2012年湖南省农业生态系统的能值分析

[目的]构建农业生态系统的能值评价体系,完善能值分析数据库。[方法]利用能值分析理论,选取能值密度、人均能值使用量、能值自给率、能值投资率、净能值产出率、能值货币比、环境负载率和可持续发展指数等8个指标;通过计算投入能值和产出能值的方法,对2012年湖南省农业生态系统能值进行了分析。[结果]8个评价指标的计算值分别为1.15×1012,3.4×1015 sej,22.35%,3.47,1.5,3.15×1012 sej/$,3.56和0.42。[结论]湖南省农业生态系统能值整体处于中等水平。解决农业能值投入结构是改善该农业生态系统的重要手段。     

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。     

河南省农业面源污染负荷估算及区划

研究河南省农业面源污染的来源及污染负荷,对河南省农业面源污染治理具有重要意义。采取输出系数模型法,估算了2014年河南省农业面源污染物总氮和总磷负荷量。结果表明:2014年河南省农业面源污染物总氮负荷量是总磷负荷量的6.7倍,分别是3.87×10~5,5.73×10~4 t/a。三种不同污染源类型总氮负荷贡献率的大小顺序为:耕地畜禽养殖农村生活;总磷负荷贡献率的大小顺序为:畜禽养殖耕地农村生活。河南省农业面源污染程度区划可分为5个区域:南阳市和驻马店市为重度污染区,周口市、商丘市和信阳市为较重度污染区,新乡市、安阳市、洛阳市、开封市、平顶山市、郑州市、许昌市为中度污染区,濮阳市、三门峡市、鹤壁市、焦作市、漯河市为较轻污染区,济源市为轻度污染区。研究表明,河南省农业面源污染主要来源于耕地、畜禽养殖和农村生活,面源污染在可区划为5个区,区划可为河南省面源污染的分区治理提供科学依据。     

基于能值理论的盐城市农业生态系统动态分析

农业生态系统是人类生存的最基本系统,对其结构和功能进行分析是解决农业生态环境问题的关键。应用能值分析理论与方法,对盐城市1995—2010年的农业生态系统能值结构进行了动态分析,采用净能值产出率、能值投入率、环境承载力、能值密度、人均能值用量及可持续性指数对该地区的能值结构进行了详细研究。结果表明:系统能值总投入呈上升趋势,在能值投入中,风能资源投入逐渐增加,但总体比重不高,劳力能值投入受乡镇企业发展和进城务工因素影响逐年下降,以劳力和畜力等有机辅助能为主的传统农业正逐渐被以农机、化肥等工业辅助能为主的现代农业所替代。系统能值总产出呈上升趋势,农业产业结构由以种植业、畜牧业为主向高附加值的畜牧业、水产业的多样化方向转化。系统能值可持续发展指标为0.97,是典型的消费型生态系统,产出的能值是消耗较多的资源获得。系统对于环境的压力较大,可持续性较低,应进一步调整农业产业结构,依靠科学技术,大力发展绿色和生态农业,保护环境资源,实现盐城城市农业生态系统的可持续发展。     

基于能值生态足迹法的集约化农田生态系统可持续性评价

生态足迹(ecological footprint,EF)和能值分析(emergy analysis,EA)是评价区域或系统可持续性的重要方法,能值生态足迹(emergy ecological footprint,EEF)将二者相结合,把系统的外部性纳入评价指标体系,能够更全面、更准确地测度资源消耗及环境影响,为区域农业面源污染防治提供科学参考依据。该研究应用EEF方法对山东省桓台县冬小麦-夏玉米高投入高产出模式的可持续性进行了深入评价,研究结果表明:与1996年相比,2012年系统能值总投入减少了3.15%,而系统的能值产出容量(emergy output capacity,EOC)却增加了6.23%,系统效率显著提高。与1996年相比,2012年该系统的EEF从40.93 hm2减小为39.60 hm2,减少了3.25%,EEF分别是能值生态承载力(emergy carrying capacity,ECC)的16.44倍和15.78倍,生态赤字分别为38.44 hm2和37.09 hm2,减少了3.51%;从系统可持续性看,资源负载指数(resource load index,RLI)减少4.01%,环境负载指数(environmental load index,ELI)减少27.90%,系统外部性降低了8.05个百分点,系统可持续发展指数(sustainability index,SI)增长了9.64%。总体上看,与1996年相比,2012年冬小麦-夏玉米轮作农田生态系统的生态赤字呈下降趋势,系统的可持续性有所提高,农业面源污染防治初见成效,但资源消耗仍然保持较高水平,粮食生产的环境压力依然严峻,农业面源污染防治工作需要进一步加强。     

洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险及脱钩效应

[目的]推动实现农业经济增长与化肥面源污染生态环境风险的脱钩,为有效治理耕地面源污染和耕地可持续利用提供理论支持。[方法]基于生态环境风险评价模型,从县域尺度评价洞庭湖平原各地区化肥面源污染生态环境风险程度,采用非参数核密度估计洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险区域差异,进而采用脱钩模型进一步分析了洞庭湖平原农业经济增长与耕地化肥面源污染生态环境风险的脱钩关系。[结果](1) 2009—2019年洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险指数呈现先升后降的趋势,化肥面源污染生态环境风险指数先由2009年的0.749升至2014年的0.762,然后降至2019年的0.732,经历了由中度风险转为高度风险,后又降为中度风险的过程;中部地区污染更严重;(2)化肥面源污染生态环境风险区域差异明显,呈现两极分散化集聚特征,内部差距先扩大后缩小;(3)洞庭湖平原农业经济增长与化肥面源污染生态环境风险的脱钩关系呈现出明显的阶段性特征：第一阶段为波动期(2009—2013年),第二阶段为强脱钩期(2014—2019年)。[结论]在面源污染治理工作的推进下,洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险经历了先上升后下降的...     

基于能值理论的西安市浐灞生态区生态系统可持续性分析

[目的]对西安市浐灞生态区生态系统的可持续性进行分析评价,为该区生态系统的健康、可持续发展提供理论支持。[方法]基于能值理论,从社会经济和生态环境两方面选取相应的指标对浐灞生态区2004,2009,2014年的3个重要发展阶段进行对比研究。[结果]西安市浐灞生态区基于能值可持续指数(ESI)在2004—2009年由0.003 4下降到0.002 4,但在2014年又增加到0.005 1,研究区可持续性总体上呈现上升趋势;从能值富集的角度分析研究区的可持续性,能值富集度指标(EIE)2004,2009,2014年的结果分别是0.82,0.82和0.59,反映研究区是一个能值高度富集的区域。[结论]由于西安市浐灞生态区是高度发展的消费导向型经济且存在地域面积狭小,自然资源匮乏,过度依赖外界能值等问题导致其可持续发展能力处于较低水平,但同时能值可持续指数(ESI)表明浐灞生态区可持续性在提升,浐灞生态区是一个能值高度富集的区域,浐灞生态区能值财富的持续高度富集是其能够快速发展的重要原因。     

基于模糊数学模型的城市生态系统健康动态变化评价

城市生态系统健康与否关系到城市的可持续发展,开展城市生态系统健康评价研究可为制订城市规划、生态和环境保护规划提供科学的依据。以重庆市为例,选取城市生态系统活力、组织结构、恢复力、服务功能和动态变化5个方面,作为城市生态系统健康评价的指标体系。基于主成分分析法确定指标的权重,运用模糊数学评价方法对重庆市2004—2011年的生态系统健康状况进行评价分析,另外,为了反映重庆市生态系统健康的优劣程度,选取上海、青岛和成都2011年的生态系统健康状况与重庆作横向对比评价。结果表明:重庆市2004—2011年生态系统健康状况呈逐年良性发展态势;在2011年城市生态系统健康状况对比评价中,上海最优,成都其次,重庆第三,青岛相对最差。最后,提出了改善城市生态系统健康水平的建议。     

湘潭农业生态系统的能值分析及其可持续性评价

为提高湘潭市农业生产力水平,促进农业生态系统可持续发展,运用能值分析理论和方法,对湘潭市2000—2008年农业生态系统的能值投入产出、运行效率、ELR进行定量分析。结果表明:湘潭市农业生态系统能值投入以可更新的有机能为主,主要依赖于人力,其所占能值比重由2000年的0.58下降到2008年的0.49,尚处于从传统农业阶段向现代农业阶段转变的过渡时期;能值产出中林业能值产出较大,而种植业和渔业所占比例较小,尤其是渔业,未达到整个能值产出的0.01%;湘潭市农业生态经济环境负载率低,资源空间利用未达到优化配置,具有较大的发展空间。湘潭农业生态系统的可持续发展指数变化较大,波动范围在0.03~0.11之间,说明湘潭农业生态系统属于消费型经济系统。应根据农业的需要合理调整农业产业结构及能值投入结构,促进农业生态经济系统的良性循环。     

