稻田-沟塘系统水氮动态模拟与灌排调控模型构建

沟塘系统对农田排水具有较好的拦蓄能力,是降低中国南方稻区农业面源污染风险的有效措施,定量化评价稻田-沟塘系统水氮过程是合理制定水氮管理措施的关键。该研究以稻田-作物模型WHCNS_Rice为基础,通过添加沟塘水氮平衡和灌排调控过程,构建了稻田-沟塘系统水氮调控模型。并采用太湖流域2 a不同灌排和施肥处理的田间试验数据校准和验证模型,分析不同灌排和施肥处理下稻田-沟塘系统的调控策略。研究结果显示,模型能够模拟不同灌排和施肥处理下稻田土壤含水量、稻田田面水深、径流量、氮素径流损失量、氨挥发量、作物吸氮量和作物产量,模拟的相对均方根误差、一致性指数和模型模拟效率的范围分别为4.6%～29.7%、0.758～0.996和0.073～0.983,均在可接受的范围内。模拟结果显示,与传统处理相比,控制灌溉结合优化施肥,减少了稻田32.1%～36.2%的灌溉水用量和36.7%～67.3%的氮素径流损失,同时平均降低了55.1%沟塘硝态氮浓度,从而降低了沟塘地表氮素径流损失风险。Morris敏感度分析结果显示,稻田土壤水力学参数和沟塘渗漏速率对沟塘水深的模拟影响较大,而作物参数的敏感度相对较低。沟塘硝态氮浓度对稻田水力学参数、沟塘氮素消纳系数和氨挥发一阶动力学系数较敏感。同时,构建的模型能反映不同水氮管理措施和沟塘/稻田面积比下稻田-沟塘系统水分消耗、氮素去向和作物生长过程。该模型可为优化稻田-沟塘系统水氮管理方案、防控农业面源污染提供有力工具。     

江苏省平原区生态清洁小流域发展模式探索

为了解决江苏省平原区农村生活垃圾与污水、农业面源污染、水质安全与河(沟、渠)道整治、土地退化等生态环境问题,借助景观生态学"斑块-廊道"理论,赋予了"三道防线"理论在江苏省实践应用中的新内涵,提出了平原区"人居生态区、农林生态区,水系生态景观网,道路生态景观带"即"两区一网一带"新型分区分块生态清洁小流域建设模式。其核心思想是构建生态与景观并行的"水网与路带",并通过二者将两区系统有机地联系在一起,按照整体化、集约化、模块化思路建设。     

蔬菜地面源污染生态拦截系统与效果

针对蔬菜种植业面源污染日益严重的现状,该文选取浙江省太湖流域典型的蔬菜集约化种植区为研究对象,以因地制宜、实用高效、维护便捷、成本合理为原则,在研究区域构建了农田生态沟渠-生态消纳塘水肥一体化-过滤型主排水渠生态拦截系统,并对拦截系统效果进行综合分析研究,探索高效实用的农田面源污染生态拦截技术。结果表明,与2010年相比,工程建成运行后2011年、2012年总氮去除率分别达33%～52%、43%～67%,总磷去除率达23%～59%、43%～82%,在雨季6-9月间,去除效果最佳,且2012年效果优于2011年。该系统有效削减了菜地废水氮、磷等营养元素的排放,达到改善水质、美化景观、提升经济的综合效果,为蔬菜种植区面源污染控制提供技术工程示范,具有典型的推广应用价值。该文可为农田面源污染拦截技术研究及应用提供参考。     

中国农村土地整治生态景观建设策略

该文针对中国农村土地利用存在问题和农村生态景观建设需求,通过对国内外土地整治目标、技术发展趋势的研究,并结合相关调查,对中国农村土地整治中生态景观建设战略需求进行了探讨。总结了以农村综合发展为目标的土地整治目标和任务,提出了土地整治相关建设战略和技术需求。主要结论包括：土地整治应重视乡村景观特征研究,维系并提高乡村景观文化和美学价值;加强土地多功能性研究,在大尺度上重视生态网络和绿色基础设施建设,在小尺度上应提高生境质量和景观多样性,提高土地整治生产力、生态景观服务能力和碳汇能力;加强流域水文生态过程研究,开展农村面源污染控制和应对气候变化极端事件;加强土地整治工程生态景观化技术研究,完善土地整治技术规程;拓宽土地整治项目实施机制,提高土地整治的参与性。     

景观格局-生态过程理论在黄土丘陵沟壑区土地整治中的应用——以延安市宝塔区羊圈沟为例

为保证黄土丘陵沟壑区土地整治的成效以及土地资源的可持续利用,基于"源-汇"景观理论、"斑块-廊道-基质"景观结构理论、景观安全格局理论等景观格局-生态过程相关理论与方法,就土地整治工程实施中的各个环节,提出了解决黄土丘陵沟壑区土地开发整治和生态环境保护并重难题的途径,并以延安市宝塔区羊圈沟土地整治工程为例,说明景观格局-生态过程理论在黄土丘陵沟壑区土地整治中的应用。     

