沙坡头地区人工固沙植物水分利用及其生态位适宜度过程数值模拟分析

本文以干旱区植物为研究对象,探讨了自然降水资源的时空分布规律以及降水与固沙植物耗水之间的制约关系。通过扩展经典生态位理论的内涵,用数学抽象的方法定义植物水分生态位适宜度为其水分最适生态位点与现实生态位的贴近度,建立相应的数学模型,对固沙植物生态位适宜度进行了定量分析,并建立了生态位适宜度过程模拟方法。依据实验结果进行了有关计算与数值模拟,所做模拟结果与实际观测结果相吻合。结果表明,柠条与油嵩混播为实验条件下的最佳种植方式,密度为5000株／hm^2时其水分生态位适宜度最高,林木覆盖率也最大。文中进一步讨论了有限降水限制和沙地土壤水分亏缺胁迫下油篙和柠条对水分的竞争行为,混播下的生态位适宜度变化及稳定共存格局形成的机理。该结果为干旱区人工林的营建提供了定量依据。     

生态位适宜度模型及其在土地利用适宜性评价中的应用

生态适宜性评价是生态规划的核心,传统的以因素叠加力特征的适宜性评价方法已元法适应生态规划发展与应用的要求,本文尝试根据区域发展与资源坏境需求的关系,运用生态位理论,提出了生态位适宜度模型,并与地理信息系统技木相结合,运用于桃江土地利用适宜性评价之中,探讨了可持续发展生态学方法的基础。     

沙坡头地区人工林植物的水分生态位适宜度分析

本文根据沙坡头水分观测站多年的土壤水分观测记录,建立了植物种生态位适宜度的数学模型,对各种固沙植物不同密度下的生态位适宜度,以及适宜度的时空变化进行了定量分析。结果表明合理的营林密度为２５００株每公顷,这时植物种的生态位适宜度最大。     

北疆高产棉花密度与打顶时序调控的生态位适宜度研究

以北疆棉区高产 (2 0 0 0kg·hm-2 )棉花 (G .hirsutumL .)为研究对象 ,引进生态位适宜度理论对受密度和打顶时序调控的高产棉花生态位适宜度进行了研究。经果表明 ,在密度梯度上 ,随密度增加棉花生态位适宜度值增加。 1 5 0× 1 0 3 株·hm-2 密度下 ,分次打顶降低了生态位适宜度 ,导致减产 ;在高密度种植条件下 ,分期打顶能提高生态位适宜度 ,有利于提高产量。在 2 2 5× 1 0 3 和 30 0× 1 0 3 株·hm-2 密度条件下 ,与同密度下 1次打顶 (7/5 )相比 ,2次打顶增产 4 5 %和 1 1 3%,3次打顶增产 7 5 %和 5 9%。 1 5 0× 1 0 3 株·hm-2 密度下 ,棉田苗蕾期LAI较小、漏光损失大 ,光合势低 ,是实现超高产的主要限制因子 ,花铃期的分期打顶导致减产。在 2 2 5× 1 0 3 和 30 0× 1 0 3 株·hm-2 密度条件下 ,棉花苗蕾期LAI增加 ,分期打顶保证了花铃期较适宜的LAI ,提高了棉花生态位适宜度 ,有利于提高产量 ;1次打顶处理 (7月 5日 )比本区生产上的打顶时间 (7月 1 0日左右 )提早了 5d左右 ,使高密度棉花群体LAI的发展受到了一定程度地限制 ,避免了因密度高群体透光条件的恶化而降低了其生态位适宜度值 ,造成减产损失。     

