70年来陕西省纸坊沟流域农业生态经济系统耦合态势

"农业生态经济系统耦合"的研究与实践对于实现农业产业与资源相一致,建立持续、高效的农业生态经济系统具有重要的意义。耦合度可以阐明农业经济系统与农业生态系统互动关系,判定农业生态经济系统耦合态势。在分析陕西省纸坊沟流域农业生态经济系统耦合关系的基础上,参照系统科学等理论及相关研究结果建立了农业经济系统与农业生态系统耦合度模型,并计算和分析了该流域70a来的耦合度。结果表明,农业生态经济系统的耦合过程可以划分为4个阶段:Ⅰ.经济系统依赖生态资源进行原始化农业生产阶段;Ⅱ.农业生产掠夺式利用生态资源,生态系统供给能力不断减少阶段;Ⅲ.农业经济系统与生态系统协调化发展阶段;Ⅳ.降低农业发展速度,促使生态系统重建阶段。纸坊沟流域从1938～2008年先后经历了第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段。目前处于第Ⅲ阶段,但在"系统发展"过程中已潜伏了越来越大的危机,到2018年系统耦合突破"协调"界限,"相悖态势"将明显表现出来。为此,纸坊沟流域必须调整产业布局,发展草畜产业,进行产业升级,优化产业结构,实现农业生态经济系统协调、持续发展。

黄土区人工与天然植被对凋落物量和土壤有机碳变化的影响

在黄土丘陵区选择从耕地、草地、灌木林到乔木林样地,不同样地内设立1m×1m(乔木10m×10m)的样方,分析样方内凋落物积累量、碳氮含量、土壤有机碳(SOC)和可溶性碳(DOC)含量变化。结果表明:天然草地、灌木林、乔木林凋落物积累量依次为5.3,12.1和32.4t.hm-2;但人工灌木林和乔木林的凋落物积累量分别为6.7和11.4t.hm-2,分别是天然灌木林和乔木林的1/2和1/3。随着植被的恢复,天然植被凋落物的C/N高于人工植被(刺槐林除外)。与耕地SOC(4.67g·kg-1)相比,天然灌木林地SOC提高5.9倍,人工灌木林地提高1.8倍;天然乔木林地提高8.0倍,而人工乔木林地仅提高4.0倍。凋落物积累量与0～20cm土层土壤有机碳存在显著线性相关关系(R2>0.83),但20cm以下线性相关关系不显著。凋落物积累量与0～10cm土壤可溶性碳含量存在显著线性相关关系(R2>0.893),与10～60cm土层线性相关关系不显著,与80～100cm土壤可溶性碳存在显著线性负相关关系。

黄土沟壑区小流域不同地形下土壤微量元素分布特征

研究了黄土沟壑区小流域塬面、坡地、梯田和沟道土壤微量元素的剖面分布特征,以揭示不同地形条件下微量元素的有效性及地球化学特性.结果表明,不同土层土壤全量微量元素的变异系数均小于15%,为小变异土壤性质,有效态和吸附态铁和锰的变异系数均高于36%,为高度变异土壤性质;有效态和吸附态锌和铜属于中到高度变异.全量铁、锰和铜以沟道土壤较高,全锌、有效态和吸附态微量元素含量以塬面土壤较高.不同形态微量元素的剖面分布趋势取决于地形条件.不同地形下成土过程及不同地形条件所对应的土地利用方式造成了全量微量元素的差异,而土壤有机质含量的差异是不同地形条件下有效态和吸附态微量元素剖面分布特征不同的主要原因.

黄土丘陵区退耕前后典型流域农业生态经济系统能值分析

应用能值分析理论和方法,从资源的投入和产出结构角度对黄土丘陵区退耕还林草政策实施前后纸坊沟流域农业生态经济系统的资源利用、环境压力、能值指标变化及生态经济效益进行比较研究。结果表明:退耕前,该流域农业生态经济系统农产品总产出能值为7.53E+18 sej,退耕后减小了1.50E+17 sej,单位面积农产品生产力由退耕前的5.38E+15 sej/hm2上升到退耕后的1.68E+16 sej/hm2,畜产品的产出能值有所下降。退耕后系统生产优势度指数由退耕前的0.60上升到0.72,系统稳定性指数由退耕前的0.51增加到退耕后的0.53,退耕后流域人口承载力较退耕前大。退耕前后该流域能值投入率及环境负荷几乎无变化,净能值产出率由0.11增加到0.29,退耕前流域人均能值用量为5.16×1015 sej,退耕后增加到5.41×1015 sej,系统可持续发展指数由退耕前的2.55上升到退耕之后的6.69。退耕后,能值-货币比为2.21×1012 sej/＄,与退耕前相比变化不大。为了使该流域的农业生态系统更加持续稳定的发展,需进一步调整农业结构,优化资源投入配置,提高资源生产效率,减小环境负荷,逐步走向系统可持...

