中国生态农业学报(中英文)

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

用户登录

作者投稿审稿人登录编辑登录读者登录

当期目录
2023年第31卷第9期

栏目

作物栽培与生理生态
农业资源与环境
农业生态经济与生态农业

上一期

选择全部

显示方式:

作物栽培与生理生态

华北平原40年夏玉米作物系数变化及影响因素

刘梓萌, 李璐, 李昊天, 刘娜, 王鸿玺, 邵立威

2023, 31(9): 1355-1367. doi: 10.12357/cjea.20230197

摘要(125) HTML(41) PDF(44)

摘要:
作物系数(作物实际蒸散量与参考作物蒸散量之比, K_c)作为农田需耗水确定的关键参数, 对农业精准灌溉和节水具有重要的参考价值。研究作物系数如何受生产条件和气象条件变化的影响, 可为准确确定作物系数提供依据。本研究基于中国科学院栾城农业生态系统试验站1980—2018年充分灌溉条件下夏玉米作物系数变化规律及影响因素, 利用2019—2021年夏玉米不同灌水处理下的试验数据, 确定不同供水条件下夏玉米作物系数的计算方法。结果表明, 1980—2018年参考作物蒸散量(ET_o)基本保持稳定, 但存在年际波动。充分供水条件下夏玉米实际蒸散量(ET_c)在2005年之前保持年际间稳定, 近年来年际间波动幅度较大。作物实际蒸散量与参考作物蒸散量之比的作物系数多年平均值为0.91, 年际变异系数为12.36%。作物系数受作物产量和大气条件影响, 产量的增加伴随着夏玉米实际蒸散量的增加, 参考作物蒸散量主要受平均风速和日照时数的影响。分析表明作物系数由参考作物蒸散量和实际蒸散量共同决定, 且受夏玉米实际蒸散量的影响较大。灌水量的差异是造成相同年份不同处理间差异的主要因素。利用缺水处理下土壤水分状况和不同土层相对根长密度计算土壤水分胁迫系数, 结果表明使用缺水灌溉处理的土壤有效水分含量对夏玉米作物系数进行校正, 所得值与实际值最为接近, 可根据计划控制的土壤水分状况调整作物系数, 确定不同控水条件下的农田实际耗水量。

大穗型玉米对玉米||花生种间竞争与间作优势的影响

刘涵, 昝志曼, 汪江涛, 孙增光, 陈俊南, 姜文洋, 尹飞, 刘领, 焦念元, 付国占

2023, 31(9): 1368-1378. doi: 10.12357/cjea.20220929

摘要(128) HTML(53) PDF(38)

摘要:
玉米||花生具有明显间作产量优势, 但间作后期种间竞争是限制其进一步高产的瓶颈, 探明大穗型玉米对玉米||花生种间竞争的协调效应和间作优势的影响, 对其高产、高效生产意义重大。本试验于2020年和2021年在河南科技大学农场开展, 以中穗型玉米品种‘郑单958’与花生品种‘科大黑花001’间作(M_ZD||P)为对照, 研究了大穗型玉米品种‘MC4520’与花生间作(M_MC||P)对作物干物质积累与分配、叶面积指数、种间竞争力指数、光合特性、产量和间作产量优势的影响。结果表明: 与M_ZD||P相比, M_MC||P收获期玉米、花生单株干物质重分别显著提高7.55%~9.68%和16.07%~26.77% (P<0.05), 玉米籽粒和花生荚果干物质积累量分别显著提高9.74%~10.84%和34.56%~38.33% (P<0.05); 促进了干物质向玉米籽粒和花生荚果的分配, 尤其是花生荚果中的分配比例显著提高9.12%~15.93% (P<0.05)。与M_ZD||P相比, M_MC||P中花生叶面积指数提高5.78%~29.58%, 花生相对玉米的种间竞争力指数显著提高24.44%~65.12% (P<0.05), M_MC||P中玉米、花生净光合速率分别显著提高8.18%~15.74%和3.15%~18.05% (P<0.05), 且玉米和花生的气孔导度和蒸腾速率均提高, 花生的胞间CO₂浓度降低。与M_ZD||P相比, M_MC||P中花生产量显著提高26.39%~51.61% (P<0.05), 间作优势和土地当量比显著提高22.21%~24.08%和13.26%~15.27% (P<0.05)。综上, 在玉米||花生体系中, 选用大穗型玉米与花生间作, 能够有效协调间作后期种间竞争, 增强花生的种间竞争能力, 提高花生产量, 从而提高间作体系产量和土地当量比, 进一步增加间作优势。

