河北北戴河区农田生态系统服务功能价值测算研究

农田生态系统是支撑与维持地球生命支持系统的重要组成部分,既具有直接供给农产品功能,又具有调节、支持、文化服务等间接功能。研究选取河北省北戴河区农田生态系统为研究对象,以生态系统服务功能为切入点,运用生态经济学方法,综合测算研究区农田生态系统服务功能价值。研究表明,2014年研究区农田生态系统服务功能所产生的间接价值为直接价值的1.09倍,说明农田生态系统不仅具有高效的、直接的生产功能,而且具有极其重要的生态环境支撑功能。鉴于此在北戴河区农业结构调整过程中,要对其生态系统服务功能给予足够的重视。农田生态系统服务功能的各项指标价值量由大到小排序为农田生产供给价值休闲旅游价值固碳释氧价值废弃物处理价值涵养水源价值社会保障价值土壤形成与保护价值秸秆还田价值净化大气价值。因此,研究认为:北戴河区在加快现代农业园区建设过程中,要大力发展生态休闲农业,全力推进农作物秸秆综合利用,积极发展生态循环农业,合理调整农田利用方式,应注重提高调节、支持、文化服务功能价值,使农田生态系统服务功能价值达到最优化。通过对北戴河区农田生态系统服务功能价值测算,为北戴河区有效保护和永续利用农田生态系统提供决策基础和科学支撑。     

怀来县农田生态系统服务价值分类评估

农田生态系统可以为人类提供各种农产品及多种间接生态服务功能。以河北省怀来县为例,借助GIS工具,从微地貌形态、土壤状况和土地利用类型3个方面选取相应指标,将怀来县农田生态系统分为3个生态类及6个生态亚类,并且从生产服务、调节服务、文化服务和支持服务4个方面选取7个指标构建评估模型,分别对6种农田生态亚类进行生态系统服务价值测算和分析。结果显示,怀来县农田生态系统服务总价值为225 311.90万元,4种农田生态系统服务价值大小为生产服务文化服务调节服务支持服务;不同农田生态亚类的价值差异明显,其中Ⅱ—Ⅱ总价值最高,Ⅰ—Ⅰ最低;根据不同农田生态亚类价值功能组成比例,将6种农田生态亚类分为生产服务主导型和文化服务主导型两种类型,为怀来县未来因地制宜地发展区域农业、保护生态环境提供了参考。     

农田生态系统服务功能评价方法对比研究：以江苏省为例

农田生态系统为人类提供农产品的同时还提供了生态系统服务功能。准确评价农田生态系统的服务功能对农田可持续生产具有重要的影响。本文以江苏省农田为研究对象,构建农田生态系统服务功能评价指标体系,利用1991-2020年统计数据和气象数据,基于层次分析法和当量因子法定量比较评估江苏省旱地和水田生态系统服务功能指标权重,以探究不同评价方法对生态系统服务功能重要性评估的差异性。结果表明：层次分析法中准则层B水田和旱地生态系统服务功能权重排序依次为供给服务、调节和维护服务和文化服务;水田和旱地中指标层C的食物生产、气体调节、原料生产权重较高。当量因子法中准则层B水田权重排序为调节和维护服务、供给服务和文化服务;旱地权重排序为调节和维护服务、供给服务和文化服务;指标层C中水田水文调节、食物生产、气体调节权重较高,旱地食物生产、气体调节、原料生产权重较高。两种方法计算的生态系统服务功能权重存在差异,一定程度上层次分析法对专家经验依赖性较高,当量因子法则无法排除生态系统服务价值基础当量数值的影响。选择不同评价方法综合分析农田生态系统服务功能,可以克服单一方法评价偏差。     

