中国北方农牧交错带优化生态—生产范式体系构建

中国北方农牧交错带的生态、生产双重功能决定了其在国民经济发展中的重要战略地位。将系统工程方法论引入对农牧交错带的研究中,构建典型区域内优化的生态．生产范式体系。在建立自然环境要素、生物群落特征、生产与经济以及社会文化和历史变迁四大基本数据库的基础上确定范式体系并设计框架;之后以数学模型和方法为手段分析范式所涉及的植被和其所处的自然、社会环境以及经济等各因素的相互作用的过程和格局及其对区域的贡献,包括对前人工作的综合集成;最终以各种遥感图件、地形图等为基础给出不同范式点的剖面结构图、规划图及说明,设计综合的评价指标体系对范式的可行性、科学性等进行评价择优,为决策者提供优化的生态一生产范式,也就是生态保育阈值内最优的的土地利用格局。最后,给出了农牧交错带内选取的3个范式点的剖面图,建立了范式的初步框架。     

中国北方农牧交错带优化生态-生产范式

中国北方农牧交错带具有生态、生产双重功能,在国民经济发展中具有重要战略地位。构建优化生态生产范式是对其进行科学管理的一种有效方式。优化生态-生产范式是应用生态经济学原理与系统科学方法,以生态恢复与重建为目标,以多用途资源利用和景观生态设计为核心,以生物-自然和社会-经济综合分析为基础,结合现代科学成果和传统农牧业技术的精华而建立起来的结构优化、功能持续、经济可行的农林牧复合经营系统的范例。文章对优化生态生产范式的配置以及配套技术的研究现状进行了综述,提出在构建优化生态生产范式的过程中应当遵守规模的发展与土地承载能力相适应的原则、限制因子原则、景观异质性与尺度的原则以及生态、经济和社会效益统一的原则。针对目前范式研究中着重经济效益、研究尺度单一、缺乏学科间的综合和集成、效益评价体系不完善等一些问题,指出了今后范式研究的趋势,认为今后的研究应重视基础理论和应用技术的研究、对现有范式进行调整和优化、建立统一的评价体系、量化范式适宜程度和优化程度。在基础研究方面应主要集中在主要的农业生态系统对不同人为干扰响应的形式和实质,研究确定一系列重要的生态经济阈值;应用技术方面应注重于调整产业结构,积极发展高科技产业,提高产投比。对范式实施后的各项生态经济指标进行动态监测,从而对范式进行适时调整与优化。对不同范式取得的效益进行横向的、定量的研究,选择出最优的范式。同时,学科间的融入将成为范式研究中的又一特点。     

论华北农牧交错带生态与经济建设的策略与途径

华北农牧交错带自成型农作至今的百余年内,农牧业长期封闭、耗竭式生产,导致土地资源呈现沙化、碱化与贫瘠化演替,生态退化直接威胁着京、津及华北地区的生态安全,发挥市场经济下区域间互补性合作生产优势,组织农牧产品有效交流,建立开放式农牧生产结构。成为促进华北农牧交错带生态环境与社会经济互依发展的重要策略,基于不同效益主体的建设目标差异性及生态与经济演进态势的矛盾性,提出了华北农牧交错带生态一经济建设的技术途径,通过乔灌围网、草地培育,实现立体与平面相结合的土地生态防护体系;通过集约生产喜凉蔬菜、组织实施南秸北饲,发展区域特色优势产业,实现农业经济的突破。     

农牧交错带研究进展

农牧交错带是典型的生态脆弱区、贫困区和多民族聚居区,是我国生态安全的重要屏障.综述了农牧交错带发展的历史演变过程,分析了当前农牧交错带农牧业生产所面临的主要问题,建议今后对农牧交错带的研究应集中在以生态学为基础的跨学科研究;其热点领域应集中在农牧交错带生产力生态学、恢复生态学、界面生态学、放牧生态学,农牧交错带的健康诊断和价值评估等方面.其中生产力生态学是提高生产效率的保证,应加强农牧交错带农田草地系统耦合生产方式的研究;恢复生态学是治理退化农牧交错带的基础;界面生态学是剖析退化农牧交错带的切入点;放牧生态学是调控农牧交错带农田草地退化的手段;健康诊断有助于对农牧交错带进行客观的评价;价值评估则是对农牧交错带生态系统效益和服务的估算.     