枣庄市水环境生态安全评价

基于枣庄市水环境现状,按照“状态—压力—响应”模型要求,建立了枣庄市水环境生态安全评价指标体系。并采用综合指数法对枣庄市水环境生态安全水平进行了评价,通过确定评价标准进行综合指数分级处理,与五个水环境生态安全等级进行关联,分别对应重警、中警、预警、较安全和安全状态。在时间上以1999年～2005年的数据为依据,进行枣庄市水环境生态安全的年际演变分析。研究结果表明：1999年～2005年枣庄市水环境生态安全评价综合值总体趋势下降,水环境生态安全已经进入预警状态;状态评价值逐年下降,表明枣庄市水环境生态系统持续受损,水环境压力特别是农业面源污染逐年增加是枣庄市水环境生态安全综合评价值下降趋势的重要原因。     

洞庭湖平原耕地面源污染时空特征及脱钩效应

[目的] 揭示2009—2019年洞庭湖平原耕地面源污染时空演变规律,探究耕地面源污染与农业生产的脱钩关系,为洞庭湖平原耕地面源污染治理提供科学参考。[方法] 采用化肥农药施用强度和粮食单产分别描述洞庭湖平原耕地面源污染和农业生产状况,利用空间分析法和脱钩模型揭示2009—2019年洞庭湖平原耕地面源污染和农业生产的时空演变规律及其脱钩关系。[结果] ①2009—2019年洞庭湖平原化肥、农药施用强度均呈现“先升后降”的趋势,且具有明显的空间差异性,化肥、农药生产率总体上呈现出上升趋势; ②2009—2019年洞庭湖平原粮食单产呈现出倒U形趋势,且具有明显的空间差异性; ③洞庭湖平原粮食单产与化肥农药施用强度的脱钩关系呈现出明显的阶段性特征：第一阶段为波动期(2009—2013年),第二阶段为强脱钩期(2014—2015年),第三阶段为弱负脱钩和衰退脱钩期(2016—2019年); ④洞庭湖平原农业生产与耕地面源污染的脱钩关系在县级空间尺度上逐渐呈现出较高的趋同性和聚集特征。[结论] 应进一步加强耕地面源污染源头防治,并采取多种举措提高粮食单产,最终实现耕地面源污染与农业生产的强脱钩。     

新疆渭干河-库车河绿洲生态安全及演变趋势评价

以新疆渭干河—库车河绿洲（以下简称渭库绿洲）为研究靶区,从自然生态系统、经济生态系统、社会生态系统三个方面建立评价指标体系,运用主成分分析法定量评价1995—2011年17 a间渭库绿洲生态安全的相关指标及动态趋势,提取出社会经济发展水平因子、农业发展潜力因子、社会发展潜力因子、水资源因子,得到该流域的生态安全综合评价得分后进行初步探讨。结果表明:1995—2011年间渭库绿洲生态安全由不安全向安全过渡,1995—2001年处于不安全水平;2002—2003年处于临界安全水平;2004—2007年处于较安全水平;2008—2011年处于安全水平。运用BP神经网络预测2012—2016年内该绿洲的生态安全综合评价值分别为:1.477 1,1.519 3,1.604 4,1.657 3,1.692 9。表明在未来5 a内,渭库绿洲生态安全均处于安全状态且保持平稳发展。通过生态安全综合评价和预测以期为确保生态安全、协调区域经济发展与绿洲生态环境的保护提供参考。     

贵州农业生态系统能值时空分异研究

运用能值理论与分析方法,采用能值投资率、能值产出率、环境承载力、可持续发展等重要能值指标对贵州省1990—2010年间农业生态系统的能值时空分异进行了分析。结果表明:贵州省农业生态系统能值投入产出呈递增趋势,投入以可更新资源能值和可更新的有机能为主,工业辅助能的增加最为显著,能值产出结构以种植业主,并呈下降趋势;能值投资率和环境承载力高值区主要分布在贵州中西部地区,低值区分布在贵州东南地区;净能值产出率高值分布在贵州东北、西南地区,低值分布在西北;可持续发展指数高值分布在遵义、黔东南和黔西南,低值分布在中西部,能值指标的空间格局分布差异,主要受到经济发展水平、工业能值投入量、人口、农业基础设施的影响。     

