呼伦贝尔农垦集团草畜平衡状况与粮经饲配置模式

加快生态草牧业建设以提升草原生态承载力、促进草畜动态平衡,是实现农牧场畜牧业增产和牧区可持续发展的重要举措.本文以呼伦贝尔农垦集团24个农牧场为研究区,基于MODIS,Landsat TM/OLI和高分2号等遥感数据和农牧场草牧业年度报表数据,应用遥感解译和草地净初级生产力遥感估算模型,获取了农垦集团24个农牧场草地分布现状和退化状况,测算了各农牧场草地净初级生产力,评价了草地生态承载力和超载状况,进而提出了农牧场生态草牧业建设的粮经饲配置模式.结果表明:呼伦贝尔农垦集团24个农牧场中草地总面积的66.16%出现不同程度的退化,主要表现为草地植被生产力和盖度下降,由草原开垦等导致草地破碎化面积约占草地总面积的1.55%.遥感估算的呼伦贝尔农垦集团24个农牧场平年产草总量约为34.07万t,欠年(2001年)产草总量为27.43万t,丰年(2013年)产草总量为48.89万t.2015年农垦集团24个农牧场实际载畜量为164.19万个羊单位,理论载畜量为86.83万个羊单位,在不考虑青贮草和外购饲草料的情况下,超载率为89%,饲草缺口42.35万t.农垦集团24个农牧场现有耕地面积为3.95×103 km2,基于生态草牧业建设的理念,将其中10%的耕地开展人工草地种植,理论上相当于5.86×103 km2天然草地的产草量,完全可满足整个农垦集团牲畜饲草料需求.推行"粮、经、饲‘三元结构’、草田轮作"的生产模式,适度利用现有耕地开展粮改饲和种养结合模式,提高草地产量、有助于维护草畜平衡,遏制草地退化趋势,提高草原牧区草牧业可持续发展和生态保护能力.     

纵向岭谷区生态承载力的时空动态及驱动因子研究

纵向岭谷区(LRGR)是中国生物多样性保护的关键地区,该区资源富集、环境复杂、生态脆弱,区域生态系统的安全水平和生态承载能力差异较大,生态系统受到的扰动和变化显著,分析生态承载力时空动态及其驱动因子对区域生态管理具有重要意义.以纵向岭谷区核心区各县(市)为研究对象,在GIS的支持下,从市级和县域两个尺度上研究区域生态承载力的时空动态变化;进而利用主成分分析法(PCA),辨识区域生态承载力空间分异的驱动因子.结果表明:纵向岭谷区各地州人均生态足迹、人均生态承载力与生态安全水平地区差异显著;区域生态承载力随时间呈下降趋势,空间分布格局由北部、南部向中部递减;驱动力分析表明,人均生态承载力受社会经济发展和人口增长因素影响较大,主要驱动力为国内生产总值、人口等指标,驱动力的空间变异决定了生态承载力时空动态.     

中国草地资源的现状分析

中国草地面积广阔,自然资源丰富,准确评估草地资源既是合理开发和利用草地的基础,也对生态环境的保护具有重要意义.但是,关于中国草地面积、生产力和承载力等本底数据至今为止尚没有系统的梳理.本文收集、整理了过去几十年来我国草地资源研究的各类数据,并利用1982~2011年的遥感影像(NOAA/AVHRR-NDVI)和气候数据重新估算了我国天然草地生物量和生产力及其近30年的变化.由于草地的定义、数据来源和分析方法不同,现存资料对中国天然草地面积的估算差异很大,变动范围达2倍以上(1.67×10~6~4.31×10~6 km~2),这些资料也表明,我国目前的天然草地面积在2.80×10~6~3.93×10~6 km~2之间比较合适.草地生物量的估算值也存在显著差异,平均地上生物量在79~123 g m~(-2)之间,但本文对最近30年(1982~2011年)天然草地地上生物量的重新估算结果为178 g m~(-2),在此期间平均每年增加0.4 gm~(-2).我国天然草地平均净初级生产力的估算差异更大,为89~320 g Cm~(-2)a~(-1)(平均176 g Cm~(-2) a~(-1)),但许多研究都发现近年来有增加趋势.而基于过去30年平均气候估算,我国天然草地的潜在生产力可高达348 gCm~(-2) a~(-1).另一方面,我国人工草地面积比较小,约为2.09×10~7 hm~2,但生产力高,可达天然草地的2.7~12.1倍.由于我国对天然草地缺乏有效管理,加上人工草地的比例低,目前我国草地对放牧家畜的承载力比较低,很多地方的超载现象较为严重,平均超载率估计为20%.此外,降水的不足始终是影响我国草地生物多样性、生物量和生产力的重要因素,进一步探讨气候变化和过度放牧等人为活动对我国草地资源的数量和质量的影响是十分必要的.     

