农业生态系统多样性是农业生物多样性的重要组成部分, 支撑着粮食生产系统的稳定和农业可持续发展。气候急剧变化、人口持续增长以及全球对粮食需求的不断增加, 带来了生态环境恶化等问题。通过提高农业生态系统韧性来稳定提高粮食产能, 成为未来可持续发展模式下保护粮食安全、维护社会稳定的重要途径(Tscharntke et al, 2012; Bommarco et al, 2013)。农业生态系统多样性是由农用土地、水资源、农业生物物种及其布局而形成的生产体系多样性, 对人类的重要意义主要在于维系粮食生产系统的多样性, 稳定其结构和功能, 提升其韧性。越来越多的研究表明, 生态系统多样性对我们的粮食产量、身体健康、居住环境甚至人身安全都具有举足轻重的重要性。同时农业生态系统多样性的维持为不同物种间的关系、因地制宜的土地利用和形成新的稳定的生态系统都提供了有利的条件(曾雄生, 2011)。作物品种多样性不仅是农业生态系统多样性的重要组成部分, 也具有十分重要的生态价值, 除了能供给稳定的农业粮食产能, 还可提供各种生态系统服务, 抵御外来物种入侵、服务生态旅游和生态教育, 并打造生态品牌、提升绿色产业, 是生态环境质量的重要指标, 更是农业生态系统稳定性的保障(刘云慧等, 2021)。所以, 在现代农业框架下, 只有合理利用农业生态系统多样性才能构建稳定、可持续、健康、高产量的农业生态系统, 并促进农业的可持续发展。
1 农业生态系统多样性的影响因素
保护和有效利用农业生态系统多样性、维持农业生态系统的稳定性需要了解影响农业生态系统多样性的主要因素, 以期为有关的决策提供有效的参考。
1.1 自然环境因素的影响
气候因子和地理因子等自然环境因素对农业生态系统多样性有基础性的影响。孙祥军(2012)研究发现农田对自然环境的需求及其与环境因子之间的关系, 对农业生态系统的发展极为重要。干旱少雨对旱地农业生态系统的影响较大, 导致相关生态功能降低, 作物产量下降; 高温多雨、水热条件优越的情况下, 农业生态系统多样性会更加丰富, 相应的生态功能更强; 在水域充足复杂的环境中, 水域农业生态系统多样性会更加丰富; 在地势复杂、地形起伏大的地理环境中, 农业生态系统多样性也会更加丰富。其中农业生态系统多样性对气候变化相关的影响因子最为敏感, 尤其是全球变暖、大气中CO2浓度的升高和降水量的变化都很可能加大农业系统的压力, 加快农业产量的下降(蔡运龙, 1996; 肖国举等, 2007)。农业生态系统本身也是属于比较脆弱的半自然生态系统, 一些环境的变迁与突发事件会导致农业生态系统多样性飞速下降。例如突发的洪灾、旱灾都会严重影响农业生态系统的多样性。
1.2 农业生产方式的影响
农业生产方式属于人为干扰, 不合理的农业生产方式会加速农业生态系统多样性的丧失(杨曙辉等, 2010)。农业生产主要包括种植制度、整地、施肥、播种、田间管理、收获等部分, 其中种植制度又分为轮作、间作、套作和作物布局等, 合理的农业生产方式是农业生产力提高的重要途径, 同时也是影响农业生态系统多样性的重要因素(陈欣等, 1999)。农业生产方式中农田的套作、轮作会改善农田生物群落多样性, 从而对农业生态系统多样性的提高起着直接的积极作用(罗益镇, 1995)。而不科学的耕作、不合理的施用肥料和农药则会给农业生态系统多样性带来消极的作用。不合理的调配农业生产活动方式, 会导致农业生态系统多样性减弱。研究发现有机农业对农田内动物、植物、土壤动物与微生物的伤害小, 可以有效维持农业生态系统多样性, 增强农业生态系统韧性(王长永等, 2007)。不同农业生产方式对农田内的动植物、土壤动物和微生物的多样化组成也会产生不一样的影响, 而丰富的农业生态系统多样性有利于控制病虫害的发生、增强土壤肥力与生产力等。
1.3 农田管理的影响
1.3.1 外源输入的影响
农业生态系统属于一个半自然的复合生态系统。生物与其生境相互作用并进行物质交换与能量循环, 外源碳输入可能会改变参与土壤碳氮循环相关的微生物的丰度, 进而影响土壤呼吸, 从而影响土壤碳氮循环和农业生态系统物种多样性的变化(Xue et al, 2016)。外源氮的输入不仅会影响土壤氮循环过程以及土壤氮库的相互转化和稳定性, 还会引起反硝化作用和N2O的排放进而影响农业生态系统物种多样性。在人工干预的情况下无论是哪一种元素外源输入过多, 都会引起土壤生物多样性减少, 并且对一些在农田里活动的动物、微生物的多样性也会产生明显的影响, 加重污染物的环境效应, 从而影响农业生态系统多样性(何亚婷等, 2010)。
1.3.2 集约型的生产方式及高产品种推广的影响
集约型的生产方式和高产品种的推广是提高农业生产效率的主要方式。自绿色革命之后, 中国农业集约化程度不断提高, 以抗旱、抗倒伏、高产量为特点的高产品种不断栽培成功, 使中国农业产量创历史新高。然而, 在大幅度提高农业产量的同时, 并存许多风险与挑战, 单一的品种种植过分依赖少数几个作物类型, 会造成毁灭性病虫害的大面积暴发。遗传多样性低、遗传背景狭窄会导致农田生物多样性降低, 农业生态系统脆弱性增加。因此提高农业生态系统内农作物的遗传多样性, 从而增强农业生态系统的韧性和抗逆性能力, 从而更好地保护农业生态系统多样性(唐建军和潘晓玲, 1997)。
1.3.3 农田景观结构的影响
农田景观结构是地区和景观水平上农业生态系统多样性格局的重要影响因子(Fahrig et al, 2011)。研究表明, 较大尺度的景观结构可以影响占据空间上非连续生境斑块的种群集合体的动态演化和生物多样性(Gurr et al, 2003; 吕一河等, 2007; 傅伯杰, 2011)。所以农田景观结构对农业物种多样性与农业生态系统多样性的影响极为重要。例如20世纪80年代以来北京市郊区农田景观规模不断缩减, 主要被城乡建设用地侵占, 农田景观向着离散化、破碎化的趋势演变, 景观连通性低、生态廊道中断, 导致农业生态系统多样性减弱, 严重地破坏了大城市近郊区农田景观的稳定格局(赵婷婷等, 2009)。农田的种植结构组织的合理性, 甚至是农田边缘的农田边界防护林结构配置的合理性, 都会直接影响农业生态系统物种多样性和稳定性。
1.4 外来物种入侵的影响
外来入侵种对当地生态系统的物种多样性、遗传多样性、景观多样性具有全方面的影响(陈元胜, 2007)。随着经济全球化、国际贸易交流的不断发展, 中国进口的农产品贸易量也迅速增加。据农业农村部(
1.5 民族传统文化的影响
农业生态系统多样性丰富的地区, 往往是文化多样性丰富的地区。民族传统文化也是影响农业生态系统多样性的重要因素之一。在长期的生产生活实践中, 各民族形成了与当地农业生态系统相关的民族传统习惯文化。当地的农业生态系统影响着当地民族传统文化, 当地的民族传统文化与当地的农业生态系统相互依存并互相影响(罗瑛, 2022)。例如一些山区的村落十分崇尚大自然, 其传统文化与资源管理方式对当地的农业生态系统多样性保护和发展具有积极作用, 所以当地的农业系统多样性十分丰富(王云靓和薛达元, 2015)。而一些民族文化会猎取图腾兽, 做出一些破坏当地农业生态系统多样性的行为。但随着社会的发展, 一些有利于农业生态系统多样性保护的民族传统文化(如相信动物有灵、对山林崇拜等)正在逐渐消失, 某些民族传统文化的丧失最终会导致农业生态系统多样性的减少(张乃明等, 2021)。所以民族传统文化与农业生态系统多样性之间相互作用、共生共存。
2 农业生态系统多样性的研究进程
农业生态系统研究目前越来越受到关注, 总结国内外的研究进展可以归纳为以下7个方面。从国外的研究看包括3个方面: (1)生态系统多样性概念的提出。从Tansley (1935)创造了“生态系统”一词之后, Lindeman (1942)通过对水生生态系统的能量流动的研究, 证明生物和非生物之间的能量和物质交换使一个群落与其环境不可分割, 从而引入了现代生态系统的概念。Fisher等(1943)在研究物种数量与动物种群中的随机样本个体数量的关系中, 首次提出了“多样性指数(index of diversity)”的概念。Williams等(1944)讲解了对数、级数与多样性指数在将个体划分为物种和将物种划分为属等问题中的应用。1974年9月在荷兰海牙举行的第一届国际生态学大会定义了生态系统多样性的概念, 它包含两个部分, 即物种丰富性或种群的数量, 以及每个种群内个体相对丰度分布的均匀性。(2)农业生态系统多样性的理论和实践。农业生态系统是介于自然生态系统(如森林和海洋生态系统)和人工建造的系统(如城市生态系统)之间的生态系统, 它是按人的意愿建立的, 并在人的严格调控管理下进行操作和运行的(Conway, 1987)。农业生态系统多样性是一种多学科的综合研究, 国外对生态系统多样性的研究自20世纪80年代以来表现出了迅速发展的趋势, 为农业生态系统多样性的研究奠定了很好的基础。20世纪90年代后, 美国生态学家May等人将生态多样性的理论应用到农业生态系统中, 提出了“农业多样性理论”, 以及改善农田生物多样性和农业生态系统多样性的一系列措施。此外, 20世纪90年代至今, 涌现出了较多农业生态系统多样性的研究与论述(De Steenhuijsen Piters, 1995; Collins & Qualset, 1998; Brookfield & Stocking, 1999)。Altier和周锦铭(1992)首次强调了农业生态系统中生物多样性的应用。(3)农业生态系统多样性的评估。之前的研究只停留在简单的定义和保护措施上, 随着景观生态学的发展, 一些表述景观多样性特征的方法也建立起来, 景观生态学中分析斑块类型多样性的定义和概念也随之应用于农业生态系统的多样性分析。除了沿用之前传统的生物多样性测度指数评估方法, 在更大尺度上农业生态系统多样性的评估更多采用模型模拟的方法。模型可以模拟各种条件, 并在实施之前评估管理实践并从实践结果中提出建议。使用这种方法可以提前预防生态系统的破坏与生物多样性的丧失。在这之后出现了许多评估模型与指标, Cingolani等(2005)使用MSL (Milchunas-Sala- Lauenroth)模型研究放牧对植物群落多样性的影响。Alkemade等(2013)利用GLOBIO模型研究不同农业生产情景对牧场农业生态系统多样性的影响, Nagy等(2017)利用植被的自然资本指数作为评估农业景观多样性的指标。
