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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

汉江生态经济带景观生态风险与生态系统服务价值的时空变化及关联性

[目的] 研究汉江生态经济带景观生态风险与生态系统服务价值的时空变化及关联性,不仅为区域生态安全及生态系统的可持续发展提供理论依据,也为经济带景观格局优化和土地资源合理配置提供理论支撑。[方法] 基于生态系统服务价值当量表,对汉江生态经济带土地景观格局及生态系统服务价值进行了评估,分析二者之间的内在联系,揭示景观生态风险与生态系统服务价值的时空变化规律,探析了二者的互馈关系。[结果] ①1990—2020年汉江生态经济带景观破碎度逐渐增强,景观生态风险有微增现象;空间上呈现“上游低风险,中游中高风险与低风险相伴,下游高风险”的格局。②1990—2020年汉江生态经济带生态系统服务价值有微增态势,增加了86.6亿元,年增长率为0.06%,其中调节服务的贡献率高达66.8%,支持服务贡献率为22.2%;空间上呈现“上游山区为中高值区,中游中高价值与低价值相伴生,下游低价值”的格局; ③1990—2020年二者呈现负相关的波动性变化,低生态服务价值面临高生态风险,而高价值存在低生态风险,2005年以前显著性有所下降,2005年以后显著性有所上升。[结论] 总体来看,应重视该经济带的生态系统整体性,加强流域内部的有机协同发展,上游重视生物多样性保护,下游加强生态空间用途管制,综合提高经济带生态系统服务价值。     

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。     

国内外土地利用与生态系统服务研究热点与趋势——基于CiteSpace计量分析

对比国内外土地利用与生态系统服务关系研究领域热点的异同之处,为推动国内土地利用与生态系统服务研究发展提供参考。基于Web of Science(WOS)核心数据库和CNKI数据库,分别选取294,285篇文章,借助CiteSpace V软件科学定量分析了国内外研究的主题内容和前沿热点。结果表明:国际目标领域发文数量经历了持续增长和稳定增长2个时期,热点主题词主要表现为"生态系统服务机制"、"土地管理与政策"、"土地利用及景观"、"生物多样性"和"评价与指标"5大类;国内目标领域发文数量总体经历了不稳定增长期、快速增长期、稳定增长期3个阶段,热点词聚类主要为"生态系统服务价值"、"土地利用变化"、"生态系统服务"、"生态系统服务功能"、"土地生态"5大类。今后应加强土地利用与生态系统服务的概念框架构建、生态系统结构—功能—过程—服务形成过程机理等理论基础的深入研究,完善相关学科体系;人类活动—土地利用—生态系统服务—人类福祉之间的动态关系认识以及量化—权衡—决策是土地利用与生态系统服务研究的核心;加强生态补偿、生态修复、土地整治等土地生态相关领域的实践创新,实现环境、社会与经济可持续协调发展。     

2000 ~ 2020年阿尔泰山土地利用与生态系统服务价值的动态变化

  目的  分析阿尔泰山不同生态功能区土地利用与生态系统服务价值的变化动态,探索引起变化的原因,为阿尔泰山区域土地利用格局的优化及生态保护与修复措施的制定提供理论依据。  方法  基于GlobeLand 30的遥感数据,结合土地利用转移矩阵、生态系统服务价值当量因子法,分析了2000 ~ 2020年间土地利用情况及生态系统服务价值的动态变化。  结果  ① 草地和林地是阿尔泰山的主要土地利用类型,占到研究区总面积的80% 以上,且近20年来,这两种土地利用类型面积增加明显,分别增加了1156.42 km2和827.26 km2。② 研究区内共有6715.91 km2土地利用类型发生了改变,其中转出面积最多的是裸地,为2962.41 km2,主要转为草地（85.9%）和林地（11.3%）;转入面积最多的是草地,为3676.91 km2,主要来自于裸地（贡献率69.2%）和林地（贡献率30.0%）。③ 与2000年相比,2020年研究区内生态系统服务价值增长了10.47%,其中草地和林地生态系统服务价值增加值最大,分别增加了18.52 × 108元和20.03 × 108元。④ 近20年来各生态功能区生态系统服务价值均呈增加趋势,其中高山冰川与泰加林景观保护亚区（25.77 × 108元）和生物多样性保护与矿区修复亚区（9.07 × 108元）增加最为明显。各生态功能区中,高山冰川与泰加林景观保护亚区单位面积生态系统服务价值最高,两河源水源涵养生态亚区最低。  结论  2000 ~ 2020年间,高山冰川与泰加林景观保护亚区及生物多样性保护与矿区修复亚区的生态系统服务价值的显著增加,促进了研究区内生态系统服务价值的增加,而林地和草地价值量的增加是引起两个生态功能区生态系统服务价值增加的主要原因。     

