中国省域农田生态系统碳足迹时空演变分析

以2001—2020年中国31个省域主要农田投入、产出及耕地面积等有关统计资料为基础,对中国农田生态系统的碳吸收、碳排放和碳足迹进行核算,并分析其时序和空间格局演变特点。结果表明:(1)从时间上看,农田生态系统碳吸收总量呈波动上升态势,其中农作物碳吸收能力最强的是玉米;农田生态系统碳排放总体呈上升趋势,增长幅度为11.10%,化肥在主要碳排放途径中占比最高,达到了56.26%;农田生态系统碳足迹由2001年的16.37×10^(6)hm^(2)下降到2020年的13.41×10^(6)hm^(2),整体呈现出碳生态盈余。(2)从空间上看,中国31个省域的农田生态系统碳足迹在总量上存在明显差异,呈现出东部和北部高、西部低的分布格局,且海南和西藏等呈大幅度增长趋势,天津和上海等呈下降趋势;受耕地面积和农作物播种面积的影响,单位面积碳足迹整体呈先增长后下降的趋势且各省域之间呈现出显著差异,其中单位面积碳足迹最大的北京和最小的广西之间相差0.35 hm^(2)/hm^(2)。

陕西省农田土壤生态系统碳汇时空演变特征

在2005—2020年陕西省农田土壤生态系统碳汇测算的基础上,采用标准差椭圆、空间自相关、冷热点分析等方法,对其碳汇时空演变特征进行研究,以期揭示土壤碳汇时空异质性,合理制定区域适宜的农田管理政策。结果表明:1)2005—2020年陕西农田土壤碳汇总量整体呈波动上升趋势,碳汇量从每年的58.83×10^(4) t上升至76.51×10^(4) t;碳汇类型以施用肥料碳汇为主。2)空间上呈现“中间高,南北低”的分布格局。高值区域主要分布在咸阳、渭南、西安和宝鸡,低值区域分布于榆林、安康和商洛。3)空间分布重心整体存在向北略东移动的趋势,分布范围呈先收缩后扩张的态势,西北地区对整体碳汇空间格局影响作用加强。土壤碳汇强度具有空间正相关性,冷热点空间分布集聚程度呈现波动稳定的特征。

近50年来重庆南川市三泉镇喀斯特区农田生态系统的演替分析

农田生态系统是受人类生产活动影响显著的一种半自然人工生态系统,其演化过程是自然与人类活动共同作用的结果。喀斯特区农田生态系统具有空间分布上的破碎性、受水分限制明显、对外界影响既敏感又脆弱、人口压力巨大等特征。近50年来,南川市三泉镇农田生态系统由单纯的粮食生产系统向多种经营生态系统发展,复种指数不断上升,水田比例不断提高。随着农田生态系统组分的增多,其结构日趋复杂,农田生态环境逐步改善,农田生态系统正向良性方向发展。该区今后应因地制宜发展农业生产,加强农田基本建设,实施农业综合开发,促进农田生态系统稳定持续发展。

成都平原经济区耕地生态系统涵养水源价值时空演变特征

研究目的:全面认识耕地生态系统涵养水源价值时空演变过程和演变特征。研究方法:采用影子工程法、替代市场法测算了1998—2012年成都平原经济区各县(区、市)耕地生态系统涵养水源价值,并借助Geo Da和Arc GIS软件,分析了耕地涵养水源价值时空变化特征。研究结果:(1)1998—2012年间,成都平原经济区耕地涵养水源价值总体呈现急剧减少向缓慢减少的变化趋势,其中,1998—2003年耕地生态系统涵养水源价值从276.49×108元/a,减少到234.95×108元/a,年变化率为3.31%;2003—2012年耕地生态系统涵养水源价值从234.95×108元/a,减少到223.77×108元/a,年变化率为0.54%。(2)成都平原经济区各县(区、市)的耕地涵养水源价值在空间关联上呈正相关,相关系数达0.4775,说明耕地涵养水源价值减少率大(小)的县(区、市)趋于和减少率大(小)的县(区、市)相邻接。(3)对耕地涵养水源价值的时间变化与空间分布进行空间叠加分析,得到耕地涵养水源价值时空变化5种模型,该模型实现了时间和空间两个抽象的事物可视化,最大程度反映了成都平原经济区耕地生态系统涵养水源价值时序变化和空间关联性。研究结论:借助Geo Da和Arc GIS进行耕地涵养水源价值变化空间关联性分析,准确表现出耕地涵养水源价值变化的时空特征。