稻麦轮作农田生态系统服务功能价值评估

采用市场价值法、替代工程法和影子价格法,对江苏省典型的种植模式——稻麦轮作农田生态系统的包括农产品生产、大气调节、涵养水分和蓄积洪水、营养物质循环以及保持土壤等主要的生态服务功能价值进行评估分析。结果表明,当前单位面积稻麦轮作农田生态系统服务功能所提供的年平均价值为45 998.08元·hm-2·a-1,其中对环境的调节功能价值为26 458.86元·hm-2·a-1,是直接服务功能农产品生产价值的1.35倍。稻麦农田生态系统每投入1元成本,将会产生3.58元的环境效益。在稻麦轮作农田生态系统环境调节功能中,对大气的调节功能占主体,占总环境调节功能价值的62.20%。政府部门在进行土地利用决策时,应将农田生态系统的环境调节功能重点加以考虑。     

农业生态系统服务价值评估研究进展

农业生态系统提供的服务对人类的可持续发展至关重要.该系统的一些服务价值因在市场上未能反映出来而往往被人类所忽略, 正确评价此类系统服务价值具有重要意义.本文在系统回顾该领域研究进程的基础上, 从研究方法、研究内容、研究尺度、支撑学科等方面总结了现有研究的特点, 从所揭示的生态服务价值的完全程度、研究视角的广泛程度、研究方法的完善程度、研究领域的涵盖程度等方面分析了国内研究中存在的基本问题, 进而指出, 学术界在林地生态系统、草地生态系统以及价值评估方法的研究方面已经取得了众多成果, 在农田生态系统服务价值的研究方面也取得了一定进展, 但农田生态系统和渔业生态系统服务价值、非市场价值评估方法研究等方面需要重点突破, 对林地生态系统、草地生态系统的研究也需要在价值构成、生态服务价值的时空变化等方面进一步探讨.     

玛纳斯河流域农田生态系统服务功能价值评估

农田生态系统可为人类提供各种产品及多种间接生态系统服务功能.本文运用环境经济学,借助GIS技术,对玛纳斯河流域农田生态系统1976年和2005年两个时段的产品提供、气候调节、土壤保持、碳固定、02释放以及营养物质保持等6项生态系统服务功能价值进行了物质量及价值量的估算和分析.结果表明.农田生态系统服务功能总价值从1976年的352 219.4×104元上升到2005年的767 061.5×104元,29年间上升117%.根据两个时段农田生态系统服务功能价值的分析,农田生态系统的产品提供功能受人类技术和管理的影响较大,具有较高的提升潜力,其价值占总生态系统服务功能价值的比例从1976年的7%上升到2005年的39%;而间接生态系统服务功能体现了农田生态系统的自然属性,为人类提供了巨大的调节、支持服务功能,从1976年至2005年,其生态系统服务功能价值上升43%.玛纳斯河流域农田生态系统服务功能研究表明,农田生态系统具有多种生态系统服务功能,应该重视对农田生态系统各项生态系统服务功能价值的评估,从而达到干旱区流域社会、经济、自然生态系统的和谐发展.     

基于生态系统服务功能价值簇的复合型产业模式设计——以河北省阜平县为例

[目的]基于土地利用多功能特性构建复合型产业模式,为提高山区县的土地利用效率,推进区域生态与经济的高质量发展提供方法和参考。[方法]以太行山中段的阜平县为例,选取水源供给、保持土壤等9类生态系统服务功能作为评判阜平县土地多种功能空间集聚特征的依据,通过空间聚类分析得到不同的功能价值簇,并调整形成生态系统服务主导功能价值分区;在此基础上,叠加土地利用现状、地形地貌和现有产业发展布局,构建复合型产业发展模式。[结果](1)将研究区按生态系统服务功能价值的空间集聚特征分为6种功能价值簇;(2)调整各簇边界,形成维持生物多样性+提供美学景观+保持土壤区、提供美学景观+水源供给+原材料生产区等6类生态系统服务主导功能价值区;(3)在生态系统服务主导功能价值区的基础上,设计出“旅游业+文化产业”“智慧农业+旅游业”等7种复合型产业发展模式,可为实现阜平县乡村振兴与高质量发展提供新的驱动力。[结论]复合型产业模式的设计能够实现生态保护与经济发展的双驱并进,可为解决山区县生态保护与经济发展的矛盾问题提供案例参考。     

