基于服务功能的昆虫生态调控理论

鉴于昆虫在植物传粉授精、害虫生物控制、土壤有机物分解中提供多种生态系统服务功能,本文在害虫生态调控、区域性害虫生态调控与生境管理的基础上,进一步提出基于多种生态服务功能的农田景观昆虫生态调控理论、方法与实践。认为:昆虫管理不仅仅是害虫的管理,还应包括有益昆虫(如传粉昆虫、天敌昆虫、分解昆虫)的管理,这种管理应从单一农田生态系统扩展到农田景观生态系统,充分考虑农田景观中昆虫的传粉功能、生物控害功能和分解功能,通过对功能植物、作物与非作物生境的空间布局以及时间序列上的生态设计,从空间上明确昆虫(包括害虫、天敌、传粉昆虫、分解昆虫)在不同生境中的转移扩散动态,从时间上掌握昆虫在不同寄主植物与非作物生境上的演替过程,从技术上着重发挥有利于昆虫的传粉功能、生物控害功能和分解功能的综合措施,在研究方法上突出使用稳定同位素、生态能量学、化学生态学等定量分析手段,研究景观区域内中"植物-昆虫"互作过程及其生态调控措施的作用,寻求不同时空条件下控害保益的关键措施,设计和组装出维持多功能的农田景观昆虫生态调控技术体系,创造有利于天敌控害、蜜蜂传粉、土壤分解的环境条件,以发挥昆虫类群在农田景观中最大的生态服务功能。     

农田生态系统服务功能及其形成机制

农田生态系统作为人类社会存在和发展的基础,其服务功能对人类的可持续发展具有现实而深远的影响.本文综述了农田生态系统服务功能的内涵及评价方法,从农田生态系统非生物环境特征、生物特征、生态过程和人类活动影响等4个方面对农田生态系统服务功能形成机制的研究现状进行了归纳和分析,认为：1)农田生态系统除具有巨大的产品服务功能价值外,还具有巨大的环境服务功能价值和维持区域生态安全价值;2)农田生态系统非生物环境特征、生物特征和生态过程及其相互作用是农田生态系统服务功能形成的基础,人类活动是其形成的最根本的驱动力;3)应加快构建能体现农田生态系统特征的服务功能评价指标体系.同时,应加强人类活动对农田生态系统非产品服务功能形成机制影响方面的研究.     

生态基础设施的定义、内涵及其服务能力研究进展

生态基础设施是保持、改善和增加生态系统服务必备的一系列条件和组合,其类型包括城市绿地、湿地、农田、生物滞留池、绿色屋顶等自然和半自然系统,是城市可持续发展的重要保障和支撑。生态基础设施的功能是保障城市生态功能正常运行,并且其居民持续地获得生态服务。对生态基础设施的定义和内涵进行了辨析,分别从区域与城市/社区尺度对生态基础设施提供的调节服务、支持服务、文化服务和供应服务4个方面的生态系统服务进行了梳理,并针对生态基础设施的径流滞蓄、水质净化和气候调节能力与提升技术进行了具体讨论。对生态基础设施服务评估的物质量评估、价值量评估、能值分析以及模型模拟方法的适用性与局限性进行了总结与比较。基于上述分析提出了生态基础设施未来几点研究方向:(1)生态基础设施的多尺度协调规划;(2)基于物联网技术的生态基础设施智能监测体系;(3)基于景感生态学的生态基础设施服务能力综合评估方法。     

基于景观生态学的湖区沟渠保护研究

沟渠作为一种典型的廊道景观,是湖区生态系统的重要组成部分.近年来,武汉市汉阳湖区沟渠廊道功能退化,导致其生态系统质量不断恶化.根据景观生态学的廊道理论、尺度效应、景观异质性、边缘效应和生态修复等原理,在汉阳湖区沟渠现状调研的基础上,对沟渠景观格局进行优化设计来实现对沟渠的保护：从大尺度上对整个汉阳湖区水质进行调控,以提高沟渠水体质量;对湖区沟渠进行拓宽、重建以改善沟渠的廊道功能;对沟渠岸线进行景观保护设计,以提高沟渠的抗干扰能力,从而恢复沟渠的景观生态功能,改善湖区生态系统健康状况.研究表明,在湖区沟渠的保护过程中,可以将景观生态学的原理比较合理地运用于实践.     

