浙江省德清县农田生态系统能量投入的优化

在实地调察研究的基础上,分析了1984～1994年浙江省德清县农田生态系统的能量投人和产出的动态变化趋势,根据农田生态系统的能量转化规律,建立了该县农田生态系统的能量投入产出模型,利用边际平衡理论和分析方法确定了该县农田生态系统的能量投入合理范围、最优投能量和最优投能结构.结果表明,德清县农田生态系统的平均单位面积能量投入和产出总量差异不大,但从其投能结构来看,差异却极其显著,表现为投入的有机能迅速减少,而投入的无机能大幅度增加.能量产投比虽有波动,但差异不甚明显.经优化确定,该县高产、中产和低产农田生态系统的能量投入合理范围分别为49.80～291.16×109J/hm2、34.85～221.59×109J/hm2和19.62～144.1 9×109J/hm2;最优投能量分别为166.08×109J/hm2、122.83×109J/hm2和74.08×109J/hm2;最优投能结构分别为1.9019、3.7188和6.6225.表明为提高有限资源的利用效率,对该县不同类型的农田生态系统,应采取不同的投能策略.     

晋东豫西旱农试验区农业生态系统能流特征

以晋东豫西旱农试验区－－山西省寿阳县宗艾镇宗艾村农业生态系统为研究对象,分析了农田、果园、林业和畜牧业等亚系统能量流动途径、人工辅助能输入、能量产出,能量结构偏差以及能量转化效率等能流特征。结果表明：（１）由于能量投入低,尽管利用效率较高,但能量产出仍处于低水平阶段。农田生态系统的有机能投入和人工辅助能总投入很低,低于１９７９年全国平均水平,但能量产投比较高,增加人工辅助能投入、提高有机能投入比例     

农田生态系统的概念、组成和特性

1　农田生态系统的概念农田生态系统是人类为了满足生存需要 ,积极干预自然生态系统 ,依靠土地资源 ,利用农作物的生长繁殖来获得产品物质而形成的半自然人工生态系统 ;是由农作物及其周围环境构成的物质转化和能量流动系统 ,在自然生态系统的基础之上 ,“迭加”了人类的经济活动而形成的更高层次上的自然与经济的统一体 ,具有自然和社会的双重属性。2　农田生态系统的组成农田生态系统的内部组成 ,也可分为非生物的环境部分——自然环境组分、人工环境组分 (包括电力、机械、肥料、农药、除草剂、防护林和水利设施等 )和生物部分——生产者…     

基于Ecopath评估蟹-稻复合生态系统营养结构和能量流动

蟹-稻综合种养模式为我国水产养殖以及农业从单一经营转变为复合经营提供了一种新模式,为了促进蟹-稻共作模式的推广和普及,应用Ecopath生态通道模型对该系统进行了营养结构和能量流动的分析。研究结果表明蟹-稻共作生态系统的最高营养级(3.140)高于稻田单作系统的最高营养级(2.676),生态系统的能量流动主要有两条途径,即以沉水植物和其他维管束植物为起点的牧食链及以碎屑为起点的腐质链;蟹-稻共作农田生态系统在6月和10月的Finn′s循环指数(Finn′s cycling index,FCI,0.55和1)和Finn′s循环平均能流路径长度(Finn′s cycling mean path length,FCL,2.066和2.077),稻田单作农田生态系统在6月和10月的FCI(1.14和0.81)和FCL(2.089和2.137),说明蟹-稻共作模式可以形成一个稳定的生态系统,中华绒螯蟹的加入可以促进该完整的生态系统的能量流动,且随着螃蟹的成长,系统成熟度有所提高,只是较单作系统的成熟度低,共作系统有更大的成熟空间;蟹-稻共作农田生态系统在6月和10月的连接指数(Connectance index,CI)分别为0.135和0.135,稻田单作系统在6月和10月的CI为0.188和0.161,共作系统的各功能组之间的连接强度较单作系统弱,稳定程度相对较低,蟹-稻共作农田生态系统的初级生产力显著高于单作农田生态系统,且蟹-稻共作农田生态系统的发育良好。     