合理放牧 一种新的生态理念

最近几年,为了挽救中国不断恶化的生态环境,中央和地方实施了一系列果断措施。“退耕还林”,“退牧还草”即是其中重要的两项。中国有天然草原面积4亿公顷,占国土面积的40%,相当于耕地面积的3倍多。由于气候环境不佳和人工放牧(包括采矿、采草药、截留水源、鼠害等)造成草原面积迅速萎缩,草地沙漠化、荒漠化严重。“退牧还草”之意就是把牛、羊、畜群改天然放牧为舍饲。这样,一来能提高牲畜产量和质量,另一方面又能保护大片草原,使其生态得以恢复,重现草茂水清、鸟语花香的良性局面。然而,“疯牛病”和其他家畜家禽大规模流行病的出现,又迫…     

中国草原的困境及其转型

天然草地是我国最大的陆地生态系统,占国土面积的41.67%,但其畜牧业生产力很低,产值仅为农业产值的5%,约为全国畜牧业产值的1/6.本文根据温性草原的起源和草地畜牧业的5个发展阶段构建了营养级金字塔,通过草原生态系统的不可持续性、草原环境的不可持续性和草原经济系统的不可持续性3个方面论证了当前中国草原面临的困境.因此,中国草原的生产方式亟需转型,由基本上源于一万年前新石器时期的传统、粗放、落后、低生产力和生态不友好的天然草地放牧的畜牧业生产方式,向以优质高产人工草地和草地农业为基础的现代化畜牧业生产方式转型.建议:(ⅰ)在今后30~40年内建设约占天然草原1/10面积的优质高产的集约型人工草地4×10~7hm~2,以人工草地接替天然草地的生产功能并恢复天然草地的生态功能;(ⅱ)在草原带南缘的农牧交错带与农区普遍发展草地农业,即草田轮作制;(ⅲ)把草和畜牧业的元素融入农业系统中,以先进的草基农业系统改造我国传统的粮-经二元农业和原始的天然草地放牧业.在此基础上构建未来的草地金字塔结构,预示在上述生产方式的革命性调整之后,我国的草地畜牧业将进入一个由现代化的草基农业和"返璞归真"的天然草地相结合的可持续发展的新阶段.     

青藏高原主要生态系统变化及其碳源/碳汇功能作用*

根据NOAA/AVHRR (National Oceanic and Atmospheric Administration/Advanced Very High Resolution Radiometer)卫星归一化植被指数(NDVI)数据和CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型的计算结果,过去30 年间(1982-2011 年),青藏高原生长季植被覆盖度和植被净初级生产力(NPP)呈总体上升态势, 植被总体变好。青藏高原生态系统碳汇功能增强,占全国增加碳汇的10%左右。气候条件的变化是青藏高原植被总体变好的最为重要的驱动因子,退牧还草等大型生态工程的生态效应也比较显著。青藏高原植被总体变好的同时,存在着区域不平衡。植被变差的区域主要集中在海拔较高的、生态更为脆弱的藏北高原、西藏“一江两河”和三江源的部分地区,尤其是藏北高原西部的高寒草原和高寒荒漠出现了较为严重的草地退化,其原因是气候变暖变干叠加人类活动(如超载放牧等)的影响。为了应对气候变化和人类活动对青藏高原植被的影响,应该加强青藏高原生态系统变化长期监测系统与平台建设,加大生态补偿和大型生态工程的实施力度。     

京津风沙源治理对生态系统服务的影响及其效益核算

京津风沙源区治理工程是国家为改善和优化京津及周边地区生态环境状况、减轻风沙危害实施的一项重大生态建设工程.工程实施以来,区域的土地利用、植被盖度、土壤风蚀等方面发生了深刻变化,也改变了区域生态系统服务的供给.生态系统服务及其多功能性的理论框架与定量化研究,为综合评估区域生态效益,准确厘定生态系统服务变化,深刻理解生态治理工程对区域生态系统服务的作用与影响提供了方法和途径.本文利用多源数据,从生态供给、生态调节、生境支持服务3个方面,计算了京津风沙源区生态系统服务各项指标,结合生态系统服务集成性指数(multiple ecosystem services landscape index, MESLI)和生态系统服务香农多样性指数(ecosystem services Shannon diversity index, ESHDI)等指标,评估了县域的生态系统服务多功能性,揭示了县域尺度综合生态服务的空间格局和集聚规律,阐明治理前后生态系统服务的变化特征及其空间分布,确定各类土地利用和生态系统服务的相关关系,厘清风沙治理与植被恢复工程对区域生态系统服务功能及其多功能性贡献的变化,并对治理区2...     

