论全球生态经济系统的不可持续性——基于农业生态系统承载力视角

运用3种方法预测的作物产量潜力分别为：（1）利用作物历年单产回归拟合后进行趋势外推,得出多数作物的未来产量潜力极限大约将是现在单产的2～3倍;（2）运用＂国际应用系统研究所＂（IIASA）与＂联合国粮农组织＂（FAO）共同开发的＂农业生态区划＂（AEZ）模型计算我国主要粮油作物的区域单产最高潜力,得出水稻、小麦、玉米、马铃薯、油菜和大豆的单产潜力分别是它们2005年全国平均单产的1.2、2.2、2.2、2.9、2.0、1.9倍;（3）运用自然界中植物的最大光能利用率计算世界主要粮油作物单产的光合潜力,得出水稻、小麦、玉米、马铃薯、油菜、大豆产量的最大光合生产潜力大约分别是目前高产地区单产的1.4、2.5、1.2、1.8、1.9、2.2倍。据此：从作物产量潜力极限出发,阐述了农业生态系统的承载力;再从＂封闭＂系统特性出发,论述了全球生态经济系统的不可持续性。人类所能做的是尽力延缓＂终点＂的出现：行动越早,效果越好。     

川渝地区农业生态系统NH3排放

基于县级农业活动水平数据及区域氮循环模型IAP-N方法,并根据地理特征、环境气候条件及地区行政区划将川渝地区划分成4个亚区,详细估算了1990~2004年川渝地区农业生态系统各氨排放源的排放及其时空分布状况.结果表明,1990~1994、1995~1999和2000~2004年3个时期,整个川渝地区农业生态系统氨(NH3)年均排放量(以纯氮量计)分别为626.7、670.5和698.8 Gg.a-1.氨排放年际变化呈增长趋势,各氨排放源贡献率的年际变化不大,2000~2004年川渝地区施肥农田、粪便管理系统和秸秆燃烧氨排放源的贡献率分别为53%、46%和1%,排放量分别为374.9、318.2和5.6 Gg.a-1.各地区的氨排放源结构有所不同,成都平原和重庆地区施肥农田氨排放贡献率最高,而川西南地区和川西北地区以粪便管理系统氨排放为主.川渝地区农业生态系统氨排放地理分布总体上呈"东高西低"现象,2000~2004年,重庆丘陵地区、成都平原地区、川西南山地区及川西北高原地区的氨排放量分别为165.6、408.8、85.9和38.8 Gg.a-1,氨排放强度分别为20、28、9.1和1.6kg.(hm2.a)-...     

区域农田生态系统生产力的时空格局及其影响因子研究——以山东省为例

在统计数据的基础上,以山东省为例,利用模型量化了农田生态系统净初级生产力（NPP）,并研究了农田生态系统NPP的时空格局及其影响因素。研究发现,2000—2006年间,山东省农田生态系统NPP在时间序列上整体呈上升的趋势,由2000年的476.5g·m-2·a-1（以C计）上升到2006年的544.2g·m-2·a-1（以C计）。空间格局中以鲁东、鲁中和鲁南较高,鲁西南和鲁北较低。各地市中以枣庄最高,为691g·m-2·a-1（以C计）;东营最低,约424.4g·m-2·a-1（以C计）。另外,莱芜、临沂及菏泽等地也相对偏低。通过对影响农田生态系统NPP的自然因子和人为因子分别进行主成分分析发现：气候因子中对山东省农田生态系统NPP贡献最大的为降水;人为因子中以农膜的贡献最大,其次为农药、机械、化肥,而劳动力的贡献则随着科技的发展而降低,人口密度的过大对农田生态系统生产力具有较大的负面影响。     

滴灌对农田土壤CO2和N2O产生与排放的影响研究进展

研究滴灌条件下土壤CO2和N2O的排放特征及其影响机制,有助于深刻了解灌溉方式变化对农田生态系统碳氮循环的影响,对农业灌溉管理措施的改进和农业温室气体减排具有重要的意义.本文综述了滴灌对农田土壤CO2和N2O排放的影响,从土壤水分、土壤温度、土壤养分和土壤结构等方面分析了滴灌条件下农田土壤CO2和N2O产生和排放的主要影响机制,在此基础上探讨了滴灌对大气温室效应影响的不确定性以及目前研究中存在的主要问题.     

拉萨河谷地区青稞农田生态系统服务功能的评价——以达孜县为例

以拉萨河谷地区达孜县为例,运用市场价值法、替代工程法、影子价格法等方法对青稞农田生态系统生产农产品、固定CO2、释放O2、涵养水分、维持营养循环等服务功能进行了计算。结果表明:达孜县青稞农田生态系统各项服务功能的总价值为37249.77×104元,各项服务功能的价值依次为:农产品价值16973.38×104元(45.57%)、释放O2价值10649.81×104元(28.59%)、固定CO2价值7875.03×104元(21.14%)、营养循环价值1478.23×104元(3.97%)、涵养水分价值273.32×104元(0.73%)。由此可知熏达孜县青稞农田生态系统为其经济生产力提供了巨大的生态服务,其农产品生产服务功能尤为突出。     

沈阳市五三乡菜区农业生态系统分析

本文以沈阳市东陵区五三乡菜区农业生态系统为研究对象,在系统环境辨识基础上运用主成分分析和聚类分析两种多元统计方法对城效型菜区农业生态系统的结构进行分类、分析与评价。文章还对系统的初级生产力、次级生产力、能量投入产出、物质循环及经济效果等系统功能进行了分析,明确了该系统结构、功能的现状及存在的问题,并提出改善结构与提高功能的意见。     

