我国东北地区农业生态系统的力能学研究——Ⅰ.松嫩平原一个典型农业生态系统的能流分析

一、引言任何生态系统的存在、运动、发展和变化都依赖于能量,因而研究生态系统中能量的流动(简称“能流”)特征是十分必要的。农业生态系统是人为控制下的生态系统。从许多基本特征上看,它是介于自然生态系统(如草地生态系统和森林生态系统)之间的生态系统(Odum,1984)。尽管农业生态系统亦是通过绿色植物(主要是农作物)将部分太阳能转化为贮存于生物质中的化学能,这些化学能经过食物链的流动过程最终转化成热能散失于宇宙中。由于农业生态系统处于人为控制下,其     

南亚热带地区农业生态系统的能流分析

一、引言农业生态系统是通过绿色植物吸收太阳能并转化为化学潜能,经食物链流动过程最终转化为热能,散失于宇宙中。其能量流特征很大程度取决于人对该系统的调控和管理,这就是对农业生态系统施于除太阳能以外的其他辅助能量。这些辅助能不但对农作物转化太阳能的     

我国主要类型农业地区农田生态系统多样性的研究

通过对我国 5个典型农业类型区农田生态系统多样性现状的调查 ,建立了农田生态系统多样性数据库 ,在分析了各典型调查地区的土地利用、作物接续、作物搭配、系统类型单元等多样性特征的基础上 ,计算出各农田生态系统多样性指标 .结果表明 ,我国主要类型农业地区的最大丰富度相差不大且普遍偏低 ;各地区间平均丰富度 ( Ta)差异明显 ,且总体上丘陵地区高于平原 ,平原地区自南向北递减 ;各地区间的均匀度 ( E)和优势度( D)无明显差异 ,丘陵地区的 E相对高于平原地区 ,而 D与 E相反 .据此提出了建设多样化的农田生态系统结构、改进当前农田生态系统多样性的建议 .     

1982-2016年东北黑土区植被NDVI动态及其对气候变化的响应

植被是陆地生态系统的重要组成部分,在调节气候、水土保持等方面具有重要作用,因此,监测植被生长变化并探讨其与气候变化之间的关系,在全球变化研究中具有重要意义。基于MODIS NDVI和GIMMS NDVI数据集,并通过一致性检验,在区域和像元两个空间尺度上,利用一元线性回归模型,研究东北黑土区1982-2016年植被生长动态,分析植被生长对气温和降水量的响应程度。结果表明：区域尺度上,1982-2016年东北黑土区植被生长季NDVI变化分为3个阶段（先增加继而减少最后再增加）,区域植被的生长在气温、降水量的共同作用下,呈现出明显季节差异;像元尺度上,1982-2016年东北黑土区NDVI总体趋势为改善状态,主要改善植被类型为草原、森林和农业植被,鹤岗市、绥化市和长春市改善面积较大;多年平均NDVI值与同期气温和降水量具有一定的相关关系,平原地区植被NDVI与气温主要呈显著正相关关系,植被类型主要为耕地;平原地区边缘和山地地区的植被NDVI与降水量以显著正相关关系为主,主要植被类型为森林和草地。     

农业生态系统中磷循环的研究进展

1　引　言能量转化和物质循环是农业生态系统最基本的功能特征。1976年在荷兰召开的第一次农业生态系统矿质养分循环研讨会标志着从系统层次研究物流的开始,但物流仍是系统研究的薄弱环节,特别是较高系统层次准确的物流的数量概念更为缺乏[1,2]。生态系统中营养元素的输入、输出状况反映了一个地区生产发展水平的高低和生态系统功能的强弱;而投入、产出的动态变化,则显示了一定时期内营养元素循环的基本规律[3]。在各种水平(如地球、陆地、国家或生态系统)上的有关磷循环的论文也发表了不少,借以阐述各组成部分中磷的数量及其相互间的转化速…     

