基于能流物流理论的农牧交错带生态治理模式研究——以内蒙古后山旱农区为例

中国北方农牧交错带的生态环境问题引起了人们广泛关注．经过多年的攻关研究。以能物流理论为指导,根据地处北方农牧交错带的后山旱农区的自然、社会、经济特征,提出了以丘陵为单元的生态治理模式,1999年对传统顺坡种植模式、人工草地模式和生态治理模式进行观测．能物流分析结果表明。生态治理模式与传统的种植模式相比,能提高太阳能利用率8．3％,提高能量输出量8．7％,提高能量转化效率19．4％,N的输出量提高26．5％,转化效率提高57．1％,P的输出量提高12．1％,转化效率提高45．0％。水分利用效率提高17．7％．人工草地模式与传统模式和生态治理模式相比,其太阳能利用率、能量输出量、能量转化效率都是最低的．治理模式产出最多,盈利最多,是经济效益最好的模式,经济效率比传统模式提高16．1％。     

农牧交错带研究进展

农牧交错带是典型的生态脆弱区、贫困区和多民族聚居区,是我国生态安全的重要屏障.综述了农牧交错带发展的历史演变过程,分析了当前农牧交错带农牧业生产所面临的主要问题,建议今后对农牧交错带的研究应集中在以生态学为基础的跨学科研究;其热点领域应集中在农牧交错带生产力生态学、恢复生态学、界面生态学、放牧生态学,农牧交错带的健康诊断和价值评估等方面.其中生产力生态学是提高生产效率的保证,应加强农牧交错带农田草地系统耦合生产方式的研究;恢复生态学是治理退化农牧交错带的基础;界面生态学是剖析退化农牧交错带的切入点;放牧生态学是调控农牧交错带农田草地退化的手段;健康诊断有助于对农牧交错带进行客观的评价;价值评估则是对农牧交错带生态系统效益和服务的估算.     

基于生态系统服务功能的中国北方草地及农牧交错带区划

以北方草地和农牧交错带草地类型区域分异为基础,重点考虑不同草地类型的生态系统服务功能,在综合分析了北方草地和农牧交错带生态环境基本特征的基础上,确定了草地生态功能区划的原则、依据、方法及命名,然后在"3S"技术的支持下,将北方草地和农牧交错带分为北方草原区、北方荒漠区和农牧交错区3个一级区及10个二级区,对各个功能区的区域范围、主要生态环境问题、主要的生态服务功能及为了功能区的保护与可持续发展而需要采取的措施都进行了详细论述。区划结果对认识北方草地与农牧交错带不同草地类型生态系统服务功能的重要价值,对草地资源的合理利用和农业生产的合理布局、对生态环境保护与建设规划及对维护区域生态安全、实现区域的可持续发展都具有重大意义。     

北方农牧交错带沽源农田-草地界面土壤水热空间特征

农田-草地景观界面是我国北方农牧交错带景观组成部分,研究该界面生态特征的格局和过程是完善北方农牧交错带研究的热点领域.首次采用地统计学方法中的半变异函数、克里格插值估计、空间分布图等方法研究北方农牧交错带河北沽源地区的农田-草地界面(CGB)土壤水热的空间异质性和界面空间效应.结果表明:根据不同尺度下的土壤水热空间异质性各参数的变化趋势确定较为合理的采样粒度为 0.5m×0.5m;农田-草地界面0～20cm土层土壤含水量为中等变异,土壤温度为弱变异,不同采样粒度空间结构特征定量研究得到土壤水分变程范围(A_0)为2.93～15.4m,且为中到强度的异质性程度(MSH),土壤温度变程为3.75～20.99m,表现为强空间异质性;验证在农田-草地边界向两侧的一定范围内土壤水热存在过渡型界面效应,且具不同的生态梯度.该研究结果是认识农田-草地界面和进一步开展该界面功能研究的基础,对深入研究北方农牧交错带农田-草地界面非生物水热界面具有重要意义.     