川西农牧交错带“三生”空间冲突演变特征分析及模拟预测——以阿坝州四县为例

川西农牧交错带处于我国第一、第二阶梯的交替地带,是西部生态脆弱典型区,地势起伏显著,地形及生态环境复杂,积极开展川西农牧交错带"三生"空间冲突（生活、生产、生态）研究,将有助于川西农牧交错带生态安全保障与社会经济协调良性发展。研究区域为阿坝藏族羌族自治州四县（马尔康、理县、黑水、松潘）,以2005-2020年土地利用数据为基础,通过CLUE-S软件模拟了未来的土地利用模式;将研究区域"三生"空间分为生活生产空间、生态生产空间、生产生态空间、生态空间4种类型,并建立空间冲突测算模型,对研究区域2005-2025年四期空间冲突水平进行了测算。结果表明：（1）2005-2025年四县域面积所占比重最大的是生态生产空间,之后依次为生态空间、生产生态空间、生活生产空间。生活生产、生产生态空间面积连续上升,仅生态生产空间面积减少,生态空间面积以波动变化为主。（2）2005-2025年该区域以中等空间冲突为主。（3）2005-2025年,总体而言空间冲突值的高-高聚集区主要位于四县域的农牧交错带、生活生产空间的交叉区域且表现明显,高-高聚集区在松潘县和马尔康县的农牧交错带有逐渐扩大的趋势,黑水县和理县集聚区面积先减少后轻微扩张;空间冲突值的低-低集聚区主要位于以生态生产空间为主与生态空间的交叉区域;集聚不显著的区域以生态空间为主。（4）整体来看,川西农牧交错区域"三生"空间中生态生产空间冲突强度最高。     

江苏沿海地区生态承载力空间分异特征及优化

区域生态承载能力空间格局与优化研究是推动经济转型升级和生态保护修复统筹发展的需要.本研究以江苏沿海区域自然-社会-经济复合生态系统为研究对象,建立生态承载压力-状态-潜力(PSP)概念模型,用15项指标表征3个层面状态的交互关系,在GIS等空间技术支持下,通过分项和多项综合评价,分析研究区域生态承载力的量级、空间分异特...     

农牧交错带农牧复合系统的可持续机制

农牧复合系统具有综合资源、兼顾生态与生计、环境与经济发展的作用,是农牧交错带脱贫富民的必由之路。目前,农牧复合实践迫切需要建立可持续的运行机制。针对于此,运用农户调查、土地养分测定和农牧测产、分室模型等方法,对宁夏盐池县皖记沟村农牧复合系统的资源支持、农户农牧复合生产方式、农牧复合系统的物质流开展研究。结果表明,促进农牧复合系统发展的主要原因是资源基础和耕地、灌木林地、草地系统耦合的生产方式。目前主要生产饲草料的水浇地和柠条林地的水资源可持续性是农牧复合系统能否长期持续的关键。加强水土资源、饲草料生产和滩羊养殖之间的系统调控和整体协同,是农牧交错带农牧复合系统可持续发展的必然选择。     

北方农牧交错带沽源农田-草地界面土壤水热空间特征

农田-草地景观界面是我国北方农牧交错带景观组成部分,研究该界面生态特征的格局和过程是完善北方农牧交错带研究的热点领域.首次采用地统计学方法中的半变异函数、克里格插值估计、空间分布图等方法研究北方农牧交错带河北沽源地区的农田-草地界面(CGB)土壤水热的空间异质性和界面空间效应.结果表明:根据不同尺度下的土壤水热空间异质性各参数的变化趋势确定较为合理的采样粒度为 0.5m×0.5m;农田-草地界面0～20cm土层土壤含水量为中等变异,土壤温度为弱变异,不同采样粒度空间结构特征定量研究得到土壤水分变程范围(A_0)为2.93～15.4m,且为中到强度的异质性程度(MSH),土壤温度变程为3.75～20.99m,表现为强空间异质性;验证在农田-草地边界向两侧的一定范围内土壤水热存在过渡型界面效应,且具不同的生态梯度.该研究结果是认识农田-草地界面和进一步开展该界面功能研究的基础,对深入研究北方农牧交错带农田-草地界面非生物水热界面具有重要意义.     