农业文化遗产保护: 生态农业发展的新契机*

农业发展在通过科学技术进步和土地集约化利用取得巨大成绩的同时,也造成了生态与环境问题的日益加剧。与之对应的是一些传统地区的传统农耕方式在适应气候变化、供给生态系统服务、保护环境、提供多种产品等方面具有独特的优势。人类逐渐认识到保护这些传统的农业技术以及重要的生物资源和独具特色的农业景观的重要性。经过近30年的实践和发展,中国生态农业发展进入瓶颈期。而农业文化遗产的保护,不仅为现代高效生态农业的发展保留了杰出的农业景观,维持了可恢复的生态系统,传承了高价值的传统知识和文化活动,同时也保存了具有全球重要意义的农业生物多样性,为现代高效生态农业的多功能发展提供了物质基础和技术支撑。最后本文从生产功能、生态功能及文化功能角度对生态农业多功能发展进行了初步探讨。     

兰州市城郊农业生态系统的服务功能及可持续发展对策

城郊农业生态系统是一个由社会、经济、自然等多种因素组成的复合生态经济系统,不仅提供经济产品,还以巨大的生物多样性提供多类型的生态服务功能,因此,必须合理地调整和分配土地资源,建立稳定可持续的城郊农业生态系统,实现城郊农业资源开发利用与城市生态环境建设的协调可持续发展。本文通过对兰州市城郊的农田、草地、林地和水体4种生态类型服务功能价值的分析,测算出兰州市城郊农业生态系统的年服务价值量为56.14×108元。从农业资源特征和城市生态安全要求出发,提出了适宜于兰州市城郊农业的耦合发展模式及产业化经营机制。     

沙化封禁区农田生态系统服务价值变化及其影响因素——以河西走廊8县市为例

[目的]对沙化封禁区农田生态系统服务进行研究,为干旱区生态安全和农户生计可持续发展提供支持。[方法]运用生态经济学方法和多元逐步回归模型,据此揭示河西走廊沙化封禁区所在8县市农田生态系统服务价值变化以及影响因素。[结果](1)沙化封禁区农田生态系统单位面积服务价值由19 966元/hm2增长到21 511元/hm2,增加了1 545元/hm2,年均增幅0.58%,原材料生产、废物处理、土壤形成和保护服务、食物生产是主要贡献类型;(2)农田生态系统总服务价值由29.40亿元增长到42.49亿元,增长了13.09亿元,年均增幅为2.88%,基本服务价值、社会保障服务价值大于水资源消耗服务价值和环境污染服务价值,但是水资源消耗和环境污染服务价值的增长速度明显加快;(3)8县市农田生态系统单位面积服务价值变化存在空间和类型差异,主要受农业生产总值、农民人均收入、化肥使用量、经济作物面积、粮食单产的影响。[结论]生态退化逆转对大部分县市的农田生态服务价值产生积极影响,但农田水资源消耗和环境污染效应不断增大,导致沙化土地逆转的脆弱性仍然较高。     

农业景观生物多样性功能和保护对策

研究表明,农业集约化生产和农业景观均质化导致农业景观生物多样性降低,致使生物多样性相关野生资源保护、自然授粉、害虫调节、水土涵养等生态系统服务功能受损,进而影响了农业可持续发展。本文对国内外农业景观生物多样性及其生态系统服务功能研究和实践进行了综述。分别探讨了农业景观在生物多样性保护、授粉服务、调节服务、水土涵养等多方面生态服务功能中发挥的作用及其生物多样性保护的意义,总结了欧美在农业景观生物多样性保护所采取的实践措施,指出中国虽然在生物多样性保护方面做出很多努力,但却忽略了对农业景观的保护,近些年的城市化和集约化发展都进一步加剧了农业景观生物多样性的丧失,亟需借鉴欧美国家经验提出我国的农业景观生物多样性保护策略。我们认为保护和提高农业景观生物多样性的生态集约化对维护农作物产量,改善品种具有重要的作用。农业景观生物多样性保护需要从农田生态系统和农业景观两个尺度上开展农业景观综合管理,提高农田作物和景观植物多样性和异质性,恢复和提高生物多样性及其生态服务功能。最后,针对我国农业可持续发展面临的问题和需求,建议从政策和法规、监测和评估、工程技术研发、技术集成示范、生态补贴制度、培训和推广等方面,开展农业景观生物多样性保护。     

