黄土丘陵“梯田退耕”生态重建及地域分异特征

基于黄土丘陵区过去10年科技攻关成果及延安燕沟流域示范成功经验,在总结“梯田退耕”生态重建模式特点的基础上,根据土地利用、坡耕地和1999年农业人口数据计算了各县(市、区)需新修梯田、园地扩建、林草植被恢复的面积及投资需求额度。通过构建并采用基本农田扩建指数、园地扩建指数、林草植被恢复指数以及投资需求密度等指标对55个县(市、区)进行了类型划分和地域分异特征分析。结果表明:黄土丘陵区需新修梯田面积69.16×104hm2,新扩建经济林果园地面积79.2×104hm2,林草植被恢复面积541.02×104hm2,投资需求总额度158.2×108元;生态重建在地域分布上明显存在两个重点区,一个位于陕北和晋西北交界地区,另一个位于陇东和宁南地区;宜及早制定区域性分类指导政策,并应将有限的资金集中在重点区。     

20世纪70年代以来松嫩平原乌裕尔河中下游流域的湿地演变

基于LandsatMSS和TM影像,在GIS技术支持下分析了20世纪70年代中期以来松嫩平原乌裕尔河中下游流域湿地的时空变化。研究表明1976-2000年间研究区湿地变化十分显著,沼泽湿地净减少7.47×104hm₂,分别有约5.58×104hm₂和3.40×104hm₂的沼泽湿地被开垦为旱地和水田。湿地水资源短缺,约8097.70hm₂沼泽变为干草地,1039.58hm₂退化成为盐碱地。因洪水淹没,草地沼泽化面积达到2.74×104hm₂。耕地总面积净增加12.97×104hm₂,8.10×104hm₂的旱地转变为水田。草地面积锐减16.93×104hm₂,其中44.4%被开发为耕地,约22.3%变为盐碱地,中覆盖度草地退化面积达到2.26×104hm₂,但低覆盖度草地退化的速度快。湿地景观斑块数量减少,平均规模缩小,景观更破碎。天然湿地的萎缩和退化与区域气候暖干化趋势和高强度人类活动密切相关。     

20世纪80年代以来挠力河流域湿地景观变化过程研究

挠力河流域面积为241.67×104hm₂。其自然条件决定了该流域具有极丰富的湿地生物多样性。从1980年以来,由于经济的快速发展,该流域湿地景观和土地利用发生了显著的变化。自然湿地资源从1982年的53.32×104hm₂变成2000年的17.17×104hm₂,减少了67.8%;而水田面积却增加了38.5倍,同时,旱田面积也大幅度增加。该文利用遥感和GIS技术,对近20年来该流域湿地景观变化过程进行时空定量分析;并结合流域土地利用/土地覆盖类型的动态变化,探讨流域在经济快速发展中土地利用与湿地之间的演化规律及其对湿地的影响机制。     

黄土丘陵区“梯田退耕”生态重建规划方法——以燕沟流域为例

论文在阐述“梯田退耕”生态重建规划指导思想、内容、标准及宜遵循的基本原则的基础上,借助GIS空间分析技术,提出并探讨了针对黄土丘陵区中小尺度流域或行政村合理布建梯田和经济林果园地等的规划方法及技术流程,进而将其应用于燕沟流域,研究结果表明业已探讨的规划方法是可行的和实用的。按规划结果,燕沟流域至少需新修梯田295.06hm2、果园4.61hm2,使其基本农田达到359.23hm2、果园面积达到622.69hm2;森林覆盖率48.87%,林灌草植被覆盖率可达75%,坡地减沙效益在80%以上。农业发展预计每年可实现粮食总产1645.13t、苹果总产9340t以上,载畜量可达7500只羊单位。     

黑龙江省粮食生产与三江平原湿地协调发展水平的评价

为寻求黑龙江省农作物播种面积和湿地面积两者间的合理比例,使之既能保证粮食生产,又能维持湿地的必要功能,论文首先用模糊评价方法对历年黑龙江省粮食生产效益和湿地效益分别进行了评价,在此基础上,对反映两方面和谐共存程度的协调发展水平进行了评价。评价结果显示,20世纪70年代末到80年代初这一时期的农业生产和湿地环境是比较协调的。该时期农作物播种面积为870×104hm₂,三江平原湿地面积约为195×104hm₂。此结果可以作为设定三江平原湿地恢复程度的一个参考标准。在该标准下,按高单产水平计算,黑龙江省可提供2930×104t粮食,而三江平原湿地植物和鸟类的种类数约可分别恢复到建国时水平的70%和80%。     