鄱阳湖湿地生物多样性及其保护对策

鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,湖区湿地面积2698km2,是我国湿地生态系统中生物资源最丰富的地区之一。长期以来由于人类不合理的开发利用,导致了鄱阳湖湿地面积和景观结构发生了很大变化,湿地生态功能也遭到严重破坏,生物多样性不断减少。分析了鄱阳湖湿地生物多样性现状、及其面临的威胁,并提出了鄱阳湖湿地生物多样性保护及其可持续利用的主要对策。     

农田景观规划设计及3S技术应用

农田景观规划设计是一项系统工程，可用于协调农田生产与农田持续利用的关系，是维护农田生物多样性的一个重要途径。在全球生态农业发展趋势下，要求农田生态系统满足生产功能时，合理协调农田的社会、经济、生态效益，满足人与自然协调发展。通过对关于文献的分析，结合可持续发展对农田景观规划设计的要求，该文阐述了农田景观规划设计层次、原则、步骤、规划设计内容与方法，并介绍了3S技术在农田景观规划设计中的应用，以期对我国的农田景观规划设计起到借鉴和促进作用。     

Modelling semi-natural habitat area on lowland farms in western Ireland

A significant policy objective is the need for protection of biodiversity not just within designated Natura 2000 sites, but also in areas that occur outside of these sites. However there is a lack of information on existing semi-natural habitat cover on EU farms, making it difficult to assess whether targets for halting the loss of agricultural biodiversity are being met. To achieve these targets, reliable yet easy-to-use methods are needed for accurately identifying priority areas for conservation actions and monitoring biodiversity on a large spatial scale.Remote sensing, farmland statistics and species data have been used in some EU countries to create maps to estimate the extent of semi-natural habitat cover but these are acknowledged as being too broad scale. In this study, we examined a method of fine-scale prediction of the spatial coverage of semi-natural habitats in lowland farms. A generalized additive model (GAM) was used to investigate the relationships between landscape and farm management variables and the lowland farmland habitat biodiversity on 32 farms outside of conservation designations, in a region of western Ireland. Semi-natural habitat cover on lowland farms could be predicted with a model using stocking density, soil diversity and river and stream length. It is proposed that this model could be used to predict the coverage of semi-natural habitats on farms in other regions of Ireland with similar land-use and landscape. A similar modelling approach could be adapted for application in other regions of Ireland and across Europe with different landscapes to predict semi-natural habitat coverage.     

山地流域治理的景观生态规划

在分析山地流域景观构成基础上 ,应用景观生态学原理 ,提出了景观生态规划的目标 ,并详细阐述了山地流域规划时应遵循的原则 :(1)维护和恢复流域的整体生态功能 ;(2 )构建优化的景观结构和格局 ;(3)维护景观稳定性 ;(4)维护生物多样性 ;(5 )维护景观异质性 ,并提出了实现这些原则的方法和途径     

基于土地利用变化的安徽省生态服务价值研究

[目的]揭示安徽省生态系统服务价值变化规律,为区域可持续发展提供依据。[方法]以安徽省3期的土地利用数据为基础,根据研究区不同土地利用类型的单位面积生态服务价值和各土地利用类型面积分别分析了研究区内2000—2010年不同时段的生态系统服务价值、不同土地利用类型生态服务价值变化的贡献率以及不同年份各单项功能生态服务价值。[结果]研究区林地和耕地是主要的土地利用类型,其次是建设用地和未利用土地;2000,2005,2010年生态服务总价值量分别为:532.31,537.59和531.35亿元;土地利用类型的贡献度从大到小依次为:林地耕地水域草地未利用地建设用地;林地和建设用地是生态系统服务价值变化贡献率最大的土地利用类型;9个单项生态服务价值从大到小依次为:维持生物多样性保持土壤气候调节气体调节原材料生产提供美学景观食物生产废物处理水文调节。[结论]研究区内的生态服务价值呈现相对稳定态势,其中林地对生态服务总价值的贡献最大,建设用地是生态服务总价值增长的主要牵制力。     

Indicators of soil ecosystem services in conventional and organic arable fields along a gradient of landscape heterogeneity in southern Sweden