农业生态经济学的内容和性质

一、农业生态经济学的内容农业经济系统和农业生态系统组成的系统国外称为“生态经济系统”(Ecolonomic system,)。农业生态经济学用农业生态经济系统这个概念把农业生态系统与农业经济系统联系起来当作一个功能单位研究,其中心是它的结构和功能。研究农业生态经济系统结构,主要是以天然生态系统和工业经济系统为参照系统,对系统的组成部分、农业生态系统与农业经济系统     

全球气候变化对农业生态系统的影响研究进展

全球大气中CO2浓度升高、气温升高及降水量的变化等是全球气候变化对农业生产和农业生态系统影响最为重要的几个生态因子,其影响主要表现在对农作物产量、生长发育、病虫害、农业水资源及农业生态系统结构和功能等方面.在过去的几十年,全球气候变化已对我国农业和农业生态系统,特别是我国北方旱区农业造成重大影响,其中不少影响是负面的或不利的.本文综述了全球气候变化对农业水资源、农田土壤养分变化、农作物生长发育、农作物病虫害与杂草、粮食安全及农业生态系统的结构和功能等方面的影响.针对21世纪全球气候变化对我国农业生产和农业生态系统带来的挑战,探讨了今后研究的重点和难点问题.     

畜牧业在农业生态系统中的地位——窦店畜牧业的系统分析

本研究把畜牧业看作整个农业生态系统中的一个亚系统,定量分析了各种畜禽对能量、蛋白质和营养物质的转化效率,分析了畜牧亚系统与其它亚系统间以及与环境间的能量与物质的交流,从而对窦店畜牧业的生产力水平及其在整个农业生态系统中的地位做出客观评价,对畜牧结构的调整提出了建议,并讨论了农区畜牧业和农业生态系统的开放等问题。     

基于NDVI云南地区植被生态系统对气候变化的适应性分析

基于遥感影像数据资料和ArcGIS, 利用2000—2016年云南地区植被生态系统NDVI与气温及降水之间的响应关系, 分析不同区域气候变化类型对当地植被生态系统长势的潜在影响, 进行气候变化背景下植被生态系统的适应性分析。结果表明: 研究区2000—2016年NDVI整体呈现不同程度的增加趋势, 植被覆盖度显著增加的区域主要分布在滇东北和东部的部分地区, 植被覆盖度减小的区域主要集中在中部城市密集地区和滇西北。NDVI和气温整体上呈正相关关系, 尤其以东北和东部地区较为明显, 负相关的区域主要分布于滇西北高海拔地区; NDVI和降水的相关性小于气温。基于NDVI的植被生态系统表现为适应和中度适应当地气候变化类型的区域占研究区总面积89.16%, 主要分布于南部、东北部和东部地区; 表现为不适应当地气候变化类型的区域主要分布于中部城市密集地区、滇西北部分地区。森林生态系统表现为适应和中度适应当地气候变化类型的区域占研究区总面积的79.29%, 主要分布于东部、东北部和南部部分区域, 不适应当地气候变化的区域主要分布在滇西北和中部零星地区。     

平原稻区农业生态系统能流计量的折能系数初步研究

农业生态系统的能量产出、投入及能流效率,是研究农业生态的重要内容之一。要研究这些问题,首先要解决能流计量的折能系数。目前,国内各家正在进行这方面的工作。农作物的栽培管理、农机类型及耕作方式等许多方面,有着显著的地方性特点,因此某些折能系数会有地区性的差异。我们通过调查综合,样品测试并参考有关资料,取得平原稻区     

