农牧交错带生态系统恢复的科技支撑

农牧交错带是我国北方极其重要的自然生态屏障与水源涵养地。在国务院发布的《全国生态环境建设规划》规定的8大重点生态治理区域中，有3个处于农牧交错带及其毗邻地区；科技部西部开发规划4大生态治理区域，农牧交错带也位居其一。2000年6月，科技部将《西部开发科技规划的研究编制》专项列入“九五”国家重点攻关计划，《农牧交错带生态系统恢复科技发展规划》被确定为该专项的重大项目之一。该项目目前已经基本完成，全部成果由总体研究报告、专题研究报告、组图和附表组成，约23．5万字。本文是该项目总体研究报告的部分内容，作者为该项目的主要研究人员。     

农牧交错带研究中的现代生态学前沿问题

在回顾了我国农牧交错带的定义、起源、历史变迁及生态景观的独特性及在农业上的重要地位后,初步总结了在此带内几十年来的治理和研究的经验教训。其主要问题是支撑性基础研究不足以及缺乏跨学科的综合与合成。针对国际上现代生态学的动向和研究前沿,提出了加强农牧交错带基础性研究的4 个领域,并对新的研究方法进行了刍议。     

可持续发展成本及其在吉林省西部农牧交错带的应用

本文立足于“内化”自然地理要素的方法定量评价区域(系统)可持续发展能力,通过各种要素对可持续发展的不同作用(正向为能力、负向为成本)平衡结果,表征区域(系统)可持续发展能力。以吉林省西部农牧交错带为研究对象,认为现阶段其可持续发展成本主要为恢复受损生态系统的成本,并对此进行了成本核算。研究表明,这种成本的地域分布规律不明显,但时间轴上具有累积放大的特点,需要及时治理,并提出了优先进行退耕还草和草原抚育、成本“外溢”等建议。     

内蒙古农牧交错带人地关系地域系统调控研究

本文通过对内蒙古农牧交错带人地系统组成要素及系统运行机制的深入分析研究,提出内蒙古农牧交错带人地系统是一个掠夺式经营的恶性循环系统,导这一运行机制的主导性因素是贫困文化。建议通过超前发展基础教育和职业技术教育事业等强有力措施,要除贫困文化提高劳动力素质。调整土地利用结构和产业结构,减轻人口对土地的压力,逐步建立良性运行的人地系统。     

基于主成分分析和熵权的吉林西部生态承载力演变

以吉林西部为对象,利用主成分分析和熵权法探讨其生态承载力演变规律与驱动因素。通过主成分分析,从影响生态承载力的指标中提取了3个主成分：C1表征系统发展状态,C2表征系统经济效率,C3表征水资源供给。以C1、C2和C3构建承载力评价体系,利用熵权法分层次对各指标赋予权重得到生态承载力综合指数ECC。结果表明：1995-2004年吉林西部ECC从0.316上升到0.527,但ECC波动性较强。系统经济效率的上升是ECC提高的主要原因,水资源供给能力是ECC波动的首要影响因素,也是ECC提高的主要限制因素。吉林西部所承载人口和经济水平上升的同时也造成了资源的大量消耗和生态系统严重退化,资源环境指数发展缓慢,这将会对未来人口经济的发展具有较大的限制作用。     

北方农牧交错带土地利用结构重建研究

由于长时间的过度开垦,农牧用地不协调问题已经严重影响到农牧交错带的环境状况与社会经济发展。文章分析得出,牧草地在北方农牧交错带的土地利用结构中具有明显的优势,退耕还草是重建该地区土地利用结构的根本途径。文章从区域实际出发,以武川县为例,研究提出了土地利用结构重建——退耕还草的具体方案。研究表明,武川县大约需要用30a的时间进行退耕还草,目前须退还11°以上全部坡耕地,2010年前须退还7°以上的坡耕地,2020年前须退还50%的6°以下坡耕地,2030年前须退还另外50%的6°以下坡耕地。     

北方农牧交错带东段草地退化与水土流失

论述了生态系统管理、草场退化、土地退化和水土流失的国内外研究进展,提出了北方农牧交错带东段现存的生态问题和急需开展的研究项目。     

农牧交错带作物气候生态适应性分析——以巴林左旗为例

针对农牧交错带粮食作物,采用贝叶斯准则进行生态气候适应性多因子综合评价分析。初步分析得出粮食作物在半干旱、干旱环境的自然生态适应性,从而解决农业产业结构调整问题,对农牧交错带进行了系统辨识。介绍了该地区各种作物种植优势问题,为农业产业结构调整提供良好依据。     

