生态空间格局优化与景观要素耦合视角下环水有机农业面源污染控制技术

农村面源污染是水生态环境的主要问题之一,严重影响水体安全。本研究以环水有机农业为技术手段,从农业空间格局和景观要素之间的耦合作用视角,通过有机农业生态系统的生态功能控制面源污染,以期解决农业面源污染防治的关键问题。首先,在生态格局构建与优化方面,加强景观结构的合理布局,关注景观连接度,加强景观要素异质性,因地制宜构建湿地、生态岛、集水池等,既提高动物多样性,增强生态系统稳定性,减少化学农药投入,又能够实现养分的多级利用,从而阻控氮、磷等营养元素的迁移,延长面源污染的空间迁移路径。其次,增强景观要素的生态功能,提高半自然生境的面积比例,因地制宜构建生态沟渠、前置库等,有效衔接农业面源污染控制技术。再次,统筹合理施肥、堆肥、轮作套作以及生物防治等农艺措施,充分发挥空间格局与景观要素耦合功能。最后,以云南松华坝饮用水源地有机农场与常规农场为例,通过采用上述措施,显著提高了生物多样性,并减少氮流失820~1 093 kg·hm^-2,减少磷流失273~364 kg·hm^-2,减少农药流失2.2~2.5 kg·hm^-2,有效控制了区域面源污染。     

合作社自主型土地整治对耕地格局及其利用的影响

针对传统土地整治模式对降低耕地细碎化效果不明显的问题，基于景观生态学方法，对比合作社自主型土地整治前后耕地景观格局指数和利用效率，研究合作社自主型土地整治对耕地格局和利用的影响。结果表明:1)整治后地块规模扩大，地块规模均匀度提升，地块平均规模由0.016 hm²扩大到0.096 hm²，变异系数由49.75下降到43.55。2)整治后地块形状复杂程度降低、趋于规整，地块自相似性增强，地块平均形状指数从3.47减少到2.48，地块平均分形维数从1.23下降到1.17。3)整治后耕地细碎化程度降低，地块破碎度由53 614.44骤减到1 487.62。4)整治后农田基础设施条件显著提升，沟渠密度增加了72.28 m/hm²，道路密度增加了139.43 m/hm²，耕地产量增加了28 t/hm²，净利润增加了23 900 元/hm²。合作社自主型土地整治模式并举土地平整与权属调整，从自然细碎化和产权细碎化2个方面解决耕地细碎化问题，又以合作社为载体统筹惠农政策与资金进行农田基础设施建设，使地块更加符合农业现代化生产的要求，其做法能够为开展高标准基本农田建设、提升耕地质量提供参考借鉴，具有一定的推广价值。     

人工管理和自然驱动下盐城海滨湿地互花米草沼泽演变及空间差异

将盐城国家级自然保护区核心区划分为人工管理区和自然湿地区两种模式,根据2000年、2006年、2011年3个时相的ETM+影像,运用RS、GIS技术和景观生态学方法,分析不同驱动力下互花米草沼泽景观变化的差异。结果表明:(1)人工管理区,2000-2011年,互花米草沼泽面积由272hm²增加到781hm²;平均分维数呈下降的趋势,聚合度指数呈上升的趋势,表明互花米草沼泽在空间上趋于聚集,在形状上趋于规则;从互花米草沼泽增长速率看,2000-2011年,呈现先快后慢的特征。在景观空间演变上,互花米草沼泽的平均宽度从598.679m增加到1719.002m,表现出向海陆两个方向扩张的特征。(2)自然湿地区,2000-2011年互花米草沼泽面积由2023hm²增加到3974hm²;平均分维数和聚合度指数呈先上升后下降的趋势;米草沼泽增长稳定,年增长约160-180 hm²/a,单位长度岸线年增长面积约为15hm²·km^-1·a^-1左右;比较发现,自然湿地区互花米草沼泽的增长速度高于人工管理区的增长速度。在景观空间演变上,互花米草沼泽平均宽度从1625.586m增加到3193.317m,2000-2006年表现出向海洋单方向扩张的特征,2006-2011年表现出向海陆两个方向扩张的性质。(3)在自然条件下互花米草沼泽扩张受到气候、地貌过程、水文过程、植被类型及种间竞争的影响,表现出明显的带状特征。在人工管理下,通过建设拦水堤坝等,阻止了潮汐作用下海水的扩散能力,生态过程发生改变,致使生态系统类型向淡水湿地方向演变,抑制了互花米草沼泽的扩张,表现出一定的镶嵌格局。     

