京津冀地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响

[目的]文章旨在研究京津冀地区各城市生态系统服务价值的时空差异,为京津冀地区土地利用与生态环境保护提供参考。[方法]计算土地利用动态度和土地利用强度指数,构建生态系统服务价值模型,分析生态系统服务价值对土地利用强度的敏感性。[结果](1)2000~2015年期间,北京市以林地和建设用地为主,天津市以耕地和建设用地为主,河北省以耕地和林地为主;(2)京津冀地区生态系统服务价值从2000年的4 498.05亿元增加到2005年的4 655.65亿元,2015年下降到4 547.64亿元,其中,天津市、唐山市、沧州市和廊坊市的生态系统服务价值下降幅度较大,分别为7.16%、15.8%、7.62%和14.73%;(3)土地利用强度的变化对城市的生态系统服务价值影响较小,生态系统能够适应目前土地利用的变化。[结论]应该根据京津冀地区城市特点,制定差异化政策,优化土地利用结构,实现土地资源的可持续利用。     

吉林省农用地生态服务功能价值时空演化研究

[目的]该研究从农用地的功能出发,以吉林省9个地市(州)作为研究对象,研究吉林省农用地生态服务功能价值时空演化规律。[方法]运用影子工程法、碳税法、造林成本法和替代法等多种方法测算2005—2015年吉林省农用地的生态服务功能价值,并运用Ar GIS10. 2对2005—2015年吉林省农用地生态服务功能的时空演变进行研究。[结果](1) 2005—2015年辽源市、白山市、四平市、松原市、通化市和延边州等农用地生态服务功能价值分别下降为-24. 33%、-22. 69%、-15. 88%、-12. 53%、-12. 09%、-5. 34%;(2) 2005—2015年白城市、吉林市和长春市农用地生态服务功能价值上升为25. 9%、7. 83%、0. 21%;(3) 2005—2015年吉林省林地和耕地的生态服务功能价值大于草地和水域的生态服务功能价值。[结论] 2005—2015年吉林省农用地生态服务功能价值存在着空间差异,呈现东高西低之势,究其原因是因为吉林省东部地区为低山丘陵地带,林地、水域面积大,生态环境保护比较好,而中西部地区为松辽平原,耕地面积较大,林地和草地面积较小,且伴随经济发展,城市发展不断蚕食农用地,使得农用地面积减少所致。研究结果旨在为保护生态环境、完善农用地价值补偿制度、保护农用地等方面政策的制定提供理论依据。     

淮海经济区城市土地集约利用时空分异研究

文章应用GIS空间分析技术并采用综合指数法、变异系数法、重心转移分析等方法研究了淮海经济区土地集约利用水平的时空变化与分异,结果表明:(1)2000—2015年研究区20个城市土地集约利用水平均有不同程度的增长;(2)从时空分布来看,研究区土地集约利用水平分化程度呈现逐年增大的趋势,位于区域东部及北部江苏和山东下辖城市土地集约利用水平增长速度快于西部及南部城市;(3)2000—2015年研究区城市土地集约利用水平重心多数年份位于徐州,迁移方向向东向北;(4)2000—2011年研究区土地集约利用水平变异系数整体呈现出增大的趋势,2012—2015年变异系数差距虽未增加,但依然较大;(5)土地集约利用水平一定程度上反映了经济发展的水平,经济发展水平具有时间的滞后性。     