中国北方农牧交错带生态系统的独特性及其治理开发的生态学原则

基于我国农牧交错带生态恶化问题迄今未解决的现实,对此带的现行定义进行了再思考,提出它是在独特的历史和人文背景下逐渐形成的一种动态区域,因而似不宜从地理学或生态学或植被学的角度单一地研究其属性,将其仅仅看作为生态过渡带,而应更多注意其生态－社会－经济复合系统的特性,并据此考虑治理对策,我国北方农牧交错带兼具生态服务和支持相当密度人口的生存,发展两大功能,在不可能照搬发达国家治理途径的前提下,须采取跨学科的方法,寻找能较好地协调生态与经济关系,符合自然和经济规律的农业结构及相应资源利用和维护方向的新途径,确立以有利于提高“生态系统生产力”水平,从而为受损生态系统提供较多启动能／物流和货币流的草,畜支柱产业及其植被重建的策略。     

北方农牧交错带温性盐碱化草地土壤呼吸对不同形态氮添加和刈割的响应

农牧交错带草地生态系统兼受农业和牧业的影响, 属于脆弱生态系统, 尤其是养分贫瘠的盐碱化草地, 其生态系统结构和功能对外界干扰的响应更加强烈。位于晋西北地区的农牧交错带盐碱化草地, 地理位置独特, 区别于天然牧区草地生态系统。由于毗邻农田, 农业氮肥的过量使用促进了活性氮气体排放, 同时使得农牧交错带草地土壤碳氮循环发生改变。刈割是北方农牧交错草地生态系统的主要管理方式, 为了深入探究氮添加和刈割管理方式对农牧交错带草地碳循环的影响, 进一步厘清该区域草地生态系统的碳动态问题, 该研究设置了一个不同形态氮添加和刈割的裂区实验, 测定土壤呼吸对不同形态氮肥添加和刈割的响应, 为进一步科学管理该区域草地提供可靠的依据。实验样地位于山西省右玉县境内的“山西农业大学农牧交错带草地生态系统野外观测研究站”, 于2017年设置不同形态氮添加和刈割处理, 实验处理包括对照(不刈割和刈割)、尿素添加、缓释尿素添加、刈割+尿素添加、刈割+缓释尿素添加, 每种处理6个重复, 共36个小区。在不同处理条件下测定土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分、土壤微生物生物量、土壤无机氮含量、植物地上和地下生物量, 并计算土壤累积碳排放量及CO₂通量。研究结果表明: (1)短期(2017-2018年)尿素和缓释尿素的添加显著提高了该地区土壤呼吸速率和土壤累积碳排放量。与添加缓释尿素相比, 添加尿素处理下的土壤呼吸速率和累积碳排放量更高; (2)刈割显著降低土壤呼吸速率和累积碳排放量; (3)短期氮添加和刈割的交互作用对土壤呼吸速率没有显著影响。因此, 短期氮添加促进了北方农牧交错带盐碱化草地土壤碳释放, 刈割抑制土壤呼吸, 降低了累积碳排放量, 这可能是由于刈割移除地上植物, 减少了凋落物的输入, 底物减少导致土壤微生物活性降低。但是随着处理时间的延长, 氮添加和刈割对该农牧交错带盐碱化草地土壤碳动态的影响还有待进一步探究和发现。     

北方农牧交错带温性盐碱化草地土壤呼吸对不同形态氮添加和刈割的响应

农牧交错带草地生态系统兼受农业和牧业的影响,属于脆弱生态系统,尤其是养分贫瘠的盐碱化草地,其生态系统结构和功能对外界干扰的响应更加强烈。位于晋西北地区的农牧交错带盐碱化草地,地理位置独特,区别于天然牧区草地生态系统。由于毗邻农田,农业氮肥的过量使用促进了活性氮气体排放,同时使得农牧交错带草地土壤碳氮循环发生改变。刈割是北方农牧交错草地生态系统的主要管理方式,为了深入探究氮添加和刈割管理方式对农牧交错带草地碳循环的影响,进一步厘清该区域草地生态系统的碳动态问题,该研究设置了一个不同形态氮添加和刈割的裂区实验,测定土壤呼吸对不同形态氮肥添加和刈割的响应,为进一步科学管理该区域草地提供可靠的依据。实验样地位于山西省右玉县境内的"山西农业大学农牧交错带草地生态系统野外观测研究站",于2017年设置不同形态氮添加和刈割处理,实验处理包括对照(不刈割和刈割)、尿素添加、缓释尿素添加、刈割+尿素添加、刈割+缓释尿素添加,每种处理6个重复,共36个小区。在不同处理条件下测定土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分、土壤微生物生物量、土壤无机氮含量、植物地上和地下生物量,并计算土壤累积碳排放量及CO_2通量。研究结果表明:(1)短期(2017–2018年)尿素和缓释尿素的添加显著提高了该地区土壤呼吸速率和土壤累积碳排放量。与添加缓释尿素相比,添加尿素处理下的土壤呼吸速率和累积碳排放量更高;(2)刈割显著降低土壤呼吸速率和累积碳排放量;(3)短期氮添加和刈割的交互作用对土壤呼吸速率没有显著影响。因此,短期氮添加促进了北方农牧交错带盐碱化草地土壤碳释放,刈割抑制土壤呼吸,降低了累积碳排放量,这可能是由于刈割移除地上植物,减少了凋落物的输入,底物减少导致土壤微生物活性降低。但是随着处理时间的延长,氮添加和刈割对该农牧交错带盐碱化草地土壤碳动态的影响还有待进一步探究和发现。     

