不同管理模式对农田生态系统服务的影响模拟研究——以太湖流域为例

高强度的农业生产给生态环境带来诸多负面影响,如何权衡农田生态系统服务是农业可持续发展面临的重要问题之一。本文以太湖流域稻麦轮作农田生态系统为研究对象,利用基于0—10cm土壤温度、10—20cm土壤温度、水稻生物量和小麦生物量等为目标函数的PEST软件校准APSIM模型,遴选三类重要生态系统服务——粮食供给(粮食产量)、水质调节(氮流失)和气候调节(N_2O排放、固碳-土壤有机碳),针对不同秸秆还田(无秸秆还田、稻秆还田麦秆不还田、麦秆还田稻秆不还田、稻麦秆全还田)和施肥模式(0、-5%,-10%,-20%)等设定16种情景模拟1986—2015年太湖流域生态系统服务变化趋势,利用自组织映射法(SOM)分析其权衡协同关系变化,以期为农田生态系统管理提供科学依据。结果表明:(1)相对秸秆还田,粮食产量、N_2O排放、氮流失和土壤有机碳受施肥影响更为显著,均随施肥量减少而下降;(2)不同管理模式对固碳影响较弱,对N_2O排放和水质调节影响明显,稻麦秆全还田且减量施肥5%、10%或20%情景对N_2O排放抑制最为有效,减排量均超过30%,氮流失量减量大于7%;(3)粮食供给与固碳、N_2O排放均存在显著的协同关系,粮食供给与水质调节、固碳与水质调节、水质调节与N_2O排放呈显著权衡关系,固碳与N_2O排放呈弱权衡关系;(4)基于N_2O排放量和氮流失量均低于基准模拟且粮食单位产量减少低于5%的情景下,无秸秆还田且减量施肥5%(S0_F1)和稻麦秆全还田且减量施肥5%(S3_F1)两种模式相对有利于整体提升太湖流域农田生态生态系统服务。此外,APSIM模型有待更多的野外监测数据进一步校准改进以提高模型率定精度,同时需扩展不同模式影响下太湖流域农田生态系统服务综合效应评估,以获取更加科学、合理的优化模式与途径。     

农田生态系统碳足迹时空变化——以河南省为例

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,起着碳源和碳汇的双重作用,对维持整个生态系统碳平衡具有重要意义.本文基于ArcGIS 10.1、SPSS 20.0、Sigmaplot 12.5等分析平台,以农田生态系统为研究对象,构建农田生态系统碳足迹模型,分析2005—2014年河南省农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹及三者之间的关系.结果表明: 2005—2014年,研究区碳排放年平均增长率为2.7%,其中因化肥施用引起的碳排放量占总碳排放量的比例最高,占66.2%,且化肥的使用强度为890.38 kg·hm^-2,远高于发达国家公认的安全警戒线225 kg·hm^-2.河南省农田生态系统的碳总储量整体呈逐年上升趋势,其中,小麦的碳吸收比例最高,占总吸收量的60%,水稻的碳吸收增速最快,为7.9%.河南省农田生态系统存在碳生态盈余,且农田生态系统碳足迹总体呈现不断增加趋势,农田生态系统碳足迹占同期生产性土地面积(耕地)的平均比例为5.7%.研究区碳排放、碳吸收、碳足迹的空间变化较为一致,均呈现东南多、西北少的空间分布规律,且地区差异及变化幅度差异较大是三者的最主要外部特征.     

华北盐渍化改造区农田蚯蚓生态学研究——以河北省曲周县为例

河北省曲周盐演化改造区通过治理改造,土壤环境状况得到极大改善,土壤中蚯蚓种相对较丰富,有3个科、6个属、6个种,正蚓科的赤子爱胜蚓、暗灰异唇蚓和链胃蚓科的日本杜拉蚓在该地区的数量较多.种群密度20.50条/m2,生物量6.01g/m2,基本达到普通农田生态系统的水平;从年龄结构上看该地区蚯蚓种群属稳定型,成蚓和幼蚓量基本相当;全年蚯蚓的数量分布规律是盛夏＞初春＞深秋.     

