复合农林业分析论文

2022-04-18

摘要本研究选取了11个典型指标,采用主成分分析法(PCA)和层次分析法(AHP)相结合的方法对湖北省西部山区农林复合发展生态安全进行了综合评价。今天小编给大家找来了《复合农林业分析论文(精选3篇)》仅供参考,希望能够帮助到大家。

复合农林业分析论文 篇1:

农林复合经营规划设计研究概述

摘要:文章概述了农林复合经营系统的基本内涵,并从指导原则、设计步骤、评价方法、技术手段等方面对农林复合系统规划设计进行了总结。

关键词:农林复合经营;规划设计;

农林复合经营既是一种古老的土地利用方式,又是一门新兴的研究领域,由于各国的自然、社会经济条件的不同,使得农林复合经营至今尚未完全统一、普遍认可的定义,我国学者从不同角度对其做了不同的解释。其基本内涵可以概述为:农林复合经营是以生态学、经济学和系统工程为基本理论,并根据物种的生物学特性进行的时空搭配,形成多物种、多时序、多产业和多层次的合理的人工复合生态系统。为了建成稳定、多样和高效的林农复合经营系统,发挥其最大的经济、社会与生态效益、必须进行科学的规划设计。

1 农林复合系统规划设计指导原则

农林复合系统进行结构设计时考虑的因素比较复杂,涉及生态、社会、经济等多方面,本文综合李文华、刘洋、章家恩、王锐等的观点[1-4],将农林复合规划设计的原则概括为以下几点:

(1)适地适树原则:树木与作物品种的生态学和生物学特性的多样性,使得农林复合系统结构设计必须充分考虑适地适树原则;(2)结构最优原则:不仅要求设计的系统具有结构稳定性,保证能量金字塔的生态规律,还要符合结构优化原则,尽可能运用各种方法对系统的结构进行整体优化设计,提高系统的稳定性和生产力等;(3)效益原则,包括生态效益、经济效益、社会效益等,所设计的模式和物种的选择在优先保证当地农民生活基本需求的基础上,还应具有良好的生态效益,使综合效益最大化;(4)可持续性原则:人为的干扰不能超过土地的承载力,要考虑环境的自我维持与恢复,此外,要考虑人力、物力、财力以及技术的投入能力,确保在农林复合系统的建立和运转过程中达到循序渐进、当前利益和长远利益相结合的目的。

2 农林复合系统规划设计步骤

(1)收集规划区域的农、林、牧、副、渔业等的历史和现状等资料,结合当地经济社会发展、文化背景和农民的需要,找出研究当地生态环境中的有利因素和限制条件,确定规划的总体目标;(2)调查规划区域的自然条件,包括气候条件、水文条件、植被状况、地形条件及土壤条件等,提供基础信息;(3)在农林复合系统设计的原则和理论指导下,坚持可持续发展理念,实现系统内各组成成分和结构的合理配置。(4)规划设计需经行业多位专家、当地政府、研究区的农民多方参与评定,进行初步审定;(5)根据科研测试数据,分析投入和产出的经济效益,预测今后在当地产生的综合效益和社会效益;(6)编制设计方案,以便进行全面评审和今后的实施检查;(7)建立实验区进行实践检验,在此过程中,要监控不同阶段的效果,对已出现的问题做出及时调整,以趋向整体结构合理化、功能最优化[5]。

3 农林复合系统规划设计评价方法及应用

目前,对于农林复合经营主要是通过以下几种方法[6],对结构、功能和效益等三个主要指标进行评价的:

(1)灰色关联度分析法:是一种定量化比较分析方法。温熙胜等[7]在三峡库区农林复合种植模式评价中应用了此方法,薛建辉等[8]在江苏省建湖县近湖乡池杉密度试验林内间作物产量与环境因子关联分析中同样应用了此方法。

(2)层次分析法:是将决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。蔡国军等[9]应用此方法对定西安家沟流域的3种典型农林复合模式进行了评价研究。

