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《南京大学》 2016年
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多尺度农用地整治对区域农田生态系统功能影响研究

郭贝贝  
【摘要】:农用地整治作为国家投资、地方提供配套资金来改变土地利用条件的手段,补充耕地数量,提高耕地质量,促进区域发展,还为缓解用地矛盾和保障粮食安全起到了关键作用。农用地整治对社会、经济效益的影响研究已很多,它给农民带来了诸多利益,但其大规模项目实施会对地理空间内农田生态系统维持自然平衡产生较大的阻力。农田生态系统以作物为中心,由人类、生物及其生态环境共同作用,不仅具有能量流动、物质循环和信息交换的基础功能,还为人类提供生产、经济、安全、供给和生态等功能,为此本文研究农用地整治对农田生态系统功能的影响,为指导区域整治规划和加强整治中生态影响评估提供借鉴。本文在对中国现阶段农用地整治项目实施状况特征和农田生态系统功能分析的基础上,先梳理农用地整治工程对系统及其功能的影响及恢复过程,了解农用地整治对系统多功能性和基础功能影响的机理,从系统多功能性角度使用集对-模糊分析法从省级尺度研究农用地整治对各省域农田生态系统功能的影响,采用生态流方法即能值和可用能核算法从项目尺度研究其对系统基础功能的影响及其持续时间,再对比农用地整治在时间上的从项目尺度到全国整体的累积效应,通过Logistic增长模型模拟其对农田生态系统功能的增效数量关系。通过以上五个方面的探索,得出主要结论如下:(1)我国农用地整治仍处于发展阶段,十一五期间,农用地整治投资总额占农业投资的11.32%,且投资逐年增长,大力推动了农村经济发展;通过农用地整治新增耕地270万hm2,新(修)建排灌沟渠6.70×106km,建成田间道路5.90×106km,提高了生产条件,促进了社会稳定,改善了农村生活条件,但改变了农田的景观格局,并影响了农田生态环境。(2)农用地整治工程会对农田的土壤、水和生物环境产生较大的生态影响,农用地整治影响了农田生态系统的生产、经济、安全、供给和生态功能等,在项目尺度上影响了系统的能量流、物质流和信息流等基础功能,大规模的农用地整治在时空上会对生态系统功能会产生一定的累积效应。(3)农用地整治对区域农田生态系统多功能性的影响在各功能之间具有明显的地域差异,全国以对经济功能影响正效应和生态功能影响负效应最突出,其显著地提高了主要粮食生产省份的生产功能,促进了沿海省份等的经济功能,保障了新疆等地的安全功能,较大地改善了辽宁、江苏、山东省等的供给功能,对南方省份和中部省份的生态功能起到了负面作用。(4)以陕西省凤翔县的农用地整治项目为例,研究得出农用地整治项目对农田生态系统的生态流影响时间持续较久,在农用地整治建设期后第一年对系统生态流影响的可用能值为7.17PJ,能值为21.02EJ,按照能值方法计算农田生态系统达到相对系统平衡需要4年,按照可用能值方法自然恢复平衡期限为29年,项目实施后的第3年开始资金流的净生态价值转为正值。(5)大规模农用地整治对农田生态系统功能的影响的累积效应远高于项目简单的加和效应,因此这种累积效应为增效影响,其增效的趋势呈Logistic阻滞增长,在农用地整治项目实施后的5年内,累积效应增长速度快达到最大,之后的增效影响即累积效应与加和效应的差值有减弱的趋势,但是减少的趋势极其微弱,这种微弱的减少趋势属于农田生态系统稳定性平衡在动态改变的正常现象。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S181;F301.2

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