九寨沟针阔混交林能量平衡特征

青藏高原及其周边地区的能量交换过程是推动我国及东亚地区天气过程演变与气候变化的重要因素。青藏高原及其周边山谷地区与青藏高原—四川盆地过渡区具有独特的大气边界层热力结构,其能量收支研究不可忽视,但由于长期观测数据的缺失,该地区的能量平衡特征尚未解明。以青藏高原东北边缘向四川盆地陡跌的过渡地带的典型亚高山河谷九寨沟的针阔混交林为研究对象,利用涡度相关系统,对九寨沟典型针阔混交林2014—2015年各能量通量进行了连续观测,分析了该生态系统能量平衡各分量的变化特征,讨论其能量闭合状况。结果表明:能量平衡各分量均与净辐射有相似的日变化、季节变化特征。与萌芽期、生长期、生长后期相比,冻土期各分量峰现时间均延迟2—3 h;而且各项绝对值大小在不同季节占比不同:冻土期和萌芽期显热通量为能量主要支出项;而生长期与生长后期潜热通量占主导地位。九寨沟2014与2015年生长期潜热通量占净辐射比值分别为0.69、0.75,远高于青藏高原其他地区。两年间研究区能量不闭合,能量闭合度分别为0.75,0.71。对于更好地理解高原山区和从高原到盆地的能量循环机理和动力学有着重要意义。     

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…     

中国四川旱坡地植物篱农作系统能流特征

关于农业生态系统能流特征的研究很多,但关于植物篱农作系统能流特征的研究很少。在四川盆地雨养丘陵农区,2/3的耕地土壤侵蚀严重,为了控制土壤侵蚀和提高耕地生产力,该区域大量栽种了植物篱。该研究通过了解作物与植物篱之间的能流交付作用,通过系统能量投入水平提高与结构优化,建立环境友好的农作系统,最终实现坡地农业的可持续。通过两年田间小区试验,详细记录所有劳力投入、化肥投入、农药投入、农事管理活动以及落叶的数量并折算为标准能量单位。作物收获后所有生物产量的能量根据其各部分的转换值折算为标准能量。系统能流特征及效率通过统计分析完成。通过研究主要获得了以下3个结论:1)“作物-植物篱”系统产出能和输入能的数量和结构变化主要受植物篱子系统类型的影响。与大面积旱坡地传统农作物生产系统比较,植物篱农作系统能有效提高系统光能利用率、人工输入能效率,耕地单位面积总产出能也会增加,坡度越大,相对增幅亦越大;由于能极显著减少无机能施入量,这有利于降低化肥农药使用量,减少对环境的污染和破坏。2)“作物-果树类植物篱”系统输入能总量和有机能输入量大幅度增加,因此有利于优化输入能结构,促进坡地生态系统良性循环和集约高效农业发展。3)“作物-草本植物篱”系统人工辅助能的输入量大幅度下降,由于它所需投入能少,有机能耗和无机能耗均低,人工输入能效率很高而生物产量也较高,并且它们提高了与其间作的其它作物的能量产投比,因此提升了整个系统能量产投比率;由于保水固土的生态功能显著,使它能在四川广大山地、丘陵区退耕还林还草工程中发挥重要作用。     

典型气候条件下东北地区生态系统水源涵养功能特征

东北地区是我国重要的生态功能区,其包含的典型生态系统具有独特的水源涵养功能,在防洪减灾,保障生态安全和人居安全中发挥着关键作用。以往有关水源涵养功能的研究主要是依托不同水文模型方法,从单一年份或多个年份的角度进行研究,较少考虑不同气候条件下水源涵养功能的空间分异特征。采用标准化降水蒸散发指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)划分研究区的典型气候年份(干旱、正常和湿润);基于水量平衡法,结合SCS-CN模型以及Penman-Monteith方程对东北地区典型气候条件下生长季内的水源涵养功能进行研究。结果表明:(1)研究区水源涵养功能在不同气候条件下差异明显,三个典型气候年份生长季内的水源涵养总量分别为:干旱年(SPEI=-1.26)为2214.64亿m~3、正常年(SPEI=-0.22)为3231.49亿m~3和湿润年(SPEI=1.05)为3969.33亿m~3。(2)水源涵养功能空间变异突出,但在三种典型气候条件下呈现出一致变化,均表现为长白山地区水源涵养量最大,大小兴安岭地区次之,水源涵养量最低的地方主要出现在呼伦贝尔以西的草原地区,在东北平原的部分地区也有低值的出现,如白城、通辽、鸡西等地区,水源涵养量较一般的地方出现在东北平原大部分以农田为主的地区。(3)水源涵养功能除受气候因素的影响外,还取决于土地利用类型的变化,对于整个东北地区来讲,水源涵养总量表现为林地农田草地湿地,单位面积水源涵养量在干旱年和正常年表现为林地农田湿地草地,在湿润年份表现为林地湿地农田草地。研究结果揭示了东北地区三种典型气候条件下重要生态系统的水源涵养功能大小、空间分布特征及其主要驱动因素,可为区域生态空间规划和生态系统管理提供科学指导。     

