现代集约农业下基塘系统的退化与生态恢复

基塘系统是珠江三角洲地势低洼地貌类型的一种独特的传统人工生态系统。随着现代集约农业的推行和经济的高速发展,基塘系统地区的土地利用方式发生改变,传统的基塘系统严重退化。许多基塘系统种养分离、过度集约化养殖,养殖水体水质恶化,成为区域环境的重点污染源;大量污染物汇集和积蓄在基塘系统,导致有毒有害物质经食物链富集而危及水产养殖和人类健康;由于农业比较利益低下,农民经营基塘系统的积极性下降,部分基塘疏于管理,塘基崩塌、塘泥严重淤积,使不少基塘丧失正常功能,成为生产力很低的退化基塘。在充分调查分析基塘系统退化原因和机理的基础上,根据恢复生态学的原理,提出应用食物链和生态位原理对退化基塘系统进行生态恢复。其主要措施有鱼塘的水体恢复、基面的土壤恢复、环境污染的治理以及基塘面积的合理配比等。     

珠江三角洲三水市种植业结构优化研究

珠江三角洲具有悠久的基塘系统立体生态农业的经营历史 ,随着经济的飞速发展 ,农业生产日益追求经济高增长。但由于物质和能量的不合理投入 ,种养方式不科学 ,农业在获得经济效益增长的同时 ,较大程度上恶化了生态环境 ,导致经济与生态的矛盾日益加深。如何协调经济发展与生态保护两者的关系 ,走可持续发展道路 ,成为亟待解决的问题。本文从产业结构和生产模式科学规划布局的角度 ,探讨经济和生态两者相互协调的途径 ,并以珠江三角洲代表性的农业地区三水市种植业系统为研究对象 ,应用层次分析 (ＡＨＰ)法和线性规划 (ＬＰ)法[4 ]构建系统的…     

红壤丘陵区生态农业模式研究

根据不同坡位上红壤的理化性质分异,建议在红壤丘陵上推行“顶林、谷农、塘渔”生态农业模式。并在塘边建造猪场,以养猪为纽带,实行种养结合,建立饲草－猪－沼、菇－果、粮－果、珍珠的食物链,再定量调控种养结合链环的饲料配置,粪尿投放、制沼育菇和塘淤返田,以提高系统生产力,达到农业可持续发展。     

稻渔综合种养的科学范式

21世纪是渔业的世纪。中国和世界水产业历经数十年的发展为人类应对食品危机做出了巨大贡献。然而,我国传统的水产业对产量的片面追求导致养殖环境日趋恶化,养殖生态系统不断退化,养殖业的可持续发展受到限制。传统稻田其氮素的流失亦是导致农业面源污染的主要原因之一。我国当前的环境问题源于复合生态系统演化进程的缺陷,解决当前的环境问题,必须从优化复合生态系统演化进程着眼。采用优化的生态循环水产养殖模式,如综合水产养殖则可以大大提高氮、磷等养分物质的利用率。稻渔综合种养是一种科学的复合生态模式,可以概括为三种模式,一种是在我国传统稻田养鱼的基础上,逐步发展起来的一种稻渔共生模式,可采取稻鱼、稻蟹、稻虾等多种共作形式;二是稻田作为湿地用于处理水产养殖尾水的模式,属于异位处理形式;三是将稻渔共生和水产养殖相耦合的模式,尤其是与多种水产养殖形式结合或与复合水产养殖系统相结合,甚至是与农牧系统相结合。这第三种稻渔共作模式又称为陆基生态渔场,具有高产、高品质、高生态可持续性等特点,应加强对该创新养殖模式中有机碳、氮、磷等营养收支平衡和循环利用的相关机制以及复合生态系统对外源营养输入的整体响应机制开展研究。概括而言,尾水排放是传统池塘养殖中氮源的主要流失途径,颗粒物吸附沉降是池塘养殖中磷源的主要流失途径,而系统中的碳源则主要是通过鱼类等生物的呼吸作用进行消耗。基于生态循环的"稻渔共生-池塘复合生态系统"则恰好可以解决这三大类营养物质在生态系统中的高效保持和利用问题,实践业已证明该复合系统拥有较高的产量、品质和生态效益,是一种可持续的农业发展模式。稻渔复合生态系统的创新模式因其特有的生态循环机制及系统的高弹性、高缓冲性、高可持续性,将成为我国乃至世界应对农田、渔业生态系统的退化,复合高效解决渔业、农业或农牧业生态环境问题的典型范式。     

备课卡片

备课卡片生态农业生态农业是把农业作为一个开放的生态、经济、技术复合人工系统,遵循自然规律和经济规律,运用生态学原理,系统工程方法和现代科学技术,因地制宜地规划、组织和进行农业生产。通过劳动密集、技术密集、知识密集相结合的高度集约化经营。合理利用资源,...     

