从抑病土壤到根际免疫：概念提出与发展思考

作物土传病害已经成为集约化农业可持续发展中的瓶颈,在粮食安全、资源高效和生态健康多目标协同发展的指导思想下,系统的绿色防控理论和技术体系构建是破解该难题的重要前提。作为植物-土壤互作的热点区域,根际栖息着较土体土壤更丰富的微生物群落,是土传病原物入侵作物根系的必经之路。根际微生态系统中的植物、土壤、微生物组和病原物之间的交互作用必然影响着植物健康。笔者将根际微生态系统抵御土传病原物入侵的现象和能力,称之为"根际免疫"。本文重点梳理根际免疫概念形成的4个重要阶段:(1)抑病土壤概念的提出与发展;(2)抑病微生物筛选与作用机制;(3)抑病土壤核心微生物组及互作机制;(4)根际免疫概念的形成与发展思考。最后从关注根际微生态、注重学科交叉和系统揭示根际免疫机制三方面进行展望,以期为提升土壤-植物系统健康和实现农业可持续发展提供理论依据和技术支撑。     

农业生态系统可持续发展的制约因素与调控对策

农业生态系统的可持续发展是实现中国可持续发展战略的基本保证和前提条件。限制因素的识别是评价农业生态系统可持续性、制订农业可持续发展战略及实施综合措施的关键步骤。以南京市江浦县为例,分析了农业生态系统可持续发展的主要限制因素及其调控对策。研究表明,耕地资源持续减少、生态灾害频繁发生、系统抗干扰能力不强等是该区农业生态系统可持续发展的主要限制因素;在此基础上,提出了“保护耕地资源、增强系统抗性、控制生态灾害”的对策建议,以促进江浦县农业生态系统的可持续发展。     

基于能值的专业化茶叶种植农业生态系统分析* ——以福建省安溪县为例

世界饮茶热潮不断推动着我国传统农业——茶叶种植规模的扩大,茶叶经济发展不断受到关注,然而茶叶种植所产生的生态环境效应却往往被忽视。本研究以专业化茶叶种植县——福建省安溪县为对象,通过综合各乡镇茶叶种植面积、茶叶种植区位商和集中系数3种方法,将安溪县各乡镇茶叶种植专业化情况划分为高度专业化、较高专业化、中等专业化、较低专业化和无茶叶种植5个等级,基于能值理论分析方法,构建安溪县农业生态系统投入、产出指标体系,并建立能值投入密度、环境负载率、可持续发展指数等8个能值评价指标,进行不同专业化茶叶种植农业生态系统的评价与分析。研究结果表明:(1)安溪县专业化茶叶种植农业生态系统运行过程中以可更新环境资源投入为主,不同专业化茶叶种植间环境贡献率高达0.96~0.99,而能值投资率仅有0.01~0.04;(2)茶叶种植专业化等级与产出能值密度之间总体上呈正相关,随着专业化等级的不断增强,农业生态系统生产力总体上不断提高,高度专业化等级茶叶种植的产出能值密度达到4.15E+11 sej·m-2,是无茶叶种植的1.32倍;(3)专业化茶叶种植农业生态系统具有较高的生产效率和经济效益,专业化茶叶种植等级与净能值产出率之间呈正相关,高度专业化茶叶种植的净能值产出率为1.29,是无茶叶种植的2.86倍,且环境负载率为0.05,具有环境友好性;(4)专业化茶叶种植降低了农业生态系统稳定性,系统稳定性指数与茶叶种植专业化等级间呈负相关,无茶叶种植等级系统稳定性指数为1.12,是高度专业化等级的1.56倍。因而在茶叶专业化种植过程中,应注重复合生态茶园建设,提高专业化茶叶种植系统的生物多样性和稳定性,并加大科技管理投入、提高农业生产技术水平,以进一步提高农业系统总体经济发展水平和可持续发展能力。     