科尔沁沙地差巴嘎蒿种群生态位适宜度分析

以生长在科尔沁沙地的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)为研究对象,对其在不同类型沙地上的综合活力指数和生态位适宜度进行计算,主要结论如下:1)在生长旺季,差巴嘎蒿种群综合活力指数随着沙地的固定显著下降。2)在同一生长季内,综合生态位适宜度表现为半固定沙地>固定沙地和流动沙地;水分生态位适宜度表现为流动沙地>半固定沙地>固定沙地。随着土壤含水量的变化,土壤水分的限制土层深度也有所不同:7月各类型沙地均为15~30 cm土层;8月随着雨水的下渗,限制土层也有所加深,为45~60 cm土层;9月除流动沙地为15~30 cm外,半固定沙地和固定沙地均为30~45 cm。3)在同一生长季内的不同生境上种群的限制因子(NF_min)不同:在流动沙地上为土壤有机质,而在半固定沙地和固定沙地上为土壤含水量,且土壤有机质和土壤水分的配置关系直接影响综合生态位适宜度值的高低。在一定范围内,二者的比值可直接反映有机质对植物细根的有效性,同时种群通过调节细根生长状况来适应限制因子间的配置关系。     

沙坡头地区人工林植物的水分生态位适宜度与种间共存机制分析

以沙坡头地区人工固沙植物为研究对象,扩展了Hutchinson提出的n维超体积生态位概念,定义固沙植物种的水分生态位适宜度是该种的最适水分生态位与现实水分资源位之间的贴近度。水分生态位适宜度的大小表示植物对土壤水分的利用程度。根据几何平行度方法建立了新的数学模型。实例计算结果表明,利用新模型计算结果比常用的百分比相似性公式计算的结果有较合理的数值分布;实验条件下的合理营林密度为5000株／hm^2,营林方式为柠条与油蒿均匀混播,此种情况下水分生态位适宜度最高,相应林木覆盖率最大。在试验条件下,油蒿和柠条纯林的水分生态位适宜度平均值低于混播下的值。关于不同种植密度下水分生态位适宜度的变化规律,呈现随密度增加先上升后下降的趋势。由于油蒿是浅根系植物,利用土壤上层水分;柠条是深根系植物．利用土壤下层水分;二者适当混播后可使土壤水分合理分配和充分利用,因此混播下具有较高的水分适宜度值,而且实验条件下能够实现稳定共存,达到较好的防风固沙效果。     

基于生态位的山地农村居民点适宜度评价

为了农村居民点优化布局和公共服务资源优化配置,运用复合生态位对农村居民点适宜性进行评价。根据栖霞市山地特点以及农村居民点用地特征,基于生态位理论,从生态条件、生产条件和生活条件3方面选取相关指标,选取地形位、坡向、水源影响度、地质灾害作为生态条件的评价指标;生产条件选取工商业用地比例、工商业用地可达性、耕地和园地面积、耕地和园地可达性作为评价指标;生活条件选取农村居民点规模、城镇中心可达性和道路通达度作为生活条件评价指标。采用可达性测算、聚类分析、适宜性评价等定量分析和定性分析相结合的方法,确定适宜性等级,并与提取出的农村居民点用地相叠加,将农村居民点分为重点发展型、适度发展型、限制扩建型和优先整治型4种类型,分别占总规模的35.19%、35.10%、20.29%和9.42%。重点发展型地理位置优越,交通便捷,基础设施较完善,建议有序调整内部结构促进集约利用;适度发展型村庄处于起步阶段,受闲散地较多、土地利用方式粗放的限制,建议盘活存量用地,循环利用旧宅基地和闲置宅基地;限制扩建型受地形复杂、农业生产生活条件较差的限制,建议维持现状,引导人口外迁,推动宅基地腾退;优先整治型受地势较高、生态环境脆弱、离水源较远,交通不便,易发灾害限制,建议村庄搬迁。最后结合研究区山地农村居民点特点提出了不同类型居民点相应的调控模式。研究能够揭示农村居民点的现状和适宜性,为当前农村居民点优化布局提供理论基础,同时丰富了生态位理论在不同领域中的应用,对农村居民点优化布局具有一定的指导意义。     

