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生态学报 2019年第24期39卷 9314-9324页

作者：刘静萍徐昔保中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

高强度的农业生产给生态环境带来诸多负面影响,如何权衡农田生态系统服务是农业可持续发展面临的重要问题之一。本文以太湖流域稻麦轮作农田生态系统为研究对象,利用基于0—10cm土壤温度、10—20cm土壤温度、水稻生物量和小麦生物量等... 详细信息

高强度的农业生产给生态环境带来诸多负面影响,如何权衡农田生态系统服务是农业可持续发展面临的重要问题之一。本文以太湖流域稻麦轮作农田生态系统为研究对象,利用基于0—10cm土壤温度、10—20cm土壤温度、水稻生物量和小麦生物量等为目标函数的PEST软件校准APSIM模型,遴选三类重要生态系统服务———粮食供给(粮食产量)、水质调节(氮流失)和气候调节(N2O排放、固碳-土壤有机碳),针对不同秸秆还田(无秸秆还田、稻秆还田麦秆不还田、麦秆还田稻秆不还田、稻麦秆全还田)和施肥模式(0、-5%,-10%,-20%)等设定16种情景模拟1986—2015年太湖流域生态系统服务变化趋势,利用自组织映射法(SOM)分析其权衡协同关系变化,以期为农田生态系统管理提供科学依据。结果表明:(1)相对秸秆还田,粮食产量、N2O排放、氮流失和土壤有机碳受施肥影响更为显著,均随施肥量减少而下降;(2)不同管理模式对固碳影响较弱,对N2O排放和水质调节影响明显,稻麦秆全还田且减量施肥5%、10%或20%情景对N2O排放抑制最为有效,减排量均超过30%,氮流失量减量大于7%;(3)粮食供给与固碳、N2O排放均存在显著的协同关系,粮食供给与水质调节、固碳与水质调节、水质调节与N2O排放呈显著权衡关系,固碳与N2O排放呈弱权衡关系;(4)基于N2O排放量和氮流失量均低于基准模拟且粮食单位产量减少低于5%的情景下,无秸秆还田且减量施肥5%(S0_F1)和稻麦秆全还田且减量施肥5%(S3_F1)两种模式相对有利于整体提升太湖流域农田生态生态系统服务。此外,APSIM模型有待更多的野外监测数据进一步校准改进以提高模型率定精度,同时需扩展不同模式影响下太湖流域农田生态系统服务综合效应评估,以获取更加科学、合理的优化模式与途径。

关键词：农田生态系统服务权衡与协同 APSIM模型太湖流域

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太湖流域农田生态系统服务模拟与优化研究

太湖流域农田生态系统服务模拟与优化研究

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作者：郭朝琼南京师范大学

学位级别：硕士

农田生态系统是自然环境和人类活动的共同产物,是重要的生态系统,为全球提供一半以上的粮食供给。但过去几十年,由于土地利用的转变以及人类不合理的管理手段,由此引发一系列农田生态环境问题,导致全球农田生态系统服务处于不断退化的... 详细信息

农田生态系统是自然环境和人类活动的共同产物,是重要的生态系统,为全球提供一半以上的粮食供给。但过去几十年,由于土地利用的转变以及人类不合理的管理手段,由此引发一系列农田生态环境问题,导致全球农田生态系统服务处于不断退化的趋势。随着社会经济的快速发展,粮食安全、生态安全俨然成为我国可持续发展道路上的突出问题。本文利用观测数据校准APSIM模型,评估太湖流域农田生态系统下3类生态系统服务(粮食供给服务—粮食产量、水质调节服务—氮流失、气候调节服务—NO排放、SOC累积)时空变化,分析3类生态系统服务的变化规律、权衡关系和影响机制;通过组合减量施肥(0%、-20%、-30%、-40%)与秸秆还田(无秸秆还田、麦秆还田稻秆不还田、稻秆还田麦秆不还田、稻麦秆全还田),构建16种情景,模拟3类生态系统服务2018-2035年变化趋势,并利用Pareto最优理论和线性加权法遴选出较优的管理模式,为太湖流域农田优化管理与调控提供科学依据。主要的结论如下:(1)1986-2017年粮食产量和SOC累积总体呈现下降趋势,氮流失呈现前期波动上升,后期下降趋势,NO排放呈现持续上升之后短暂下降趋势;空间分布上,四项服务指标呈现高度的重合性,高值区集中于太湖流域东部及东南部,低值区集中于西北部。(2)粮食产量与氮流失、粮食产量与NO排放、氮流失与NO排放、NO排放与SOC累积服务之间以协同关系为主,粮食产量与SOC累积、氮流失与SOC累积服务之间以权衡关系为主,其中粮食产量与氮流失、NO排放的协同关系为负面协同,即不期望的协同关系。(3)气象因子、土壤因子与施肥因子是影响粮食产量、氮流失、NO排放及SOC累积服务的主要驱动因子,其中施肥对四类服务指标影响最突出,呈显著正相关关系。(4)基于16种情景模拟,施肥对粮食产量、氮流失、NO排放为促进作用,对SOC累积服务表现为前期显著促进,后期无显著影响;秸秆还田可以促进粮食产量和SOC累积,抑制氮流失,但会导致NO排放加剧,其中各类还田模式对生态系统服务影响程度的大小表现为:稻麦秆全还田>稻秆还田麦秆不还田>麦秆还田稻秆不还田>无秸秆还田。(5)基于线性加权和Pareto最优理论方法筛选粮食产量、氮流失、NO排放和SOC累积服务综合效益最大化方案,建议太湖流域实施减量施肥20%且稻麦秆全还田的农田管理模式。