草基-鱼塘生态系统的能量转化与养分循环研究

应用模拟试验的方法,研究了“草基-鱼塘”系统中的能量转化与养分循环.结果表明,该系统中饲草对太阳能的利用率为0.83%,鱼对饲料能的转化率为7.3%.与以粮食作为鱼饲料比较,单位面积草地的产鱼当量是粮食作物的1.6倍.鱼对饲料N、P、K的转化率分别为16.8%、32.3%和2.0%.塘泥沉积的N、P分别占饲料的23.4%和56.1%;猪对饲料N、P、K的转化率分别为20.5%、33.7%和4.6%,猪粪尿回收饲料N为36.4%、P为63.8%、K为39.4%.猪-草-鱼结合的基塘系统其能量和养分转化效率均高于单一的养鱼系统.     

论华北农牧交错带生态与经济建设的策略与途径

华北农牧交错带自成型农作至今的百余年内,农牧业长期封闭、耗竭式生产,导致土地资源呈现沙化、碱化与贫瘠化演替,生态退化直接威胁着京、津及华北地区的生态安全,发挥市场经济下区域间互补性合作生产优势,组织农牧产品有效交流,建立开放式农牧生产结构。成为促进华北农牧交错带生态环境与社会经济互依发展的重要策略,基于不同效益主体的建设目标差异性及生态与经济演进态势的矛盾性,提出了华北农牧交错带生态一经济建设的技术途径,通过乔灌围网、草地培育,实现立体与平面相结合的土地生态防护体系;通过集约生产喜凉蔬菜、组织实施南秸北饲,发展区域特色优势产业,实现农业经济的突破。     

北方农牧交错带鼠害生态治理对策——以长爪沙鼠为例

中国北方农牧交错带是典型的生态脆弱区,但也是我国遏制土地荒漠化、沙化东移和南下的重要生态安全屏障带。鼠害一直是困扰该地带农牧业生产发展的重要生态问题之一。就鼠害防治而言,随着人们生态与环境安全意识的提高,研究和制定以生态系统为中心,注重自然调控作用,突出控害和经济双重持续增益的生态治理方法越来越为人们所关注。本文以内蒙古农牧交错区主要鼠类——长爪沙鼠(Meriones unguiculatus)为例,在概述该鼠集群—贮食—空间行为及其对食物丰度的生态适应特征基础上,针对农牧交错区鼠类行为适应特征提出结合当地农事活动进程—栖息地管理的协同控害原理及实施要点。为运用行为生态学原理,探索可同步整合无公害持续控制和整体效益目标的生态治理途径及其应用提供启示。     

边际生态系统管理的理论与实践--我国北方草原与农牧交错带“优化生态-生产范式”构建

在新世纪国家西部大开发的战略决策实施中,北方大草原及其东南边缘的农牧交错带,是对国民经济和生态环境保育极其敏感和至关重要的前沿阵地.在过去的世纪中,草地与农牧交错带因不合理的土地利用方式,如滥垦、过牧、樵采等,使这一区域的生态系统受损,土地风蚀沙化、水土流失、盐碱化、干旱化加剧,生产力降低,风沙灾害和虫鼠害频发,造成对农牧业生产与人民生活的严重危害和生态环境的重大威胁,成为首都及东部地区沙尘天气的主要沙源地.     

人地作用关系中生态陷阱现象解析

选择我国北方农牧交错带作为案例对象,分析了该区人地作用关系中生态脆弱的本质与恶性循环链式反应的机理,并用生态陷阱来类比描述人地作用关系中的这一现象过程.指出生态陷阱是特定生态系统属性与相应的人类活动干扰耦合导致人地作用自驱动机制形成,最终导致人地关系不断衰减恶化的现象和过程,本质上是人地作用过程中产生了路径依赖,进入了一种低水平的轨道锁定状态.生态陷阱概念或者研究视角的提出将为生态系统管理、生态建设与恢复提供更加清晰的思路,结合农牧交错带的问题提出了该区生态建设的方向性建议.     