辽宁主要农业灾害时空分布特征

利用辽宁1996—2005年14个地区的成灾面积资料,分析辽宁各地主要农业灾害（干旱灾害、洪涝灾害、风雹灾害、霜冻灾害和病虫害）的时空间分布特征及发展趋势。结果表明：干旱灾害对辽宁农业生产的影响最大,2000年发生最重,成灾面积为1.4×10⁵ hm²;风雹灾害1997年发生最重,成灾面积为4.4×10⁴　hm²;洪涝灾害1998年发生最重,成灾面积为2.3×10⁴　hm²;病虫害1996年和1997年发生较重,成灾面积为1.3×10⁴ hm²;霜冻灾害1999年发生较重,成灾面积为1.7×10³ hm²。从空间分布特征来看,辽宁农业灾害影响最大的地区是辽西地区。按辽宁农业灾害成灾面积大小划分,依次为：辽西地区,辽中地区,辽北地区,辽南地区和辽东地区。农业灾害中以干旱灾害和风雹灾害对农业生产影响最为严重,是影响农业生产的主要因素。     

巢湖流域厌氧-土壤净化床工艺处理农村生活污水生态补偿标准测算

为制定巢湖流域厌氧-土壤净化床工艺处理农村生活污水生态补偿标准,通过额外成本、生态服务价值增量和环境成本测算方法,确定肥东县牌坊乡中心社区应用土壤净化床的生态补偿标准。结果表明,应用土壤净化床系统处理该地区农村生活污水所需理论生态补偿量为123.24万元·hm^-2·a^-1,其中额外成本58.89万元·hm^-2·a^-1,生态服务价值增量68.11万元·hm^-2·a^-1,环境成本-3.76万元·hm^-2·a^-1。在土壤净化床运行过程中,农户可获得收益5.45万元·hm^-2·a^-1,无需得到额外补偿;水源涵养区政府自行承担额外成本投入的58.89万元·hm^-2·a^-1,下游地区政府需向水源涵养区政府补偿环境成本3.76万元·hm^-2·a^-1;土壤净化床工艺以47.78%额外成本补偿量在消纳废弃物上作出50.84%的补偿量贡献,同时对生态环境服务价值和环境改善作出贡献;根据生态补偿测算,尽管农村生活污水处理投入的额外建设成本较高,但通过消纳废弃物产生的生态服务价值远远大于额外成本。在水源涵养区,特别是流域保护中,厌氧-土壤净化床工艺处理农村生活污水生态补偿标准能起到较好的生态示范作用,在水源涵养等生态敏感区需要地方政府给予相关政策支持,加强生态型农村污水处理系统的推广。     

茂兰自然保护区森林景观格局变化分析

本文以2011年和2017的森林调查成果化数据为基础,依据不同优势树种组,采用景观格局指数法,从组成结构、斑块特征、景观异质性和空间分布4方面分析2011年和2017年茂兰自然保护区的森林景观格局及其变化。结果表明：林地面积增加了654.08 hm²;森林优势树种数量从15种增加至30种;景观面积(CA)最大的均为阔叶混交树种组,增加了1286.33hm²;斑块平均大小(MpS)最大的均为阔叶混交树种组,增加了471.80 hm²;面积加权的平均形状指数(AWMSI)和面积加权的平均分形指数(AWMPFD)最大值均为阔叶混交树种组;景观斑块边缘密度(ED)最大值均为阔叶混交树种组;阔叶混交树种组的平均最小距离(ENN)减少。从2011年2017年研究区的主要优势树种组阔叶混交树种组得以保护,这与人为干扰的减少有关。     

襄垣县耕地资源价值核算及空间格局分析

为全面认识耕地资源价值结构组成,探索其空间分布规律,完善耕地保护补偿机制,以山西省长治市襄垣县为研究对象,应用收益还原法、成本替代法、生物当量因子法等方法对山西省长治市襄垣县耕地资源价值进行核算,对其空间分布规律进行探究。结果表明:1)襄垣县2017年耕地资源价值为75.57万元/hm²,其中耕地资源经济价值为26.23万元/hm²,生态价值为25.4万元/hm²,社会价值为23.94万元/hm²;2)高程、坡度这两类地形因子对襄垣县耕地资源价值存在显著负面影响,大面积的矿山开采对襄垣县耕地资源价值有一定的负面效应;3)距河流、国道、高速公路、县道的距离与耕地资源价值不存在显著的相关性,距主要道路与乡道的距离与耕地资源价值呈显著负相关,距省道和铁路的距离与耕地资源价值呈显著正相关。本研究可为核算耕地资源价值,分析其空间分布规律和耕地保护提供参考。     

