农牧交错地带的生态评估对土地整理的启示

开展农牧交错地带的生态评估,不仅能够保障区域内的粮食安全和生态安全,更能启示未来的土地整理工作。利用1986、1996和2000年的3期Landsat数据,应用转移矩阵、生态服务功能分析和景观格局分析等研究方法,对地处典型农牧交错带的镇赉县的土地利用变化、土地利用格局和功能进行研究,结果表明:耕地和草地是研究区域中最主要的土地利用类型;1986～1996年间土地整理工作的重点是耕地与未利用地之间的转变,1996～2000年间土地整理工作的重点是耕地与草地之间的转变。土地形态整理必然引起生态系统服务功能价值的变化,随着研究区域生态环境的退化,对于土地整理过程中不可控制单元(如湿地和水域)的微小变化,必然造成生态系统服务功能价值大幅变动。因此,系统维护与保育整个生态系统,实现整个区域的生态型土地整理,是今后土地整理工作的重点和难点。     

海河上游农牧交错地区生态系统服务价值的变化

在利用NOAA/AVHRR数据得到海河流域农牧交错带土地利用变化数据的基础上,采用Costanza等人对全球生态系统服务价值的测算方法,评估了海河流域上游农牧交错带地区土地利用变化引起的生态环境质量变化。研究结果表明:在过去10年海河流域上游农牧交错带区域,土地利用的变化损害了该区域生态系统的生态服务功能,使生态系统服务价值损失2.5%～2.7%,达到4.18×107～4.90×107美元。     

土地利用变化的水土资源平衡效应研究——以西辽河流域为例

北方农牧交错带作为我国传统农区与牧区的交汇和过渡地带,是我国东、中部地区的重要生态屏障地区。选取北方农牧交错带东缘的西辽河流域为案例区,运用遥感、地理信息系统等方法,构建水分亏缺模型,定量计算了西辽河流域不同土地利用情景下的水分亏缺态势,揭示了北方农牧交错带土地利用变化的水土资源平衡效应,研究表明:①1995-2005年,西辽河流域土地利用整体特征未发生重大改变,土地利用表现为耕地面积有所增加、草地面积相对减少的局面;②西辽河流域水土资源平衡总体呈现中度水分亏缺的特征,亏水量较大的区域相对集中在西辽河冲积平原中部地区;③1995-2005年10 a间的土地利用变化使得西辽河流域严重缺水地区面积增加1/4,水分亏缺态势进一步加剧。     

中国北方农牧交错带生态环境的空间格局演变

中国北方农牧交错带受自然条件和人为活动等多种因素的综合影响,生态环境问题比较突出,成为生态环境研究的典型区和理想地带。论文以此作为研究对象,选择能反映生态环境特点的多种空间数据信息,利用数字网格模型,通过采用空间叠加的分析方法,评估北方农牧交错带1989年和1999年的生态环境背景状况,并对北方农牧交错带生态环境变化及空间格局特征进行研究。结果表明:①1989至1999年,北方农牧交错带生态环境背景状况从东南向西北逐渐变差;②1989至1999年来,北方农牧交错带生态环境背景状况逐渐变差;③北方农牧交错带生态环境背景状况变化严重地区集中在晋陕蒙宁甘交界处、科尔沁沙地区、青海海东地区3个区域;④在205个旗县中,宁夏盐池县、内蒙古翁牛特旗、陕西定边县、甘肃环县、青海尖扎县、山西汾西县等12个旗县的生态环境变化最为严重,60%以上的面积生态环境背景状况逐渐变差。     

