我国东北地区农业生态系统的力能学研究——Ⅱ.东北平原地区主要农作物系统的能量利用

正如本研究第Ⅰ部分所述(闻大中,1986),农作物系统是东北平原地区农业生态系统的主要的和基本的部分,若对该地区农业生态系统的能量利用特征作深入地探讨,就必须研究各种农作物系统的能量利用问题。为此,分别选择辽宁省大洼县、法库县及黑龙江省海伦县作为东北平原南部、中部和北部的3个点,调查分析其各种主要作物系统的能量利用特征,并探讨其改进方向。     

中国农业生态系统多样性保护研究现状与展望

面对气候变化、人口增长和农业集约化等一系列挑战,如何推动农业可持续发展,保障粮食安全,农业生态系统多样性以其独特的遗传、生态和传统社会文化价值成为解决这一难题的重要出路。全面了解农业生态系统多样性的特性、主要影响因子、保护利用措施和研究手段将对制定农业生态系统多样性保护策略具有重要的参考价值。本文研究内容只涉及农业即种植业不是大农业。本文系统分析了各类影响因子和管理措施对农业生态系统多样性的影响,介绍了我国农业生态系统多样性典型生态区域的现状和变化动态,系统阐述了农业生态系统多样性的评估方法,分析了农业生态系统多样性保护和管理的措施,并据此指出我国目前农业生态系统多样性研究的主要问题和今后的展望。分析发现,农业生态系统多样性在维持农业生态服务功能、提高农业生态系统的可恢复力、减少化肥农药污染和发展绿色农业方面发挥着重要的作用。从目前的研究和保护利用情况看,需要完善农业生态系统多样性的评估指标和方法,加强农业生态系统多样性的管理政策和协调机制,加大农业生态系统多样性保护和利用力度,使农业生态系统多样性保护和利用成为主流化。     

运用遥感技术研究干旱地区农业生态

利用航空象片、卫星象片和地面调查,结合历史对比研究干旱与半干旱地区的农业生态系统和生态平衡,是一种既经济,又快速,并能取得高精度效果的研究生态演变的方法。本文以河西走廊及黄土高原地区的几个研究实例为例,着重从遥感图象判释分析及实地补充验证两方面作如下介绍。     

近十年太湖生态系统服务功能价值变化评估

理解和把握近年来湖泊生态系统服务功能退化规律的最佳手段是评估其生态系统服务功能价值的变化。以太湖为例,基于近十年来太湖生态系统的科学调查数据,综合运用生态学及经济学方法,对太湖生态系统的四大类功能和11个亚类的服务价值进行了综合评估。研究结果表明,2000年、2003年、2007年和2009年太湖生态系统服务总价值分别为1627.98亿元、1908.68亿元、1503.99亿元和3528.73亿元,保持逐渐升高的趋势,但是在2007年却意外降低。从2000年到2009年太湖生态系统服务功能价值构成发生了一些变化,2000年以供水功能为主体,约占总价值的43%,2003年和2007年变为以航运功能为主体,分别占总价值的41.31%和38.73%,而2009年又变为以旅游功能为主体,约占总价值的52.52%,总体上由供给功能向文化功能转变。航运功能和旅游功能急剧上升而供水功能急剧下降不利于长远发挥的太湖生态服务功能。蓝藻水华的发生可能降低太湖供给功能、支持服务功能和文化服务功能,进而对太湖生态服务的总价值产生负面影响。研究认为太湖生态系统对支持和保护人类社会具有重要的作用,为管理者和决策者有效的保护和管理湖泊生态系统提供了重要的信息。     

水生维管束植物在太湖生态系统中的作用

水生维管束植物(简称水生植物)是鱼类的饵料基础,它的种群数量变动对湖泊生态及水域环境的影响,都具有重要的作用。因此,在大中型湖泊中如何开发利用水生植物,是值得探讨的问题。作者近年来在太湖资源调查的基础上,对水生植物在太湖生态系统中的作用进行了初步研究。     

江苏太湖地区几种种植制度的能量转换状况

江苏太湖地区是全国主要高产粮区之一,建国以来,农业生产更有较大发展,但近年来出现了人多与地少、粮食与多种经营、用地与养地、增产与增收、提高生产水平与能源供应、提高劳动生产率与剩余劳力安排等矛盾。用生态系统的观点与综合分析的方法,从整体和全局上认识与解决这些矛盾,就是本研     

长江中下游四大淡水湖生态系统完整性评价

长江中下游地区是我国淡水湖泊集中分布区域,研究该区域湖泊生态系统完整性对于湖泊生态系统保护和恢复具有重要意义。物理、化学和生物完整性指标已经广泛应用于河湖生态系统健康评价,但是缺少物理、化学和生物完整性的综合评价方法。以历史调查状况为主要参照系统,构建了基于物理、化学和生物完整性的多参数湖泊完整性综合评价指标体系,结合近年来长江中下游四大淡水湖(洞庭湖、鄱阳湖、巢湖、太湖)生态系统调查数据,对四大淡水湖生态系统完整性进行了评价。结果表明,洞庭湖、鄱阳湖、巢湖和太湖的综合得分分别为66、71、57和57。根据评价等级划分标准,洞庭湖和鄱阳湖生态系统完整性状况都达到"好"的等级,而巢湖和太湖则处于"一般"等级;结果显示,该指标能够表征人类活动对于湖泊生态系统完整性不同方面的干扰,且能够反映四大淡水湖生态系统完整性历史变化状况。因此,该方法可以作为长江中下游淡水湖泊生态系统完整性综合评价的工具并能够为湖泊生态系统的保护和恢复提供科学支撑。     