华北盐渍化改造区蚯蚓种群次生演替与生产投入的关系——以河北省曲周试区为例

通过对河北省曲周县盐渍化改造区农田生态系统中蚯蚓物种多样性分析,发现蚯蚓种群的次生演替与农田肥料投稿有很好的相关性,合理的投稿特别是有机肥的投入可以加速农田生态系统中生态演替;该地区蝗蚓种群分布总的趋势是：第2代试区＞第1代试区＞第3代试区＞原貌区;不同土壤利用方式蚯蚓的分布和数量各不相同,菜地＞农田、边缘地和果园。     

微视频融入课堂促进生态文明教育的教学探索——以“生态系统的物质循环”为例

教师在教育教学的过程中,适时渗透新时代生态文明理念,有助于学生树立保护环境的社会责任意识。微视频应用于课堂教学,化抽象知识为具体,有利于开阔学生视野,激发其学习兴趣,提高教学效率。本文以“生态系统的物质循环”为例,将微视频应用于具体的教学环节中,旨在帮助学生树立人与自然和谐共生的理念。     

华北盐渍化改造区农田步甲群落及其动态研究:以河北省曲周县为例

1996与1997年在河北省曲周县盐渍化改造区,采用陷阱法调查了农田中步甲的物种组成与数量分布。共记录到步甲19个种,分隶于8个属。其中婪步甲属(Harpalus)在数量上占绝对优势。总体来说,本地步甲区系组成相对简单,属与物种数较少。单齿婪步甲(Harpalus simplicidens)、毛婪步甲(H.griseus)和三齿婪步甲(H.tridens)为优势物种。从时间动态上看,步甲数量呈总体上升趋势,9月份最多,10月份下降到最低。步甲数量的季节变动在不同种植模式间不同,并在一定程度上受农田景观及农事活动的影响。农田边界是生物的避难所和聚集地,对步甲有重要的保护作用,农田边界上的步甲密度普遍比相邻农田中高,月份间步甲数量的波动幅度也较小。     

高中生物学差异教学模式初探——以"生态系统的能量流动"为例

以"生态系统的能量流动"为例,介绍差异教学模式在高中生物学教学中的应用.在课前进行前测,对准备不足的学生进行认知铺垫,为不同层次的学生分别制定挑战性学习 目标.课上以小组为单位进行异质合作,进行能量流动的概念模型构建、数学模型构建和模型检验,学有余力的学生在此基础上自主选择完成拓展任务.通过课前、课中和课后的及时反馈实...     

紫胶林-农田复合生态系统地表甲虫多样性——以云南绿春为例

为揭示紫胶林-农田复合生态系统地表甲虫多样性, 于2006-2007年在云南省绿春县牛孔乡采用陷阱法调查了天然紫胶林、人工紫胶林和旱地的地表甲虫群落。共采集标本1 678头, 分别隶属于24科120种, 其中步甲科(Carabidae)和金龟科(Scarabaeidae)种类最丰富, 均占全部种类的12.50%。拟步甲科(Tenebrionidae)个体数量最丰富, 占个体总数的64.48%; 金龟科次之, 占个体总数的17.58%。大多数科的物种数和个体数在不同土地利用生境中的分布没有显著差异, 而步甲科、隐翅甲科(Staphylinidae)、叩甲科(Elateridae)、拟步甲科、瓢虫科(Coccinellidae)和小蠧科(Scolytidae)在不同土地利用生境中的分布有显著差异。天然紫胶林地表甲虫个体数量最少, 物种较丰富, 优势度最低, 多样性最高; 人工紫胶林个体数和物种数均丰富, 优势度和多样性居中; 旱地个体数量最多, 物种最贫乏, 优势度最高, 多样性最低。种级水平的聚类分析体现出人工紫胶林与旱地之间在种类组成上距离较近; 而科级水平的聚类反映出人工紫胶林和天然紫胶林更接近。结果提示, 紫胶林-农田复合生态系统具有区域内土地利用方式多样化的特点; 天然紫胶林在维持地表甲虫多样性水平上具有重要作用, 而人工紫胶林虽具有积极作用, 但仍需进一步恢复。     

巧设过渡环节 提高课堂效率——以《生态系统的能量流动》为例

课堂教学过渡环节是教师研究教材、抓住知识间联系的切入口,组织提炼语言,贯穿整个教学环节的必要步骤。本文基于对生态系统的能量流动研究,针对学生的已有认知水平、思维困惑,巧设课堂教学过渡环节,提高课堂效率的一些有效策略。     

以提高生态系统服务为导向的土地利用优化研究——以兰州市为例

分析从1997年到2009年兰州市土地利用类型变化,对其生态系统服务价值进行核算,结果表明,兰州市生态系统服务功能主要表现为土壤形成与保护、维持生物多样性,气候调节等,但土壤形成与保护功能和水文调节功能从1997年开始一直呈下降趋势,由于盲目扩展建设用地而占用生态用地的现象使兰州市生态用地面积不断减少,从而造成生态恶化。以生态系统服务价值作为适应度函数,利用改进的混合蛙跳算法建立土地优化模型,得到生态型、发展型、综合效益型三种优化方案,优化后兰州市生态系统服务价值可达到58.89亿元。优化方案为提高兰州市生态系统服务价值提出以下建议:(1)保证退耕还林、还草的力度,加强南北两山绿化改造。(2)保证耕地、牧草地、园地面积,尽量控制建设用地的扩张。(3)建设用地所占用耕地面积,必须进行补偿,其中开发宜耕未利用地、挖掘土地利用潜力为较好的解决办法。     