高精度遥感影像下农牧交错带小流域景观特征的粒度效应

在GIS和RS技术支持下,以农牧交错带六道沟小流域2010年的WV-1高精度遥感影像为基础,编制了小流域景观类型图,选取经典景观指数,在类型和整体景观的水平上,探讨了农牧交错带小流域景观格局指数随粒度变化的基本规律,并分析了各景观格局指数间的相关性。结果表明：在1-50 m粒度范围内,农牧交错带六道沟小流域景观格局指数的“临界粒度”现象明显,总体而言,在0.5 m分辨率下六道沟小流域的景观格局指数的“临界粒度”为10 m,适宜计算的粒度范围为5-10 m,所以在利用高精度影像对小流域景观进行预测、对比和评价等研究时,需注意粒度的影响并进行一定的粒度转换。农牧交错带小流域景观形态具有分形特征,各类景观斑块的分维数对粒度变化的响应不同,分维数随粒度的增大呈非线性下降趋势,表明景观类型边界趋于简单化。相关性分析一方面定量反映了所选景观指数受粒度变化影响的相关性程度,另一方面可为后续农牧交错带小流域因“退耕还林（草）”工程引起的景观格局变化研究提供参考。     

基于生态系统服务功能的中国北方草地及农牧交错带区划

以北方草地和农牧交错带草地类型区域分异为基础,重点考虑不同草地类型的生态系统服务功能,在综合分析了北方草地和农牧交错带生态环境基本特征的基础上,确定了草地生态功能区划的原则、依据、方法及命名,然后在"3S"技术的支持下,将北方草地和农牧交错带分为北方草原区、北方荒漠区和农牧交错区3个一级区及10个二级区,对各个功能区的区域范围、主要生态环境问题、主要的生态服务功能及为了功能区的保护与可持续发展而需要采取的措施都进行了详细论述。区划结果对认识北方草地与农牧交错带不同草地类型生态系统服务功能的重要价值,对草地资源的合理利用和农业生产的合理布局、对生态环境保护与建设规划及对维护区域生态安全、实现区域的可持续发展都具有重大意义。     

怀来山盆系统优化生态-生产范式

山盆系统是由山地和盆地组合而成的一种典型地貌组合。以河北怀来县为例,通过对区域生态经济系统的评价分析,以及对系统产业结构调整和土地利用结构优化的探讨,以生态环境恢复重建和农业可持续发展为目标,构建了怀来山盆系统“山间盆地．低山丘陵-中山山地”生态．生产范式。怀来山盆范式的功能带包括3“圈”5“带”：（1）山间盆地：①官厅水库,②环库水源保护带,③河谷平原高效农业经济带;（2）低山丘陵：④低山丘陵舍饲养畜和人工林（果园）灌草带;（3）中山山地：⑤中山山地林灌草生态保育带。     

中国西北干旱区生态区划

从国内外生态区划、生态土地分类和生态 生产范式的研究和发展入手, 从生态利用的角度出发, 在西北干旱区生态区域分异规律的基础上, 结合当地的社会经济发展特点, 全面完成了西北干旱区的生态区划方案。本着既尊重自然规律又符合可持续发展的生态 生产范式的原则, 在西北干旱区的生态区划过程中, 主要考虑以下几个方面:气候与巨地形系统、地貌与基质、植被与土壤以及土地利用与产业发展方向;区划方法是以经验判别和地理信息系统 (GIS) 相结合进行的, 过去发表的多种尺度的图件和区划方案均作为分区过程的辅助材料和新区划方案的校正材料;根据气候、巨地形系统、地貌、基质、植被、土壤以及土地利用和产业 发展方向等特征, 该生态区划的 3级分区指标如下:一级分区, 主要依据气候和巨地形系统, 并充分考虑该高级分区在生态环境建设和产业结构调整中的作用;二级分区, 主要根据次级地形和地貌系统以及大尺度植被类型;三级分区, 主要依据基质和土壤的差异所造成的局域植被类型的差异, 以及其生态 生产范式和将来的发展方向。根据以上区划的原则和指标体系, 西北干旱区的生态区划采用 3级区划制:生态域 (Ecodomain) 、生态区 (Ecoregion) 、生态小区 (Ecodistrict), 最后将西北干旱区划分为 3个生态域、2 3个生态区和 80个生态小区, 并利用GIS绘制了 1∶10 0万比例尺的西北干旱区生态区划图。西北干旱区生态区划的目的不仅在于发展独特的干旱区生态区划/生态分类的方法和理论体系, 建立生态区划的方案和生态 生产范式, 更重要的是要运用这些方法、规律和范式来指导当地的生态环境建设和产业结构调整, 促进当地的土地资源合理配置, 实现西北干旱区的可持续发展。     