《农业环境与发展》征稿简则

《农业环境与发展》是由农业部主管 ,农业部环境保护科研监测所和全国农业环境保护科技信息网联合主办的国家级综合指导类科技期刊。以反映国内外农业环境管理、监测、法制建设、生态农业、农业可持续发展以及合理利用、开发和保护农业自然资源等方面研究的最新进展、动态和技术为己任 ,为保护和改善农业生态环境、为农业可持续发展服务。刊登的主要内容有 (１)国家重大决策对农业生态环境的影响 ;２)农业生态环境管理及相关政策 ;(３)农业生态环境的监测与评价 ;(４)农业环境污染事故的处理 ;(５)生态农业建设 ;(６)农业环境污染防治技术 ;…     

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。     

基于VOR模型的三峡库区消落带2010-2020年生态系统健康评价

健康的生态系统可保障人类社会的可持续发展,三峡库区作为我国重点生态环境保护区域,其生态系统健康状况是判断库区可持续发展的重要指标。为综合诊断全面蓄水后三峡库区消落带的生态系统健康状况,研究以景观生态学理论和遥感影像数据为基础,从生态系统活力、组织力和恢复力3个方面构建VOR模型,定量评价消落带10年间的生态系统健康状况。结果表明:(1)VOR模型可适用于三峡库区消落带生态系统健康评价,具有快速、高效等特点;(2)10年间研究区生态系统健康水平总体保持良好状态,其中改善型健康特征总面积占比最大,为44.47%,消落带健康状况呈现逐年稳定并改善趋势;(3)空间分布上,健康水平数量结构呈“凸”形分布态势,库腹消落带生态系统健康状况好于库首和库尾;(4)库首消落带生态系统活力值偏低,低值面积占库首消落带面积比超过60%,需要重视。综上,通过评价消落带的生态系统健康状况,可为三峡库区消落带生态系统保护与修复提供参考和决策支持。     

《农业环境与发展》征稿简则

《农业环境与发展》是由农业部主管 ,农业部环境保护科研监测所和全国农业环境保护科技信息网联合主办的国家级综合指导类科技期刊。以反映国内外农业环境管理、监测、法制建设、生态农业、农业持续发展以及合理利用、开发和保护农业自然资源等方面研究的最新进展、动态和技术为已任 ,为保护和改善农业生态环境、为农业可持续发展服务。刊登的主要内容有 (1)国家重大决策对农业生态环境的影响 ;(2 )农业生态环境管理及相关政策 ;(3)农业生态环境的监测与评价 ;(4 )农业环境污染事故的处理 ;(5)生态农业建设 ;(6 )农业环境污染防治技术 ;(7)…     

基于能值理论的唐山市农业生态系统评价

农业生态系统是人类赖以生存的基本系统。为更好地评价区域农业生态系统的运行状况和变化特点,了解区域资源、环境和经济间的关系,选取唐山农业生态系统为研究对象,基于能值分析理论与方法,通过编制能值评价指标体系,对唐山市农业生态系统能值投入和产出状况、能值自给率、净能值产出率、人均能值用量、环境负载率和可持续发展状况进行定量评价。结果表明:唐山市农业生态系统整体运行较差,农业生态系统为消费型经济系统,可持续性有待提高;以农业用电、农机动力、柴油和化肥为代表的不可更新工业辅助能值投入逐年增加,使得农业生态系统能值产出率和可持续发展指数有一定下降趋势,且增大了对生态环境的压力。研究建议唐山市发展生态农业和现代农业,应着眼于拓展农业多功能性,逐渐改变传统农业生产方式,突出农业生态内涵,进而改变农业生态系统的能值投入和产出结构,促进其可持续发展。     

