51%。;(4)从人均碳足迹角度比较,厦门市人均碳足迹和丹佛市的人均直接碳排(层次1+层次2)分别为5.74 t CO2e/人、18.9 t CO2e/人,包含3个层次的人均碳足迹分别为9.01 tCO2e/人、25.3 t CO2e/人,其中跨界交通引起的碳排放均占总碳足迹的10%左右,主要材料的内含能引起的碳排放分别占到总碳足迹的26%、15%;通过国内外典型城市不同层次碳足迹比较可见厦门还是相对低碳的,但有个显著的特点是主要消耗物质的内含碳排放比例较高,这在一定程度上说明了发展中国家城市消耗更多的基础材料,进一步证明了传统核算中忽略的第3层次碳排放核算与管理的重要性。     

Studies of emergy flow in a compound agro-ecosystem in the Taihu Lake area, Jiangsu Province, China

Emergy flow in a compound agro-ecosystem in the Taihu Lake area of Jiangsu province, China, is studied with a set of numeric models. Model parameters are based on 11 years of records. Results show that total emergy production of two producing subsystems will decline although emergy input into the two subsystems and emergy production of the fish subsystem are growing. Emergy efficiency of the producing subsystems, both gross and net, will decrease, while emergy efficiency of the compound ecosystem will grow up first and then gradually decline. Net emergy production of the producing subsystems will gradually decline, but that of the compound ecosystem will firstly increase and then decrease. Net emergy allocation per human capita in the compound ecosystem will slowly inecrease, but it will decrease if the animal subsystem is removed from the ecosystem; this shows that the animal subsystem is a necessary part of the compound ecosystem. Relative to buffering capacity, emergy efficiency of the compound ecosystem, and recent living quality of local people, sustainable development of the ecosystem is discussed.