中国典型农业生态系统的固碳减排现状、影响因素及减排措施

农业生态系统既是温室气体的重要贡献者之一,也是固碳端,在固碳减排上发挥着重要作用。在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,农业生态系统的固碳减排潜力巨大。本文主要综述了中国典型农业生态类型中主要温室气体的来源、固定途径及其影响因素,讨论了农业生态系统固碳减排的现有研究成果、减排潜力以及存在问题,总结了推动整个农业生态系统固碳相关领域的研究,展望了新的研究方向和探索途径。为中国进一步固碳减排、农业可持续发展,尽快实现“双碳”目标提供重要理论参考。

多尺度农业生态系统服务研究进展

农业生态系统服务是由受人类活动深度调控和影响的农业系统产生,其在提供有益生态系统服务的同时,也产生了诸多对人类福祉有负面影响的生态系统负服务。农业生态系统服务和负服务研究不仅关注传统的粮食安全,同时关注与生态安全的共赢,可为实现农业可持续发展提供新的科学视角。基于文献阅读,在明晰农业生态系统服务和负服务内涵及主要特征的基础上,旨在(1)归纳农业生态系统服务和负服务研究的核心尺度和热点议题;(2)梳理多级尺度的典型指标及适用性评估方法;(3)提出未来农业生态系统服务和负服务领域的关键发展方向。农业生态系统服务研究主要涉及田块、景观和区域三个核心尺度,随着尺度扩大,热点议题从关注田块农作物自身,到关注景观异质性及其关联,再到关注区域上与社会系统的结合。农业生态系统除了提供典型或特殊的粮食供给、授粉、杂草防控等服务,同时也带来农业废料、病虫害、生境破损等负服务。对于农业生态系统服务评估,定性和半定量方法通常可适用于多级尺度,而不同定量方法和模型的最佳适用尺度存在差异。未来可重点从时空权衡作用分析、供需和流动机制探索、生态价值实现及生态补偿制定方向为多尺度的农业景观规划与设计提供理论和实践支撑,从生态系统服务视角有效促进农业的可持续发展。

草地农业生态系统生产层理论对川西北高寒草地生产利用的启示

四川具有丰富的草地资源,主要分布在川西北高寒生态环境脆弱区。本文通过分析草地农业生态系统的四个生产层对川西北高寒草地生产利用的指导作用,兼顾川西北高寒草地生态系统的现实情况和农牧业生产经济的要求,分别阐述了川西北高寒草地的科学利用方式和草地农业生态系统四个生产层对应的高质量发展途径,从而有利于四川传统的畜牧业生产结构向现代集约化的畜牧业、新兴产业转型,以实现川西北高寒草地生产利用的可持续发展。

农业生态系统健康研究进展

农业生态系统健康是农业生态系统的综合特征,它具有活力、稳定和自调节能力,是实现生态农业建设目标的重要保障。重点阐述了农业生态系统健康研究方向、农业生态系统健康评价方法、农业生态系统健康与人类健康的关系,提出病虫杂草生态管理是实现农业生态系统健康的有效途径,探讨了农业生态学在农业生态系统健康研究和生态农业建设中的作用。

农业生态系统结构美建设内涵及实现路径

农业高质量发展是乡村振兴的重要内容,经济社会的发展促使农业实现转型发展,使农业生产遵循生态规律,同时赋予美学要素,使农业实现高质量发展。农业生态系统结构美蕴含丰富的内容,是农业发展趋势之一,也是解决“三农”问题的重要切入点。农业生态结构美建设涉及农业、农业生态、生态结构、农业美学、产业结构调整等内容,具有推动“三农”高质量发展、缩小城乡差距以及提升生活质量等重要意义。当前农业生态结构美建设存在生产经营主体美学素养不足、现代生产经营理念尚未建立、农业生产经营人才不足和政府引导作用未能完全发挥等问题,需要提升农业生产经营者综合素养、推动供给侧改革、深入挖掘农业生产的生态与美学功能、完善政府引导机制等予以解决。

新疆阿克苏地区农业生态系统的脆弱性及其驱动因素分析

为研究新疆阿克苏地区农业生态系统的脆弱性及其驱动因素,以阿克苏9个县(市)为研究对象,从压力、敏感性、恢复力3个方面选取20项指标,建立阿克苏农业生态系统脆弱性评价体系。采用熵权法确定指标权重,用综合指数法对各县(市)农业生态系统的脆弱性进行计算和分类,通过主成分分析法研究农业生态系统脆弱性的主要驱动因素。结果表明:(1)压力的权重为36.245%,敏感性的权重为38.005%,恢复力的权重为25.750%。(2)阿克苏各县(市)农业生态系统脆弱性不一,以高度脆弱和中度脆弱为主,以微度脆弱为辅。极度脆弱的县有1个,占阿克苏地区总面积的11.0%,高度脆弱的县(市)有3个,占阿克苏地区总面积的41.7%;中度脆弱的县有2个,占阿克苏地区总面积的14.4%;微度脆弱的县有3个,占阿克苏地区总面积的32.8%。(3)阿克苏农业生态系统脆弱性的主要驱动因素分别是农业生产条件、气候状况、农业经济状况、农业机械化水平、极端天气和森林覆盖情况,其中农业生产条件是首要驱动因素。因此,降低阿克苏地区农业生态系统脆弱性的重点是改善中高度脆弱区的农业生产条件,降低农业生态系统的敏感性。