未来气候变化对黄土高原黑河流域水资源的影响

气候变化对黄土高原的水资源有重要影响,对其影响进行评估可以为区域发展提供重要的决策依据。基于分布式水文模型SWAT和4种全球环流模式的各3种排放情景,评估了2010～2039年黄土高塬沟壑区黑河流域水资源对气候变化的潜在响应。结果表明,黑河流域2010～2039年的年均降水变化-2.3%～7.8%,年均最高和最低温度分别升高0.7～2.2℃和1.2～2.8℃,年均径流量变化-19.8%～37.0%,1.2m剖面年均土壤水分含量变化-5.5%～17.2%,年均蒸散量普遍增长0.1%～5.9%;水文气象变量变化趋势复杂,但T检验表明年降水、径流、土壤水分和蒸散增长的概率较大。对于季节变化,降水可能在12～7月份和9月份增长,8月份和10～11月份减少;径流在4～7月份和9～10月份增加,11～3月份和8月份减少;土壤水分在各月都增长;蒸散11～6月份普遍增长,7～10月份减少的可能性较大。未来气候将发生显著变化并对水资源有重要影响,需采取必要的措施来减缓其不利影响。

黄土丘陵区农业生态系统和经济系统的互动关系——以安塞县纸坊沟小流域为例

基于1938—2007年黄土丘陵区纸坊沟流域的调查资料,利用生态系统服务价值评估方法和生态足迹理论对该流域生态系统服务价值与生态足迹进行了测算,并分析了研究区农业生态系统与经济系统的互动关系.结果表明:1938—2007年,纸坊沟流域经历了3个阶段,即生态环境破坏-经济发展落后阶段(1938—1975年)、生态环境恢复-经济迅速发展阶段(1975—2000年)和生态环境保持良好-经济稳定增长阶段(2000—2007年);该区生态经济系统的互动关系表现为"生态恶化-生态、经济相互调节、适应-生态、经济良性互动"的过程.

黄土高原沟壑区农户土地利用结构变化与效益分析

通过对长武王东沟村农户土地利用结构及经济收入的详细调查,揭示了2007年王东沟小流域不同收入类型农户的土地利用结构现状、1998-2007年的土地利用结构变化情况、产业结构和投入产出情况及其经济效益等。结果表明当前农户最主要的土地利用方式是果园和耕地,收入的主要来源是工副业和果业,各类型间农户收入及其构成差异显著。不同收入水平农户的效益差异与有自然条件、管理水平及劳动力水平等因素有关。提出王东沟小流域应结合目前政策形势调整农户种植结构,合理配置土地资源,发展第三产业以提高经济收入等建议。

黄土沟壑区小流域土壤pH值的空间分布及条件模拟

土壤pH值是影响土壤养分有效性和化学物质在土壤中行为的主要因素,研究土壤pH值的空间分布特征对于土壤养分管理和土壤污染预测具有重要意义。该文用地统计学方法研究了环境因素复杂的黄土高原小流域土壤pH值空间分布特征。结果表明,黄土沟壑区小流域土壤pH值具有球形—指数套合模型的空间结构特征,其空间异质性主要来源于流域内土地利用和土壤侵蚀等随机因素。与有机质协同的Kriging法能较好地对土壤pH值进行估值,其估值范围小于实测数据,估值误差来源于复杂的环境因素。序贯高斯条件模拟的土壤pH值范围与实测数据接近,模拟的平均值低于实测数据,模拟误差来源于模拟过程中独特的Kriging算法及高斯特性。

黄土丘陵区撂荒对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤酶活性的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复1至50年撂荒地长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为对照,分析了植被恢复过程中土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶及理化性质的演变特征。结果表明,土壤酶活性前期变化波动较大,后期(20-30a)年变化趋于稳定;尿酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶与其他因子相关性相对较强,可以作为评价土壤质量的生物学指标;尿酶、淀粉酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性随恢复年限而增加,多酚氧化酶则减少;土壤酶指数可以作为评价土壤质量的方法。

基于项目驱动的藉河流域土地利用时空变化动态分析

根据1997年、2001年和2005年三期TM影像资料,运用遥感非监督分类的方法提取土地利用信息。利用地理信息系统空间分析和数据统计的方法,分析藉河流域1997~2005年间土地利用数量变化和空间变化特征,研究该地区主要土地利用类型数量变化、空间变化以及在不同坡度的动态变化特征。结果表明:耕地、林地和草地三种主要土地利用类型占该研究区土地利用面积的97%以上,是该研究区主要的土地利用类型。以1997年为基数,到2001年和2005年耕地减少幅度分别为1.2%和11.1%,因此1997~2001年的退耕程度小于2001~2005年;在不同坡度上,土地利用变化主要发生在5°~40°,而且在15°~25°之间变化最大。

