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3.2 模型在土壤生态系统服务功能研究中的应用
野外试验和观测可为生态系统服务的研究提供翔实的基础数据用于支撑单一到多个评价指标的研究,但这些观测资料需要进行尺度放大,以从短时间尺度到较长时间尺度,从小流域升尺度到特定的地球环境区域,因此,数学模拟在生态系统服务研究评价和预测中越来越得到应用。
近年来,各国科学家开发出一系列的计算机模型来模拟田间尺度到区域尺度甚至全球尺度的生态系统过程。
例如,由全球植被动态模型ORCHIDEE 和基于过程的作物模型STICS 组成的ORCHIDEE-STICS 模型,可以模拟不同植被类型下地表二氧化碳交换和水热交换以及各种土壤过程;RothC 模型是由英国洛桑实验站的科学家们通过对洛桑实验站农田的长期试验数据的统计分析发展而来,可以模拟全球多个区域的农田、草地和森林的碳循环;DAYCENT 模型可以模拟与植物-土壤系统中碳、氮循环相关的主要过程,包括作物生长、水分运移、热量流动、有机碳分解、氮素矿化和固定作用、硝化作用和反硝化作用、甲烷氧化作用和甲烷产生;而SPA模型(Soil-plant-atmospheremodel)是一个多层次生态系统模型,可以用来模拟总初级生产力、冠层水分利用、气孔导度、叶面光合作用、各种土壤过程等。
目前已经有一些研究将模型模拟运用到生态系统服务评价中。例如,Schipanski等[56]采用Cycles 和RUSLE 模型模拟农田过程,通过11 个指标数据评价了美国宾夕法尼亚州农田多种生态系统服务的年际变化以及不同服务间的协同情况,并识别了各服务间最小抵消作用的关键时间点。
Watanabe 和Ortega采用水碳模拟热带草原、农林复合系统、农田、牧场几种土地利用方式转变对生态系统服务价值的影响,得出自然热带草原的生态系统服务价值最高,而常规耕作农田的生态系统服务价值最低。
生态风险评价也是生态系统服务研究中的重要组成部分,生态风险的控制是实现生态系统服务的前提,而生态系统模型可以通过模拟各种生态过程,以探讨不同管理情景的生态风险与效益。
4 亟待进行的探索
2015 国际土壤年对于土壤学界是一个很好的契机,来提升国际和国家政策制定者、土地管理者、农林业和大众对土壤作为生态系统核心的认识。
土壤学工作者应着力于系统地采用多尺度、多目标和多因素集成的生态系统服务,及其与土壤功能联系的评估方法学,从试验和观测资料结合区域空间资料,开发基于生物地球化学循环的生态系统服务与土壤功能评价、诊断和预测的方法学工具,特别是计算机模型,这是进行土壤管理可持续性评价以促进生态系统服务供应的需要,也是区域综合治理技术支撑的需要。
对于中国等发展中国家,土壤学研究的首要任务应是通过研究土壤功能与土壤健康,以探索保证食物安全与保障生态系统服务的主要途径。
由于耕地资源紧缺,高强度、集约化的利用已经是农田利用的主要特征。因此,在土壤学研究中应当优先关注与作物生产相关的过程和条件,应当很清晰地知道利用生态系统服务获取作物产量所应付出的代价和收到的回报。
碳、氮、水足迹是能够表征农业生产对温室气体排放、氮素损失、水分消耗等环境影响的重要指标。然而,当前的研究还仅限于单个指标、单个系统的研究,将三个指标进行集成以探讨综合影响的研究还非常有限。
而且,随着生活水平提高,人类对畜禽类产品的消耗也日益增加。畜牧业对环境的影响也体现为多个方面,同时,其与作物生产也有着紧密的联系。将种植业与畜牧业进行综合研究,探讨其对环境的综合影响,并将经济指标与生态指标相结合,探索生产、生态、经济多赢的关键途径,是当前研究的主要任务。