(3)能值对比分析法:该方法是通过分析数据,确定农林复合生态系统的边界和内容,绘制系统能量图解,编制能值分析表和能值分析评价表,选择性建立能值分析指标,根据选定的能值指标,分析不同复合模式的差异。靳雪艳等[10]在紫色土区不同农林复合模式的评价研究中应用了此方法。

(4)模糊综合评判法:是一种基于模糊数学的综合评标方法。贝军等[11]在莲花池试区农林复合生态系统树种选择的研究中应用了此方法。

(5)多目标灰色局势决策法:是通过计算机数据处理将间作作物配置局势优化排序,选出经济上合理、生产上可行的间作作物组合供应用时参考。薛建辉[12]在综合评价江苏里下河滩池杉幼林林下间作作物组合优化中应用了该方法。

(6)集对分析法:在传统定性分析的基础上定量地描述决策对象的各目标之间的同异反联系,并在此基础上研究有关系统的联系、预测、控制、转化问题。刘金福等[13]应用集对分析方法对杉木-油桐、杉木-油桐-仙人草、杉木纯林等3种复合经营模式的经济、生态、杉木生长、社会效益进行综合评价。

有时候,需要多种方法进行综合评判,例如刘云华[14]在对黑龙江省彩叶树种的综合评价中应用了层次分析法与模糊评判法;李昌晓等[15]在对黄土高原、秦巴山区不同地域的几种典型混农林业模式进行综合评价中,应用了层次分析-模糊评判方法。

4 农林复合系统规划设计技术手段

3S技术是遥感技术(Remote sensing,RS)、地理信息系统(Geography informationsystems,GIS)和全球定位系统(Global positioning systems,GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术[15]。3S集成技术提供了新一代的观测手段、语言描述和思维工具[16],它的发展与应用为宏观规划提供了可靠便捷的数据以及分析手段,在农林复合生态系统设计规划、结构与功能方面起着越来越重要的作用[5]。Unruh等[17]在非洲利用GIS来确定不同的农林复合经营模式的适宜区域。刘金勋、李文华等[18]应用GIS对山东省菏泽地区典型的农桐间作宏观规划进行了研究,GIS强大的功能支持了农林复合经营系统的规划与设计工作更有效的开展。陆锋等[19]应用了遥感与地理信息系统技术,对西双版纳热带地区农林复合规划项目进行了研究。唐政洪等[20]基于GIS研究了张家口郭家梁试验场的小区农林复合经营的侵蚀控制模拟,建立了小流域侵蚀产沙模型以及植物篱侵蚀控制模型。

5 总结

农林复合规划设计今后在实现的过程中,不仅要借鉴已有的研究经验,还要重视引入更科学的数学分析手段,借助地理信息系统技术的不断发展,使农林复合系统的规划设计在结构优化、功能等方面发挥出前所未有的作用。

参考文献

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[2] 刘洋,胡开波,刘凯等.农林复合系统结构设计探讨[J].林业经济,2010,10:79-84.

[3] 章家恩,骆世明.农业生态系统模式的优化设计探讨[J].热带地理,2001,21(1):81-85.

[4] 王锐等.农业景观生态规划原则及其应用研究-中国生态农业景观分析[J].中国生态农业学报,2004,12(2):1-4.

[5] 陈卫平,朱清科,薛智德,张惠.农林复合系统规划设计的研究进展[J].西北林学院学报,2008,23(4):127-131.

[6] 王虎.北京市区域林下经济复合度评估研究[D].北京:北京林业大学,2011.

[7] 温熙胜,何丙辉,张洪江.灰色关联度分析方法在三峡库区农林复合种植模式评价中的应用[J].西南大学学报,2007,29(7):111-115.

[8] 薛建辉,徐友新,张正跃等.林农复合系统的间作物产量与环境因子关联分析[J].南京林业大学学报,2001,25(5):17-20.

[9] 蔡国军,张仁陟,莫保儒等.定西安家沟流域3种典型农林复合模式的评价研究[J].水土保持研究,2008,15(5):120-124.

[10] 靳雪艳,朱首军,周涛等.紫色土区不同农林复合模式的能值对比分析[J]. 西北农林科技大学学报,2010,38(4):107-114.

