保护农田生态系统的措施

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保护农田生态系统的措施范文第1篇

1. 下图表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系，在t1时经调查该种群数量为N，下列有关叙述正确的是（ ）

A. 在t2时种群个体的数量与在t0时种群个体的数量相等

B. 在t0―t2时间内，种群数量呈“S”型增长

C. 该种群在此环境中的环境负荷量约为N

D. 在t1一t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势

2. 群落演替的过程中，不可能的是（ ）

A. 群落演替主要有初生演替和次生演替两种类型

B. 在群落演替过程中，不同时期群落中的优势种群在发生更替

C. 发生在裸岩上的演替过程：裸岩阶段地衣阶段苔藓阶段草本阶段灌木阶段森林阶段

D. 人类活动对群落演替的影响与自然演替的方向、速度基本相同

3. 下图表示某农田生态系统一年中CO2的释放和消耗状况，其中各数字序号表达的含义分别为：①生产者呼吸释放量；②分解者呼吸释放量；③消费者呼吸释放量；④生产者光合作用消耗总量。有关叙述正确的是（ ）

A. 流经该农田生态系统的总能量可用④表示

B. ②的量越小，说明该农田生态系统施用的有机肥料越多

C. 消费者同化作用的大小可用③表示

4. 以下关于生态系统的叙述中，正确的是（ ）

A. 进入第一营养级的能量一部分储存在有机物中，一部分经过呼吸以热能形式散失了

B. 能量流动与物质循环均可以单独进行

C. 成分包括生产者、消费者和分解者

D. 生态系统的营养结构是食物链，但是不包括食物网

5. 下列关于生态学问题的叙述中不正确的是（ ）

A. 大力植树造林，改善能源结构，提高能源效率，是缓解温室效应的最佳途径

B. 被有机物轻度污染的流动水体中，距排污口越近的水体中溶解氧越多，N、P等无机盐也越多

C. 保护生物多样性，是维持生态系统稳定性措施之―，体细胞克隆等为之提供了技术支持

D. 当水和土壤被重金属污染时，营养级越高的消费者体内的重金属含量越高

保护农田生态系统的措施范文第2篇

关键词：农田碳汇功能；设施蔬菜；生态补偿；补偿标准机制

中图分类号：F325.2 文献标识码：A 文章编号：1009-9107（2016）02-0079-08

农业多功能性是农业及其发展的客观属性，发挥农业多功能性是实现农业可持续发展的客观要求[1]。在建设生态文明的进程中，不仅要关注农业的经济功能和社会功能，更要关注农业的生态功能，这是农业现代化的基本要义之一[2]。在人类耕作管理活动的干预下，通过采用低碳农业生产技术和农作物自身的光合作用，农田生态系统具有巨大的减排增汇潜力，对缓解全球气候变暖具有重要作用[3，4]。但农田生态系统的这种碳汇功能并没有得到相应的经济补偿，以至于人们往往过于关注农业的经济功能，而忽略了农业碳汇所具有的巨大的生态功能。我国于2009年将二氧化碳排放作为硬性约束性指标纳入到国民经济和社会发展的中长期规划，并决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。在这种情况下，化肥、农药、农膜等农业生产资料的工业生产部门势必会面临越来越高的二氧化碳减排成本，从而进一步拉高农业生产资料的价格，最终导致农业生产成本也进一步升高。

因此，如果农田生态系统碳汇功能的生态补偿机制缺失，工业生产部门的减排成本也部分转移到农业生产部门，这无疑将对我国农业的可持续发展构成威胁。蔬菜是我国种植面积仅次于粮食的重要农作物。随着日光温室等现代农业设施的推广及应用，我国设施蔬菜种植面积和产量均有较快增长，其在保障我国城乡居民蔬菜需求的同时也具有巨大的潜在生态服务价值。因此，在减排压力日益增加和碳汇资源逐渐稀缺的背景下，构建设施蔬菜碳汇功能的生态补偿机制对于推动我国蔬菜生产的低碳化发展和提高菜农的收入均具有重要作用。

一、文献综述

早在20世纪90年代，先生就提出：人类对地球竭泽而渔导致的资源枯竭、生态破坏、环境污染、气候异常等问题在后工业时代必将引发人类对自己所创造的文明进行全面反思[5]。近年来，随着全球生态环境的进一步恶化，生态服务的付费问题，也即生态补偿机制作为一个新兴的研究领域成为备受关注的热点。一些学者从宏观视角对生态补偿机制的基本内涵、理论依据、参与主体、主导机制、政策工具、法律基础以及目前存在的问题等方面进行了定性分析[611]。另一些学者基于微观视角对森林、草原、湿地、流域等功能单元的生态补偿机制问题进行了探讨[1216]。上述研究成果为生态补偿机制问题的进一步研究奠定了基础和提供了有益借鉴，但生态补偿机制问题的研究无论是在我国还是发达国家都仍然处于探索阶段，仍存在实证性及应用性的研究欠缺和生态功能单元拓展窄狭等突出问题。