水氮调控对棉花生理性状及产量的影响

孟妍君, 马鑫颖, 宋晨, 孙红春, 刘连涛, 张科, 张永江, 白志英, 李存东

2023, 31(9): 1379-1391. doi: 10.12357/cjea.20230002

摘要(124) HTML(62) PDF(33)

摘要:
水分和氮素是影响棉花生长发育和产量的主要因子, 为探究水分和氮素对棉花形态、生理特性以及产量的调控效应, 本研究以‘农大棉36号’为材料, 设置干旱胁迫(W1, 相对含水量为45%±5%)和正常供水(W2, 相对含水量为70%±5%)两个水分条件以及不施氮肥(N0)、低氮[N1, 69 mg(N)∙kg⁻¹]、常规施氮[N2, 138 mg(N)∙kg⁻¹] 3个氮素水平, 分析不同水分和氮肥条件下棉花地上部和根系形态、光合性状、抗氧化酶活性、氮代谢酶活性以及产量的变化。结果表明, 与W2处理相比, W1处理显著抑制了棉花生长, 降低了棉花株高、茎粗、叶面积以及总根长、总根表面积、平均根直径(P<0.05), 显著增加了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性, 降低了相对叶绿素含量(SPAD)、最大光化学效率(F_v/F_m)和光合能力, 从而造成棉花产量下降(P<0.05); 与N2处理相比, N0和N1处理上述指标均显著降低。干旱胁迫下, 常规施氮处理比不施氮肥和低氮处理促进棉花地上和地下生长, 显著提高主茎叶SPAD、净光合速率和F_v/F_m (P<0.05), 增强抗氧化酶(SOD、POD、CAT)和氮代谢酶(GS和NR)活性(P<0.05), 减轻干旱胁迫对棉花生长造成的抑制, 提高棉花产量。在低氮条件下, 正常供水比干旱胁迫处理亦促进棉花的生长, 增强光合作用和氮代谢酶活性, 减缓了低氮胁迫对其产生的不利影响, 提高产量(P<0.05)。因此, 可通过增施氮肥提高干旱胁迫下的棉花产量, 亦可通过适当增加灌水量提高低氮胁迫下的棉花产量, 本研究为明确氮素胁迫和水分胁迫下合理的水肥管理提供了理论依据。

滴灌模式对西辽河平原灌区春玉米不同粒位籽粒淀粉相关酶活性及淀粉积累的影响

张玉芹, 杨恒山, 张瑞富, 李从锋, 张家桦, 杨雨露

2023, 31(9): 1392-1402. doi: 10.12357/cjea.20220935

摘要(114) HTML(48) PDF(17)

摘要:
为探明西辽河平原灌区不同滴灌模式对春玉米不同粒位籽粒淀粉含量及淀粉合成相关酶活性的影响, 本文以‘农华101’为供试玉米品种, 设膜下滴灌和浅埋滴灌两种滴灌模式, 研究了玉米果穗不同粒位籽粒淀粉积累特征及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、结合态淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)活性变化。结果表明: 2019—2020年浅埋滴灌产量较膜下滴灌玉米产量分别高5.0%和4.7%, 千粒重分别高7.4%和6.9%; 其中浅埋滴灌穗中部百粒重分别提高7.7%和4.1%, 穗上部分别提高10.8%和9.8%。春玉米不同部位籽粒淀粉含量、积累量及淀粉合成相关酶活性均为果穗下部>中部>上部; 两种滴灌模式下淀粉含量与积累量前期差异较小, 生育后期浅埋滴灌果穗中上部淀粉含量与积累量更具优势; AGPase、GBSS和 SSS的活性在灌浆后期表现为浅埋滴灌高于膜下滴灌。浅埋滴灌果穗中上部籽粒淀粉积累达到最大速率的时间较膜下滴灌延后, 淀粉活跃积累期较长, 尤其上部粒位, 达到最大积累速率时间延后5.38 d, 平均积累速率高0.2836 mg·g⁻¹·d⁻¹, 最终淀粉积累量高16.6%。通径和相关分析表明, 达到最大速率的时间、平均积累速率和最大积累速率对淀粉最终积累量影响系数较大, 淀粉合成相关酶活性与淀粉积累速率显著正相关。表明浅埋滴灌下果穗中上部灌浆后期籽粒的淀粉相关酶活性强、淀粉活跃积累期长, 积累达到最大速率的时间延后, 平均积累速率高, 是浅埋滴灌较膜下滴灌粒重增加和产量提高的原因之一。