城市生态系统适宜度的时空对比分析

本文将生态位适宜度理论引入城市生态系统的研究,在前人研究的基础上改进了城市生态位适宜度的数学模型,考虑了权重的影响。选取GDP增长率、人均住房使用面积、每平方千米SO₂排放量、每万人拥有医生数、每万人拥有高等学校在校学生数等21项经济、社会、环境、生态、健康、教育因子构建城市生态适宜度的指标体系,并以我国35个省级和副省级城市为例,计算出各个从1996年到2000年5种生态位适宜度值,分析探讨其时空变化规律,得出以下结论;(1)城市生态位适宜度既有空间差异、时间差异,又有因侧重的生态因子不同而导致的差异。(2)在五种生态位适宜度中,32个城市的基础设施生态位最低,27个城市的环境生态位最高。经济和收入、生态环境、基础设施、健康和教育、平均生态位最高的城市均是深圳,环境生态位最低的是石家庄,基础设施生态位最低的是银川,经济和收入生态位、健康和教育生态位、平均生态位最低的都是贵阳。     

沙坡头地区不同配置格局油蒿和柠条水分生态位适宜度研究

利用生态位适宜度理论建立了沙坡头人工植被防护林体系无灌溉条件下,两种固沙植物油蒿(Artemisia ordosica Krasch．)和柠条(Caragana korshinskii Kom．)的水分生态位适宜度模型。并据此分析比较在5种不同配置格局下,在不同的降水量年份,这两种植物的水分利用状况。主要结论如下：不论在生长季总降水量为80.63mm的1991年还是在降水量大一倍的1993年,单播下油蒿的水分生态位适宜度均大于混播下的适宜度,且在7月份均有一个水分极其匮乏期;单播下柠条的水分生态位适宜度均小于混播下的适宜度;单播的3种格局中,以2m×2m的株距和行距(即样地1,3)为最佳,混播的两种格局以1m×1m的株距和行距,且按2行油蒿×2行柠条,中间空一行的方式配置(即样地5)为最佳。最后,对两个种生长过程中水分利用的一些特性进行了探讨。     

生态足迹改进模型及在江苏省耕地利用评价中的应用

将能值分析理论引入生态足迹的研究中,建立了改进的生态足迹模型,并应用于江苏省耕地利用的可持续性评价,同时用改进模型和传统模型对江苏省耕地生态足迹进行比较。结果表明:改进模型和传统模型的江苏省耕地生态赤字分别为0.224和0.06hm2·人-1;耕地生态可持续指数分别为0.29和0.41;江苏省的耕地利用处于不可持续状态。与传统模型相比,改进生态足迹模型的研究结果更接近江苏省的实际情况。     

山地社区土地资源可持续管理评估

从联合国粮农组织提出的土地资源可持续管理目标出发 ,采用层次分析法 (AHP) ,以西双版纳地区爱尼族大卡老寨为研究点 ,选择 4 1个因素作为参评变量 ,建立区域土地可持续管理评价指标体系。评估结果表明 ,目前大卡老寨的土地经营管理仍处于初步可持续管理的前期阶段。主要因为土地生产力过低 ,其他保护性、安全性、生产性均处于较低水平。作者针对提出了改变土地经营模式等参考建议 :1发展生态农业模式 ,提高土地生产率 ;2应用科技成果 ,提高良种普及率 ;3保护耕地 ,推进规模经营 ;4充分发挥森林的经济、生态和社会效益 ;5提高人口素质 ,改变就业结构     

“生态位”元胞自动机在土地可持续规划模型中的应用

快速城市化带来了一系列的环境生态问题。有必要把生态学的概念引进城市规划中,以减少城市发展带来的弊端。提出了基于“生态位”的元胞自动机（CA）的新模型,并将其应用在土地利用规划中。探讨了如何通过“生态位”元胞自动机和GIS的结合进行城市土地可持续利用的规划。该模型可方便地探索不同土地利用政策下城市土地利用发展情景,能够为城市规划提供有用的决策支持。旨在探索通过模拟的手段对城市土地利用进行合理的规划。将该模型应用于快速发展的广州市,并取得了较有意义的结果。     

长江下游沿江地区区域环境承载力对土地利用变化的响应

区域环境承载力是协调区域环境系统与区域社会经济发展的重要依据。本文以长江下游沿江地区为例 ,对区域环境承载力的变化及其影响因素进行了研究。通过分析长江下游沿江地区土地利用动态变化趋势 ,构建了区域环境承载力指标体系和模型 ,并对长江下游沿江部分地区 1995～ 2 0 0 0年区域环境承载力变化趋势及土地利用变化对区域环境承载力的影响进行了探讨     