关键驱动力作用下的新疆生态系统服务时空格局分析

[目的]恶劣的生态环境和有限的资源驱动着新疆特殊生态系统服务的形成,人类又通过对生态系统服务的消费来满足和提高自身福祉,需要研究其时空变化并辨识主要驱动因素,支持区域可持续发展。[方法]文章构建了融合不同土地利用类型生态系统服务的价值量排序及服务功能强度矩阵的生态系统服务评估体系,并耦合3种关键驱动因子以评估各个因子的驱动强度,实现对生态系统服务热点与冷点变化的驱动及迁移分析。[结果]2000—2010年全疆生态系统服务总体增加,这一时期生态系统服务的热点区大部分转变为2010—2015年的冷点区,且15年来生态系统服务总体呈现小幅下降趋势。3个时期北疆和南疆人为干扰强度均呈增加趋势,由其驱动的生态系统服务则相应减小;南疆地区植被覆盖范围极其有限,故对生态系统服务驱动强度低;降水在北疆和南疆都能够产生高生态系统服务,但降水量的不稳定性能够使生态系统服务产生较大波动。相比于南疆地区,北疆生态系统在外界干扰下能够体现出更强的抗性和整体性,从而实现相对高效的生态系统服务输出。[结论]对关键驱动因子作用下的生态系统服务进行时空变化分析,有助于理解当地生态系统产生变化的原因,从而为当地生态环境保护提供参考。     

陕西省县域土地利用多功能性时空分异及影响因素研究

[目的]土地利用多功能性是土地利用可持续发展的重要途径,通过对陕西省土地利用多功能性时空分异与影响因素的研究,探讨不同县区时空上的变化与作用关系。[方法]构建"社会—经济—生态"可持续发展三维指标体系,同时确定了契合研究区背景的指标阈值,分析了2000—2015年陕西省土地利用多功能性时空分异,并借助地理探测器探究了2015年区域土地利用多功能性的影响因素。[结果](1)2000—2015年陕西省县区土地利用单项功能及总功能值逐步提高、但动态变化幅度不大、单一功能向多功能缓慢转变,仍以生态功能为主;(2)陕西省生态功能对土地利用总功能的影响最强为0.308,人口密度、土地垦殖率、封山育林总面积分别为社会、经济、生态功能的主要指标,且各层级因素两两交互后协同关系显著。[结论]土地利用多功能性研究为维护社会、发展经济、保护生态提供有力的科学依据,是促进区域土地可持续发展有效手段之一。     

基于生态足迹模型的川西南高原地区生态安全评价*——以甘孜藏族自治州为例

[目的]生态安全对一个国家或地区的社会经济发展和资源的可持续利用具有重要作用,研究生态安全现状及其动态变化为解决特定区域的生态安全问题提供理论参考。[方法]以生态足迹模型为理论依据,通过人均生态赤字/盈余、万元GDP生态足迹、生态压力指数、生态足迹多样性指数和生态协调系数综合评定2009—2015年川西南高原地区甘孜藏族自治州发展的生态安全状况。[结果](1) 2009—2015年甘孜藏族自治州人均生态足迹由1. 490 hm~2增加到1. 642 hm~2,人均生态容量逐年递减,人均生态足迹远低于人均生态容量,始终处于生态赤字状态。(2)万元GDP生态足迹逐年下降,2013—2015年,出现上升,资源利用效率开始下降。(3) 2009—2015年生态压力指数由3. 081增长到了3. 907,整体呈增加趋势,生态协调系数D由2009年的1. 260下降到2015年的1. 217。[结论]甘孜藏族自治州对资源的开发利用远高于生态系统本身的供给能力,严重威胁社会经济的可持续发展。川西南高原地区所承受的环境生态压力越来越大,发展的需求与资源环境的协调性较差,生态安全问题需要高度重视。     

常州地区耕地利用空间分异及影响因素分析

[目的]通过分析常州地区耕地总面积时空格局进行分析,并利用耕地区位指数模型测算各子区域耕地面积的空间差异,并在此基础上,分析常州地区耕地利用的影响因素。[方法]文章运用地理综合分析方法分析1985—2015年常州地区耕地利用空间分异;选取人口、社会、经济、环境、科技5方面共12个指标,分析常州地区耕地空间分异的影响因素。[结果]从常州地区耕地面积时间变化来看,1985—2015年常州地区耕地总面积整体呈现出递减趋势;从常州地区耕地面积空间变化来看,总体来说,常州南部地区(溧阳区)为耕地密集区,北部(新北、钟楼、天宁、武进)为耕地稀疏区;从影响因素的效用来看,经济因素的影响效用大,尤其是人均GDP和地均GDP的比重,而社会因素的影响较小,尤其是房屋竣工面积、公路里程。[结论]总体而言,受区域经济发展影响,常州地区耕地面积呈下降趋势,但近年来下降幅度已基本得到控制。     

影响黑土氮素转化主要因素的探讨

针对日趋严重的黑土退化问题,根据黑土区生态系统氮的输出、输入情况,经简单分析确定,影响黑土的氮素转化的主要因素是土壤固氮功能细菌、土壤酶的变化规律和土壤功能强度.     