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评价——以长株潭城市群为例

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评估框架为城市群生态风险管理和国土生态修复提供新的视角。以生态风险评估框架为基础,综合运用生态系统服务、生态系统健康评估模型以及相关分析法对长株潭城市群展开生态风险评价,并对风险程度进行分类。结果表明:(1)城市群的城市化水平提升,区域生态风险也随之增加。生态系统服务价值、生态系统组织、生态系统活力、生态系统弹性等生态指数呈现下降趋势。(2)人工表面比率和生态指数之间的Pearson相关系数表明,人工表面比率与生态指数之间存在负相关关系,人工表面比率是生态风险提升的关键因素。(3)城市群人工表面比率要控制在36%以下,以进行生态风险管理和国土生态修复。总的来说,评价框架可以作为区域生态风险的评价终点。     

农田作物层温度初步研究—以冬小麦、夏玉米为例

观测表明,充分供水的麦田作物层温度在一昼夜的大部分时间内,低于作物层顶以上1.5米处气温。8—10点叶温有时比气温稍高。叶温与气温差最大值出现在日落后至露出现前一段时间内,晴日无风天气大约出现在日落后一小时。白昼,夏玉米作物层温度高于气温,冬小麦作物层温度低于气温。夜间,小麦和玉米叶温都比气温低。土壤水分不足,蒸腾速率减小,叶温升高,叶温与气温差增大。叶温的变化反映了作物自身的水分状况。     

大型露天煤矿生态系统受损研究——以平朔露天煤矿为例

矿区受损生态系统的恢复与重建是脆弱生态环境综合整治的重点和难点。１３ａ的平朔露天煤矿受损生态系统定点研究表明,大型露天煤矿生态定变过程为３个阶段、４个类型。生态受损引发因子包括挖损、压占、占用和污染。生态受损特征表现为生境在１００ａ左右的时间尺度下,以每年７８００万ｍ＾３左右的岩土搬运速度,累计消失１６０ｋｍ＾２左右。而新形成的生境与原生境相比,虽沟壑消失使地貌形态趋势于简单,但重新组合堆置的固相     

农田边界生物多样性保护功能的初步研究——以北京东北旺步甲群落多样性研究为例

农田边界是农田间的过渡带 ,包含了树篱、防护林、草皮 (带 )、墙、篱笆、沟渠、道路、作物边界带等景观要素[3] 。许多研究表明 ,农田边界在保护生物多样性方面有着重要的作用。Ｄｅｎｎｉｓ等[7] 的研究表明 ,通过为节肢动物提供多样、稳定的栖息地和越冬场所 ,增加农田中节肢动物的多样性。Ｈｏｌｌａｎｄ等[12 ] 的研究也表明 ,林地边界在农业生态系统中能起到保护生物多样性的作用 ,这种作用不仅使林地中有较高的多样性 ,而且还使相邻农田生物多样性增加。同时 ,多样化的农田生态系统比纯作系统具有更为丰富和多样的害虫天敌[6 ] 。国…     

基于生态系统管理理论的海域集约利用评价——以河北沿海地级市为例

基于生态系统管理理论,从海洋投入强度、海洋利用强度、海洋经济效益及海洋生态环境质量层面,构建海域集约利用评价的指标体系,运用模糊决策分析理论计算各指标权重,得到河北省沿海地级市2005—2014年的海域集约利用综合指数,并利用聚类分析法及协调度指数对河北省海域集约利用的区域差异特征进行了分析。研究结果表明:2005—2014年河北省海域集约利用综合水平不断提高,除海洋生态环境质量准则层指数呈下降趋势外,海洋投入强度、海洋利用强度、海洋经济效益3个层面指数均呈上升趋势,其中持续增加趋势最明显的是海洋经济效益准则层;河北省沿海三市海域集约利用综合指数及各准则层指数的时序变化特征基本一致,但各区域之间仍体现着不同的变化特点,沧州市海域集约利用程度较高,唐山市海域集约利用经历了由低到高的过程,秦皇岛市海域集约利用的状况整体处于一般水平;河北省及沿海三市海域集约利用总体保持了较高的协调度,但各地区不同时段的变化特征有所不同。     