[11] 贝军,刘书峰,靳贵华.莲花池试区农林复合生态系统树种选择模糊综合评判初报[J].河北林业科技,1995,8(增):8-10.

[12] 薛建辉.灰色局势决策在林下间作作物组合优化中的应用[J].生态学杂志,1991,10(2):32-35.

[13] 刘金福,洪伟,何宗明等.应用集对分析法优选杉木复合经营模式研究[J].福建林学院学报, 2000,20(1):52-55.

[14] 刘云华.基于层次分析与模糊评判法的彩叶树种综合评价[J].福建林业科技, 2010,37(4):31-37.

[15]李昌晓,李昌阳,汤兴华.几种典型混农林业模式的综合评价[J]. 西南师范大学学报, 2003,28(2):288-293.

[16] 张年生,赵春燕.3S技术在景观生态学中的应用研究[J].大庆师范学院学报, 2009,29(3):50-52.

[17] Unruh J D,Lefebvre P A. A Spatial Database Approach for Estimating Areas Suitable for Agroforestry in Subsaharan Africa:Aggregation and Use of Agroforestry Case Studies. Agroforestry System,1995,32:81-96

[18] 刘金勋,李文华,赖世登.地理信息系统技术在农林复合经营设计中的应用[J].农业系统科学与综合研究,1996,12(4):249-252.

[19] 陆锋,李红旮,李芝喜.应用遥感与GIS技术进行热带林保护区乡村混农林业规划[J].热带地理,1998,18(2):103-107.

[20] 唐政洪,蔡强国,许峰等.基于GIS的农林复合经营的侵蚀控制模拟研究[J].水土保持研究,2001,8(4):170-174.

作者简介:景艳丽(1986-),女,宁夏人,北京林业大学林学院2009级研究生,研究方向:森林经理。

作者:景艳丽

复合农林业分析论文 篇2:

湖北省西部山区农林复合发展生态安全综合评价

摘 要 本研究选取了11个典型指标,采用主成分分析法(PCA)和层次分析法(AHP)相结合的方法对湖北省西部山区农林复合发展生态安全进行了综合评价。结果表明,森林覆盖率、年均降雨量、单位面积病虫害发生率和土壤有机质含量是影响区域农林复合系统生态安全的主要因素;神农架、房县、郧县和竹山一带生态安全指数较高;枝江、松滋、利川、始建、恩施、宜恩等地区生态安全指数较低;湖北省西部山区农林复合发展生态安全格局整体呈现北高南低、西高东低的趋势。

关键词 秦巴山;武陵山;区农林复合系统;生态安全;综合评价

农林复合系统又称为农林复合生态系统、复合农林业等,是人们为了在实现农业生产的同时又兼顾一定生态服务功能而建立的综合生产系统,是现代农业发展的新模式[1]。农林复合系统建立的初衷和目的各有不同,但最终目标都是为了提高土地、水分、光照和肥力等资源的利用效率,增加土地生产力并提高生态效益[2]。农林复合系统相对于传统农业,具有环境友好、生产清洁、资源利用高效和可持续发展的特点,是我国乃至世界在生境脆弱區及重点生态保护区发展现代农业的重要途径[3-4]。湖北省从产业结构来看是我国农业、林业大省,据统计,截至2017年底,湖北省总耕地面积达5 240万公顷,林业用地面积8 500万公顷,森林覆盖率38.4%,具有农林复合发展的巨大潜力。

前人对于建立湖北省农林复合系统展开过一些工作。然而,关于农林复合发展过程中的生态安全问题仍然缺乏研究,尤其是针对湖北省西部山区这个重要的生态屏障区的有关研究成果至今未见报道。本研究对湖北省西部山区农林复合发展的主要县区、乡镇有关统计最新数据进行了收集,结合农、林业生态安全影响的来源和作用方式,选取了影响当地农林复合系统发展的11个综合评价指标,采用层次分析法(AHP)法确定因子权重,基于主成分分析法(PCA)降维后,构建综合评价模型对所研究区域的生态安全性进行了评价。该研究能够为湖北省及我国其他类似区域的农、林业协调可持续发展以及区域产业结构调整的科学决策提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

