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。     

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。     

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。     

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。     

生物多样性保护的区域生态安全格局评价手段--GAP分析

GAP分析是用来判别生物多样性保护的空白、遗漏区域(“gaps”)和需要采取保护行动的地区(conservation gap),它是一种评估区域生物多样性所有成分所处保护地位、被保护程度等的科学方法。强调最大限度地保护生物多样性的先决条件是通过构建保护区网络,不仅仅考虑生物多样性最高地区,应该使本地种和生态系统都得到保护。区域生态安全格局的评价不仅要考虑生物及其生境的保护,而且,更要考虑受损生态系统和破坏景观的恢复,即不仅考虑Conservation G ap,也要考虑R estoration G ap。因而,改进GAP方法可用于生态安全格局的分析与评价,且有望成为重要的研究手段。     

冀东平原农业景观格局与生态服务价值研究——以滦县为例

以冀东平原区域的河北滦县两期土地利用现状图为基础,结合GIS及Fragstats软件,对1996年、2009年景观格局及其生态服务价值进行分析。结果表明:13a来,滦县农田景观优势度降低,建设地景观优势度增高,破碎度增大,景观形状趋于简单。两期比较,总生态服务价值(ESV)减少了1 336.19万元,其中建设地景观扩展是生态服务价值减少的最主要因素。生态服务价值变化同农业景观格局演化之间紧密相关,其中景观斑块面积、景观斑块种类、斑块数量及破碎度等指数的变化都会引起区域生态服务价值波动。可通过保护区域林地、园地、水域等关键景观类型,增加有效网络面积和连通性,减少干扰以降低斑块破碎度等措施来增强区域的生态系统服务价值,更好地支撑和保证区域的可持续发展。     

华北丘陵及平原有机及常规农田地表蜘蛛多样性研究

为满足日益增长的粮食需求,丘陵地区的农业发展已受到越来越多的重视,而农业集约化生产是导致生物多样性丧失的主要原因之一。为了解地形区域、生产管理模式及边界树篱带对农田地表天敌多样性的影响,在我国华北典型农区,选取5种农田,包括丘陵地区的常规管理无植物篱玉米地(CM)、常规管理有植物篱玉米地(CMH)、有机管理无植物篱玉米地(OM)、有机管理有植物篱玉米地(OMH)和平原地区常规管理无植物篱玉米地(PCM),于2019年8—9月采用陷阱法展开蜘蛛多样性调查。结果表明:处于丘陵地区的玉米地蜘蛛的香农多样性和物种稀疏指数显著高于平原地区,有机管理下的玉米地蜘蛛物种稀疏指数显著高于常规管理下的玉米地,有植物篱的玉米地蜘蛛的物种稀疏指数高于无植物篱的玉米地;且丘陵与平原、有植物篱与无植物篱、有机和常规管理下蜘蛛群落结构显著不同。基于上述研究结果,研究建议农业发展和生物多样性保护应当加强区域土地利用规划和分区管理;丘陵地区因受人类干扰较小,维持了较平原地区更高的蜘蛛物种库,可以作为集约化农区生物多样性保护的热点区,农业发展应优先规划发展低集约化的生产模式(如有机农业等),并加强景观多样性建设。而平原地区也应合理保留农田半自然边界带和降低集约化管理强度以推动生态环境改善和绿色发展。     

我国农业/农村生态景观管护对策探讨*

农业/农村生态环境综合整治已成为我国目前农业/农村可持续发展的重要任务。农业/农村生态景观建设和管护是生态环境管护的重要内容,也是休闲农业发展、乡村经济发展和文化复兴的基础。本文通过对比分析国内外农业/农村生态环境管护内容、制度以及研究实践,在农业/农村生态环境管护内容下,从生态景观角度,重点讨论了我国农业/农村生态景观管护在认识、工程技术和制度上存在的主要问题:对未来农业/农村的多功能性认识和研究有待提高、生态景观化工程技术有待开发、工程技术精细化和集成化有待提高、农业/农业生态景观管护制度有待完善。在此基础上,文章还提出了我国生态景观管护对策,包括:(1)拓宽和提升我国农业/农村的多功能性,如恢复农业景观生态服务功能、保护农业景观生物多样性、加强灾害适宜性管理及提高水土安全、加强乡村生态景观建设和促进休闲农业和乡村旅游发展等;(2)加强以农户或村集体为主体的管护制度建设;(3)加强部门协同机制和技术集成研究和示范。目前亟需提高公众和管理者对农业/农村生态景观管护的认识,培育良好的管护能力,开展农业/农村生态环境和景观管护工程技术研发、技术集成示范以及适合我国国情的管护制度研究探索。     

Evaluating cost-effectiveness of conservation management actions in an agricultural landscape on a regional scale

Agricultural landscapes are the dominating landscape types in many parts of the world. Land-use intensification and spatial homogeneity are major threats to biodiversity in these landscapes. Thus cost-effective strategies for species conservation in large-scale agricultural landscapes are required. Spatial optimisation methods can be applied to identify the most effective allocation of a given budget for conservation. However, the optimisation of spatial land-use patterns in real landscapes on a large spatial scale is often limited by computational power. In this paper, we present a simplifying methodology for analysing cost-effectiveness of management actions on a regional scale. A spatially explicit optimisation approach is employed to identify optimum agricultural land-use patterns with respect to an ecological-economic goal function. Based on the optimisation results for small scale landscape samples we derive a target- and site-specific cost-benefit function that can be applied to predict ecological improvement as a function of costs and local conditions on a large spatial scale. Thus, it is possible to identify areas where management actions for ecological improvement are most efficient with respect to a certain conservation goal. The fitted function is validated independently. In a case study, we analyse cost-effectiveness of management actions to enhance habitat suitability for three different target species. The approach is flexible and could be applied to a variety of other landscape planning problems dealing with the effective allocation of management measures.     

