21世纪前十年的中国土地覆盖变化

土地覆盖变化是陆地生态系统变化的重要组成部分与驱动因素。在全球变化、生态环境建设、经济高速发展等因素的影响下,21世纪前十年中国土地覆盖发生了显著变化,对此变化的监测和分析不但能支持中国碳源/汇的评估和碳收支估算,还可为生态环境变化评估提供基础数据。本研究在面向对象(object-based)的分类技术支持下,利用Landsat TM/ETM数据和HJ-1卫星数据,结合大量外业调查数据生产了30m分辨率的2000年、2010年中国土地覆盖数据(ChinaCover);采用像元二分法生产了植被覆盖度数据。利用这两个数据集对中国土地覆盖10年的变化特点进行了分析。结果表明,人工表面和林地呈增加趋势,而耕地、湿地和草地面积呈减少的趋势;人工表面的快速增加和耕地面积的大规模减少是这一时期中国土地覆盖变化的最主要特点;土地覆盖类型转换中,耕地转换为人工表面的区域主要集中在我国中东部地区,耕地转换为林地和草地的区域主要分布在退耕还林还草的重点区域,耕地的扩张主要来自三江平原和新疆绿洲的农业开发。以植被覆盖度为评估指标显示森林、灌丛和草地质量总体呈上升趋势,但在汶川地震重灾区、横断山以及武夷山等局部地区的森林质量呈退化趋势;塔里木盆地周围、青藏高原东部、太行山、吕梁山等地区的灌丛植被覆盖度有所下降;内蒙古中部、青藏高原西南部、新疆天山南部、呼伦贝尔等地区的草地出现退化现象。     

农牧交错带典型区农业与牧业用地互动关系研究

利用1989年和2000年的两期Landsat-TM数据和相关的统计资料以及气候数据，应用转移距阵和多元回归分析等研究方法，对地处典型农牧交错带地区的兴和县土地利用变化进行研究，结果表明：农田和草地是研究区域中最主要的土地利用类型，Landsat-TM卫星影像数据和统计数据比较一致地反映农田和草地面积的变化；农田和草地的相互转换率在各种用地相互转化中非常剧烈；农业与牧业用地的互动特征具有明显的区域差异；农业和牧业用地的互动特点是自然因素和社会经济因素同时影响的结果。     

干旱区绿洲城市城镇化发展状况及协调性浅析——以吐鲁番地区为例

城镇化是一个国家或地区经济发展的必经途径,同时也是衡量某地区经济发展水平的重要标志之一。城镇化进程不仅关系到区域人口、经济和环境的可持续发展,还关系到区域平衡与区域生产效率,以致关系到区域的综合竞争力。利用2001—2011年吐鲁番地区人口、经济、社会和生态方面的相关数据,剖析吐鲁番地区城镇化系统,选出并构建吐鲁番地区人口、经济、社会和生态4个城镇化系统的6个评价指标体系,对指标进行定量分析;计算城镇化4个系统以及城镇化发展水平的综合评价指数及其各系统的协调度,根据各子系统评价指数建立数学模型,分析吐鲁番地区城镇化驱动因子以及制约该地区城镇化进程的影响因素;并推算出吐鲁番地区城镇化的变化和发展趋势。     

西南岩溶小流域农业可持续发展优化模式研究

以贵州为代表的西南岩溶地区,农业人口众多,水土资源匹配程度低,人地矛盾突出,农业发展环境先天不足,农业发展缓慢。文章通过野外实地考察并结合相关理论分析认为,水土资源匹配问题并不是限制农业发展的关键,其关键在于现行农业发展模式收益普遍较低,农业生产要素外流,导致农业生产模式缺乏创新。现行传统农业发展模式下农户收益低,且农业生产机会成本高,导致农户对农业投入减少,农业生产要素外流严重。而提高农业生产收益就成为促进农业可持续发展的关键。因此,根据因地制宜突出特色、农户生计与环境保护兼顾和“外驱”与“内生”农业创新模式相结合的农业建设和发展原则,发展以商品化有机生态农业的发展模式、乡村旅游及农业生产复合发展模式和区域标准化农业联合生产模式为代表的,以保障提高农户收益为核心的新农业发展模式,从根本上促进生产要素回流农业生产,是实现农业生产创新和持续发展的根本所在。      