畜禽粪污资源化利用技术创新及其对农业生态系统的影响

畜禽粪污中含有大量重金属、病菌等有害物质,将其直接排放于生态环境中,不仅会对土壤及水资源造成污染,还会破坏生态平衡。现阶段,畜禽粪污资源化利用程度不高,传统处理方式达不到绿色、环保要求,且不利于农业可持续发展。畜禽养殖与农业相结合,是加强资源利用率的重要举措,通过科学的现代化处理技术,将畜禽粪污发酵、分解,可实现废弃资源再利用,其转化生成的有机肥料,能为农作物生长提供全面性营养物质,促进农业可持续发展。

基于农业生态系统服务的农村园林景观规划设计

该文旨在探讨基于农业生态系统服务的农村园林景观规划设计。该文首先分析了农业生态系统在土壤保持、水资源调控、生物多样性保护等方面的服务功能,并强调了这些功能对农村可持续发展和环境保护的重要性。随后,该文通过具体案例分析,展示了基于农业生态系统服务的农村园林景观规划设计在实践中的应用效果,旨在促进农业生态系统的健康发展和生态平衡,实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

农业生态系统与经济系统相互影响机制分析——以吉林省为例

基于农业生态学、经济学、可持续发展等相关理论,结合吉林省农业发展特点,对吉林省农业生态环境与经济的协调发展进行探究。综合利用GIS空间分析技术和多元统计分析,构建了农业生态系统与经济系统相互作用的分析框架。揭示了在区域尺度上,农业生态系统与经济系统相互作用机制的内在逻辑,并提出了针对性的生态农业发展策略与环境保护措施,为政府制定科学的农业生态环境管理政策与经济发展规划提供了科学依据。研究结果为促进农业生态系统健康发展和区域经济可持续性提供了理论支持。

农业生态系统脆弱性评价方法

开展农业生态系统脆弱性评价是减缓气候、环境变化带来不利影响的重要环节。虽然近10年对不同的生态系统已经开展了一些脆弱性的评估研究,但尚未形成统一和公认的方法。本文以典型的农业生态脆弱区北方农牧交错带为研究对象,在分析影响其农业生态系统脆弱性主要因素基础上,选取了4类共17项指标构建了农业生态系统气候脆弱性评价指标体系。通过层次分析法确定了指标权重,并采用模糊评判原理,得出农业生态系统的气候脆弱性的综合定量评价方法。

西部地区农业生态系统健康评价

农业生态系统健康是农业生态系统的综合特征,它具有活力、组织结构和恢复力,是实现生态农业建设目标的重要保障。根据西部地区农业生态系统的特点和农业生态系统健康的内涵,从活力、组织结构和恢复力3方面选取单位面积农业净产值、农民人均纯收入、NPP利用率、土地人口承载度、系统生产优势度、人口密度、农村劳动者受教育程度、植被覆盖度、水资源供需比、系统稳定性指数、绿色覆盖度、抗灾度、有效灌溉面积率、单位面积耕地化肥农药农膜负荷和农业支出比例等17个指标,构建了西部地区农业生态系统健康的评价指标体系。然后,应用综合评价法、层次分析法和G IS等多种方法与手段,在区域尺度上对西部地区的6个农业生态区进行农业生态系统健康评价。最终得到如下结果:处在“亚健康”状态的是四川盆地区和广西盆地区;处在“不健康”状态的是青藏高原区、云贵高原区和黄土高原区;处在“恶化”状态的是蒙新区。西部地区农业生态系统健康综合评价结果的排名次序为:广西盆地区>四川盆地区>云贵高原区>青藏高原区>黄土高原区>蒙新区。

农业生态系统养分循环再利用作物产量增益的地理分异

通过４个地点中长期田间试验联网比较获得以下结果，农业生态系统养分循环再利用的作物产量增益受气候的热量因素、化肥施用和养分循环再利用持续时间的长短等因素影响．在不施化肥情况下，保持０．８循环率养分循环再利用的平均粮食增产量自北向南分别是：温带黑龙江海伦２５３ｋｇ·ｈｍ－２（１０年平均）、暖温带辽宁沈阳１１２２ｋｇ·ｈｍ－２（６年）和喀左１３３２ｋｇ·ｈｍ－２（８年）、亚热带湖南桃源２８８４ｋｇ·ｈｍ－２（７年）；在施用ＮＰ化肥基础上保持养分循环再利用则分别为海伦２２５、沈阳６９４、喀左７８６、桃源１３２１ｋｇ·ｈｍ－２．循环回田的农家肥养分对作物增产有着明显的残效叠加作用，在施用ＮＰＫ化肥基础上保持养分循环再利用的作物增产率在试验期间的前３年平均为５％，后３年平均可上升至１４％．

