基于多退耕情景的吉林省中部黑土区固碳潜力与增汇格局研究

[目的]以农业固碳增汇为目的,结合耕地资源稳定性识别需开展生态退耕的地块,探究典型黑土区未来多梯度退耕情景下的固碳潜力与增汇格局,为优化黑土区耕地空间适宜性和丰富东北地区农业减排固碳理论提供依据。[方法]基于吉林省中部黑土区2005年和2020年土地利用数据,通过PLUS-Markov耦合模型和InVEST模型模拟多梯度退耕情景,并对研究区碳储量及因生态退耕所引起的固碳潜力变化及增汇情况进行测算。[结果](1)设定自然发展情景及A,B,C共3类退耕情景,模拟强度递增。在A,B,C情景下需要退掉的耕地面积分别为1.5×10^(4) hm^(2),2.65×10^(4) hm^(2),3.8×10^(4) hm^(2),主要受社会经济因子驱动较强,约占总贡献度的30%。从退耕类型上看,退耕还林范围分布较广,主要集中在四平市、东辽县和长春市等地,退耕还草规模较小但呈现空间集聚特征,多在双辽市和农安县等地;(2)随模拟退耕强度增大,研究区碳储量呈上升趋势,在退耕情景A,B,C下预计分别达到7.26×10^(6) Mg, 7.27×10^(6) Mg和7.27×10^(6) Mg,整体呈现由东南部向西北部递减的分布特征,其中高碳汇地区主要集中分布于舒兰市、永吉县和桦甸市等地。(3)不同退耕情景下,研究区增汇格局相对稳定,多集中在研究区东部和南部。综合权衡粮食安全因素和农业固碳需求,建议参考退耕情景B开展生态退耕,四平市、东辽县和长春市将成为吉林省中部黑土区重点农业固碳增汇单元,预计可增加碳储量分别达到1 963.4 Mg, 806.48 Mg与703.06 Mg。[结论]吉林省中部黑土区农业固碳减排依赖于漫川漫岗区的边际不稳定耕地退耕还林,应科学权衡耕地的产能状况和生态效应布局退耕工程、制定退耕时序,同时结合全域土地综合整治调节粮食产能,以达到提升黑土区耕地空间适宜性和农业系统可持续性的目的。

黄土丘陵区退耕前后典型流域农业生态经济系统能值分析

应用能值分析理论和方法,从资源的投入和产出结构角度对黄土丘陵区退耕还林草政策实施前后纸坊沟流域农业生态经济系统的资源利用、环境压力、能值指标变化及生态经济效益进行比较研究。结果表明:退耕前,该流域农业生态经济系统农产品总产出能值为7.53E+18 sej,退耕后减小了1.50E+17 sej,单位面积农产品生产力由退耕前的5.38E+15 sej/hm2上升到退耕后的1.68E+16 sej/hm2,畜产品的产出能值有所下降。退耕后系统生产优势度指数由退耕前的0.60上升到0.72,系统稳定性指数由退耕前的0.51增加到退耕后的0.53,退耕后流域人口承载力较退耕前大。退耕前后该流域能值投入率及环境负荷几乎无变化,净能值产出率由0.11增加到0.29,退耕前流域人均能值用量为5.16×1015 sej,退耕后增加到5.41×1015 sej,系统可持续发展指数由退耕前的2.55上升到退耕之后的6.69。退耕后,能值-货币比为2.21×1012 sej/＄,与退耕前相比变化不大。为了使该流域的农业生态系统更加持续稳定的发展,需进一步调整农业结构,优化资源投入配置,提高资源生产效率,减小环境负荷,逐步走向系统可持续性不断增强的健康发展轨道。

