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基于景观尺度的高集约化农业土地利用环境风险控制研究

李洪庆  
【摘要】:高集约化农业通过不断地提高土地利用程度、增加农业投入来获得更高的经济效益,导致了严重的环境后果。面对日益严峻的农业生态环境问题,如何保障经济发展的同时,控制农业土地利用环境风险是一个急需解决的现实问题。本文选择我国重要粮食主产区之一洞庭湖区的金井镇为案例研究区,根据景观生态学、土地利用效应和环境风险管理相关理论,运用标准景观情景法和CA-Markov模型提出了基于不同发展目标的未来3种情景模式,分别从环境、经济与社会三方面综合评价了不同景观格局情景下的土地利用环境风险,结合农户土地利用行为的调研分析,从多个角度提出了农业土地利用环境风险的控制途径。主要结论如下: (1)本文引入了标准景观情景法并运用到农业景观格局设计与新农村建设规划方面。基于该方法建立的未来景观情景模型与传统趋势外推法模拟的情景相对比,证明标准景观情景法具有开放性、灵活性、可行性和可操作性等优势,适用于快速发展地区的土地利用方式优选、未来景观情景设计和农村环境规划等领域。 (2)通过对案例区内18个集水单元2009-2010年的水环境质量监测分析,结果显示金井小流域水体氮磷输出季节特征明显,氮营养元素过剩是水体污染的主要特征;通过建立不同宽度的河流缓冲区分析景观格局与水污染物浓度的相关性,确定了集水单元为合理的研究单元;应用主成分分析法选取了耕地、林地、茶园与农村居民点为景观类型指标,并计算了景观格局指数;应用多元线性回归模型建立景观格局指数与NO3--N、NH4+-N、TN浓度关系模型,研究印证了农业景观格局与水环境质量之间的理论假设,为下一步研究构建农业景观优化格局和环境风险控制提供基础。 (3)本文应用标准景观情景法分别建立了基于提高农产品产量、提升水环境质量为首要目标的未来农业景观情景1与2,运用生命周期理论与马尔科夫链模拟了基于新型城镇化建设为首要目标的未来景观情景3,分别从水环境质量、经济效益、生态系统服务、生物多样性、农户意愿分析等方面综合评价了未来情景的土地利用效应。结果显示:情景1具有最高的农业经济效益产出与农户农业收入;情景2可获得最佳的水环境质量效果,而且生态服务价值相对较高,并具有理想的生物多样性;情景3在人口、住宅急剧增加的情况下依然能保持稳定的经济与生态环境。而从农户意愿分析的结果显示情景1的设计更为农户所接受,情景2的生态环境是农户所期望的。上述3种情景设计规则均是基于试验模拟或实证分析的,具有现实可行性,可为决策者或相关利益者规划未来农业农村发展、生态环境保护和土地利用模式选择提供直接的依据。 (4)本文从农业景观格局优化、农户行为与意识引导、农业和土地政策调控3方面探讨了未来农业土地利用的环境风险控制途径。农业景观格局控制包括空间格局上进行景观格局优化,景观单元上进行生态设计;农户行为与意识引导包括引导农户决策行为、生活污水与固体废弃物处理行为、养殖行为,影响农户耕作意识、环境保护意识;农业和土地政策调控包括完善粮食价格与农业补贴机制、生态建设与生态补偿机制、相关政策的制定等。


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