不同季秸秆全量还田对夏玉米根系分泌物的影响

陈翔, 许波, 吴宇, 许辉, 蔡洪梅, 孙东岳, 于敏, 刘绿洲, 郑宝强, 李金才

2023, 31(9): 1403-1415. doi: 10.12357/cjea.20230122

摘要(167) HTML(30) PDF(52)

摘要:
为探究长期不同季秸秆全量还田对淮北平原砂姜黑土区夏玉米花期根系分泌物的影响, 采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)对秸秆不还田(CK)、小麦季秸秆全量粉碎覆盖还田(T1)、小麦季秸秆全量粉碎覆盖还田+玉米季秸秆全量粉碎翻埋还田(T2)和玉米季秸秆全量粉碎翻埋还田(T3)的玉米根系分泌物进行非靶向代谢组学分析。结果表明, T1与T2处理的玉米根长、根表面积、根干物质重、根系活力较CK分别显著提高9.8%、21.2%、20.9%、16.4%与12.4%、23.9%、29.2%、21.3%。相较于CK, T1、T2与T3处理分别筛选出60、38与39种差异代谢物; 差异代谢物包含9大类, 秸秆还田主要影响根系分泌物中的碳水化合物类与氨基酸类; T1、T2、T3分别富集到45、56和39条显著差异代谢通路, 秸秆还田主要影响碳水化合物代谢途径与氨基酸类代谢途径。与CK相比, T2处理下根系分泌物中甘油、蜜二糖上调使半乳糖代谢途径上调; L-酪氨酸、L-谷氨酰胺等氨基酸的上调, 使丙氨酸, 天冬氨酸和谷氨酸代谢、酪氨酸代谢等通路显著上调; 5-氨基水杨酸、丁二酸、氨乙基磷酸等有机酸上调。可见, 小麦季秸秆全量粉碎覆盖还田+玉米季秸秆全量粉碎翻埋还田通过增加玉米根系分泌物中糖类、氨基酸类、有机酸类的相对含量, 促进玉米根系生长, 增加地上部与地下部干物质积累, 协调地上部与地下部关系, 使根冠协同生长。本研究为淮北平原砂姜黑土区秸秆资源的高效利用和夏玉米高产高质高效发展提供了理论依据。

农业资源与环境

华北平原典型区大豆生产全生命周期分析

李颖, 谢骐泽, 刘兵强, 何素琴, 武西增, 杨庆, 刘智, 史晓蕾, 张孟臣, 杨春燕, 闫龙, 张瑞芳, 陶佩君

2023, 31(9): 1416-1427. doi: 10.12357/cjea.20220841

摘要(164) HTML(50) PDF(28)

摘要:
科学评价区域内大豆生产的生态效率, 有利于促进区域内大豆产业的可持续发展。本研究以华北平原大豆生产典型县——石家庄市藁城区50个农户为例, 基于生命周期评价法(LCA)和超效率(SBM)模型, 对其进行了生命周期评价和生态效率分析。结果显示, 大豆生产4个主导的潜在环境影响类别依次为全球变暖潜力(global warming potential, GWP)、陆地生态毒性潜力(terrestrial eco-toxicity potential, TETP)、酸化潜力(acidification potential, AP)及富营养化潜力(eutrophication potential, EP)。其中, 种植规模方面, 大规模农户的GWP、TETP及EP影响潜力最大; 生态效率值为大规模>中规模>小规模; 其6个投入指标当中, 杀虫剂的冗余率极差最大(5.89%)。灌溉模式方面, 滴灌的GWP和AP影响潜力最大, 沟灌的TETP和EP影响潜力最大; 生态效率为滴灌>喷灌>无灌溉>沟灌; 6个投入指标中, 灌溉用水的冗余率极差最大(8.40%)。种植区域方面, 藁城北部地区的GWP、AP和EP影响潜力均大于藁城南部地区; 生态效率值为南部地区>北部地区; 6个投入指标中, 化肥的冗余率极差最大(2.79%)。综上所述, 藁城区大豆生产应向大规模化发展, 并积极推广滴灌技术, 控制化肥和杀虫剂使用量, 以保证大豆产量的同时, 提高大豆生产的生态效率。研究结果可为藁城区大豆生产的生态评价提供参考依据, 有助于其大豆产业的可持续发展。