相比国外的生态系统多样性的研究, 国内起步较晚。可以概括为4个方面: (1)环保意识的觉醒。1972年6月5日, 联合国第一次人类环境会议召开, 大众的环保意识尚处于萌芽阶段, 我国派代表团参加了会议, 自此政府开始认识到我国也存在严重的环境问题, 并且环境问题会对经济社会发展产生重大影响。1977年我国开展了环境质量普查, 在农业生产中, 因灌溉化、肥料化、使用化学物质控制病虫害与杂草等技术措施以及工业发展, 农业环境遭到一定程度的污染。陶战(1977)提出加强农业环境研究是发展农业的迫切要求。(2)认识到农业生态系统多样性研究的重要性。高亮之(1980)提出农业生态经济系统与农业现代化是密不可分的, 指出农业生态系统就是农业生物、农业环境和农业技术3方面组成的综合体系。这对农业生态系统进行了初步的定义。闻大中(1995)对农业生态系统进行了更为详细的定义和分类, 并提出了农业生态系统多样性评价特征的一些指标, 强调了农业生态系统多样性研究的重要性。这对我国之后探讨与研究农业生态系统多样性有极其重要的意义。(3)农业生态系统多样性评价指标的建立。袁从祎(1995)认为农业生态系统多样性的评价指标主要有总体优势度与多样性指数两类, 并提出了农业生态经济系统多样性的评价体系。目前常用的方法是通过分析生态系统的物种组成来评价生态系统的多样性, 一个生态系统内物种组成丰富且均匀, 那么就认为该生态系统的多样性高。许健民等(1997)通过对我国5个典型农业类型区农田生态系统多样性现状的调查, 建立了农田生态系统多样性的数据库, 计算了各农田生态系统多样性指标, 结果表明我国主要农业地区的最大丰富度相差不大且普遍偏低。章家恩(1999)分析农业生物多样性的现状和发展态势的同时, 提出农业生态系统包括了产业结构、景观、物种和遗传的多样性。卢兵友和蒋广洁(2001)对乡村农业生态系统结构多样性与系统可持续性关系进行研究, 发现农业生态系统多样性的提高与结构的合理化会对系统的可持续发展起到良好的推动作用。之后的研究逐渐把农业生态系统多样性与农业的可持续发展联系到一起, 进一步扩大了农业生态系统多样性的研究范围。(4)农业生态系统多样性的综合管理。唐建军和陈欣(2001)对农业生态系统中生物多样性的综合管理进行了详细论述, 从生境、物种、基因型3个层面上分析农业生态系统多样性的保护管理措施以及建立途径与最佳分布格局。自此之后, 如何对农业生态系统多样性进行保护管理成为了研究重点。生态系统服务功能是20世纪70年代生态学领域出现的一个新的研究热点, 宋绪忠等(2007)从生态学角度探讨了农业生态系统服务功能多样性与农业生态系统复杂性的关系, 指出要持续发挥多样性的生态系统服务功能, 复杂的农业生态系统需要在多尺度保持自身的多样性。刘云慧等(2012)发现现代集约化的农业生产方式极大地改变了农业景观生物多样性和生态系统服务功能, 进而影响到农业可持续发展, 但是仅仅改变集约化的管理制度, 并不足以促进农业景观多样性的恢复, 尚需考虑景观结构的调整和管理, 从不同尺度上优化景观要素的空间配置和景观管理方式。党的十八大提出了生态文明建设, 之后农业生态系统多样性的研究不再局限于种植制度、作物种类、保护管理措施等, 其研究内容还扩展到了人类食品安全, 同时和社会经济等因素有紧密的联系。陈兴等(2017)认为外来生物对农业生物的影响主要体现在农业生态系统的多样性和农业遗传的多样性等几个方面。预防入侵物种所带来的经济、社会危害, 我们应注重农业生态系统多样性的保护。习近平总书记在党的二十大报告中指出, 我们要提升生态系统多样性、稳定性、持续性, 首次把生态系统多样性从生物多样性中提出来单独强调。农业生态系统多样性研究中, 不同农业活动下生境多样性的变化趋势、维持生态平衡情况下生境多样化中的物种多样性保护措施将是今后应开展的研究重点。
3 我国农业生态系统多样性研究的主要集中区域
目前我国农业生态系统多样性研究可以分为4大区域, 包括下辽河平原沈阳地区、华北平原衡水地区、黄土丘陵延安地区、南方红壤丘陵常德地区。
3.1 下辽河平原沈阳地区农田生态系统
下辽河平原位于辽东丘陵与辽西丘陵之间, 是我国最大的平原——东北平原的重要组成部分, 其自然资源尤其是矿产资源与农业生态系统多样性十分丰富, 农业生产占到了全省的60%, 是沈阳地区粮食的主产区。该地区以水稻和玉米等粮食作物种植为主, 并且从时间动态看粮食作物中玉米、高粱、谷子、薯类的种植面积在增加, 而水稻、小麦、大豆在缩小。像大豆、花生、向日葵这样的经济作物的种植面积持续在下降, 尤其是向日葵, 现在已不再种植(表1)。可以看出沈阳的种植结构从种植主粮向种植多元化粮食作物发展。
表1 沈阳市主要农作物种植面积。粮食作物面积包含非主要农作物面积。
Table 1
| 种植面积 Planting area | 2009 (ha) | 2014 (ha) | 2019 (ha) |
|---|---|---|---|
| 所有农作物 All crops | 648,300 | 627,900 | 680,500 |
| 粮食作物 Food crops | 508,800 | 485,100 | 546,000 |
| 水稻 Rice | 126,800 | 111,800 | 118,100 |
| 小麦 Wheat | 2,200 | 1,400 | 1,400 |
| 玉米 Maize | 389,100 | 347,200 | 389,100 |
| 高粱 Sorghum | 2,600 | 1,400 | 3,700 |
| 谷子 Millet | 1,100 | 500 | 3,600 |
| 薯类 Potato | 12,400 | 10,700 | 18,500 |
| 大豆 Soybean | 20,900 | 9,900 | 10,000 |
| 花生 Peanut | 39,200 | 41,700 | 31,900 |
| 向日葵 Sunflower | 3,200 | 0 | 0 |
数据来源: 2010年、2015年和2020年《辽宁统计年鉴》
Data source: Liaoning Statistical Yearbook in 2010, 2015 and 2020
3.2 华北平原衡水地区的农田生态系统
衡水地区位于河北省东南部, 华北平原中东部。境内河流较多, 地形以微斜平地和低洼地居多, 土壤类型多为潮土。衡水地区四季明显, 雨热同季, 光热资源十分充足, 有利于农作物生长。全市可利用耕地高达1,100万亩, 衡水地区野生高等植物有75科207属369种, 农作物有小麦、玉米、花生、大豆和棉花等, 是河北粮食主产区之一(赵建成等, 2005; 李建明, 2010)。衡水的主要种植模式仍为小麦和玉米一年两作的轮作模式, 棉花、玉米、大豆等主要粮食作物连作或彼此轮作的稳定式类型为华北平原衡水地区的次要耕作模式类型, 分布在离村落较远的地方, 且往往大块连片。比对近5-10年的数据发现(表2), 该地区以小麦和玉米这类粮食作物种植为主。玉米和小麦的种植面积有持续增加的趋势, 而谷子、高粱、大豆等粮食作物有减少的趋势。经济作物中棉花、芝麻、花生的种植面积持续在减小, 但是油菜籽种植面积的增幅较大, 这是因为河北省深入贯彻实施《河北省农业供给侧结构性改革三年行动计划》和《河北省优势特色农产品提质增效实施方案》, 使种植结构更加优化, 特色优势粮油产业快速发展。
表2 衡水市主要农作物种植面积。粮食作物面积包含非主要农作物面积和粮食作物面积。
Table 2
| 种植面积 Planting area | 2009 (ha) | 2014 (ha) | 2018 (ha) |
|---|---|---|---|
| 所有农作物 All crops | 840,595 | 844,304 | 869,623 |
| 粮食作物 Food crops | 575,483 | 591,207 | 710,791 |
| 小麦 Wheat | 278,306 | 284,581 | 334,438 |
| 玉米 Maize | 267,408 | 289,966 | 362,782 |
| 谷子 Millet | 7,145 | 4,847 | 2,831 |
| 薯类 Potato | 6,309 | 3,733 | 2,974 |
| 高粱 Sorghum | 1,206 | 492 | 464 |
| 大豆 Soybean | 13,384 | 6,050 | 5,461 |
| 花生 Peanut | 34,564 | 25,711 | 17,516 |
| 油菜籽 Rapeseed | 207 | 35 | 1,400 |
| 芝麻 Sesame | 1,142 | 782 | 365 |
| 棉花 Cotton | 139,624 | 117,417 | 49,810 |
数据来源: 2010年、2015年和2019年《河北农村统计年鉴》
Data source: Hebei Rural Statistical Yearbook in 2010, 2015 and 2019
有关研究表明, 因为原生、半原生环境减少, 导致依赖原生或半原生环境的植物与一些爬行动物的种群数量明显减少, 该地区农业生态系统的物种多样性总体上呈现下降趋势, 但是一些r选择的物种(如蚜虫、棉铃虫等)的种群密度很不稳定, 它们通常出生率高、寿命短、子代死亡率高和有较强的扩散能力, 因此对于多变的栖息生境, 适应力极强的物种的种群数量会明显增多(薛建民等, 2014)。再加上农村生活发生转变, 农业机械化程度提高, 频繁的耕作, 使绝大多数农田动植物种群数量减少甚至灭绝。但近年来随着《河北省生物多样性保护与利用规划》的颁发与执行, 衡水地区的农业生态多样性的基础研究得到了增强, 就地保护成效显著, 野生动植物迁地保护初显规模, 种质资源保存和生物标本储备快速发展。农业生态系统多样性也得以保护与提高。在渔业方面, 自20世纪70年代以来, 开展大规模的经济建设和资源开发使当地渔业资源与农业生态系统多样性严重衰退, 2005年以后衡水地区加大了增殖放流力度, 对当地濒危水产资源进行补充, 同时也促进了经济发展, 提高了当地的渔业农业生态系统多样性(杭佳等, 2016)。
3.3 黄土丘陵延安地区的农田生态系统
黄土丘陵延安地区位于中国西北内陆腹地, 横跨黄河和长江两大流域中部。该地区日照充足、昼夜温差大、年平均气温9.9℃, 年均降水量507.7 mm左右, 年均无霜期170 d。该地区为新造贫瘠耕地, 马铃薯为该地区主要农作物, 大面积种植模式以粮豆作物的连作和单作为主。比对近5-10年的数据发现(表3), 该地区的农作物总播种面积持续减少, 并且麻类已经不再种植, 这是由于不合理的土地利用使该地区的水土损失和土壤养分流失严重, 给当地自然生态系统造成了严重的破坏, 导致当地农业生态系统多样性日渐被破坏。20世纪70年代末期以来, 国家在黄土高原建立了多个以实现水土保持为目的的生态治理示范区, 希望通过增加人工植被、提高植被覆盖度来减缓当地严重的土壤侵蚀过程, 这也影响到当地的农业生态系统多样性。有关研究发现黄土丘陵区生态环境干扰最为严重, 生态格局在空间分布上有不均匀性和复杂性, 复杂的地貌对土壤和植被生长有显著影响(张芳和周忠学, 2010; 杭佳等, 2014)。随着西部大开发战略的实施, 尤其是退耕还林工程对农业生态系统产生了一定影响, 优化了土地利用结构, 退耕地植被自然恢复, 植物多样性指数不断增加, 推动了延安市生态环境的改善以及农业生态系统多样性的提高, 该地区农业生态系统的发展变化趋于高效、稳定和可持续(刘建军等, 2002; 李蕴琪等, 2020)。
表3 延安市主要农作物种植面积。粮食作物面积包含非主要农作物面积和粮食作物面积。
Table 3
| 种植面积 Planting area | 2010 (ha) | 2014 (ha) | 2019 (ha) |
|---|---|---|---|
| 所有农作物 All crops | 252,570 | 244,580 | 183,300 |
| 粮食作物 Food crops | 209,560 | 200,400 | 144,360 |
| 小麦 Wheat | 6,850 | 400 | 230 |
| 稻谷 Rice | 1,310 | 470 | 1,440 |
| 玉米 Maize | 71,100 | 81,370 | 72,790 |
| 大豆 Soybean | 23,280 | 23,740 | 16,590 |
| 棉花 Cotton | 720 | 1,080 | 560 |
| 油菜籽 Rapeseed | 2,390 | 2,210 | 1,540 |
| 花生 Peanut | 2,260 | 2,370 | 680 |
| 烤烟 Tobacco | 2,430 | 1,770 | 1,130 |
| 蔬菜 Vegetable | 19,540 | 23,430 | 22,040 |