中国草业科学的发展轨迹与展望

草业科学,即草地农业科学,属农学的一个分支.中国草地农业走过漫长的道路,直到20世纪80年代才具有现代草业的雏形.它参照欧洲、北美和俄罗斯的学术传统,建立了自己的草业科学体系.中国草业科学由3个板块构成,即3类因子群(生物因子群、非生物因子群和社会因子群)、3个界面(植物-地境界面、草地-家畜界面和草畜-市场界面)和4个生产层(前植物生产层、植物生产层、动物生产层和后生物生产层).草业科学的多维结构护持其健康运转.近30年来,随着中国食物结构中谷物性食品比重逐渐下降,动物性食品迅速增加,对饲用作物需求压力增大,草地农业的营养体生产远比耕地农业籽实生产的效益高,而且远比耕地农业更有利于生态健康,它势将逐步取代传统耕地农业而成为中国农业的主流,从而使中国农业走出困境.社会的需求和国家空前的支持,中国现代草业科学将迎来从未有过的机遇并将快速成长.目前有些领域已经进入世界前列,并为世界瞩目.     

青藏高原生态变化

青藏高原是全球平均海拔最高的自然地理单元.近几十年乃至上百年来,在气候变化和人类活动双重影响下,青藏高原生态系统的结构和功能以及重要物种的种群数量和结构均发生了深刻的变化.近几十年的研究表明:青藏高原植被返青期提前,生长期延长,覆盖度和生产力增加,碳汇功能增强,青藏高原植被总体趋于向好,局部变差.气候变化是高原生态系统变化的主控因子,气候变暖对青藏高原生态系统的影响是正面的,但这种影响仍存在时间和空间上的不平衡性,尤其是降水在时间和空间上的变化对干旱和半干旱地区植被产生较大影响,在干旱的年份叠加人类放牧活动等会导致这些区域,尤其是青藏高原西部地区植被产生严重的退化,但随着青藏高原生态安全屏障保护与建设工程的实施,高原生态系统退化的态势得到了进一步遏制,人类对高原特有珍稀植物资源,如虫草、雪莲和胡黄连的过度采收以及对野牦牛、藏羚羊和藏野驴的盗猎等现象得到近一步缓解,近期高原的野牦牛、藏羚羊和藏野驴的种群数量得到恢复.青藏高原的隆起不仅对本区而且对其毗邻地区的气候与环境都产生着深刻的影响,其生态系统对全球变化的响应与影响研究具有特殊重要的地位,今后迫切需要加强生态系统结构和功能变化的地面监测和遥感技术的应用,加大大型生态保护工程建设的实施力度,整体提高高原地区应对全球变化的能力.     

岷山北部大熊猫主食竹天然更新与生态因子的关系

为了探究箭竹(Fargesia spp.)天然更新与生态因子的关系,2010和2011年在岷山北部四川包座和贡杠岭2个大熊猫自然保护区设置样方对开花后枯死竹林的更新状况进行了调查.共调查大样方183个,小样方717个.共记录可能影响箭竹天然更新的生态因子变量12个(地形及林分因子:海拔、坡向、坡度、坡位、乔木郁闭度和灌木盖度;微生境因子:上层植被盖度、草本盖度、苔藓盖度、苔藓厚度、枯枝落叶盖度和枯立竹密度).以箭竹幼苗密度作为衡量天然更新的指标,分别采用单因素方差分析和基于广义线性模型的负二项回归分析幼苗密度与地形及林分因子、微生境因子的关系.结果表明:(1)坡向、坡度、坡位和灌木盖度对箭竹幼苗密度的影响不显著,仅海拔高度和乔木郁闭度对箭竹幼苗密度影响显著,幼苗密度随着海拔高度和乔木郁闭度的增大呈现先增大后减小的趋势;(2)在微生境上苔藓厚度、苔藓盖度和枯立竹密度3个因子对幼苗密度影响显著.苔藓在地面的存在,对更新具有促进作用,随着苔藓盖度和苔藓厚度的增大,幼苗密度增大;而环境中存在的枯立竹则不利于箭竹的更新,随着枯立竹密度增大,箭竹幼苗密度减小,因此极早地去除枯立竹可能会有利于竹类的天然更新.同时,由于该区域存在较大强度的放牧活动,放牧强度大时会对地表的苔藓造成破坏,并使幼苗受到践踏而死,因此在竹类恢复更新区域应最大限度地减小放牧强度,以利于竹类的快速恢复.     