中国重要生态系统保护和修复工程区域植被覆盖时空变化研究

植被覆盖变化是气候变化和生态环境变化的双重指示器,如何量化全国尺度植被变化、评估生态修复成效,成为当前陆地表层生态系统研究领域共同的科学问题。利用2000—2020年的植被覆盖度(FVC)数据,采用增幅变化分析、Theil-Sen Median趋势分析、稳定性分析方法,对中国六大重要生态系统保护和修复工程区域的自然植被覆盖度本底和时空变化特征进行了研究,并对不同区域植被覆盖度变化与气温、降水的相关性进行了分析,以期掌握我国生态系统保护和修复“家底”。结果表明：(1)2020年,六大区域平均植被覆盖度为27.66%,2000—2020年,黄河重点生态区、北方防沙带和青藏高原生态屏障区增幅分别为54.4%、34.6%和21.8%,是全国范围平均植被覆盖度增幅的1.04—2.59倍;长江重点生态区、东北森林带和南方丘陵山地带增幅分别为18.0%、13.7%和12.9%,均低于全国增幅,我国西北方较南方改善更明显。(2)2000—2020年,六大区域植被覆盖度变化总体呈增加趋势。黄河重点生态区、东北森林带、南方丘陵山地带和长江重点生态区增加区域面积占比均超过60%,北方防沙带和青藏高原生态屏障...     

北方农牧交错带植被重建中适宜乔、灌、草种的生态区划

因遭受滥垦及过度放牧破坏的中国北方农牧交错带亟待进行植被的恢复和重建.本文从为该区域植被的恢复与重建提供植物物种上的支持出发,对适宜该区域生长与分布的乔、灌、草种进行了生态区划.生态区划的原则概括为4条:生态保育优先、有利生产发展、适地适树适草以及参考行政区划边界.在该原则指导下,依据限定农牧交错带植物生长和分布的主要生态因子:年最低日均温、年大于0℃积温、湿润度指数(年降水量与年大于0℃积温之比)、反映区域地表组成物质、地形及气候特征影响的土壤类型等,将农牧交错带划分为7个不同的生态区域,依次为:Ⅰ.松辽平原西部及大兴安岭山地区,Ⅱ.辽河上游风沙区,Ⅲ.蒙古高原中、东部及冀西北山地区,Ⅳ.吕梁山、太行山、燕山山地区,Ⅴ.鄂尔多斯高原风沙区,Ⅵ.陕北、陇东黄土高原区,Ⅶ.陇中及青海高原东部黄土区.在上述分区的基础上,对以往文献报道中出现的适宜该区域生长和分布的乔、灌、草,包括乡土种和人工栽培或引种的外来种,按其生态习性分别进行了细致的甄别选择,并在文中择其精要予以列出.     

北方半干旱集雨补灌旱作区节水农业发展模式

内蒙古准格尔旗集雨补灌旱作节水农业示范区地处黄土高原北部砒砂岩区,是我国水土流失最严重地区之一,集雨补灌是缓解当地干旱缺水的唯一途径.目前该区很多地方雨水收集利用缺乏整体研究,工程规划和生产布局有一定盲目性.在分析准格尔旗示范区生态、经济、社会等条件的基础上,总结出以集雨补灌为中心的旱作增产技术体系,确定了集雨高效种植型、集雨生态畜牧型和庭院集雨经济型3种模式,提出了示范区雨水综合利用需水量标准,并对3种模式在示范区运行3年来的经济、社会和生态效果进行了评价.     