毛竹林生态系统能量动态分室新模型

根据福建省建瓯市40块毛竹[Phyllostachys heterocycla(Carr.)Mitford cv.Pubescens]林标准地的能量测定资料,提出毛竹林生态系统能量动态分室新模型,进而对毛竹林各分室的能量进行模拟。结果表明：所建立的新的分室模型更能反映毛竹林生态系统能量动态规律,从而为毛竹林的丰产与稳产提供理论依据。     

在"生态系统能量流动"教学中发展科学思维及强化生命观念

在"生态系统能量流动"一节教学中,组织学生从微观到宏观分别研究各生命系统的能量流动过程,建立、分析、研究能量流动模型,总结归纳生态系统能量流动的概念及能量流动规律,应用规律解决问题,提高节约粮食的意识,教学过程中不断地发展科学思维并形成系统观、物质与能量观.     

冬小麦生长率及麦田能量收支分析

在农田生态系统中,活动层能量收支关系直接影响该系统的物质和能量循环。绿色植物叶面积是影响农田能量平衡和光能转化的主要因子。研究冬小麦田能量收支关系及光能利用率,对研究农田生态系统的物质和能量平衡具有重要意义。一、试验设计和观测方法试验点设在河北省栾城县良种场(114°39′E,37°52′N),1981年和1982年布置有丰     

农业生态系统能量分析

农业生态系统的能量分析从能流着手进行农业生态系统的功能量化分析,是农业生态系统重要的研究方法之一。本文简要回顾讨论了农业生态系统能量分析研究的历史和进展。着重讨论了能值分析方法对传统能量分析方法的新发展,分析了农业生态系统能量分析目前存在的问题,并就其进一步发展方向进行了探讨能值分析方法用生产某种能量或物质所直接或间接耗用的太阳能值量来衡量该能量或物质的价值,不仅在概念上而且在算法上都是原有能量分析方法的新发展．发展到能值分析阶段的农业生态系统的能量分析方法亦存有自身的不足之处,如能值转换率的计算过于繁复,能值指标体系缺乏统一性及系统可持续发展的能值综合评价指标缺乏等。这些问题的解决与能值最大功率的明晰化、能值分析与能量及耗散分析的结合、与物质分析及景观结构分析的结合等研究等共同构成了农业生态系统能量分析的几大发展方向。     

社会-经济-自然复合生态系统有效物质(能量、货币)平衡模型的建立及其应用

根据质量守恒定律和有效物质（能量、货币）在系统内外部转化关系建立了社会、神经-自然复合生态系统有效物质（能量、货币）平衡模型,定义了模型特征参数。将模型应用于3个不同的研究领域,获得了相应研究领域的平衡模型,结果表明所建立的平衡模型具有通用性,它对于研究复合生态系统有效物质、能量和货币平衡具有重要的理论和实践意义。     

生态系统通量研究进展

开展生态系统通量的长期定位观测研究具有重要的意义,本文在总结生态系统通量概念与内涵的基础上,概要介绍了全球通量网、区域通量网(美洲网、欧洲网、亚洲网)和中国陆地生态系统通量观测研究网络的建设与发展历程,以及生态系统通量的主要研究方法,包括微气象学方法(涡度相关法、质量平衡法、能量平衡法和空气动力学法)和箱式法(静态箱法和动态箱法)及其基本工作原理;系统地对不同生态系统类型,包括森林生态系统、农田生态系统、草原生态系统和水体生态系统的CO₂通量、N₂O通量、CH₄通量、热通量等研究成果、方法及进展进行了评述;最后,结合我国不同生态系统类型通量研究的现实与需要,从生态系统通量研究的策略、水平、方法以及资金的投入、数据的管理与使用等方面提出了一些合理化建议与展望.     