江西赣州“绿源休闲农业产业园”生态景观营造研究

阐述休闲农业产业园生态景观营造研究的基本内涵,以江西赣州"绿源休闲农业产业园"生态景观营造为例,指出其休闲农业产业园生态景观的发展所遇到的诸多问题。针对休闲农业产业园存在的问题,强调产业园农业景观营造应结合文化体现,度假休闲、农事体验等生态景观设计与建设,注重生态维护以及对农业空间的利用和对文化、休闲空间的营造,结合园林功能,保护其生态系统,以形成农业生态廊道。建议加强农业斑块在空间上的连通性,形成产业园生态廊道,满足产业生产要求,并在合适的地方建设休闲空间,进而对产业园提出具体的景观营造措施。     

洱海流域不同种植模式稻田生态系统服务价值评估

为研究不同种植模式稻田生态系统的服务功能价值,通过田间试验,设置Y-OL（70%化肥+30%牛粪-水稻-黑麦草）、Y-OV（70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕）、Y-ON（70%化肥+30%牛粪-水稻-冬闲）3种优化施肥轮作处理,以常规施肥单作处理C-ON（100%化肥-水稻-冬闲）为对照,结合功能价值评价法和当量因子法对稻田生态系统的服务功能价值进行估算。结果表明,Y-OL和Y-OV处理稻田生态系统服务功能价值分别为169 669元·hm^-2和168 405元·hm^-2,Y-ON处理为99 247元·hm^-2,C-ON处理为72 717元·hm^-2;Y-OL和Y-OV处理服务功能总价值均显著高于Y-ON和C-ON处理,且Y-ON处理服务功能总价值显著高于C-ON处理（P<0.05）。其中,优化施肥轮作处理的农产品经济价值、气体调节价值、消纳废弃物价值、水质净化价值、土壤有机质积累价值、营养物质循环价值、生物多样性价值和美学景观价值均显著高于常规施肥单作处理（P<0.05）。优化施肥轮作处理中,水稻-紫花苕轮作的水质净化价值和营养物质循环价值显著高于水稻-黑麦草轮作（P<0.05）。综上所述,70%化肥+30%牛粪-水稻-黑麦草轮作和70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕轮作的种植模式能有效提高稻田生态系统的服务功能价值,并且70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕轮作模式效果更佳。     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS₁、FS₂)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子。结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大。整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm²,斑块密度的上升0.006个/hm²;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面。自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水。但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因。     

黄河下游地区国土空间动态变化及生态服务功能交叉敏感性研究

为分析不同国土空间转换类型对生态系统服务影响程度的差异性,以黄河下游地区167个县区为研究单元,利用1990、2000、2010年和2018年四期土地利用变化遥感监测数据,在对国土空间进行分类识别的基础上,分析黄河下游地区国土空间时空变化特征,利用优化的交叉敏感性系数模型探讨国土空间动态变化对生态服务价值的影响并划分敏感性分区。结果表明：1990—2018年黄河下游地区国土空间转换幅度较为剧烈,生产空间整体收缩,生活空间显著扩张70.56万hm²,生态空间减少29.3万hm²;生态服务价值总量不断增加,共增加206.70亿元,地均生态服务价值变化幅度较小;交叉敏感性系数较高的是工矿生产空间与水域生态空间、水域生态空间与城镇生活空间,其他生态空间与农村生活空间、城镇生活空间的转换缺乏敏感性;不同转换的交叉敏感性分区在布局上存在差别,农业生产空间和水域生态空间转换的高敏感区集中在周口市和商丘市,农业生产空间和城镇生活空间转换的中、高敏感区主要分布在泰沂山脉沿线、黄淮平原腹地。研究表明：优化的交叉敏感性系数模型用系数的正值和负值表示不同转换类型对生态服务价值的促进和抑制效果,较为清晰地反映了不同国土空间类型之间的净转换对生态服务价值的影响程度。     