兼顾经济与环境效益的排水沟塘保护与改造模式研究

排水沟塘在承担农田排水任务的同时,还具有削减农业面源污染和提供野生动物栖息地的功能,是一种宝贵的自然资源;但沟塘也占用了一定的土地面积,有些还妨碍农业机械操作,与现代化农业发展之间存在一定的矛盾。该文通过案例分析,从土地资源利用和环境保护和两个方面,研究了4种情形下沟塘保护与改造的综合效益,并考虑部分难以量化的生态、环境等因素探讨了沟塘最佳改造模式。研究区现有沟塘0.80 hm~2,占农区面积的14.3%,其中池塘、支沟和农沟面积的比例分别为28%、60%和12%。经济分析结果表明,按照目前土地租赁价格,减少沟塘面积、增加土地利用的经济效益要高于沟塘在污染物去除和生态治虫方面的效益;考虑其他难以量化的因素,该文推荐保留沿田块边缘分布、对田间机械作业影响小、且面积较大的支沟,使其能够继续发挥排水及生态服务功能;对于分布较密且尺寸较小的农沟,推荐采用排水暗管替代,便于田间机械化作业;对于面积较大且分布不均匀的池塘,因其数量少且对农田排水的影响有限,在流域排水设施完善的前提下,可以将其填埋复垦。上述措施将使研究区沟塘占农田面积的比例由现在的14.3%降低到8.6%,综合经济效益从目前的5 217元提高到6 740元;其中,污染物去除和生态治虫效益将从目前的5 217元降低到了3 134元,而土地租赁收益增加到3 606元。总之,对于沟塘系统的保护和改造需要根据各地不同的发展目标和要求,考虑一些难以量化的因素,如提供栖息地以及文化景观价值等,科学合理的推进农业生产与生态环境保护。     

麦季农田流失养分植物拦截技术体系研究

本研究在农田排水沟渠末端增设农田生态塘,对麦季农田流失水体进行贮留,并通过在生态塘配置养分拦截植物进行养分富集研究,旨在为减轻我国农业面源污染提供技术支撑。小麦季农田设置农民习惯施肥(NN)和优化施肥(EN)2个施肥水平;生态塘种植水芹菜和黑麦草2种拦截植物。结果表明:试验年度麦季农田共发生8次地表径流,麦季农田总地表径流水量为1 119.0 m~3·hm~(-2)。NN处理农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为4.5、0.5、4.0 kg·hm~(-2),采用优化施肥能够减少农田地表径流养分流失量,EN处理总N、总P、总K流失量分别为3.9、0.4、3.8 kg·hm~(-2)。本研究灌排单元农田面积为5.2 hm~2,小麦季其农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为23.3、2.4、20.8 kg,生态塘中水芹菜和黑麦草拦截农田N、P、K流失量分别为18.0、1.9、22.0 kg,植物养分拦截量占本灌排单元农田地表径流水体养分流失的77.3%、79.2%、105.8%。经折算,生态塘与农田的面积比例以1∶43～50为宜。研究表明,在太湖地区小麦田排水沟渠末端设置生态塘,并配置水芹菜和黑麦草2种养分富集植物,可拦截麦田地表径流氮磷养分超75%,有效减轻农业面源污染。     

崇州市羊马河水土保持生态清洁小流域治理对策探析

本文以羊马河建设生态清洁型小流域为例,针对羊马河流域水土流失、面源污染严重以及垃圾废物等环境问题,总结了建设清洁型小流域工程措施总体原则和分区治理理念,探讨了生态修复区、综合治理区和沟(河)道及湖库周边整治区的工程处理策略。研究成果对建设自行生态修复清洁型小流域系统,实现水土保持、生态建设和农村条件改善之间的协调发展有积极意义。     

三峡库区柑橘园生态复合经营模式

柑橘是三峡库区农业支柱产业,库区柑橘园在抗旱排涝、物种搭配、果园管理、水土流失和农业面源污染防治方面存在一定问题。三峡库区柑橘园生态复合经营模式包括坡地+排水沟的土地整治方式、柑橘+间作套种的物种配置技术和少耕免耕及柑橘病虫害生态防治的管理措施,可在投入低、充分利用资源的前提下达到抗旱排涝、固土保肥和减少农业面源污染的生态目标,增加库区柑橘园经济产出。     