北方农牧交错带土地利用/覆被变化分析

以地处北方农牧交错带的西辽河流域为案例区,利用ArcGIS9.2软件平台,对1995年和2005年两期Landsat TM、MSS遥感影像进行目视解译,获取了西辽河流域10年间隔的土地利用,覆被遥感资料,分析了西辽河流域主要土地利用类型的数量及空间转移规律.研究结果显示:①1995年和2005年,西辽河流域土地覆被以草地和耕地为主,二者面积分别占全区的2,5和3,10,10年间土地利用整体特征并未发生重大改变;②西辽河流域绝大部分土地利用变化发生在耕地、草地和未利用土地3个地类,三者的变化绝时值约占全区的93.77%;③10年间北方农牧交错带各种土地类型之间发生了复杂的转移变化,其中草地是变化最剧烈的地类,共有7900.57km~2草地转出和5417.20km~2其它地类转入革地;④政策和人口增长可能是西辽河流域近年来土地利用变化的主要驱动力.     

基于GIS与RS多源空间信息的吉林西部生态环境综合评价

吉林西部地区位于农牧交错带,生态环境比较脆弱,准确认识和定量评价该区的生态环境质量,对社会经济的可持续发展和生态环境的恢复整治具有十分重要的意义.该文采用多源空间信息,结合RS和GIS技术构造以栅格数据为主的数字环境,建立了生态环境综合评价模型.通过模型的空间叠加分析得到综合评价结果,根据评价结果将生态环境质量分为4级,分级结果表明生态环境质量从东南向西北有逐渐变差的态势,这与自然条件、气候因素、资源开发利用状况的变化趋势有很好的相关性,此外,评价结果与实地考察和资料分析结果相吻合,说明该评价模型具有科学合理性与客观准确性.     

农牧交错带生态系统恢复科技发展规划

我国农牧交错带是农耕产业与牧养产业交汇的地带,是长期历史演变过程中两种文明相互交融所形成的特殊的民族经济地理区域.其地理位置大致从大兴安岭东麓的夏绿阔叶林地区,经辽河上游、阴山山脉、鄂尔多斯高原、祁连山东段至青藏高原东南缘,形成一个弧形的狭长地带.跨越12个省(自治区)的160个县(旗、市),总面积约116.74万平方公里,其中草地面积57.47万平方公里,耕地面积约5.19万平方公里.     

北方农牧交错带土地利用结构重建研究——以武川县为例

由于长时间的过度开垦,农牧用地不协调问题已经严重影响到农牧交错带的环境状况与社会经济发展.文章分析得出,牧草地在北方农牧交错带的土地利用结构中具有明显的优势,退耕还草是重建该地区土地利用结构的根本途径.文章从区域实际出发,以武川县为例,研究提出了土地利用结构重建--退耕还草的具体方案.研究表明,武川县大约需要用30a的时间进行退耕还草,目前须退还11°以上全部坡耕地,2010年前须退还7°以上的坡耕地,2020年前须退还50%的6°以下坡耕地,2030年前须退还另外50%的6°以下坡耕地.     

内蒙古农牧交错带土地利用变化及其环境效应

农牧交错带以其典型的生态脆弱性特征与生产经营上的农牧过渡性特点受到了国内外学者的广泛关注.内蒙古农牧交错带在人口增长与环境恶化的双重胁迫下,土地利用方式与程度发生了深刻变化,并由此引发了一系列的环境问题.该文利用20世纪80年代后期与90年代后期的美国陆地卫星遥感数据,分析了内蒙古农牧交错带土地利用变化的特征.研究发现,10年间,交错带的用地类型变化主要体现为耕地的扩展以及林地、草地和未利用土地的收缩.土地利用变化过程,尤其是现代强度开发利用过程,引起了内蒙古农牧交错带生态系统结构和功能的整体演化,主要表现在:由于部分地区的土地利用方式由以放牧为主转变为以农耕为主,土地利用的强度不断加大,使草原环境日趋恶化,出现了草地沙化、草地质量下降及其第二性生产力转化率低下、草地生物多样性减少与草原生态系统整体功能下降的特征.与此同时,农区环境也出现了不断恶化的趋势,天然森林植被的退化十分严重,森林被大量砍伐,出现了比较明显的林地向耕地转移的趋势.沙漠化面积的不断扩大,土地利用程度的加剧,导致了有限水资源的超量开采,使沼泽与湿地面积持续萎缩,湿地生态系统结构不断发生演替.     