| 麻类 Hemp | 10 | 0 | 0 |
数据来源: 2011年、2015年和2020年《陕西统计年鉴》
Data source: Shaanxi Statistical Yearbook in 2011, 2015 and 2020
3.4 南方红壤丘陵常德地区的农田生态系统
南方红壤丘陵常德地区位于洞庭湖水系沅江和澧水中下游, 该地区气候温暖、雨水充沛、日照充足, 是江南著名的“鱼米之乡”。截至2021年常德市已经连续17年位居湖南省粮食播种面积和产量第一。农作物种类以水稻、油料作物等为主, 模式以水稻、油菜和绿肥的轮作及棉花套油菜为主。常德也是我国经济林果(柑橘等)和经济作物(茶叶等)重要产区。比对近5-10年的数据发现(表4), 总体农作物种植面积近年来呈下降趋势, 其中蔬菜的种植面积却呈上升趋势, 这可能是因为该地区受农作物种植结构调整政策及市场的影响。另外, 该地区土壤透水性差且质地比较黏重, 季节性降雨分布严重不足, 所以极易发生水土流失。并且由于自然灾害的影响和人类活动造成的土地不合理利用, 常德市的红壤生态系统面临水土流失、季节性干旱、土壤酸化、土壤侵蚀等衰退过程, 造成当地农业生态系统的退化与生产力下降, 制约了红壤地区农业的可持续发展(孙波等, 2018)。
表4 常德市主要农作物种植面积。农作物总种植面积中包含非主要农作物面积。
Table 4
| 种植面积 Planting area | 2009 (ha) | 2014 (ha) | 2018 (ha) |
|---|---|---|---|
| 所有农作物 All crops | 1,162,450 | 1,228,050 | 1,076,210 |
| 粮食作物 Food crops | 663,030 | 704,550 | 576,890 |
| 稻谷 Rice | 578,750 | 604,010 | 517,170 |
| 小麦 Wheat | 12,030 | 17,060 | 15,600 |
| 玉米 Maize | 28,580 | 40,200 | 26,000 |
| 花生 Peanut | 7,650 | 6,570 | 6,000 |
| 油菜籽 Rapeseed | 286,830 | 299,520 | 291,000 |
| 棉花 Cotton | 78,620 | 88,800 | 43,500 |
| 麻类 Hemp | 9,080 | 1,370 | 1,000 |
| 烟叶 Tobacco | 4,520 | 4,460 | 5,000 |
| 甘蔗 Sugarcane | 2,850 | 1,480 | 1,000 |
| 蔬菜 Vegetable | 87,530 | 96,200 | 114,000 |
数据来源: 2010年、2015年和2019年《湖南统计年鉴》
Data source: Hunan Statistical Yearbook in 2010, 2015 and 2019
近些年, 常德市农业生态环境得到有效保护和改善的同时, 也存在农业自然资源严重短缺与资源严重浪费, 生物资源减少, 农业面源污染等问题导致的农业生态多样性严重丧失(郑殿升, 2005)。有关研究发现, 常德市农业野生植物保护开发利用水平较低, 一般都被视为杂草从而被防除, 导致当地农业野生植物资源多样性降低(刘玉春等, 2014)。为了提高农业生物多样性, 常德近年来在渔业方面开展了“一江一湖四水” “十年禁渔”和“生态环境与生物多样性保护”优先战略, 推进生态环境与生物多样性的保护。2021年常德市开展了农业种质资源普查, 旨在摸清常德市重点种质资源, 丰富农作物种质资源的数量和多样性, 防止具有重要潜在利用价值种质资源的灭绝。这些措施都是常德在农业生态系统多样性保护上的实践。
4 生态系统多样性的主要评估方法和指标
目前已有许多方法和指标被应用到生态系统多样性的评估中, 大致可以分为以生态学研究为目的的测度指标和面向决策领域的综合评估指标。农业生态系统多样性与生态系统多样性的评估方法与指标一致。在生物多样性的评估研究中, 对自然群落或物种多样性问题已有较多研究, 目前有多种定量表示物种多样性的指标, 这些评估方法和指标给生态系统多样性的评估工作带来启迪和借鉴, 但评估生态系统多样性的同时也会受到许多政策和制度的影响, 这使得生态多样性评估还是一个异常复杂且困难的问题, 迄今为止仍缺乏一个被广泛接受的生态多样性评估框架(闻大中, 1995; 栗忠飞和高吉喜, 2018)。研究目的不同会产生不同的研究方法与指标。本文通过中文和英文检索方式, 选择按相关性排序, 采用中文关键词(生态系统多样性 + 评估方法与指标)和英文关键词组合(ecosystem diversity AND assessment methodology) OR (ecosystem diversity AND evaluation indicators)分别检索中文和英文数据库。其中, 英文数据库采用Web of Science、SpringerLink、Science Direct、PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences)等, 中文数据库采用中国知网。文献检索时间范围为2012年1月至2022年10月。随机选取了在国内外数据库中发表的100研究方法篇论文(按相关性排序前各50篇)。其中国外评估生态系统多样性时使用物种分布模型的占14%, InVEST (integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs)模型占12%, 以地理信息系统和遥感技术为基础利用土地利用变化进行评估的方法占10% (图1)。在国内InVEST模型使用占到了22%, 以地理信息系统和遥感技术为基础利用土地利用变化进行评估的方法占14%, 压力-状态-响应模型(pressure-state-response)占到了10% (图2)。由于各个国家的研究方法与指标都不统一, 所以使用模型或者框架种类多样。在国外, 物种分布模型是生态系统多样性的评估中使用最为广泛的模型, 因为它可以高效地判断物种潜在分布区, 从而评估出生态系统多样性, 快速制定相应的保护或防治计划, 更大程度地维持生态系统多样性。但由于人为采集这些分布数据存在工作量较大、物种分布范围广、野外工作艰苦等问题, 并不能达到最优结果。综合国内外数据看, InVEST模型使用最为广泛, 同时根据外媒NatCap2016年的调查, InVEST模型在2012-2014年间运行了超过40,000次, 该工具在美国使用最为频繁, 占运行次数的近一半(44%), 并且在其他103个国家都有用户。InVEST模型的结果能以地图形式更为具体的空间化的表达出来, 更能体现其服务价值。其次是以地理信息系统和遥感技术为基础利用土地利用变化进行评估的方法, 它用于生态系统多样性评估领域, 不仅可以从不同尺度上开展生态系统多样性评估, 也可实现生态系统多样性及系统内结构要素的评估, 但其结果精度难以保证。目前在国际上尤其是国内, 驱动力-压力-状态-影响-响应(DSPIR)与压力-状态-响应(PSR)模型的综合评估方法也得到了广泛应用。这是面向决策领域的、考虑人类活动和自然环境的更为综合的评估方法指标。
图1
图1
国外现有生态系统多样性主要的评估方法和研究指标所占的比例
Fig. 1
The proportion of main assessment methods and research indicators of ecosystem diversity in foreign countries
图2
图2
国内现有生态系统多样性主要的评估方法和研究指标所占的比例
Fig. 2
The proportion of main assessment methods and research indicators of ecosystem diversity in China
从生态系统多样性评估方法和指标应用领域广泛程度的角度看, 通过对国内外数据库中查找的100篇论文(按相关性排序各前50篇)进行分析, 我们发现国外在生态系统多样性的评估中有关森林方面的研究偏多, 国内在有关湿地与流域方面的研究偏多(附录1, 附录2)。综合国内外生态系统多样性评估方法与指标, 现如今使用InVEST模型较为广泛, 在流域、湿地、农业用地等不同的领域, 在国内研究中还有省级、市级和县级这种小区域的行政单位, 也常用InVEST模型进行评估(附录3, 附录4)。而国外在生态系统多样性评估领域使用InVEST模型比例偏少, 主要以地理信息系统和遥感技术为基础利用土地利用变化进行评估的方法偏多, 应用到了森林、山谷等地, 涉及省级、市级等行政单位。虽然都是以遥感技术检测手段为基础, 但在大区域尺度上, 如各大洲的生态系统多样性评估方法中会使用GAP分析。这是一个快速有效的生态系统多样性评估方法, 但是忽略了土地状态中与物种脆弱性的关系, 难以在较小尺度上应用。尽管研究生态系统多样性的文献越来越多, 但有相当一部分生态系统多样性的研究是没有进行任何直接的生态系统多样性评估。尽管在生态系统多样性评估中对模型使用的需求也很高, 但目前还没有普遍认同的最佳实践标准来指导这些模型的建立和评估这些模型的充分性。
综合以上的生态系统多样性评估方法与指标, 大致可以分为4类: (1)基于代理指标的评估方法。代理指标是指与生态系统多样性具有相关性的特殊生物类群或环境因子, 例如植被的自然资本指数(NCI)、底栖动物完整性指数(B-IBI)、鸟类完整性指数(Bird-IBI)等, 用来指示生境质量和生态决策执行状况的变化, 依此来评估生态系统多样性。(2)基于遥感技术的评估方法。遥感影像实现了长期的时空尺度的评估, 可以从单个物种到全球尺度,动态地全面覆盖宏观尺度上的结构数据, 大致分为以土地利用变化为指标的评估方法和以像元尺度为指标的评估方法。(3)模型的评估方法。基于不同的函数计算, 通过对有关可以表达生态系统多样性的数据或信息进行表示、加工、变换最后输出生态系统多样性评估的结果, 例如InVEST模型、种-面积关系模型、BIOMAPPER模型。(4)多指标体系框架的生态系统多样性综合评估。它依赖于多种学科数据交叉, 可涵盖社会、经济、环境等要素, 能够表明社会、经济和人类活动对生态系统多样性造成的威胁, 也可通过响应指标来表明人类活动及其最终效应导致的环境对社会的反馈。从而构建多指标的体系以开展综合评估, 例如DPSIR模型与PSR模型等。
目前使用较为广泛的InVEST模型是通过生境质量的高低, 评估区域生境质量, 测定生物多样性维持能力, 进而间接衡量生态系统多样性维持功能的时空变化, 为生物多样性评价与保护性研究提供定量参考。近年来, 一些国内的学者、研究人员已经成功地将InVEST模型应用在长江中下游地区、洞庭湖地区、疏勒河流域、西南地区生态系统服务功能与生物多样性的定量评估中(邓楚雄等, 2021; Li et al, 2021; 刘纯军等, 2021; 刘洋等, 2021)。在农业生物多样性的划分中, 农业产业结构多样性是农业生物多样性的重要组成部分, 包括种植业、林业、畜牧业、副业和渔业的组成比例与结构变化(章家恩, 1999; 农区生物多样性编目编委会, 2008)。生态系统多样性在不同的分类方法中也会采用不同的评估方法与研究指标。例如在农业规划、行政区域的农业生物多样性评估方面, 汤翠凤等(2015)以调查的行政区域(县、乡镇)、民族和生物资源用途为分析单元, 采用生物多样性测度指标(物种丰富度、优势度、多样性指数、均匀度指数和相似性系数)评估了贵州省贞丰县、松桃县6乡(镇)不同民族管理利用的农业生物资源物种多样性。在经济作物种植方面, 许龙等(2015)采用了生物多样性风险与机遇评估方法, 对英美烟草(BAT)与中国合作的烟区进行评估, 对生物多样性的中、高等风险和机遇制定了行动及监控计划, 并提出预防或减轻不良影响的对策和措施来保护农业生物多样性。
