农业生态系统模式研究的几个基本问题探讨

对农业生态系统模式的内涵及其基本特征、模式的类型划分方法及其描述方法,以及农业生态系统模式的研究内容与方法进行了系统探讨。认为农业生态系统模式具有地域性与适应怀、整体性、时空特性、阶段性、应变性与弹性、相对优劣性等基本特征。文中提出了农业生态系统模式的综合分类即包括区域自然环境特征地貌形态特征产业链结构、时空结构和经营属性在内的五级分类指标。农业生态系统模式的主要研究内容与方法包括模式调查、模式评     

黄土高原小流域土地利用系统结构优化与生态设计

改善和优化土地利用方式和结构是综合治理黄土高原人为加速侵蚀的关键。本文以陕北米脂县泉家沟流域为例，探讨了黄土丘陵沟壑区以小流域为基本单元的土地利用系统的优化设计模式，主要过程包括小流域土地利用系统分析；土地资源综合评价；土地利用系统结构优化；土地利用优化模型空间面积分配；土地利用系统生态设计等。     

现代农业地理工程与农业高质量发展——以黄土丘陵沟壑区为例

农业地理学是农业科学与地理科学的交叉学科,农业地理工程是地理学与工程学交叉研究在现代农业与乡村领域的进一步深化和系统应用。随着现代农业科学技术和人地系统科学的创新发展,区域农业基础建设的科技需求日益旺盛,农业地理工程试验成为农业工程技术研发和农田系统管理的重要任务。本文阐述了农业地理工程的科学内涵、试验原理与技术方法,并以黄土丘陵沟壑区为例开展了地理工程试验研究和农业高质量发展对策探讨。结果表明：① 农业地理工程试验主要包括针对特定区域地理环境和农业发展问题的水土配置、土层复配、大田试验、生态防护、地理空间分析与监测,旨在探明区域高标准农田建设、健康农业生态系统营造的水土气生资源要素耦合规律,建立可持续土地利用系统与多功能农业经营模式。② 农业生态系统试验主要包括沟道边坡防护方式、健康农田系统结构、作物与土壤匹配关系、耕地投入产出经济分析,通过开展土地改良、作物优选交互试验和田间试种,揭示新造地“作土关系”耦合机理与优化调控途径。③ 作土关系优化调控是工程试验设计的主要内容,包括气候—作物优选、土体结构改良、地形—作物优选、土壤质量改良、土壤—作物优选、效益—作物优选6个阶段。④ 农业地理工程技术应用的核心任务是深化贯通综合研究、揭示微观耦合机理、建立工程试验范式,其应用路径主要体现在时间维、空间维与逻辑维三个维度。新时期农业地理工程试验与示范应用,有利于丰富农业地理学前沿理论与方法论,对于推进地理工程化研究和服务农业农村高质量发展决策具有重要意义。     

三峡库区山区传统农业生态系统转型

三峡库区是集农村、山区、移民区为一体的典型生态脆弱区,研究其传统农业生态系统的变化对于库区的农村发展与乡村振兴具有重要意义。通过“理论分析—实证研究—趋势预测”的研究框架,以草堂溪流域为例,利用2012-2017年的Quick Bird高分遥感影像结合自然资源要素与农户行为从空间尺度上人地关系变化角度出发对三峡库区山区传统农业生态系统的转型及趋势进行解析。研究发现：① 利用100 m间隔范围的缓冲环将三峡库区的农业生态系统模式分为高低低、高低高、低高低与低低高4种类型,不同模式分别代表三峡库区不同的农业发展阶段,揭示了库区传统农业生态系统由传统耕作方式向现代农业转型的趋势。② 库区的农业生态系统正逐步由传统的耕作区域内粗放利用的纯农生计方式,通过坡耕地撂荒、经果林种植等生态恢复方式,向聚落周边300 m范围内种植结构合理化、物种多样化的集约利用方式转型。③ 以农户与坡耕地等系统要素为代表的三峡库区传统农业生态系统正在发生转型。其中坡耕地多由生产功能主导向生态与经济功能并重转变,农户生计方式趋于多样化,聚落系统生态活力逐渐增强,且农业生态系统转型的变化范围基本由高海拔山地区域向河谷平坝区迁移。此外,尽管在数据时限方面存在不足,但研究结果对于库区乡村土地利用、山区水土流失治理及农村人居环境改善均有启示意义。     