长白山地区龙井县农田生态系统的演变机制及调控战略研究

本文用系统分析法从宏观角度研究了长白山地区龙井县农田生态系统的演变特点和机制,建立了系统功能对人为因子和自然因子的响应模型,进而提出了控制其进一步稳定发展的措施。 分析表明,龙井县农田生态系统自1949年以来的演变有三个显著特点:1.系统功能伴随波动而提高。其提高主要是因为人工辅助能投入的增加,而波动的直接原因是生育期内气温的年际变化大。 2.农田土壤逐渐退化。原因有两个;农田生态系统长期投入少而取出多;水土流失严重,这也是系统功能波动大的一个潜在原因。3.作物种类趋于多样化。这主要与政策变化有关。 以保证龙井县农林生态系统在未来的演进过程中功能稳定提高为目的提出了宏观调控战略,在龙井县应建立和完善三种复合生态系统,即平原区种养加复合生态系统;丘陵台地区林草田复合生态系统;低中山区林特牧复合生态系统。

区域农田生态系统碳足迹时空演变研究——以黑龙江省为例

为区域低碳农业和生态振兴提供数据支持,助力我国“双碳”目标的实现,以黑龙江省为例探究区域农田生态系统碳动态特征,基于2000—2020年黑龙江省13个地级市的农业生产投入等数据,构建农田生态系统碳足迹模型,分析黑龙江省农田生态系统碳足迹时空变化,并利用ArcGIS分析农田生态系统碳排放的空间相关性。结果表明:黑龙江省农田生态系统碳吸收和碳排放呈现上升趋势,碳足迹呈现波动变化特征,空间上均为“西南高、东北低”的分布格局。综上,黑龙江省农田生态系统表现为碳生态赤字,发挥碳源功能,2010年起碳生态盈亏呈现增长趋势,表明碳源功能逐渐减弱。由此有针对提出加强田间管理、实现农田固碳减排的策略建议。

江苏省农田生态系统净碳汇时空演变特征

定量研究区域农田生态系统净碳汇的空间结构及其时空变化特征对挖掘农田生态系统的多重功能,合理制定区域适宜的农业减排政策具有重要意义。在测算2005~2019年江苏省农田生态系统净碳汇的基础上,采用标准差椭圆、空间自相关、探索性时空数据分析等方法,对江苏省农田生态系统净碳汇的时空演变特征进行研究。结果表明:(1)江苏省农田生态系统净碳汇呈现“西北—东南”的空间分布格局,且在收缩中趋于集聚化,净碳汇重心总体上朝西北方向移动;(2)江苏省农田生态系统净碳汇在全局上存在显著的空间正相关,局部则呈现较为稳定的“北高南低”的空间集聚特征;(3)江苏省农田生态系统净碳汇局部空间格局的动态演化差异明显,局部空间结构和空间依赖方向上均表现出较强的稳定性。相比较而言,苏中地区较苏南、苏北地区具有更加动态的局部空间结构,而盐城市区、启东市及泰州市区在空间依赖方向上具有较大的波动性;(4)农田生态系统净碳汇的局部空间关联格局较为稳定,局部空间联动性较弱,空间集聚性表现出较高的路径锁定特征。

气候变化背景下旱地农田生态系统生态缺水变化研究——以武川县为例

近50年以来,由于受气候变化以及高强度的农业生产活动的影响,我国北方旱农地区脆弱的生态环境日益恶化,农田生态系统出现了明显的退化趋势。生态缺水是旱地农田生态退化的主要原因。文中以我国北方旱地农业区的典型县-内蒙古自治区武川县为例,探讨了气候变化背景下旱地农田生态系统生态缺水的变化趋势。研究结果表明:武川县气候正在向干暖化趋势发展,特别是近20年以来,干暖化趋势更加明显。1991-2010年武川县农田生态缺水量呈上升趋势,上升幅度分别为马铃薯45.99mm/10a,春小麦55.40mm/10a。降水是影响生态缺水量的主要因素。在气候干暖化背景下,武川县农田生态系统生态缺水量随降水量的减小而增加,气候变化加剧了旱地农田生态系统的退化。在旱农地区,气候变化背景下旱地农田生态系统退化趋势需要引起全社会的高度关注与重视。