5 农业生态系统多样性的主要保护措施
我国是农业大国, 也是世界上农业生态系统多样性最丰富的国家之一, 在农业生态系统多样性保护方面已取得长足成效。我国通过原生境和异生境保护, 促进了农作物物种多样性和遗传多样性的保护, 进一步推动了农业生态系统多样性的保护。同时通过利用农业生产管理的多样化促进了保护的可持续性。农业热点地区景观多样性的保护打造了传统农业文化遗产地, 推动了传统农业和传统知识的保护和利用, 同时保存了珍贵的传统作物遗传资源, 并真正惠益于当地的民生, 但目前仍面临诸多挑战。
5.1 原生境保护
原生境保护主要是让生物继续在原始生存地栖息, 并建立保护区使当地生态环境不被破坏。原生境保护是种质资源保护最基本最重要的方法, 因为能够保护植物的整个群落及其栖息地, 所以是最有效的方法。国际上主要将原生境保护分为两大类: 一类为物理隔离(physical isolation)方法, 另一类为主流化(main streaming)方法(王云等, 2013)。主流化方法往往需要当地农民有很强的学习和参与保护农业生态系统多样性的意识。原生境保护方式最大的优点是可以完整地保存物种的遗传多样性, 还可以进一步使科学家在将来的研究中不断地发掘其潜在的利用价值(Jones et al, 1976; 陈成斌, 2002)。原生境保护是既保护物种的遗传特性, 又保护物种的遗传变异性, 同时保护点建成后能够长期维持, 其当地特殊的农业生态系统多样性也得以保护(杨庆文等, 2003)。作物遗传资源原生境保护主要有地方品种的农民参与式了解与保护野生植物原生境建设两个方面(郑晓明和杨庆文, 2021)。例如在云南有许多农家水稻品种, 农民在同一块田里会种植多个水稻品种, 既可以使病虫害减少, 又保护了水稻遗传资源, 同时也增加了农业生态系统多样性。东乡野生稻也是采取原生境保护措施, 规划出核心区(禁止除野生稻研究外的一切人类活动)和缓冲区(允许管理人员从事不破坏野生稻生存环境的农业生产), 从而达到农业生态系统多样性保护的目的(郭辉军等, 2000)。
5.2 异生境保护
如果说原生境保护是保护农业生物多样性最有效的措施, 异生境保护就是对原生境保护的有力补充。异生境保护只能作为一种便于研究与利用的方式, 第三次全国农作物种质资源普查与收集行动发现, 约80%种质资源已经在原产地或原生境消失, 通过异生境基因库保存的资源, 可以经过扩繁重新充实种质资源库, 使其得以继续为当地产业发展和生态环境系统恢复提供服务, 对恢复当地农业生态系统多样性有着重要的作用(辛霞等, 2022)。尤其是当前农作物、畜牧、水产新品种的推广导致品种向单一化形式发展, 同时也会导致遗传多样性的丢失。世界范围内大多通过种质库等异地保存方式来保护传统农作物、畜牧、水产种质资源。
5.3 农业生产系统保护
通过农业生产的合理利用促进农业生态系统多样性保护的方式近来也成为一大热门。如不同科属的作物进行间作或不同品种间的混播。有关研究发现, 辣椒和玉米间作可以降低炭疽病的发病率, 延缓病害的发生(Gao et al, 2021)。郭世保等(2009)对6个品种小麦混播进行研究, 发现混播可以有效控制小麦条锈病的发生。以生态系统多样性布局为基础, 将不同农作物品种进行混合栽培的科学模式, 既可以起到保护农作物品种的作用, 同时也避免了单一品种收益不好时而造成的颗粒无收。稻田养鱼也是一种通过利用农业生产系统多样性的促进保护模式, 不仅减少了水稻虫害、促进营养物质循环利用, 而且也增加了田间物种多样性, 提高了生产效率。在景观方面可以建立优先保护与利用相结合的生态产业园区、采摘园等, 这些园区在兼顾生态功能、保护的同时也突出了其旅游功能。利用满足人们回归大自然、农田的心愿, 促进了农业生态系统多样性的保护。
5.4 农业生态景观保护
农业生态景观保护的关键在于区分并优先保护农业景观生物丰富的热点区域, 保护和建立连接残存的自然、半自然生境或新建生态廊道增加农田景观的连接度, 提高集约化程度较低的农业用地面积, 例如打造农业文化遗产地、传承典型传统农业耕作系统等(刘云慧等, 2010)。农业文化遗产具有生态多样性优势、独特的农业生态景观以及优秀的传统知识和技术, 对乡村振兴具有重要的意义(但方等, 2022)。农业文化遗产既在于弘扬我们的传统农业文化, 也可以塑造好文化衍生品牌, 为农业增效注入新动能, 实现当地居民的共同富裕, 推动农业的可持续发展。农业文化遗产还能与自然环境协同发展推动文化旅游产业(张阳, 2022)。农业生态系统多样性本身可以作为农业文化的载体, 对农业文化遗产有效的保护也是对农业生态景观多样性的保护。习近平总书记曾在“三农”工作中强调“乡村振兴发展必须传承发展提升农耕文明”。从生态学视角看, 中国的典型传统农业耕作系统本质上是一种生态型农业, 在精耕细作的传统中蕴含着生态系统物质循环利用的原理, 生态施肥能合理利用物种之间的关系以提高产量, 运用“三才”论即作物生长发育的条件及其相互关系的理论对农业生态系统进行整体调控等, 这些都有助于推动当今生态文明的建设(罗顺元, 2011)。
6 农业生态系统多样性研究的主要问题和展望
农业生态系统多样性在维持农业生态服务功能、提高农业生态系统的可恢复力、减少化肥农药污染和发展绿色农业方面发挥着重要作用, 也越来越成为研究热点, 但从目前的研究和保护利用情况看, 今后需要在以下方面加强:
(1)完善农业生态系统多样性评估指标和方法。农业生物多样性数据存在收集困难、不完善、不具有导向性的问题。我国采用的评估技术与方法, 特别是在农业生态系统多样性方面, 仍然存在分歧。例如对不同生物类群的调查方法不同, 导致农业生态系统多样性的调查评估难度加大, 并且随着现代经济科技的高速发展, 全国的土地利用格局产生的变化也对农业生态系统多样性的评估造成了极大影响。由于对专业化要求的程度高, 农业生态系统多样性影响评价工作也仍然处于初期阶段, 农业生态系统多样性评估方法与指标相关研究内容很少。因此, 面对农业生态系统多样性评估方法这一问题, 应进一步完善评估技术体系, 并建立物种多样性保护基础数据库。
(2)加强农业生态系统多样性管理政策和协调机制。国内农业生态系统多样性的管理协调机制不完善。首先农业生态系统多样性概念比较抽象, 不像气候自然灾害等易让人理解, 随着各方开始关注农业生物多样性风险, 随之产生了相关的应对机制包括农业保险的出现, 但是由于农业生物多样性信息机制就并未建立, 很难让大家了解农业生态系统多样性的降低会对农田、牧场或者水产等农业产业产生危害, 也就缺少针对农业生态系统多样性问题的管理和协调机制。因此必须加强农业生态系统多样性管理的政策和协调机制建设。
(3)加大农业生态系统多样性保护和利用力度。由于过度开垦及大量化肥农药的投入, 使农业生境的退化和破坏严重。其次外来物种的威胁造成的损失严重, 截至2020年底, 我国已发现660多种外来入侵物种, 其中71种对自然生态系统已造成或具有潜在威胁并被列入《中国外来入侵物种名单》; 69个国家级自然保护区外来入侵物种调查结果显示, 219种外来入侵物种已入侵国家级自然保护区(生态环境部, 2021)。另外环境污染和气候变化同样严重威胁农业生态系统多样性, 给农业生态系统多样性的保护带来新的问题与挑战。2020年联合国《生物多样性公约》秘书处发布了第五版《全球生物多样性展望》(GBO5), 就2010-2020年全球生物多样性目标取得的进展与完成情况进行了评估, 结果表明全球20个纲要目标中仅实现了6个, 并且其中没有农业相关的保护目标(UNEP, 2020)。
(4)农业生态系统多样性主流化。农业生态系统多样性有关政策一直是“主流化”规范缺失, 但是随着对全球农业生物多样性重视程度增加, 我国必将也会更加重视的农业生物多样性及农业生态系统多样性保护政策的重要性。《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)强调了农业生物多样性的重要性。联合国粮农组织《2022-2031年战略框架》也提出了农业生物多样性这一核心问题。中国共产党第二十次全国代表大会上的报告在谈到新时代新征程中国共产党的使命任务时, 也强调提升生态系统多样性、稳定性、持续性。与党的十九大报告中“提升生态系统质量和稳定性”的要求相比, 增加了“多样性”。在乡村振兴与农业文化遗产的保护中, 农业生物多样性是重点, 农业生态系统多样性更是极其重要的对象, 为当地社区的居民生活提供重要的保障, 合理利用农业生态系统多样性, 成为乡村振兴和可持续发展战略中的关键, 将发挥越来越重要的作用。
诚然当下我们仍然面临很多问题和挑战, 农业生态系统多样性保护必须探索新的途径和方法, 现有的生态系统多样性保护规划和政策主要针对自然保护区的规划, 在集约化生产的条件下, 尽管建造沟渠、人工林、树篱廊道等一些半自然生境以及传统农业耕作方式的运用在一定程度上有利于农业生态系统多样性的保护, 但由于缺乏针对性和目的性, 其效应还有待探讨。通过对农业景观的规划措施实现农业生态系统多样性的保护及相关政策措施的制定, 现有关农业生态系统多样性的报告颇少我们还有待进一步研究。我国农业生态系统多样性的危机已无声降临并日趋复杂与多样, 作为全球农业生态系统多样性最为丰富和全球重要农业文化遗产最多的农业大国, 需要进一步加强农业生物多样性保护与生态环境保护的力度。
附录 Supplementary Material
附录1 国外现有生态系统多样性主要的景观研究方法和研究指标
Appendix 1 Main landscape research methods and research indicators of existing ecosystem diversity abroad
附录2 国内现有生态系统多样性主要的景观研究方法和研究指标
Appendix 2 Main landscape research methods and research indicators for ecosystem diversity available in China
附录3 国外现有生态系统多样性主要的规划区域研究方法和研究指标
Appendix 3 Main planning area research methods and research indicators for existing ecosystem diversity abroad
附录4 国内现有生态系统多样性主要的规划区域研究方法和研究指标
Appendix 4 Main planning area research methodologies and research indicators for ecosystem diversity available in China
参考文献
Assessing the impacts of livestock production on biodiversity in rangeland ecosystems
Application of biodiversity in agroecosystems
生物多样性在农业生态系统中的应用
Effect of urban expansion on non-agricultural habitats in farmland landscape: A case study of Shenbei new district, Shenyang City, Liaoning Province