我国南方山区土壤退化及其防治

我国南方山区土壤退化成因主要是土壤及生态系统的脆弱性、人地系统矛盾尖锐、土壤侵蚀的动力作用、盲目开发和工矿建设的影响．应从建设本区稳定平衡的生态系统、调整农业结构、建立持续发展的农业优化模式和政策上采取防治土壤退化的措施．     

生态系统与持续农业

本文从理论和实践的角度论述了生态系统和持续农业间的关系，提出可持续的农业生态系统是可持续农业的基础。在生态系统概念的拓展与持续发展部分，论述了持续发展的思想是从生态学角度提出来的，认为对生态系统的深入研究，并建立可持续的生态系统，是实现持续发展目标的基本条件；在农业生态系统与农业持续发展部分，论述了可持续农业生态系统和可持续农业的定义、内含、研究重点和它们之间的相互关系；在中国的持续农业建设部分，     

甘肃省农业生态系统能值演变与趋势

应用能值分析的方法,研究了甘肃省1991-2010年农业生态系统的能值投入及产出结构,并通过计算、对比能值评价指标,分析了甘肃省农业生态系统的发展状况及变化趋势。结果显示：（1）近20年来,甘肃省农业生态系统的能值投入和产出都呈现增长趋势,系统能值产出的增长速度（85%）高于能值投入的增长速度（21%）;（2）环境资源对甘肃省农业生态系统的贡献很大,但农业生态系统仍主要依赖于经济能值的投入（化肥、农药、农用机械、电力等）,农业生态系统的产出能值以种植业和畜牧业为主,农业结构得到改善,系统稳定性得到加强;（3）甘肃省农业的机械化水平和农业技术逐步提高,系统的生产效率逐步增强,但仍然处于低水平发展阶段,属于消费型农业生态系统,具有较为明显的粗放式发展特征;（4）甘肃省应注重发展生态农业,减少化肥、农药、农膜等对系统生态环境所造成的干扰。     

黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展

现代沟道农业是黄土丘陵沟壑区人地耦合发展形成的一种新兴农业地域类型,其可持续发展对于区域农业高质量发展、“三生”空间优化和乡村振兴具有重大现实意义。从人地系统科学认知出发,对现代沟道农业的内涵、可持续发展方向、典型发展模式和保障体系进行了探讨,并进行了相关研究展望,为系统认识黄土丘陵沟壑区沟道农业模式,推进农业可持续发展提供了理论参考。主要结论：(1)沟道农业是乡村地域系统的重要功能类型,具有多尺度、多层次的特点,其可持续发展应从微观、中观和宏观3个层面,协同解决土壤生态系统、农田生态系统和农业地域系统的可持续发展问题。(2)保障粮食安全和生态安全,积极推进农业结构调整,发展多功能农业,通过“3C”模式,即农业自身内循环、农业外循环、基于农业多功能的农业大循环,实现生产结构优化、产业链条延伸和城乡功能互补。(3)创新推广土地综合整治带动模式、农业结构调整带动模式、特色资源综合开发模式和土地流转规模生产模式,有助于农业提质增效和农业高质量发展。(4)拓展地理学与其他学科的交叉研究,深化“理论-实践”贯通式研究,探索建立涵盖技术研发与应用、人才培养、政策制度支撑等内容于一体的农业生产保障体...     