基于能值的沼气农业生态系统可持续发展水平综合评价——以恭城县为例

近年来,农村传统的粗放式发展模式对资源和环境造成了巨大的压力,严重阻碍农村的可持续发展进程,为此,国家在农村大力推行以沼气为重点的农村生态建设,加快建立以沼气为纽带的可持续农业发展模式。因此,对沼气农业生态系统的可持续性进行评价对农村能源生态建设和沼气工程的推广具有重要意义。本文选取广西恭城瑶族自治县沼气农业生态系统作为案例,将种植业、养殖业和生态旅游业作为一个复合生态系统,应用能值分析方法将不同能质的能量折算为统一的能值单位,分析了复合农业生态经济系统的可持续发展现状,通过能值分析发现案例区域恭城县沼气农业生态系统具有以下特点:(1)与传统农业生态系统相比,有机肥所占比重较大;(2)水果生产为当地主导产业,生态旅游业有了初步发展;(3)农业的快速发展使人民具有较高物质生活水平;(4)科技水平相对落后,生产率低;(5)沼气替代传统能源,大大减小了环境压力。通过对恭城县农业生态系统发展中的问题进行识别,提出相应政策建议,能够对其未来的发展模式提供参考,对沼气农业生态系统的推广具有重要意义。     

河湖生态系统生态用水优化研究——以滇池流域为例

生态需水是河流与湖泊生态系统健康的重要基础。湖泊流域的河流与湖泊生态系统之间存在密切的水量联系,目前对流域内生态用水的研究多为单一生态系统生态需水简单相加,忽略了河流和湖泊之间复杂的水量联系。基于河湖复合生态系统之间的水量联系构建了河湖生态系统生态用水优化模型,并以滇池为例分析了河湖生态系统生态用水规律。结果表明：湖泊流域中单一河流或湖泊生态需水计算结果不能满足复合生态系统的生态用水要求,需要综合考虑河流和湖泊之间的水量联系;在当前水质状况下,牛栏江每年的调水量不能满足滇池流域的生态用水要求;滇池流域水体污染对流域内生态用水影响较大,随着水体污染程度的下降,流域生态用水量和调水量呈指数下降,河流生态用水呈线性下降。     

基于基尼系数的生态系统服务供需均衡研究——以广东省为例

生态系统服务供需研究尚不成熟,亟需建立一套适用于多数区域而数据要求不高的供需评价方法,因此,以广东省地级市为研究单元,以生态系统服务价值表征生态系统服务供给量,根据对生态系统服务的消耗量或期望获得量核算生态系统服务需求量,提出了一种基于基尼系数识别区域内各类生态系统服务供需状态,并据此评估各城市生态系统服务供需均衡状态的方法。研究结果表明：①广东省生态系统的水源涵养服务基尼系数为0.135,大部分地级市的供需系数位于0.75-1.25之间,整体空间供需高度均衡;食物生产、原材料生产和保持土壤服务基尼系数在0.293-0.423之间,供需系数东高西低,有一定程度的空间不均衡但在合理范围内;而气体调节和废物处理服务供需基尼系数大于0.6,在空间上出现两极分化;②广东省综合生态系统服务基尼系数为0.332,处于合理范围内,基于此,将城市按供需均衡状态分为低供给高需求、供需相对均衡和高供给低需求三类,处于不同状态的城市需要根据不同的策略对生态系统服务供需关系进行调整,维护区域生态安全。本研究可以为促进广东省及其他区域城市可持续发展,加快建设生态文明提供决策指引。     

城市物质代谢的生态效率——以深圳市为例

城市可持续发展研究的关键是城市物质代谢通量及其效率研究,但物质代谢通量仅能反映代谢速率,而其生态效率则能反映支持社会经济发展的物质代谢能力。从工业、生活的源头循环(减少原生资源的消耗)和末端循环(减少污染物的产生)角度,构建城市物质代谢生态效率的度量模型,并依据中国城市化发展进程,选定深圳市作为研究区,核算城市水、能量和废物代谢通量以及代谢的生态效率。结果表明:随着深圳市社会经济的快速发展,水、能源和废物代谢通量呈现出增长势头,但代谢的生态效率不断提高。1998～2004年间,GDP增长2.7倍,城市水和电的代谢通量分别增长1.5倍和3.0倍;工业增加值增长3.7倍,工业水、电、能源和废物的代谢通量分别增长1.9、3.5、2.7倍和2.0倍;常住人口增长1.5倍,居民水和电的代谢通量分别增长1.8倍和1.7倍;资源效率提高1.8倍,环境效率提高3.7倍,生态效率提高2.3倍。虽然深圳市物质代谢的生态效率在提高,但是随着物质资源的日益稀缺,物质代谢的生态效率仍需进一步提高,而提高城市物质代谢生态效率的关键是资源效率和环境效率的协同发展,以及逐步构建废物资源化的循环链条。