乌鲁木齐城市生态系统健康模糊综合评价

城市生态系统健康是城市生态系统的综合特征,是城市可持续发展的重要保障。根据城市生态系统的特点和城市生态系统健康的内涵,从自然环境、人工环境、社会状况、经济水平、人群健康、生物群落健康和区域发展可持续性7个方面选取45个指标构建了城市生态系统健康指标体系框架;采用熵值法确定其权重,以模糊数学理论建立隶属度矩阵,并建立评价模型,对乌鲁木齐城市生态系统健康进行模糊综合评价。结果表明:(1)1995-2004年,乌鲁木齐城市生态系统健康综合指数为{0.421,0.475,0.359,0.312,0.375,0.406,0.415,0.377,0.447,0.457};(2)1998年以来健康状态有一定程度的改善,但和2010年城市规划目标(0.681)相比,还有很大的差距;(3)区域发展可持续性健康指数有所下降,自然环境健康状况并未得到明显改善,生态环境建设形势严峻;(4)城市生态系统各要素发展不平衡,健康质量较低;(5)实证分析的结果表明评价模型具有很强的科学性和实用性。     

农业生态效率研究进展分析

农业生态效率是评价农业可持续发展能力的一个非常重要的指标,通过农业生态效率的评价,可以准确评估了解农业生态系统的真实价值,以实现农业资源的高效率利用,并减轻农业废弃物所造成的内源性污染,进而从根本上解决农业生态系统退化和环境污染问题,为农业的可持续发展奠定基础。对已有文献进行系统梳理后发现,农业生态效率研究方面存在如下几个方面的问题:1)概念界定不统一、评价方法趋同;2)宏观层面对农业生态效率的影响因素研究不足、县域层面的收敛性分析亟待丰富;3)生态资产再生产、生态农业生产方式、生态农业政策等方面的应用还亟待加强等问题。为此,剖析了未来为推动我国农业的可持续发展,农业生态效率研究将会更加关注的如下几个方面:1)提升农业生态效率的评价方法;2)加强农业生态效率驱动因素的研究;3)推进农业生态效率在生态资产再生产、转变农业生产方式、制定农业政策等方面的应用。     

农田土壤生态系统多功能性研究进展

健康土壤培育是耕地产能提升的先决条件,也是应对粮食安全和环境保护挑战,保障土壤可持续利用,实现农业绿色发展和构建生命共同体的基础。健康土壤培育的核心是实现土壤生态系统多功能性。在生态文明建设的新时代,土壤生态系统多功能性评价、培育过程及机制研究已成为全球土壤健康行动的焦点和前沿。本文系统梳理了土壤功能、土壤生态系统服务与土壤生态系统多功能性的概念,讨论了土壤生物多样性对多功能性的影响、土壤功能间的协同与权衡关系,总结了土壤功能评价及量化的方法,并提出了突破单一追求粮食高产目标,发展基于多功能性综合调控的农田健康土壤培育新思路。提出在不同层级上提高土壤多功能性的途径：在全国尺度调整土地利用方式及农业结构、区域尺度协调资源配置、景观尺度构建农业设施建设与景观格局、田块尺度优化田间土壤管理技术,全面提升土壤健康和多功能性。未来需要通过多学科交叉深入探索不同时空尺度的土壤多功能性形成与维持机理,与现代科技相结合,完善土壤功能管理相关政策与落地方案,强化土壤多功能性在可持续环境政策与管理中的多维作用,为山水林田湖草生命共同体协调发展和“碳达峰、碳中和”国家战略的实施提供重要支撑。     

南方红壤丘陵区退耕还林还草工程土壤保持效应评估

以南方红壤丘陵区为研究对象，应用修正通用土壤流失方程，根据2000年、2005年、2010年、2015年土地利用数据，识别出了近15年南方红壤丘陵区退耕还林还草的空间范围，并估算了退耕还林还草实际发生区的土壤保持效应。结果表明，2000—2015年，南方红壤丘陵区退耕还林还草面积约2 052.61 km²。期间土壤保持量增加9.18×10⁸ t，单位面积土壤保持量变化量为447 327.54 t/km²，土壤保持效应整体显著提升，但仍有部分区域出现负效益。此外，对提升土壤保持功能而言，将裸地转换为林地是效果最显著的土地利用变化方式。退耕还林还草的实施提高了区域的土壤保持功能。研究结果对南方红壤丘陵区退耕还林还草工程的实施及管理具有指导意义。     