长期不同施肥水田和旱地铁氧化物对红壤团聚体有机碳固持特性的影响

薛亦康, 柳开楼, 邬磊, 王斌, 张文菊, 徐明岗, 李玉娥, 蔡岸冬

2023, 31(9): 1428-1438. doi: 10.12357/cjea.20230241

摘要(154) HTML(73) PDF(34)

摘要:
红壤中铁氧化物是影响有机碳固持的主要因素之一。探究红壤旱地和水田土壤有机碳与不同形态铁氧化物的关系, 有助于理解土壤有机碳的稳定机制, 为农田合理管理提供科学依据。本文依托我国南方红壤旱地和水田长期施肥定位试验(均超35年), 分别采集长期不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾配施(NPK)和NPK与有机肥配施(NPKM)等4种施肥处理的土壤样品, 采用沙维诺夫干筛法获得土壤大团聚体(>2 mm)、小团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(<0.25 mm), 测定土壤团聚体有机碳含量及络合态、游离态和无定形等形态铁氧化物的含量。水田土壤大、小和微团聚体的平均有机碳含量分别为8.21 g∙kg⁻¹、7.65 g∙kg⁻¹和2.08 g∙kg⁻¹, 而旱地分别为2.93 g∙kg⁻¹、6.68 g∙kg⁻¹和1.33 g·kg⁻¹; 水田土壤大、小和微团聚体中的平均可溶性有机碳含量分别为70.72 mg∙kg⁻¹、79.83 mg∙kg⁻¹和30.29 mg·kg⁻¹, 而旱地分别为7.27 mg∙kg⁻¹、21.49 mg∙kg⁻¹和5.88 mg·kg⁻¹。无论是旱地还是水田, 土壤小团聚体和微团聚体无定形铁氧化物含量与土壤有机碳含量均呈显著正相关关系, 土壤各粒级团聚体无定形铁氧化物含量与可溶性有机碳含量均呈显著正相关关系。水田土壤各粒级游离态铁氧化物含量与土壤有机碳含量均呈显著正相关关系, 尤以微团聚体贡献率较高。水田条件下, 土壤微团聚体中的游离态铁氧化物含量与可溶性有机碳含量呈显著正相关关系。随着土壤团聚体粒级的增加, 铁氧化物含量表现为先增加后降低的趋势。无定形铁氧化物对旱地和水田土壤有机碳均具有固持作用, 游离态铁氧化物仅对水田土壤有机碳具有固持作用。

华北地区夏玉米生产中农田氮淋失的定量预测

赵晓莹, 王诺婷, 崔斌, 尹实磊, 杨轩, 孟凡乔

2023, 31(9): 1439-1448. doi: 10.12357/cjea.20230041

摘要(111) HTML(49) PDF(19)

摘要:
华北地区是我国冬小麦和夏玉米主产区, 过去40多年间, 随着大水漫灌和过量施肥等现象发生, 该地区农田氮淋失呈现加重趋势, 已经对地下水水质产生了严重影响。为探明华北地区面源污染的成因, 进而提出相应阻控措施, 本研究收集了1980—2021年国内外发表的华北地区夏玉米氮淋失研究文献, 选取环境条件和农田管理措施作为自变量, 基于线性模型、指数模型、多项式模型和多元回归模型等对氮淋失量进行模拟预测。结果表明, 氮淋失与水分和肥料氮之间存在较大关联性, 与土壤全氮、有机质含量和黏粒含量呈正相关关系, 与秸秆还田、土层深度、土壤pH、砂粒含量呈现负相关关系。在单变量预测模型中, 氮淋失量与施氮量呈指数关系, 说明在华北地区夏玉米生产中应特别注重优化肥料用量。本研究所获得的多元逐步回归模型(Y_{总氮淋失量}=−23.07+1.14X_{有机质含量}+0.34X_黏粒含量−0.13X_砂粒含量+0.06X_总施氮量+0.18X_{水分渗漏量}, 拟合优度R²=0.414)优于指数模型、线性模型和多项式模型, 具有较好的定量预测效果。考虑到水分渗漏测定过程复杂及方程的可应用性低, 可以采用水分投入量替换水分渗漏量, 但预测精度会受到影响。改善土壤物理条件(如质地)、秸秆还田和优化氮肥和灌溉, 是今后华北地区夏玉米生产中降低氮淋失的关键措施。

