土地整理工程影响下农业生态系统服务价值的变化

以重庆市合川土地整理项目区为例,对项目区整理前（2003年）、后（2007年）农业生态系统功能的变化进行量化描述,将工程设计和影子价格法相结合对干扰功能进行了量化,并采用成本效益分析法进一步解释生态系统功能的经济学意义,分析了工程影响下区域农业生态系统服务价值的变化.结果表明：与土地整理之前相比,研究区农业生态系统服务价值在整理后有所改善,其中增幅最大的是养分循环功能,变化最小的是土壤保持功能;在土地整理项目中,农田水利、田间道路和土地平整工程带来的生态服务价值改变主要体现为干扰能的变化.项目建成后第7年到第35年,研究区成本效益率处于高速增长期,之后趋于稳定,表现为较弱的生态压力和较少的生态服务价值损失,有利于区域生态环境的改善.     

土地整理的生态系统服务价值评估与生态设计策略——以吉林省大安市土地整理项目为例

土地整理作为土地利用变化的重要驱动因素,显著改变土地利用和景观格局,对区域生态系统功能及其服务价值产生影响.本文以吉林省大安市的土地整理项目为例,利用生态服务价值模型计算了村域、镇域和县域尺度下土地整理区的生态服务价值及其总量变化.结果表明: 以增加耕地为目标的土地整理项目易造成草地和湿地等具有较高生态服务价值的地类减少,导致不同尺度下土地整理区生态服务价值总量出现不同程度的下降.村域尺度下,整理后研究区总的生态服务价值为796.14万元,较整理前减少10.5%;镇域尺度下,整理后总的生态服务价值为84301.26万元,较整理前减少14.2%;县域尺度下,整理后总的生态服务价值为120585.76万元,较整理前减少33.1%.根据土地整理的生态服务价值评估,从提高生态功能入手,最后提出了土地整理的景观生态设计策略,以期为土地整理的持续发展提供决策依据.     

土地整理过程中碳量损失与生态补偿优化设计

土地整理改变了项目区土地利用结构,打破了生态系统碳循环平衡。在土地整理实施的过程中以及实施以后一段时期,项目区生态系统碳蓄积量必然损失．从而使项目区农业生态系统由碳汇变成了碳源。以湖北省荆门市东宝区崔院村土地整理项目区为例,拟通过对生态系统碳蓄积量的估算,并采用线性规划的方法求算土地整理规划设计的最佳土地利用结构,从而实现对土地整理所引起的生态系统碳量损失进行补偿的目标。结果表明,为了实现土地整理的耕地面积最大化目标,通过采用线性规划的方法所得到的土地利用结构优化方案能够很好地满足规划设计所涉及的各类用地的面积以及生态系统的碳量平衡等约束条件。耕地面积增加量占总土地面积的11．94％实现丁最大化目标．同时满足了道路系统和水利灌溉系统以及居民点等用地的需求,而人工林地的面积必须增加3.90hm^2,也就实现土地整理前后生态系统碳量的平衡。     

农地整理中路沟渠生态化设计研究进展

农地整理是人类对农田生态系统的强烈干扰.传统农地整理中路沟渠设计的主要技术经济指标是方便生产通行和调配水资源以及提高水的利用率,尚缺少系统化、生态化考量,已经影响了农田物种扩散,导致生物栖息地环境的退化,并对农田生态系统的生物竞争机制、缓冲和补偿能力、抵御虫害能力产生了显著的负效应.本文系统总结了路沟渠生态化的功能,着重介绍了近年来生态化路沟渠的形式与结构设计、路沟渠生态工法参数的试验以及路沟渠生态材料选择的技术和方法.未来的相关研究应根据各级道路、灌排沟渠的不同功能要求和规格,按照田间不同生物的习性和栖息要求,精确设计能够满足大多数生物需求的农田路沟渠形态、结构和控制性尺寸,切实解决农地整理带来的上述问题.     

土地整理项目区的景观格局及其生态效应

目前项目角度的土地整理生态效应评价较少,受到研究幅度的制约,而且已有研究中对景观格局优化目标和生态效应的系统分析较少.选择典型的土地整理项目作为研究案例,以GIS和景观指数为研究手段,结合景观格局优化目标建立相应的指标体系,对土地整理的生态效应进行评价.研究表明,土地整理项目的生态效应指标体系包括提升生物多样性、维持物质和能量流通、维持景观格局稳定、提升生活环境品质、提高生态服务价值等5个方面.研究区土地整理具有正效应和负效应,最大斑块面积提高、斑块密度减少、聚集度提高、廊道宽度和连通度提高、缓冲区宽度增加、植被覆盖增加、合理功能分区是土地整理的正效应,而景观多样性降低、分维数减少和生态服务价值降低是其负效应.因此,在土地整理规划和设计时应融入景观设计和生态保育思想.     