自然条件下海滨湿地土壤生态过程与景观演变的耦合关系

景观过程与格局的相互关系与耦合机制,已经成为景观生态学研究的重要问题。以盐城国家级自然保护区核心区为案例,根据2011年4-5月对海滨湿地土壤采样分析,运用典范对应分析、主成分分析、线性回归模拟以及空间代替时间的方法,探索土壤生态过程与景观演变之间的耦合关系。结果显示:①典范对应分析表明,土壤过程能够很好地响应海滨湿地景观格局,从陆到海,5种景观类型有序地、按逆时针方向分布在CCA排序轴上,土壤过程与景观类型之间表现出不同的相关性。②通过主成分分析表明,三个主成分能够有效地响应景观格局。主成分与景观类型相关性排序表现为:第一主成分(土壤养分),米草沼泽>碱蓬米草交错带>碱蓬沼泽>芦苇沼泽>碱蓬芦苇交错带;第二主成分(盐度),碱蓬沼泽>碱蓬米草交错带>米草沼泽>碱蓬芦苇交错带>芦苇沼泽;第三主成分(有机质和水分),芦苇沼泽>米草沼泽>碱蓬芦苇交错带>碱蓬米草交错带>碱蓬沼泽。③运用空间代替时间,以样地到海堤的距离作为时间变量,主成分与景观演变之间相关性较好。多元回归结果显示:三个主成分与碱蓬沼泽→碱蓬米草交错带→米草沼泽时间序列的相关系数为0.859 2;与碱蓬沼泽→碱蓬芦苇交错带→芦苇沼泽时间序列的相关系数为0.892 8。土壤生态过程的改变是景观演变的重要动力,而景观的变化进一步引起土壤生态要素的改变,盐城海滨湿地景观演变就是在这种格局与过程的交互作用下,芦苇沼泽与米草沼泽不断扩张、碱蓬沼泽不断萎缩的过程。     

通辽北部农牧交错生态脆弱区农地利用强度与潜力分析

农牧交错生态脆弱区农业土地利用系统具有高敏感性特点,对其利用强度及潜力分析能够为区域土地可持续利用提供重要支持。论文基于农用地分等成果,在通辽市从北向南选取扎鲁特旗、科尔沁左翼中旗、开鲁县和科尔沁区作为典型区域,分析中国北方农牧交错带生态脆弱区农地产能差异及空间变异规律,并对该地区农地利用强度及增产潜力进行了研究。结果表明:①研究区北部和东北部产能较低,贯穿开鲁县由东北向西南延伸带状区域及科尔沁区沿西辽河分布的带状区域是研究区产能最高的区域;②西辽河平原区各层次产能均高于大兴安岭丘陵区,光、温、水、土等自然因素对产能产生主要影响,县区之间可实现产能差异性小于理论产能,利用和管理水平是产能发挥的根本;③理论利用强度自西南向东北递减,理论利用潜力自东向西递减,可实现产能利用强度自南向北递减,可实现利用潜力西高东低;④研究区中部和东南部属于粮食主产区,应加强农业技术的推广,着重解决土地利用粗放、非法占用耕地的问题;北部丘陵区应因地制宜,对不适耕种的区域建议还林还草,加强生态保护。     

基于土地利用和气候变化的北方农牧交错带界线变迁

基于1961~2005 年中国北方9 省、自治区的218 个气象站点的气象资料及1986 年和2000 年的土地利用数据,从全球气候变化和土地利用变化角度分别界定了北方农牧交错带的地理位置,并分析了其界线变迁特征.结果表明,北方农牧交错带的地理位置还存在一定争议.交错带整体上已向西北移动.西北界已向北深入到纯牧区,东南界附近也由农牧交错区转成纯农区.气候界线向东南变迁,土地利用界线向西北变迁,两者变迁方向相反.东北段和华北段的界线变迁幅度远大于西北段.     

北方农牧交错带土地利用及景观格局变化特征

基于1988,1995和2000年3期Landsat TM数据,采用遥感,GIS和景观生态学方法,运用土地利用转移矩阵、景观格局分析软件Fragstats3.3,对北方农牧交错带土地利用及景观格局变化进行了动态研究.结果表明:①减少的耕地主要转为草地,增加的耕地也主要源于开垦草地;②耕地转为草地的空间分布较均匀,草地转为耕地的区域差异明显;③1988—1995年和1995—2000年2个时段参加变化的土地数量差异显著;④增加的沙地主要源于草地退化;⑤景观异质性上升,结构趋向均衡化,稳定性增强,受人类干扰程度在加大.      