农林生态系统界面生态学初探

对界面生态 的概念、界面生态学的主要研究内容?界面生态学在农林复合生态系统中的应用进行了系统的论述,农林复合生态系统中树木对农作物的作用机制主要体现在以空气为介质的光、热、水分竞争的地上界面和以土壤为介质的养分、水分竞争的地下界面上,界面上物质、能量、信息的交换和传递反映了农林复合生态系统中树林和农作物的作用机理。     

东北粮食主产区农业生态系统健康格局与因子诊断——以吉林省为例

运用生态系统健康的理论与方法研究粮食主产区农业生态系统健康问题具有重要的意义,以东北粮食主产区的典型区域吉林省为研究对象,基于构建的胁迫-状态-免疫(S-S-I)与活力-结构组织-恢复力(V-O-R)农业生态系统健康评价指标体系,运用最优组合赋权法、综合评价模型、GIS空间分析技术和灰色斜率相似关联度诊断模型对2000—2011年吉林省农业生态系统健康的时空格局以及影响因子进行分析.结果表明: 时间特征上,2000—2011年吉林省农业生态健康等级从“不健康级”状态向“较健康级”状态转变,农业生态系统健康水平正逐步提高.空间特征上,2000—2011年吉林省农业生态系统健康状况空间差异日益显著,中部地区的农业生态健康水平保持不变,东南部与西部正逐渐提高.吉林省农业生态系统健康水平提高的主要贡献因子是经济驱动、环境治理与社会发展,主要障碍因子是生态压力、组织结构与投入能力等.最后,提出相关措施进一步改善区域农业生态系统健康状况.     

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。     

湘南山区农业生态系统能量分析

一、引言由于农业系统的复杂性和存在较多的随机因素,对农业系统实行全面定量研究是比较困难的,仅从定性的描述和一些经济指标来判定系统的优劣及系统的特征是不理想的。而从能量观点对农业生态系统加以分析则是一个全面且能定量的方法,并且具有较强的客观性,能够反映农业生态系统最基本、最本质的关系。     

小麦-玉米间作生态系统能流参数研究

采用田间调查与室内测定相结合的方法,以小麦．玉米间作生态系统为例,较系统地研究了初级生产者(农作物、杂草)、次级生产者(害虫、天敌)和分解者(微生物、原生动物和腐生动物)的能流参数值．结果表明,该生态系统能流具有初级生产力和能量转化效率高,通过食物链递减率大,各营养层内每生产单位能量所需的能量相对较少,上一营养层对下一营养层能量利用程度逐渐增大等特征．     

旱地不同种植制度下农田生态系统的结构与功能分析

农业生产是一个利用太阳辐射能的系统。依靠农田生态系统,提高其对物质与能量的转化效率,就能提高单位面积产量。农田生态系统功能效率的高低与它的结构状况密切相关。因此,研究调节农田生态系统结构是很重要的。因为系统的结构决定着系统的整体功能。从世界农业发展史看,农田生态的结构总是由简单趋向复杂,经营由粗放走向精细,产量则逐