流域农业土地生态价值内涵及应用分析

农业生态系统服务价值与其他产品生产密切相关。生态系统作为生产输入会提供服务价值,而其通常被看作购置性投入的替代品,利于成本降低。农业生态系统保护与粮食产量增加存在动态均衡,两者具有"下跌"关系。农业生产者为实现土地利用层面的利润最大化,对生态系统服务的更大依赖将导致农田产量削减。通过构建农业生态系统生产函数模型,合理确定替代条件和产出结果,量化研究种植土地保留数量与提供生态系统服务土地数量的分配比例。以永定河上游流域为典型区,借助用于生产的土地产量弹性计算,流域每增加1%的生态系统服务用地,对应农作物产量将缩减2.7%。虽对农业生态价值"下跌"影响从微级视角给出量化分析模型,但对生产中生态保护政策影响的研究仍需深化。     

A review of earthworm impact on soil function and ecosystem services

Biodiversity is responsible for the provision of many ecosystem services; human well‐being is based on these services, and consequently on biodiversity. In soil, earthworms represent the largest component of the animal biomass and are commonly termed ‘ecosystem engineers’. This review considers the contribution of earthworms to ecosystem services through pedogenesis, development of soil structure, water regulation, nutrient cycling, primary production, climate regulation, pollution remediation and cultural services. Although there has been much research into the role of earthworms in soil ecology, this review demonstrates substantial gaps in our knowledge related in particular to difficulties in identifying the effects of species, land use and climate. The review aims to assist people involved in all aspects of land management, including conservation, agriculture, mining or other industries, to obtain a broad knowledge of earthworms and ecosystem services.     

Spatial congruence between biodiversity and ecosystem services in South Africa

Ecosystems services sustain humans all over the world. The unsustainable use of ecosystem services around the world has led to widespread degradation which now threatens human health and livelihoods. Although the maintenance of ecosystem services is often used to justify biodiversity conservation actions, it is still unclear how ecosystem services relate to different aspects of biodiversity and to what extent the conservation of biodiversity will ensure the provision of services. The aim of this study was to find out whether biodiversity priorities, biomes, species richness and vegetation diversity hotspots co-occur in space with ecosystem services. The distribution of the ranges and hotspots of five ecosystem services (surface water supply, water flow regulation, carbon storage, soil accumulation, and soil retention) was assessed in South African biomes. Coincidence, overlap, and correlation analyses were used to assess spatial congruence between ecosystem services and species richness (plants and animals) and vegetation diversity hotspots. The grassland and savanna biomes contained significant amounts of all five ecosystem services. There was moderate overlap and a generally positive but low correlation between ecosystem services hotspots and species richness and vegetation diversity hotspots. Species richness was mostly higher in the hotspots of water flow regulation and soil accumulation than would be expected by chance. The water services showed varying levels of congruence with species richness hotspots and vegetation diversity hotspot. These results indicate that actions taken to conserve biodiversity in South Africa will also protect certain ecosystem services and ecosystem services can be used to strengthen biodiversity conservation in some instances.     

生态农业景观与生物多样性保护及生态服务维持*

现代集约化的农业生产极大地改变农业景观生物多样性状况及生态系统服务功能,进而影响到农业可持续发展。大量研究显示,农业生态系统中物种多样性维持、害虫控制、传花授粉等生态系统服务功能受到景观结构的影响,仅仅改变集约化的生产方式,并不足以促进生物多样性的恢复及生态系统服务的维持,尚需考虑景观结构的调整和管理。从不同尺度上优化景观要素的空间配置和景观管理方式、建设生态农业景观成为促进农业景观生态系统服务功能维持、保护生物多样性和农业可持续发展的重要措施,具体包括:1)在区域和景观尺度上合理规划和配置种植区域和非种植区域以确保生态安全与稳定性;2)在地块间尺度保护、建设和管理甲虫带、野花带等生态设施,为农业生产提供必要生态系统服务;3)在地块内尺度通过多样化的种植和优化管理措施以获取农业生产和自然保护之间的平衡;4)整合景观规划设计与生态循环工程以促进农业景观资源的高效利用。     

