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《南京农业大学》 2015年
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耕地生态风险评价与调控研究

张锐  
【摘要】:耕地资源作为最宝贵的自然资源之一,是非常重要的农业生产资料,具有食物生产、空间承载、生态服务等多种功能,但是伴随着工业化、城镇化进程的加快推进,人类不断增加对耕地资源的需求,导致耕地资源不断减少,同时人类不断加大耕地资源利用力度,加之以高能耗和高物耗为特征的现代农业的快速发展,导致耕地生态环境日趋严重,产生了一系列生态风险,但目前关于耕地生态风险的研究鲜见报道。在前人相关研究的基础上,论文在可持续发展理论、景观生态学理论、系统科学理论、生态系统服务功能理论、生态经济学理论等的支撑下,采取规范分析与实证分析相结合、定性分析与定量分析相结合的范式,系统探讨了耕地生态风险管理研究的理论与方法,并以江苏省宜兴市为例,进行了实证研究。具体来讲,论文开展了以下内容的研究:(1)耕地生态风险形成。从耕地生态系统运行过程入手,分析耕地生态系统的特征、结构、功能、演化,探讨耕地生态风险的形成原因、形成过程。(2)耕地生态风险评价。在分析耕地生态风险受体、风险源基础上,对比耕地生态风险识别方法,构建基于特征映射理论的耕地生态风险识别模型,开展风险管理目标导向的耕地生态风险识别,构建耕地生态风险评价体系。根据耕地生态风险形成过程、评价体系,建立耕地生态风险评价指标,构建耕地生态风险评价模型,选择耕地生态风险评价方法。(3)耕地生态风险调控。建立耕地生态风险监测预警体系,构建耕地生态风险调控体系,制定耕地生态风险调控策略。(4)在以上理论与方法研究的基础上,对江苏省宜兴市进行实证分析,探讨耕地生态风险管理的路径选择。通过以上理论与实证研究,得到以下主要结论:(1)耕地生态系统具有组分结构、空间结构、时间结构、营养结构,拥有能量转换功能、物质循环功能、信息转换功能和价值转化功能,其演化过程具有一定的特征。耕地生态风险形成原因包括耕地非农化、农户生产行为方式的变化、环境的污染以及自然灾害等致险因子的危害性,生态环境系统较为复杂、耕地生态系统较为脆弱、调控体系缺失。在人类干扰下,耕地生态系统发生变化,不合理的人类活动与自然灾害导致耕地生态风险形成。(2)耕地生态风险受体是耕地生态系统,生态终点包括耕地生态服务功能下降、土壤污染、土壤养分含量下降、土壤盐渍化等。耕地生态风险的风险源包括自然风险源和人为风险源,前者是指自然灾害,后者主要分为耕地非农化、边际土地开发、耕地过度利用、环境污染加剧、农户生产行为方式变化等。(3)构建基于特征映射理论的耕地生态风险识别模型,以生态风险管理目标为导向,实现生态风险管理目标特征域向生态风险管理目标危害特征域转化、生态风险管理目标危害特征域向生态风险因子特征域转化,进而有效识别耕地生态风险关键因子,主要包括耕地面积减少风险、土壤有机质含量减少风险、土壤肥力下降风险、土壤侵蚀风险、景观生态安全下降风险、农业生产综合能力下降风险、净化环境能力下降风险、水土保持功能降低风险、气候调节功能降低风险等。(4)根据耕地生态风险形成过程、耕地生态风险识别结果,通过特征映射模型开展从生态风险因子特征域向生态风险评价指标集合的映射,构建耕地生态风险评价体系,建立耕地生态风险评价指标,选择熵权可拓物元模型作为耕地生态风险评价模型。(5)耕地生态风险调控包括三个方面,分别为耕地生态风险监测预警、耕地生态风险调控体系、耕地生态风险调控策略,耕地生态风险调控体系包括过程控制体系、环境监测体系、调控组织体系、调控技术体系、调控机制体系在内的多维体系。(6)对宜兴市耕地生态风险而言,生态风险源包括土地资源利用,农户生产行为方式变化,环境污染加剧等;宜兴市生态终点包括耕作层厚度降低、耕地生态服务功能下降、土壤有机质含量下降、土壤侵蚀、土壤盐渍化等。耕地生态风险识别结果表明:边际土地开发,建设占用耕地,耕地过度利用,化肥、农药的大量使用,环境污染导致耕地生态系统产生各种风险。(7)对于宜兴市耕地生态风险而言,和桥镇、芳桥镇、宜城街道、屺亭街道处于"较高风险"等级,周铁镇、新街街道处于"一般风险"等级,新建镇处于"较低风险"等级,其余11个镇处于"可忽略风险"等级。导致宜兴市耕地生态风险的主要因素包括植被覆盖程度、耕作层厚度、单位面积化肥流失量、单位面积农药流失量、农田碳排放强度、边界破碎度、破碎度等。(8)根据宜兴市耕地生态风险形成、评价,建立耕地生态风险监测预警体系,构建耕地生态风险调控体系;针对不同风险类型区,开展差别化调控,选择合适的调控策略。最后,论文提出了相关政策建议:优化农业产业结构以及用地布局,促进农业科技创新,加强生态农业建设,打造新型农业生产主体、提高环保意识,制定和完善相关配套措施。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X826;F323.211

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【参考文献】
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