青藏高原土地利用与覆被变化的时空特征

青藏高原土地利用与土地覆被变化(LUCC)研究是区域土地科学与全球变化科学研究的重要内容,也是保障高原生态安全屏障功能稳定与提升的科学基础.本文通过对已有LUCC数据与成果的再分析,研究了高原整体LUCC时空特征、典型区LUCC的时空过程及典型类型的变化过程与机制.结果表明:青藏高原土地利用与土地覆被结构稳定,一级地类变化面积比例低于7%,并以单次变化为主,土地覆被状况总体改善.近年来高寒草地覆被状况整体好转、局部退化,林地恢复良好,耕地基本稳定,建设用地显著扩张,裸地轻微减少.人口较为密集的河湟谷地与"一江两河"地区,建设用地、耕地、人工林地等增加明显;藏北高原和三江源等牧区,超载过牧和生态建设的作用均有体现;珠穆朗玛峰国家级自然保护地区土地覆被类型多样、变化复杂,并表现出对气候变化和人类活动有较强的敏感性.高原土地变化研究中还存在现有数据产品数量不足、精度不高,土地利用变化过程及其环境效应认识不够深入等问题,需要加强野外监测和遥感技术的结合,关注LULC在不同时空尺度下的变化特征,同时注重土地利用与土地覆被类型转化和类内渐变,使高原LUCC研究更好地服务于高原生态安全屏障建设和区域可持续发展.     

黄土高原-青藏高原过渡带农户生产系统的经济效益——以通渭-渭源-夏河样带为例

黄土高原-青藏高原过渡区是我国地形第一阶梯向第二阶梯过渡的重要生态区,农户生产与独特生态环境相互作用、相互影响,为了实现这一人类-环境耦合系统的可持续发展,需要认识其农户生产系统的结构与特征.为此,建立通渭-渭源-夏河样带,根据统计年鉴、实地问卷调查和各类政府报告统计,收集目标数据,分析农户作物、家畜和综合系统的生产要素投入-产出结构、生产系统水平和农户占比.结果显示,过渡带农户生产系统水平自东向西呈梯度变化,根据Logistic预测模型拟合,农户占比和农户生产系统水平显著相关(P=0.000),农户占比对农户生产系统水平响应速度和阈值点处农户生产系统经济效益不同.(1)作物生产:过渡带自东向西户均耕地面积、劳动力、作物投入和产出递减,其中劳动力和化肥投入量占总投入75%以上,马铃薯、玉米经济效益高于小麦;农户占比在阈值点50%时的经济效益递减,通渭(13.67千元/户)渭源(12.65千元/户)夏河(-2.68千元/户).(2)家畜生产:家畜养殖规模、天然草地面积、投入递增,产出东西高,通渭、渭源、夏河的农户的动物生产分别以猪(0.14千元/户)、羊(1.84千元/户)和牛的经济效益最高(32.79千元/户).(3)综合生产:经济投入,夏河农户占比响应速率为1.30,比通渭和渭源分别高0.61和0.70;经济产出,夏河农户占比响应速率最低(0.085),低于通渭(0.17)和渭源(0.37);农户占比增长到阈值点50%时,经济效益夏河(30.57千元/户)通渭(20.22千元/户)渭源(13.07千元/户).农户占比由增长拐点进入饱和期时,通渭、渭源和夏河农户占比对于投入分别增加了45.76%,47.98%和45.60%,而产出分别增加了43.20%,42.60%和45.60%,阈值点处经济效益分别为30.52,16.32和64.70千元/户.为实现过渡带农户生产系统的生态效益和经济效益有效耦合,可加强作物副产品和"废弃物"补饲家畜,在阈值点附近调控农户占比,减少草地资源消费"搭便车"现象.