北方农牧交错带种植业能值分析 ——以武川县为例

应用能值理论从农户生产的角度分析了武川县种植业不同作物生产能值。结果表明：该县种植业生产系统能值投入率与产出率“双低”，应增加系统投入以提高产出水平；系统环境负荷率不高，不可更新环境资源破坏严重，应提高可更新环境资源利用效率、加强水土保持工作；辅助能值投入中有机能值略高于无机能值，应按适当比例增加辅助能值投入以提高系统生态经济效益，粮食产出能值中玉米、油菜所占比重高，系统结构调整应遵循生态经济原则，压缩马铃薯面积、提高玉米、油菜等作物播种面积。     

环境污染对农业生态系统服务功能影响

农业生态系统服务功能是农业生态过程和人类活动所形成的人类赖以生存的自然环境条件与效用. 城市污染物排放增加, 农业化学品污染加重, 农村畜禽粪尿污染成灾以及乡镇企业污染发展影响了农业生态系统有机质生产, 降低了农业产品品质, 减弱了土壤生态过程, 破坏了生物多样性, 减弱了气候调节与减灾功能, 减少了动物传粉与有害生物控制效应七项生态服务功能. 遏止环境污染是保护农业生态系统服务功能的关键.     

水旱轮作对土壤微生物群落构建过程的影响机制

为探究稻田生态系统微生物学机制,采集水旱轮作稻田土壤,并以相同土壤母质下长期淹水的藕田土壤以及旱作的果树土壤为对照,研究了稻田生态系统细菌群落结构以及基于零模型的群落构建机制。结果表明:旱作和水旱轮作两个生态系统,由于频繁耕作以及施肥管理等农业措施形成特定的生态位格局,确定性过程主导群落构建。旱作生态系统下确定性过程占78.6%,随机性过程占10.7%;相对于旱作,由于水旱轮作的淹水条件,土壤肥力积累,水体连通性较好等特性导致内部环境变化缓和,其随机性过程(39.3%)影响增加,确定性过程(50.0%)下降;同理,长期淹水的水生生态系统中随机性群落构建(50.0%)成为主导过程。群落构建影响细菌群落结构和功能,因此随机性生态过程的增强进一步增加了细菌多样性以及物种生态网络的交互度和稳定性,增强了微生物抵抗外部环境扰动的能力,该过程有助于维持农田生态系统功能的稳定性和可持续性。     

生态系统服务权衡最新研究进展

生态系统服务权衡研究对协调生态环境保护和社会经济发展至关重要。为推动生态系统服务管理和提升人类福祉,本文以Web of Science核心合集(WOS)和中国科学引文数据库(CSCD)为数据源,运用文献计量分析法,系统梳理和总结生态系统服务权衡研究的学科知识基础、科学领域结构和热点变化等发展现状以及最新研究进展。研究表明:1)不同研究层面上,生态系统服务间的权衡关系受外部风险和人类需求、参数选取和服务提供者及区域差异性和不均衡性的影响。2)研究方法主要有基于关系识别和具体表征的权衡分析、权衡模拟和预测的模型量化分析和生态系统服务权衡管理优化的多准则分析3类。3)生态系统服务权衡关键驱动因子为城市化、生态工程和气候变化。基于此,我们认为把握生态系统服务权衡不同研究层面的关联特征、创新和优化生态系统服务权衡研究方法、准确甄别生态系统服务权衡关键驱动因子以及充分整合多维生态系统服务权衡资源搭建数据共享平台是未来研究的重点。     

Soil microbial communities resistant to changes in plant functional group composition

The soil community is an often ignored part of research which links plant biodiversity and ecosystem functioning despite their influence on numerous functions such as decomposition and nutrient cycling. Few consistent patterns have been detected that link plant and soil community composition. We used a removal experiment in a northern Canadian grassland to examine the effects of plant functional group identity on soil microbial community structure and function. Plant functional groups (graminoids, legumes and forbs) were removed independently from plots for five growing seasons (2003-2007) and in the fifth year effects on the soil microbial community were examined using substrate-induced respiration (SIR - a measure of metabolic diversity) and phospholipid fatty acid analysis (PLFA - a measure of microbial community composition). Removal treatments were also crossed with both a fertilizer treatment and a fungicide treatment to determine if effects of functional group identity on the soil community were context dependent. Plant functional group identity had almost no effect on the soil microbial community as measured by either SIR or PLFA. Likewise, soil properties including total carbon, pH, moisture and nutrients showed a limited response to plant removals in the fifth year after removals. We found a direct effect of fertilizer on the soil community, with fertilized plots having decreased metabolic diversity, with a decreased ability to metabolize amino acids and a phenolic acid, but there was no direct soil microbial response to fungicide. We show that in this northern Canadian grassland the soil microbial community is relatively insensitive to changes in plant functional group composition, and suggest that in northern ecosystems, where plant material is only slowly incorporated into the soil, five growing seasons may be insufficient to detect the impact of a changing plant community on the soil microbes.     