区域人均基本农田需求面积测算模型及应用——以江苏省为例

为估计一定区域内基本农田保护面积,论文在探讨基本农田涵义的基础上,提出了区域人均基本农田需求面积的计算模型。该模型综合考虑了城乡居民对农产品的消费、复种指数、粮食作物播种面积比例、单产水平以及城市化水平等因素。以江苏省为例,计算1985-2004年江苏省城乡居民人均粮食消耗总当量。在此基础上,计算1985-2004年江苏省人均基本农田需求面积以及估计2005-2020年江苏省人均基本农田需求面积。结果表明,1985-2004年之间,江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.054hm₂,考虑在外饮食情况时,该值为0.059hm₂;2005-2020年之间江苏省人均基本农田需求面积平均值为0.057hm₂。     

“猪-沼-果”生态农业模式

“猪-沼-果”生态农业模式是一种循环经济模式,论文分析了这一模式的系统结构和运作机制,总结了科学实验的结果。“猪-沼-果”模式以沼气池为核心,聚集了一系列复杂的生化反应,优化传统种养模式的组织结构,使物质充分利用,能量有效转换,具有显著的经济、社会和生态环境效益。江西建设了103.87×104个农户家用沼气池和250个大、中型沼气工程,每年可以节省木材600×104余m 3,相当于75×104hm₂林地的活立木蓄积量;农作物施用沼肥,节省化肥农药,比传统模式提高肥效20%左右。“猪-沼-果”模式在流域综合治理、减少农村面源污染、发展绿色食品和控制血吸虫病等方面都有广泛的应用。     

全国及区域性人均耕地阈值的探讨

论文首先指出并不存在联合国粮农组织提出的人均耕地面积阈值;继而认为人均耕地面积阈值具有鲜明的时间和空间特征,需要有明确的前提条件。为此按1995年的耕地实际生产力(在耕地面积中扣除菜地和经济作物用地面积),以人均400kg、450kg、500kg粮食需求量的生活标准,提出就全国平均而言,人均耕地面积不应小于0.092hm₂、0.104hm₂、0.115hm₂(可以看作当前的人均耕地面积阈值)。根据2010、2030、2050年我国的预期耕地面积以及可能达到的生产能力,按人均400kg、450kg、500kg粮食需求量的生活标准,就全国平均而言,2010年人均耕地面积不应小于0.059hm₂、0.067hm₂、0.074hm₂(可以看作近期的人均耕地面积阈值);2030年人均耕地面积不应小于0.052hm₂、0.058hm₂、0.064hm₂(可以作为中期的人均耕地面积阈值);2050年人均耕地面积不应小于0.046hm₂、0.052hm₂、0.058hm₂(可以作为远期的人均耕地面积阈值)。     

兖州矿区采煤塌陷地状况与综合治理途径研究

通过对兖州矿区采煤塌陷地状况进行现状分析和趋势预测,结果表明,至2000年底,已累计塌陷土地5389.40hm₂;预计到21世纪中叶,兖州、济东2个煤田最终将形成两个塌陷中心,面积达4.4×104hm₂。这不仅使大面积农田被毁,造成生态失衡,而且给当地工农业生产以及社会和生态环境等方面带来一系列严重问题,应该彻底进行采煤塌陷地的综合治理。据此,根据矿区工农业持续协调发展的需要,从宏观和微观的角度,全方位提出了采煤塌陷地的综合治理途径。     

粮食安全:西北地区退耕对粮食生产的可能影响

据西北五省区制定的规划或计划,到2010年将累计退耕400×104hm₂,约占现有耕地面积的1/4。按照目前的单产水平和粮食作物比例,西北地区将减少粮食产量近400×104t,相当于1996年西北地区粮食总产量的1/8。同时,退耕对当地的粮食生产存在正面影响,主要表现在:①退耕节省下来的生产要素的转移可以带来未退耕耕地粮食产量提高;②西北地区生态环境以及局地小生境的改善可以促进粮食生产、降低灾害风险。此外,农业科技进步和工程设施建设的加强,会对保留耕地上的粮食生产起到极大的推动作用。通过对西北五省区粮食单产的预测并结合人口预测可知,2010年西北地区粮食总产量可达4516.9×104t,在人均400kg、425kg和450kg水平下粮食需求分别为3936.1×104t、4182.1×104t和4428.1×104t。因此,从长远的角度来看,就西北地区整体而言将不会出现粮食短缺,但粮食盈余水平较低;而就具体省区而言,陕西、甘肃和青海三省区必须通过粮食调入才能满足本省区需求,而新疆和宁夏粮食则有一定盈余。     