不同生态类型区对人类活动净氮输入的影响——以北方农牧交错带为例

为探究中国北方农牧交错带在不同生态类型区人类活动对净氮输入的影响,基于人类活动净氮输入模型(NANI),以北方农牧交错带7省、23地级市的统计数据及相关参数,分析1985～2020年NANI的时空分布特征及影响因素.结果表明:1985～2020年研究区NANI呈先上升后下降趋势,河北省贡献最高.黄土丘陵沟壑水土流失区与北方农牧交错带NANI年际变化一致、京津冀水源涵养区和长城沿线沙化退化区NANI年际变化值呈上升趋势.空间分布呈由西北向东南逐渐降低的趋势.从输入组分来看,研究区最大贡献源为氮肥施用(30.34%～56.29%),其次是大气氮沉降(31.20%～47.23%),黄土丘陵沟壑水土流失区主要输入组分为氮肥施用和食品/饲料氮输入(累计76.46%～85.14%).对北方农牧交错带NANI影响最大的两个因素为人口密度和畜禽量.因此,中国北方农牧交错带的农业结构调整需结合分区进行管控,调整氮肥使用策略和畜禽养殖模式,促进区域农牧业与生态环境之间的深度融合.     

土地利用转型背景下的乡村景观格局演变响应——基于草堂溪流域的样带分析

研究山区土地利用转型背景下乡村景观格局演变与转型,对山区现代化农业可持续发展和景观格局优化具有一定的指导意义。以三峡库区草堂溪流域为研究对象,利用ArcGIS 10.2和Fragstats 4.2软件,采用样带梯度分析结合景观格局分析方法,基于地形和社会经济因素,分别在河谷地区和山地丘陵地区设置5条样带,对研究区2000—2018年不同方向样带上景观格局梯度演变和驱动机制进行分析比较。结果表明：（1）景观类型整体变化幅度大致可分为较稳定型、逐年递减型和波动递增型,且景观转型的重点主要体现在耕地收缩、果园扩张和林地恢复性增长。（2）2000—2018年,研究区河谷地区的景观类型逐渐多样化,土地利用集聚,呈现空间集约化;而山地丘陵地区景观类型逐渐单一化,林地恢复。整体上由生产型景观格局转型成生态经济型、生态调节型为主的景观格局。（3）社会经济发展和政府政策导向等因素导致研究区内土地利用发生转型,在土地利用转型背景下的乡村景观格局也发生了相应的转变。研究结果可为类似山区土地资源的合理利用、生态治理和乡村振兴提供借鉴价值。     

基于生态系统服务价值的东北农牧交错区土地利用格局优化与评价

为完善土地规划评估指标、挖掘东北农牧交错区生态建设潜力,在明晰2001—2018年东北农牧交错区生态系统服务价值（ESV）时空特征的基础上,分别以供给服务、调节服务和支持服务三种生态功能为优先发展目标,结合CLUE-S模型提出了三种土地利用格局规划方案。结果显示：（1）2001—2018年研究区ESV总量增长9.69%,其中调节、支持和供给服务功能年均占比分别为67.25%、21.88%和6.74%;（2）三种规划方案对区域ESV提升明显,其中支持服务优先情景下ESV总量提升5.84%,高于供给服务（2.66%）和调节服务（5.19%）优先情景;（3）不同土地利用类型的环境适应性不同,研究区西北部、西南部和东部部分地区更适宜造林和退耕,ESV总量和支持服务价值的提升潜力较大,而北部和东南部地区更适宜开垦农田,供给和调节服务价值提升潜力较大。不同生态系统服务间的权衡与协同是保障区域生态与经济稳定可持续发展的关键。充分考虑政策与环境适应性等因素,对东北农牧交错区土地利用格局进行优化,将为当地规划提供理论基础和实践参考。     