生态退耕与植被演替的时空格局

综述了多重尺度上生态退耕的时空格局及其对植被演替时空变异影响的研究进展,提出了生态退耕与植被演替的时空格局研究方向。在自然和人文等因子的驱动下,全球兴起了生态退耕的热潮,生态退耕类型正在由人工恢复为主向自然弃耕为主发展。尽管国内外很多学者开始关注不同尺度上生态退耕的时空格局及其影响因子,但是生态退耕的时空变异性研究仍然比较薄弱,尤其缺乏多重尺度上生态退耕时空格局及其驱动因子的综合研究,在很大程度上限制了研究结果外推。研究表明,受到多因子的综合影响,生态退耕后植被演替呈现出复杂多样的时空变化特征;退耕植被演替研究从植物群落结构特征分析为主向群落功能分析发展,从传统的演替过程规律分析转向退耕植被演替的时空变异性分析;相对来说,生态退耕后植被演替的时空分异、影响因子和机制方面的研究比较薄弱。加强多重尺度上生态退耕时空格局与植被演替时空变异的综合研究是将来的研究重点。

黄土高原安塞县生态退耕情景及农业影响

退耕还林是目前黄土高原恢复生态环境和控制水土流失的主要政策。为搞清政策驱动下黄土高原生态退耕的基本情景,以安塞县为例,利用2000年土地利用图和地形坡度图,以地形坡度15o、20o和25o为退耕界限,借助GIS空间分析技术,模拟和分析了安塞县生态退耕的规模、空间分异特点及退耕补贴需求和对农业的影响。研究结果表明:安塞县合理的退耕坡度界限应在20o-25o之间,北部的镰刀湾、王家湾、化子坪、坪桥、郝树坪和南部的楼坪6乡镇可考虑退耕20o以上的坡地,其他8乡镇宜退耕25o以上坡地。

土地利用总体规划中生态退耕规划标准指标体系构建与应用

生态退耕规划标准是新一轮土地利用总体规划编制过程中确定生态退耕布局和规模的准则和依据。针对目前生态退耕规划仅从改善生态环境的单一目标出发,而忽视生态退耕对区域粮食安全、经济发展影响的情况,该文以河北省为例,根据整体性、综合协调、科学和可操作性的原则,构建了生态退耕规划标准指标体系;并以河北省下辖11个行政市为评价单元,应用层次分析法进行河北省生态退耕区域评价;应用最小人均耕地面积的概念,确定生态退耕规模。根据评价单元各因素和综合得分情况,河北省可划分为重点、次重点和一般生态退耕区。预计到2020年河北省生态退耕总规模约为61.09×104hm2。

生态退耕对安塞县土地利用及其生态服务功能的影响

以生态系统服务价值作为衡量区域生态服务功能的指标,对安塞县1998-2006年间生态服务功能的变化进行了分析。根据黄土丘陵沟壑区耕地坡度与水土流失相关关系以及农户调查数据,对安塞县耕地扰动调节、水分调节、水供应、侵蚀控制以及不同坡耕地食物供应能力的生态服务价值指数进行了修正。在此基础上,分析了安塞县退耕还林还草政策对区域生态服务功能变化的影响。结果表明:生态建设措施使得安塞县生态恶化的趋势得到扭转,其生态服务功能在1998-2006年间增加了12%,其中缓坡耕地、中坡耕地和陡坡耕地的退出,对安塞县生态服务功能增强的贡献率分别为25%,48%,27%。文章还对生态建设的监督与投资进行了讨论,认为基于实验的生态系统功能监测与评估技术才是生态系统服务价值评估的基础;生态建设所带来的生态效益的主要获益者是更大空间范围的利益相关者甚至全社会,因此作为社会代表的政府应成为生态建设的主要投资主体。

生态退耕对粮食生产的影响探讨——以陕西黄土高原水土流失区为例

通过对陕西黄土高原水土流失区生态退耕对粮食生产产生的可能影响分析表明:生态退耕将减少粮食产量近30×104t,按1999年该区农业总人口665×104计算,人均减少粮食45 kg。从生态退耕的正面影响看,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的增加;同时技术进步、中低产田改造等农业基础设施的建设和生态环境的改善,势必也对粮食生产产生促进和推动作用。粮食需求预测显示,2010年陕西黄土高原水土流失区粮食总量达693.92×104t,在人均400 kg、420 kg、450 kg水平下粮食需求分别为475.54×104t、499.32×104t和535.01×104t,粮食总需求均小于总供给。这意味着生态退耕不会对该区的粮食安全构成较大威胁,但也决不能对粮食安全放松警惕。