成都经济区农业生态系统土壤镉通量研究

以四川成都经济区农业生态系统中的重金属Cd为对象,对其在土壤中的输入输出通量进行初步探索。综合各方面的因素,确定以大气干湿沉降、灌溉水、化肥为输入途径和农作物为输出途径进行研究。经过计算,经济区大气干湿沉降通量平均值为17.76g/hm2·a,灌溉水和化肥通量明显较低,三者对土壤Cd污染的贡献率分别为86%、10%和4%。对于6个不同的地区,三者比例略有差别,大气干湿沉降所占比例最高达94%,最低也达到了77%。Cd通过农作物收割输出的量相对较小。土壤Cd年净增量主要受大气干湿沉降的制约,因此大气环境质量应是重点监控的对象。以耕作土体为研究介质,经估算,当前的Cd年平均通量可引起土壤Cd的质量分数升高0.006mg/kg。

松嫩草原区不同农业生态系统土壤动物群落特征

对温带松嫩草原区不同农业生态系统土壤动物群落特征进行了研究。结果表明 ,不同农业生态系统中 ,类群数为草地 >杨树林 >玉米田 ,个体数为草地 >玉米田 >杨树林。土壤动物的垂直分布存在一定差异性。玉米田土壤动物向下层聚集 ,草地具明显的表聚性 ,杨树林随着土层深度的变化较均匀。土壤动物群落的季节变化不同 ,玉米田秋季作物收割后 ,土壤动物类群明显减少 ,而杨树林秋季有增多趋势。草地土壤动物的季节变化代表了松嫩草原区土壤动物群落分布的特征。土壤动物群落的多样性为草地 >杨树林 >玉米田。分析了土壤动物与地温、土壤自然含水量、p H及土壤养分的相关性。

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 .

山东省农业生态系统能值分析

为了更好地评价山东省农业种植业对太阳能资源的利用情况和山东省农业的可持续发展状况,用能值分析方法对山东省农业生态系统的能值投入产出状况、环境承载情况和生态系统运行效果进行了定量分析。结果表明:山东农业生态系统的能值投入中,无偿利用的环境能值贡献率、不可更新的工业辅助能值贡献率和可更新的有机能值贡献率分别为21.0%、54.5%和24.5%;净能值产出率为5.31,环境承载力为6.42,能值密度为7.22×1011sej.m-2;基于能值分析的可持续发展指数为1.52。经分析,山东省农业生态系统能值产出效率相对较高,整体运行状况处于较好水平,但仍处于石油农业发展阶段,应引起关注。为促进山东省农业的可持续发展,应调整能值投入结构,加大农业科技的研究和推广力度,逐步减少石化能源的投入比例。

农业生态系统中杂草资源的可持续利用

杂草是农业生态系统中对农作物的生长和产量产生重要影响的伴生植物。杂草具有耐不良环境、生长快、繁殖力强等优良特性,是重要的生物资源。可利用杂草的优良基因作为农作物遗传改良的基因供体,利用其有用成分开发中医药,利用植物他感效应进行害虫生物防治,可开发成观赏植物,可作为先锋物种进行生态恢复、改良环境、促进养分循环、保护土壤微生物等。杂草的化学防除是导致杂草资源丧失的重要因素,寻找既利于杂草资源保护又不影响农作物生长的防除途径、杂草资源数据库的创建、杂草资源有益基因的发掘和开发利用,是杂草科学今后应加强的研究方向。

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.

21世纪初农业生态系统健康研究方向

农业生态系统健康是指农业生态系统免受发生“失调综合症”、处理胁迫的状态和满足持续生产农产品的能力 .目前 ,农业生态系统健康研究范围主要涉及农业生态系统健康评价方法、土壤质量和水质与农业生态系统健康的联系、农业生态系统健康与人类健康的关系、害虫生态管理对农业生态系统健康的贡献、杂草综合管理在农业生态系统健康中的作用、从生态病理学到农业生态系统健康、线虫群落作为农业生态系统健康指示生物的研究、转基因作物对农业生态系统健康的生态影响评价、农业投入政策对农业生态系统健康的影响、景观生态学在农业生态系统健康评价中的应用、农业生态系统健康与绿色食品开发等 .首先论述了农业生态系统健康研究的现状 ,介绍了农业生态系统健康研究实例———土壤健康的生物指标 ,最后提出了今后农业生态系统健康的研究方向 。

下辽河平原农业生态系统不同施肥制度的土壤养分收支

本试验是在潮棕壤上进行了 10年的定位试验 .研究了在养分循环再利用的基础上采取不同施肥制度下作物养分移出量 ,并结合施肥量计算出土壤中N、P、K养分收支 .结果表明 ,在保持农业系统养分循环再利用的基础上 ,根据养分供给力设计化肥施用量 ,不仅可实现作物高产 ,而且可平衡土壤养分收支 ,避免土壤中肥料养分过剩 (主要是N)进入环境 .并揭示了我国在 2 0世纪 70年代以前大面积农田土壤缺P和 80年代农田土壤大面积缺K的原因 .