太行山生物多样性保护优先区域京津冀地区植被多样性与植被制图

太行山生物多样性保护优先区域京津冀地区地理区位独特,生态系统服务重要,但生态系统相对脆弱,生物多样性和生态系统保护意义重大.本研究在收集整理以往植被研究成果和分析遥感影像的基础上,充分利用无人机、户外智能助手等野外植被调查新技术,采用传统的样方法和样点法对植被进行了全面清查.共调查植物群落样方283个、样点15083个...     

农业结构转型对生态系统服务与人类福祉的影响——以西安都市圈两种农业类型为例

研究城市化地区农业类型转变对农业生态系统服务与人类福祉的影响,对调控都市农业发展、维持农业生态系统服务以及提升农户福祉等具有重要意义。以西安都市圈两个农业类型转变的村庄为案例,通过入户调查对村域的生态系统服务价值及人类福祉进行测算,分析农业转型下生态系统服务与人类福祉的相互影响。结果表明:(1)农业结构转型过程中,以粮食耕种为主的马家村的生态系统服务价值由2000年141.88×10~4元减少至2017年117.58×10~4元(降幅为17.13%);而以蔬菜种植为主的火箭村生态系统服务价值由727.23×10~4元增长至1753.23×10~4元(增幅达141.08%),其变化主要源于农业劳动力、农户行为及农业类型的影响。(2)不同农业类型下人类福祉差异明显,以蔬菜种植为主的火箭村人类福祉比以粮食种植为主的马家村高出89%;表明由传统粮食种植转向现代都市农业可以提高人类福祉,在各福祉指标中农业纯收入对农户福祉影响最为显著。(3)不同农业类型下生态系统服务与人类福祉的相关程度不同,但都与农产品供给呈正相关,与农业纯收入呈负相关。以传统粮食种植为主的马家村村民对生态环境的关注度较低,而转向蔬菜种植的火箭村对水质等生态环境的关注度开始提高。生态系统服务价值和农户福祉的提升与农业类型显著相关,因此,可通过政府引导农户规划农业用地类型以优化景观格局,从而维持农业生态系统服务的可持续发展。     

鄱阳湖农业区多熟种植时空格局特征遥感分析

农业土地利用活动是人类作用于地球系统最为直接的扰动因素,其变化会因改变生态系统过程与格局以及生态系统资源有效性而对生态系统功能在局地到全球尺度都产生重要的影响.中国南方普遍实施的多熟种植制度是高强度土地利用的重要特征之一,在中国传统的三熟农业区之一--江西省鄱阳湖区域,以农户为管理单元的农业种植制度由于受到洪水风险、经济效益及农业政策的调节,其时空格局动态也因此更加复杂.以分布在鄱阳湖平原的农田为研究区,结合多时相MODIS影像表达的作物生长规律和农业物候观测记录,检测并分析农业多熟种植的时空格局特征.研究结果表明空间分辨率500m、8d合成的MODIS/EVI时间序列数据能够定量表达出农业种植的多熟制特征,可以应用于区域农业多熟种植制度时空分析,研究区种植制度时空格局的形成是农户对气候、社会经济及粮食安全状况响应及适应的结果.在空间和时间上清晰地认识农业多熟种植的特征,将会对掌握高强度土地利用的过程和特点,模拟与评估土地利用对粮食安全及生态环境安全的影响有重要的意义.     

西双版纳勐宋哈尼族的传统文化与生态系统多样性管理

世界各地的原住民族 (ｉｎｄｉｇｅｎｏｕｓｐｅｏｐｌｅ) ,在悠久的历史发展过程中 ,与当地的动植物和森林结成了极其密切的关系 ,他们之间互相作用、互相影响 ,形成了多样化的原住民知识体系 (ｉｎｄｉｇｅ ｎｏｕｓｋｎｏｗｌｅｄｇｅｓｙｓｔｅｍ)和传统文化信仰 (ｃｕｌｔｕｒａｌｂｅｌｉｅｆｓ)。这些知识体系和传统文化包含着丰富的认识、利用与保护动植物以及生态系统的知识与实践 ,因而也就成为这些原住民族与当地生态环境、生物多样性相互协调和持续发展的社会基础和技术保障[3 ,8,1 0 ,1 1 ] 。在全球性环境变化和生物多样性迅…     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻作季节氮循环

“稻鸭共生”是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展.2010年5-10月在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究了早、晚稻两季“稻鸭共生”生态系统氮(N)循环特征.结果表明:“早稻-鸭”共生系统N输出是239.5 kg· hm-2,其中鸭产品N是12.77 kg·hm-2.“晚稻-鸭”共生系统N输出是338.7 kg· hm-2,其中鸭产品N是23.35 kg· hm-2.在早、晚稻两季,“稻鸭共生”系统在目前的N养分投入水平下,土壤均存在N亏缺;鸭子系统N输入主要来自系统外投入的饲料N;鸭粪N作为系统内被循环利用的养分,早、晚稻两季循环率分别为2.5％和3.5％.两季稻作后,土壤截存的N量是178.6 kg·hm-2.     