基于LCA的传统农田与苜蓿草地生态效应分析

为评估传统农田与苜蓿草地两种生态系统在资源投入和环境效应方面的差异,基于2019-2022年中国北方山东省、陕西省、山西省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、黑龙江省、河北省共14个县区的农牧户调研数据,应用生命周期评价（Life cycle assessment,LCA）方法,对中国北方传统农田和苜蓿草地生态系统全生命周期的能源消耗、土地利用、水资源消耗、全球变暖、环境酸化、富营养化这六类资源消耗和环境影响进行核算。将LCA方法应用于两类作物生产的环境影响分析,探究该方法在农业环境研究领域的有效性以及传统农田和苜蓿草地生态系统资源投入和环境效应的差异特征。结果表明：（1）传统农田和苜蓿草地生态系统环境综合影响指数分别为0.1569和0.1269,苜蓿草地生态系统的综合环境效应比传统农田生态系统低19.09%,对环境友好程度相对较高。（2）在整个区域范围内,传统农田的环境影响高于苜蓿草地的环境影响,且传统农田的环境影响效益差异显著,而苜蓿草地的环境影响整体波动较小。其中,在资源消耗方面,与传统农田生态系统相比,苜蓿草地生态系统的能源消耗减少了31.21%,所需土地面积减少了43.61%,水资源消耗减少了63.43%;在环境影响方面,与传统农田生态系统相比,苜蓿草地生态系统的气候变暖潜值降低了43.09%,环境酸化潜值降低了50.27%,富营养化潜值降低了46.78%。（3）中国北方地区传统农田和苜蓿草地生态系统在资源利用和环境代价在空间尺度上差异较明显,呈现出西部高于东部的特征。（4）影响两种生态系统的主要环境影响类型均为环境酸化和富营养化,与大量的化肥生产、施用和灌溉电力消耗密不可分,因而实施配方施肥、合理灌溉、秸秆还田是降低我国北方地区传统农田和苜蓿草地生态系统生命周期内生态环境负面影响的关键。     

三峡库区农林复合生态系统的效益评价

在对三峡库区农林复合生态系统大面积调查和定点测试的基础上,根据生态学原理和生态经济学原理,采用层次分析法（AH）,根据对农林复合生态系统的生物量和生产力,物质流,能量流,价值流,土地利用等系统研究的结果,对三峡库区分布面积较大的4种农林复合生态系统从经济效益,生态效益,社会效益及综合效益方面进行了评价,并与农田生态系统进行了对比研究。这一研究结果将为科学合理地利用三峡库区土地资源,生物资源和气候资源提供重要的科学依据,为保护和改善三峡库区的生态环境,解决农村移民就地安置部分的生态问题及提高农村的经济发展水平提供理论基础。     

产业生态系统资源代谢分析方法

产业生态系统是由企业群、资源及环境组成的社会-经济-环境复合生态系统。资源代谢是其功能运行的重要保障。资源代谢在时间和空间尺度上的耗竭及阻滞是造成严重生态环境问题的主要原因。根据生态学原理,运用物质流分析手段解析了产业生态系统的物质流、能流及资金流结构,构建了产业生态系统资源代谢分析模型,提出了资源输入-使用-输出-循环共生四方面的资源代谢分析指标体系和基于模糊综合分析的资源代谢问题树分析方法。在此基础上提出了基于循环共生网络结构模型的生态管理模式。以期为产业资源的生态管理提供方法支撑。     

陆地生态系统类型转变与碳循环

 土地利用变化引起的陆地生态系统类型转变对于全球碳循环有着极其重要的作用。　通过总结国内外有关森林砍伐以及森林、草地转变成农田对于碳循环的影响,阐述了可能引起全球“未知汇”现象的重要原因,强调未来中国陆地生态系统碳循环研究应充分重视陆地生态系统类型转变对于全球碳循环的影响研究,包括研究陆地生态系统的不同发展阶段(自然与退化生态系统)、利用方式的改变(森林转化为人工林或农田,草地转化为农田、退耕还林草等)所引起的碳库类型转换的增汇机理及其对全球变化响应,并指出了建立统一观测方法与规范的陆地生态系统碳通量观测网     