氮肥减量及秸秆替代过量氮肥下冬小麦/夏玉米轮作体系氮素淋失风险研究

针对过量施用氮肥和地下水硝酸盐超标的现状,探索减量施氮、秸秆替代过量氮肥下土壤氮素的淋失风险,以期为降低氮素淋失风险提供科学依据。通过在河北省徐水县进行连续4年的冬小麦—夏玉米轮作体系田间定位试验,分析耕作(少耕和常规耕作)、施氮量(无机氮0、200和300 kg/hm~2)和秸秆(还田、不还田)等措施对作物收获后土壤无机氮累积、土壤—作物体系氮平衡状况以及冬小麦和夏玉米产量的影响。结果表明,小麦收获后,过量施氮处理0~100 cm土壤硝态氮累积量显著高于其它处理,高达221 kg/hm~2,过高的土壤残留硝态氮增加玉米高温多雨季氮素淋洗风险。3年氮平衡累积量比较显示,过量施氮、少耕/常规耕作减量施氮秸秆还田3处理的氮平衡值无显著性差异,以少耕减量施氮秸秆还田最低,为236 kg/hm~2,过量施氮处理最高,为281 kg/hm~2,三者均显著高于少耕/常规耕作减量施氮秸秆不还田处理。冬小麦—夏玉米轮作体系氮平衡值与0~100 cm土层的土壤无机氮、土壤硝态氮累积量呈显著正相关,说明氮素大量盈余会导致0~100 cm土壤剖面无机氮大量累积,尤其是硝态氮大量累积。少耕和常规耕作减量施氮秸秆还田处理的冬小麦、夏玉米产量与过量施氮无显著差异。综合考虑土壤无机氮累积量、氮平衡值和作物产量,少耕或者常规耕作下,可以利用秸秆氮替代过量无机氮,降低氮素淋洗风险。     

SPAM模型和遥感结合提取华北地区春夏玉米种植面积

[目的]获取农作物空间分布信息,对于研究区域粮食安全、气候变化、陆地碳氮循环和水资源利用等都具有重要意义。[方法]该研究首先应用作物空间分配模型(SPAM-China模型),在5'×5'栅格尺度上重建了1980—2010年华北地区玉米空间分布信息;然后基于SPOT VEGETATION长时间序列NDVI数据,获取了该区域的作物熟制信息,并进一步划分出了华北地区春、夏玉米种植类型区;最后,重点分析了2000—2010年间华北地区春玉米和夏玉米种植区域的时空变化特征。[结果](1)1980—2010期间,华北地区玉米种植面积增加了360万hm2,增加面积集中在中南部地区,变化主要发生在2000年以后;(2)2000—2010期间,华北地区春玉米面积增加136万hm2,占该区玉米总种植面积的比例由17%上升至27%;夏玉米种植面积尽管也增加了87万hm2,但占该区玉米总种植面积的比重呈下降趋势;(3)春夏玉米混种区为华北地区玉米主产区,近年来呈现为春玉米增加、夏玉米减少的发展趋势,全区域92%春玉米面积增加和76%夏玉米面积减少均发生在春夏玉米混种区域内,可见该区以春玉米为代表的一熟制正呈现逐步取代以冬小麦—夏玉米为主二熟制的变化趋势。[结论]该文基于SPAM模型和遥感结合提取华北地区春、夏玉米种植面积的方法,为大区域、长时间尺度作物种植信息的获取提供了新思路。     