农业地质研究进展及主要研究问题

在回顾国内外农业地质发展过程的基础上,分析了当前我国地质和农业面临的问题与挑战,提出了我国当前农业地质的六项主要任务,即农业地质环境调查、农业生态地球化学评价、地区性农业结构调整和城镇化发展规划、污染土壤的修复机制和修复技术研究、区域农业地质环境改造利用与农业生态地质工程、地质体有用性的发掘和合理开发利用等。最后,指出了农业地质的学科发展动向。     

农业与农村可持续发展的地理学研究

农业和农村可持续发展是世界性的重大论题,对中国尤其重要。地理学应该以自己独特的视角和理论、方法,针对我国农业与农村可持续发展所面临的关键问题,联系国际经验以及我国传统农业中的可持续因素,以自然结构为基础,以人地关系为核心,探讨农业与农村可持续发展的转换机制,从区域尺度探讨农业与农村可持续发展的指标体系、实现途径及区域系统模式,为实施农业和农村发展的“两个转变”和“两大战略”提供区域对策和操作手段。     

基于生态足迹和主体功能分区的县域灾后重建政策研究 ——以2011年东乡“3.2”特大滑坡灾害为例

评价自然灾害前, 区域的生态足迹可了解当地自然生态系统的开发和利用状态, 结合主体功能分区的方法可为灾后重建提供更契合实际的政策建议. 基于合理灾后重建的理念, 从可持续发展的角度分析了2011年甘肃东乡"3.2"滑坡灾害发生前(2010年)县域生态足迹和生态承载力情况, 并根据海拔和坡度对区域进行功能分区. 结果表明: 草地人均生态足迹为0.94 hm², 生态承载供给为0.022 hm², 赤字0.92 hm² , 草地土地类型存在严重的生态赤字, 直接导致整个县域人均生态赤字0.97 hm². 这表明东乡县人民的消费需求超过了自然系统的再生能力, 人类的生产、 生活强度超过了生态系统的承载力, 区域生态系统处于人类的过度开发利用和压力之下. 由于进出口贸易不大, 因此, 东乡县主要是通过消耗自然资本存量来弥补生态承载力的不足. 考虑到东乡县的实际情况, 通过主体功能分区把该区域分为农业发展区、 生态恢复区以及二、 三产业发展区. 其中, 农业发展区面积为838.24 km²; 生态恢复区面积为701.98 km², 包括退耕还林的面积264.84 km²; 二、 三产业发展区面积105.57 km². 最后根据生态足迹和功能分区的计算结果, 结合实际情况提出了未来可持续发展的政策建议.     

松嫩平原农业水资源优化管理模型

松嫩平原是我国重要的商品粮生产基地，水资源短缺和不合理利用严重制约着农业的可持续发展。研究中选择国家“九五”农业重点科技攻关吉林省大安试验作为研究区，针对农业发展状况和目标、次生盐碱化形成机理和水资源开发利用现状及其存在的问题等多种自然和人为条件，建立区域农业水资源优化管理模型，确定水资源最优利用方案，为农业发展规划提供理论依据和科学指导。同时，拟把此套模型技术推广和应用到整个松嫩平原地区，保证农业安全生产，促进生态环境稳定健康发展。     

三江源区高寒草地碳流失原因、增汇原理及管理实践

针对三江源区高寒草地生态系统碳汇管理,本文通过分析三江源区草地生态系统碳流失原因,认为过度放牧是引起系统碳流失的主要因素,而气候变化和土壤养分对系统碳汇没有显著影响;适度利用和维系较高的物种多样性有利于未退化草地固碳功能的维持。依据这些分析,进一步明确了天然草地"取半留半"、轻/中度退化草地"保原增多"和黑土滩退化草地"分类治理"的草地碳汇管理原理。实施退化草地恢复和退耕还草等措施可再次固封以前释放到大气中的碳,转变单一依靠天然草地的传统生产方式为"暖牧冷饲"草地畜牧业生产方式,可提高饲草料利用效率、降低单位畜产品碳排放和实现系统减排。     