泸沽湖生态系统格局变化及其驱动力

运用遥感影像与地理信息系统技术结合,采用生态系统信息分类提取方法和景观指数方法对1990年至2015年泸沽湖风景区生态系统构成与格局变化进行分析,并进一步探析引起各类生态系统变化的驱动力因素,为泸沽湖风景区进一步生态与环境规划提供科学和理论依据。25年间,泸沽湖风景区内主要生态系统类型可分为农田、森林、草地、水域和人居环境等五类生态系统,1990年至2005年,主要表现为农田、森林、草地3个生态系统之间相互转化;2005年至2015年,主要表现为森林、草地、水域生态系统整体流向农田、人居环境系统。总体上泸沽湖景观破碎化与复杂程度呈下降趋势,连通性和整体性逐渐增强,但各生态系统类型之间比例差异增大。农田生态系统变化的主要驱动力是政策导向;森林与草地生态系统变化的主要驱动力是退耕还林还草工程与人类活动;水域生态系统变化主要驱动因素是湿地造林与人类活动入侵;人居环境系统变化的主要驱动因素为人类用地需求的增涨。针对泸沽湖生态系统变化存在的问题提出了相应的规划建议。     

开放式空气CO2浓度增高对土壤线虫影响的研究现状与展望

大气CO2浓度增高会对生态系统产生一系列的影响,这些影响在某种程度上受到土壤动物区系的调节,本文通过论述大气CO2浓度增高对不同类型土壤中和不同生态系统中土壤线虫产生的影响,阐明了用土壤线虫作为指示生物来研究生态系统变化的意义,并提出了今后针对大气CO2浓度增高这一现象应着重围绕土壤线虫及土壤动物系优先开展的几方面研究,从而更好地指示整个生态系统的变化情况,为有效地管理农田生态系统提供依据。     

CoupModel模拟与应用研究进展

CoupModel模拟范围广泛,几乎涉及了陆面过程的各种环节,且具有动态预测性。该模型不但能够较为准确地模拟森林、农田、湿地以及冻土等多种生态系统的土壤水热运移和碳氮循环等过程,还能够科学地预测气候变化背景下的增温潜势。通过对CoupModel的耦合原理及特点、数据的输入输出、多种参数估计方法及模拟结果检验等方面的详细介绍,深入了解了利用该模型模拟土壤-植被-大气系统的物质能量过程;CoupModel在国外多个国家和地区获得应用与认可,引入我国后,通过更改部分参数也在多个地区得到验证。在综合众多前人研究成果的基础上,将该模型与几种使用较广泛的同类模型进行了简单的对比分析,随后从模型参数简化、适用性验证和模型尺度等方面对其未来研究进展进行了探讨。     

我国农田生态系统重金属的循环与调控

本文系统分析了我国农田土壤重金属的含量状况,探讨了农田生态系统中重金属的输入、输出及其平衡.农田生态系统中重金属存在一定的累积效应,但整体上超标风险较小,而部分作物、特别是蔬菜可能存在一定的超标风险.在采矿区和冶炼厂周边地区,以及废弃物利用强度较大的农区,土壤和作物中重金属超标的风险较大,是普通农区的十倍甚至数十倍以上.针对我国农田重金属污染现状,提出了调控农田生态系统重金属循环的有效措施,并对相关领域今后的研究进行了展望.     

农田生态系统碳汇研究进展

农田生态系统碳汇包括农作物生物量碳汇和农田土壤碳汇两个方面,中国农田生态系统面积大,碳储量高,是全球生态系统碳循环的重要组成部分。厘清中国农作物生物量和土壤有机碳含量、变化率和影响因素对于解析全球碳循环和维系粮食安全具有重要意义。梳理农田生态系统碳汇相关概念的基础上,比较农田生态系统碳汇研究方法的适用性及存在问题,通过以往研究和SoilGrids250数据研究中国农田生态系统碳库时空分布,并分析农田生态系统碳汇的影响因素及固碳方法。结果表明,中国近30年来农作物生物量呈现增加趋势,农田土壤有机碳含量普遍较低且空间分布不均,0-5cm土壤有机碳含量平均值在16.7 g/kg到86.5 g/kg之间,增加农田土壤有机碳含量是未来中国农田生态系统碳汇的重要方向。肥料和有机残留管理、保护性耕作、种植模式、灌溉等管理措施是增加土壤有机碳汇的主要措施,但农田生态系统碳汇潜力估算仍存在不确定性。最后,从农田生态系统碳汇潜力估算、影响因素厘定和增汇技术研发3个方面提出未来研究方向。研究结果有助于推动农田生态系统碳汇科学研究和技术推广,为实现农田生态系统助力"碳中和"寻求重要路径。