河北省不同利用方式农田土壤氮磷环境风险分析

弄清不同利用方式农田土壤氮磷养分平衡状况,进而明确其环境风险特征,为进一步指导土壤养分管理及环境政策制定具有重要意义。研究以河北省的粮田、果园和菜地为研究对象,通过分析三种利用方式氮磷的输入、化肥和有机肥的分配比例及氮磷养分的盈余状况,并结合化肥使用环境风险指数,评价三种不同利用方式化肥氮磷的环境风险类型。结果表明,氮总输入量为菜地明显高于果园和粮田,磷总输入量为菜地和果园明显高于粮田,且粮田和菜地氮磷输入主要以化肥为主。三种不同利用方式农田氮磷均呈盈余状态,其中氮盈余率为果园(532.6%)明显高于菜地(61.5%)和粮田(31.6%),磷盈余率为菜地(700.4%)和果园(615.7%)明显高于粮田(66.6%)。化肥氮磷的环境风险指数均为菜地(0.83)明显高于粮田(0.59-0.62),三种不同利用方式下化肥氮磷的环境风险类型均达低度风险及以上,特别是菜地达严重风险。为了农业的可持续发展,河北省粮田应控制氮磷肥的投入,果园和菜地应加大减少氮磷肥化肥投入,以减少对环境的潜在危害。同时为了更好地培肥地力,在控制施肥总量的前提下应加大粮田和菜地有机肥的投入比例。     

山西省农业温室气体排放探析

[目的]关注农业温室气体的排放,有利于农业生态文明建设。[方法]文章以山西省农业作为研究对象,运用实地调研和文献查阅法对山西省农业现状进行了分析、并运用农业系统的碳排放估算方法对2006—2015年的农业投入要素和畜禽养殖数量产生的碳排放进行了测算。[结果](1)山西省农业碳排放量呈现先上升后趋于稳定的状态,近年来农业碳排放总量维持在220万t左右,农业投入要素产生的碳排放比重从高到低依次为化肥、农膜、柴油、农药、灌溉和翻耕;(2)种植业碳排放最高的运城市约为36.359万t,排放最低的阳泉市为2.782万t,运城市是阳泉市的13倍;(3)畜禽养殖数量决定畜禽碳排放量的数值, 2015年山西省养殖业CH_4排放量最大的是晋中市,排放量达到4 260.56t,养殖业CH_4排放量最小的是阳泉市,排放量为387.51t,晋中市的排放量是阳泉市的11倍;(4)受自然资源、农业政策和当地经济发展状况的影响,山西省各地市的碳排放分布不均匀。[结论]建议农户采用低碳农业生产方式;政府鼓励适当的农业规模化生产、鼓励低碳生产技术的研发和使用,兼顾经济、生态和社会三方效益,合理发展低碳农业。     

江苏省农村地表水功能区水环境单因子指标评价与空间分析

地表水环境质量是影响区域生态安全和人民生活的重要因素。该文以江苏省为研究区域,针对氨氮单因子指标,采取野外调查和相关文献资料分析相结合的方法,并利用GIS及空间自相关分析方法,探讨了江苏省农村水功能区氨氮指标的空间特征.结果表明:(1)苏北地区水体的氨氮浓度整体低于其他地区,苏南地区水体的氨氮污染较为严重。(2)调查水体中氨氮含量秋季低于春季。（3）氨氮指标具有显著的空间聚集分布,形成了以无锡为主的显著高高区域和以徐州为主的显著低低区域。建议通过提高对工业企业氨氮的排放标,准督促企业进行深度治理,实现稳定的达标排放;根据流域水质的情况,分期分批在城市污水处理厂增加脱磷除氮的功能;对集中式规模化的畜禽养殖场进行污染的治理;推广测土施肥的方法,减少农业的化肥使用量以控制氨氮水环境污染。     