农业合作生产对华北农牧交错区水资源存量和经济效益的影响

针对华北农牧交错区错季蔬菜生产对水资源消耗的争议,通过试验和调查研究相结合的方法,研究了农业“生产－消费”合作生产背景下区域发展错季蔬菜的耗水效果及其对农民收入、水资源存量的影响。结果表明,错季蔬菜生产田间耗水量为农区粮食作物的31.3%~93.3%,而水资源价值为农区粮食作物的4.2~10.7倍;与区域内粮油作物生产相比,错季蔬菜生产少耗水330~754m³/hm²,且其水资源价值为粮油作物的4.0~13.9倍。通过实施粮－菜交换的市场农业战略,区域能用0.175~0.196m³的水交易获得外区域1 m³的水资源,并且实现了研究区用0.93hm²的菜地解决发展错季蔬菜前需要6.9~13.8hm²耕地才能解决的粮食问题。调查表明,通过高效地输出水资源,区域农民收入仅蔬菜一项比全国同期农村人均收入高出了23%。故华北农牧交错区发展错季蔬菜生产是节约和扩大本区域的水资源存量,促进农村脱贫致富、自我发展的有效途径。     

三维生态足迹视角下塔里木河流域水土资源与生态承载状况评价

塔里木河流域是新疆发展、丝绸之路经济带的重要组成部分,明晰其水土资源资本利用及生态承载状况,对塔里木河流域的高质量发展具有重要意义。运用改进的三维生态足迹模型,核算塔里木河流域的生态足迹,并对人均区域生态足迹深度、广度变化进行分析;引入水资源压力指数、土地综合压力指数、生态压力指数,判断当前水资源、土地资源是否处于超载状态,并对塔里木河流域的生态承载状况进行评价。结果表明:1)2000-2019年研究区的人均生态足迹持续上升,由2.091 ha/人增加至5.864 ha/人,年均增长率为5.58%。生态赤字问题严重,20年增长了2.98倍。2)研究期内,区域人均生态足迹深度持续增长,由9.283增加到23.905。人均生态足迹广度增长了8.89%;3)水资源压力指数、土地综合压力指数、生态压力指数均>1,各类生产生活对生产性土地造成了严重负担,生态安全形势严峻。     

绿洲-荒漠交错带土地利用/覆盖时空变化研究

选择新疆于田县为研究区,从导致区域生态环境问题的主要驱动因素--土地利用/覆盖变化(LUCC)为出发点,以遥感技术为依托,对3个时相的陆地卫星数据及相关统计资料进行了处理,利用得到的土地覆盖差值图像,定量分析评价了该区域1979-2001年的时空变化趋势及其主要驱动机制.结果表明:造成绿洲-荒漠交错带生态环境变化的原因主要是绿洲人口数量的剧增以及过渡樵采等,不合理的水土资源利用导致绿洲荒漠化和交错带地下水位下降.绿洲-荒漠交错带普遍存在植被覆盖度大面积下降现象,原先连续的过渡带已有转化成生态裂谷的趋势,绿洲的屏障作用进一步降低.在绿洲外围风沙前沿地带,地表裸露、松散,在起沙风的作用下,流沙侵入农田,进一步恶化了本已很贫瘠而又脆弱的农业生态环境.因此,现阶段绿洲外围生态环境较为恶劣,整体处于不稳定状况.      

洱海湖滨带生态修复设计原则与工程模式

以洱海湖滨带为研究对象,探讨了湖滨带生态修复的原则和设计方法.在分析洱海湖滨带生态现状的基础上,对湖滨带类型进行了分类,提出了湖滨带的修复目标和设计方法,并对全系列和半系列的湖滨带生态修复进行了物理基底、生态恢复和景观结构设计.根据湖滨带的生态环境功能和人类对湖滨带的利用,探讨了洱海湖滨带生态修复的 8 种适用模式.     

