农业生态系统可持续发展的制约因素与调控对策

农业生态系统的可持续发展是实现中国可持续发展战略的基本保证和前提条件。限制因素的识别是评价农业生态系统可持续性、制订农业可持续发展战略及实施综合措施的关键步骤。以南京市江浦县为例,分析了农业生态系统可持续发展的主要限制因素及其调控对策。研究表明,耕地资源持续减少、生态灾害频繁发生、系统抗干扰能力不强等是该区农业生态系统可持续发展的主要限制因素;在此基础上,提出了“保护耕地资源、增强系统抗性、控制生态灾害”的对策建议,以促进江浦县农业生态系统的可持续发展。     

农业生态系统健康及其管理研究进展

生态系统健康是生态系统管理的目标。阐述了农业生态系统健康的概念、评价指标和评价方法,指出农业生态系统健康评价指标与标准的选择应根据其结构和功能将社会经济指标及资源环境指标有机结合,以客观评价农业环境资源承载力及农业生产发展方向,并科学管理农业生态系统。     

能值方法在农业系统应用中的常见问题及其纠正思路探讨

能值方法是美国生态学家H.T. Odum在20世纪80年代创立的生态经济系统分析方法,近年来被广泛应用于农业系统分析当中。但是,目前已发表的大量论文中对于能值评价过程中的重要细节常会出现不同的处理方式,造成评价结果不确定性增加、可比较性降低,影响了能值评价方法在农业研究领域的深入应用和发展。因此,本研究梳理了国内外农业生态系统能值研究的基本概况,并总结了相关研究中常见的五大问题,包括:全球能值基准变化所引发的能值转换率选择混乱问题、农业生态系统评价边界界定的问题、农业生产过程环境资源贡献的不合理计算问题、农业生态系统投入资源的分类问题和系统能值投入与产出不守恒问题。在此基础上,基于我们目前的认识提出了相关问题的解决思路:第一,规范能值评价中的能值转换率(UEV)参数的选择原则;第二,基于"四维时空尺度"标准界定系统边界;第三,构建公式合理体现土壤、农业用水在农业系统能值分析中的能量贡献;第四,基于农业生态系统能值常用指标设定4组标准规范农业生态系统投入资源的分类;第五,遵循能值代数规则保证能值守恒。通过以上分析,以期引起广大学界的讨论和批评,共同促进能值方法在全球农业系统分析中的规范化应用。     

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。     

红壤农业生态系统养分循环、平衡和调控研究

本文运用５年的定位资料,较系统的论述了红壤农业生态系统养分循环和平衡规律,讨论并举例说明了如何评价养分平衡的问题,同时,提出了调控养分循环和平衡的一些具体措施。     

农业生态系统健康研究进展

农业生态系统健康是农业生态系统的综合特征,它具有活力、稳定和自调节能力,是实现生态农业建设目标的重要保障。重点阐述了农业生态系统健康研究方向、农业生态系统健康评价方法、农业生态系统健康与人类健康的关系,提出病虫杂草生态管理是实现农业生态系统健康的有效途径,探讨了农业生态学在农业生态系统健康研究和生态农业建设中的作用。     

农田土壤生态系统多功能性研究进展

健康土壤培育是耕地产能提升的先决条件,也是应对粮食安全和环境保护挑战,保障土壤可持续利用,实现农业绿色发展和构建生命共同体的基础。健康土壤培育的核心是实现土壤生态系统多功能性。在生态文明建设的新时代,土壤生态系统多功能性评价、培育过程及机制研究已成为全球土壤健康行动的焦点和前沿。本文系统梳理了土壤功能、土壤生态系统服务与土壤生态系统多功能性的概念,讨论了土壤生物多样性对多功能性的影响、土壤功能间的协同与权衡关系,总结了土壤功能评价及量化的方法,并提出了突破单一追求粮食高产目标,发展基于多功能性综合调控的农田健康土壤培育新思路。提出在不同层级上提高土壤多功能性的途径：在全国尺度调整土地利用方式及农业结构、区域尺度协调资源配置、景观尺度构建农业设施建设与景观格局、田块尺度优化田间土壤管理技术,全面提升土壤健康和多功能性。未来需要通过多学科交叉深入探索不同时空尺度的土壤多功能性形成与维持机理,与现代科技相结合,完善土壤功能管理相关政策与落地方案,强化土壤多功能性在可持续环境政策与管理中的多维作用,为山水林田湖草生命共同体协调发展和“碳达峰、碳中和”国家战略的实施提供重要支撑。     