农田生态系统的碳汇功能在缓解全球温室效应方面发挥着重要作用。伯尼（Burney）通过美国农业部门1961年至2005年的数据分析得出，在此期间农作物光合作用所产生的碳汇减少了5.9亿吨的温室气体排放[17]。基于农田生态系统碳汇所具有的巨大生态服务价值，国内外已有一些学者对农业碳汇的生态补偿机制进行了积极探索。目前为止的研究主要集中于以下 两个方面：一是根据国际经验对农业碳汇功能生态补偿的必要性、运行机制及政策措施进行定性分析。理鲍多（Ribaudo）等人对美国温室气体减排、农田碳汇贸易及生态标签等农业生态服务的市场机制进行分析，并提出了该机制有效运行所必须解决的一些问题[13]。张新民依据对我国农业碳减排的必要性和减排增汇潜力的分析，提出建立和完善农业碳汇的生态补偿机制的对策建议[18]。二是基于碳汇功能的生态服务价值及其正外部性对农业生产碳汇功能的生态补偿机制进行实证分析。穆雷（Murray）对美国农业和森林部门能够增加碳汇和减少碳排放的适用性措施进行阐述，并测算了这些措施在不同补偿水平下对减少温室气体排放的贡献率[19]。李颖等人从补偿原则、补偿主体、补偿标准和补偿方式等方面构建了我国粮食作物碳汇功能的生态补偿机制框架，并以山东省小麦――玉米轮作农田生态系统为例对补偿标准进行了设计[20]。但总体而言，我国农田生态系统基于碳汇功能的生态补偿机制问题的研究仍然不够系统和全面，已有研究对我国粮食作物碳汇功能的生态补偿机制进行了探索，但针对蔬菜生产系统碳汇功能生态补偿机制的研究还尚未发现。鉴于此，本文在对相关文献进行梳理的基础上，试图从补偿主体、补偿标准和补偿方式等方面对我国设施蔬菜碳汇功能的生态补偿机制进行系统的设计。

二、农田碳汇功能生态补偿的内涵及理论基础

生态补偿机制是指以保护生态环境和促进人与自然和谐发展为目的，根据生态系统服务价值、生态保护成本和发展机会成本运用政府和市场手段进行调节生态保护利益相关者之间利益关系的公共制度[6]。根据上述生态补偿机制的概念，并结合设施蔬菜生产系统碳汇功能的自身特点，本节对农田碳汇功能生态补偿的基本内涵和理论依据进行分析。

（一）农田碳汇功能生态补偿的基本内涵

生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件和效用[21]。农田生态系统服务大致包括供应服务、调解服务、支撑服务和文化服务，而调解服务则是农田提供的最多样的服务，其中减少温室气体排放和增加生物及土壤固碳就是最为重要的调节服务之一[22]。农田作物及植被通过光合作用合成有机质，吸收大量二氧化碳，进而削弱温室效应，抵制全球气候变暖，具有显著的碳汇功能。目前，针对农田碳汇功能的“生态补偿”已经在美国、澳大利亚和哥斯达黎加等国家得以实施，只是生态补偿在国际上更为通用的叫法是生态服务付费（payment for ecological services，PES），这和我国的生态补偿（ecological compensation）内涵是一致的，均是指根据生态服务功能的价值向生态服务的提供者支付费用，用以弥补创造生态服务所需的成本或者使得生态服务本身所具有的价值得以实现。因此，受益者付费，即生态效益的受益者应该向生态服务功能的供给者支付相应的费用，也就成为生态补偿的基本原则和分配依据。具体到蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿而言，就是要从该项生态服务受益的相关主体向提供该服务的蔬菜生产者进行付费。从经济本质上来看，农田碳汇功能的生态补偿实际上就是将农田生态系统提供的碳汇功能所具有的外部正效应内部化，并将这种正的外部效益在不同主体之间进行让渡，以实现经济利益再分配的过程。但由于碳汇本身具有公共物品的特性，使得这种生态服务的让渡难以在市场上有效实现。因此，外部性与公共物品理论也就构成了农田碳汇功能生态补偿的经济学理论基础。