1980—2015年中山市基塘景观时空变化及驱动因素

进行基塘土地利用景观变化及驱动力研究, 可为保护这种特殊农业生态系统提供研究支持。以中山市作为研究区, 运用1980—2015年5期中山市土地利用矢量图和统计年鉴数据, 探明基塘景观时空变化及其驱动因素。结果表明: ①中山市基塘外部面积上经历了一个倒“U”型的发展, 即先增长后衰减。②城乡工矿、居民用地和基塘用地重心发生变化并存在一定互斥; ③城镇化的建设为中山市基塘大幅缩减的第一主因, 另外产业结构的调整升级、饮食结构变化、政策导向也影响了基塘的发展。④基塘系统内部的基面作物种植结构、基面与鱼塘比例也发生了变化; ⑤其相对经济效益及生态效益发生削弱, 中山市基塘未来发展方向也应更多与现实发展和社会需要相结合。作为中国特殊的传统农业生态系统模式, 基塘系统保护势在必行。     

广西恭城月柿生态农业旅游能值分析

应用奥德姆（H.T.Odum）创立的生态经济系统能值（emergy）分析理论和方法,定量分析广西恭城瑶族自治县月柿生态农业旅游经济系统的物流和能流,以期为当地和中国欠发达地区的可持续发展提供科学依据。研究结果表明：2004年,该县红岩月柿生态“农业-旅游”经济系统经济投入为12.74×10^5$,经济产出为35.47×10^5$,实现经济净收益22.73×10^5$。与原生态农业系统相比,复合系统在经济投入增加17.2%的情况下,经济产出增加126%以上,经济净收益约为原生态农业系统的4.75倍,经济产投比由原系统的1.44变为复合系统的2.78。发展生态旅游之后,当地新的生态农业旅游系统在环境投入不变的情况下,增加对环境资源的经济反馈9.24×1017sej,使能值产出增加9.79×10^18sej,新系统净效益是原生态农业系统的4.74倍,净能值产出率为原生态农业系统的1.94倍,能值投资率比原生态农业系统提高17%。研究结果还指出：目前恭城县红岩月柿生态农业旅游经济系统正处于发展的初级阶段。     

基于农业面源污染分区的三峡库区生态农业园建设研究

在三峡库区建立生态农业园是解决库区农业、环境和生态问题的有效措施。以农业面源污染分区为基础,探讨三峡库区重庆段生态农业园的建设模式和对策。结果表明:(1)根据地形地貌特征,将生态农业园规划为三大生态农业区,低海拔平坝丘陵生态农业区适宜发展"粮果蔬-猪-沼气-粮果蔬+休闲旅游"复合型高效农业模式,中海拔低山生态农业区可采用"粮-林-畜-沼气-草"的生态农业园建立模式,高海拔高山生态农业区适宜发展林草牧药复合型高效生态农业发展模式。(2)结合农业产业发展,确定了生态种植园、生态养殖园和生态综合园为该区的生态农业园建设方向。划分归并后的五大农业面源污染产污区中,库首外围丘陵山地产污区适宜以生态种植园为主导发展方向;库尾丘陵山地产污区可主营生态养殖园;余下3个产污区的发展核心都宜放在生态综合园建设。(3)三大生态农业区中的中海拔低山生态农业区和五大产污区中的库中平行岭谷产污区是库区生态农业园的建设重点。(4)为保障生态农业园的建设,应积极促进国家、政府、企业和农户之间的合作关系,不断创新和提升农业面源污染防控和农业生产技术。     