湖北省西部山地位于东经108°53′10″~112°42′0″,北纬29°17′24″~33°12′36″,海拔300~2 500 m,由西北部的秦巴山地东南角和西南部的武陵山组成。其中秦巴山片区多年平均气温15.4 ℃,多年平均降水量为769.6 mm,降雨量多集中在6—9月,表现为东南部略多于西北部。武陵山片区平均气温16.9 ℃,多年平均降雨量1 215.6 mm。

1.2 评价指标

本次选取了影响当地农林复合系统发展生态安全性的11个评价指标(人口密度、年均温、降雨量、森林覆盖率、光照、土壤有机质、土层厚度、涝灾、土壤pH值、单位面积病虫害暴发率和空气优良指数)构成评价指标体系。指标选取理由如下:1)干扰因素分为人类活动干扰和自然灾害干扰两大类,是生态安全不可回避的话题,人为干扰以人口密度(人/hm2)最具代表,而影响当地农、林发展生态安全比较常见的自然灾害为涝灾频度(次)及单位面积病虫害发生率(%);2)降雨量(mm)、年均温(℃)、光照(lx)和森林覆盖率(%)为典型的农、林业发展基础条件;3)土壤有机质含量(g·kg-1)、土层厚度(cm)、土壤pH和空气质量指数这四个指标是农林复合系统生态服务功能的体现。

1.3 评价方法与基本原理

系统工程理论中的AHP法是一种较好的权重确定方法,该法能充分考虑专家主观意见,保证结果的正确性,且两两比较、即时一致性检验的打分方式又能避免直接打分所造成的主观性过强的缺陷[5]。然而AHP法依然存在一定主观性,为做改善,本研究采用PCA法对指标进行降维,结合AHP得出的权重进行分析,从而充分考虑数据本身的客观规律。

2 结果与分析

2.1 指标权重

指标权重结果如表1所示,可以看出,病虫害、人口密度和涝灾被认为是威胁湖北省西部山区农林复合系统生态安全的主要因素。即自然灾害频繁或人口密度较大的区域不宜发展农林复合系统。另外,降雨量、病虫害和土壤有机质对农林复合系统生态安全也影响较大,其中降雨量和土壤有有机质代表了农、林产业基础条件,而病虫害则是该地区农林复合发展需要重点防治的对象。年均温、土壤pH值和光照三个因子对湖北省西部山区生态安全影响十分有限。

2.2 生态安全综合评价指数

生态安全综合评价结果表明(图1),神农架、房县、郧县和竹山县一带生态安全指数较高。该片区位于秦巴山区,拥有良好的自然条件和较高的次生林覆盖,同时人口较少,是发展复合农林业的优势区域。枝江县、松滋县位于汉江平原与武陵山交界处,农业发展模式以传统种植业为主且人口密度较大,因此生态安全指数低。武陵山域内的利川、始建、恩施、宜恩等地区生态安全指数较低。

3 结论与讨论

本研究结果表明,森林覆盖率和降水量是提高区域生态安全综合评价指数的主要因素,这是因为森林是体现农林复合系统生态服务功能的核心,而降水量又是影响农、林业生产的关键因素[6]。相反,病虫害、涝灾和人口密度则为导致局域生态安全综合评价指数降低的主要因素。灾害会直接导致生物生产力降低,而区域产业结构也是与人口密度密切相关的。有研究结果显示,人口密集地区农业及基础设施用地增加,林业用地极易受到压缩,从而使其生态服务功能降低[7]。因此这些区域发展应以满足人类生存为主,尽量避免发展不适宜林业带来高投入低产出现象。