（二）农田碳汇功能生态补偿的理论基础

农业不仅具有经济价值，而且具有生态价值。农产品作为人类生存和发展最基础的必需品，其经济价值可以在农产品市场上通过交换直接实现。然而，由农田生态系统产生的碳汇所提供的生态服务具有非竞争性和非排他性的特征，是典型的纯公共物品。在农田碳汇功能生态补偿机制缺失的条件下容易引发搭便车行为，从而农田碳汇的生态服务价值是难以充分实现的。这就使得农业生产的社会效益大于农户所能够获得的私人效益，也即是说农业生产的碳汇功能具有显著的正外部性特征（如图1所示）。

根据图1可知，正外部性的存在使得农业生产的边际社会收益MSB大于边际个人收益MPB。在农田碳汇功能的生态补偿机制缺失的条件下，农户仅能够获得农作物的经济价值所实现的个人收益，作为理性经济人的农户就会按照边际个人收益MPB等于边际成本MC的原则进行生产决策，以实现利润最大化，此时达到均衡时的农业产出水平是Q1。而要实现整个社会福利的帕累托最优，则必须遵循边际社会收益MSB等于边际成本MC的条件进行生产，此时达到新的均衡时的农业产出水平是Q2。因此，在农田碳汇功能生态补偿机制缺失的情况下，农业产出水平要小于实现整个社会福利达到帕累托最优时所决定的最优产出水平。农业生产正外部性的存在使得市场机制不能很好地发挥作用，不能通过价格机制来纠正成本与收益的偏差。因此，为了实现资源的最优配置和社会福利的帕累托最优，就必须通过政府的制度手段对农户从事农业生产而创造的碳汇所具有的生态服务价值进行付费或者进行经济补偿，使该公共物品所具有的正外部性内部化，从而纠正由搭便车行为所导致的市场失灵。

三、设施蔬菜碳汇功能的生态补偿机制构建

生态补偿机制的主体框架一般包括补偿主体与补偿客体的明晰、补偿标准的厘定和补偿方式的设计三个方面。其中，补偿主体与补偿客体是基础，补偿标准是关键，而补偿方式则是生态补偿机制有效运行的保障。本节在前文对农田碳汇功能生态补偿的基本内涵和理论依据进行分析的基础上，从补偿主体、补偿标准和补偿方式等方面构建我国设施蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿机制。

（一）补偿主体

补偿主体的明晰是构建蔬菜生产系统碳汇功能生态补偿机制的基础。蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿主体主要是与蔬菜生产行为有着直接、密切利益关系的群体，包括权利主体和义务主体。生态补偿机制的权利主体是指由于对生态系统服务的利用而受益的组织或个人，又称受偿者；生态补偿机制的义务主体则是指生态系统服务的提供者，又称补偿者。根据“受益者付费”原则，生态补偿的权利主体补偿者理应向生态补偿的义务主体受偿者支付一定的费用，以使得生态服务的正外部性内部化。蔬菜生产系统所具有的碳汇功能属于农业生态服务的一种，因此基于碳汇功能的蔬菜生产系统的生态补偿义务主体应该是所有碳汇功能生态服务的受益者。由于碳汇功能主要是减少温室气体排放，从而有效抵制温室效应所导致的全球变暖，因此所有人都应该是该项生态服务的受益者。所以，中央政府作为全体公民的代表应该成为最主要的碳汇功能生态补偿的义务主体。另外，工业企业的生产活动产生了绝大多数的碳排放，是农业碳汇的最大受益者，因此也应成为该项生态服务重要的生态补偿义务主体。蔬菜生产系统的碳汇来自于蔬菜生产过程，碳汇的形成凝结了蔬菜生产者无差别的人类劳动，因此基于碳汇功能的蔬菜生产系统的生态补偿权利主体是蔬菜种植户。

（二）补偿标准

补偿标准的厘定是构建生态补偿机制的核心和难点，也是决定生态补偿机制可行性和有效性的关键。合理的补偿标准能够充分调动生态服务提供者参与生态保护的积极性，以获得足够的动力和能力来改变原来落后的生产方式，达到调整产业结构的目的。生态补偿标准的厘定是以内部化外部效益为原则的。借鉴粮食作物碳汇功能外部效益的计算方法[20]，设施蔬菜生产系统碳汇功能的外部效益可表示为该系统所产生的净碳汇量与碳交易市场碳汇价格的乘积，计算公式为：