北方高寒兰干旱农牧交错带资源环境障碍与农牧生产力开发

高寒干旱、土瘠地薄的生态环境与乏力的社会投入,使高寒半干旱农牧交错带面临生态恶化、粮草短缺、经济贫困三大问题。本文在分析了区域资源生产潜力及其影响因素后,提出了通过农田增施化肥,草地人工栽培开发土地资源初级生产潜力;面临温带市场发展蔬菜生产,开发区域冷凉资源生产潜力的关键技术。文章还进一步讨论了区域农牧业发展所要解决的科学问题及其开发前景。     

Spot-5遥感数据在北方农牧交错带景观结构特征研究中的应用

受尺度的限制,空间分辨率较低的遥感影像很难对特定村落景观进行分析,而高分辨率影像可以更好的反映地类空间信息、地物的尺寸、形状等特征,该文利用高分辨率的SPOT-5影像,以河北省沽源县为例,分析了北方农牧交错带不同地貌部位的村级景观单元在景观结构上的不同特征.位于农牧交错带的沽源县,由于其高亢的地势与农牧交错的特殊人类活动方式,使其形成了显著区别于华北农区而又不同于内蒙牧区的特殊的农田与牧场犬牙交错的地表基本景观结构.论文归纳出牧业占优势的南部山地牧林农景观、以农为主的中部丘陵平原农牧过渡景观、农业占优势的西部波状高原农牧景观、牧业占优势的北部河漫滩冲积平原牧农景观4个景观结构类型,对其不同的景观结构特征进行了描述.     

中国北方农牧交错带畜牧业发展的科技需求

农牧交错带的畜牧业在国家的生态建设和农业可持续发展中的地位十分重要,面临的资源、环境问题突出,对科技的需求强烈,应加强开展重大科技问题的研究。     

中国北方农牧交错带土地利用与人口负荷研究

在综述了前人对农牧交错带的认识后,给出中国北方农牧交错带的概念和区域界线;认为土地利用结构的农牧交错性是地带性与非地带性双重影响的结果,其空间格局有6 种区域组合类型;随着人口负荷的加大,调整土地利用结构是保证这一地带生态安全与粮食安全的基本出路。     

“蒸发悖论”在北方农牧交错带的探讨

依据北方农牧交错带46个气象站1961-2012年的逐日气象数据,分析了不同时间尺度下,全区及东北、华北、西北3个子区气温、降水和潜在蒸散量的变化特征,探讨了潜在蒸散量下降的原因,重点验证了研究区是否存在"蒸发悖论"现象。结果表明:①近52a,北方农牧交错带全区气温于1986年发生突变,潜在蒸散量除西北段外,其余均随气温的升高呈下降趋势,整体存在"蒸发悖论"现象;②不同时空尺度,表现出不同的"蒸发悖论"规律:1961-1986年,全区及各子区均存在"蒸发悖论"现象,近26a,仅东北段和华北段存在。春、冬、夏季前26a及秋季后26a存在;③近52a,全区及子区年降水量均呈现下降趋势,夏、秋季降水与潜在蒸散量呈逆向分布的站点分别为37%、63%;④各气象因子中风速的显著上升是影响全区年、季潜在蒸散量下降的主导因素。     

农牧交错带农业结构调整最优方案——以巴林左旗为例

根据巴林左旗气候特点和产量水平,运用系统工程理论中的线性规划方法对巴林左旗的作物种植结构进行调整,这对增加农业种植效益和农民收入、有效改善生态环境、保持农业的可持续发展等方面都具有显著的经济、社会和生态效益。     

北方农牧交错带在保障国家大粮食安全中发挥重要作用

粮食安全是国家安全的重要基础。随着社会经济发展和居民对营养健康的更高要求,我国面临的粮食安全已不是传统意义上的口粮安全,而是逐渐演变为饲料粮安全,为此应树立大粮食安全观。文章分析了2010—2019年我国牛羊肉和牛奶的消费量及生产量,发现生产量的增长速度显著低于消费的增长速度,因而导致大量进口国外的牛羊肉和牛奶产品。对比世界和亚洲地区的平均消费量,未来我国的牛羊肉和牛奶消费需求将持续增长。针对我国牛羊肉自给率保持在85%左右、奶源自给率保持在70%以上的发展目标,如何实现在保护生态环境的条件下提高畜牧业生产是一个重要课题。根据"以小保大"原理,通过发展小面积高产人工草地,服务大面积天然草地保护的生态草牧业,过去几年在国内不同区域的实践取得了可借鉴的成功经验。文章就如何发挥我国北方农牧交错带区域农牧系统的耦合效应,通过发展生态草牧业服务我国大粮食安全和乡村振兴战略实施,从而实现该区域的高质量发展,提出4点建议:加强顶层设计,做好总体规划;利用现代分子生物学手段,加快优良牧草品种培育;加强草产品加工的科技研发,提高饲草原料的利用效率;结合实施乡村振兴战略,打造一批由畜产品产业主导的特色乡镇。