基于GIS的关中-天水经济区土地生态系统固碳释氧价值评价

气体调节服务功能是生态服务功能的重要的一部分,生态系统的固碳释氧功能,对于人类社会和整个动物界以及全球气候平衡,都具有重要意义.采用光合作用方程式,利用遥感估算模型,基于植被NPP(第一性生产力)物质量测算结果,测算关中-天水天经济区绿色植物固碳释氧物质量,以此为基础,分别采用造林成本法和工业制氧法测算其价值量,探讨关天经济区生态系统固碳释氧价值的时间变化、空间分布.结果表明:1)1998-2007年关天水经济区年固定CO2的价值量为226.35亿元/a.10a间2005年固定CO2的价值量最高,为301.73亿元/a,2002年最低,为159.06元/a.释放O2价值量取两种测评方法的平均值,年平均价值量为240.45亿元/a,比固定CO2的年均值多14.1亿元/a.2)从各土地利用类型来看,1998年和2007年平均固碳释氧价值排序为:林地＞草地＞耕地＞其他类型.耕地向林地、草地转变时,平均固碳释氧价值分别增加了1614.29、1960.67元·hm-2·a-1,林地、草地向耕地转变时平均固碳释氧价值分别减少了1081.37、1706.60元·hm-2·a-1.3)从空间分布上来看,南部各县的单位面积固定CO2和释放O2价值普遍高于北部各县,总体上分布沿南部向北部逐渐降低.     

基于区域协同的我国耕地保护补偿框架构建及其测算

为构建国家耕地保护补偿机制,创建国家层面的耕地保护补偿框架,测算耕地保护补偿价值,本研究基于生态补偿理论和发展权理论,通过构建耕地保护补偿分析框架,采用国家统计数据,运用生态补偿测算方法和发展权测算方法,从国家层面对耕地保护补偿进行测算。结果表明:1)从全国层面看,耕地面积存在盈余,盈余面积为1 267.89万hm~2;耕地赤字省份和盈余省份各13个,其他为耕地平衡省份;2)耕地生态补偿总支付额为474.52亿元,总受偿金额为355.15亿元;耕地生态补偿的受偿省份和支付省份均为13个;3)全国现实耕地发展权价值为84.85万元/hm~2,高于全国平均的现实耕地发展权价值的省份有8个,低于全国平均的现实耕地发展权价值的省份有23个;4)耕地保护补偿价值是耕地生态补偿价值、未来占用耕地数量与单位面积耕地发展权价值的乘积之和,最终确定耕地保护补偿每年的给付标准。     

典型平原采煤塌陷区景观格局时空动态变化特征及驱动力分析——以淮北市临涣矿为例

为了给淮北市临涣矿区的矿产资源开发、土地资源可持续利用和采煤塌陷区的生态环境修复与重建提供参考.采用临涣矿塌陷区2004年的IKONOS影像和2014年的WorldView-3影像,结合eCongnition分类技术和景观指数分析方法,研究景观格局时空动态变化,并对其驱动力进行了分析.结果表明,2004-2014年临涣矿塌陷区不同景观类型间的转化主要表现为耕地面积净减少43.7％,其中约有236 hm2的耕地转化为塌陷区、126hm2耕地用于堆放粉煤灰与煤矸石和359 hm2耕地转化为工业用地与居民区等;塌陷区的面积由2004年的96 hm2变成2014年的443 hm2,大幅增加了246.6％.该矿区景观格局时空动态变化的主要驱动力因子是煤矿开发、农业发展和生态治理政策.这些驱动因子互相影响、互相制约,共同影响矿区景观格局的动态变化.     

陕北黄土高原土地利用生态服务价值时空研究

【目的】为了定量的建立区域绿色生态经济账户，为区域土地的持续利用与生态环境和社会经济协调发展提供科学决策依据。【方法】以中国陕北黄土高原作为研究对象，通过野外实地调查与测定，利用遥感和地理信息系统手段与多元统计分析等方法，从分析区域现状主要生态过程入手，研究了区域的土地利用覆盖及其格局变化，以及生态服务功能及价值的时空分布。【结果】1978年1990年和2000年陕北黄土高原生态系统服务价值分别为467.23亿元、577.03亿元和560.99亿元。从1978年至1990年陕北黄土高原的生态价值增加了19.03%，而1990年至2000年陕北黄土高原的生态价值减少了2.86%，但是在22年来陕北黄土高原的生态价值增加了16.71%。【结论】陕北黄土高原生态系统服务功能价值在空间分布上存在一定的差异。从大的区域来讲，1978年到2000年陕北黄土高原生态系统服务价值是在缓慢增加，并且陕北黄土高原生态系统服务价值的增加主要在南部，北部变化不大。但是值得注意的是虽然大趋势是缓慢增加，但是局部地区生态系统服务价值的减少却很剧烈，而且，陕北黄土高原1990年至2000年生态服务价值总体上是在减少。生态环境改善的情况存在区域分布差异，南部改善面积较大但是北部地区改善缓慢。     