华北平原农田生态系统服务评价及灌溉效益分析

农田生态系统为人类提供农产品等服务的同时,对生态环境也产生负面影响。本文基于千年生态系统评估(MA)框架,以华北平原典型高产农田区域——河北省石家庄市栾城区为研究对象,应用能值理论分析农田生态系统投入,从供给、调节和支持3方面分析农田生态系统正、负服务产出;应用分摊系数法求解农田灌溉净效益,计算能值指标并评价农田生态系统可持续发展状况。结果表明:研究期间栾城农田生态系统能值年均总投入(1.00×1012 sej·m~(-2))中,不可更新工业辅助能(6.81×1011 sej·m~(-2))与不可更新环境资源(灌溉用地下水,2.57×1011 sej·m~(-2))投入之和占总能值投入的90%以上,说明农田生态系统消耗了大量不可更新资源;农田提供的正服务(1.82×1012 sej·m~(-2))主要是农产品供给(1.07×1012 sej·m~(-2)),负服务(5.87×1011 sej·m~(-2))以温室气体排放(5.31×1011 sej·m~(-2))为主;考虑农田生态系统环境负效益,计算栾城农田灌溉效益分摊系数为0.32,灌溉净效益为3.94×1011 sej·m~(-2),灌溉效益偏低;栾城区能值可持续发展指标取值为0.10~0.18,属于典型的消费型农田生态系统,迫切需要探索出一条低能耗,高产出的真正意义上的高质量农田发展之路,实现农田生态系统健康可持续发展。     

基于生态系统服务和PSO-SOFM神经网络的中亚水土热资源匹配分区

水土热资源匹配度分区研究对于区域农业规划具有重要意义。中亚地区长期以来缺乏合理的水土热资源管理,已引发了一系列资源环境问题,严重威胁该地区农业生产。目前的研究也较少关注中亚水土热资源匹配分区模式。本研究利用遥感数据,通过量化4种主要生态系统服务(植被固碳、土壤保持、水源供给与涵养及生物多样性保护)的时空分布特征,结合PSO-SOFM(particleswarm optimization,PSO;self-organizing featuremap,SOFM)神经网络模型实现中亚水土热资源匹配度分区,并利用Spearman秩相关分析探索不同匹配度分区与生态环境因子的关系,应用偏相关分析确定气温和降水量对中亚地区生态系统服务的影响。结果表明,中亚生态系统服务总体呈东南高、西北低的空间格局,沿山地—绿洲—荒漠方向递减。在2000—2015年间,各类生态系统服务均有不同程度变化,其中植被固碳和土壤保持呈显著下降的面积占整个中亚的84.81%和84.82%;水源供给与涵养以及生物多样性保护服务呈显著下降的面积较少,占比分别为69.48%和19.8%,且这两种生态系统服务在个别地区有增加趋势。PSO-SOFM神经网络模型在中亚水土热资源匹配度分区中表现良好,根据生态系统服务值空间模式,中亚水土热资源匹配度可被划为5大类21个子类分区。在空间尺度,各类匹配度分区之间生态系统服务值有显著差异,降水是影响生态系统服务和匹配度高低的重要限制因子,而气温和土壤因素影响较弱;在时间尺度,降水和各生态系统服务值间呈显著正相关关系的范围更广,而气温对生态系统服务值有显著影响的区域主要集中在哈萨克斯坦北部草地—半荒漠生态敏感区、中亚荒漠生态脆弱区、中亚中部半荒漠生态敏感区以及巴特赫兹—卡拉比尔半荒漠生态敏感区等地。而在其他区域,气温和降水量并非决定生态系统服务值高低的主要因素,生态系统服务值的变化可能与土地开发利用模式有关。结合不同匹配度分区的生态地理条件,本研究可为中亚地区水土资源开发利用、农牧业发展以及生态环境保护提供有用信息。     