湖滨带退化生态系统的恢复与重建

湖滨带是水陆生态交错带的一种类型,在湖泊流域生态系统中发挥着重要作用,具有较高的生态、社会和经济价值.湖滨带的功能包括：缓冲带功能、保持生物多样性及生境保护功能、护岸功能和经济美学价值.湖滨带退化的原因主要是人为因素引起的生物群落结构的逆向演替及生态功能下降,退化湖滨带生态恢复与重建的理论基础是恢复生态学,其生态恢复技术可划分为三大类：湖滨带生境恢复与重建技术、湖滨带生物恢复与重建技术、湖滨带生态系统结构与功能恢复技术.云南洱海湖滨带近3年的生态恢复与重建试验的生态调查结果表明,试验区水生植被得到恢复,水质净化作用明显,藻类得到抑制,浮游动物的构成和数量发生变化,湖滨带湿地生态系统的生物多样性和稳定性增加.     

可持续农地整理项目工程设计的理论和方法研究——以福建省长泰县雪美洋土地整理项目为例

探讨了可持续农地整理项目工程设计的概念和特点,提出了农地整理项目工程设计的原理、基本方法和设计流程,并以长泰县雪美津项目区为例,进行了促进土地可持续利用的土地利用多样性设计,土壤改良工程设计和有利于保护动物生存环境的生态型道路工程设计,生态型排水沟和灌水渠工程设计以及农田生态防护林工程设计,并对项目工程设计结果的可持续性从生态可持续性,经济可持续性和社会可持续三方面,选择了14个指标进行了评价,结果表明,按工程设计要求实施后,项目区的生态环境有明显的改善,经济收入有较大的提高,公众满意,农业生产条件显著改善,它符合可持续农地整理的基本要求,有助于推进土地整理的健康发展。     

佛山市农田生态系统的生态损益

农田生态系统是一类半自然半人工生态系统,既具有产品提供、生态缓冲与调节等正效益,也具有水资源消耗、温室气体排放、环境污染等负效益。根据生态系统服务的内涵,运用环境经济学的相关理论,建立了佛山市农田生态系统生态损益评价指标体系,并利用市场价值法、影子工程法、机会成本法、替代市场法等,定量评价了佛山市2000—2009年间农田生态系统服务的生态损益。结果表明,佛山市农田生态系统的生态价值由2000年的58.77×108元上升到2009年73.09×108元,10年间上升了14.32×108元。根据研究期间农田生态系统的生态价值分析,产品提供功能受人类技术和管理的影响较大,具有较高的提升潜力,是佛山市农田生态系统最主要的服务功能之一。产品提供价值占正效益价值比例由2000年的30.47%上升到2009年的61.15%,占净效益价值的比例则从2000年的36.86%上升到2009年的69.33%。可见,除产品提供价值外,佛山市农田生态系统的其他服务功能在逐渐削弱,需引起各部门的高度重视。全市正效益远大于其负效益,且正效益与负效益的差距在逐年扩大,正负效益价值之比由2000年的5.77∶1上升为2009年的8.48∶1。水资源消耗以及温室气体排放是佛山市农田生态系统最突出的生态问题,二者所产生的环境成本在2000年占总环境成本的82.79%,在2009年仍占78.40%。因此,有必要采取有效措施减少农田生产的灌溉用水或改变农田耕作制度以减少其负面影响。佛山市农田生态系统的生态损益研究表明,农田生态系统具有多种正、负生态效益,应该重视对农田生态系统各项生态效益价值的评估,从而实现快速城市化地区自然、经济、社会生态系统的持续发展。     

三峡库区典型森林植被生态水文功能

以三峡工程库区典型植被类型(针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林、灌木林和农地)为研究对象,采用层次分析法建立森林生态水文功能层次结构模型,用综合评分法进行评价。结果表明:林冠层生态水文功能以灌木林作用最优(得分0.979),为其他乔木林的1.5～2倍。枯落物层以灌木林作用最优(得分1),楠竹林最差(0.422)。土壤层仍以灌木林作用最优(得分0.921),楠竹林最差(0.313);农地是由立地条件一致的灌木林改造8年而来,农地土壤的生态水文功能相对于灌木林地土壤下降了近一半。森林生态系统总体生态水文功能表现为灌木林(得分0.95)针阔混交林(0.52),常绿阔叶林(0.53)楠竹林(0.37)农田(0.33)。可以推断,三峡库区典型林分中,灌木林生态水文功能最优,楠竹林最差,森林的生态水文功能是农地的1.12～2.9倍。     

农田景观格局对害虫天敌生态控害功能的调控作用

如何提升农田景观的生态服务功能是当前景观生态学和害虫防治学的前沿研究热点.基于区域农田景观格局可显著调节植物-植食性昆虫-天敌之间相互关系的理论基础,本文系统概括总结了农田景观格局及其变化对农田重要天敌多样性与生态控害功能的影响.从不同天敌类群的角度,分析了农田景观格局对捕食性天敌、寄生性天敌、有益微生物及其生态控害功能的调控作用.同时,对优化农田景观作物布局、采取合理的植被生境管理策略进行了展望.本文可为应用植被生境管理提升农田景观中天敌的生态系统服务功能提供参考,进一步促进区域生态农业响应"化学农药减量施用"的战略目标提供理论支撑.     