灵丘县土地利用变化对生态系统服务价值的影响

为评价灵丘县土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响,采用当量因子法分析2010—2016年该县土地利用及其生态价值的时空变化。结果表明:1)灵丘县土地利用变化幅度较小,总面积不变的情况下,建设用地增加163.91 hm~2,增加最多;草地减少137.92 hm~2,减少量最大; 2)灵丘县生态系统服务价值达30亿元以上,7年间生态价值总体有稍微下降趋势,共减少667.02万元,水域生态价值减少幅度最大,减少384.24万元;3)耕地、建设用地和其他用地与生态系统服务价值呈负相关,水域、林地、园地、草地及未利用地呈正相关。总体上,灵丘县土地利用未对生态环境造成明显破坏,但也不能忽视在经济发展过程中人类的生活方式对环境造成的影响,应该进一步控制建设用地面积增长,保护生态用地,积极探索基于生态保护的生态资产运营模式和机制,实现社会-经济-生态效益可持续发展。     

佛山市“三生”用地演变及其驱动因素分析

本文以佛山市为例,利用1990、2000和2016年3期遥感解译数据,建立了基于主导功能的“三生”用地分类体系,借助基尼系数、ESDA、景观格局指数、主成分分析法等方法揭示了经济快速发展地区“三生”用地的演变特征与驱动因素。结果表明:1)1990—2016年,佛山市“三生”用地发生变化面积为1 426.53km2,占土地总面积的37.56%,生活用地持续增加,生产用地显著减少,生态用地保持稳定;2)佛山市生产用地的镇域分布最为均匀,生活用地、生态用地分布差异较大;1990—2016年,生产用地增加、生活用地减少、生态用地增加与减少的全局Moran’s I指数分别为0.212 1、0.144 0、0.401 5和0.260 3,空间分布正相关性显著,呈现出相邻镇街的集中分布,而生产用地减少、生活用地增加的镇域集聚效果不明显;3)1990—2016年,佛山市“三生”用地景观分离度指数、香农多样性和香农均匀度指数分别由3.384 9、0.860 3和0.783 1增至8.259 5、1.083 4和0.986 1,景观异质性增强,空间结构趋于复杂;4)坡度、高程和土壤条件对佛山市生产、生活用地的演变和分布限制性作用较强,对生态用地影响较弱;经济发展、产业结构、居民生活、人口和交通运输是导致佛山市“三生”用地演变的主要社会经济因素。     

基于GIS的陕北黄土高原土地生态系统固碳释氧价值评价

 【目的】定量评价生态系统固定CO2和释放O2功能,是生态系统服务功能研究重要内容之一。论文旨在对土地生态系统固碳释氧价值进行遥感测量和评价,为改善区域生态环境提供参考。【方法】论文依据光合作用方程式,采用遥感估算模型,基于植被NPP（第一性生产力）物质量测算结果,分别测算陕北黄土高原绿色植物固碳释氧物质量。以此为基础,分别采用造林成本法和工业制氧法测算其价值量。探讨陕北黄土高原生态系统固碳释氧价值的时间变化、空间分布。【结果】陕北黄土高原固定CO2的价值在1978、1990、2000和2005年分别为141.27亿元、177.46亿元、170.09亿元和247.08亿元,平均值为187.72亿元;释放O2的价值取两种测评方法的平均值,分别为150.07亿元、188.52亿元、192.97亿元和281.48亿元,年平均值为203.26亿元,比固定CO2的平均值多15.54亿元。从土地利用类型来看,固碳释氧价值表现为林地＞耕地＞牧草地＞园地＞其它类型。【结论】陕北黄土高原北部各县的单位面积固定CO2和释放O2价值普遍低于南部各县,总体上分布沿北部向南部逐渐升高。南部的子午岭和黄龙山具有很高的单位面积价值,如黄龙县、黄陵县、富县和甘泉县。北部农牧交错带和中部黄土沟壑区水土流失比较严重的地区固碳释氧的单位面积价值较低,这与生态环境脆弱有关。