基于种养结合的畜禽养殖环境承载力研究*——以舒兰市为例

[目的]种养结合有利于促进农作物秸秆和畜禽粪便的资源化利用,进而减少农业面源污染,促进农业绿色发展,当前确定区域种养的匹配问题是发展种养结合的关键。[方法]文章根据农田氮养分平衡理论,基于农作物秸秆和畜禽粪便就地就近利用的原则,结合种植和养殖业年度统计数据,利用修正的氮养分平衡法估算舒兰市畜禽养殖环境承载力,并分析全市各乡镇的种养平衡状况。[结果]2015年舒兰市单位农用地面积的实际畜禽养殖量为17.3头/hm~2(猪当量),理论估算出的单位农用地面积畜禽养殖环境承载力为14.6头/hm~2(猪当量),实际畜禽养殖量已经超出畜禽养殖环境承载力的上限;在17个乡镇中,有8个乡镇的实际养殖量还没有达到畜禽环境承载力的上限;如果考虑到畜禽粪便加工成有机肥可销往外地的情况,当全市有20%的畜禽粪便加工成有机肥,就能实现全市的种养平衡。[结论]在将来县域发展种养结合过程中,通过发展有机肥产业是缓解实际畜禽养殖量超出畜禽养殖环境承载力上限的可行办法,同时,应加强各乡镇的种养匹配的量化估算,科学规划各乡镇种植与养殖结构使之实现种养平衡,减少因种养不匹配带来的环境承载力负荷过大的问题。研究结果为舒兰市养殖业的可持续发展提供科学指导,为"南畜北移"战略的实施提供参考依据,对推动县域农业绿色发展具有一定的启示意义。     

长江中下游城市群农业面源污染氮排放评价及调控

基于清单分析法和排污系数法,对长江中下游城市群农业面源污染氮排放现状进行了评价,并运用灵敏度分析和情景分析方法,模拟和比较了不同调控方案对区域未来氮排放变化的影响。研究结果表明,2011年长江中下游城市群4种污染源向水环境排放的氮总量共计128.27万t,其中,农业种植和畜禽养殖的排放比例分别为58.92%和33.53%,是该区农业面源污染的主要氮污染源。如果不加大对面源污染的治理力度,2011~2020年和2020~2030年长江中下游城市群农业面源污染氮排放量将分别增加16.29%和18.78%;如果采取相关减排措施,2020年和2030年4个城市群的农业面源污染氮排放量将分别比2011年削减15%和25%,并有利于实现区域农村经济增长与环境健康发展的双重目标。建议今后全区农业面源污染氮排放调控的重点在于逐步削减肥料投入、合理优化用肥结构、控制畜禽养殖规模扩张以及促进专业化养殖畜禽废物循环利用等,主要控制地区包括武汉城市圈内的潜江市、孝感市、黄冈市和鄂州市,长株潭城市群内的长沙市和湘潭市,鄱阳湖生态经济区内的南昌市和鹰潭市,以及皖江城市带内的六安市和合肥市。     

陕西省耕地利用转型与粮食产量耦合关系研究

[目的]研究陕西省耕地利用隐形变化与产量的耦合关系,以此优化粮食生产系统的指导方式,提高陕西省粮食产量,协调陕西省耕地利用转型与粮食产量的耦合关系。[方法]文章运用变异系数法,以粮食生产的"投入指标"为评价依据,耕地利用强度由地均化肥施用量、有效灌溉比、复种指数及地均农业机械动力表征等4个指标构成,以及利用2005~2015年陕西省粮食产量,分析其耕地利用转型和粮食产量耦合关系时空演变。[结果]2005~2015年间陕西省各地市耕地利用强度数值上逐年增大,但空间布局变化较分散;从粮食产量方面来看,陕西省各地市粮食产量整体有所增长,空间分异特征较为明显;耕地利用转型与粮食产量高耦合值区增加,低耦合区值逐渐减少;从空间上看,陕西省中部地区耕地利用转型与粮食产量耦合度越来越高。[结论]陕西省耕地利用转型与粮食产量耦合度在2005~2015年间呈现耦合度逐渐增加的态势,耕地利用转型对粮食安全具有有利影响。     