黄土高塬沟壑区小流域土地利用变化及其生态效应分析

基于王东沟流域1994和2004年两期土地利用图，通过构建土地利用动态变化模型和区域生态环境指标，定量分析了王东沟流域1994--2004年土地利用时空变化特征，并以生态系统服务功能衡量了土地利用类型和土地利用变化类型的生态效应．结果表明，1994—2004年王东沟流域农地大幅度减少，草地和果园大量增加，林地和非生产地变化不大；变化速度依次为草地〉果园〉非生产地〉农地〉林地；土地利用变化类型多样，农地转出和林地转入是其主要类型；土地利用的空间迁移方向为农地和果园向西北方向迁移（塬区），林地和草地向东南方向（沟壑区）迁移．1994--2004年土地利用变化带来了良好的生态效益，但不同土地类型和不同土地变化类型的生态效应不同，提高和降低生态系统服务功能的作用并存．农地减少对生态环境产生负面作用，林草和果园的增加改善了生态环境，提高了其生态服务价值；土地利用变化类型中，改善生态环境的主要是转为林地和果园的变化类型，降低生态系统服务功能的主要是林地转出类型和农地转为非生产地类型．     

Analysis of land consolidation projects and their impact on land use change,landscape structure,and agricultural land resource protection: case studies of Pilsen-South and Pilsen-North (Czech Republic)

Within the countries of the former socialist bloc, the changes in the politico-economic system at the end of the 1990s created a situation where it was (and still is) necessary to restore agricultural land resource property rights, to adjust the structure of agricultural land to current needs and to improve the current state of environmental resources. This case study covers 19 cadastral areas in the western part of the Czech Republic that were affected by the land consolidation process during 2000–2006. The main task of this study was to document how land consolidation processes could affect the change of land use and landscape structure and whether the land consolidation planners take into account the protection of natural resources. The increased acreage of grasslands was the most important change which has occurred in the land use in the 19 analysed cadastral areas, before and after land consolidations. In the studied area, the changes of land use involved 6.8 % of the total land consolidation area. This area of grassland significantly increased the protection of agricultural land from water erosion. In terms of changes in the landscape structure, the construction of new field road networks is the most important result. The results confirm the importance of land consolidation processes not only for the organization and recovery of ownership and cadastral records but also for the improvement of agricultural use of landscape and protection of natural resources such as soil, water and plant and animal communities.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

Influence of land consolidation on aquatic invertebrate communities and their distribution patterns in Korean rice fields

Rice fields, the major cropland in South Korea, provide an important wetland habitat for a diverse wildlife and contribute to biodiversity conservation. On the other hand, land consolidation conducted to increase agricultural production since the 1960s on a nationwide scale in South Korea has frequently been suggested to be one of the factors in the decline of biodiversity in agricultural ecosystems. Negative effects of habitat manipulation such as land consolidation would have influenced paddy field biodiversity, but the degree has not been clearly measured in South Korea. This study evaluated the impacts of land consolidation on the aquatic invertebrate biodiversity and investigated their patterns across the nation. Field sampling for biodiversity and environmental variables were made from 290 sites of paddy field over the country. Aquatic invertebrate communities were clustered into four major clusters showing land consolidation as the main factor and geographic location as the second factor. Species richness and abundance were significantly lower in the land consolidation fields (mean ± s.e., 12.80 ± 0.28 vs 88.89 ± 0.89 and 2027.15 ± 150.84 vs 2573.54 ± 572.16). Shannon diversity index was also significantly lower in land consolidation fields. Our results suggest that land consolidation and spatial location are important for biodiversity and conservation of the aquatic invertebrate assemblages in Korean rice fields.     

湖北省不同类型土地整治生态效应评价

基于土地整治引起的变化特征,建立生态服务价值估算模型,定量评价湖北省内江汉平原、鄂西山地和鄂中丘陵3种不同类型土地整治引起的生态效应.结果表明:土地整治后,平原型项目区总生态服务价值损失0.3％,食物生产等4项功能的生态服务价值增加,水源涵养等5项功能的生态服务价值减少;丘陵型项目区总生态服务价值损失14.6％,食物生产的生态服务价值提高55.2％,其余8项功能的生态服务价值均减少;山地型项目区总生态服务价值损失19.9％,食物生产的生态服务价值提高24.9％,其余8项功能的生态服务价值均减少.丘陵和山区土地整治存在明显的“以生态换生产”的价值转换过程.     

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.