中国农业面源污染防控研究进展与工程案例

农业面源污染具有发生分散、随机，排放不确定性，污染物浓度波动大、类型复杂，污染面广量大的特点，其综合防治一直是世界性难题。当前，我国面源污染防控首要的问题为污染“家底”不清，不同部门或研究学者对农业面源污染负荷估算差别大。基于几十年定位、全程的科学观测数据，本研究认为，虽然国家污染普查数据和很多学者的估算数据，均高估了种植业源排放量占面源污染总量的比例，但种植业源排放总量仍然很高，必须给予充分的重视和防控。结合中国30多年的面源污染防控经验，中国科学院南京土壤研究所学者提出了农业面源污染控制的3R（“减源—拦截—修复”）和4R策略（“源头减量—生态拦截—循环利用—生态修复”），并伴随着防控技术升级和组合优化、技术产品化和装备化，逐渐完善扩展为4R+，为我国农业面源污染防控提供了理论支撑和应用指导，在一些典型地区进行工程化实施后，形成了农业面源污染防控的成功经验和案例。然而，农业面源污染防控的工作仍然面临着许多挑战，深入了解土壤与污染物之间的相互作用机制将尤为关键。此外，为实现资源的高效循环使用，还必须进一步提高氮、磷等关键污染物的净化与回收效率，确保在增加农业产值的同时降低对环境的污染...     

农业面源污染控制工程的“减源-拦截-修复”（3R）理论与实践

在点源污染逐步得到控制后,面源污染问题日益突出,在一定程度上已经严重影响到中国生态环境健康、良性发展,甚至在一定程度上制约了中国经济社会的可持续发展。结合30多年的面源污染控制经验,剖析了中国农业面源污染总体形势,并从农业面源污染产生、发展和发生的特征上,基于中国的经济发展模式提出了农业面源污染控制的策略性理论——“减源-拦截-修复”理论。在阐述了该理论后,从太湖流域和滇池流域典型区域农业面源污染控制的实践案例进行验证。期望“减源-拦截-修复”理论的建立,能从根本上扭转农业面源污染控制工程至今无策略性指导理论的局面,为中国乃至世界类似经济发展模式的地区农业面源污染控制提供有益指导。     

基于能值分析的西安市3个发展核心区生态健康评价

基于能值分析和城市复合生态系统的理论和方法,从生态环境系统和社会经济系统两方面,对西安市的灞桥区、雁塔区和未央区3个发展核心区2014年的基础数据进行了能值分析,并进行了生态健康评价,以期为研究区可持续发展提供合理的建议和科学依据。通过PSR模型建立了研究区生态系统健康评价指标体系,采用单因子评价模型评价了系统健康指标,运用层次分析法对单项指标进行赋权重,最后用多因子综合评价来衡量了3个发展核心区的生态健康程度。结果表明:灞桥区、雁塔区和未央区的生态健康指数分别为0.704,0.402,0.705,灞桥区生态环境现状较好,但对于不可更新资源的使用较为依赖,不利于该地区的可持续发展,应当有效利用本地资源;雁塔区社会经济发展较好,但实际人口为人口承载量的1.99倍,人为因素的干扰对雁塔区的生态环境有很大影响,该区社会经济发展主要依赖外部输入资源;未央区新型工业园区的建设将绿化与工业生产结合起来,但该区以第二产业为主,依然消耗大量不可再生资源,产生的工业"三废"污染环境,社会经济的发展主要以消耗本地能源为主。     