基于生态流方法的土地整治项目对农田生态系统的影响研究

将土地整治活动作为外界对农田生态系统(项目区)集中性的外部激励,以陕西关中凤翔县典型土地整治项目为例,分析了项目实施前后生态流(物质流、能量流、信息流)变化状况,建立了土地整治生态影响概念性模型,明确了相应生态流的流向与路径关系,使用可用能法和能值法测算项目区外部输入及生态产品输出,应用生态流分析法,对土地整治项目生态流和系统效率进行了定量计算。根据设定的土地整治工程使用年限,评估了项目实施后区域净生态价值、自然资源依赖度、可更新资源依赖度、生态产出率、生态承载力和生态可持续度等指标的时间变化过程。得到以下研究结果:(1)可用能法和能值法测算出的系统生态效益均呈现由项目建设初期陡降为负值,而后指数增加,再趋于平稳的过程;(2)可用能法测算出项目实施后的第29年,生态效益由亏转盈,体现出系统从被扰乱后恢复自然平衡状态的过程;(3)能值法测算出项目实施后的第4年,生态系统趋于平衡状态;(4)研究区土地整治项目的经济效益为负,于项目实施3a后趋于平稳,总投资中农业生产年投入占资金总额的78.35%。通过可用能和能值方法的结合,可以定量计算系统稳定性,为土地整治项目的物质、劳动力和资金投资选择等提供借鉴。     

土地整理对土壤微生物群落多样性的影响

土地整理保证了我国耕地总量的动态平衡和占补平衡,已成为实现国土资源集约利用的主要手段,但整治过程中的强度扰动会对土壤质量产生一定的影响.为了解土地整理对土壤微生物多样性的影响,采用PLFA法研究了土地整理1年(Z1a)、4年(Z4a)后土壤微生物群落多样性的变化.结果表明: 与未整理(Z0)相比,土地整理1年后,土壤pH值提高了14.6%,土壤有机碳质量分数降低了65.4%;各菌群磷脂脂肪酸PLFAs含量和相对丰度均显著下降(P<0.05),下降幅度达43.4%～63.7%和25.2%～53.9%;真菌/细菌(F/B)显著下降(P<0.05),降低了35.9%,而革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G⁺/G^-)升高明显,增加了56.1%,均与有机碳的降低和pH值的升高有显著相关关系;土壤微生物多样性Shannon指数和均匀度指数(E)均显著下降,Z0与Z1a、Z4a之间的差异达显著水平;土地整理4年后,表征土壤微生物群落多样性的各指标相比整理1年的样地有所提升,但与未整理样地仍有显著差异.综上,土地整理显著影响着土壤微生物群落的组成,降低了土壤生态系统的稳定性.     

基于景观连接度的土地整理生态效应评价

近年来,土地整理区的生物多样性保护和景观功能的维持受到广泛关注。本文选取贵州省道真县洛龙镇国家重点土地整理项目区,运用基于结构与功能相结合景观连接度模型(综合连接度(IIC)和连接度概率(PC)),计算了500、1000、2000、3000和4000m种群迁移扩散距离阈值情景下,土地整理前后各生境斑块对景观连接度的重要程度,识别重要斑块变化范围,从功能角度评价整理后的生态效应。结果表明:连接度指数能较好地识别土地整理前后各生境斑块的重要类别及其改变;其中,巨型斑块所占面积最大,分别占总面积的57.0%和57.2%;小型斑块数目整理前后分别占斑块总数的48.0%和48.9%;空间上,斑块的重要性分布也产生一定的变化。整理后生境斑块的连通性较整理前也有所下降,IIC和PC平均值分别为0.434和0.680,且随着距离阈值的增大,连接度逐渐增大。巨型斑块对生境斑块景观连通性的相对重要值最大,中型斑块和大型斑块次之,小型斑块最低。研究表明,土地整理过程中,大面积生境斑块和"踏脚石"斑块对维持土地整理生态效益具有重要作用。     

乡镇耕地整理对耕地景观破碎度的影响研究

耕地整理是社会经济发展到一定阶段,对耕地利用由粗放型向集约型转变的客观要求,是当前和今后相当长时期我国土地整理的主要内容.全国各地尤其是经济发达地区的耕地整理工作开展迅速,但由于目前我国耕地整理尚处于初级阶段,大多数地区耕地整理的主要目标和基本动力仍是增加耕地数量,实践中往往偏重耕地整理的经济效益,而耕地景观保护则未引起足够重视.本文以桐乡市3个乡镇为研究对象,以土地生产率、土地利用率和投资能力作为评价因素,采用综合评分法对耕地整理强度进行分级;在ARCINFO 和ERDAS地理信息系统软件支持下,运用景观破碎度指数、斑块数量、斑块密度等分析了耕地整理对耕地景观破碎度的影响及景观破碎度和整理强度的相互关系.结果表明,耕地整理使得耕地景观破碎度升高,耕地被分割、破碎的程度加剧;随着整理强度的增加,耕地景观破碎化程度相应增加.因此,在开展耕地整理时,必须遵循可持续发展的基本原理,注重耕地景观保护,朝着生态环境保育型土地整理方向发展.     