由于不同蔬菜作物在生产过程中的投入产出结构存在较大差异，且不同省份蔬菜作物的种植结构也不相同，基于地区可比性和年际稳定性的考虑，本研究采用我国种植最为广泛的设施番茄和设施黄瓜2011-2013年三年平均的投入产出数据对我国省域设施蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿标准进行厘定。本文核算设施蔬菜生产系统净碳汇量的相关数据均来源于历年《全国农产品成本收益资料汇编》和《中国统计年鉴》，其中各价值型指标数据均已通过以2011年为基期的相应的价格指数进行了调整。另外，根据中国碳排放交易网（）的碳交易数据：截至2013年12月31日，我国深圳、上海、北京、广东和天津五个碳交易试点二级市场的总成交量为44.55万吨，总成交额为2 491万元，平均碳汇价格为每吨碳55.91元（约合0.06元/kgCE）。则根据上述数据和计量方法可以得出我国21个省、自治区、直辖市设施蔬菜生产系统碳汇功能的外部效益，也即补偿标准的厘定结果如表2所示。

由表2可知，我国21个设施蔬菜主产省区的碳汇功能生态补偿标准平均为21.37元/亩，相应的净碳汇量平均为356.14 kgCE/亩。其中，各省域设施蔬菜生产系统的碳汇功能生态补偿标准最高的是新疆为29.14元/亩，相应的净碳汇量为485.72 kgCE/亩；其次是甘肃，碳汇功能生态补偿标准和净碳汇量分别为26.67元/亩和444.50 kgCE/亩。农田生态系统碳汇主要来源于农作物的光合作用固碳，新疆和甘肃是我国平均日照时间最长和积温最高的地区，在设施生产系统良好灌溉条件的基础上尤其适合果类蔬菜作物的生长，进而产生的光合作用固碳量也最高。黑龙江省也是我国设施蔬菜生产系统亩均净固碳量较高的地区，为433.37 kgCE/亩，相应的碳汇功能生态补偿标准为26.00元/亩。黑龙江省位于我国的最东北部，虽然受低温气候影响设施蔬菜生产系统光合作用固碳量仅略高于全国平均水平，但其土壤净固碳量却是我国最高的地区，且其设施蔬菜生产过程中由要素投入产生的碳排放量也比全国平均水平低15.33%，综合以上因素使得黑龙江省设施蔬菜生产系统产生了较多的净碳汇量。设施蔬菜生产系统单位面积净碳汇量最低的是浙江省，仅为236.07 kgCE/亩。浙江省地处我国东南沿海，气候湿热，平均日照时间偏低，在一定程度上不利于果类蔬菜的生长，从而导致设施蔬菜生产系统光合作用固碳量很低和农田土壤的净固碳量也偏低；而其设施蔬菜生产过程中由要素投入产生的碳排放量却显著高于全国平均水平；综合以上因素使得浙江省设施蔬菜生产系统产生的净碳汇量处于全国最低水平，其相应的碳汇功能生态补偿标准也最低，为14.16元/亩。

（三）补偿方式

选择交易成本低、兼顾公平与效率又易于操作的补偿方式是生态补偿机制能够有效运行的保障。从生态补偿机制的运作主体上看，生态补偿方式可分为以政府为主导的补偿方式和以市场为主导的补偿方式。出于公平性和执行操作的便利性，我国现行的生态补偿实践中多采用以政府为主导的补偿方式。两种生态补偿方式的运行机制如图2所示。

以政府为主导的补偿方式是一种具有强制性和行政命令式的生态补偿方式，根据补偿途径不同又可以分为资金补偿、实物补偿、技术补偿和政策补偿。资金补偿是政府向蔬菜种植户实施的一种直接财政转移支付，其实质是政府作为全体公民的代表购买碳汇生态服务并无偿提供给所有使用者。由于资金补偿对受偿对象具有直接受益性的特点，该补偿方式是农户最为乐意接受的生态补偿方式。但资金补偿作为一种“补血式”的间接性的生态补偿方式，并不能对生态环境的改善起到直接作用，且单个农户得到的补偿金额一般较少，对于农民家庭的增收效果往往也不明显。因此，具有“造血功能”的实物补偿、技术补偿和政策补偿应该得到足够重视。如通过向蔬菜种植户发放防虫板、配方肥等实际物品可以减少农药、化肥的使用，直接帮助菜农减排增汇；通过向农户无偿提供低碳生产技术培训可以提高蔬菜种植户的低碳生产意识和低碳生产水平；通过对蔬菜主产区进行适当的政策倾斜可以为当地蔬菜产业的发展提供持续动力。“造血式”的补偿方式虽然在一定程度上克服了资金补偿所具有的增汇效果不佳和补偿资金过于分散的缺陷，但也面临实物质量难以保障，技术培训形式化和优惠政策不够灵活等问题。采取多种补偿方式相结合的方式能够克服单一补偿方式的缺陷，但往往需要更为复杂的配套机制和高昂的管理运营成本。