城市扩张对农田景观中非农生境的影响——以辽宁省沈阳市沈北新区为例
Ecological intensification: Harnessing ecosystem services for food security
DOI:10.1016/j.tree.2012.10.012 URL [本文引用: 1]
Agrodiversity: Definition, description and design
DOI:10.1016/S0959-3780(99)00004-7 URL [本文引用: 1]
Sensitivity and adaptation of Chinese agriculture under global climate change
DOI:10.11821/xb199603002
[本文引用: 1]
Historically,China has experienced numerous climatic changes or variations.In the last hundred years,it seems that China’s climate has become generally warmer and drier.Temperature increases have been Particularly notable in the north,with less evidence of changes in South China.Records show an obvious drying trend in eastern and northwestern China since 1910.Estimations for the future climatic change include:(1) Most Parts of China l be warmer in 1990s, cooler during 2010 2030,and warmer again after 2040.(2)The greenhouse warming would strengthen the warmer period,hence the average temperature will ne in the next century,about 2℃ higher during the warmest period than that at present.In the warming process,however,there would be fluctuations in a temporal scale of 20 30years and with a extent of 0.5 1.0℃.(3)The precipitation will decrease in the east and increase in the west.China’s agricultural vulnerability to climatic change is amplified by the high degree of dependeuce on a diminishing agricultural resources base.DEspite its vast size.China is poor in agricultural resources per capita,especially cropland and water resources.On the other hand,the population will increase.So the cropland per capita will be even less.Furthermore,the productivity of cropland is hindered by water shortages.This moisture constraint on food prduction is likely to be aggravated by climate change.Investment and technology are important in adapting to climatic change.However,China’s prospects for investment and technological development in agriculture are relatively modest.There fore,the Capital put into agriculture is limited.With huge rural populations but relatively scarce scientists and technicians and with inadequate equipment in agriculture, China has very limited prospects for technological adaptation to climatic change.Most researchers agree that global climate change would impact greatly on Chinese agriculture,whatever the regional climate change may be,because Chinese agriculture is already sensitive to climate-related conditions.At least,the followings will occur:(1) A loss at least 5% of overall agricultural production as aresult of warming,because of increased evaporation.wind erosion of soil,drought,and increased frequency of typhoons.(2) Several forest species face serious losses and some forest areas will be converted to steppe,covered by non-productive hot or warm-natured shrubs and grasses.(3) Significant damage to coastal areas from even a moderate sea level rise would occur,with extensive flooding and destruction of existing salterns farm-land and fishery farms,that large food sources for coastal China.In regard to deltas,where the most productive land is found and the densest population and the richest infrastructure and settlement in China are located,half of the Zhujiang River-Delta,abut 3500 square kilometers,might be inundated,and wide scale flooding is projected for more developed areas of the Changjiang River and Huanghe River deltas.Thus the food production in China will be challenged greatly and this will happen at a time when Chinese population and living standards are increasing greatly.The future national security of food sufficiency would be in more uncertainty.The feasibility of production may shrink,the flexibility of resource-use would be less,and the vulnerability would be increased.Concerns over potential agricultural impacts of clmatic change have promoted consideration of adsptations.The question of adaptation has been approached in two ways. First,It is likely that farmers and rural communities,when faced with changed climatic conditions,will adjust their practices.Thus,any estimate of agricultural implications of changes in climate needs to consider possible "spontaneous" adaptive strategies,and the prospects for their adoption.Second.in the face of crop losses or new production opportunities associated with climatic change,public authorities may promote adjustments in the nature and organization of agricultural production,in order to minimize climate-related losses and to realize potential be
全球气候变化下中国农业的脆弱性与适应对策
DOI:10.11821/xb199603002
[本文引用: 1]
全球气候变化问题虽然还存在某些不确定性，但已得到广泛认同。对气候条件颇为敏感的农业将受影响，主要效应可概括为：①农业地理限制的变动；②作物产量的变化；③对农业系统的冲击。中国农业对气候变化与波动尤其敏感，加之人口压力进一步加大和农业资源已很紧缺，粮食自给的能力将受到严重威胁，必须充分重视适应和调整对策的研究。变动性与不确定性是气候的固有特征，在评价全球气候变化对农业的影响时应该认识到这点。本文还提出了减少农业对气候变化脆弱性的建议。
In situ conservation of genetic diversity in wild rice resources
试论野生稻资源遗传多样性原生境保存
Hazard and prevention of agricultural biodiversity by invasive alien organisms
外来生物入侵对农业生物多样性的危害及预防
The impacts of agricultural activities on biodiversity