西部地区耕地后备资源开发利用和生态退耕的初步分析

本文通过分析西部地区生态环境和土地利用状况,以调查数据为基础,综合评价耕地后备资源和坡耕地的开发利用,为西部开发生态退耕和耕地保护战略实施提供决策依据。

陕北生态退耕区植被群落土壤贮水量与入渗特性

为了研究陕北生态退耕区土壤水文特性,对吴起县县城周边各植被群落土壤贮水与入渗特征进行了研究。结果表明:吸持贮水量和饱和贮水量之间、初渗率和稳渗率之间变化趋势基本相同,而滞留贮水量和饱和贮水量之间的相关性不大;土壤贮水量与入渗率在不同土地利用类型、地貌类型和坡向间变化;草本植被土壤水分入渗性能与坡度、坡向、株均高、容重、非毛管孔隙度、群落密度和海拔因子密切相关。

黄土高原生态退耕政策实施效果及对农民生计的影响

鉴于国家把退耕政策作为推动黄土高原生态环境恢复的关键举措,以宝塔区和安塞县为案例区域,采用农户问卷调查方法,分析了近年来的退耕状况以及退耕政策对农民生计的影响。结果表明:被调查农户人均退耕坡地0.205 hm2,退耕指数达79.21%;2003年479农户因退耕导致的粮食减产量人均74 kg,得到政府补贴人均171元;退耕补贴对贫困农户的影响程度较大,停止退耕补贴后存在反垦可能性。2003年被调查农户人均现金收入1492元,主要来源于外出打工、卖粮菜、退耕补贴、卖畜禽产品和做小生意等。未来几年,能获得稳定收入且报酬相对较高的行业是农民谋生的首选,有资金积累或一定技能的农户正在将生计转向高附加值农业或第三产业。

延安市退耕对生态的影响及其人文驱动因素分析

在对延安市生态退耕特征分析的基础上,阐释了其对生态系统服务功能的影响,并借助STIRPAT模型探究了生态退耕过程中耕地面积变化与其人文驱动因素的定量关系。研究表明:2000—2013年延安市以耕地、林地、草地为主要景观类型,而耕地面积大幅度减少,林地、草地面积稳步增加,且耕地主要转化为林地、草地,分别占其转出量的28.627%,66.664%;延安市2000—2013年生态服务价值稳步增加,增长率为7.624%,年均增长量为1.416亿元,而耕地、草地、林地生态系统服务价值贡献率依次递增,建设用地比重逐渐增大,水域及荒漠则波动变化,且单项生态系统服务功能值变异系数逐渐降低,各项生态服务功能呈现均衡化发展趋势;人口数量增加、社会经济增长、产业结构调整对耕地面积减少具有积极作用,而非农业人口数量增加及农村经济水平提升能够促进耕地面积的增加,各驱动因素综合影响着耕地面积变化及生态退耕过程与生态系统结构,并对区域生态系统服务功能影响显著。

中国生态退耕重要阶段耕地面积时空变化分析

为了兼顾生态退耕过程中的生态安全和食物安全,开展中国生态退耕政策实施重要阶段(1999—2008)的耕地时空变化特点的研究十分必要。根据各省市级耕地增减变化数据,利用分布重心计算模型和分区比较方法,探讨了中国耕地面积时空变化的总体特征。结果表明,从区域尺度分析,研究时段内耕地面积减少幅度排序为:西部>东部>中部;生态退耕政策实施的重要阶段可划分为2个时期:一是生态退耕前期,以耕地面积急剧减少、面积分布重心向东移动为特征;二是生态退耕后期,以耕地面积缓慢减少、面积分布重心向北迁移为特点;生态退耕、农业结构调整和建设用地占用所造成的耕地变化,对耕地面积分布重心迁移的影响较大。研究结果提示,建设用地占用优质耕地是制约中国耕地整体生产能力提高的重要因素,而耕地分布重心向北移动使生态退耕的成效面临挑战。

生态退耕工程中的生态补偿问题及其补偿方法

在深入剖析生态补偿之关键问题的基础上,从生态退耕的具体过程入手,将生态补偿的内容细分为退耕损失补偿,产业结构调整补偿,种苗费及相关投入补助,种植及管护报酬,生态收益5个重要组成部分,并提出了相应的补偿途径。新的补偿方法科学、高效、公平,在实践中具有较强的可操作性,可为国家今后完善西部生态退耕管理体系提供科学依据。