系统论、信息论和控制论与我国农业生态学的发展

我国构建农业生态学的学科体系中,不仅把生态系统生态学作为其学科基础,而且把系统论、信息论和控制论同样作为其重要的学科基础。因此,在我国的农业生态学的学科体系中不仅像国外的农业生态学学科体系那样重视包括物种、种群、群落、生态系统和景观层次的农业生态系统的能流物流结构和相互关系;而且还十分重视系统的信息流和资金流,包括自然信息流,以及人们主动收集、传输和利用的人工信息流,劳动所体现的价值流,及其以货币形式反映出来的资金流。我国的农业生态学不仅像国际上农业生态学体系那样很重视包括生产者、消费者和分解者在内的农业生态系统的能流和物流转换结构,而且十分重视农业生态系统的调节与控制机制,包括自然调控机制和人为调控机制,其中人为调控机制又包括了如农业经营者在种植业与养殖业中各种操作所代表的人为直接调控,也包括如市场需求、政府政策、国家法律、社会习俗、教育宣传、信息传播等能够影响农业经营者行为的人为间接调控。在系统论、信息论和控制论基础上构建的农业生态学体系有利于更好地深入剖析我国优秀的传统农业实践,启迪农业生态学相关的基础研究和应用研究,开拓信息时代农业生态转型的创新途径。     

低山丘陵区农业生态经济系统建设初探——以吉林省中东部黑牛河流域为例

农业生态经济系统是农业生态系统和农业经济系统组成的复合系统,其结构与功能决定着该区的生态环境建设进程。分析了作为低山丘陵区代表的吉林省中东部黑牛河流域农业生态经济系统的结构与功能,探讨了该区农业生态经济系统的建设模式,提出了生态环境建设的调控措施,为该区流域治理和生态经济农业建设提供了可靠的理论依据。     

滹沱河山区县域农业生态系统健康评价

农业生态系统健康是农业生态系统的综合特征,它具有生态结构、功能和抗逆特征,是实现生态农业建设目标的重要保障。根据滹沱河山区农业生态系统的特征和农业生态系统健康的内涵,从生态结构、功能和抗逆3方面选取了17项指标,构建了滹沱河山区农业生态系统健康的评价指标体系。应用层次分析法、综合评判法等多种方法,在县域尺度上对滹沱河山区的6区县进行农业生态系统健康评价。最终得到如下结果:处在不健康状态的是五台县,处在亚健康状态的是繁峙、忻府区、原平、定襄,代县农业生态系统接近于亚健康状态。其农业生态健康综合评价结果的排名次序为原平>繁峙>定襄>忻府区>代县>五台。     

论农业生态系统的功能整合效应

本文分析了功能整合效应与农业生态系统总体功能的关系，论述了功能整合性是农业生态系统的必备特征，它的提高是农业发展进步的内在动因。进而说明农业生态系统总体功能的提高主要取决于系统功能整合效应的增强，而系统功能整合效应的提高要靠系统结构的优化来实现，功能整合效应是关系到农业生态系统结构优劣和总体功能高低的重要衡量指标。     

不同样点数量对土壤有机质空间变异表达的影响

以南京市六合区为研究区,通过完全随机和限制最小采样间距抽样分别设置5个样点系列,基于每个样点系列100次重复抽样的变异结构推断及空间预测误差结果,探讨了不同样点数量对土壤有机质(SOM)空间变异表达的影响。结果表明,两种抽样方式降低样点数量后推断的SOM含量的块金效应(C0/C0+C)均随样点数量减少而降低且限制最小采样间距抽样推断的C0/C0+C要低于完全随机抽样方法,说明适当的减少样点数量以便降低与SOM变异尺度不匹配的样点对变异结构推断的影响有助于提高SOM空间变异结构表达的可靠性。普通Kriging预测的SOM误差对比则表明,尽管两种抽样方式下空间预测的均方根误差(RMSE)随样点数量变化而波动,但均低于全部样点的预测误差;通过限制最小采样间距减少样点至250个时,SOM空间预测的RMSE最低,较全部样点预测误差降低了6%,因此,为了实现样点密度与SOM变异尺度相匹配,合理设置土壤采样点的间距及样点数量较单纯的增加采样点数量更为重要。     

基于DEM坡度图制图中坡度分级方法的比较研究

坡度分级是所制作的坡度图具有科学性与实用性的重要前提，各种分级方法一直是坡度分级研究中的重点。将各种坡度分级方法分为一般主观分级法、临界坡度分级法与模式分级法3大类，并以黄土丘陵沟壑区为实验样区，以高精度5m分辨率的DEM为信息源，提取坡度数据层面。在此基础上，对不同分级方法的特点、适用性及制图效果等进行了比较分析。研究表明：一般主观分级法简单、灵活，但带有一定的主观性及随意性；临界坡度分级法能较好地满足用户的应用目的，但经常忽视了坡度图制图效果；而模式分级法能够较好地揭示地表的坡度组合规律。应根据应用目的、地面起伏特征等来选择合适的坡度分级方法，这样才能得到合理的坡度分级结果，更大程度地满足用户的应用目的。研究结果对指导正确、有效地制作与应用坡度图具有重要意义。     

谈喷射护坡绿化技术

喷射护坡绿化方法是近年来传入我国的新技术,具有机械化程度高、生产能力大的优点,在短短几年时间里,迅速推广应用。首先回顾了喷射护坡绿化方法的发展历程,对其进行了归纳总结,随后根据喷射混合料的状态、配方以及与其他绿化方法和材料配合情况探索了喷射护坡绿化技术的分类,同时规范了喷射护坡绿化技术专业术语。     