农业活动对生物多样性的影响
Effect and prevention countermeasures of the intrusive alien species on biological diversity
外来物种入侵对生物多样性的影响及对策
Grazing effects on rangeland diversity: A synthesis of contemporary models
DOI:10.1890/03-5272 URL [本文引用: 1]
The properties of agroecosystems
DOI:10.1016/0308-521X(87)90056-4 URL [本文引用: 1]
Research hotspots and trends of agricultural cultural heritage
农业文化遗产研究热点及趋势分析
Diversity of Fields and Farmers: Explaining yield variations in northern Cameroon
Research on the impact of land use and landscape pattern on habitat quality in Dongting Lake area based on InVEST model
基于InVEST模型的洞庭湖区土地利用景观格局对生境质量的影响研究
Functional landscape heterogeneity and animal biodiversity in agricultural landscapes: Heterogeneity and biodiversity
DOI:10.1111/j.1461-0248.2010.01559.x
PMID:21087380
[本文引用: 1]
Biodiversity in agricultural landscapes can be increased with conversion of some production lands into 'more-natural'- unmanaged or extensively managed - lands. However, it remains unknown to what extent biodiversity can be enhanced by altering landscape pattern without reducing agricultural production. We propose a framework for this problem, considering separately compositional heterogeneity (the number and proportions of different cover types) and configurational heterogeneity (the spatial arrangement of cover types). Cover type classification and mapping is based on species requirements, such as feeding and nesting, resulting in measures of 'functional landscape heterogeneity'. We then identify three important questions: does biodiversity increase with (1) increasing heterogeneity of the more-natural areas, (2) increasing compositional heterogeneity of production cover types and (3) increasing configurational heterogeneity of production cover types? We discuss approaches for addressing these questions. Such studies should have high priority because biodiversity protection globally depends increasingly on maintaining biodiversity in human-dominated landscapes.© 2010 Blackwell Publishing Ltd/CNRS.
The relation between the number of species and the number of individuals in a random sample of an animal population
DOI:10.2307/1411 URL [本文引用: 1]
Agro-ecological economic system and Jiangsu Province agricultural modernization
农业生态经济系统与我省农业现代化
Pepper-maize intercropping affects the occurrence of anthracnose in hot pepper
DOI:10.1016/j.cropro.2021.105750 URL [本文引用: 1]
Agrobiodiversity assessment and in situ conservation
农业生物多样性评价与就地保护
Efficacy and mechanism of control of wheat stripe rust by diversifying cultivars in mix-planting
小麦多品种混播控制条锈病的效果和机理研究
Multi-function agricultural biodiversity: Pest management and other benefits
DOI:10.1078/1439-1791-00122 URL [本文引用: 1]
Selection of microhabitat of carabid beetles (Coleoptera: carabidae) in different ecological restored habitats in the hilly and gully area of Loess Plateau, Ningxia, China
宁夏黄土丘陵区不同生态恢复生境中步甲对微生境的选择
Diversity of ground-dwelling beetles (Coleoptera) in restored habitats in the hill and gully area of Loess Plateau, Ningxia Hui Autonomous Region
DOI:10.3724/SP.J.1003.2014.13212
[本文引用: 1]
The aim of this study was to probe into changes in diversity of ground-dwelling beetles (Coleoptera) and their relation to environmental variables within restored habitats in the hill and gully area of Loess Plateau, Ningxia Hui Autonomous Region, China. An investigation of ground-dwelling beetle communities was carried out using pitfall traps in six habitats including shrub/grassland, tree/shrub mix, fuel-wood forest, naturally restored grassland, plantation forest, and level terraced field in July and August, 2013. We found that species richness and abundance of individual ground-dwelling beetles was higher (P<0.05) in the shrub/grassland, tree/shrub mix, and fuel-wood forest compared to the other three stands. Species richness of ground-dwelling beetles was markedly lower (P<0.05) in naturally restored grassland, plantation forest and level terraced field, whereas the abundance of individual ground-dwelling beetles were higher in plantation forest and level terraced field than in naturally restored grassland. Jaccard indices revealed a high level of similarity amongst shrub/grassland, tree/shrub mix, and fuel-wood forest stands, and then between plantation forest stands and level terraced fields. Multiple linear regression analyses showed that herbaceous biomass, cover of shrub species and soil water content were the key factors affecting species richness of ground-dwelling beetles, while it was canopy cover and leaf litter depth that most affected total abundance. Canonical correspondence analysis (CCA) showed that the cover and depth of leaf litter, cover of canopy and herbaceous layers were important determinants of species abundance and composition of beetle communities. In conclusion, conversion to shrub/grasslands may be one option for raising ground-dwelling beetle diversity in the hill and gully area of Loess Plateau, Ningxia.