粤港澳大湾区基塘多功能性尺度效应及生态修复策略

基塘具有生产、生态、社会等多种功能,对保障粤港澳大湾区生态安全和可持续发展具有重要意义,当前学界对基塘多功能性的尺度效应关注尚不足。应用土地利用变化分析、田野调查、半结构访谈等方法,构建了基塘多功能性的尺度分析框架。研究表明：（1）以桑（蔗）基鱼塘为主的基塘发展阶段,基塘生产、生态、社会功能发展均衡,塘基之间,基塘与村落、区域生产生活形成良性循环,孕育了与村落、区域聚落、产业、社会相融合的基塘文化;（2）以单一化养殖为主的基塘发展阶段,村集体和农户作为基塘生产功能的直接受益者,片面追求经济效益最大化导致基塘生态功能的弱化;（3）基塘多功能性的协调发展有赖于不同制度层级的联动协作,通过创新基塘的土地经营模式,协调各个制度层级与以农户为主的基塘经营主体的利益关系,是实现基塘多功能化发展的关键。研究结果对制定分级农业生态系统管理措施、粤港澳大湾区国土空间管制与生态修复均具有启示意义。     

喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式

以西南喀斯特地区为例,通过总结前人的研究成就和采集中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站部分收集整理和试验数据,系统分析了喀斯特脆弱生态系统及其退化的机理,从"人-自然-经济复合生态系统"的观点出发,以干扰程度、群落类型、服务功能、土地退化和贫困状况为指标,创新性地提出了喀斯特脆弱生态系统的复合退化模式(含4个阶段),运用现代生态恢复学原理、方法和现代管理学创新理论,建立了喀斯特脆弱生态系统复合退化的控制模型.以此为基础,在喀斯特石山区、半石山区和土山丘陵区3个区域环境尺度范围内,针对性地建立了生态保护型、外向经济型和双三重螺旋3种生态恢复与重建模式,以促进喀斯特区域生态、经济、社会的全面协调与可持续发展.     

同一个世界 同一个健康

随着工业化和城镇化水平的持续提高,人类的生活方式发生了翻天覆地的变化,在传统因素依然制约人类健康的同时,食源性疾病与营养结构不合理、畜禽养殖方式转变与宠物快速发展带来人与动物关系深刻变化、生态环境与居住环境变化等非传统因素,对人类健康的制约凸显。面对这些人类健康的新挑战,我们必须因应时代变化,在大力发展医疗卫生事业的同时,树立营养健康、动物健康、环境健康三位一体的现代健康新理念。努力提高营养健康水平,以宠物健康为新的关注点高度重视动物健康,以人居、社区环境为重点营造健康生态环境,建立起现代健康新模式。     

How should we grow cities to minimize their biodiversity impacts?

Urbanization causes severe environmental degradation and continues to increase in scale and intensity around the world, but little is known about how we should design cities to minimize their ecological impact. With a sprawling style of urban development, low intensity impact is spread across a wide area, and with a compact form of development intense impact is concentrated over a small area; it remains unclear which of these development styles has a lower overall ecological impact. Here, we compare the consequences of compact and sprawling urban growth patterns on bird distributions across the city of Brisbane, Australia. We predicted the impact on bird populations of adding 84 642 houses to the city in either a compact or sprawling design using statistical models of bird distributions. We show that urban growth of any type reduces bird distributions overall, but compact development substantially slows these reductions at the city scale. Urban‐sensitive species particularly benefited from compact development at the city scale because large green spaces were left intact, whereas the distributions of nonnative species expanded as a result of sprawling development. As well as minimizing ecological disruption, compact urban development maintains human access to public green spaces. However, backyards are smaller, which impacts opportunities for people to experience nature close to home. Our results suggest that cities built to minimize per capita ecological impact are characterized by high residential density, with large interstitial green spaces and small backyards, and that there are important trade‐offs between maintaining city‐wide species diversity and people's access to biodiversity in their own backyard.     