北方半干旱区氮肥不同配施方式对小南瓜产量的影响

小南瓜是北方半干旱区增加经济产值的适生作物之一。研究选用日本赤甘栗品种,采用田间小区试验,研究了在两种灌溉方式(灌溉、灌溉施肥)和四个牛粪氮添加水平(25、50、75、100 kg N/hm~2)处理下氮肥不同配施方式对小南瓜产量的影响。结果表明,在小南瓜生长前期,滴灌施肥方式可有效促进叶绿素的积累及叶片的复壮,有利于植株生长。单施有机肥组,随着牛粪氮添加水平的增加小南瓜产量未见明显增加,平均产量为10 t/hm~2;有机肥结合灌溉施肥组,随着牛粪氮添加水平的增加小南瓜产量显著增加,最高达到21.5 t/hm~2。当总氮添加量为100~140 kg/hm~2,有机无机肥配比为3:7~5:5时,小南瓜产量比单施牛粪肥增产60%,平均达到16 t/hm~2。     

西藏农业面源TN、TP排放的空间差异与分布特征

[目的]农业面源污染已经成为西藏构建国家生态安全屏障的重要制约因素,揭示西藏农业面源污染的现状,探明其主要污染源和分布特征,能够为西藏农业面源污染防治政策的制定提供参考和依据。[方法]利用单元调查法,以西藏不同地区农田化肥、畜禽养殖和农村生活为污染单元,对2000—2016年西藏农业面源排放的总氮(TN)和总磷(TP)排放总量、构成及强度进行核算,并分析其空间差异与分布特征,反映西藏农业面源污染现状并把握其动态演变。[结果]西藏农业面源污染的TN、TP排放量基本呈现有增有减的平稳态势,畜禽养殖贡献率最大,占TN、TP排放总量的96. 3%和94. 5%,畜禽养殖是西藏农业面源污染防治的重点领域。西藏不同地区TN、TP排放量和强度差异明显,那曲市、昌都市、日喀则市的TN和TP排放总量位居前3位,拉萨市和昌都市的TN和TP排放强度位居前2位,阿里地区TN和TP排放总量和排放强度均最低。[结论]综合考虑到农业面源污染总量和负荷强度,拉萨市、昌都市、日喀则市、那曲市应当作为西藏农业面源污染治理的重点区域。     

低碳农业经济指标体系构建及对江苏省的评价

[目的]在低碳经济正成为世界经济社会发展新趋势的背景下,低碳农业成为新的探究热点。科学构建低碳农业经济评价指标体系,有利于为科学评判低碳农业经济发展质量提供重要依据,江苏省作为我国农业大省和经济发达的重叠区,以其为例进行低碳农业经济发展评价对于我国农业发展方向和模式具有先导意义。[方法]基于对低碳农业经济概念和内涵的系统分析,构建由农业发展水平、化学品投入强度、能源利用效率、资源有效利用水平、农业废弃物利用水平等5个准则层的18个指标构成的低碳农业发展水平综合评价指标体系,利用层次分析法(AHP)确定评价指标体系中各指标的权重,并应用线性加权和综合评价模型对江苏省的低碳农业发展水平进行了评价。[结果]江苏省低碳农业从2005年开始得到了快速发展,其中化学品投入强度是制约江苏省低碳农业发展的主要因素,而能源利用效率是促进其发展的关键因素。[结论]降低农业生产中的化肥、农药及农膜等化学投入品的强度,可以使江苏省低碳农业的发展水平有效提升,应予以重点关注。     

南方水网地区“莲虾共作”立体种养生态农业模式——以湖北省鄂州市峒山村为例

文章以峒山村为例,对"莲虾共作"立体种养生态农业模式的内涵、技术流程、配套技术以及经济、生态和社会效益进行了系统的研究分析。"莲虾共作"模式以4年为一个轮换周期。莲田养虾系统和人工湿地一样具有净化水质、涵养水源,保护农田生物多样性等功能,使系统内物质能量得到高效利用,减少农药和化肥施用,有效遏制农业面源污染,同时产出质优、安全的莲籽、小龙虾等农产品。"莲虾共作"模式平均纯收入可达到5.72万元/hm2,比"稻虾共作"模式纯收入高出1/2以上。最后提了加强"莲虾共作"模式示范推广和编制技术规程的建议。