湖北省西部山区农林复合发展生态安全格局整体呈现北高南低、西高东低的趋势。神农架、房县、郧县和竹山县一带生态安全指数较高,该片区可通过农林间作、循环农业等新模式提高山区农民收入,并减少传统农业发展模式对生态环境的破坏[8]。枝江县和松滋县毗邻汉江平原属于城郊生态系统,生态安全指数较低,发展农业应以粮食、蔬菜、水果以及禽蛋肉类生产为主,近郊满足城市人口需求,从而形成人口对山区的资源索取的屏障,同时可兼顾一定程度的林业建设,使之具有一定的净化吸收和休闲娱乐功能[9]。利川、建始、恩施和宜恩等地区生态安全指数较低,是因为这些地区受到涝灾和病虫害的威胁严重,因此,这些区域农林复合系统发展要以灾害防治为主。

参考文献:

[1] 周娇.农林复合经营环境动态监测管理系统研究[D].长沙:中南林业科技大学,2017.

[2] Kass D C L. Agroecology: The science of sustainable agriculture[J]. Agroforestry Systems, 1996,35(1):111-115.

[3] 张明如,翟明普,尹昌君,等.农林复合生态系统的生态学原理及生态经济功能研究进展[J].中国水土保持科学,2003(4):66-71,77.

[4] 高超.湘北农林复合生态系统土壤重金属空间分异及动态变化研究[D].长沙:中南林业科技大学,2015.

[5] 满卫东,刘明月,王宗明,等.1990—2015年三江平原生态功能区水禽栖息地适宜性动态[J].应用生态学报,2017,28(12):4083-4091.

[6] 谷瑶,朱永杰,姜微.农林复合系统生态服务功能研究综述[J].热带农业科学,2015,35(10):57-63.

[7] 杨占彪,杨远祥,邵继荣,等.基于参与性调查农户对农林复合系统的认知与响应——以川中丘陵区为例[J].四川农业大学学报,2011,29(2):286-293.

[8] 李岩泉,何春霞.我国农林复合系统自然资源利用率研究进展[J].林业科学,2014,50(8):141-145.

[9] 胡仁华.城郊农林复合生态系统建设与管理[J].湖北林业科技,2002(3):22-25.

(责任编辑:刘昀)

作者:康迪

复合农林业分析论文 篇3:

辽西北地区典型农林复合模式改良小气候研究

摘要2013年在辽宁省彰武县选取4种典型农林复合模式对改良小气候情况进行了对比研究,结果表明:对小气候的改良效果中,模式大扁杏-花生-玉米>大扁杏-麻黄草>樟子松-花生>原始荒地,3种模式能不同程度缓和辽西北荒漠化地区的缺水状况,减少水分蒸发散失,对于改善辽西北地区脆弱的生态环境具有重要意义。

关键词农林复合;小气候;温度;风速

对辽宁省生态环境的调查结果表明,辽宁省荒漠化土地面积已达1 000 hm2,主要分布在科尔沁荒漠化地区南缘地带阜新、彰武、康平和法库部分地区。其中,位于122°23′ E,42°50′ N,地处科尔沁荒漠化地区东南部的彰武县,三面与内蒙古科左后旗毗邻,是辽宁省荒漠化危害最严重的地区之一。

1 研究区概况与研究方法

1.1研究区概况研究地区位于辽宁省西北部彰武县,科尔沁荒漠化地区南部,42°07′~42°51′ N、121°53′~122°58′ E之间。全境地势北高南低,海拔最高(西北部)为313.1 m,东西长87.5 km,南北宽79 km,总面积3 641 km2。彰武属温带季风大陆性气候,四季变化明显,雨热同季。年均降雨量450~500 mm,主要集中在夏季,占全年降雨量的70%,年蒸发量1 300~1 800 mm;全年主导风向西南风,冬春两季风大且持续时间长,风速为4.5~5.0 m/s;年平均温度7.1 ℃,最高温度37.4 ℃,最低温度为-30.4 ℃,10 ℃以上积温2 890 ℃;平均相对湿度61%,最大相对湿度78%,最小相对湿度48%,平均无霜期156 d;平均冻土深度1.11 m,最大冻土深度1.48 m,最小冻土深度0.68 m;地下水位2 m以下。树木30科54属111种,森林覆被率40%,植物生长期(>5 ℃)为180 d。试验地0~100 cm的土壤基质为风沙土层,砂粒含量>98%,粘粉粒含量<2%,沙层深厚,达30 m左右。