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。     

三峡库区生态环境效应研究进展

随着三峡工程的全面竣工,三峡库区已进入正常蓄水运行阶段,三峡工程对三峡库区生态环境带来了广泛而深远的影响。本文通过文献计量学方法统计了近20年来三峡库区生态环境效应研究的国内外文献,分析了目前三峡库区生态环境效应研究文献的主要分布特征,得出库区生态环境效应主要研究领域及主要研究内容。在此基础上,对三峡库区生态环境效应具体研究内容及进展进行详细阐述。首先,文章对三峡工程蓄水前后产生的最直接的生态环境变化,即库区土地利用变化的研究进展进行分析;接下来,对库区土地利用变化所引起的生态环境效应,包括气候、土壤、水环境、生物多样性等生态环境因子的研究进展展开评述;然后对上述生态环境因子变化最终所带来的生态环境质量和生态系统服务变化进行探讨;最后提出当前库区生态环境效应研究中存在的一些问题与不足,同时给出相关方面的研究展望:建议在今后的研究中更加注重生态环境效应的动态研究,建立长期观测数据库,结合宏观与微观研究,综合评价库区生态环境。     

艾比湖流域不同生态系统土壤水盐空间异质性分析

运用传统统计学和地统计学相结合的方法对艾比湖流域山前人工绿洲—绿洲—荒漠过渡带—湖滨湿地生态系统土壤表层(0~20 cm)盐分、含水量、pH的空间异质性特征进行分析,结果表明:(1)山前人工绿洲属中度盐化土,绿洲—荒漠过渡带和湖滨湿地均属于重度盐化土;艾比湖流域土壤pH和盐分均由山前人工绿洲向湖滨湿地逐渐增大,含水量由山前人工绿洲向湖滨湿地递减;艾比湖流域土壤pH属于弱变异性,盐分和含水量均属于中等变异强度;(2)受结构因素影响,山前人工绿洲土壤pH、绿洲—荒漠过渡带土壤盐分和含水量、湖滨湿地土壤pH和盐分具有较强的空间相关性;受结构因素和随机因素综合影响,山前人工绿洲土壤盐分和含水量以及湖滨湿地土壤含水量具有中等的空间相关性;(3)艾比湖流域土壤pH和盐分呈现斑块状分布,均由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递增;土壤含水量呈现条带状分布,由山前人工绿洲向绿洲—荒漠过渡带到湖滨湿地依次递减、艾比湖北部向南部逐渐减少;土壤盐分与pH和含水量分别呈现极显著正相关、显著负相关。     

乡土野花组合在农业景观中的应用

乡土野花组合是筛选以乡土野花为主体的,并通过混合播种建立群落的一种景观植被建植模式,是欧美国家近年来较为流行的一种农业景观恢复与建设的技术措施。已有的研究发现乡土野花组合能够改善景观结构与生境质量,吸引传粉生物和自然天敌,从而起到增强农业景观的传粉及害虫控制功能,并改善农作物品质、提高农作物产量;与此同时,乡土野花组合也具有较好的文化功能。乡土野花组合的设计对建植效果具有重要作用,其物种筛选、配比、播种方式及布局是设计中需要主要解决的问题。本文在总结欧美国家乡土野花组合设计模式与生态监测结果的基础上,提出乡土野花组合物种筛选的3原则：乡土性、功能多样性与包含特定关键物种;并对其生长周期、物种数、播量、播种面积与空间布局等技术细节进行了讨论,以促进乡土野花组合的本土化、区域化发展。欧美国家提出了一系列推动产业发展及农户补贴的有关政策,其中美国主要以推动基础研究与产业发展政策为主,注重限制植物材料本土化;欧洲国家通过多项立法及农业环境管护政策为农户提供多样化的生态补贴,以促进农户充分参与乡土野花组合栽植过程。在我国,尚缺乏成熟的乡土野花组合应用案例。中国的乡土野花组合需充分发掘种质资源并进行生态、栽培与景观特性评估,以实现本土化的乡土野花组合。本文最后提出,通过多学科合作实现乡土野花组合的设计与推广,政府、产业、科研机构与农民共同参与乡土野花组合的设计过程,并提出市场化的生态补贴政策,以推动乡土野花组合在我国农业景观的应用,为改善我国农业生态环境做出应有贡献。     

Relating tradable credits for biodiversity to sustainability criteria in a dynamic landscape

Tradable biodiversity credit systems provide flexible means to resolve conflicts between development and conservation land-use options for habitats occupied by threatened or endangered species. We describe an approach to incorporate the influence of habitat fragmentation into the conservation value of tradable credits. Habitat fragmentation decreases gene flow, increases rates of genetic drift and inbreeding, and increases probabilities of patch extinction. Importantly, tradable credit systems will change the level of fragmentation over time for small and/or declining populations. We apply landscape equivalency analysis (LEA), a generalizable, landscape-scale accounting system that assigns conservation value to habitat patches based on patch contributions to abundance and genetic variance at landscape scales. By evaluating habitat trades using two models that vary the relationship between dispersal behaviors and landscape patterns, we show that LEA provides a novel method for limiting access to habitat at the landscape-scale, recognizing that the appropriate amount of migration needed to supplement patch recruitment and to offset drift and inbreeding will vary as landscape pattern changes over time. We also found that decisions based on probabilities of persistence alone would ignore changes in migration, genetic drift, and patch extinction that result from habitat trades. The general principle of LEA is that habitat patches traded should make at least equivalent contributions to rates of recruitment and migration estimated at a landscape scale. Traditional approaches for assessing the “take” and “jeopardy” standards under the Endangered Species Act based on changes in abundance and probability of persistence may be inadequate to prevent trades that increase fragmentation.