关键词：太湖流域农田生态系统服务权衡 Pareto最优

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迁西县农田生态系统服务价值核算研究

迁西县农田生态系统服务价值核算研究

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作者：李胜男中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

农田生态系统对人类的生存和发展具有不可替代的作用,为人类提供各种农产品的同时,提供着大量的生态服务。量化农田生态系统服务价值,有助于我们深入了解农田生态服务,提高保护农田生态系统良性运作的意识,指导农户进行合理的农田生产... 详细信息

农田生态系统对人类的生存和发展具有不可替代的作用,为人类提供各种农产品的同时,提供着大量的生态服务。量化农田生态系统服务价值,有助于我们深入了解农田生态服务,提高保护农田生态系统良性运作的意识,指导农户进行合理的农田生产和管理。本文以迁西县农田生态系统为研究对象,以生态系统服务理论、农地价值理论、可持续发展理论、意愿价值理论和灰色系统理论为理论基础,采用价值评估方法,借助统计和实地调研等辅助手段,综合估算迁西县农田生态系统服务使用价值和非使用价值;从机制运作、生产投入、生产管理和实施保障四个方面,对迁西县农田生态系统良性运作模式进行讨论,针对研究区实际情况,提出相应措施。农产品生产服务、固碳制氧服务、涵养水源服务和保持土壤肥力服务是迁西县农田生态系统的主导服务。2013年迁西县农田生态系统服务总使用价值约为29.48×108元,单位面积服务价值为42839.02元/hm2。作物在保障粮食安全和农民基本生活方面作出了巨大贡献,而干果的经济价值占总的农产品价值的60.61%。养分流失及温室气体排放,给生态系统带来了巨大的负价值。而迁西县积极发展观光旅游农业,兴办各种采摘园,为农田生态系统的景观服务价值增加作了贡献,2013年单位面积非使用价值达到5800元/hm2。根据灰色关联分析并运用主成分分析验证,得出耕地面积、农业人口、农用化肥施用量等因素对迁西县农田生态系统服务价值变化具有显著影响。基于迁西县地形、气候、农田土壤条件及当地的社会经济现状,从发展观光旅游、提高农田生态系统景观价值的角度出发,迁西县应从机制运作、生产投入、管理和实施保障四个层面建立农业生态补偿机制,调整产业结构,提高农业科技水平,为发展生态农业、休闲观光农业建立专项资金、健全农田环境政策法规。

关键词：农田生态系统服务意愿价值法灰色关联分析主成分分析良性运作

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淮河流域城市扩张对农田生态系统服务的影响

淮河流域城市扩张对农田生态系统服务的影响

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作者：卫彦宏山西师范大学

学位级别：硕士

淮河流域是我国重要的粮食生产基地、能源矿产基地和制造业基地,也是国家实施鼓励东部率先发展、促进中部崛起发展战略的重要区域,在我国经济社会高质量发展中占据十分重要的地位。作为我国的粮食主产区之一,淮河流域以约占全国12%的耕... 详细信息