黄土丘陵沟壑区现代沟道农业及其可持续发展

现代沟道农业是黄土丘陵沟壑区人地耦合发展形成的一种新兴农业地域类型,其可持续发展对于区域农业高质量发展、“三生”空间优化和乡村振兴具有重大现实意义。从人地系统科学认知出发,对现代沟道农业的内涵、可持续发展方向、典型发展模式和保障体系进行了探讨,并进行了相关研究展望,为系统认识黄土丘陵沟壑区沟道农业模式,推进农业可持续发展提供了理论参考。主要结论：(1)沟道农业是乡村地域系统的重要功能类型,具有多尺度、多层次的特点,其可持续发展应从微观、中观和宏观3个层面,协同解决土壤生态系统、农田生态系统和农业地域系统的可持续发展问题。(2)保障粮食安全和生态安全,积极推进农业结构调整,发展多功能农业,通过“3C”模式,即农业自身内循环、农业外循环、基于农业多功能的农业大循环,实现生产结构优化、产业链条延伸和城乡功能互补。(3)创新推广土地综合整治带动模式、农业结构调整带动模式、特色资源综合开发模式和土地流转规模生产模式,有助于农业提质增效和农业高质量发展。(4)拓展地理学与其他学科的交叉研究,深化“理论-实践”贯通式研究,探索建立涵盖技术研发与应用、人才培养、政策制度支撑等内容于一体的农业生产保障体...     

发展广东复合农林业避免农业土地的荒漠化

随着人口增长和经济发展,农业活动导致了生物多样性丧失和自然生境变化,引起了土壤侵蚀,进而导致土壤荒漠化.复合农林业可避免土地荒漠化并减少农业活动中的主要环境风险.据调查,广东省复合农林业生态系统类型约500余种,极具多样性,主要有农林系统、林牧系统、农林牧系统、林渔系统、林农牧渔系统、林农虫系统和旅游观光型农林系统等.广东省土地总面积的2/3是丘陵地,以复合农林业生态系统的运行模式调整农业结构,优化资源和生产要素的组合,可以提高区域生产力,改善生态环境和促进经济的持续性发展.     

北屯绿洲生态系统耗散特性分析

 利用耗散结构理论,对新疆北屯绿洲生态系统的结构和功能进行了分析。在绿洲发展演化过程中,绿洲与荒漠形成既相互矛盾又协调共生的非线性变幻局势,人为活动已成为绿洲涨落的主要原因。利用能值分析方法探讨了北屯绿洲农业生态系统的能量耗散过程,结果显示:北屯绿洲农业生态系统投入的太阳能值总值为9.70×1019 sej,而输出的太阳能值总值为6.56×1020 sej,输出高于投入,是一个能值输出型的生态系统。需要人为输入能量,引入物质、知识、技术等负熵,增加系统信息量。最后,提出积极引入负熵流的负反馈策略,使人的主观行为与环境质量、生物生产力水平相统一,构建合理的绿洲生态农业结构,达到生物与环境相协调,发挥生物共生互利优势原则,最终实现绿洲生态、环境、经济的可持续发展。     

黄土高原典型流域农业生态系统生产力的能值分析——以安塞县纸坊沟流域为例

以黄土高原丘陵沟壑区典型小流域纸坊沟为案例,应用能值方法研究其植物初级生产力、动物次级生产力、农户经济生产力及生态系统服务生产力能值的特征及相互间的关系。结果表明：纸坊沟流域经过20年的治理,初级生产力水平有了明显提高,林草植被得到了一定恢复,巨大的生态系统服务为农业系统生产力的形成创造了基础。但整个流域依然处于低能值投入度、低耦合度、低能效的状态。主要表现为农林牧子系统之间耦合效应仍不明显;动物次级生产能值水平较低,初级生产的产品能值不能高效转化为动物次级生产能值;农户产业结构的不合理性,导致农业系统产品能值的潜在经济价值向农户现实经济收入的转化能力低下,因此,调整农户种植结构及产业配置是促进系统生产力高效转化的内在需求。     