大规模生态退耕对陕北丘陵沟壑区农村社会经济的影响——以县南沟和燕沟小流域为例

为探讨大规模退耕对当地农村社会经济的影响 ,以快速农村评估法为理论基础 ,对县南沟和燕沟 2条小流域 1999年开展退耕还林还草工程以来 ,流域社会经济变化情况进行分析。结果表明 ,退耕虽造成当地粮食减产和粮食收入减少 ,但也促进了农业产业结构的调整和家庭收入的多元化。针对退耕负面效应 。

论华北农牧交错区退耕区域生态系统生产力的演替与增进机制

【目的】讨论华北农牧交错区以退耕为特征的生态系统生产力的演替与增进机制,为区域保持持久生态恢复和经济发展的动力提供思路和技术依据。【方法】采用实证研究和理论分析相结合的方法。【结果】在退耕后的生态系统中,退耕子系统的生物生产力比农作子系统降低38.34%～72.3%,其主要功能应偏重社会性的资源环境生产力,使理想中的"退耕-还草-养畜-赚钱"的良性循环难以实现。伴随退耕子系统的分化,农作子系统在自然与社会资源等方面汇集叠加,为退耕区域生态系统启动经济生产力新属性的阶跃奠定了基础。实证研究表明,通过退耕子系统与农作子系统的再度耦合,以及通过同田块创造以水肥为中心的微域生境分化与作物生产耦合,可使系统经济生产力提高8.85～13.35倍。【结论】退耕后生态系统的结构重建与开放运行,发挥市场经济下区域间互补性合作生产优势、建立开放式农牧生产结构,是华北农牧交错区系统生产力增进的重要机制。

陕北黄土高原坡耕地生态退耕经济效益评价与分析

以陕西省陕北黄土高原地区生态退耕县为例 ,利用经济效益评价的指标计算方法 ,并采用定性与定量相结合的评价原则对坡耕地种树、种草、发展经济的效益进行了分析、评价 。

内蒙古生态退耕的分析研究—以呼和浩特市和林格尔县为例

呼和浩特市和林格尔县位于内蒙古自治区中部,是个山地、丘陵比例高达70%的贫困县,多年来,由于地貌、土壤、气候等自然条件限制,以及滥垦、粗放经营等人为因素影响,引起水土流失、风蚀沙化等一系列土地与环境问题,所以需重新审视耕地利用状况。本文以景观生态学的角度,对内蒙古呼和浩特市和林格尔县在2000年西部大开发土地资源调查结果进行研究,分析该地农田景观现状及其存在问题,论述了其进行农田景观结构调整与生态退耕的必要性,依据区域自身特点和景观生态学原理,提出相应的景观生态建设途径。

我国生态退耕工程的政策保障体系研究

生态退耕工程从1999年试点实施以来,取得了显著成绩,但同时政策体系本身的缺陷和贯彻实施中的问题也逐渐显现出来。在目前我国退耕政策正处于面临质疑与挑战的关键时期,加快完善相关的政策保障体系,对于确保生态退耕工程的顺利完成和最终目标的全面实现具有极其重要的意义。本文通过对西部退耕工作中现存主要问题的剖析,综合得出为保证退耕工程顺利实施,西部生态退耕政策保障体系所应具有的内涵和框架体系,以求为国家制定更为完善的生态退耕政策提供合理建议和科学依据。

陕西省生态退耕县坡耕地分布及其生产效益的影响因素分析

以陕西省33个国家级生态退耕县的坡耕地为研究对象,运用定性、定量相结合的方法,在大量实际调查并结合各县(区)的地理特征、农业种植业区划、地貌类型的基础上,对陕西省生态退耕县坡耕地的分布进行了分区,并对影响坡耕地生产效益的主要因素进行了较为全面的分析.认为,加快坡耕地退耕还林还草,调整土地利用结构和产业结构,已成为实现山川秀美工程和可持续发展战略的当务之急和必由之路.