基于耕地能值-生态足迹的耕地休耕规模研究——以贵州省松桃县为例

区域耕地休耕规模测算是耕地休耕空间配置的重要组成部分,从资源承载力视角理解,其本质是将休耕空间布局于耕地资源承载力相对较低的区域。立足于从区域耕地生态经济系统探索耕地休耕规模,运用能值分析方法和生态足迹方法,以生态严重退化地区、国家第一批休耕试点县的贵州省松桃县为案例区,修正了耕地能值生态足迹改进模型（EC和EF,简称"修正模型"）与耕地能值可持续指数（ESI_cl）,测算了松桃县2016年休耕面积范围值。结果表明：（1）耕地能值生态盈亏可以作为乡镇是否应该休耕的判定标准,基于此测算的最大休耕面积关键在于测算生态耕地面积。总体来看,全县耕地能值生态赤字,应该安排耕地休耕;从分乡镇来看,有3个乡镇可以不休耕、25个乡镇应该休耕。按照全县平均统计（SCAL）和按照分乡镇统计（STL）,全县最大休耕面积分别19558.62hm²和17673.83hm²。最大休耕面积中等及以上等级的乡镇散布于4个区域的8个乡镇。（2）ESI_cl可以作为休耕乡镇时序的判定标准,其优先休耕乡镇的最大休耕面积之和即为全县最小休耕面积。全县ESI_cl偏低,应该适度休耕。优先休耕、适度休耕和暂不休耕的乡镇分别有2个、23个和3个。全县最小休耕面积1396.10hm²,占耕地面积的1.88%。按照全县平均统计（SCAL）,全县休耕面积范围值1396.10-19558.62hm²,占总耕地面积的1.88%-26.34%;按照分乡镇统计（STL）,全县休耕面积1396.10-17673.83hm²,占总耕地面积的1.88%-23.8%。修正模型和ESI_cl为测算区域休耕规模提供了更加科学的技术方法,以期为其他类似区域开展休耕实践提供借鉴。     

基于土地利用变化的区域生态系统服务价值评价——以山东省德州市为

根据德州市2006-2014年土地利用变化数据,运用土地利用动态度指标分析土地利用变化情况,基于陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,结合德州市经济发展水平进行系数修正,对德州市2006-2014年间生态系统服务价值的时空变化进行分析。研究结果表明：德州市生态系统服务价值总体呈减少趋势,由2006年的460.92亿元减少至2014年的443.47亿元,价值变化率为-3.78%,林地和水域面积的减少是该区生态系统服务价值减少的主要原因;德州市各区县生态系统服务价值空间分异明显,其中齐河县生态系统服务价值最高,主要原因在于生态系统服务价值较高的林地和水域在齐河县广泛分布;德城区生态系统服务价值减少量最大,经济发展引起的土地利用结构变化是造成其服务价值大幅减少的主要原因;与生态系统服务总价值变化趋势相同,研究的时间跨度内德州市生态系统单项服务价值均呈现出不断减少的变化趋势。因此,在新一轮土地利用总体规划中,规划者应高度重视土地利用变化对生态系统服务价值的影响,优化调整土地利用结构,注重增加生态用地,稳步提升区域生态系统服务价值。     

Defining a land boundary for sustainable livestock consumption

The need for more sustainable production and consumption of animal source food (ASF) is central to the achievement of the sustainable development goals: within this context, wise use of land is a core challenge and concern. A key question in feeding the future world is: how much ASF should we eat? We demonstrate that livestock raised under the circular economy concept could provide a significant, nonnegligible part (9–23 g/per capita) of our daily protein needs (~50–60 g/per capita). This livestock then would not consume human‐edible biomass, such as grains, but mainly convert leftovers from arable land and grass resources into valuable food, implying that production of livestock feed is largely decoupled from arable land. The availability of these biomass streams for livestock then determines the boundaries for livestock production and consumption. Under this concept, the competition for land for feed or food would be minimized and compared to no ASF, including some ASF in the human diet could free up about one quarter of global arable land. Our results also demonstrate that restricted growth in consumption of ASF in Africa and Asia would be feasible under these boundary conditions, while reductions in the rest of the world would be necessary to meet land use sustainability criteria. Managing this expansion and contraction of future consumption of ASF is essential for achieving sustainable nutrition security.     