基于农业可持续发展需求的江苏土地资源支撑能力评价

为了研究江苏土地资源对农业可持续发展的支撑状况,实现科学的农业发展路线,该文从耕地资源生产能力、土壤环境质量以及土地生态系统服务功能出发,构建评价体系,评价江苏省土地资源对农业可持续发展的支撑能力。结果表明,从单要素评价结果来看,江苏省耕地生产能力和土壤环境质量对农业可持续发展的支撑水平优于生态服务功能的支撑水平,大部分地区生态系统服务价值偏低;土壤环境质量处于弱支撑区域的评价单元达15个,今后这些地区在发展农业生产时应关注土壤环境质量。综合评价结果显示,苏中地区大部分县市的土地资源可以较好地支撑农业可持续发展,是江苏省最适宜发展农业可持续的区域,苏南和苏北地区土地资源对农业可持续发展的支撑能力较弱,而苏北地区的支撑能力又优于苏南地区。各地区应根据自身的土地资源禀赋差异,选择合适的农业发展途径,在合理利用土地资源的同时,维持地区的农业生态安全。     

代表性国家和地区耕地休耕补助政策及其对中国的启示

为保证耕地休耕制度的顺利实施和成效的长久保持,中国近年来不断探索制定科学合理的耕地休耕补助政策.美国、日本、欧盟、中国台湾等国家和地区已经具有多年的休耕实践经验,且都十分重视对休耕农民的补助问题.该文采用文献资料法、对比分析法及归纳总结法,在分析美国、日本、欧盟、中国台湾等代表性国家和地区休耕补助实践的基础上,对休耕补助目的、实施模式、补助形式、补助依据及资金来源等进行了梳理和归纳.针对中国休耕补助政策中可能存在的问题,提出今后应从补助目的动态化、补助效益最大化、补助类型差异化、资金来源多样化、配套措施制度化等方面完善补助政策的改进建议,并尝试构建了中国耕地休耕补助政策的初步框架.     

耕地资源可持续发展的系统动力学仿真分析

[目的]探讨耕地生态修复对粮食产量和土壤重金属含量的影响,为耕地可持续利用提供决策。[方法]以天津市为例,运用系统动力学方法,构建耕地生态修复系统动力学模型(CLERSD),设置绿色发展策略、可持续发展策略、生态修复3种策略下的6种情景,对天津市2016—2030年不同用地模式下的系统发展趋势进行仿真。[结果]从长期趋势看,绿色发展策略中,增加化肥农药的使用虽然可以短期增产,但于长期无益,而且还会有较多的耕地由于受损而需要生态修复。可持续发展策略中,增加投资可以提高粮食产量,促进农业可持续发展;而增加污水灌溉,虽然可在短期内更好地满足作物生长用水需求,但长期使用会导致重金属镉的含量上升,使较多的耕地需要转为生态用地;生态修复策略中,种植具有较强金属富集能力的植物,可以使生态用地在较短时内完成对受损耕地的修复,使土壤重金属含量降低、耕地数量增多。[结论]在农业生产中,可以通过改变农药化肥投入、资金投入、降低污水灌溉和耕地生态修复等措施,维护粮食安全和促进农业绿色可持续发展。     

基于遥感的艾比湖流域近20年生态服务价值对土地利用变化的响应

新疆艾比湖为我国西部的国门湖泊,是准噶尔盆地西南部边缘最低洼地及水盐汇集中心,探究艾比湖流域的土地利用变化及其生态系统服务价值的时空变化特征对于我国西北部地区环境策略的合理制定有重要的意义。以艾比湖流域为研究区,以1990—2011年的五期Landsat-TM系列多光谱遥感影像为基础数据源,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地等的中国陆地生态系统服务单位面积价值,并结合敏感度分析,探讨了艾比湖流域1990—2011年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。结果表明:1990—2011年间,艾比湖流域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈现增大的趋势;研究期内生态系统服务价值总体呈上升趋势,从161.69亿元增加到163.99亿元,增加了2.3亿元;林地、草地、水域的生态系统服务价值是生态系统服务的主体部分,占整个系统的84.19%以上;艾比湖流域总体生态环境质量则呈现出恶化的趋势;虽然流域各类具有高生态价值的土地利用类型面积的扩大有利于整个流域生态质量的改善,但其整体生态环境仍然比较脆弱,还有待提高。     