黄土高原沟壑区王东沟流域土地利用效益评价

依据黄土高原沟壑区王东沟流域1986-2007年生态经济系统演变过程调查、监测资料和研究成果,建立了黄土高原沟壑区王东沟流域土地利用效益评价指标体系。运用层次分析法确定指标权重,对黄土高原沟壑区王东沟流域1986-2007年的土地利用效益进行了定量评价和动态分析。结果表明:区域土地利用效益在这20余年中呈增长态势,分别于1991年、1998年、2003年达到峰值点。影响区域土地利用效益值的主要因素为区域的果业和第三产业。

黄土丘陵区小流域综合治理生态经济过程分析——以宁夏隆德县李太平小流域为例

从生态经济系统分析角度出发,对小流域生态经济结构及其演变进行分析,以期评价小流域生态经济效益。对比分析了小流域生态经济系统土地利用结构及其适宜性、产业结构、消耗结构和饲料生产平衡,利用线性模型对土地利用结构进行了优化模拟,采用描述生态系统稳定性的多样性指数描述流域经济系统稳定性,并用静态和动态模型对治理经济效果进行评价。流域农、林、牧用地比例由1990年的6．2:2．0:1．0变为2003年的1．9:1．4:1．0;农业产值所占比重由79．6％下降为54．8％;林业、牧业、副业产值比例分别由9．6％、9．6％、1．1％上升为22．7％、 15．1％、7．4％。收入多样性指数呈增加趋势,消耗结构趋向合理,饲料供需平衡,经济评价中各指标均显示经济效益显著,表明生态经济结构明显有利于生态经济系统的进展演变,流域生态经济结构趋于稳定,生态经济效益显著。

黄土丘陵区人工刺槐林土壤活性有机碳与碳库管理指数演变

土壤碳库管理指数是表征土壤碳变化的重要量化指标,研究黄土丘陵区人工刺槐林土壤活性有机碳与碳库管理指数的变化过程对认识该地区生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,分析了植被恢复过程中土壤有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、非活性有机碳(NLOC)及碳库管理指数(CPMI)的演变特征,并运用相关和回归分析方法对生态恢复过程中碳库各组分和恢复年限进行拟合。【结果】营造刺槐林可以显著增加土壤碳库各组分含量,并随恢复年限呈显著线性关系,50a时TOC、LOC、NLOC和碳库指数(CPI)分别较坡耕地增加271%、174%、467%和271%,其中NLOC增加速率略高于LOC,表明植被恢复增加的土壤碳素绝大多数以非活性形态贮存起来,而为了满足生物生长所必须的活性物质来源,土壤碳库必须维持一定的活度状态来满足碳素的动态转化平衡,碳库管理指数在营造刺槐林初期显著降低,随后先增加后降低,与刺槐林生长特性密切相关;但与天然林相比差距仍然较大,恢复50a时TOC、LOC和NLOC仅...

黄土高原沟壑区王东沟流域土地利用/覆被变化过程初探

黄土高原沟壑区王东沟流域从1986年至2006年的土地利用/覆被发生了较大变化,土地利用动态指数分别为:耕地3.21%,园地-36.11%,林地-4.05%,牧草地4.24%,居民点及独立工矿用地-0.62%,交通运输用地-12.27%,未利用地1.85%;变化趋势是:耕地逐年向园地流转,园地变化烈度较大,其他各类用地变化不太显著。引起这一变化的主要因素是自然、社会、经济、技术以及政策因素。结合这一变化,针对黄土高原沟壑区的实际情况,在黄土高原沟壑区土地利用经营与管理方面,应重视土地产出效益与粮食安全的关系,在保障区域粮食安全的基础上实现效益最大化。

黄土丘陵区退耕撂荒地土壤微生物量演变过程

土壤微生物量是表征土壤生态系统中物质和能量流动的重要参数,研究黄土丘陵区坡耕地撂荒后微生物量及其活性的变化过程对认识该地区生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的撂荒地为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,研究坡耕地撂荒后土壤微生物量、呼吸强度、代谢商(qCO2)及土壤理化性质的演变特征。【结果】侵蚀环境下的坡耕地土壤微生物量含量偏低,土壤理化性质较差,撂荒后理化性质得到显著改善,微生物量碳(Cmic)在撂荒1a后显著增大,前7a较为剧烈,增幅较大,随后呈波动式上升,50a达到最大值;微生物量氮(Nmic)在撂荒初期增长缓慢,40a时才达到显著水平,微生物量磷(Pmic)在撂荒初期显著降低,5～7a达到最低值,随后逐渐上升,20～25a时和坡耕地没有显著差异,50a时达到最大值。撂荒50a时土壤Cmic、Nmic和Pmic分别较坡耕地增加166%、146%和52%,但仅为侧柏林的43.42%、45.06%和51.47%。呼吸强度在撂荒初期迅速增加,随后趋于稳定,与侧柏...