当前,土壤健康面临着各种威胁,例如气候变化、肥料过量施用、滥用农药、重金属污染、水土流失等,同时,也有一些新的技术手段运用的农业生产当中,例如生物质炭、重金属污染改良剂、有机菌肥等。
如何通过土壤功能和生态系统服务表征,分析影响生态系统服务的关键因子,筛选关键指标及其阈值,评价环境变化和人为干扰下不同生态系统服务之间的协同与抵消作用,从而为土壤可持续管理模式的选取与构建提供方法学基础,亦是当前土壤学研究的重大任务。
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11月7日,生态环境部印发《土壤污染源头防控行动计划》。《计划》提出,到2027年,土壤污染源头防控取得明显成效,土壤污染重点监管单位隐患排查整改合格率达到90%以上,受污染耕地安全利用率达到94%以上,建设用地安全利用得到有效保障。到2030年,各项指标进一步提升。全文如下:关于印发《土壤污染
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土壤是作物生产之母,要让土壤发挥最大效用,就要要去了解自己耕作的土壤有哪些缺点或者限制作物生长的因素,再加以改善这些缺点和消除不利因素,使成为肥沃的土壤。从认识土壤到了解缺失因素,从保育到增进土壤肥力,都是确保作物增产及品质的基础。其实,肥沃的土壤并不难求,只要用良好的土壤管理办
6月28日,中国工业节能与清洁生产协会绿色工厂专业委员会与中国化学制药工业协会联合举办了“绿色制药沙龙”,本次沙龙上中国环境科学研究院土壤与固废研究所副所长谷庆宝对我国土壤环境管理政策法规进行了梳理和介绍。谷庆宝的研究领域涵盖土壤污染的调查与风险评估、土壤中污染物扩散预测与归宿、土
摘要:论文利用文献计量学方法定量分析了土壤质量研究领域的科学文献,结果显示国际土壤质量研究热点从有机质及其组分对管理措施的响应、微生物指标敏感性、土壤质量定义到土壤质量评价方法、评价指标和框架的完善,在农业生产和环境保护中的应用性不断加强。目前,土壤质量的监测及其对土壤修复、全球
南美洲古老农业文明孕育的暗色肥沃土壤引发了全球生物质炭研究热潮。将农业生产过程中产生的有机废弃物经过低温热裂解技术转化为生物质炭并施用于农田土壤中,是一种新的土壤可持续管理途径,且服务于生物质废弃物治理与生态农业。我国生物质炭工业化生产技术及炭基肥制备与施用技术已经形成,土壤增碳
土壤不能承受之重土壤是难以再生的战略资源,时间是土壤形成的一个因素。地球上平均成土速度是1厘米每178年,也就是一寸(3.33厘米)土壤的形成需要593年的时间。心土因为缺乏有机质而肥力低下,表土与人类的繁衍生息、文明发展的关系最为密切。人类从狩猎到定居,从农业文明到工业文明再到信息文明,社
导读推进土壤可持续管理研究,探索可持续土壤管理途径,对于中国社会经济的可持续发展具有至关重要的意义。2015年是联合国第378届大会批准设立的首次国际土壤年,也是期待中达成气候变化国际新机制的关键一年,更是世界各国根据联合国千年发展目标规划各自可持续发展蓝图的关键性一年。联合国环境署和
对于污染场地的污染物的调查,要对污染场地的采样布点、采样方法、样品收集等方面的工作认真对待。本文首先阐述了我国污染场地土壤环境现状,进而提出了污染场地土壤环境管理修复对策,最后对具体实例进行分析。期望通过本文的研究能够对解决污染场地土壤环境问题有所帮助。1我国污染场地土壤环境现状
导读首份《世界土壤宪章》是由粮农组织成员国于1981年粮农组织大会期间构想、编制、磋商和通过的。它是成员国商定的一份重要规范性文书,由全球土壤伙伴关系负责推动实施《宪章》原则。世界在这三十年间面临着日益凸显和严峻的挑战。全球土壤伙伴关系的成员认为,《宪章》所列的13项原则依然有效,但需