以市场为主导的生态补偿方式是指在各类生态环境标准、法律法规和政策规范的调控范围内，利用经济手段参与环境市场的产权交易。这种补偿方式可以随时发现有价值的市场信息，发挥市场反应灵敏的优势，及时做出理性决策，可以有效避免政府主导下的机会主义和有限理性等缺陷。因此，创新生态补偿方式的设计理念，加强市场方式在农田生态补偿机制中的作用，能够使得多种补偿方式的供给与差异化、个性化的补偿需求在更高水平上保持动态平衡。目前，我国已经建立了深圳、上海、北京、广东、天津、湖北和重庆7个碳交易试点的二级市场，并计划于2017年启动全国碳排放交易体系[27]。相关部门只需建立设施蔬菜生产系统碳汇的计量、监测和评估体系，并允许此部分碳汇以碳排放权的形式进入我国的碳交易市场进行自由交易，即可完成设施蔬菜生产系统碳汇功能生态补偿机制的市场化。另外，由于我国蔬菜种植户的生产规模一般较小，单个农户参与碳交易市场面临交易成本过高和信息租金的问题，因此以区域为单位或委托第三方农业经营组织参与碳交易市场是比较可行和值得探索方法。

综上所述，针对设施蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿方式而言，以政府为主导的补偿方式与以市场为主导的补偿方式相比，其优势在于相对公平、操作简单和补偿方法多样；但其主要缺陷是不能够充分发挥市场价格机制对碳汇资源的优化配置作用。另外，以政府为主导的补偿方式也往往受制于政府的财政预算和面临较高的管理运营成本。因此，我国在逐步完善和构建全国碳排放交易体系的进程中，要更加重视以市场为主导的碳汇功能的生态补偿方式，使碳汇的市场价格成为调节设施蔬菜生产系统减排增汇的有效手段。

四、结论与讨论

建立设施蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿机制对于提高我国农田生态系统碳汇的供给水平和推动我国蔬菜产业的可持续发展具有重要作用。本研究在对农田碳汇功能生态补偿的内涵进行界定和对补偿依据进行理论分析的基础上，从补偿主体、补偿标准和补偿方式等方面出发构建了我国设施蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿机制，并对2013年我国省域设施蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿标准进行了厘定。通过核算设施蔬菜生产系统农田单位面积产生的光合作用固碳量、生产要素投入碳排放量和土壤净固碳量，从而得到净碳汇量，并将其乘以我国碳交易市场的碳汇价格，以此作为设施蔬菜生产系统碳汇功能的生态补偿标准。根据测算结果，我国省域碳汇功能的生态补偿标准平均为21.37元/亩，相应的净碳汇量平均为356.14kgCE/亩。但需要注意的是，我国碳交易市场的发展很不完善，存在着交易价格过低、开发项目领域过窄等问题。目前，我国碳交易市场的参与主体仍然以工业企业为主。由于工业行业之间的碳排放边际减排成本差异并不大，使得碳交易量和碳交易额均比较小，导致碳汇的市场价格持续低迷且波动较大。因此，根据目前我国碳交易市场碳汇价格厘定的补偿标准偏低。1980-2008年我国工业全行业碳排放的边际减排成本为每吨3.27万元[28]，而2011年我国农业碳排放的边际减排成本则为1.91万元[29]。由此推算，我国工业和农业碳排放的边际减排成本存在着约每吨1.36万元的显著差异；但2013年我国碳交易试点二级市场上的平均碳汇价格却仅为每吨55.91元。因此，将农业碳汇纳入碳交易市场不仅能够使得碳汇的市场价格更好地反应供需状况，而且能够使我国农田碳汇功能的生态补偿标准更趋合理和补偿方式更为多样。

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保护农田生态系统的措施范文第3篇

关键词：长江上游；生态系统；GIS；生态退化；指标体系；评价

中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号：0439—8114（2012）19—4247—04