宁夏黄土丘陵区不同生态恢复生境地表甲虫多样性
DOI:10.3724/SP.J.1003.2014.13212
[本文引用: 1]
为了解宁夏黄土丘陵区不同生境地表甲虫群落多样性变化规律及与环境因子的关系, 并探讨不同生态恢复措施对维持地表甲虫群落多样性的影响, 2013年7-8月, 作者利用陷阱法调查了该区6种生境内的地表甲虫群落多样性。结果表明: 灌草混交林地、乔灌混交林地、生态薪炭林地中地表甲虫物种丰富度和个体数量均较高, 天然封育草地、生态经济林地和水平农田中物种丰富度较低, 生态经济林地和水平农田中甲虫个体数量显著高于天然封育草地。不同生境间, 灌草混交林地、乔灌混交林地与生态薪炭林地之间、生态经济林地与水平农田之间甲虫群落组成相似性较高。多元回归分析表明, 草本层生物量、灌木层盖度及土壤含水量是影响甲虫物种丰富度的决定因素, 林冠层盖度和枯落物厚度是决定地表甲虫个体数量的重要因素。CCA分析表明, 枯落物盖度、枯落物厚度、林冠层盖度及草本层盖度是影响地表甲虫群落组成的重要环境因子。研究表明, 灌草混交林地为地表甲虫群落多样性维持较好的生境类型, 是宁夏黄土丘陵区典型生态恢复的最优模式。
Advances in the influence of external nitrogen input on soil microbiological characteristics of grassland ecosystem
DOI:10.11867/j.issn.1001-8166.2010.08.0877
[本文引用: 1]
<p>Atmosphere nitrogen deposition is becoming an important phenomenon of global change, and results in a series of ecological problems. As one of the main terrestrial ecosystems, grassland ecosystem is more sensitive to the change of atmosphere nitrogen deposition, as is not only reflected by the growth of aboveground plant and the change of plant community, but also paid close attention due to the change of multiple belowground processes. Besides, most of grasslands worldwide have suffered degradation at different degrees, so the input of nitrogen fertilization has become a beneficial try to restore the degraded grassland. Here, the influences of external nitrogen input on soil microbe characteristics of grassland ecosystem are presented. The results indicated that nitrogen input was favorable to the increase of bacteria number, but had little effect on or even decreased the number of fungi. Long term nitrogen input decreased the soil microbial biomass, while short term nitrogen input may increase, decrease or have no effect on microbial biomass. The influence of nitrogen input on soil microbial respiration depends on the magnitude of available carbon which microbial needed. Nitrogen input would change the structure diversity and function diversity of soil microbe, and have a negative effect on soil microbial diversity. Nitrogen input increased the activities of the β-glucosidase enzyme and phosphatase enzyme, but decreased the activity of the urease enzyme. So far, the researches about the influences of nitrogen input on soil microbe characteristics still have a lot of uncertainties. Therefore, the long-term field studies, the research about the soil microbial respiration and the threshold quantity of nitrogen level which was appropriate to restoration of the grassland should be strengthened in the future studies. Besides, the new technologies and methods to determine the soil microbial diversity are also expected to develop.</p>
外源氮输入对草地土壤微生物特性影响的研究进展
Mass selection in sweet potato: Breeding for resistance to insects and diseases and for horticultural characteristics
DOI:10.21273/JASHS.101.6.701
URL
[本文引用: 1]
Advances attained by the sixth generation of mass selection in sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) were assessed. The objective was to combine multiple resistances to pathogens, nematodes and insects with other desirable production and market qualities. Although progress from 6 single-year cycles of selection was encouraging, a change to 2-year cycles was indicated. Generation 6 contained high frequencies of flowering and seed set, attractive root shape, orange flesh, thin cortex, root specific gravities of about 1.02, acceptable yield, and resistance to fusarium wilt (Fusarium oxysporum f. sp. batatas (Wr.) Snyd. and Hans.), the southern root-knot nematode (Meloidogyne incognita (Kofoid and White) Chitwood) and the following soil insects: the southern potato wireworm (Conoderus falli Lane), the banded cucumber (Diabrotica balteata LeConte), the spotted cucumber beetle (D. undecimpuncta howardi Barber), the elongate flea beetle (Systena elongata (F.)), a white grub (Plectris aliena Chapin), and the sweet-potato flea beetle (Chaetocnema confinis Crotch).
Biodiversity investigation in agricultural area of plain—Take Hengshui area as an example
平原农业区生物多样性变化趋势调查——以衡水为例
Spatio-temporal changes in wildlife habitat quality in the middle and lower reaches of the Yangtze River from 1980 to 2100 based on the InVEST model
DOI:10.5814/j.issn.1674-764x.2021.01.005
[本文引用: 1]
The Yangtze River (YZR) regions have experienced rapid changes after opening up to economic reforms, and human activities have changed the land cover, ecology, and wildlife habitat quality. However, the specific ways in which those influencing factors changed the habitat quality during different periods remain unknown. This study assessed the wildlife habitat quality of the middle and lower YZR in the past (1980-2018) and in future scenarios (2050, 2100). We analyzed the relationships between habitat quality and various topological social-economic factors, and then mapped and evaluated the changes in habitat quality by using the Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs (InVEST) model. The results show that the slope (R = 0.502, P < 0.01, in 2015), elevation (R = 0.003, P < 0.05, in 2015), population density (R = -0.299, P < 0.01, in 2015), and NDVI (R = 0.366, P < 0.01, in 2015) in the study area were significantly correlated with habitat quality from 2000 to 2015. During the period of 1980-2018, 61.93% of the study area experienced habitat degradation and 38.07% of the study area had improved habitat quality. In the future, the habitat quality of the study area will decline under either the A2 scenario (high level of population density, low environmental technology input, and high traditional energy cost) or the B2 scenario (medium level of population density, medium green technology and lack of cooperation of regional governments). The results also showed that habitat in the lower reaches or north of the YZR had degraded more than in the middle reaches or the south of YZR. Therefore, regional development should put more effort into environmental protection, curb population growth, and encourage green technology innovation. Inter-province cooperation is necessary when dealing with ecological problems. This study can serve as a scientific reference for regional wildlife protection and similar investigations in different areas.
Changes of ecological service value in Yan'an City pre and post returning farmland to forestland based on land use
基于土地利用的延安市退耕还林前后生态服务价值变化
A review on assessment methods of biodiversity
生物多样性评估方法的综述与评价
The trophic-dynamic aspect of ecology
DOI:10.2307/1930126 URL [本文引用: 1]
Spatio-temporal evolution analysis on habitat quality in mountainous watershed based on InVEST model: Case of Chishui River Basin in Guizhou Province
基于InVEST模型的山地流域生境质量时空分异研究——以贵州省境内赤水河流域为例
The diversity changes and the natural restoring on vegetation of the returned farmland in Zhangliang experiment area in Yan'an City
延安市张梁试区退耕地植被自然恢复与多样性变化
Temporal and spatial variation of carbon storage in the Shule River basin based on InVEST model
基于InVEST模型的疏勒河流域碳储量时空变化研究
Discussion on the protection of agricultural ecological environment in Changde
常德农业生态环境保护问题刍议
General principles for biodiversity protection in agro-landscaping
农业景观生物多样性保护一般原则探讨
Strategies for biodiversity conservation in agricultural landscape during land rehabilitation and ecological restoration
DOI:10.13745/j.esf.sf.2020.10.6
[本文引用: 1]
As ecological civilization has become a national strategy, land rehabilitation and ecological restoration need more support from ecological science and environmental technology. Biodiversity in a agricultural landscape is an important natural resource, which provides important ecosystem services for sustainable development of the human society and helps humans to cope with risks like climate change. In this paper, we analyzed the importance of biodiversity conservation in agricultural landscape in China and the challenges involved in land rehabilitation and ecological restoration. We systematically summarized the relevant conservation experiences and methods reported by the European Union. Finally, we proposed four strategies integrating the biodiversity conservation into land rehabilitation and ecological restoration in accordance with the national strategy for pursuing ecological civilization. The four strategies are: the “ecological restoration and management-ecological compensation-human welfare improvement” strategy in ecological space; the “ecological infrastructure-ecosystem services enhancement-green development” strategy in agricultural space; the “multifunctional landscape-green livable space construction” strategy in urban and rural living space; and the “biodiversity conservation network” strategy in overall territorial space.