丹江口库区典型小流域面源污染生态阻控系统效果评估

小流域面源生态阻控是控制农业面源的重要手段。选择丹江口库区典型小流域钱家沟为对象,通过小流域出口水质监测,阻控措施进出水监测,以及负荷削减核算,对面源生态阻控系统进行效果评估。结果表明:钱家沟生态阻控系统稳定半年后,小流域出口总氮(TN)、硝态氮(NO_3-N)、铵态氮(NH_3-N)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总磷(TP)下降比例分别为38%,23%,63%,49%和16%。各阻控措施中,表面流湿地对NH_3-N(54%)、TP(70%)和TSS(78%)去除率较高,生态塘、生态沟渠对TN(36%,39%)、NO_3-N(43%,37%)、COD_(Mn)(63%,56%)去除率较高,小型人工湿地对TN(56%)、NH_3-N(85%)、COD_(Mn)(84%)、TP(57%)和TSS(87%)均具有较高的去除率,生态滤墙主要对TSS(81%)去除率较高。阻控系统对COD_(Mn)、NH_3-N、TN、TP负荷的总体削减率分别为56%,73%,63%和59%。总体来看,小流域面源生态阻控系统能够有效降低主要污染物输出浓度,对面源污染阻控效果较好。     

基于生态保护红线的生态安全格局构建与国土空间修复分区

国土空间生态修复分区有助于针对生态服务、农业生产、居民生活等功能分类施策,具有提高生境质量、保障区域生态安全、促进区域可持续发展的重要作用。该研究以福建省三明市为研究区,采用生态保护红线划定方法全域识别生态源地,构建生态源地扩展阻力评价体系,采用最小累积阻力模型判别生态廊道和生态节点,提取生态断裂点,从而构建三明市生态安全格局。根据生态安全等级划分和“三生空间”范围界定,进行生态修复分区,并提出针对性生态修复和保护建议。研究结果：1）三明市生态源地共有34 处,面积2185.44 km²,约占三明市国土面积9.5 %,围绕中部盆地分布于周边丘陵山地,北部为密集区。2）判别重要生态廊道和一般生态廊道分别为12 和70 条,提取重要生态节点和一般生态节点分别为30 和47 个,提取生态断裂点66 个。三明市生态安全格局完整,生态安全水平总体较高,但南部地区廊道稀疏却断裂点密集,网络连通性较低。3）划分生态安全等级、叠加“三生空间”范围,将三明市划分成核心重点区（16.6 %）、监测预警区（25.06 %）、缓冲过渡区（35.29 %）、保育防护区（23.06 %）四大类12类生态修复小区。在此基础上,针对不同修复分区提出生态防护建议,以期达到南方丘陵地区维护区域生态安全、实现城市高质量发展的目标。     

基于多维超体积生态位的高标准生态农田建设分区方法

明晰高标准生态农田建设选址及提升方向是发挥高标准农田投资效益，提升高标准农田抗灾减灾能力的技术关键。该研究基于多维超体积生态位的理论方法，从土壤条件、立地条件、空间稳定性、景观格局、生态约束等5个维度构建了高标准生态农田建设适宜性评价体系，通过比较各因素的现实生态位与理想生态位，建立障碍度与生态位耦合的障碍因子诊断模型，结合适宜性-障碍度-改造难度的组合结果，按照"由优到劣，先易后难"的顺序进行高标准生态农田建设优先度分区，并对河北省保定市32.65万个耕地斑块进行了定量化评估。结果表明：1）保定市高标准生态农田建设适宜性整体中等偏低，中等适宜的耕地面积最多，勉强适宜的耕地面积最少。2）保定市耕地的土壤条件与生态约束对其建设发展的障碍度较高。土壤条件维度下的主要障碍因子为有机质含量、土壤pH值及土层厚度；地下水埋深与地下水补给量是生态约束维度的主要障碍因子。3）将保定市高标准生态农田建设划分为生产优先建设区、生产次优先建设区、"生产-生态"协同建设区、后备建设区及生态保育区。其中生产优先建设区所占比例最大，面积约为20.99万hm2，建设适宜性高，主要障碍因子改造难度小，提升潜力大，稍加改造即可达到区域最优水平。上述方法能够有效用于区域高标准生态农田建设适宜性评价，研究结果可为国家实施的高标准生态农田建设选址工作提供科学的决策依据。     

水土保持生态自然修复与生态文明建设

水土资源是人类发展与文明的根基,如何整治日趋恶化的生态环境、防止水土流失、恢复和重建受损的生态系统成为生态文明建设的关键.水土保持生态自然修复是一个费省效宏的水土流失综合防治办法,水土保持生态修复是实现资源节约型、环境友好型社会的重要途径,也是建设生态文明与美丽中国目标实现的重要载体.在分析水土保持生态自然修复与生态文明建设相互关系的基础上,概括我国水土保持生态自然修复的成效与经验,明确水土保持生态自然修复工作需要亟待加强的几个领域,提出未来实施水土保持生态自然修复工作的若干发展策略.     