Comparison of in situ methods to measure N mineralization rates in forest soils

Nitrogen mineralization is a critical ecosystem process that is difficult to measure. Among several in situ methods used to estimate N mineralization rates in soils, the buried bag and covered-cylinder methods are two of the most common. Few studies have compared N mineralization rates from these two in situ methods, and it is still unclear if they provide analogous results. We compared both techniques, and two different core diameters, to determine if the different methods produce comparable results. Contrary to our expectations, larger cores were not more representative than smaller due to the importance of site-specific soil characteristics, especially rockiness. Dissimilarities in means, and weak and inconsistent correlations between methods, suggested that the different methods may not be equivalent. Our results suggest that the method optimization depends on specific site conditions, at least in forest soils, and that comparison among studies using different in situ methods should be made with caution until more standardization is achieved.     

基于VB 6.0的生态基流计算软件开发与应用

针对目前河流生态基流量尚无统一的计算平台,各种方法的计算和对比研究较为繁琐等问题,使用Visual Basic 6.0作为开发工具,开发出界面友好,操作简单,交互性强,包含12种水文学、水力学计算方法的河流生态基流量计算软件。该软件不仅简化了生态基流量计算步骤,而且便于不同方法之间的相互比较。使用该软件对渭河关中段进行了实例研究,结果发现不同方法的计算结果差别较大。选择8种单流量计算方法的平均值13.7m3/s作为渭河关中段的生态基流量,选择与研究区流量实际变化情况较为吻合的Texas法计算结果作为渭河关中段月生态基流量序列。该软件的开发与应用为今后河流生态基流量动态计算奠定了基础。     

Comparative Evaluation of Inductively Coupled Plasma–Atomic Emission Spectroscopy and Colorimetric Methods for Determining Hot-Water-Extractable Boron in Soils

Frequency of boron (B) deficiency is increasing in rainfed systems, and hence there is a need to diagnose the deficiency. Colorimetric methods are still widely used in soil-testing laboratories in India for measuring B. Little information is available on the comparative evaluation of the colorimetric and inductively coupled plasma (ICP) methods for determining extractable B in soils. We describe results of the comparative evaluation of these methods for measuring extractable B in 57 soil samples with pH values ranging from 5.3 to 9.5. There was a significant correlation between B values determined by the two methods, and the correlation coefficient was greater for soil samples with pH in the neutral to alkaline range. Interaction between soil samples and methods (ICP or colorimetric) was significant except for soil samples in the pH range of 8.0 to 9.5. Precision for B determination was greater with the ICP than with the colorimetric method.     

半干旱沙地3种土壤水分测定方法对比研究

土壤水分是影响干旱、半干旱地区植物生长和发育的重要因素。分别采用烘干法、TDR法(时域反射计)和EC-5法这3种方法对毛乌素沙地土壤水分进行了观测。结果表明,3种方法测得的各层土壤含水率之间均无显著差异;3种方法测得结果彼此间相关性显著;EC-5在观测低含水率土壤水分中具有与烘干法和TDR法相当的效果。EC-5土壤水分传感器在组建自动化、网络化土壤监测系统中具有优势。     

A comparison of methods to determine the biodegradable dissolved organic carbon from different terrestrial sources

The importance of dissolved organic matter (DOM) in many soil processes is determined in large part by its availability to microbial uptake and decomposition, as this biodegradation can yield both energy and limiting nutrients. Despite its importance in soil ecology, there are no standard approaches to measuring the biodegradable fraction of DOC (BDOC) in soils. Here, we evaluate the comparability and reproducibility of methods employed in six laboratories including batch, kinetic, and bioreactor methods. Solutions from a variety of sources (throughfall, soil solution and soil extracts) were analysed using methods typically employed in each of the six participating laboratories. Our results show that the precision of various BDOC methods was similar (5-15%) across a broad range of BDOC (from 12% to 56% of total DOC). Differences in mean BDOC for the various test solutions were statistically significant when results were pooled across all the methods, and only a 90-day incubation resulted in consistently higher values for BDOC than the other methods. For 4 of 6 test solutions, measured BDOC increased by 6-13% with added nutrients. Current methods produce largely comparable results, providing the justification for comparisons among existing data sets collected with different methodologies. We recommend two standard methods for future studies: (1) a rapid determination of relatively labile DOC (measurement of DOC removal after 7 days of incubation with added nutrients) and (2) a 42-day incubation with repeated analysis of CO₂ production when determination of decomposition rate constants and a labile and relatively refractory component of DOC is desired.     

土壤养分有效性测定及其方法

在提出土壤养分有效性测定概念的基础上 ,本文对各种土壤养分有效性的测定方法进行了总结 ,讨论了这些方法的测定机理、测定效果及近几年的进展。这些方法包括用于磷钾等元素测定的树脂法、用于氮测定的生物培养法和化学提取法、磷测定的氧化铁试纸法和氢氧化铁透析管法和钾的四苯硼钠法