宁夏农牧交错带村域景观演替及驱动机制

人类活动与景观格局的关系及其调控,一直是景观生态学研究的核心领域之一。农牧交错带因其环境波动、土地宜农宜牧和政策摇摆,自然生态和地方文化逐渐式微,保护和恢复现有的半自然景观以及由此产生的生物、生态和文化等功能的任务越来越紧迫。本研究以位于农牧交错带的宁夏盐池县皖记沟村为对象,运用遥感资料和访谈调查、地学考察相结合的方法,分析1964—2019年景观变化特征,探讨其景观演替规律及其自然和社会驱动机制,以及景观类型之间的互作机制。结果表明: 研究期间,皖记沟村由草地、耕地、沙地为主的景观结构演变为以草地、灌木林地、沙地、耕地为主的景观结构,由景观功能分离竞争向初步整合转变,形成了草地-耕地-沙地-灌木林地等确定的演替路径。景观演变的主要驱动机制是政策、人类需求和环境的综合作用。政策往往通过大型的、集中的人类活动促进景观发生改变,而环境通过生态系统内在驱动力,促使景观朝着与本底条件相适应的方向演替。景观演替的主要机理是土壤物理结构变化引起的土壤水分变化以及能适应新环境的植被变化。在资源密度较低的农牧交错带,景观功能分离是引起土地沙化的主要原因之一,景观功能的整合、协同大大缓解了生态恶化的局面。将景观分离竞争转化为景观共生,实现景观类型的互补乃至与外来资源的整合,是维持农牧交错带可持续发展的关键途径。     

人工桤柏混交林生态系统的能量特征

对川中丘陵区 1 1年生人工桤柏混交林生态系统能量特征的研究表明 ,植物热值含量随植物种类、器官、分布层次以及季节等的变化而变化 ;生态系统的能量现存量为2 37.53× 1 0 1 0 J·hm- 2 ,每年以凋落物形式归还的能量为 7.55× 1 0 1 0 J·hm- 2 ·a- 1 ,其中凋落叶是系统能量归还的主要形式 ,其能量归还量占能量归还总量的 70 .2 9% ;生态系统能量净固定量为 2 6.73× 1 0 1 0 J·hm- 2 ·a- 1 ,能量转化效率为 2 .34% ,可见人工桤柏混交林具有较高的能量固定能力和太阳能转化效率 .     

宁夏农牧交错带土地利用变化对土壤质量的影响

在宁夏盐池县分别选取农田、弃耕地、天然草地、人工柠条林地和杨树林地5种土地利用类型作为研究样地,测定土壤理化性质指标,采用土壤质量综合技术指标,阐明中国北方典型农牧交错带土地利用变化对土壤质量的影响规律。结果表明：(1)土壤粗砂粒表现为弃耕地和天然草地显著高于农田、人工柠条林地和杨树林地(P<0.05),土壤细砂粒表现为杨树林地显著高于农田、弃耕地、天然草地和人工柠条林地(P<0.05),土壤极细砂粒和土壤黏粉粒均表现为农田和人工柠条林地显著高于弃耕地、天然草地和杨树林地(P<0.05)。土壤含水量、土壤pH值和土壤电导率表现为农田显著高于弃耕地、天然草地、人工柠条林地和杨树林地(P<0.05)。土壤有机碳含量表现为弃耕地和柠条林地显著高于农田、天然草地和杨树林地(P<0.05)。土壤全氮含量表现为农田显著高于弃耕地、天然草地、柠条林地和杨树林地(P<0.05)。(2)不同土地利用类型的土壤质量指标之间存在显著相关性(P<0.05)。其中,杨树林地各评价指标之间的相关系数最高,天然草地次之,农田、柠条林地较低,而弃耕地最低。(3)土壤质量综合得分大小顺序为：农田>弃耕地>0>草地>柠条林地>杨树林地。研究表明,对水浇农田实行保护性耕作和精细管理,并且农田弃耕后自然恢复成草地,有利于宁夏农牧交错带沙地土壤质量改善,但天然草地和人工林建设样地土壤质量较差。     