生态退化泛指生态系统朝着物种、生物量、物质能量流动规模减少，结构简单化以及环境状态向不易使生物生存的方面变化。在生态退化的情况下，生态系统不仅无法提供生产力，而且还可能导致生命维持系统的破坏，其终点即物种灭绝。生态退化对于人类社会生存与发展极为不利，会动摇社会经济发展乃至人类生存的生态基础。生态退化是目前全球所面临的主要环境问题，它不仅使自然资源日益枯竭，生物多样性不断减少，而且还严重阻碍社会经济的持续发展，进而威胁人类的生存和发展，生态退化已引起各国政府和学者的重视[1]。在我国，长江上游地区面临着自然生态系统退化严重、农耕地衰退严重、水土流失加剧、水资源和水环境形势严峻、地质灾害频发等重大环境问题。所以为了科学合理地保护长江上游生态功能，必须对长江上游区域生态系统现状有全面了解，对生态系统退化的区域进行研究，使长江上游生态环境保护和治理工作更有效地开展[2]。

1 研究区域概况

长江上游地区，从水系段落划分来看，包括长江源头至宜昌段，地理位置为25°34′—35°27′ N，91°24′—111°28′ E，长约4 511 km，约占长江总长的70%，总落差5 100 m。该区位于我国西部的内陆腹心区域，上游干流流经青、藏、滇、川、渝、鄂6个省、自治区、直辖市，流域范围涉及青、藏、滇、甘、川、陕、渝、鄂、黔9个省、自治区、直辖市的323个县（市、区），流域面积1.054×106 km2，占整个长江流域面积的58.9%。整个长江上游地势西高东低，海拔高度400～5 000 m，相对高差超过4 000 m，区内最高峰贡嘎山海拔为7 556 m[3—5]。

2 技术路线及研究方法

2.1 研究技术路线

2.2 研究方法

2.2.1 评价单元的确定 评价单元的确定对评价方法、过程和结果有重要影响，对长江上游生态系统退化评价的评价单元为100 m×100 m的栅格。

2.2.2 数据指标的标准化 四级指标值是退化评价指标体系的基础，其标准化采用极差法：

Fi=■

其中Fi表示各指标标准化后的数值；Xi表示第i项指标实际值；max Xi表示第i项指标最大值；min Xi表示第i项指标最小值。

2.2.3 指标权重确定方法 采用层次分析法[6]，又称为AHP（Analytical Hierarchy Process）法，是对一些较为复杂和模糊的问题做出决策的简易方法，适用于那些难于完全定量分析的问题。层次分析法的基本原理和步骤是在对问题充分了解后，首先分析问题的内在因素间的联系和结构，建立递阶层次结构模型，如措施层、准则层、目的层等，形成层次结构图；然后同层因素之间对上层某一个因素的重要性进行比较，即“两两比较法”，构造判断矩阵，求得权重系数，并进行一致性检验，如果通过，则求的权重系数可以被接受，否则被拒绝，再重新评判，在单层权重评判的基础上，再进行层间重要性组合权重系数的计算。

2.2.4 评价模型的构建 每一级指标均按以下公式进行计算：

A=■mi × Ai

其中 A为上一级指标数值，mi为第i项的相对权重，Ai表示下一级指标数值，n表示上一级指标包含下一级的指标个数。

2.2.5 InVEST模型 生境退化威胁指数主要采用了美国斯坦福大学研发的 InVEST模型中的生物多样性模型。通过选取人为干扰因子来评价长江上游的生境质量指数，即生境适宜性。人为干扰因子对生物多样性的影响既有正面的也有负面的，保护区和保护物种名录等的建立又可以保护生物栖息地和濒危物种，使生境质量得到一定程度的提高。然而，砍伐木材与薪柴（森林砍伐）、交通、农业活动以及当地居民的日常生活等生产活动或直接破坏生物栖息地，或使栖息地隔离、破碎化，从而导致生境质量的下降。从人类活动的影响出发，本研究选取最易获得且具有代表性的三项指标——道路密度、人口密度和保护区分布来计算生境退化威胁指数。

2.3 研究数据来源

研究数据来源如表1所示。

3 评价指标体系的建立

构建了4个层次的指标体系结构用来评价长江上游生态退化的程度，分别为一级指标、二级指标、三级指标、四级指标。一级指标针对森林、草地、农田、湿地4个生态系统，分别确立森林生态系统退化威胁、草地生态系统退化威胁、农田生态系统退化威胁、湿地生态系统退化威胁等4个指标。二级指标分别为针对不同生态系统的生境质量指数和土地退化威胁指数，生境质量指数是衡量生物生活地域环境好坏的指标；土地退化威胁指数是评价土地质量的指标，是土地受到人为因素或自然因素或人为、自然综合因素的干扰，土地原有的内部结构、理化性状改变或者遭到破坏的程度。三级指标为物种多样性指数[7]、生境退化威胁指数以及土地退化威胁。其中，物种多样性指数反映的是生物多样性，物种多样性越高，生物多样性越丰富；生境退化威胁指数反映的是人为干扰对生态系统的影响。四级指标为最具体的各个数据项，具体的指标体系如表2所示。