生态足迹研究进展述评

 生态足迹模型自1992年被提出以来,引起了众多学者的关注,经过近20年来的发展,生态足迹模型研究发生了显著的变化,特别是在我国取得了长足的进步。通过简单介绍生态足迹的概念、计算方法以及优缺点,回顾国外的研究进展,重点介绍国内生态足迹的研究概况,展望生态足迹今后的研究方向。     

作物生态适宜性定量化评价方法及通用工具

该文研究了作物生态适宜性定量化评价方法。针对环境适宜程度的量化问题,提出了四基点生态距离计算方法,模拟了限制性因素及一般性因素的区别;在评价结果分级中,提出了二次阈值方法,将生态学意义清晰与不清晰的部分进行分离;提出了作物生态适宜性评价过程的数字化表达方法。在以上3项工作的基础上,研发了作物生态适宜性评价工具软件。以北京市冬小麦适宜性评价为例进行了应用,结果表明该评价方法和工具可以容纳主要的评价因子及主流的评价算法,具有实用性。     

北京西部山区1999年生态足迹计算与可持续性分析

在剖析生态足迹分析法的理论基础和计算模型的基础上,计算北京西部山区门头沟1999年的人均生态足迹和生态容量。根据人均生态足迹和生态容量对比分析,得出1999年门头沟区处于生态赤字状态。经剖析造成生态赤字的原因,指出了该区在加强生态环境建设和养护,增加生态容量等方面应采取的措施与政策。提出以生态足迹作为山区生态可持续性评价指标的优点及当前存在的缺点。     

北京西部山区1999年生态足迹计算与可持续性分析

在剖析生态足迹分析法的理论基础和计算模型的基础上，计算北京西部山区门头沟1999年的人均生态足迹和生态容量。根据人均生态足迹和生态容量对比分析，得出1999年门头沟区处于生态赤字状态。经剖析造成生态赤字的原因，指出了该区在加强生态环境建设和养护，增加生态容量等方面应采取的措施与政策。提出以生态足迹作为山区生态可持续性评价指标的优点及当前存在的缺点。     

土地整理的生态环境效应分析

土地整理活动是一个重建生态环境系统的过程，在此过程中将会对区域环境要素及其生态过程产生影响。该文将土地整理的生态环境影响因子归纳为土地整理项目工程的特性、土地整理后土地利用类型结构的变化以及土地整理后土地景观格局的变化。其中土地整理项目工程会对土壤质量、水文环境、生物多样性、农田小气候等产生影响；未利用土地的开发、交通用地的增加以及土地利用类型的单一化会对生态环境产生影响；而土地景观格局的变化可能会影响动物生态行为，同时会提高区域整体的环境美学价值。     

汾河流域生态补偿机制的关键问题

流域生态补偿作为流域管理的一个热点问题,已经引起社会各界的广泛关注.随着汾河流域的资源开发和经济发展,其生态环境问题日益严重,成为阻碍经济社会持续发展的瓶颈,建立汾河流域科学的生态补偿机制显得尤为重要.基于理论研究与分析,结合汾河流域的实际情况,明晰建立汾河流域生态补偿机制的原因和原则,分析建立汾河流域生态补偿机制的主体、客体、方式和标准,同时提出建立汾河流域生态补偿机制的保障措施,从而构建起汾河流域生态补偿机制的整体框架.在汾河流域引入生态补偿机制,不仅可以调整生态效益及相关的经济效益在保护者与受益者、破坏者与受害者之间的分配关系,而且还可以保护和改善汾河流域的生态环境,促进全流域经济、社会、环境协调持续发展.     

农业生态足迹研究进展与展望

农业生态足迹作为一种有效衡量农业可持续发展状况的计量工具,具有模型可操作性和结果可比性强的优势。本文从农业生态足迹的概念内涵出发,对农业生态足迹的算法、参数调整及农业生态足迹的应用等方面的国内外相关研究进行了文献综述。算法上,介绍了农业生态足迹的4种计算思路,包括只考虑农业生物资源消耗、同时考虑农业生物资源消耗和能源消耗、考虑农业废弃物及污染物以及结合其他计量方法,并分别阐述了其具体算法,且总结了农业生态足迹参数调整的一般方法;应用上,梳理了不同农业技术及生产方式的合理性分析及农业系统的可持续性分析。综述发现,算法方面,已有研究从农业生态足迹的传统模型出发,依据不同研究目的设计计算思路,近几年,与其他计量方法的结合应用越来越受到关注;参数方面,从直接采用"全球公顷"方法中的均衡因子和产量因子,到依据研究区域修改两个因子参数,再到结合能值理论、净初级生产力等其他计量方法中相对稳定的参数,使得计算结果更加精确;应用方面,逐渐以农业生态为研究主线,结合农业社会、经济、科技等维度综合探究农业可持续发展问题。