基于生态系统服务价值的区域生态补偿——以山东省为例

区域生态补偿是协调区域发展的重要机制,但区域补偿的依据一直存在争议。综合考虑区域的生态系统服务价值和经济发展水平,提出了生态补偿优先级(ecological compensation priority sequence,ECPS)作为区域间补偿的重要依据。对山东省不同生态区和不同县市的生态系统服务价值和生态补偿优先级进行了计算,从生态区、市和县3个空间尺度分析了山东省开展区域生态补偿的优先领域和补偿机制。结果表明:山东省生态区中处于西部地区的鲁西南平原湖区生态区应优先获得补偿,偏东部的鲁东丘陵生态区和鲁中南山地丘陵生态区应优先支付补偿;在山东省17地级市中菏泽市应优先获得补偿;对青岛、济南、菏泽和东营4个典型市中的各县区进行生态补偿优先级核算,4个城市中补偿优先级最低的均为市区,说明市区是生态系统服务的输入和受益地区,而周围县市的补偿优先级较高,是"生态输出"地区,应该得到区域生态补偿,其中东营河口区补偿优先级最高,为典型的高"生态输出"、经济欠发达的地区,应优先享受区域生态补偿。本研究提出的生态补偿优先级为开展区域生态补偿提供了较为简单可靠的指标,可为山东或其他地区的区域生态补偿提供科学依据。     

基于复合生态功能的城市土地共轭生态管理

随着改革开放,我国城市化、工业化进程加速,土地使用量急骤增长,大规模的土地开发在拉动经济、加速城市现代化和农村城镇化方面无疑起到了积极作用,但无序低效的土地扩张给生态安全、粮食安全、社会安定带来的负面影响已经成为国家可持续发展的瓶颈,影响社会的长治久安。传统的土地管理聚焦于土地的数量管理而忽略了土地的生态功能,行政干预过多而市场机制引入不足,土地管理与经济、生态严重脱节。据此,提出基于复合生态功能的城市土地共轭生态管理模式,将土地生态功能聚焦于以下几种:生物质生产功能、建设用地功能、农民生存保障功能以及其它生态服务功能(如涵养水源、土壤保持、调节气候等)。通过从土地的单属性、单目标管理朝土地的多属性、多目标管理转型,从传统的行政管理为主朝以市场机制为主的管理模式转变,从土地的控制性管理朝基于生态功能的调控管理转变,总结出土地共轭管理模式应从以下5个方面着手:1)从土地平面结构的资源管理到土地立体空间的生态管理;2)从土地利用的异地面积占补平衡到就地功能占补平衡;3)从饼状集结用地到轴向糖葫芦串型结构集约和功能优化用地;4)从最严格的土地数量管理到最合理的土地功能管理,实施土地生态经济功能监测与生态资产审计。最后通过对典型生态工程分析,发现其社会、经济、自然复合生态效益远远大于传统土地利用模式。     

顺德产业生态系统能值动态分析

虽然当前的产业生态学研究多集中于生产线、企业和产业生态园尺度,但城市无疑是产业系统基本组合单元,城市区域尺度的产业生态学研究是产业生态学研究尺度上推的必经阶段。我国产业生态系统及城市化进程的空间分布不均,以顺德等为代表的东南沿海市(县)产业生态系统的发展历程对中西部地区有拉动和借鉴的双重作用。以能值理论方法为基础,结合环境经济学和区域经济学方法,从系统开放性、本土性、闭路循环性和经济性4个方面,投入和产出端2个角度,对顺德市产业生态系统改革开放22a的发展动态进行分析研究。结果发现,22a系统能值总用量增加15.65倍,能值密度增加16.31倍,人均能值使用强度增加9.70倍,外部不可更新资源用量增加16.32倍。能值废弃率在20世纪80年代不断上升而在90年代迅速下降,但环境负载率则表现为无规律的波动状态。20世纪90年代,系统能值出口率上升至1978年的4.10倍,但能值交换率小于1。结果表明,改革开放22a,顺德产业生态系统自组织能力明显提高,土地资源利用率不断提高,但系统对周边负熵资源,尤其是不可更新资源的依赖性不断提高,人力资源生产力水平提高相对较慢。20世纪90年代污染物处理产业发展迅速,但在系统资料消耗端的绿色化方面则无显明进展。系统对不可更新资源的利用效率不高,产出商品在市场交换中处于表面繁荣背景下的生态经济不利地位。系统已到了向知识密集型发展道路转变的拐点域。能值理论方法与环境经济学和区域经济学分析的整合可以满足产业生态系统分析评价要求,针对产业生态系统特点,进行多尺度、多方面联立评价,实现系统发展现状、动态与动因的整合分析,对产业生态系统优化点的发现与优化方向的确定有直接的意义。     