施用生物炭对土壤养分有效性和离子交换性能影响的整合分析

冉继伟, 齐昕, 武栋, 黄敏, 蔡泽江, 黄亚萍, 张文菊

2023, 31(9): 1449-1459. doi: 10.12357/cjea.20230026

摘要(147) HTML(61) PDF(32)

摘要:
为准确评估施用生物炭对土壤养分有效性及交换性盐基离子的影响, 通过收集2000—2020年发表的文献, 获得不施生物炭(空白无添加)和单施生物炭648组匹配数据、不施生物炭和生物炭配施化肥430组匹配数据。采用数据整合分析(Meta-analysis)方法, 分析了不同方式施用生物炭对土壤氮磷含量(总氮、NH₄⁺-N、NO₃^–-N、Olsen-P)、交换性盐基离子(K⁺、Ca²⁺、Na⁺和Mg²⁺)及阳离子交换量(CEC)的影响。结果显示: 施用生物炭(单施或与化肥配施)土壤氮磷含量增加14.0%~128.1%、盐基离子含量增加22.5%~270.2%。对不同方式施用生物炭的效果比较可知, 生物炭与化肥配施对土壤养分的提升效果更加显著, 单施生物炭对土壤盐基离子提升效果更高。进一步分析显示, 当生物炭原料pH≥8时, 单施生物炭显著增加土壤Olsen-P含量达10.3%~58.5%; 制备温度>500 ℃时, 单施生物炭对土壤盐基离子含量的增加幅度为33.9%~384.7%; 生物炭施用量<10 t∙hm⁻²时, 生物炭与化肥配施对土壤Olsen-P含量增加幅度(374.1%)高于单施生物炭(2.1%); 在pH<6.5土壤施用生物炭提高土壤氮磷及交换性钙含量, 其中单施生物炭土壤Olsen-P含量和CEC的增幅分别达45.0%和17.9%。因此, 施用生物炭能有效改善土壤养分有效性和离子交换性能, 降低环境风险。实际应用中需要根据不同目的选择生物炭单施或配施化肥, 同时综合生物炭特性、施用量和土壤属性条件, 有效利用生物炭提升土壤肥力是未来农业高质量发展的重点方向。

地下水压采下河北平原冬小麦面积及耗水变化

泉涛, 李红军, 沈彦俊, 王卓然, 闵雷雷, 齐永青, 张建永

2023, 31(9): 1460-1470. doi: 10.12357/cjea.20230125

摘要(119) HTML(46) PDF(32)

摘要:
河北省是我国的重要粮食生产基地, 资源性缺水与长期高强度的农业生产, 导致河北平原水资源危机进一步加剧。面对水资源安全与粮食安全的矛盾, 河北省政府自2014年起实施地下水压采政策, 在农业生产上开展季节性休耕、实施旱作雨养、推广节水农业等措施。为探明地下水压采政策下河北平原冬小麦种植面积与耗水特征的变化, 本研究利用MODIS NDVI数据提取了河北平原2009—2019年冬小麦种植空间分布, 结合TSEB(基于双源能量平衡模型)蒸散产品以及农业生产统计数据, 对压采政策实施前后进行了比较研究, 并调研了相关变化的驱动因素。结果表明: 河北平原的冬小麦种植面积在2009—2019年持续增长了18.37万hm², 压采政策实施后表现为东部增加西部减少的特征, 总体上增加10.4万hm²。通过实地调研发现, 农业生产经营者追求种植效益以及城市化导致冬小麦面积减少, 政府保障粮食安全的鼓励种粮政策以及冬小麦种植全程机械化程度的提高则促使其种植面积增加。与地下水压采政策实施前相比, 压采后冬小麦的蒸散量与总耗水量分别增加32.58 mm和10.9亿m³。季节性休耕期间, 休耕地不抽取地下水灌溉, 相比于麦田, 休耕地能够减少73 mm的蒸散耗水。2009—2019年冬小麦平均水分利用效率为1.67 kg∙m⁻³。地下水压采政策实施后, 2/3地区的冬小麦水分利用效率在逐年提升。农田的破碎化、流转土地经营权不稳定以及农户节水动力和压力不足导致冬小麦节水灌溉普及率不高。面对水粮矛盾, 河北平原仍需加强农业节水, 真正降低蒸散耗水, 才能使其得到缓解。