黄河流域农业面源污染时空变化及因素分析

为探究黄河流域农业面源污染特点及有效治理措施,基于两次全国污染源普查数据,通过补充计算,分析了黄河流域污染物排放总量以及农业面源污染排放量的时空分布特点,探究了流域内各省份影响农业源污染化肥施用量、秸秆产生量和畜禽养殖等因素的时空分布情况以及污染治理效率,讨论了黄河流域面源污染针对性的治理对策。与2006年相比,2017年黄河流域污染物排放总量显著减少,农业源产生的化学需氧量、氨氮污染量占总污染量的比例显著增加,2017年农业源产生的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷污染物排放量分别为96.2、1.2、7.9和1.1万t,污染量输出最大的省份为内蒙古,但单位耕地面积污染输出最大的两个省份为河南省和山东省。2017年黄河流域畜禽养殖是化学需氧量排放量的最直接影响因素,化肥是氨氮、总氮及总磷排放量的最直接影响因素,不同污染物指标与主控因子之间呈现显著的线性相关关系。与2006年相比,2017年流域内基础因素典型变化包括内蒙古耕地面积增加30%、流域内秸秆产生量及畜禽养殖猪当量分别增加46%和减少27%。河南、陕西、山东省份的单位面积化肥施用量过大,河南省的污染治理效率需要迫切提升。黄河流域农业面源污染治理应当采取全面治理政策及针对性污染治理策略相结合的方法进行,典型针对性措施包括加强陕西、河南以及山东省瓜果蔬菜化肥减量措施、西部地区牛羊养殖以及中东部地区猪养殖污染治理。     

拉萨河流域拉萨市段农业面源污染情况浅析

通过对拉萨河流域拉萨市段农业面源污染现状和成因进行分析,提出了改善拉萨河流域拉萨市段农业面源污染的对策。研究指出,化肥、农膜、农药的广泛使用,禽畜粪便的随意排放等是造成拉萨河流域拉萨市段农业面源污染的主要原因。针对这些问题,首先要加强流域人们环境意识,以可持续发展为前提,同时配合经济手段和农业面源污染防治对策,有效控制拉萨河流域农业面源污染,为保护拉萨河流域水体资源提供技术支撑。     

河南省农业面源污染的影响因素分析

河南省是典型的农业大省,在粮食高产的背后,农业面源污染十分严重,威胁着地表水环境的安全。通过构建实证分析模型发现,农业经济规模、农户环保支付意愿、种植业结构均对农业面源污染排放量和排放强度有正向影响,农业结构对农业面源污染排放量有负向影响;农业技术进步对农业面源污染排放量有正向影响,对农业面源污染排放强度有负向影响。基于此,提出如下对策建议:构建农业面源污染与工业点源污染的"双控"模式;制定农业经济发展与面源污染治理的"双赢"政策;制定农业经济发展与面源污染治理的"双赢"政策;建立技术创新和制度创新的"双创"途径;打造政府引导与社会公众广泛参与的多管齐下治污措施。     

小流域农业面源污染阻力评价及"源-汇"风险空间格局

识别评价影响农业面源污染的"源-汇"风险格局,对小流域的农业面源污染防治规划有着重要的现实意义,为此,该文以三峡库区典型农业区王家沟小流域为研究区,借助最小累计阻力模型评价小流域农业面源污染阻力和识别"源-汇"风险。首先,通过土地利用解译数据确定"源"地的分级,在获取地形、距离、土地利用和氮磷等自然影响因子的基础上,构建氮和磷的阻力基面评价指标体系,并测算氮、磷和总阻力面,以此判定影响小流域农业面源污染的阻力空间分布趋势;同时借助阻力阈值,对阻力面进行等级划分,以此识别影响库区小流域农业面源污染的"源-汇"风险格局。结果表明:1)影响农业面源污染的不同阻力因子,其空间分布存在明显差异,由此奠定了阻力基面的空间异质性;阻力基面反映了影响三峡库区小流域农业面源污染的"源-汇"景观空间差异,表现为"源"景观类型的阻力基面小于"汇"景观类型;氮和磷的阻力面总体上围绕"源"地向外呈现不断增大的空间变化特征;2)划定了影响王家沟小流域农业面源污染的"源-汇"风险区:极高风险区(0.297 7 km~2)高风险区(0.154 4 km~2)中风险区(0.147 5 km~2)低风险区(0.147 4 km~2)极低风险区(0.016 0 km~2);影响整个小流域农业面源污染的"源-汇"风险偏高,但小流域内仍有一定范围的低风险区,能确保流域内的氮磷流失得到有效拦截。研究结果有助于从影响农业面源污染的"源-汇"景观和空间阻力角度识别评价"源-汇"风险格局,为科学防范和治理农业面源污染提供决策依据。