Agrobiodiversity of Muda Rice Agroecosystem:A case Study in Largest Granary Area of Malaysia

A survey was carried out at the largest rice cultivation area in Peninsular Malaysia,the Muda rice agroecosystem.The main objective of this study was to document the overall biodiversity associated with this unique agroecosystem by using a combination of sampling techniques in order to record different groups of fauna and flora.The total number of biota recorded and identified from the rice field ecosystem during the study period consisted of 46 species of zooplankton,81 species of aquatic insects,5 species of rodents,7 species of bats,87 species of birds,11 species of fishes and 58 species of weeds.A long-term study should be carried out as more species are expected to be recorded when more of the Muda rice agroecosystem area has been sampled to obtain sufficient information on the Muda rice agrobiodiversity.     

基于农业可持续发展的土地利用结构最优化研究——以长沙县为案例

由于过度施用化肥、使用农药、侵占农田等行为造成的农业环境和社会问题日益严重,尤其是在城郊农业区和高集约化农区问题更为突出,因此现代农业发展不仅仅追求经济效益,更应该关注生态功能提升和农村社会稳定。本研究旨在提出一套生态、经济和社会协调发展的土地利用结构优化方法,实现农业综合效益最大化和土地可持续发展。本研究以高集约化农业区长沙县为案例,首先构建经济-生态-社会效益评价指标体系,采用熵权-TOPSIS法对农业土地利用经济效益、生态效益和社会效益进行综合评价;其次采用耦合协调度模型和障碍因子模型,识别出影响农业综合效益的障碍因子;最后运用多目标线性规划法,构建生态、经济、社会约束条件和目标函数,计算得出土地利用最大综合效益和最优化结构,并提出了相关政策建议。研究结果表明:(1)长沙县农业综合效益呈现增长趋势,评价值从1996年的0.20上升到2016年的0.79;(2)经济因素不再是影响农业效益协调发展的障碍因子,而社会因素,例如粮食安全指数等成为主要影响因子;(3)综合考虑经济发展、环境保护和社会需求提出了长沙县土地利用优化结构,农业综合效益可由99.83亿元增长到129.34亿元,增长29.56%。本研究采用了一系列的模型和方法得出了长沙县农业综合效益最大化值和土地利用最优结构,可为农业土地空间格局优化和农业可持续发展提供科学的建议和依据。     

基于生态-经济权衡的京津冀城市群土地利用优化配置

探索生态保护与经济发展的权衡关系,并利用该权衡关系协调土地利用优化配置是解决城市群经济与生态协调发展难题的重要途径,已成为目前的一个研究热点。论文针对京津冀城市群生态友好型协同发展的需求,设置生态系统服务价值最大化和经济价值最大化2种优化目标,每种目标下再设置“生态保护”“统筹兼顾”“粮食安全”和“经济发展”4种土地利用情景,采用CLUE-S模型模拟2025年京津冀城市群在不同情景下的土地利用空间配置格局,及其生态系统服务价值、经济价值在不同目标的各种情景下的变化。研究结果表明：相比2015年,2025年在不同目标不同情景下,各类土地利用面积的数量变化和空间格局均有较大不同,且生态目标和经济目标下不同情景的土地利用配置不同。生态系统服务价值在生态目标生态保护情景下最大,为14423.58亿元;而经济价值则在经济目标经济发展情景下最大,为96771.49亿元。从土地利用变化的空间分布上来看,生态用地中林地与草地的增加多出现在坝上高原和燕山与太行山山地,水体的增加则主要分布在东部沿海地区。研究认为,生态效益与经济效益间存在权衡关系,基于生态-经济权衡的土地利用优化研究结果对未来京津冀城市群生态实践工作有较大的参考价值。     

梅县小庄园模式能流分析及综合效益评价

以两个家庭农场所采用的小庄园模式为研究对象,对其流状况进行了系统分析,并与结构单一的传统种植业模式对比进行综合效益分析和评价,以期为三高农业生态系统模式提供理论依据。     