黄土丘陵区小流域植被建设的土壤水文效应

以纸坊沟流域为研究对象,研究了植被恢复后不同植被对土壤水分的影响情况,得出如下结论:①草地土壤水分含量大于灌木林地,灌木林地土壤水分含量大于乔木林地;②选用乡土树种油松造林对土壤的干化程度较轻,选用刺槐造林时要考虑立地条件和造林密度,林草隔带种植可以减轻土壤干化程度;③灌木林下阴坡土壤干层并不比阳坡干层程度轻。土壤干化程度和植被种类直接相关。此外,受种植密度及人为干扰影响;④和以前人们的认识不同,天然草本植被也会形成土壤干层,其中白羊草和长芒草形成有利于自身群落稳定的干层,但茭蒿形成的干层则对自身稳定不利,在植被建设上应引起足够重视。     

湖南南岭草地植被类型的数量分类、排序及其合理利用

湖南南岭山区的地带性植被是常绿阔叶林,由于不合理的利用,森林遭受严重破坏而出现了大面积的草山,面积约1497.2万亩(99.8万ha),占土地总面积的1/4强。本文运用二元指示种分析TWINSPAN和无倾向对应分析DCA的数学方法对草地植被进行分类与排序。利用48个样方和150个植物种的资料进行计算,在第4级水平上划分出12个主要草地植被类型,其中将近似的类型合并成10个类型。在第1级水平上明显地将海拔1000m以上的与600m以下的分成2大组;在其它水平上则根据其他不同生态因子(岩性、pH值等)将出现的区别种逐级分开。所得结果与定性分类基本相同,说明该方法是适用于亚热带草地分类的。 不同类型在开发利用上有很大差异,高海拔的植被类型应以造林或封山育林为主,并可适当发展木本药材;在平缓的山原上虽可开辟人工草地发展畜牧业,但必须要防止水土流失,坡度在25。以上的应封育;15—20°的地方可以发展林业与畜牧业;在海拔300—600m的丘陵岗地类型上可以发展薪炭林、经济林;在海拔300m以下,水源充足的地方可以发展果木林(柑桔等),缓坡丘陵地类型可建立人工草地,但应与林业相结合,在农区可进行粮草轮作。总之,应该建立人工生态系统,以提高经济效益和生态效益。     

黔中木本植物叶功能性状对退化喀斯特土壤特性的响应

研究不同退化背景下优势木本植物功能性状的适应机制,有助于从功能生态学的角度来解释喀斯特山区的群落演替过程。本研究以贵州普定不同退化背景样地优势木本为研究对象,测定LT、LA、SLA、LDMC、LTD、Chlc6个叶片功能性状指标,分析土壤特性对区域内植被叶片功能性状的作用及影响,揭示喀斯特山区植物对不同环境的适应策略及其演替过程。结果表明:①喀斯特区退化环境下植被叶片向增大化趋势发展,以退耕地经济林最显著;火烧、火烧砍伐、退耕下植被性状差异显著,以LA、LTD、SLA变化范围最大,在相应样地可分别高达121.9%、118.08%、86.00%。②退化样地内叶片性状在乔木、灌木和藤本物种间差异显著,总体上灌木与藤本物种种间变异高于乔木物种,群落处于演替前中期阶段。③不同退化背景下土壤特性差异较大,与植被叶功能性状间具有显著相关性,其中土层深度、土壤养分与土壤含水率是植被叶功能性状的关键土壤特性因子。④退化区域植被叶性状表现出LA大、LT较小、SLA和LTD低、LDMC高、Chlc较低,趋向于发展贫瘠干旱性状组合。揭示了黔中退化喀斯特次生林内在差异性的演替规律,为喀斯特次生林的管理和生物多样性保护提供科学依据。     

森林资源环境定价方法——木材需求曲线修正法的改进探讨

对森林资源的环境价值评价,目前国内外有许多方法。作者曾提出了木材需求曲线修正法确定森林资源的环境价值。论文进一步对该方法进行了后续研究,并对其加以改进。改进后的方法采用经济学中的边际效用相等的原理确定森林资源的最佳分配,森林资源的环境价值总量等于边际效用价值的积分,单位环境价值根据公共产品特点采用直接边际效用价值转换成平均价值定价。该方法以江西省为例评价了森林资源的环境价值,评价结果是,在一定条件下,全省森林资源的环境价值为2887×10⁸元,单位环境价值为1145元/m³。改进后的方法减少了原方法运用在确定森林资源环境总价值所存在的误差,从而使该方法逻辑性更强,运用更为简便。     