生态系统管理学的概念框架及其生态学基础

系统地要领了生态系统管理学产生的历史背景和发展进程,讨论了生态系统管理的一些基本概念,生态学基础,管理目标及管理体制与实施方式,详细地论述了生态系统的生态学完整性与边界和时空尺度,生态系统的结构,功能与生态系统整体性,生态系统演替与系统动力学特性,生态系统的干扰与系统稳定性,生态系统的复杂性与不确定性,生态系统多样性与可持续生态系统,生态模型与数据收集和监测,人类活动对环境影响的双重性等生态学基础问题,阐述了在维持生态系统产品和服务功能的可持续性总体目标下,各类生态系统管理的具体目标。     

森林生态系统健康评估I．模式、计算方法和指标体系

生态系统健康评估是21世纪生态系统学研究的主要内容和迫切任务之一．简单实用的生态系统健康评估理论和方法需要可操作性的概念和一个全面、简明、易操作且规范化的指标体系,它们是进行生态系统健康评估的基础．以阔叶红松林生态系统为例,从对森林生态系统健康的理解和评价出发。通过引入模式生态系统集的思想,提出了对森林生态系统健康理解的独创看法,并以此提出生态系统健康评估的新方法——健康距离(HD)法,并推导出计算公式．同时,针对阔叶红松林生态系统的系统特征和面临的各种具体健康问题,提出了基于自然-经济-社会复合生态系统属性的阔叶红松林生态系统健康评估指标体系,并具体到各度量指标,为下一步的健康评估打下基础．     

淡水生态系统服务及其评价指标体系的探讨

对淡水生态系统的重要性及生态系统服务的内涵进行了阐述,指出了当前淡水生态系统服务研究的不足;认为淡水生态系统服务的正常发挥离不开一个健康的生态系统,但少有将两者结合的综合研究,而这样的研究又是必要的。水资源应明确包括水量、水质、水能和水生生物四大要素,以此为基础,对淡水生态系统服务及其评价指标体系进行了论述,并简要介绍其评价方法。文章还对国内相关研究的思路及其技术路线进行了探讨。     

长江源区生态系统完整性测量与评价

生态系统完整性概念正在逐步成为公共环境政策和决策的基础,许多区域生态系统管理的规划和政策都将生态系统完整性作为目标和原则.本文建立了长江源区多尺度生态系统框架,依照生态系统完整性的定义,发展了长江源区生态系统完整性评价的指标体系,对源区进行了生态系统完整性的测量和评价.根据完整性的评价结果,将长江源区划分为生态良好区、生态脆弱区和优先生态恢复区.     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻季磷循环

稻鸭共生是对中国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间对比试验,以常规稻作为对照,采用投入产出法,分析"稻鸭共生"生态系统P的输入输出及循环情况。结果表明:"早稻-鸭"共生生态系统P输出为52.28kg·hm-2,其中鸭产品P为1.71kg·hm-2;"晚稻-鸭"共生生态系统P输出为83.24kg·hm-2,其中鸭产品P为6.17kg·hm-2;在早、晚稻两季,"稻鸭共生"系统在目前的P养分投入水平下,降低了土壤P的亏缺量;鸭子系统P输入主要来自系统外投入的饲料P;鸭粪P在系统内循环利用,两季循环率分别为12.5%和13.5%;两季稻作后,"稻鸭共生"土壤截存的P量为195.41kg·hm-2,比常规稻作显著提高了36.9%;"稻鸭共生"可对稻田土壤增加鸭粪P为17.75kg·hm-2。     

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。     

基于改进的投影寻踪的森林生态系统生态价位分级模型

针对投影寻踪技术计算过程复杂、编程实现困难等缺陷,提出采用改进单纯形法直接优化投影寻踪技术的投影函数和投影方向,从而简化了投影寻踪技术的实现过程,克服了目前投影寻踪技术编程实现困难、搜索时间长及投影方向难以最优化等缺点.提出了基于改进单纯形法的投影寻踪技术的森林生态系统生态价位分级模型.利用该模型可把各森林生态系统多维分类指标综合成一维投影值.投影值越大表示该森林类型生态服务价值越大.根据投影值大小可对森林生态系统样本集进行合理分级.实例分级结果表明,直接由样本数据驱动的改进的投影寻踪森林生态系统生态价位分级模型用于生态价位分级,简单可行,具有较强的适用性和应用性;可操作性强,其优化时间及投影函数值分别为传统投影寻踪技术的34%和143%;投影寻踪效果很理想,可广泛应用于生态学、生物学及区域可持续发展研究中各类非线性、高维数据分级与评价.