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。     

农业景观异质性对生物多样性及其 生态系统服务的影响

农业景观中生物多样性具有特殊重要的意义,本文首先综述了农业景观异质性的组成和特征。农业景观的异质性不仅包括空间组成和构型异质性以及时间异质性,更应包括基于物种或功能类群认识的农业景观功能异质性,这对于讨论景观异质性与生物多样性的关系十分关键。纵览景观空间异质性和时间异质性对生物多样性的多尺度影响发现,很多研究证实非农生境对于维持农业景观中生物多样性十分必要,由非农生境斑块和农田基质组成异质性较高的农业景观往往促进生物多样性,不同生物类群对景观异质性的响应尺度不同。景观结构和种间作用的复合影响是异质性农业景观维持生物多样性的机制。景观异质性通过生物多样性的组成和分布进而影响其提供的生物控制、授粉和物质循环等生态系统服务。结合黄河中下游平原农业景观异质性特征及其对生物多样性影响系列研究结果,在联产承包责任制下小田块管理的农业景观中,未来相关研究应基于功能景观的时空异质性深入讨论农业景观对生物多样性及其生态系统服务的影响机制,为可持续农业景观的构建提供科学依据。     

农业土地共享和土地分离及其潜在的生物多样性效应

农业在生物多样性维持方面扮演重要角色,农业既是生物多样性的传递者,同时集约化农业也是导致生物多样性降低的主要原因。"土地共享"和"土地分离"是重要的协调粮食产量和生物多样性保护的土地利用策略,前者关注的是农田环境的改善,后者指通过土地利用集约化,提高作物单产,释放出更多土地用于自然保护。目前,对于哪一种土地利用方式更有利于生物多样性保护仍是有争议的。本研究综述了上述两种土地利用策略的优缺点及其对生物多样性的影响,并分析归纳了应用和选择土地利用方式时应考虑的因素,如:对集约化敏感的物种;景观背景、景观尺度和景观结构;社会经济因素等。在此基础上,展望了该理论对我国未来农业发展的启示,包括:因地制宜规划农业景观格局,如考虑区域的产量潜力和特有物种;发展可持续集约化农业和加强"溢出效应"的管理,提高生态系统自我恢复能力;在不同景观尺度上建立土地共享-分离混合模式,在集约化农业地区适度恢复农用林业。     

农田生态系统服务及其价值的研究进展

农田生态系统在人类控制下已逐渐演变成了提供农产品的集约化生产系统。尽管与自然生态系统相比, 农田生态系统服务功能有所下降, 但其在提供农产品的同时还在向人类提供大量的生态服务。近年来, 生态系统服务稀缺性变得越来越突出, 农田生态系统的多功能性受到了空前的重视。本文首先明确了农田生物多样性是农田提供多种生态系统服务的基础, 然后回顾了2000年以来国内外农田生态系统服务及其价值化领域取得的主要研究进展, 包括对农田产品供给、碳汇、土壤保持和养分循环、水调节等功能的评价以及对农田生态系统服务及其价值化的综合研究。与此同时, 我们也应该注意到农业生产还对人类社会和自然环境产生了各种消极影响, 认识到权衡农田生态系统在农业生产中的各项利弊的重要性。通过对比不同农业生产模式对农田生态系统服务供给的影响, 提出未来发展多功能农业将是实现农田对人类福祉最大化的重要方向。最后, 文章指出我国发展多功能农业的主要措施是: (1)确保18亿亩耕地在空间上的存在; (2)与森林、草地、湿地、水域等其他自然生态系统在空间上合理配置; (3)在农业区域充分发展以观光休闲功能为主的休闲农业, 实现农田生态系统社会文化价值; (4)逐步实施农业生态补偿。     