三峡库区山区农业生态系统转型

The Three Gorges Reservoir Area(TGRA)is typical of an ecologically vulnerable area,comprised of rural and mountainous areas,and with high immigration.Because of its economic and ecologic importance,studying the traditional agroecosystem changes in the TGRA is key to rural development and revitalization.In this study,we apply a framework of theoretical analysis,empirical study,and trend prediction to the Caotangxi River watershed within the TGRA.Using QuickBird high-resolution remote sensing images from 2012 to 2017 to evaluate natural resources and farmers’behavior,we analyze the transition and trends in the traditional agroecosystem in mountainous areas of the TGRA at spatial scale of the man-land relationship.We find that the agroecosystem in the TGRA can be divided into four modes using 100 m interval buffer rings:high-low-low,high-low-high,low-high-low and low-low-high mode where the different modes represent the agricultural development stages in the TGRA.Furthermore,the traditional agroecosystem in TGRA,represented by system elements such as farmers and sloping farmland,is transforming to accommodate the diversification of farmer livelihoods.For example,sloping farmland,which was dominated by a production function,now has equal emphasis on ecological and economic functions.Spatially,the range of the agroecosystem transition has migrated beyond high mountain areas to flat valley areas.Generally,this study provides an overview of land use in rural areas,controls on soil and water loss in mountainous areas,and better rural living environments in the TGRA.     

干旱半干旱地区城郊农业生态系统的能值分析与优化发展——以乌鲁木齐市为例

乌鲁木齐市农业生态系统是我国干旱半干旱地区典型的城郊农业生态系统。应用能值分析的理论与方法,可以更加本质的了解该农业生态系统的发展现状与影响该系统可持续发展的障碍。通过分析表明:(1)在能值投入中,以水资源为主的环境能值投入较大,而可更新的有机能所占比例较小。与干旱半干旱区其它地区的农业生态系统相比,乌鲁木齐市农业生态系统的能值自给率、能值密度处于比较优势,而可更新有机能/总能值与能值投入率处于比较劣势地位。今后,应当继续优化能值投入结构。(2)在能值产出中牧业能值产出较大,系统生产优势度明显,但各生产系统之间的耦合力仍需加强,农户的经济生产力水平有待进一步提高。今后,应调整农业产出结构,实现各级生产力的最大程度耦合。(3)通过总的比较来看,城郊农业生态系统有着较低的能值投入,较高的能值产出和较强的可持续发展能力,在干旱半干旱区应当大力发展城郊农业,以增强农业的产出能力和基础地位。     

Valorization of Agricultural By-Products Within the “Energyscapes”: Renewable Energy as Driving Force in Modeling Rural Landscape

Due to several growing environmental constraints, renewable energy sources currently play an increasingly crucial role that, owing to their high temporal and spatial variability, needs a careful planning approach. It is important therefore to develop a framework that examines the distribution of different energy sources in a spatio-temporal context. From an energy point of view, a regional territory, such as an internal southern Italian region (the Basilicata Region), can be considered as a paradigmatic case study, because it is characterized by significant sources of renewable energy (e.g., biomass, wind, solar, hydro) connected to its morphological and environmental structure, as well as to its agricultural and food productions. The present paper in based on an analysis of the spatial supply and relationships between renewable energy potentials and rural land, through the use of a Geographic Information System that has been implemented with the aim to analyze the energy system, as well as to optimize the valorization of biomass resources that may be still unutilized within the bioenergy production chain. This study has been carried out even to bridge the gap between energy systems modeling and landscape planning. Within this context, an “Energyscape” may be considered as the effect resulting on the rural landscape from a combination of the supply, demand and infrastructure for energy. This framework could be therefore a starting point for an interdisciplinary analysis able to figure out optimal solutions in decision-making processes, which duly respect the protection and restoring of endangered ecosystems, supporting the decision about an optimal spatial localization of energy plants as well.