4 生态系统退化威胁评价

依据图1的技术路线，首先，生成原始单个指标，包括保护物种栖息地分布[8]、道路、人口密度、保护区范围、土壤侵蚀度、土壤厚度、土壤有机质含量、化肥施用量等。其中，人口密度、化肥施用量是按照县域经济年鉴，用已有的完整属性的长江上游县域矢量图转为栅格图。其次，通过土地利用图提出了4个生态系统栅格图，即森林生态系统、草地生态系统、农田生态系统、湿地生态系统。然后，通过ArcGis 9.3的栅格计算器，用每个指标与每个生态系统栅格图进行相乘处理生成各个系统单个指标栅格图。随后，利用ArcGis 9.3对每个图层做重分类处理，重分类的过程实际就是对每个评价指标进行分级并重新赋值的过程。ArcGis 9.3重分类基于原有数值，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。本研究在对各县的综合分值进行分类来确定生态退化处于何种程度时，将所有指标的分值分为5类，规定得分越大的对生态退化的威胁越小，即这个指标的值越大表明生态退化越轻微。最后，通过专家打分获取评价指标的权重，并赋予已经进行了重分类的评价指标图层，利用ArcGis 9.3软件ArcGis—>Spatial Analyst—>Raster Calculator或ArcGis—>toolbox—> Spatial Analyst tool—>Overlay—>Weighted Overlay工具，将不同指标加权叠加生成最终的综合评价图，包括森林、草地、农田、湿地生态系统。

5 结果与讨论

将森林、草地、农田、湿地生态系统退化威胁评估图进行叠加，得出长江上游生态系统退化评价总图。在此基础上，对整个评价结果进行空间分区，划分出“极度威胁”、“高度威胁”、“中度威胁”、“轻度威胁”、“微度威胁”5个区（图2）。

从长江上游森林、草地、农田、湿地生态系统退化威胁评估图（图2）可以看出，长江上游的4个子生态系统都出现了不同程度的退化，尤其是森林、草地、农田系统，其生态环境状况不容乐观。从图2还可以看出，整个长江上游是从“零星分布”发展为“集中连片”的退化状态，为了保障长江上游生态屏障及生态安全，必须对长江上游生态系统退化引起高度重视，并采取相应措施遏制生态恶化趋势，否则将会给长江上、中、下游带来严重的生态灾害。

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保护农田生态系统的措施范文第4篇

一、土地整理的生物多样性影响分析

对农业区域生物多样性的保护,不能像保护自然生态系统那样通过建立生态自然保护区来实现,农业区域是人类进行生产、生活的地方,因此要保护该区域的生物多样性,不能以牺牲该地区人们的生产、生活为代价,而是应该通过工程措施,对生物多样性从物种多样性、遗传多样性等层次上进行利用与保护。

1.土地整理单项工程的影响

土地整理的目的之一是增加耕地、提高土地利用率。因此,原有未利用地上的原生、次生自然生态系统将被单一的农作物替代,景观多样性将降低,某些生物的生存空间遭到破坏,不仅导致植物、动物的物种多样性的降低,还有可能导致病虫害发生的频率和强度的增加。在土地平整工程中,机械对土壤的扰动,使得土壤环境发生了剧烈的变化,破坏了土壤中的微生物生境,从而导致土壤微生物大量死亡;混凝土渠道的修建对水生生物的影响也较为显著,渠道直且光滑,提高了水的利用率,但却导致渠道中水生生物的死亡。为了营造水生生物生存的环境,通过排水沟设计为水生生物提供避难所。土地整理中排水沟通常不加衬砌,而且在田块的较低部位,由于地下水的渗漏,即使在最干旱的晒田期也能涵蓄一定的水量来保证水生生物的存活;田块间的田埂、道路两侧的农田防护林则可以成为一些动植物的栖息地,对病虫害发生的减少、农田生态系统的生物多样性的维持有着积极的作用。

2.土地整理布局的影响

农地的整理多为实现一定的社会和经济效益,因此在整理布局中,很多只考虑经济性以及耐用性,而忽视了生态的考量,这极不利于农业的可持续发展。为了节省农地整理的资金投入,在修建排水渠道时,对沟渠进行裁弯取直是一种普遍的现象,此外一些地区在田间大量铺设混凝土路面和沟渠,并误认为这是一种高品位的设计,这种混凝土钢筋结构的沟渠,特别是沟渠采用“三面光”的设计,这不仅增加了投资,而且减少了绿地面积和生物栖息的场所,影响了土地生态环境。

