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。     

东北旱作区农业生态系统协同发展与权衡分析

随着传统农业向现代农业过渡,农业已由单一的生产功能向多功能方向转变,全面评价农业生态系统的协同性对区域可持续发展具有指导意义。本文基于2005—2015年东北旱作区85县市的社会经济数据和土壤属性数据,应用协同模型和统计参数均方根误差(RMSE)分析了不同时段东北旱作区农业生态系统发展的协同性及农业生产、生活和生态功能之间权衡关系的时空演变特征。结果表明:1)2005—2015年,东北旱作区农业生态系统综合协同度下降0.12,整体处于低度协同水平;区域农业生产功能和生态功能协同度分别下降0.03、0.45,而农业生活功能协同度小幅上升。除辽宁省旱作区外,吉林、黑龙江省旱作区农业生态系统协同度均明显下降,表明区域农业生态系统的生产功能、生活功能及生态功能之间的协同性向无序方向演变。2)研究区农业生态系统的各功能之间存在时空权衡关系。2005—2010年,农业生产-生态、农业生活-生态功能之间的权衡关系整体表现为收益于农业生态功能,而2010—2015年则分别收益于农业生产功能和农业生活功能,各功能之间权衡关系变化及收益方向的转变是导致东北旱作区农业生态系统整体协同度出现波动的直接原因。3)应用协同函数和统计均方根误差可以定量化描述区域农业生态系统发展的有序程度及系统内部各功能之间的关系,能够更直接有效地识别引起东北旱作区农业系统变化的因素,结果可为区域农业生态系统可持续发展提供参考。     

基于生态位视角的陕西省区域创新生态系统安全测度及预警

[目的] 分析陕西省区域创新生态系统安全发展状况并对其安全演变趋势进行预警,为实现陕西省区域创新生态系统的经济可持续的高质量发展提供科学依据。[方法] 基于生态位视角构建了一个包含开放性、生长性、协同性和可持续性4个维度的区域创新生态系统安全测度指标体系,利用生态位适宜度模型对2011-2020年陕西省区域创新生态系统安全状况进行了测度分析,并利用BP神经网络模型预测2020-2024年陕西省区域创新生态系统安全警情演变趋势。[结果] ①陕西省区域创新生态系统安全水平在2011-2020年间总体呈现出稳定上升的态势,表明区域创新发展具有良好的基础和潜力。②陕西省区域创新生态系统安全警情在2020-2024年间将继续保持向好的趋势,但仍呈南北低、中部高的分布特征。[结论] 陕西省区域创新生态系统安全状况整体呈现良好的演变趋势,但仍需采取相关措施进一步缩小其区域间的差距从而实现陕西省区域创新生态系统的安全发展。     

农田生态系统服务及其价值的研究进展

农田生态系统在人类控制下已逐渐演变成了提供农产品的集约化生产系统。尽管与自然生态系统相比, 农田生态系统服务功能有所下降, 但其在提供农产品的同时还在向人类提供大量的生态服务。近年来, 生态系统服务稀缺性变得越来越突出, 农田生态系统的多功能性受到了空前的重视。本文首先明确了农田生物多样性是农田提供多种生态系统服务的基础, 然后回顾了2000年以来国内外农田生态系统服务及其价值化领域取得的主要研究进展, 包括对农田产品供给、碳汇、土壤保持和养分循环、水调节等功能的评价以及对农田生态系统服务及其价值化的综合研究。与此同时, 我们也应该注意到农业生产还对人类社会和自然环境产生了各种消极影响, 认识到权衡农田生态系统在农业生产中的各项利弊的重要性。通过对比不同农业生产模式对农田生态系统服务供给的影响, 提出未来发展多功能农业将是实现农田对人类福祉最大化的重要方向。最后, 文章指出我国发展多功能农业的主要措施是: (1)确保18亿亩耕地在空间上的存在; (2)与森林、草地、湿地、水域等其他自然生态系统在空间上合理配置; (3)在农业区域充分发展以观光休闲功能为主的休闲农业, 实现农田生态系统社会文化价值; (4)逐步实施农业生态补偿。     