黄土丘陵沟壑区饲料油菜种植试验及其产业化前景——以延安治沟造地典型项目区为例

沟道土地整治后,如何实现土地的持续、高效利用成为黄土高原丘陵沟壑区面临的突出问题,其关键在于如何充分发挥农牧交错区的比较优势,因地制宜发展种养结合的农业生产模式。依托延安市宝塔区羊圈沟和顾屯沟实验基地,通过大田试验研究了黄土丘陵沟壑区沟道土地整治后种植饲料油菜的技术要点,并探讨了基于饲料油菜种植构建新型农业生产模式的思路。结果表明：1）延安地区具备种植春季饲料油菜的自然生态适宜性,春播饲料油菜播种量以3.9~5.1 kg/hm²为宜,苗期密度宜控制在22.5万株/hm²左右;2）饲料油菜种植需要一定的田间管理,做到施足底肥,适当追肥,间苗遵循“五去五留”原则,4~5片真叶期定苗并适当追肥浇水;3）根据油菜多功能性,黄土丘陵区可发展饲用、菜用+饲用、菜用+观光+油料等多种产品组合模式,科学推广油菜种植可以促进集“种植+养殖+加工+观光”等于一体的多功能农业发展。     

生态农业建设中的水资源生命周期及系统功能响应

论文从生命周期角度，对原先自然环境恶劣、通过生态农业建设取得了良好效果的3个生态农业县的水资源利用进行了全过程研究。结果表明，水资源生命周期过程的进展情况受多种因素影响。目前，各生态农业县水资源生命周期过程仍处在发育的初级阶段。这一过程的完整性与系统生态、经济和社会功能的提高成正比。     

甘肃白龙江流域景观生态风险评价及其时空分异

以我国典型生态环境过渡带——甘肃白龙江流域为对象,借助GIS技术和Fragstats软件,基于土地利用变化的生境脆弱度和景观生态损失度构建了流域景观生态综合生态风险评价模型,并利用空间自相关分析方法,开展了土地利用变化及其生态风险评价与时空分异研究.结果表明:1990~2010年白龙江流域土地利用变化明显,林地和建设用地呈现增长趋势,耕地和草地面积呈现减少,未利用地和水域则呈波动变化.研究区景观生态风险空间分布差异明显,白龙江流域西北部和北部的生态风险高于流域的西部、东部和南部.同时,各风险等级上呈现“两头小中间大”的趋势,即中等风险区面积呈扩张的态势,低风险区和高风险区呈减弱的趋势.流域景观生态风险具有显著的空间集聚特征,其生态风险值呈现显著的空间正相关关系,这可能是流域生态风险时空分布与土地利用强度、土地利用结构及人类活动之间关系密切.     

土地利用生态风险评价研究进展

土地利用生态风险评价是对生态系统在土地利用直接或间接作用下可能产生的不利影响的评价。在梳理已有研究工作的基础上,从评价模型、生态风险空间表达和不确定性分析三个方面,总结土地利用生态风险评价研究方法的进展,阐述土地利用生态风险管理在土地利用生态风险评价中的地位和作用。目前该领域存在的主要问题是:（1）评价指标和评价标准不统一;（2）评价过程和评价结果的不确定性较大;（3）生态风险管理环节研究薄弱。未来的发展趋势包括:（1）关注全球变化条件下的土地利用生态风险;（2）重视土地利用生态风险评价在国土空间规划与生态修复中的作用;（3）加强土地利用生态风险管理研究;（4）建立并完善土地利用生态风险评价的数据管理平台。     

矿区重金属植被修复研究进展和趋势

植物修复是实现采矿区重金属修复以及综合治理的有效途径之一。国外常用的矿区土壤重金属植物修复技术包括植物固定、植物提取、植物挥发、植物过滤,以上技术理论和应用方面均起步较早。相比之下,我国在相关研究领域的研究均远落后于国外。迄今为止,国内外针对稀土矿区的生态修复研究比较缺乏,需在今后重点加强。