基于生态系统服务功能的滇池流域关键性生态用地识别

关键性生态用地对维护区域生态系统稳定、维持生态系统服务功能良性循环不可或缺,识别流域关键性生态用地,可为区域生态保护工作提供参考。该研究以滇池流域为研究区,结合流域生态系统服务功能特征及土地利用现状,选取水源涵养、生物多样性保护、水土保持及景观休闲等主要生态系统服务功能进行生态用地重要性评价,在此基础上采用最小累积阻力模型进行关键性生态用地识别研究。结果表明:2019年,滇池流域关键性生态用地面积为1 216.30 km2,占流域总面积41.65%,主要分布于流域北部、中西部及东部边界,以林地、水域为主,两者面积分别为774.53、306.39 km2,具有涵养水源、防止水土流失、维护生物多样性、发挥景观休闲等作用。识别结果能反映出维护流域生态功能的最重要生态用地,对滇池流域生态用地的规划与保护具有现实指导意义。     

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。     

基于生物多样性和生态系统服务的生态农场景观设计

近年来随着民众对良好生态环境和优质食品需求的增加,生态农场在我国蓬勃兴起。如何设计和建造生态农场成为新的研究领域。其中将生物多样性和生态系统服务整合到生态农场设计被认为是保障生态农场可持续生产的关键。本研究在回顾生态农场发展历程,分析生态农场中生物多样性的内涵,总结生态农场的景观结构、生物多样性和生态系统服务的关系及其应用的基础上,提出了以提升和利用生物多样性和生态系统服务为目标的生态农场景观结构优化的设计原则。研究建议生态农场的景观设计应主要包括农场与周围景观的关系、种植系统设计和有益生物栖息地的保护和重建3方面的内容,并具体提出了每个方面需遵循的一般设计原则。同时,研究以我国南方水稻主产区新建水稻生态农场设计为例,印证了上述原则和方法在实践中的可行性。研究表明,为了更好地将生物多样性整合到生态农场建设中,未来需要深入认识生物多样性及其生态功能,认识生物多样性与农业产量和收益的关系,开发利用能够促进有益生物多样性和生态系统服务的功能植物,并推动生态农场实施生物多样性保护的生态补偿政策的制定。本研究对推动将生物多样性保护和生态服务管理整合到生态农场设计提供了方法指导和实证,对生态农场的发展建设具有参考借鉴意义。     

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。     

基于生物量的森林生态功能修正系数的应用——以辽宁省退耕还林工程为例

为了对同一生态单元同一目标林分类型中没有生态监测数据的林分进行准确的生态服务功能评估,以辽宁省退耕还林工程为例,基于生物量的森林生态功能修正系数对其生态服务功能进行评估。结果表明:2013年,辽宁省退耕还林工程生态系统服务功能总价值量为491.94亿元,在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境和生物多样性保护6个生态系统服务功能中,涵养水源和生物多样性保护的生态系统服务功能价值量占退耕还林生态系统服务功能总价值量的比例最大,分别为26.84%和26.30%。研究结果可为《森林生态系统服务功能评估规范》的修订和区域尺度森林生态系统服务功能的精确核算提供参考。     

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。     

Assessing the broad-scale impact of agriculturally transformed and protected area landscapes on avian taxonomic and functional richness

Anthropogenic modification of natural habitat is resulting in a widespread loss of biodiversity. One of the primary responses of human societies to biodiversity loss has been the creation of protected areas. Two of the most important questions in conservation biology are: (1) whether protected areas are playing their intended role as reservoirs of biodiversity; and (2) whether habitat outside protected areas, particularly in agricultural landscapes, plays a significant role in maintaining biodiversity and the ecosystem services that it provides. Even though empirical evidence is still lacking on the exact mapping from functional group richness to specific ecosystem services, functional groups are good indicators of ecosystem functioning and thus service provision. We classified the South African avifauna into nine functional groups and tested at a coarse grain for differences in functional group composition between landscapes containing predominantly agricultural vs. protected areas. We used a matched pair sampling design to control for confounding variance. We found that avian functional groups respond in quantitatively and qualitatively distinct ways to agriculturally dominated landscapes. Raptors and scavengers displayed the most consistent losses, while nutrient dispersers and grazers tended to increase. Spatial detrending and randomisation tests suggested that only raptors and scavengers are negatively affected by agricultural landscapes independently of spatial autocorrelation. Thus, protected area landscapes are serving as important reservoirs of functionally important upper trophic populations while agricultural landscapes facilitate the presence of species that link aquatic and terrestrial systems. These results demonstrate the potential for complementary facets of functional diversity to exist on landscapes containing vastly different land-uses.     