兰州市城郊农业生态系统的服务功能及可持续发展对策

城郊农业生态系统是一个由社会、经济、自然等多种因素组成的复合生态经济系统,不仅提供经济产品,还以巨大的生物多样性提供多类型的生态服务功能,因此,必须合理地调整和分配土地资源,建立稳定可持续的城郊农业生态系统,实现城郊农业资源开发利用与城市生态环境建设的协调可持续发展。本文通过对兰州市城郊的农田、草地、林地和水体4种生态类型服务功能价值的分析,测算出兰州市城郊农业生态系统的年服务价值量为56.14×108元。从农业资源特征和城市生态安全要求出发,提出了适宜于兰州市城郊农业的耦合发展模式及产业化经营机制。     

土地生态安全预警系统设计与实现

土地生态安全问题是区域生态安全的核心问题之一。定量化、可视化、自动化的评价和预测土地生态安全状况并进行实时预警,对土地资源的可持续利用具有重要意义。本文以河北省为研究实例,基于PSR(压力、状态、响应)模型构建了土地生态安全评价指标体系,采用投影寻踪模型对土地生态安全状况进行评价,采用主成分相关分析法诊断土地生态安全的主要影响因子,采用空间差异系数模型分析了土地生态安全的时空格局,采用马尔科夫预测模型对土地生态安全水平进行预测,通过划分土地生态安全预警等级建立了预警机制,并利用MATLAB的图形用户界面(GUI)开发了土地生态安全预警系统。结果表明:1)2010—2018年,河北省土地生态安全指数呈不断增长态势,由0.300上升到0.611,年均增长率为12.92%,土地生态安全状态由"恶化级"转变为"敏感级",预警等级由"巨警"转变为"中警",土地生态安全总体水平仍然较低。2)土地生态安全主要限制因子是人口密度、工业化率、单位播种面积农药负荷、单位土地工业三废负荷、城市建设用地比重、工业用地比重和GDP能耗等。3)河北省各地级市土地生态安全区域差异性不断缩小,近年趋于平稳,至2018年,空间差异系数为32.54%,各市之间的差异性仍然不容忽视,大部分地级市土地生态安全状态处于"敏感级",预警等级为"中警",土地生态安全水平有待进一步提高。4)2019—2025年,河北省土地生态安全指数呈稳步上升趋势,到2025年为0.834,达到"较安全级",预警等级为"轻警",土地生态朝着良性方向发展的潜力较大。     

农田生态系统分析与农业可持续发展

农田生态系统分析是以农民为中心,由自然科学工作者、社会科学工作者、决策管理人员、土地规划人员和农民共同参与,通过研究农民实际生存的农业自然环境、社会、文化、经济环境,结合考虑农民的意愿与抉择,提出解决农田生态系统问题的一种动态过程与方法,其基本目标是实现中小尺度上的农业可持续发展。农田生态系统分析一般包括５个阶段：问题诊断与分析、研究方案设计与规划、方案验证与评价、结果评价阶段和建议与推广应用。据此,提出适宜于不同农业生态系统的可持续发展方案,为区域乃至国家范围的可持续发展提供决策依据。该文分析了农田生态系统分析的概念、起源、目标、特征和研究过程。     

河北省近20年耕地生态安全动态变化及阻力分析

耕地的生态安全关系到粮食安全及区域可持续发展。运用PSR模型,选取耕地生态系统压力、耕地生态系统状态和耕地生态系统响应3个准则层,人口自然增长率、土地垦殖率和农民人均纯收入等17个指标层,构建河北省耕地生态安全指标体系,并采用熵值法和阻力诊断模型,对1991—2010年河北省耕地生态安全状况进行了评价分析。结果表明:(1)1991—2010年河北省耕地生态安全状态经历了"不安全—较不安全—临界安全"的变化阶段。(2)从单项指标变化趋势上看,1991—2010年河北省单位耕地化肥负荷、单位耕地农膜负荷、单位耕地农药负荷等指标阻力度上升幅度较大。系统压力和系统状态的阻力度呈上升趋势,而系统响应的阻力度呈下降态势。因此,在耕地利用过程中应注重对农药和化肥使用的管理,防止耕地生态环境的持续恶化,以保护耕地生态安全。     