中国传统生态智慧及其现实意义——以丽江古城水系为例

中国传统文化中蕴含着极其丰富的生态智慧,天人合一是这些传统文化的核心思想,天就是大自然,人就是人类,天人合一就是人类与大自然的合一。云南丽江古城水系的设计、管理和保护就是这些传统生态智慧在现代文明社会中的延续,为当今人们解决日益严峻的生态危机提供了极其宝贵而深刻的启示。古城的选址充分考虑了地形地貌、方位朝向和水系分布的特点,环山抱水的空间格局蕴含着深刻的生态智慧;古城的建筑、街巷与水系密切结合,形成了变化丰富的临水模式;依据古城地势和水系的特点,古城人们开创了独特并且延续至今的洗街文化;发达的水系造就了众多的桥梁,同时也产生了独特的桥市文化;以三眼井为代表的用水、护水民俗,蕴含着丰富的水管理智慧。面对当前旅游业迅猛发展所造成的水环境压力,古城管理部门借鉴传统的生态智慧,效仿古人的用水、护水方法,采取了一系列的调控和保护措施,古城水系的水质、水量得到了很大的改善和提高,例如:城市的污水处理率已由2008年的45.20%上升到2012年的86.82%,古城下游的水质也由2010年的劣Ⅴ类上升为2014年的Ⅲ类。中国传统生态智慧体现了人与自然之间和谐共存、共同发展的关系,具有十分重要的现实意义。     

城市化流域生态系统服务价值时空分异特征及其对土地利用程度的响应

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003与2009年2景QuickBird影像数据为基本信息源,应用空间自相关模型,结合GIS空间分析技术,定量探讨了城市化流域生态系统服务价值时空分异特征,以及土地利用程度对生态服务价值空间分异的影响.结果表明:2003-2009年,九乡河流域生态系统服务总价值减少了2.59％,而流域生态系统服务价值的空间聚集性增强;生态服务价值的高-高区域主要集中在流域上游,低-低区域主要集中在流域下游的仙林大学城一带;九乡河流域生态系统服务价值空间分异发生了明显变化,下游仙林大学城一带低-低分布区快速扩张,而高-高分布区仅在九乡河源头及下游的局部区域有所增加;流域生态服务价值空间自相关表现出明显的尺度效应,随着研究尺度增大,生态服务价值的空间自相关性逐渐增强;九乡河流域生态服务价值的空间分异及其变化主要是由土地开发利用引起,流域土地利用程度对生态服务价值存在明显的负效应.     

退化高寒草甸关键生态属性对多途径恢复措施的响应特征

高寒草甸是青藏高原的主体植被类型，但退化态势较为严峻，严重威胁青藏高原生态屏障的战略地位。退化高寒草甸的复健是世界性难题，治理效果也因退化状态、恢复措施及气候环境而异。以春季休牧、秋季休牧、畜群结构优化、减畜轮牧、围栏封育及翻耕改建等典型多途径恢复措施下的退化高寒草甸为对象，系统探讨主要生态要素和生态功能的响应特征及潜在过程。结果表明，典型恢复措施下退化高寒草甸的植被生产力、土壤有机碳密度及土壤饱和持水量等生态要素都得到一定程度的提升，而恢复效果与实施年限及恢复措施密切相关。围栏封育和翻耕改建下土壤有机碳密度及饱和持水量随恢复年限均表现为对数饱和型的响应特征，退化高寒草甸固碳持水功能的基本恢复年限约为6—10年。春季休牧、秋季休牧、畜群结构优化、减畜轮牧、围栏封育等放牧管理恢复措施应适用于轻度退化至重度退化的高寒草甸，而翻耕改建则是极度退化高寒草甸的适宜治理措施。由于多途径恢复措施的关注目标不同，今后研究应集中在恢复措施的组合优化和综合评价等方面。     

城市人居环境的生态设计方法探讨

城市化促进了国家和区域经济的发展,但同时因城市生态系统结构、功能方面的失谐造成目前城市人居环境质量的恶化,城市这正是研究这种以人类集活动为特征的城市居民及其栖息环境关系的科学。在综述国内外城市人居环境规划和设计方法的基础上,根据城市规划、建筑设计等方面的生态工程原理,提出城市人居环境生态设计方法,对人居环境生态设计所涉及的内容、系统分析、设计步骤等方面进行了论述。