农田生态系统大气氮、硫湿沉降通量的观测研究

2007年10月至2008年9月,借助自动降雨收集器(APS-2A)及自动气象观测站(VSALA-M52),在中国科学院红壤生态实验站(江西鹰潭)农田区内定位采集雨水样本,探讨了大气氮、硫湿沉降特征,估算了大气氮、硫的湿沉降向农田生态系统的输入通量.结果表明,雨水中氮、硫素的月质量浓度变异较大,全氮(T-N)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和硫(SO_4~(2-)-S)的月质量浓度,即ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~-N)和ρ(SO_4~(2-)S)分别为1.09～7.84、0.64~6.25、0.34～1.83和0.95～7.64mg·L~(-1),均与降水呈负相关,其中ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性达到比较显著水平(n=11,p<0.10).湿沉降月通量F(T-N)、F(NI_4~+N)、F(NO_3~--N)和F(SO_4~(2-)-S)分别为1.0～7.84、0.64～6.25、0.17～1.54和1.22～9.15 kg·hm~(-2),均与降水呈正相关,其中F(T-N)、F(NH_4~+-N)和F(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性均达到显著水平(n=11,p<0.05).季节上,雨水氮、硫浓度及湿沉降氮、硫通量均呈冬春>夏秋的特性.湿沉降向农田生态系统输入N 35.94 kg·hm~(-2)·a~(-1)和S45.93 kg·hm~(-2)·a~(-1),其中NH4~+-N的年沉降通量为22.92 kg·hm~(-2),占湿沉降氮总量的63.75%.     

亚热带农田和林地大气氮湿沉降与混合沉降比较

本研究在位于我国亚热带区域的湖南省长沙县金井河流域,设置一个农田监测点和一个林地监测点,开展了完整的2a(2011年3月至2013年2月)大气氮素(N)湿沉降和混合沉降(湿沉降+部分干沉降)的监测,评价两种方法监测的大气氮素沉降的差别,并建立一种采用氮素混合沉降来估算氮素湿沉降的方法.结果表明采样点氮素湿沉降和混合沉降以NH_4~+-N沉降量最高,其中农田点大气氮湿沉降、混合沉降量分别为26.2 kg·(hm~2·a)~(-1)、28.9 kg·(hm~2·a)~(-1),湿沉降、混合沉降NH_4~+-N、NO_3~--N和可溶性有机氮(DON)分别占湿沉降、混合沉降总氮(TN)的49.7%、31.3%、19.0%和48.7%、31.6%、19.7%.林地点大气氮湿沉降、混合沉降量分别为23.6 kg·(hm~2·a)~(-1)、27.8 kg·(hm~2·a)~(-1),湿沉降、混合沉降NH_4~+-N、NO_3~--N和DON分别占湿沉降、混合沉降TN的53.9%、34.8%、11.4%和49.6%、31.6%、18.9%.研究区域降雨量与湿沉降、混合沉降雨水中NH_4~+-N、NO_3~--N和TN浓度均有极显著负相关关系,而与沉降量有显著正相关性.两监测点湿沉降与混合沉降的雨水中N素浓度具有极显著线性相关性(决定系数大于0.82),根据二者之间建立的回归方程,农田点采用混合沉降估算湿沉降中NH_4~+-N、NO_3~--N和TN沉降的系数值分别为0.875、0.774和0.852;林地点相应的系数值分别为0.859、0.783和0.819,该系数值主要与监测点的氮素湿沉降量及大气颗粒态氮的污染水平有关.亚热带区域采用大气氮素混合沉降替代氮素湿沉降,将导致氮素湿沉降被高估10%~18%,利用氮素混合沉降和氮素湿沉降之间的回归方程,可以较好实现采用混合沉降来估算湿沉降.     

大气氮沉降向典型红壤区农田生态系统定量输入研究

在2005年,通过对中国科学院红壤生态实验站(江西鹰潭)内农田小气候要素和湍流的观测及大气和雨水中氮化物的分析,借助大叶阻力相似模型,研究了大气氮素(N)通过干、湿沉降输入研究地农田生态系统的N通量.结果表明,全年通过大气沉降向该农田生态系统输入N 132.6 kg.hm-2,其中干沉降输入N 82.63 kg.hm-2,占大气总输入N的67.94%.干沉降过程中,气体中以NH3-N沉降为主,占气态N沉降的43.02%~89.89%(均值为71.05%);颗粒中以NO3--N为主,占颗粒态N的33.67%~94.54%(均值为61.01%).每月通过湿沉降(雨水)输入N 0.50~8.45 kg.hm-2,以7月和11月较高.     

A holistic approach to the development of sustainable agriculture: application of the ecosystem health model

Serious resource depletion has made sustainable agriculture an important and pressing issue for scientists, policy makers, and stakeholders worldwide, particularly in developing countries. Researchers have focused on methods to assess agriculture correctly, and to introduce sound solutions for sustainability, but have reached no agreement. In this paper, we introduce the theoretical framework of the agro-ecosystem health model, a new holistic approach, and apply it at a regional scale using four aspects (4S): sound structure, stable function, safe service, and sustainable development. We examine how 12 indicators of an agro-ecosystem health assessment (AHA) were selected using three dimensions based on this theoretical framework. In an AHA, we used an amoeba approach to examine a high-yield agro-ecosystem in Huantai County, Shandong Province, China. The results indicate that this model of ecosystem health can reflect the complex ecological, economic, and human conditions of an agro-ecosystem and evaluate these conditions using perspectives pertinent to system structure, function, and responses (services).