岱海流域土地利用动态模拟及生态系统服务价值测算

北方内陆湖泊面积萎缩严重,岱海作为典型的内陆湖之一,其面积变化尤为显著.为研究岱海湖面积变化及岱海流域生态系统服务价值(Esv)的动态趋势,本研究运用CA-Markov模型,基于1989-2018年6期的土地利用数据,预测2026年的土地利用状况,并采用当量因子法,对岱海流域ESV进行评估.结果 表明:岱海湖若不进行生...     

土地利用变化对昆山生态系统服务价值的影响

参照两种典型的生态系统服务价值系数,根据土地利用变化对比研究了长江三角洲经济快速发展区域昆山的生态系统服务价值变化.结果表明：（1）昆山的生态系统服务价值在1994～2001年呈下降趋势,按两种系数计算分别下降了1.22亿元和0.71亿元,相对下降比例分别为4.93﹪和4.12﹪;（2）昆山的生态系统服务价值在评价年份内随时间的变化趋势可分别用线性函数Y1=-121.25X1＋17342（R2=0.907）和Y2=-199.62X2＋25088（R2=0.906）较好的表示;（3）昆山的生态系统服务价值按两种系数的评价结果均分别与GDP、人口总量和人均GDP指标有较好的线性负相关关系,其中与人均GDP的相关度最高;（4）根据生态系统服务价值与人均GDP之间的线性相关关系式预测表明昆山的生态系统服务价值在未来10a内还将进一步下降,需要采取积极的生态保护措施.采用不同价值系数评价的昆山生态服务价值变化特征相似,但是绝对值相差巨大,由此对生态价值静态评价进行了反思,研究生态系统服务价值变化及其变化的驱动机制更有意义.     

苏南丘陵地区土地持续利用模式的建立

对苏南丘陵地区农田生物结构及功能的研究表明,在荒丘荒坡上建立林地、茶园、果园人工草地及新辟鱼塘以形成农牧渔复合农业生态系统．提出土地持续利用的单元模式;丘岗坡地─—林茶果草立体利用,冲田地─—粮、饲、经、肥、作物合理布局,养殖业—猪、禽、奶牛、鱼全面发展．资源利用─—种养加工业配套成龙．在粮食稳产基础上,农林牧副渔收入增长２．３倍,农用土地收入及人均农业收入均增长２．７倍．     

基于生态服务价值的玛纳斯河流域土地利用结构优化

通过土地利用结构优化能够实现区域生态效益的最大化。采用5期Landsat遥感影像数据,基于单位面积当量因子法,估算了玛纳斯河流域1990—2015年各项生态系统服务价值及其变化;并借助灰色线性规划模型(GLP)进行土地结构优化,探讨了最大化生态效益目标下优化前后研究区生态服务价值的比对及变动。结果表明:(1)该流域草地和未利用地是主要的土地利用类型,所占比例达70%;建工用地和耕地面积逐期增加,而其他土地利用类型均逐渐减少。(2)研究期内流域生态服务价值(ESV)总体呈下降趋势,2015年较1990年减少了14.97%;各单项ESV大小依次为:水文调节气候调节土壤保持生物多样性气体调节净化环境美学景观食物生产原料生产维持养分循环水资源供给;从空间分布来看,流域生态服务价值呈片状分布,ESV等级分界线较明显,其中ESV最高的低山区占总价值的35.84%,气候、水文调节是主要的生态服务功能,其原因在于草地覆盖面积大。(3)优化配置后,未利用地面积明显减少,而其他土地利用类型均有所增加;总ESV较优化前增加了5.29%,且各单项ESV也均增加,特别是水文调节和气候调节的增加最为明显。本研究可为区域土地利用规划和生态文明建设等方面提供一定理论基础和实践参考。