General management principles and a checklist of strategies to guide forest biodiversity conservation

Many indicators and criteria have been proposed to assess the sustainable management of forests but their scientific validity remains uncertain. Because the effects of forest disturbances (such as logging) are often specific to particular species, sites, landscapes, regions and forest types, management “shortcuts” such as indicator species, focal species and threshold levels of vegetation cover may be of limited generic value. We propose an alternative approach based on a set of five guiding principles for biodiversity conservation that are broadly applicable to any forested area: (1) the maintenance of connectivity; (2) the maintenance of landscape heterogeneity; (3) the maintenance of stand structural complexity; and (4) the maintenance of aquatic ecosystem integrity; (5) the use of natural disturbance regimes to guide human disturbance regimes.We present a checklist of measures for forest biodiversity conservation that reflects the multi-scaled nature of conservation approaches on forested land. At the regional scale, management should ensure the establishment of large ecological reserves. At the landscape scale, off-reserve conservation measures should include: (1) protected areas within production forests; (2) buffers for aquatic ecosystems; (3) appropriately designed and located road networks; (4) the careful spatial and temporal arrangement of harvest units; and (5) appropriate fire management practices. At the stand level, off-reserve conservation measures should include: (1) the retention of key elements of stand structural complexity (e.g., large living and dead trees with hollows, understorey thickets, and large fallen logs); (2) long rotation times (coupled with structural retention at harvest); (3) silvicultural systems alternative to traditional high impact ones (e.g., clearcutting in some forest types); and (4) appropriate fire management practices and practices for the management of other kinds of disturbances.Although the general ecological principles and associated checklist are intuitive, data to evaluate the effectiveness of many specific on-the-ground management actions are limited. Considerable effort is needed to adopt adaptive management “natural experiments” and monitoring to: (1) better identify the impacts of logging operations and other kinds of management activities on biodiversity, and; (2) quantify the effectiveness of impact mitigation strategies; and (3) identify ways to improve management practices.     

生态涵养发展区农业景观规划方法及其应用

科学合理的农业景观规划方法是新农村建设体系中的一项核心技术。该研究以北京远郊生态涵养发展区峪口镇为例,在农业景观主导功能分类基础上,基于适宜性评价与实地勘踏访谈等方法,进行农业生产景观、农村聚落景观、农业服务设施景观和农业生态景观专项规划设计,然后按照"农业生态优先、农业生产次之、农业服务设施再次和农业旅游休闲景观最后"的原则,利用景观生态学的"基质——斑块——廊道"组合原理和分区权衡的方法,优化农业景观空间组合,形成研究区农业景观总体布局。研究表明,在峪口镇农业景观规划布局中,农业景观基质为粮菜生产区、经济林果生产区、农业生态保护区等,斑块为农业旅游休闲和农村聚落景观等,廊道为道路、河流、生态缓冲廊道等。该研究结果为区域美丽乡村建设提供了有力的技术手段和科学支撑。     

Aesthetic preferences of non-farmers and farmers for different land-use types and proportions of ecological compensation areas in the Swiss lowlands

Beyond its traditional function of food production, agricultural land offers public amenities such as the protection of natural resources and landscape scenery. This study investigates the preferences of non-farmers and farmers for nine landscape scenarios in the Swiss lowlands. The nine landscapes were the result of a photo editing process combining three land-use types (arable crops, grassland and a mixture of both) and three proportions of ecological compensation areas (0%, 10% and 30%). The landscape photographs were randomly arranged on one page of a paper-based questionnaire which was sent to a random sample of 4000 Swiss households (non-farmers) and 500 farmers. The respondents (1376 non-farmers and 276 farmers) rated each landscape by attractiveness. Both non-farmers and farmers preferred a mixed land-use type or one dominated by arable crops over one dominated by grassland. Non-farmers’ preference ratings were highly influenced by the proportion of ecological compensation areas (ECAs) in the rated landscape: Non-farmers rated a landscape with a mixed land-use type and 30% ECAs highest, whereas farmers rated a landscape dominated by arable crops and 10% ECAs highest. The results indicate that heterogeneous landscapes (mixed land use, high proportion of ECAs) influence scenic beauty positively. Thus, farming practices and agro-environment schemes such as ECAs can have an impact on the visual attractiveness of a landscape.     

农业景观害虫控制生境管理及植物配置方法

集约化农业生产过程中,化学农药所带来的大量环境问题日益引起关注。为减少农药的投入及其所产生的环境负效应,生物防治害虫的方法在国内外得到了更多的关注与发展。生境管理是一种有利于天敌群落发展,而不利于害虫种群增长的保护性生物防治方法,其实质是通过为自然天敌提供诸如花蜜、替代猎物或寄主、躲避不利干扰的庇护所等资源,将农业景观中天敌的害虫控制服务和功能最大化,或者通过构建不适宜害虫取食和繁殖的环境条件起到抑制或阻碍害虫发展的作用。本文在参阅国内外文献的基础上,阐述了生境管理控制害虫的机理,并总结国外生物防治的实践经验以及近些年国内外的相关研究,概括提出田间尺度上害虫生物防治的非作物生境及作物生境的建设和植物配置方法,为通过生境管理提升农业景观中害虫生物防治生态系统服务提供参考。