太行山区不同植被降雨再分配特征

孙天妙, 阳辉, 曹建生

2023, 31(9): 1471-1481. doi: 10.12357/cjea.20220980

摘要(175) HTML(75) PDF(49)

摘要:
植被林冠层降雨再分配是森林生态系统重要的水文过程, 其研究对进一步探索太行山植被林冠层的水文效应, 揭示森林生态系统水源涵养功能具有重要意义。选取位于中国科学院太行山山地生态试验站自然荆条灌丛以及人工刺槐林、白皮松林、黄连木林、樱桃林、杜仲林、白蜡林、竹林为研究对象, 于2022年7—9月对8种林分的降雨再分配进行监测。结果表明: 1) 2022年雨季次降雨量波动性较大, 降雨时间分布不均主要集中在7月、8月。2)总穿透雨量占总降雨量的比例均超过60%; 总树干径流量占总降雨量的比例最大的为杜仲林(13.94%), 其次为竹林(6.78%), 其余树种总树干径流量所占比例均低于5%; 总冠层截留量占总降雨量的比例, 白蜡林最大(32.97%), 白皮松林最小(7.53%), 整体上表现为穿透雨量>冠层截留量>树干径流量。3)穿透雨量、树干径流量与林外降雨量呈一元线性函数关系, 冠层截留量与林外降雨量呈幂函数关系, 穿透雨率和树干径流率与林外降雨量呈对数函数关系(单调增函数); 冠层截留率与林外降雨量呈对数函数关系(单调减函数)。降雨再分配特征受降雨量及叶片吸水能力影响较大。因此, 合理选择林分类型, 调整不同林分比例可减少冠层截留量, 提高降水利用效率。

农业生态经济与生态农业

农地流转对农业绿色全要素生产率的影响研究: 兼论门槛效应与空间效应

刘慧敏, 尚杰

2023, 31(9): 1482-1495. doi: 10.12357/cjea.20220975

摘要(258) HTML(113) PDF(28)

摘要:
提升农业绿色全要素生产率是推进农业高质量发展的重要路径。本文基于现有研究成果, 在理论探讨基础上, 基于2011—2020年中国30个省级行政区的面板数据, 综合多种实证方法, 就农地流转对农业绿色全要素生产率的影响进行系统分析。结果表明: 1)农地流转对农业绿色全要素生产率产生显著正向影响, 农地流转面积扩大会促进农业绿色全要素生产率提高; 2)农地流转对农业绿色全要素生产率的正向影响具有地区异质性, 这一效应在北方地区显著, 在南方地区不显著; 3)农地流转对农业绿色全要素生产率的影响存在门槛效应, 农地流转面积超过门槛值后对农业绿色全要素生产率的正向影响有所下降; 4)农地流转对农业绿色全要素生产率存在正向空间影响效应, 其空间溢出效应显著。建议推进农地流转过程中考虑农地流转环境效应, 采取有效措施推进农地流转以提升农业绿色全要素生产率, 因地制宜设计农地流转策略, 并重视农地流转过程中环境问题处置工作的省际间协调。

基于生态系统服务供需与生态恢复力的国土空间生态修复分区—以京津冀为例

孟凡迪, 周智, 张贵军, 焦翠丽, 阚瑶川, 赵丽

2023, 31(9): 1496-1510. doi: 10.12357/cjea.20230010

摘要(124) HTML(67) PDF(29)