重庆龙溪河流域水生态系统服务时空演变及对土地利用变化响应

探究区域水生态系统服务时空变化状况及其与土地利用的关系,有利于区域水生态环境保护和国土资源合理开发利用,帮助决策者通过合理的土地利用方式提高区域生态系统服务能力,平衡区域生态功能与农业生产功能。选择位于长江上游重要生态屏障的重庆市龙溪河流域作为研究对象,利用InVEST模型,对龙溪河流域近20年产水、水质净化、土壤保持服务等水生态系统服务的时空变化特征和其受不同土地利用类型的影响进行了研究。结果表明:(1)近20年龙溪河流域水生态系统服务总体呈增强变好的趋势,但存在一定的空间差异性。虽然产水与水源涵养服务在整个流域空间上相差不大,但水质净化服务在流域林地密集区较场镇和工业集聚区强,土壤保持服务在流域中部南北向水域、建设用地、农地集中区较流域东西两侧坡地强。(2)不同土地利用类型对流域水生态系统服务贡献呈现较大差异性。产水服务由强到弱表现为耕地>林地>建设用地>草地>水域,水源涵养能力表现为耕地>草地>水域>林地>建设用地,水质净化服务表现为林地>草地>建设用地>耕地>水域,土壤保持服务表现为水域>建设用地>耕地>林地>草地。(3)为平衡供给与调节服务,宜以乡镇为单元将龙溪河流域划分为生态修复区、农业生产区、城镇发展区,并针对各分区采取相应生态措施。     

暗管排水排盐改良盐碱地机理与农田生态系统响应研究进展

暗管排水排盐技术是通过控制地下水位与高效利用降水或灌溉水资源改变土壤水盐运移规律,从而影响土壤盐分分布规律和土壤特性,达到改良盐碱地的效果。本文在对暗管排水排盐技术自身发展及其应用的关键条件总结概述的基础上,对其改良盐碱地机理与农田生态系统响应两方面的科学研究进展进行了综述。暗管排水排盐技术改良盐碱地机理方面的研究主要集中在暗管埋设对"四水"转化规律的改变以及由此带来的地下水埋深控制或灌溉制度变化、控制性排水和定水位排水条件下的土壤水盐运移规律、暗管埋设条件下土壤水盐运移模型模拟等方面。农田生态系统对暗管埋设排水的响应方面的研究主要集中在以土壤理化性状和土壤养分为主的土壤特性响应、作物生长发育和产量品质的生理生态适应性、农田生态系统土地与种植结构和服务功能的改变等方面。本文最后展望了未来研究的关注点。     

山东沿海生态系统服务协同与权衡的空间格局及驱动力

提升区域生态保护效能,可为区域生态治理科学决策提供政策依据,以山东省沿海地区为研究区,使用InVEST模型和CASA模型测度产水服务、土壤保持、植被固碳和生物多样性的时空演变,借助差异比较法探究生态系统服务协同权衡的时空分异机制,进一步利用多尺度地理加权回归(MGWR)剖析了自然因素和人类活动因素对协同权衡的影响。结果表明：(1) 2018年研究区产水服务、生物多样性的均值为605.27 mm/a, 0.28,2010—2018年总量递增速率分别为0.21 mm/a, 0.23;土壤保持、植被固碳的均值为0.000 73 t/(hm²·a),537.56 gC/(m²·a),2010—2018年总量递减速率分别为0.62 t/(hm²·a),2.1 gC/(m²·a)。(2) 2010—2018年,生态系统服务的协同权衡具有显著的空间异质性,产水服务分别与土壤保持、生物多样性表现为强权衡弱协同;植被固碳分别与产水服务、土壤保持、生物多样性表现为强协同弱权衡。(3)产水服务、土壤保持、植被固碳三者存在...