怀来县农田生态系统服务价值分类评估

农田生态系统可以为人类提供各种农产品及多种间接生态服务功能。以河北省怀来县为例,借助GIS工具,从微地貌形态、土壤状况和土地利用类型3个方面选取相应指标,将怀来县农田生态系统分为3个生态类及6个生态亚类,并且从生产服务、调节服务、文化服务和支持服务4个方面选取7个指标构建评估模型,分别对6种农田生态亚类进行生态系统服务价值测算和分析。结果显示,怀来县农田生态系统服务总价值为225 311.90万元,4种农田生态系统服务价值大小为生产服务文化服务调节服务支持服务;不同农田生态亚类的价值差异明显,其中Ⅱ—Ⅱ总价值最高,Ⅰ—Ⅰ最低;根据不同农田生态亚类价值功能组成比例,将6种农田生态亚类分为生产服务主导型和文化服务主导型两种类型,为怀来县未来因地制宜地发展区域农业、保护生态环境提供了参考。     

基于PSR-TOPSIS模型的宁夏回族自治区土地生态安全评价

土地生态安全问题是区域可持续发展的核心问题之一。基于PSR-TOPSIS模型构建土地生态安全评价体系,选取处于"一带一路"关键节点的生态脆弱典型区域宁夏回族自治区为研究区域,系统评价其2003—2013年的土地生态安全状况。结果显示:宁夏地区土地整体生态状况呈好转趋势,但仍处于较不安全状态,土地生态环境较恶劣,生态系统功能、结构受损,抗外界干扰能力较差;植树造林、退耕还林、废气、废水及固废的控制与处理、经济效益的提高对研究区域土地生态安全的改善起到了积极作用;而区域本身脆弱的生态环境、经济发展产生的环境污染以及响应政策的不连续性却加剧了土地生态的不安全性。在此基础上,从生态防护体系建设、产业优化升级和生态治理长效机制建立等方面提出了对策建议。     

基于PSR-可拓云模型的湖南省怀化市农业生态安全评价

[目的]对湖南省怀化市农业生态安全进行评价,为推动该市农业健康可持续发展提供科学支持.[方法]基于PSR指标框架,构建了农业生态安全评价指标体系,通过合作博弈法确定了评价指标的组合权重,建立基于可拓云模型的农业生态安全评价模型,并以怀化市农业生态系统作为研究对象,综合评价该市2010-2019年农业生态安全状况.[结果...     

设施农业能源互联网智能预警理论：评述与展望

农业信息化与电气化是现代农业发展的必由之路,建设能源驱动的现代设施农业成为防范农业气象灾害的一种有效途径。然而,农业环境监控系统与供能系统的运行和管理相互割裂,无法应对温室停电、农电负荷过载等连锁风险。因此,该文将农业科学、信息科学与电力科学相关理论融合,考虑设施农业环境、农作物和能源系统状态,从系统科学的角度出发研究人工智能在农业工程和电力工程交叉学科的应用,对基于多源数据融合的设施农业能源互联网智能预警理论进行评述与展望。该研究可为保障设施农业的安全生产,推动智慧农业技术与农业智能装备的升级和发展,实现农业园区的信息化和电气化提供参考。     

网络环境下农业科技信息安全与对策研究

我国农业信息网络建设得到较快发展使得网络稳定性和安全性的问题目益引起人们的普遍关注。信息化在给人们带来种种物质和文化享受的同时,也使得来自网络的安全威胁越来越严重。通过分析研究当前计算机系统及网络面临的主要威胁,从访问控制策略、病毒防治技术、安全入侵检测与预警技术3方面来研究如何确保重要农业信息在网上传输的安全性。     

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。     

2007-2017年洞庭湖平原耕地生态安全评价及障碍因子诊断

[目的]研究洞庭湖平原耕地生态安全状况,并诊断其障碍因子,为区域耕地合理利用和耕地污染治理提供参考依据.[方法]基于DPSIR模型构建洞庭湖平原耕地生态安全评价指标体系,从县域尺度,采用基于熵权的改进TOPSIS模型测度洞庭湖平原2007-2017年耕地生态安全指数,并采用障碍度模型诊断耕地生态安全状态的主要障碍因子....     