中国旱灾农业承灾体脆弱性诊断与评价

旱灾是世界上影响面最广、造成农业损失最大的自然灾害类型，世界近一半的国家干旱严重。中国旱灾频繁，每年旱灾损失占各种自然灾害损失的15%以上，随着人口和农业的快速发展，农业承灾体脆弱性对灾情的放大也在增加。基于灾害系统理论，从致灾因子和耕地承灾体的区域组合角度，在旱灾频发高值区，选择雨养农业、灌溉农业和水田农业为主要承灾体类型，构建了农业旱灾脆弱性生产压力和生活压力，灾前—灾中易损性和灾中—灾后适应性等农业旱灾承灾体脆弱性诊断指标体系。提出脆弱性评价的区域模型，即：雨养农业的易损—适应模型（兴和）、灌溉农业的生产—生活压力模型（邢台）和水田农业的需水—灌水模型（鼎城）。基于农业承灾体脆弱性评价，提出制定适应降水变化的波动土地利用结构调整区域政策、建立农业生态—生产范式、建立“水银行”管理机制、建立用水效益和开源节流的评估体系以及加强“截水—抽水—控水”为一体的灌溉系统工程建设，提高灌溉应急能力等对策，以期为农业旱灾的防御和区域粮食安全决策提供科学依据。     

中国西部治理沙漠化的战略思考与建议

中国西部干旱缺水是由于青藏高原隆升造成的,大面积土地荒漠化和沙尘暴的肆虐,既有自然原因,又有因为人们违背自然规律,大量垦荒造田,修建水库和明渠,漫灌农田耗费水资源,破坏生态平衡等主要原因。青藏高原隆升先引起中国西部草原化然后是沙漠化,顺应此规律西部开发应该是“退耕还草”,恢复草场和天然植被,发展畜牧养殖业,而不是再无节制地垦荒造田发展粮食种植业。20世纪60～70年代以来,由于新疆、河西走廊的农业开发,在塔里木河上、中游和黑河中、下游修建了数十个中、小型水库,截留地表、地下径流,破坏了原始的生态环境,使大量水在水库、明渠表面蒸发浪费,却引起下游断流,大片胡杨林死亡,罗布泊、居延海等干涸,额济纳旗荒漠化成了沙尘暴的源头。如何改变这种恶性循环,恢复中国西北原有的生态平衡,从根本上遏制中国西部的荒漠化?对于年蒸发量高达600～800mm以上的中国西部地区,生态环境极为脆弱,科学节约地利用水资源十分关键。建议能在塔里木河上游的喀喇昆仑山、南天山和黑河上游的祁连山山顶冰川以下修建高山水库,通过泻水隧洞管道,封闭式地把水输送到下游,这样既可通过水头落差发电,又可沿途通过管道喷灌技术养殖山坡草场和解决下游农田用水,避免蒸发耗费,保持生态平衡。修建这种高山水库和输水管道工程应该纳入国家建设计划,作为国家跨省级的系统治理工程来实施。     

A review of formation mechanism and restoration measures of “black-soil-type” degraded grassland in the Qinghai-Tibetan Plateau

The aim of this paper was to review the formation mechanism and restorative measures of the black-soil-type degraded grassland ecosystem of the source area of Yangtze and Yellow Rivers, Qinghai-Tibetan Plateau. The relationship among plants, animals, soil, climate change, human activity and the black-soil-type degraded grassland was analyzed based on a review of literature and report of previous investigations conducted by the authors. Degradation of the black-soil-type grassland was caused by a set of complex factors such as altitude range, district characteristics and weather conditions, which existed for a long period of time. Livestock overgrazing and climate dryness were the dominant factors that caused the degradation of the grassland in question. In addition, damages done by rodents, especially pikas (Ochotona curzoniae), via burrowing through the turf and gnawing at herbs have sped up the formation process of the degradation of the black-soil-type grassland. Furthermore, with the inflation of the population in the last 20 years, the influence of human activity on grassland degradation cannot be neglected. Based on the different successive stages of degradation of the black-soil-type grassland ecosystem, different restorative measures were suggested. The lightly and moderately degraded grasslands should be kept away from disturbance, such as fencing closure, weeding, fertilizing, using rodenticide, decreasing stocking rate, optimizing population structure stocked and slaughter ages; whereas the artificial and semi-artificial grassland establishment required to restore ecosystems should be applied to heavily and extremely degraded grasslands.     