摘要:土壤健康评价需要对表征土壤生态系统服务的各项指标和功能进行评估。通常采用土壤质量指标(SQI)进行土壤质量评价,但由于这些土壤质量指标均针对特定的土壤功能进行,导致不同指标之间无法进行绝对值的比较。本文提出了一种土壤质量指标面积法,该方法基于雷达图的面积进行,将土壤化学属性、生
在我们这一代人的记忆中,小学语文课本上有这样的一段话,至今仍难以忘记:“我国幅员辽阔,地大物博,不但有美丽的草原,还有浩瀚的大海、广阔的平原、连绵的群山、现代化的都市……”幼年时的家国自豪感,久久地随着这一段文字烙印在我们的心中。然而,随着一个30多年前所未有的时代变革,如今已过而
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土壤资源的减少使得退化土地的恢复问题越来越突出。1971年联合国粮农组织(FAO)首次提出ldquo;土壤退化rdquo;概念并出版了《土壤退化》。1981年国际自然与自然资源联盟通过了更新或恢复退化土地的方针。土壤作为一种可更新资源,在一定范围内保持着相对稳定,如果超出了这个可塑范围,将表现为不稳定。
过量和不合理使用化肥导致我国土壤严重退化中国是一个地少人多的发展中国家,拥有世界7%的土地,养活了世界22%的人口,同时也消耗了世界35%的化肥,中国农业对化肥的依赖已达到不可取代的地步。化肥的过量和不合理使用带来了一系列不良后果。首先是土地资源的破坏。长期过度依赖化学肥料,加上不合理的
根据印尼肥料生产协会(APPI)公布的数据,今年前四个月印尼农业生产共消耗化学肥料310万吨。其中,尿素消耗量最大,达130万吨,氮磷钾肥料(NPK)次之,达110万吨,而同期有机肥使用量仅22万吨。印尼科学院研究人员表示,土壤需要源源不断的有机物质来提供碳资源,如果土壤失去了碳,肥力将会降低,并预测
由重庆交通大学副校长易志坚教授领衔的课题组经过7年研究,运用力学原理成功实现ldquo;沙子土壤化rdquo;。在位于内蒙古自治区阿拉善盟乌兰布和沙漠的试验基地,课题组继2016年在小试中成功ldquo;变rdquo;出一片25亩左右的绿洲后,今年又完成了中试基地内约4000亩沙漠的土壤化和绿化。易志坚是一位力学
本文共分为三部分,第一部分为概述,介绍了土壤环境质量的相关概念、影响土壤环境质量的因素、评价目的、不同建设项目对土壤环境的影响识别、评价分类、原则、程序、等级划分等内容;第二部分主要介绍了土壤环境质量现状评价及评价,包括评价因子的选择、环境质量现状的评价方法和检验;第三部分主要介绍
编者按:目前,我国还没有一部专门的耕地质量保护方面的法律法规。土地使用者农民的耕地保护意识不强,关键技术应用的补贴力度不够,加之过度开垦、重用轻养、掠夺式经营和不合理耕作方式的影响,不同类型耕作区水土流失和耕地土壤退化、荒漠化均有不同程度的发生,农业生态环境趋于恶化。对此全国政协
从前,这里是一片贫瘠的果园(请自行脑补),后来,这里是一个开放式城市公园泰国MINGMONGKOL绿色公园由LandscapeArchitects49有限公司设计建造,该公园是当地企业积极履行企业社会责任(CorporateSocialResponsibility,CSR),实现场地修复的典型成功案例。公园位于泰国沙拉武里府(Saraburi),毗邻Mittra
英国的土壤变得很糟糕,约翰-昆顿写道,然而政府却行动甚微事实上它的政策反而让问题变得更糟。在英国一些曾经高产的农业用地由于水土流失、碳流失以及被严重破坏的自然环境等原因而处于负收益的风险状态。环境审计委员会发布了关于土壤健康的报告,它指出政府希望土壤管理持续到2030年,但无证据表明政
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