Agricultural intensification has been vital for meeting global food demand but has caused environmental degradation. This has disrupted the ability of soil to provide vital ecosystem services. Organic farming is often thought to conserve and utilise soil ecosystem services, and thus be a more sustainable method of food production than conventional farming. However, evidence for this is equivocal, and little is known of the potential trade-offs between soil functions, which can be classified as supporting and provisioning ecosystem services, in conventional and organic systems. In addition, few studies have simultaneously examined how surrounding landscape heterogeneity affects soil functions in agriculture. In this study we investigated the effects of farming method (conventional versus organic) and landscape heterogeneity (100 m, 500 m and 1000 m radius) on indicators of soil ecosystem services: soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), water holding capacity (WHC) and plant-available phosphorous (P) (measures of carbon storage and nutrient retention); net N mineralisation and microbial community composition and biomass (nutrient cycling); and crop yield. We found no effect of landscape heterogeneity, and no differences in any of the measured soil and microbial variables between conventional and organic farms, apart from net N mineralisation, which was higher in organic farms. However, conventional farms had significantly greater yield than organic farms, and there was no apparent trade-off between increasing yield and the level of supporting ecosystem services. The organic farms in this study appear to have been intensively managed, with a straight substitution of organic inputs for chemicals, but little other effort to enhance soil fertility. For example, the organic farms applied large quantities of manure compared with conventional farms but conducted mechanical weeding (harrowing), whereas conventional farms applied herbicides. This repeated soil disturbance may cause rapid organic matter mineralisation and undermine the ability of these organic farms to retain carbon and nitrogen. The terms ‘organic’ and ‘conventional’ agriculture both cover a wide variety of farming methods, some of which enhance or deplete ecosystem services more than others. To develop truly sustainable methods of agriculture, research should focus on the effects of specific farming practices, rather than the labels ‘conventional’ and ‘organic’.     

甘肃祁连山森林生态系统服务功能及价值评估

 为引起各界对森林生态系统的重视,推进西北地区生态环境建设,采用影子工程法、市场价值法、替代花费法、机会成本法、收益资本化法等,对祁连山森林生态系统服务功能进行评估,得出祁连山每年森林生态系统服务功能总价值为2430亿元。其中涵养水源为930亿元,保育土壤为564亿元,固碳制氧为269139万元,净化空气为741亿元,保护生物多样性151亿元,森林景观与游憩价值168750万元。     

土地整理对生态系统服务影响的评价研究进展

土地整理是实现土地资源集约利用,提高土地生产力和利用率的重要途径。土地整理所带来的生态效应受到越来越多的关注,从生态系统服务的角度切入评价其服务的变化是土地整理研究的发展趋势。本文通过介绍不同土地整理工程类型、特点及其产生的生态效应,论述土地整理对不同生态系统服务功能的影响,并结合当前生态系统服务价值理论的研究进展,从能值分析、物质量评价和价值量评价3个角度评价生态系统服务功能,并对比三者的异同点及其相关指标体系。同时,结合不同土地整理案例总结了不同生态系统服务计算方法在土地整理项目中的应用效果。通过介绍生态评价在土地整理生态系统服务中的重要性和景观生态设计在土地整理中的应用,指出了我国目前土地整理的生态系统服务价值研究中存在的问题及其未来发展趋势。     

生态无人农场模式探索及发展展望

中国的农业生产建立在过量农药化肥投入的基础上,导致农田生态环境失衡,不利于农业的可持续发展,同时,农业劳动力短缺问题日益凸显,寻求一种生态化、高效化、智慧化的农业模式势在必行。基于多年的实践与探索,该文作者团队在山东淄博落地建成了中国首个生态无人农场,提出了"生态无人农场"的模式与发展理念。文章总结出农药、化肥和土壤耕作制度对农田生态系统造成的不利影响最为明显,提出通过一系列无人化作业手段与模式对农田生态系统进行生态化管理与改造,来实现农业生产的可持续发展。在此基础上,通过天空地一体化农情信息获取、地空一体化无人机群协同作业以及构建能够完全自主决策的智慧云大脑的技术集成创新模式,来实现农田信息的自动采集和处理、科学决策以及无人农机的远程控制等功能。文章对生态无人农场关键技术与模式进行了总结论述,提出了生态无人农场模式的实施内涵,以期为未来农业、智慧农业的发展以及推进农业农村现代化高质量发展提供借鉴。