青藏高原草地生态系统碳通量研究进展

青藏高原拥有我国面积最大的天然草地,区域内生态系统碳通量的长期定位观测研究具有重要意义.在总结生态系统碳通量主要研究方法基础上,对青藏高原不同植被类型碳循环的源、汇效应、时空变化及其与影响因子关系等研究领域所取得的重要进展进行了综合评述.现有研究表明,不同植被类型间CO2通量的季节变化、年际变化、交换量和碳源汇特征等存在明显差异,光合有效辐射、温度、降水、土壤水分和叶面积指数等是影响碳通量变化的主要驱动因子.最后,结合当前青藏高原地区生态系统碳通量研究的现实与需要,探讨了通量观测所面临的主要科学问题及解决途径.未来对青藏高原碳循环关键过程的研究工作还需要多尺度、长期生态实验和CO2通量观测数据支持,同时以此为基础发展新的数据处理、分析和跨尺度机理模拟方法,建立青藏高原生态系统碳循环模型.     

Tag-encoded pyrosequencing analysis of bacterial diversity within different alpine grassland ecosystems of the Qinghai-Tibet Plateau,China

The Qinghai-Tibet Plateau is sensitive to climate change, with ecosystems that are important with respect to scientific research. Here high-throughput DNA pyrosequencing was used to assess bacterial diversity within different alpine grassland ecosystems of the Qinghai-Tibet Plateau, China. In total, 34,759 sequences were obtained for the three ecosystems––alpine cold swamp meadow (ASM), alpine cold meadow (AM), alpine sandy grassland (ASG), and 31 phyla and a small number of unclassified bacteria were detected. The bacterial community structures were different for each alpine grassland ecosystem. The Proteobacteria and Acidobacteria were the predominant phyla in all three ecosystems. Besides this, Actinobacteria and Chloroflexi were abundant in ASM, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes and Verrucomicrobia were abundant in AM, and Actinobacteria were abundant in ASG. In addition, the functional bacterial genera also differed with each alpine grassland ecosystem. The ASM contained more nitrifying bacteria, methane-oxidizing bacteria and sulfur- and sulfate-reducing bacteria, whereas the ASG ecosystem contained more nitrogen-fixing bacteria. Pyrosequencing provided a greater insight into bacterial diversity within different alpine grassland ecosystems than previously possible, and gave key data for the involvement of bacteria in the protection of alpine grassland ecosystems of the Qinghai-Tibet Plateau, China.     

陆地生态系统碳汇在实现“双碳”目标中的作用和建议

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和(简称“双碳”)是我国对国际社会的庄严承诺,已被纳入生态文明建设的总体布局。生态系统碳汇是实现“双碳”目标的重要手段,也是林业和草原实现高质量发展的必然要求。国际有关机构对全球森林、草地和湿地生态系统的碳储量和碳循环进行了评估。自1990年以来,附件一国家(指《联合国气候变化框架公约》附件一列出的经济合作发展组织中所有发达国家和经济转型国家)对本国的碳排放和碳汇进行估算,编制了年度温室气体清单; 我国也编制了5次国家温室气体清单。这些工作对我国开展应对气候变化的研究提供了基础。提出了如下建议: 在编制“双碳” 路线图和时间表时,既要考虑我国生态系统碳汇与能源和工业领域碳排放在区域空间分布和时间维度上的差异性,也要考虑生态系统同时所具有的碳汇和碳排放的特殊性; 生态系统碳汇是碳达峰的非选项,是碳中和的必选项; 生态系统碳汇要遵循国家实现“双碳”目标的基本原则,要将生态系统碳汇作为国家生态建设和保护工程的主要目标,提高碳汇计量和监测能力,完善市场和融资机制。     

Eco-environmental degradation in the northeastern margin of the Qinghai–Tibetan Plateau and comprehensive ecological protection planning