北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性变化遥感监测及其驱动机制分析

针对研究区的生态环境特征(风力侵蚀、沙漠化、盐渍化严重、水力侵蚀严重),引入了大尺度景观格局指数(香农均匀性指数和蔓延度指数)和极端气候指数(极端高温日数、极端低温日数和极端降雨日数),构建了北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性评价体系,进而分析和探讨了该地区近13年的生态脆弱性时空变化格局和驱动机制。结果表明,北方半干旱荒漠草原生态区的生态脆弱性总体上属于中度脆弱状态,呈现自西向东递减的趋势。2000-2013年,北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性呈现减小趋势。近13年北方半干旱荒漠草原生态区的生态脆弱性时空变化格局受GDP密度、气温、降水、地形等因子影响显著。这些为北方半干旱荒漠草原生态区的生态环境修复及保护提供重要的科学支撑。     

A study on the vegetation in the east side of Helan Mountain

This paper analyzed the vegetation data obtained from a field survey conducted in the East Side of Helan Mountain, China, to reveal the features of mountainous vegetation growing in a transitional zone between the steppe and desert regions. Detrended correspondence analysis (DCA) was applied to the process of analysis, to clarify the spatial variation of floristic composition of the vegetation in the lower mountain range.The preliminary results obtained from the analysis are: (1) There are 53 vegetation formations existing in the area, following the China's criteria of vegetation classification system. (2) Those vegetation types compose a vertical vegetation spectrum in the East Side of Helan Mountain due to the climatic gradient caused by elevation variation. The spectrum consists of 4 zones. They are, from the foot up to the peak in turn, mountain steppe zone, mountain open forest and steppe zone, mountain coniferous forest zone, and alpine bush and meadow zone. The mountain coniferous forest zone can be further divided into two subzones: Pine forest subzone and Spruce forest subzone. (3) Most of the vegetation types show clear xeromorphic features due to the base zone of the vertical vegetation spectrum lying in the arid region of China. (4) The distribution of vegetation types and flora is sensitive and susceptible to the moisture condition that the vertical vegetation spectrum has quite different expressions between northern and southern exposures. (5) Floristic composition of the vegetation shows a northern temperate feature. The families that are rich in species in the area include Gramineae, Compositae, Leguminosae, Chenopodiaceae, Rosaceae and others, most of which are abundant in herbaceous species. (6) The variation of the ecological conditions from the north to the south also leads to the differentiation of vegetation and its floristic composition in the area. (7) The broad-leaved forest can not form a forest zone in the vertical vegetation spectrum. This may be a special characteristic of the spectrum sitting on a transitional zone between the steppe and desert regions.     

基于SD模型的晋北退耕还林工程与社会经济互馈关系研究

生态恢复与社会经济发展密切相关,退耕还林工程的实施影响社会经济状况,统筹耕地与造林之间的矛盾成为亟待解决的问题。阐明退耕还林工程与社会经济之间的互馈关系,是实现生态保护与社会经济协同发展的前提和基础。通过构建山西省晋北地区退耕还林工程与社会经济之间的系统动力学模型,揭示二者间的互馈关系。以耕地、造林用地间的矛盾作为参数变换的前提,通过改变耕地面积变化率、造林面积、植树造林投资系数,设置持续退耕还林型、低速退耕还林型、保护耕地型、间断退耕还林型四种仿真情景,并阐明了不同退耕还林情景对社会经济的影响。结果表明：(1)退耕还林对社会经济有积极影响,各情景下社会经济变量均呈现不同速度上升态势。(2)尽管持续退耕还林型的林业产值增长最快,但却抑制了未来社会经济发展,在此情景下各社会经济变量较低;低速退耕还林型更有利于退耕还林工程与社会经济的和谐发展,地区生产总值(GDP)、粮食总产量等社会经济变量在此情景下较高;保护耕地型在模拟初期对粮食总产量有明显提升作用,后期则会对归一化植被指数(NDVI)、植被固碳量产生更加积极的影响。(3)在低速退耕还林型下,2035年山西省晋北地区GDP达18412....