国土整治生态修复中的农业景观生物多样性保护策略
DOI:10.13745/j.esf.sf.2020.10.6
[本文引用: 1]
随着生态文明建设成为国家发展战略,国土整治修复需要更多生态科学和技术的支撑。农业景观生物多样性是重要的自然资源,为人类可持续发展提供了重要的生态系统服务,并提供了应对气候变化等风险的途径。本文分析了我国农业景观生物多样性保护及其对国土整治生态修复的重要性,国土整治生态修复中农业景观生物多样性保护面临的挑战,并总结了欧盟在农业景观生物多样性保护方面的经验和方法。最后,文章提出了将农业景观生物多样性保护整合到国土整治生态修复的四项策略,包括生态空间的“生态修复和管护-生态补偿-民生改善”策略、农业空间的“生态基础设施-生态系统服务提升-绿色发展”策略、城乡生活空间的“多功能景观-绿色宜居空间营造”策略、国土全域“生物多样性保护网络”策略,为生态文明背景下的国土整治生态修复提供参考。
Eco-agricultural landscape for biodiversity conservation and ecological service maintenance
DOI:10.3724/SP.J.1011.2012.00819 URL [本文引用: 1]
生态农业景观与生物多样性保护及生态服务维持
Structural diversity and sustainability of agro-ecosystem at village level
村级农业生态系统结构多样性与系统可持续性研究
The ecological farming thought in Chinese traditional agriculture
论中国传统农业的生态耕作思想
Ecological folklore inheritance promotes biodiversity protection—A fieldwork case of Pumi people in Lanping County
生态民俗传承促进生物多样性保护——以兰坪县普米族田野调查为例
Biodiversity and integrated pest management
生物多样性与害虫的综合防治
Analysis of the integrating approach on landscape pattern and ecological processes
景观格局与生态过程的耦合途径分析
DOI:10.11820/dlkxjz.2007.03.001
[本文引用: 1]
景观生态学自诞生以来在理论和实践方面已经取得了众多进展, 然而在景观格局与生态 过程关系方面还有很多问题值得深入研究。本文阐述了景观格局和生态过程的有关概念和方法, 揭示了其中存在的一些问题和开展耦合研究的必要性, 进而总结了耦合研究的一般方法, 并在此 基础上提出了耦合研究的理论框架, 即以一定区域为依托和一定目标为导向进行土地单元或生 态系统类型划分, 通过土地评价和模型集成将小尺度观测研究和大尺度空间动态模拟相结合, 在 实现区域目标的基础上, 构建具有良好适应性的耦合模型系统。
2020 China Ecological Environment Status Bulletin 2020 (Excerpt)
2020年中国生态环境状况公报(摘录)
Birds and plants: Comparing biodiversity indicators in eight lowland agricultural mosaic landscapes in Hungary
DOI:10.1016/j.ecolind.2016.09.053 URL [本文引用: 1]
Diverse ecosystem services and complex agricultural ecosystem
生态系统服务功能多样性与农业生态系统复杂性
Long-term research on red soil degradation and remediation promotes development of ecological recycling agriculture in hilly region of Southeast China
红壤退化与修复长期研究促进东南丘陵区生态循环农业发展
Driving mechanism analysis of landscape pattern change in the lower reach of Liaohe river plain based on GIS-Logistic coupling model
基于GIS-Logistic耦合模型的下辽河平原景观格局变化驱动机制分析
An introduction to agroecosystems and their influencing factors
浅谈农业生态系统及其影响因素
Investigation of agro-biological resources and comparative analysis on species diversity in Zhenfeng and Songtao County, Guizhou Province
贵州省贞丰县和松桃县农业生物资源调查及物种多样性比较分析
DOI:10.13430/j.cnki.jpgr.2015.05.008
[本文引用: 1]
农业生物多样性关系着粮食、生态安全和农业可持续发展，其基础是农业物种多样性，因而准确掌握农业物种多样性信息是农业生物多样性研究及其保育管理和决策的基础。本文以调查的行政区域（县、乡镇）、民族和生物资源用途为分析单元，采用生物多样性测度指标（物种丰富度、优势度、多样性指数、均匀度指数和相似性系数）评估了贵州省贞丰县、松桃县6乡（镇）不同民族管理利用的农业生物资源物种多样性。结果表明，两县物种的多样性水平都较高且相当，但松桃县3乡（镇）的物种多样性水平较贞丰县3镇的更高；苗族管理利用的物种多样性比布依族、土家族和汉族的更高。在农业生物资源用途分析单元内，松桃县寨英镇及布依族、土家族利用的粮食作物物种、松桃县盘石镇、正大乡和苗族利用的蔬菜及一年生经济作物物种、贞丰县鲁贡镇和松桃县寨英镇以及苗族、布依族管理的果树及多年生经济作物物种、松桃县盘石镇和苗族利用的药用植物物种的多样性比其他乡镇、民族的更高。
A mini review to integrated biodiversity banagement (IBM) in agroecosystem
In: The 6th National Youth Academic Conference on Management Science and System Science and the Satellite Session of the 4th Annual Youth Academic Conference of the Chinese Association for Science and Technology (ed. Hu XP), pp.
浅论农业生态系统中生物多样性的综合管理
见:
A comparative study on the physiological characteristics of drought tolerance of intergeneric hybrid rice and its parents under simulated stress
属间远缘杂交水稻耐旱性生理特性的比较研究
The use and abuse of vegetational concepts and terms
DOI:10.2307/1930070 URL [本文引用: 1]
Strengthening agricultural environment research is an urgent requirement for developing agriculture
加强农业环境研究是发展农业的迫切要求
Global food security, biodiversity conservation and the future of agricultural intensification
DOI:10.1016/j.biocon.2012.01.068 URL [本文引用: 1]
Scenarios and Models for Exploring Future Trends of Biodiversity and Ecosystem Services Changes
Effects of organic and conventional farming systems on farmland biodiversity
有机农业与常规农业对农田生物多样性影响的比较研究进展
Investigation on the diversity of wild plant resources in Changde farmland
常德市农田野生植物资源多样性的调查
The effect of Pumi's traditional culture and resources management methods on their forest biodiversity
普米族传统文化与资源管理方式对当地森林生物多样性的影响
A primary discussion on agroecosystem diversity
The study of agroecosystem diversity is quite important for conserving agricultural biodiversity and promoting sustainable development of agriculture.In this paper, the conceptand characteristics of agroecosystem diversity are discussed, the method of agroecosystemclassification for agroecosystem diversity study is established, and some indexes describing agroecosystem diversity features are introduced.Some suggestions for further developing this research field are put forward.
试论农业生态系统的多样性
探讨农业生态系统多样性的概念和性质,建立农业生态系统多样性研究的农业生态系统分类方法,研究描述农业生态系统多样性特征的一些指标,提出进一步加强农业生态系统多样性研究的建议。
Some applications of the logarithmic series and the index of diversity to ecological problems
DOI:10.2307/2256485 URL [本文引用: 1]
Impact of global climate change on agro-ecosystems
全球气候变化对农业生态系统的影响研究进展
Progress on long-term safe conservation of crop germplasm resources at National Crop Genebank
国家作物种质库资源长期安全保存进展
Farm ecosystem diversity in typical agricultural regions of China
我国主要类型农业地区农田生态系统多样性的研究
Biodiversity risk and opportunity assessment in BAT leaf co-operative areas
英美烟草合作烟区生物多样性风险与机遇评估
Hengshui Lake ecological environment status and bioremediation effect
衡水湖生态环境现状及生物修复效果
Tundra soil carbon is vulnerable to rapid microbial decomposition under climate warming
DOI:10.1038/NCLIMATE2940
[本文引用: 1]
Microbial decomposition of soil carbon in high-latitude tundra underlain with permafrost is one of the most important, but poorly understood, potential positive feedbacks of greenhouse gas emissions from terrestrial ecosystems into the atmosphere in a warmer world(1-4). Using integrated metagenomic technologies, we showed that the microbial functional community structure in the active layer of tundra soil was significantly altered after only 1.5 years of warming, a rapid response demonstrating the high sensitivity of this ecosystem to warming. The abundances of microbial functional genes involved in both aerobic and anaerobic carbon decomposition were also markedly increased by this short-term warming. Consistent with this, ecosystem respiration (R-eco) increased up to 38%. In addition, warming enhanced genes involved in nutrient cycling, which very likely contributed to an observed increase (30%) in gross primary productivity (GPP). However, the GPP increase did not offset the extra R-eco, resulting in significantly more net carbon loss in warmed plots compared with control plots. Altogether, our results demonstrate the vulnerability of active-layer soil carbon in this permafrost-based tundra ecosystem to climatewarming and the importance
Studies on in situ conservation methods of wild rice in China
中国野生稻原生境保护方法研究
The impact of modern agricultural production methods and technology systems on the ecological environment
现代农业生产方式与技术体系对生态环境的影响
Productivity and diversity indices for evaluating agricultural economic system
农业生态经济系统生产力与多样性评价指标
Agro-biodiversity and sustainable development of China's agriculture
农业生物多样性与中国农业的可持续发展(上)
Dynamic assessment of agro-ecological system based on energy analysis in Yan'an City
基于能值分析的延安市农业生态系统动态评估
Present situation, loss causes and conservation of agricultural biodiversity in China
中国农业生物多样性及其保护
Research on the integrated development of agricultural cultural heritage and cultural tourism industry
农业文化遗产与文化旅游产业融合发展研究
Analysis of farm land landscape pattern evolvement in Shunyi district, Beijing City
北京市顺义区农田景观格局变化研究
General situation and proposition of in situ conservation of agricultural wild plants in China
中国农业野生植物原生境保护现状及建议
Progress of agricultural biodiversity conservation in China
DOI:10.17520/biods.2020077 URL [本文引用: 1]
中国农业生物多样性保护进展概述
Strengthen ex situ conservation of plants and promote protection and utilization of plant resources
加强植物迁地保护, 促进植物资源保护和利用