淮河流域是我国重要的粮食生产基地、能源矿产基地和制造业基地,也是国家实施鼓励东部率先发展、促进中部崛起发展战略的重要区域,在我国经济社会高质量发展中占据十分重要的地位。作为我国的粮食主产区之一,淮河流域以约占全国12%的耕地面积提供了约占全国粮食总产量六分之一的粮食产量和约占全国四分之一的商品粮,并承担着全国五分之一以上的新增粮食生产任务,在保障我国粮食安全方面的作用大有可观。快速城市化在推动流域经济发展的同时,也显著改变了流域的土地利用格局,大量农田转换为其他土地利用方式,尤其是城市建设用地,为流域的生态系统服务带来了负向价值。探究淮河流域城市扩张与农田生态系统之间的关系,在推动流域发展与生态保护间寻找平衡点,为国家粮食安全战略导向下实现农田生态系统稳定与可持续提供科学依据。本研究以典型区域淮河流域为研究区,基于土地利用数据分析了2000-2020年淮河流域城市扩张时空过程,研究了2000-2020年淮河流域农田生态系统服务价值时空变化特征及其驱动因素,揭示了淮河流域城市扩张对农田生态系统的胁迫效应。研究结果表明:(1)2000-2020年淮河流域城市扩张规模和速度呈现增长趋势,城市扩张幅度在四个研究时段中分别为2.71%、3.33%、4.20%和15.41%,各城市在不同研究时段中经历了不同程度的城市扩张过程,城市扩张类型由缓慢扩张、快速扩张占主导发展为高速扩张占主导,空间上不同研究时段分别表现出北高南低、东高西低、中间高四周低和西高东低的分布特征;城市扩张模式以边缘型为主,其次为飞地式,内部填充式一直不是淮河流域城市扩张的主要扩张模式。(2)2000-2020年淮河流域农田生态系统服务价值总体呈现下降趋势,损失了4.63%,旱地生态系统服务价值在20年中持续下降,损失了7.12%,水田生态系统服务价值在20年中呈现V字型变化,2000-2015年持续下降,损失了2.84%,2015-2020年增长了6.12%。空间上,农田生态系统服务总价值和水田生态系统服务价值呈现南高北低的空间特征,旱地生态系统服务价值呈现中间高、四周低的空间特征,这种空间分异是受到自然因素和人为因素的共同作用形成的,人为因素的贡献度高于自然因素,人为扰动显著增强了淮河流域农田生态系统服务价值的时空分异。(3)城市扩张对农田生态系统具有胁迫效应。农田规模方面,2000-2020年淮河流域耕地流失呈现加剧态势,20年中共减少4.47%,平均流失面积为402.08km/a。各城市耕地流失规模和速度呈现出差异性,耕地是淮河流域城市扩张的主要来源,耕地流失多发生在原有城市建设用地周边,流域中部城市扩张侵占农田现象更为显著。生态环境质量方面,2000-2020年,淮河流域农田的生态环境质量出现了不同程度的下降,流域中部地区下降显著。农田生态系统服务价值损益方面,20年中由于城市扩张造成农田生态系统服务价值损失呈现增长趋势,由第一研究时段损失5.72亿元增加至第四研究时段的190.78亿元,而水田的水资源供给价值在不同研究时期均表现为增长。此外,城市扩张侵占农田斑块的生态系统服务功能间以协同关系为主,权衡关系主要发生在水资源供给与其他服务间。

关键词：城市扩张农田生态系统服务驱动因素遥感生态指数(RSEI) 淮河流域

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“绿色”农田推进高标准农田高质量建设

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农业展望 2021年第9期17卷 90-95页

作者：曾勰婷王征吴长春谢耀如农业农村部耕地质量监测保护中心北京100125 农业农村部农田建设管理司北京100125

高标准农田建设是巩固和提高粮食综合生产能力、保障粮食安全、提高农业质量效益和竞争力、提升耕地质量的重要举措。农田也是半自然半人工生态系统。高标准农田高质量建设需注重贯彻绿色发展理念和加强生态文明建设要求,实施"绿色"建设... 详细信息

高标准农田建设是巩固和提高粮食综合生产能力、保障粮食安全、提高农业质量效益和竞争力、提升耕地质量的重要举措。农田也是半自然半人工生态系统。高标准农田高质量建设需注重贯彻绿色发展理念和加强生态文明建设要求,实施"绿色"建设,充分发挥农田生态系统多种功能。通过实地调研西北区等典型区域农田建设项目区分析了当前农田建设存在的绿色短板,结合"十四五"时期中国农业农村发展重点,明确了推进绿色农田建设的重要意义,基于实地调研和农田生态系统功能研究,总结归纳了推进绿色农田建设示范的主要做法。最后,提出了推进绿色农田建设的对策建议。

关键词：高标准农田绿色农田农田生态系统服务高质量建设

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乡村振兴视角下农田生态补偿标准的量化研究——以广州市为例

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农村经济与科技 2023年第1期34卷 11-14页

作者：刘利花刘向华广东第二师范学院马克思主义学院广东广州510303 河南农业大学经济与管理学院河南郑州450046

以广州市为例,采用当量因子法评估广州市农田生态系统服务的正价值,采用影子价格法、替代法等评估广州市农田生态系统服务的负价值。以广州市农田生态系统服务净价值为依据,引入区域社会发展阶段系数,确定广州市农田生态补偿标准。结果... 详细信息

以广州市为例,采用当量因子法评估广州市农田生态系统服务的正价值,采用影子价格法、替代法等评估广州市农田生态系统服务的负价值。以广州市农田生态系统服务净价值为依据,引入区域社会发展阶段系数,确定广州市农田生态补偿标准。结果表明,广州市农田生态系统服务正、负价值分别为138 692.97、10 065.37元/hm2,正价值是负价值的13.78倍。其中,负价值的主要来源为化肥的使用、农业水资源消耗,这两者带来的负价值占总负价值的比重为80.81%。确定的2020年广州市农田生态补偿标准为37 945.14元/hm2,需要支付的农田生态补偿总额度为33.95亿元,占当年广州市一般公共预算收入的比重为1.97%,在政府的财政支付能力之内,说明该补偿标准具有实践可行性。

关键词：农田生态系统服务农田生态补偿标准广州市

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