The regional hydrology and ecosystems of the northeastern margin of the Qinghai–Tibetan Plateau have changed over the past 40 years driven by intense human activity and regional climate changes. Annual mean air temperature has increased in the region. Streamflow from the northeastern margin of the Qinghai–Tibetan Plateau has decreased significantly. Overall, a number of Alpine step meadows and Alpine frigid meadows have seriously degraded. Degeneration of vegetation and grassland led to desertification and frequently induced dust storms. With the continuous increase in cultivated land area, grassland area in the region has dropped significantly since the 1960s. At present, degraded grassland occupies about 83% of total usable grassland area. As the number of livestock increased, range condition deteriorated and the carrying capacity was reduced. The forest area in the northeastern margin of the Qinghai–Tibetan Plateau has decreased by 20%, and the local ecosystem has become very fragile. Given the relatively stable weather conditions, the northeastern margin of the Qinghai–Tibetan Plateau can be characterized by its three major ecosystems: grassland ecosystem, forest ecosystem and wetland ecosystem, which are crucial in maintaining the ecological stability. Changes in these ecosystems could influence sustainable development in the region. To avoid further deterioration of the environment and ecosystems, it is important to establish and implement ecosystem protection planning. Some effective measures are essential in this respect, including technical and political considerations.     

我国荒漠化发生机理与防治对策

“荒漠化”是当今全球关注的一个重大的社会、经济和环境问题。《公约》为全球防治荒漠化的联合行动提供了一种全新的方式。本文运用生物控制理论中正负反馈回路的自我调节和自我加强作用分析了荒漠化过程的内在机制;用耗散结构理论分析了系统实现良性循环的途径,并提出我国防治荒漠化应遵循的4个原则：1)调节农林牧水工复合生态系统的结构和功能;2)实行“生态系统管理”,促进系统内的良性循环;3)传统知识与现代科学技术相结合;4)完善政策措施和加强科学管理。     

全球变化与中国东北样带(NECT)

全球变化陆地样带是从机理上理解陆地生态系统对全球变化的响应 ,预测全球变化对陆地生态系统的可能影响 ,实现预警、调节和减小全球变化不良影响 ,科学地规划和管理陆地生态系统的有效研究平台。在介绍国际全球变化陆地样带提出的背景与选定标准、中国东北样带的位置与特征的基础上 ,较系统地总结了近年来中国东北样带的研究进展 :建立了用于模型发展和比较的不同时间和空间尺度的中国东北样带数据集 ,从机理上初步探讨了全球变化对于森林、草甸草原和典型草原的可能影响 ,发展了用于古植被气候重建的植物种与表土花粉类型的定量关系模型、多尺度耦合的羊草草原生态系统动态模型和基于林窗原理的森林生态系统动态模型 ,并对全球变化对中国东北样带的影响进行了初步评估 ,进而针对我国作为发展中国家 ,财力有限的特点 ,提出未来中国东北样带研究拟充分利用我国特殊的生态环境与区域特色 ,围绕“生态过程与生态安全及其对全球变化的响应与反馈”这一关键科学问题 ,做出一些在国际上既有显示度 ,又服务于我国社会经济可持续发展的研究成果。     

矿产资源在生产力发展中的意义

矿产资源是生产力系统中的重要构成在素,人类自进入文明社会后,生产力的存在和发展都与太产资源的开发利用息息相关,矿产资源已日益成为生产力系统的内在要素,矿产资源的开发利用是生产力发展的必要条件,更是维系现代生产力可持续发展的关键。矿产资源的开发是生产力发展的结果和标志,同时,矿产资源的开发利用既能够促进生产力的发展,又对生产力的发展产生限制和制约作用。开发利用资源是发展生产力,保护矿产资源就是保持生     

喀斯特生态系统服务研究进展与展望

喀斯特生态系统是全球典型的脆弱生态系统之一,它为人类提供了重要的服务功能和价值。回顾国内外喀斯特生态系统服务研究的文献可发现,当前研究多遵循“土地利用变化—生态系统服务价值响应”的研究范式,仅重视中小尺度喀斯特生态系统服务价值的空间异质性,强调土地利用变化和生态工程对生态系统服务价值的影响。而今后应加强基于“生态系统结构、过程—功能—服务”级联框架的喀斯特生态系统服务研究,构建喀斯特生态系统服务分类体系,突出大尺度喀斯特生态系统服务评估,拓展喀斯特生态系统服务之间权衡与协同及喀斯特生态系统服务对人类福祉的影响,定量分析自然和人为因素对喀斯特生态系统服务的影响。