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黑龙江省黑土生态系统能值分析及其管理研究

作　者: 雷佳
导　师: 张雪萍
学　校: 哈尔滨师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 黑土能值分析能量平衡可持续发展生态农业
分类号: F301
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

黑龙江省黑土区是我国重要的粮食生产基地,粮食产量直接关系到我国粮食安全和我国国民经济的可持续发展。上个世纪九十年代以来,在技术革命的影响下粮食增产增收,但是近几年增长幅度不是很大,主要原因是开垦过程中各种自然条件和人为因素的影响,导致土壤侵蚀日趋严重,黑土有机质含量逐年下降。耕作黑土生态系统面临着入不敷出的现状,对于未来的农田生态可持续发展具有严峻的挑战。因此,黑土区农田生态系统的现状和存在的问题成为了政府和科学家们关注的焦点。本文运用能值分析理论对黑龙江省耕作黑土生态系统进行物质与能量方面的研究,通过查找资料、野外调查、计算机数据处理等办法对投入到耕作黑土生态系统中的自然环境可更新能源、自然环境不可更新能源、不可更新工业辅助能、可更新有机能,进行逐项计算,通过具体的能值指标,分析自然、人、社会经济活动、科学技术等对耕作黑土生态系统的影响和贡献。此方法解决了原本在农业生态系统内不能相加和相比较的各种工业能和各种生物质能,现在可以在太阳能值这个共同的实质上相加相比较,从而全面客观的分析自然资源与人类社会经济活动对黑土地的影响,以及黑土资源的可持续利用状况。本文的创新之处,首先在研究样地的选择上:黑龙江省黑土总面积482.5公顷,黑土农业耕地面积360.6万公顷,是黑龙江省主要的耕作土壤,在对黑土分布所覆盖的主要市、区、县进行集中分布统计,结果发现:哈尔滨呼兰区、海伦市、哈尔滨巴彦县、齐齐哈尔拜泉县、绥化市黑土分布最为集中,在这五个点中呼兰区的康金镇黑土农业耕地174168亩、占全镇总面积的80%以上,巴彦县的兴隆镇黑土农业耕地面积2158311亩,占农业耕地总面积的92.1%,对黑土研究具有很强的代表性;这两个采样点黑土自然分布区域与行政区域基本吻合,对今后数据统计的完整性和调查、分析的系统性提供了必要的基础条件;其次运用了能值的分析理论,通过能值分析指标直接将土地的利用状况、土地的生产力状况、当地的经济发展水平、农田生态系统对自然环境的依赖程度以及黑土可持续发展潜力诊断出来,并对农田生态系统存在的问题给予了科学合理的改良建议。能值分析结果表明:近五年内黑龙江省耕作黑土生态系统在投入能中,可更新自然资源能值少,不足总能值投入的10%;购买能值中工业辅助能值占总能值投入的90%以上,其中化肥和农用机械动力能值比重很大,这一方面说明农业机械化水平较高,另一方面也说明农业化肥的投入量很大;可更新有机能的投入不足总能值的1%,主要原因一方面是机械作业之后对蓄力的需要减少,牲畜饲养量随之减少,有机肥减少,另一方面秸秆还田少之又少,农田生态系统对于购买能值的依赖使得对土地本身的环境压力增大,环境负载率五年持续增长。生态系统能值可持续发展指数(ESI)在1到10之间,则表明该地经济系统还是充满活力和发展潜力的,黑龙江省耕作黑土生态系统ESI在2005年最高值达到9.2,2009年在2左右徘徊,说明系统正朝着可持续发展方向努力。为了更好地维系耕地物质与能量的平衡关系,走可持续发展道路实现农田生态系统的最大生态效益,走可持续发展道路,基于能治分析理论,我建议主要从以下五个方面对耕作黑土生态系统进行调控:一是扩大系统基础能源;二是提高农业生产力,加强可更新资源利用率;三是调整来自系统外的购买能值投入,减轻环境负载率;四是完善生态农业科学技术支持体系;五是稳步推进土地规模经营,将土地资产化、产业化。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-12
引言  12-13
第1章绪论  13-18
  1.1 选题背景  13
  1.2 研究意义  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-15
    1.2.1 国外耕地保护与利用现状  14
    1.2.2 国内农田耕地保护与利用研究现状  14-15
  1.3 研究内容、方法与技术路线  15-18
    1.3.1 研究内容  15
    1.3.2 研究方法  15-16
    1.3.3 技术路线  16-18
第2章黑龙江省耕作黑土生态系统能值分析的理论基础  18-25
  2.1 能值理论的基本概念原理  18-19
    2.1.1 能值  18
    2.1.2 能值转换率  18
    2.1.3 能值分析  18-19
  2.2 能值理论的主要指标体系  19-22
    2.2.1 净能值产出率  19-20
    2.2.2 能值投资率  20
    2.2.3 能值自给率  20
    2.2.4 环境负载率  20-22
    2.2.5 能值密度  22
    2.2.6 人均能值用量  22
    2.2.7 可持续发展指数(ESI)  22
  2.3 能量分析和能值分析的区别  22-23
  2.4 农业生态系统能值分析的基本步骤方法  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章黑龙江省耕作黑土生态系统能值分析  25-53
  3.1 研究区域概况  25-29
    3.1.1 黑龙江省自然条件概况  25-29
    3.1.2 巴彦县兴隆镇自然条件概况  29
    3.1.3 呼兰区康金镇自然条件概况  29
  3.2 兴隆镇农田生态系统的能值分析  29-41
    3.2.1 确定边界  29-30
    3.2.2 绘制农田生态系统的能值示意图  30
    3.2.3 编制能值分析表  30-36
    3.2.4 建立兴隆镇能值评价指标体系  36-41
  3.3 康金镇农业生态经济系统的能值分析  41-51
    3.3.1 确定边界  41
    3.3.2 绘制农田生态系统的能值示意图  41
    3.3.3 编制能值分析表  41-46
    3.3.4 建立康金镇能值评价指标体系  46-51
  3.4 本章小结  51-53
第4章耕作黑土土壤环境能量平衡分析  53-57
  4.1 土壤有机质的能量  53
  4.2 土壤动物的能量  53
  4.3 土壤凋落物的能量  53-54
  4.4 农田秸秆携带的能量  54
  4.5 本章小结  54-57
第5章黑龙江省耕作黑土生态系统管理措施  57-61
  5.1 耕作黑土生态系统改良办法  57-58
    5.1.1 扩大系统基础能源  57
    5.1.2 提高农业生产力加强可更新资源利用率  57
    5.1.3 调整购买能值投入降低环境负载率  57-58
  5.2 完善生态农业科学技术支持体系  58
  5.3 集约化管理推进土地规模经营  58-59
  5.4 建立政策法律保护措施  59
    5.4.1 开展国情国策教育增强农户珍惜土地意识  59
    5.4.2 建立农业耕地保护动态监测系统  59
  5.5 建立生物保护措施[58]  59-60
    5.5.1 开发肥料新技术改良土壤增强土壤活性  59-60
    5.5.2 采用土壤保水剂  60
  5.6 建立农业保护性耕作措施  60-61
    5.6.1 采用秸秆覆盖方法  60
    5.6.2 采用免耕或少耕方法  60-61
结论与讨论  61-64
参考文献  64-68
附录  68-70
攻读硕士学位期间发表的学术论文  70-72
致谢  72

黑龙江省黑土生态系统能值分析及其管理研究

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