Optimization of land use structure and spatial pattern for the semi-arid loess hilly–gully region in China

The semi-arid loess hilly–gully region in China has an extremely vulnerable ecological environment. Inappropriate land use — crop farming, overgrazing, and plantation forestry - has worsened soil erosion, intensified water shortage, and hence impeded the ecological conservation and agricultural development of the entire region in the past. Optimizing land use and vegetation cover and spatial pattern is conducive to achieving both ecological and economic goals in terms of controlling soil erosion, using water resources rationally and raising agricultural productivity. Changchuan Watershed, a typical small catchment in the semi-arid loess hilly region, was selected as the case study area to analyze the impacts of land use and land cover structure and associated spatial pattern on soil erosion and water consumption in the Watershed, through field investigation and model simulation. Land use structure was optimized by multi-objective programming, using remote sensing (RS) and geographical information system (GIS) techniques, analytic hierarchical programming (AHP) and expert consultancy. The digitized optimum spatial pattern embodying rationally-proportioned land use structure was obtained through GIS-aided redistribution of land use types. The optimized land use structure re-apportioned woodlands, shrublands, grasslands, and croplands at 3.7%, 38.6%, 49.4%, and 6.3% of the land area respectively, compared to the current land use structure of 2.4%, 38.6%, 24.0%, and 12.6%, respectively, in the Changchuan Watershed. In the optimized land use spatial pattern, croplands are mainly located in the riverside plain and check-dammed valleys and grasslands are widely distributed in the lower reaches of the basin, while shrublands are appropriately established in the middle and upper reaches of the river. A comparative analysis shows that the optimized land use structure, with well-designed spatial pattern is able to reduce soil erosion, enhance the utilization of water resources and raise agricultural productivity.     

黄土区大型露天矿农业用地格局演变的分析

在矿区废弃地的恢复中，格局变化的研究将对矿区生态系统的变化起着至关重要的作用。其中，农业用地格局演变的过程及覆被类型的变化，对矿区的生态安全、耕地保护及土地资源可持续利用具有重要的现实意义。该文以山西平朔矿区为例，基于GIS平台，在分析矿区土地动态变化的基础上，运用景观生态学理论与方法，对平朔矿区景观动态变化过程、特征及覆被类型的变化进行了研究，特别对矿区农用地的变化做了重要分析，结果表明：大型露天矿区生态系统景观动态变化过程包括生态破坏过程的景观变化(土地挖损、土地压占、土地占用)和生态重建过程的景观变化(地貌重塑、土壤重构、植被重建)；经过20年的人工控制的生态重建后，矿区土地利用空间格局由以旱地—疏林地格局演变为以林地—建设用地为主的重建生态格局；矿区生态重建已经改变了原脆弱生态系统的生态环境，其中农业用地增加了50%，但由于管理制度等原因，复垦的农用地目前大部分尚不能转换为耕地使用。     

基于生态系统服务功能价值方法的土地利用总体规划环境影响评价研究——以大庆市为例

对土地利用总体规划环境影响的评价方法进行实证研究,促进土地资源可持续利用与社会经济可持续发展,为土地利用规划修编提供依据,提高规划的科学性与合理性。以生态系统服务功能价值理论为基础,结合研究区实际确定的大庆市各种土地利用生态系统的单位面积服务功能价值,根据大庆市规划期内的各种土地利用类型的面积变化,预测大庆市新一轮土地利用总体规划方案实施前后生态系统服务功能总价值的变化,评价实施规划将产生的生态环境影响。大庆市土地利用总体规划（2006－2020年）是切实可行的,方案的实施将给大庆市带来良好的生态环境效益。研究表明:生态系统服务功能价值理论的引入,实现了土地利用规划环境影响定性分析与定量评价的结合,对正确制定土地利用决策具有重要的意义。