摘要:
探究生态系统服务供需匹配特征与生态恢复力属性的耦合关系, 科学划分国土空间生态修复分区, 对生态安全与区域可持续发展具有重要意义。本研究以京津冀区县为研究单元, 基于多源数据, 运用食物产量模型、InVEST模型、CSLE模型等方法测算食物供给、产水、碳固持、土壤保持、休闲游憩等5项生态系统服务的供需量, 构建生态恢复力评价指标体系测算县(区)生态恢复力; 基于“生态系统服务供需+生态恢复力”划定生态修复分区, 并根据分区内部自然和社会经济现状及发展特征提出相应优化策略。结果表明: 1)京津冀生态系统服务供给高值区主要分布在承德市北部、秦皇岛市和唐山市区县, 中部县(区)有零星分布; 需求高值区主要集中在发展较好的京津冀中部及东南部城市, 而北部山区及高原生态系统服务需求较低; 研究区供需关系表现为空间负相关。2)各区县生态恢复力区域性差异明显, 高值区主要聚集在京津冀的东北部。3)研究区生态系统服务综合供需无高度盈余区域, 赤字区域占总面积的42.26%, 主要原因为城市与工业的发展导致系统功能衰退, 生态服务需求难以得到满足。4)结合生态系统服务供需匹配特征和生态恢复力空间分布格局, 将研究区划分为高供给-高需求-高恢复力区(13.68%)、低供给-高需求-低恢复力区(0.51%)、低供给-高需求-高恢复力区(10.54%)、低供给-低需求-低恢复力区(12.07%)、低供给-低需求-高恢复力区(20.22%)、高供给-低需求-高恢复力区(42.98%) 6类, 同时针对不同分区提出差异化的生态修复策略, 为生态修复工程的系统布局提供指引, 为国土空间综合整理方案的科学编制提供方法参考。

基于AHP-PCA熵权组合模型的吉林省生态环境脆弱性动态评价

邹桃红, 常雅轩, 陈鹏, 刘家福

2023, 31(9): 1511-1524. doi: 10.12357/cjea.20230115

摘要(74) HTML(34) PDF(20)

摘要:
吉林省不仅是我国粮食主产区之一, 也是东北地区重要的生态屏障和功能区, 科学掌握其生态环境脆弱性的空间分布和时空变化特征, 对合理利用土地资源及实现区域环境保护起着重要作用。本研究参考SRP (Sensitivity–Resilience–Pressure)模型, 从地形、气候、植被覆盖、景观格局及人类活动5个方面选取13个评价指标, 综合运用AHP-PCA (analytic hierarchy process-principal component analysis)熵权模型及空间自相关方法, 分析2000—2020年不同时期吉林省生态环境脆弱性的时空格局, 并探讨其空间关联关系。结果表明: 1)研究区生态环境以轻度以下脆弱为主, 且整体呈现明显的地域差异, 由东向西脆弱度逐渐增加, 重度脆弱区主要出现在吉林省西部平原, 潜在脆弱区主要出现在吉林省东部山区。2)将脆弱性指数分为5个等级, 各等级间面积比例差异明显, 以2020年为例，表现为轻度>中度>微度>潜在>重度, 且轻度及以下脆弱区面积占比均达到67.9%以上, 这表明吉林省整体处于中等脆弱水平。3)时间变化上, 2000年至2020年间, 吉林省生态环境脆弱性呈逐年向好的趋势, 重度、微度脆弱性区域面积占比与2000年相比分别下降2.78%和9.20%, 轻度和中度脆弱性区域面积占比同研究初期相比分别增加7.45%和5.24%, 潜在脆弱性区域面积占比与2000年基本持平。4) 2000年研究区生态环境脆弱性指数的Moran I值为0.2335, 表明其在空间上呈集聚现象, 高聚集区主要分布在吉林省西部地区; 至2020年, Moran I值增加至0.3841, 空间集聚更为显著。根据脆弱性等级的分区及其影响因素, 对不同脆弱性等级区域给出了不同生态保护建议: 潜在脆弱和微度脆弱区继续实行现有生态环境保护政策; 轻度脆弱和中度脆弱区要坚持以黑土地资源保护为前提进行合理的农用地资源开发; 重度脆弱性区要加大生态环境保护投入, 特别要有针对性地实施盐碱地治理等策略。