北方农牧交错带植被重建中适宜乔、灌、草种的生态区划

因遭受滥垦及过度放牧破坏的中国北方农牧交错带亟待进行植被的恢复和重建.本文从为该区域植被的恢复与重建提供植物物种上的支持出发,对适宜该区域生长与分布的乔、灌、草种进行了生态区划.生态区划的原则概括为4条:生态保育优先、有利生产发展、适地适树适草以及参考行政区划边界.在该原则指导下,依据限定农牧交错带植物生长和分布的主要生态因子:年最低日均温、年大于0℃积温、湿润度指数(年降水量与年大于0℃积温之比)、反映区域地表组成物质、地形及气候特征影响的土壤类型等,将农牧交错带划分为7个不同的生态区域,依次为:Ⅰ.松辽平原西部及大兴安岭山地区,Ⅱ.辽河上游风沙区,Ⅲ.蒙古高原中、东部及冀西北山地区,Ⅳ.吕梁山、太行山、燕山山地区,Ⅴ.鄂尔多斯高原风沙区,Ⅵ.陕北、陇东黄土高原区,Ⅶ.陇中及青海高原东部黄土区.在上述分区的基础上,对以往文献报道中出现的适宜该区域生长和分布的乔、灌、草,包括乡土种和人工栽培或引种的外来种,按其生态习性分别进行了细致的甄别选择,并在文中择其精要予以列出.     

中国北方农牧交错带优化生态-生产范式体系构建

中国北方农牧交错带的生态、生产双重功能决定了其在国民经济发展中的重要战略地位.将系统工程方法论引入对农牧交错带的研究中,构建典型区域内优化的生态-生产范式体系.在建立自然环境要素、生物群落特征、生产与经济以及社会文化和历史变迁四大基本数据库的基础上确定范式体系并设计框架;之后以数学模型和方法为手段分析范式所涉及的植被和其所处的自然、社会环境以及经济等各因素的相互作用的过程和格局及其对区域的贡献,包括对前人工作的综合集成;最终以各种遥感图件、地形图等为基础给出不同范式点的剖面结构图、规划图及说明,设计综合的评价指标体系对范式的可行性、科学性等进行评价择优,为决策者提供优化的生态-生产范式,也就是生态保育阈值内最优的的土地利用格局.最后,给出了农牧交错带内选取的3个范式点的剖面图,建立了范式的初步框架.     

农牧交错带农牧复合系统的可持续机制

农牧复合系统具有综合资源、兼顾生态与生计、环境与经济发展的作用,是农牧交错带脱贫富民的必由之路。目前,农牧复合实践迫切需要建立可持续的运行机制。针对于此,运用农户调查、土地养分测定和农牧测产、分室模型等方法,对宁夏盐池县皖记沟村农牧复合系统的资源支持、农户农牧复合生产方式、农牧复合系统的物质流开展研究。结果表明,促进农牧复合系统发展的主要原因是资源基础和耕地、灌木林地、草地系统耦合的生产方式。目前主要生产饲草料的水浇地和柠条林地的水资源可持续性是农牧复合系统能否长期持续的关键。加强水土资源、饲草料生产和滩羊养殖之间的系统调控和整体协同,是农牧交错带农牧复合系统可持续发展的必然选择。     

北方农牧过渡带农户农业生产系统模式的生态评价和改良研究

农牧过渡带 (或农牧交错带、半农半牧区 )是指我国传统种植业区和传统畜牧业区的镶嵌结合地带。近世纪以来 ,由于人口剧增 ,垦草种粮面积不断扩大 ,滥垦、过牧、滥樵 ,使草地植被大面积消失 ,沙漠化和荒漠化日趋严重。据报道 ,目前我国北方农牧过渡带荒漠化土地面积已达 1 6 7×10 5ｈａ ,占土地总面积的 5 2 73% ,年增长率约为1 39% [3] 。赤峰市是我国北方农牧过渡带较典型、分布面积较大的地区。该地区资源类型丰富 ,互补优势明显 ,特别是农牧结合的潜力巨大。但长期以来这里区域生态环境恶化加剧 ,导致严重的贫困化。解决这一问题的关…     

生态农场的概念及其意义

一、生态农场的概念生态农场是以生态学的理论为依据建立起来的新型的农业生产基地;它是从如何合理地开发和利用能源,提高生产效益,保护环境,一方面按照自然规律,另方面又按照经济规律,把近期利益和长远利益结合起来的农业生产模式。生态农场的理论基础,是不断地提高太阳能转化为生物能、氮气资源转化为蛋白质的效率,加速能流和物流在生态系统中的再循环过程,增加生物生产量,以满足人类日益增长的生活资料的需要。同时要保护环境,维护生态平衡,使人的生态环境向好的方向发展。太阳能是取之不尽用之不竭的能源。在自然生态系统中,太阳能首先是由绿色植物吸