稻作梯田农业文化遗产系统保护研究综述

梯田是人类依山势就地利挖掘而成的山地农业生产系统,许多梯田至今仍发挥着生产功能,展现了人类适应与利用自然的智慧,其包含的生产技术、农业管理经验和传统农业知识,对农业的可持续发展具有重要的启示和借鉴意义,既是典型的山地生态农业模式,也是杰出的生态与文化景观,更是弥足珍贵的农业文化遗产。其中,稻作梯田为其极具代表性的重要类型。在工业化和城市化快速发展的背景下,由于无法使用机械化作业,稻作梯田劳动强度大、生产效率低的劣势愈加突出。一些地方还因为旅游业的不合理发展,引发了梯田农业系统生态环境和社会文化等方面的诸多问题,甚至因改种旱作或抛荒造成了梯田的垮塌。稻作梯田保护和可持续发展问题,引起了不同学科学者越来越多的关注。本文在系统收集国内外稻作梯田保护研究文献的基础上,从保护对象、保护措施、主要问题及原因等角度进行了分析。研究表明,1)稻作梯田的保护对象包括梯田景观、梯田生态和梯田文化3个部分。其中,梯田景观包括梯田结构、水源涵养林、农田灌溉系统和村落;梯田生态包括传统作物品种、生物多样性、农田环境质量和传统小农复合经营模式;梯田文化则包括居民服饰、建筑物等物质文化,以及歌舞、节庆等精神文化和水资源管理、森林管理等制度文化构成的非物质文化。2)造成稻作梯田景观破坏、环境污染和生物多样性减少、传统文化面临失传等问题的主要原因在于,现代科技的冲击、市场需求的驱动、传统农业比较效益低和替代性产业发展不合理等。3)稻作梯田的主要保护措施包括：适度的产业发展、构建和完善保护管理制度和机制、加强科学研究等。未来稻作梯田保护研究,应在强调多学科综合研究的基础上,重点放在梯田系统退化的内在与外在因素、长期监测与动态评估、适宜的产业发展模式与途径和典型案例跟踪及评估等方面。     

Biodiversity conservation in human-modified landscapes of Mesoamerica: Past, present and future

Mesoamerica provides a unique context for biodiversity conservation in managed landscapes because of its geography, history of human intervention, and present conservation and development initiatives. The long and narrow form of the Mesoamerican landmass, and its division by a central mountain range, has served as both a bridge and a barrier. Conservation efforts in Mesoamerica are unique for the emphasis they place on regional connectivity through the Mesoamerican Biological Corridor and on biodiversity conservation in managed landscapes. The emphasis on conservation in agricultural systems has fostered innovations in payment for ecosystem services, and provides novel insights on the functional role that biodiversity plays in the provisioning of ecosystem services. The increasing rate of economic development in the region and the advent of new payment for ecosystem service schemes have provided new opportunities for forest regeneration and restoration. However, the small scale of private landholdings and the diversity of land uses featured in the region, while contributing to biodiversity conservation due to their structural and floristic complexity, present challenges for biodiversity monitoring and management.     