1.2样地布设2013年5月在研究区域内选定该地区有代表性的3種农林复合模式:大扁杏-花生-玉米(A)、大扁杏-麻黄草(B)、樟子松-花生(C)3种模式在开垦利用之前为原始荒地;同时选择相同立地条件下的原始荒地(D)为对照(表1)。在每种复合模式下随机布设3块面积20 m×20 m标准地。

1.3采样方法在大扁杏-花生-玉米(A)、大扁杏-麻黄草(B)、樟子松-花生(C)和原始荒地(D)4种模式下的共12块标准样地中,每块样地布设气象观测点。分别测定展叶初期至枯叶期(2013年5~10月)各模式内的小气候因子,从6:00到18:00每小时测定一次。观测项目包括风速、空气温度、空气湿度、土壤温度等。风速、气温和湿度测定高度距地面1.2 m。土壤温度用地温表和曲管温度计分别测定0、5和10 cm深度土壤温度。根据所测定的数据,分别计算平均值。相关数据处理采用SPSS、Excel等软件等进行统计分析处理。

异影响了其温度调控效果。

2.3不同农林复合模式下的土壤温度变化与气温相似,农林复合系统内的地温也发生了相应的变化。地温的变化主要受太阳辐射和地面有效辐射的影响较大,由于树冠的遮荫,夏季复合系统内日辐射量减少,春秋季阻止地面放热,使得地面平均温度和浅层土壤温度均有较大影响[3]。由表4可知,在5、9、10月份农林复合系统内的地表和地下5 cm平均温度比对照荒地高1~2 ℃;农林复合系统和对照的地下10 cm平均温度差别不大。6、7、8月份对照原始荒地地表和地下5 cm平均温度比农林复合系统高1~3 ℃;对照和农林复合系统的地下10 cm平均温度亦差别不大。

2.4不同农林复合模式下的湿度变化由表2的相对湿度及表5的露点值情况可知:不同农林复合系统内的湿度差小,各农林复合系统湿度在所测定月份中均较对照荒地大。5、9、10月份湿度是模式A>模式C>模式B,6、7、8月份湿度是模式A>模式B>模式C。这是由于5、9、10月阔叶树叶处于展叶和落叶阶段,蒸腾作用和对地下的水分的吸收相对于7、8、9月份低,此外也受林内作物的物候时间影响,导致了上述结果的出现。总体来说,农林复合系统可以提高系统内空气湿度,缓和辽西北荒漠化地区的缺水状况,减少水分蒸发散失,有利于农作物种子萌动和幼苗生长,同时也有利于土体内其他微生物的活动。

表5不同农林复合模式下月平均露点值℃

模式5月露点与气温差6月露点与气温差7月露点与气温差8月露点与气温差9月露点与气温差10月露点与气温差A9.19.0013.011.0017.18.0013.49.708.79.80-1.412.00B7.79.3011.712.6016.29.7012.012.307.111.20-3.013.30C8.58.7011.313.5015.610.6011.712.807.610.80-2.312.70D7.49.208.917.8011.116.709.115.906.111.80-3.513.70

3结论

农林复合系统可以提高系统内空气湿度,降低风沙的危害;同时在春秋季节可以阻止林内热量辐射损失,夏季通过蒸腾作用及林木枝叶的阻挡降低林内温度,起到调节系统温度的作用。综合3种农林复合模式小气候调节效应来看,A模式>B模式>C模式,这种对小气候的调节作用,能缓和辽西北荒漠化地区的缺水状况、减少水分蒸发散失,对于改善辽西北地区的脆弱的生态环境都具有重要意义。与此同时,良好的系统环境有利于农作物种子萌动和幼苗生长,同时也有利于土壤内其他微生物的活动,对于农作物的增产丰收具有促进作用。

参考文献

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[3] 张立宇.核(桃)农间作系统小气候效应的研究[D].乌鲁木齐:新疆农业大学,2009.

作者:王娇

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