时空信息熵在延河流域生态可持续性分析中的应用

视流域为一个有生命力的不可分割的有机整体,为表征其生态可持续性,从熵的视角出发,提出结合空间信息熵和时间信息熵的时空信息熵方法。其中空间信息熵用于表征生态系统格局在空间分布的有序程度,时间信息熵用于度量生态系统的动态演变是否有序,时空信息熵方法将格局和动态有机结合,定量分析流域生态系统的可持续性。以延河流域为研究区,基于土地利用数据和归一化植被指数数据,利用时空信息熵方法分析2000-2018年延河流域生态可持续性。结果表明:(1)延河流域生态系统格局朝着有序的方向变化,此间整体处于生长期或恢复期;(2)时间信息熵结果呈现空间异质性,耕地、中低覆盖度草地和其他林地的时间信息熵值较高,生态弹性能力更强;(3)研究区生态可持续性以"强"和"较强"为主(61%),广泛分布在其中部和北部地区,表明流域的生态弹性能力总体增强,生态可持续状况明显改善。对基于熵视角研究生态可持续问题的有益探索,为延河流域及黄土高原其他类似流域的生态保护和修复提供借鉴和参考。     

治沟造地背景下延安市农业生态经济系统耦合发展分析

治沟造地是继退耕还林工程后延安市实施的又一项重大生态环境治理工程。研究治沟造地工程背景下延安市农业生态经济系统耦合关系的发展变化,对科学评价治沟造地工程生态经济效益和黄土高原地区农业生态经济协调与可持续发展具有重要意义。本研究通过构建农业生态经济系统耦合协调度模型和耦合度模型,定量分析了2010—2018年延安市农业生态与农业经济系统的综合评价指数变化、耦合协调状态及耦合度演变趋势。结果表明: 2010—2018年间,延安市农业生态系统综合评价指数和农业经济系统综合评价指数均呈现S型增长曲线,两者变化趋势较为一致;农业生态经济系统耦合协调度指数由0.51增长至0.72,耦合协调状态由初级协调水平发展为良好协调水平,说明该区域农业生态与经济关系不断改善,系统耦合关系向相互协调的方向发展;研究期间,延安市农业生态经济系统耦合演变过程较为复杂,系统耦合趋势经历了“衰退耦合、协调耦合、修复耦合、协调耦合”阶段,2018年耦合关系处于经济快速增长的协调发展阶段。治沟造地工程促进了农业生态经济系统的耦合协调发展,但其生态经济效益具有一定的滞后性。     

景观生态学在土地整治中的应用研究进展

在土地整治中融入景观生态学理念是推动土地整治生态建设的必然要求。阐述了土地整治中的景观生态学原理,分析了相关文献变化和研究重点,总结了中国土地整治中的景观生态学研究现状,提出了土地整治中的景观生态学研究展望:(1)重视土地整治中景观生态学的基础理论研究,构建土地整治的景观生态学理论与技术体系;(2)加强土地整治的景观动态与生态效应机制研究,建立适用土地整治景观生态影响的方法和模型;(3)强化土地整治的多尺度和长序列景观生态研究,揭示土地整治过程中的尺度效应和多尺度耦合机制;(4)加强土地整治中多种生态系统服务的集成与优化,强化用于指导土地整治生态规划设计与管理工作,以期为深化土地整治中的景观生态学研究提供借鉴和启示。     

土地整治的生态环境效应:作用机制及应用路径

随着生态文明理念的不断落实和土地多功能管理的转型,土地整治的生态化发展开始进入全面创新与实践探索的关键时期.系统梳理土地整治的生态环境效应理论研究与实践探索的发展过程,明确“新时代”下学科研究的服务方向和实施路径,对于实施“生态化”土地整治战略非常重要.本文以2000年以来国内外有关土地整治生态环境效应的文献为分析对象,采用Citespace 1.0软件的文献计量分析及文献归纳方法,对土地整治的生态环境效应研究热点进行识别,并从生态环境要素、生态景观、生态系统服务3个方面总结并提炼了土地整治生态环境影响的作用机制.在此基础上,从区域生态系统服务水平测度及障碍因子诊断、土地整治对区域生态系统服务的影响效应及其机制、基于生态系统服务提升的生态化土地整治模式构建等方面提出未来“生态化”土地整治的应用路径,旨在为我国“山水林田湖草”生命共同体的修复与建设提供科学依据.     

东北苏打盐碱地生态治理关键技术研发与集成示范

"东北苏打盐碱地生态治理关键技术研发与集成示范"项目(2016YFC0501200)由国家重点研发计划提供资助。项目主要针对东北土壤盐碱导致的生态环境恶化、限制区域生态恢复和经济发展的问题,综合考虑东北盐碱地区气候条件、盐碱程度和土地利用方式等差异,研究东北苏打盐碱地形成机理及障碍消减机制,研发适用于苏打盐碱地治理的微生物、植物种植与修复关键技术,研制盐碱地治理工程装备和产品,建立苏打盐碱地综合治理和生态产业模式,在东北苏打盐碱地典型分布区开展县域示范,为苏打盐碱地长效治理提供范式,实现生态、经济、社会效益共赢的盐碱地治理良性循环。