农地整理项目后效益评价模式的构建

农地整理项目后效益的研究是土地整理理论及实践研究的一个重要组成部分.农地整理的实质是增加耕地面积、改善农民生活条件及生态环境,因此,可以把农地整理3大效益的评价转化为对经济产出价值、社会保障价值及生态系统服务功能价值的测算.该文在综述了学者有关土地整理效益评价的基础上,建立以货币价值为衡量标准的项目后效益评价模式,并以南京市两项目为例进行实证研究.研究结果表明,该评价模式较为全面,科学地测算农地整理项目带来的价值,所需数据资料较简单,数据量较少,评价结果可以直接做投资效益分析,也可以用于项目之间的后效益对比分析.但同时,该评价模式在对农地整理带来的价值构成方面的考虑并不十分全面,推广应用仍有待进一步改进.     

陕西省干旱预测预警技术及其应用

依据陕西省生态农业干旱相似区,将陕西省干旱预测预警划分为8个分区;利用中期或延伸期天气预报、土壤相对湿度观测值、地面植被等信息,分别建立了综合气象和综合农业干旱预测模型,开发了陕西省干旱预测预警系统平台,可逐日对全省97个气象站点未来的干旱演变进行滚动预测,在此基础上结合干旱预警条件分析及等级判识,进一步判断是否发布以及如何发布干旱预警信息。与实际出现的旱情相比,2007年的干旱预测准确率达88%~96%。     

BP神经网络在森林健康预警中的应用

以河北省北沟林场的森林生态系统健康预警为主线,首先通过定量分析和定性分析相结合的方法对森林健康预警指标进行筛选,确定了预警的指标体系;进而基于BP神经网络的基本原理建立了森林生态系统健康预警模型,对森林生态系统健康状况进行了预警。结果表明,北沟林场森林生态系统整体处于绿色和蓝色警戒内,健康状况良好。     

基于突变级数法的土地生态安全评价及其影响因素研究——以广西壮族自治区为例

[目的]分析影响土地生态安全状态变化的关键因素,为优化土地利用模式,落实广西壮族地区生态文明建设提供依据。[方法]在PSR模型的基础上结合"自然—经济—社会"和"人口—资源—环境—发展"框架构建了评价体系,运用突变级数法(CPM)揭示该区土地生态安全2005—2015年的总体变化趋势,并通过计算灰色关联度对不同阶段的影响因素进行甄别。[结果]2005—2009年广西地区土地生态安全水平呈快速上升趋势,达到较安全状态,主要归功于土地生态系统状态改善带来的积极作用;2010—2015年广西土地生态安全水平呈现先上升稳定后下降至临界状态,虽然生态系统压力水平的显著提升引起了土地生态安全水平的下降,但是生态系统响应状况呈逐年提高带来了正向的推动作用。灰色关联度结果显示,2005—2009年的生态安全水平变化主要是由于广西地区造林工程的积极推进带来的生境改善;2010—2012年的变化主要是社会经济水平提升和社会发展;2013—2015年的变化主要是由于人口增长以及人类活动对自然环境的响应。[结论]针对影响土地生态安全水平的主要限制因素,广西地区今后应更加注重转变经济增长方式,提升资源利用效率,控制工业污染排放和提升农业科技水平等各方面的工作。     

村镇土地利用预警系统设计与实现

土地利用的监测、评价、预警是保证土地资源合理配置的技术依据。该文通过总结土地利用预警研究现状,从耕地保护、建设用地节约集约、生态安全3个方面出发,以村镇为研究主体,提出了土地利用预警研究的总体思路。基于已有研究成果,构建土地利用预警指标体系,研究指标值获取、指标预测预警模型选择和警度区间划定等方法,进行土地利用预警系统功能模块设计及实现。最后对北京市房山区2015年耕地利用情况进行预测预警,得出房山区部分乡镇在2015年将可能出现较为严重的耕地利用警情。结果表明,土地利用预警系统具有动态、实时的监测及预警