采伐影响下森林景观服务功能变化研究

文章以大兴安岭呼中林业局亚里河林场为研究区,以遥感数据、林相图和采伐设计资料为信息源,选择水源涵养、固土保肥、固定CO2和释放O2四项服务功能,运用景观生态学原理,引用相应模型,估算了研究区1989年和2000年服务功能价值及其空间分布变化;建立历年采伐分布图,计算采伐造成的服务功能价值损失,揭示该损失值与木材生产的经济效益之间的关系,并分析了服务功能价值在各管理区域内的分布。结果表明,1989年服务功能价值为1.85×108元,2000年为1.37×108元,价值20×104元h/m₂以上的面积明显下降。生态服务功能的下降由采伐导致,1989至1999年采伐导致的生态损失价值为0.71×108元,是木材生产获利的1.9倍,采伐损失价值与年出材量呈现相同的变化趋势。最后证明了管理等级区划和限制采伐量,即“天保工程”,将有利于森林植被恢复,大幅度提高整个亚里河林场的生态服务功能。     

中国四大林区固碳效率:测算、驱动因素及收敛性

论文将林业碳汇纳入到林业经济核算体系之中,构建含有正外部性产出的DEAMalmquist效率分析模型,在系统测算林业固碳量的基础上,对1988—2013年中国四大林区的林业固碳效率变动及驱动因素进行了分析,并进一步对其效率收敛性进行了检验。研究结果表明:1)全国四大林区间的固碳量及固碳价值差异较大,固碳总价值从高到低依次为西南(1 870.69×108元)、东北(1 335.41×108元)、南方(842.73×108元)、北方林区(407.35×108元)。2)1988—2013年不含碳汇产出的林业生产Malmquist指数较低,为0.958;而把碳汇纳入林业产出进行考量,全国林业Malmquist指数整体有所提升,主要源于技术效率推动,年均增长速度为0.6%;其中南方、东北林区固碳效率处于提升状态,而西南林区和北方林区呈下降趋势。3)西南和南方林区固碳效率随时间变动呈现倒"U"型态势;四大林区中南方林区效率均值最高,为1.036,其次是东北林区,为1.020。4)我国四大林区地区间固碳Malmquist指数没有出现σ收敛,相反,还存在绝对β发散现象,即四大林区地区内的林业固碳效率绝对值和增长率差异并没有随着时间而缩减。     

关中灌区农户生产投资与水费承受力研究

2000-2005年连续6年对陕西关中九大灌区800个定点农户进行入户跟踪问卷调查,结果表明,2000-2005年不计入农业税关中九大灌区平均年农业投资为4605.8元/hm²,计入农业税为5313.0元/hm²;2000-2005年农业毛收入从2000年9754.2元/hm²上升至2005年的17371.4元/hm²,6年增长了78.1%,农业净收入从2000年4944.3元/hm²上升至2005年的11317.4元/hm²,6年增长率超过了一倍。2000-2005年九大灌区水费投资平均值为854.9元/hm²,占农业投资的18.56%;2000-2005年灌区水费投资平均值逐年增长,而水费占农业投资、水费占毛收入、水费占净收入、人均水费占人均总净收入比例、人均耕地面积呈逐年下降的趋势。最后就目前农村生产中存在的问题提出了几点看法。     

流域主体功能优化与黄河水资源再分配

立足流域主体功能优化概念内涵,系统性解析流域各类主体功能目标,基于流域主体功能评价指标体系建立以主体功能优化为目标导向的流域主体功能水资源分配机制,通过遗传算法求解多目标优化模型得到2017年黄河流域9省、自治区的四类水资源分配方案。研究结果表明：（1）流域主体功能实现水资源分配机制,使黄河流域最大可能节水23.01亿m³。（2）流域主体功能水资源分配机制给黄河流域主体功能实现分别带来4344.48亿元的生产功能增量、991.35亿元的生态功能价值增量,可多承载8194.84万人口。（3）减少宁夏和山东的农业用水及内蒙古工业用水分配对黄河流域水资源优化分配至关重要。     

黄土高原丘陵沟壑区脆弱农业生态系统服务评价——以安塞县为例

论文以典型黄土高原丘陵沟壑区安塞县为例,运用市场价值法、替代工程法、影子价格法、机会成本法等方法对其境内7种不同类型农业生态系统的保持土壤(Es)、涵养水分(Ew)、固定CO²和释放O²(Ea)、维持营养物质循环(En)、净化环境(Ee)等服务功能进行了价值核算,初步估算出安塞县生态系统各服务功能的价值总量为3169870.46×10⁴元,是其农林产品服务价值(Vp)的170倍。这一方面表明脆弱生态系统依然担当了重要的生态系统服务功能,为其经济生产力提供了巨大的生态服务。各种服务价值的大小依次为En(占89.85%)、Ew(占4.39%)、Ea(占4.18%)、Vp(占0.58%)、Es(占0.81%)、Ee(占0.18%)。另一方面也充分反映出在该地区“生态生产力”与“经济生产力”严重失衡。