中国南方农业生态系统可持续发展面临的问题及对策

南方农业生态系统在我国整个农业生态系统中占有重要地位和作用,具有结构的复杂性、功能的多样性、生产的高效性、价值的珍贵性和开发利用潜力的巨大性等特征。当前,南方农业生态系统存在着耕地撂荒、地力下降、土壤污染、灾害频繁、效益低下和后劲不足等方面的问题,严重制约着生态系统的可持续发展。为实现南方农业生态系统的可持续发展,应采取以下对策和措施:(1)实行集约用地;(2)开展环境整治;(3)推行轮作休耕;(4)实施用养结合;(5)优化系统结构;(6)深化农村改革。     

农田缓冲带规划建设与天敌保护效果研究

缓冲带建设可以提供多种生态服务功能,是国内外现代生态农业发展的重要实践措施。论文以北京市顺义区都市型现代农业示范区建设项目为例,探讨农田缓冲带的规划和建设方法,并针对天敌保护效果进行监测,旨在探索村镇尺度下生态农业建设的景观规划途径。主要研究结论:1)经过目标确定、现状调查、总体空间布局设计、工程设计、施工监管与管护5个步骤,在研究区完成了渠道、道路和防护林3种类型共7种模式的农田缓冲带空间布局规划、种植模式设计与建设;2)害虫与天敌取样监测结果表明,人工林地缓冲带具有最大的蜘蛛活动密度,渠道、道路缓冲带等人工边界的天敌/蚜虫比例最高,初步证明了农田缓冲带建设的天敌保护效果;3)今后的生态农业建设应当加强农田缓冲带等生态景观化技术的大尺度空间规划与集成示范,其生态服务功能提升效果还需要针对不同农田类型进行长期监测试验进行验证。     

重要农业文化遗产对乡村产业发展的价值研究

由农牧民创造并维护的重要农业文化遗产,对乡村产业发展具有重要价值。其一,重要农业文化遗产是乡村产业发展的基础。重要农业文化遗产蕴含有丰富的生物、技术和文化等因素,深入认识这些因素在乡村产业中的地位和价值,不仅可为乡村产业发展奠定基础,而且还可推动乡村产业的可持续性发展。其二,充分利用重要农业文化遗产是乡村产业发展的基本途径。这集中体现在传统品种和知识技术的保护利用,重要农业文化遗产与现代科学技术的结合利用,生态产品和现代社会消费群体的有效对接。其三,创新重要农业文化遗产是乡村产业可持续发展的必由之路。这些创新主要包括:创新消费对象,明确目标消费者的界定;创新服务功能,强化生态维护的价值;创新服务内容,推动乡村旅游的发展;创新服务空间,推广重要农业文化遗产的各种资源;创新服务手段,发挥重要农业文化遗产与国家政策充分结合的优势。总之,借助重要农业文化遗产的保护、利用与创新,时下的乡村产业发展可选择不同途径实现乡村生态振兴的可持续性。     

重要农业文化遗产价值体系构建及评估(I):价值体系构建与评价方法研究

重要农业文化遗产是一类典型的资源可持续利用保护地，其水土管理方式、知识体系、文化内涵等对于协调社区生计与生态保护具有积极作用。这类传统生计区域往往与自然保护地毗邻或在其范围内，对其蕴含的价值进行识别与保护，不仅是提升农业文化遗产管理的诉求，也能够支持自然保护地体系优化与功能区划管理。本研究对重要农业文化遗产价值进行系统识别，基于农业文化遗产的广义概念与全球重要农业文化遗产的狭义概念，借鉴多类型自然保护地与世界遗产、生态系统服务功能、自然资源资产等价值体系，从农业文化遗产的复合性、活态性与战略性特点出发，把握其核心价值，构建重要农业文化遗产的价值体系。在充分吸收生态系统服务价值评估、自然资源资产价值核算、自然文化遗产价值评估、品牌价值评估等定量或定性评价方法的基础上，提出一套完整的重要农业文化遗产货币价值评价方法。以系统科学和可持续发展理论为基础，重要农业文化遗产价值主要包括存在价值和潜在价值，其中存在价值以载体价值和服务价值为核心，服务价值则可细分为产品价值、生态价值、社会价值等9类，25个具体指标。研究进一步提出存在价值的评价方法与潜在指标可能测算路径。构建的重要农业文化遗产价值体系以及所提出的评价方法，可为以价值保护为基础进行农业文化遗产管理提供理论依据，为管理决策者在区域保护与发展协调决策中提供科学基础。