生物生存环境的恶化直接减慢了农田物种的扩散,生物的栖息地被混凝土钢筋结构的沟渠隔开,物种的扩散受到影响,导致群体趋向不稳定,造成生物多样性的下降。在土地整理的空间结构上,土地整理中“路成框”的指导思想势必引起项目区的景观破碎,导致植被斑块间的自然连通度降低,进而影响到生物多样性的发展。但是,沟渠和农田防护林的建设在某种程度上减轻了这种威胁。沟渠遍布在整个项目区,而且在沟渠与路相交处有涵管、桥等水工建筑保证沟渠的贯通,这就为一些动物的迁移、植物孢粉的运移提供了可能。农田防护林在项目区也基本贯通,是动植物迁徙的重要廊道。土地整理中防护林的建设提倡选用本地物种,这对保护生物多样性也有着积极的响。

二、土地整理生态化设计

生态保护型整理模式多种多样,有从农地整理结构设计、道路设计和河沟渠设计3个方面构建了保育形模式;有从生态模式、仿自然模式和等级模式3个生态型农地整理模式;有从国内外土地整理研究和实践的新成果中,提出的我国景观生态保护型土地整理设计模式中构想等等。其中可以起到保护生物多样性的方式如下:

(1)田间路不宜使用混凝土结构,尽量采用土石铺路,混凝土结构不具透气性,导致花草树木无法生长,一些小型动物和微生物无法栖息,从而减少了生物的多样性,破坏了该地方的生态平衡。

(2)渠道边坡不宜过陡,尽量设计为缓坡。渠道边坡是许多生物生长和栖息的地方,边坡太陡,渠道水位变化过快,很容易对边坡一带的动植物带来冲击,增加了两边生物的存活难度,因此在修建渠道时应该尽量延长渠道边坡的长度,以增加和稳定两岸动植物的生存空间,在条件允许的情况下,可以修建复式断面的渠道。

(3)笔直无弯道渠道虽然最具经济效益,但就保持生物多样型来说,凹凸多变的渠道无疑是最佳的,笔直无弯道渠道水流湍急,不利周围生物的栖息和藏匿,多变渠道的渠道则可以阻挡、改变水流,稳定水温,同时渠道凹凸处也是许多生物理想的栖息地。

(4)渠道周围规划植栽。渠道周边缺植栽,造成日光直接照射,使日夜温度差很大,对生态的发展亦有不良影响。植栽可提供阴影,缓和水温的变化,制造野生动植物栖息的有利环境。

(5)保留一定的沟塘和低洼地区。沟塘和低洼地的生产力虽然不高,但却是野生动植物良好的栖息生长之所,它可净化环境,减少旱涝。

保护农田生态系统的措施范文第5篇

关键词　地震灾害；生态系统；低碳均衡；重建模式；统筹

中图分类号　F062.2

文献标识码　A

文章编号　1002－2104(2010)07－12－08

doi：10.3969／j.issn.1002－2104.2010.07.002

5・12汶川大地震给四川生态系统造成了巨大破坏。大面积的崩塌、滑坡和泥石流，形成堰塞湖，大面积地表覆盖被摧毁，动植物生存环境被破坏。地震间接影响气候环境。地震及由其造成的次生灾害毁坏作为碳循环中重要组成部分的植被，造成灾区CO2吸收能力下降，碳循环失衡。地震中死亡的大量动植物残体在腐败过程中，滋生大量生态流行病虫害，比如炭疽、疟疾、鼠疫等等，排放出大量CO2，生态均衡被打破。地震成为自然灾害中对生态系统结构和功能破坏最强烈的灾害类型之一。在全球气候剧烈变化的大背景下，加上频繁的地震灾害，生态的健康发展成为了全球越来越关注的问题。特别是汶川大地震，对长江中上游地区生态造成了巨大破坏。本文将针对汶川地震生态结构表现出的高碳化问题，运用生态碳循环理论，采用统筹方法，构建灾后生态低碳均衡模式，通过实施生态重建工程，实现灾区生态系统的低碳化目标。

1　灾区生态系统的结构特征

1.1生态要素系统

中国环境科学研究院对汶川、安县、绵竹、彭州、什邡、北川、都江堰、茂县、平武、青川、文县、理县、江油、崇庆等14个重灾县的遥感数据显示了汶川地震对森林生态系统、草地生态系统、农田生态系统和其他生态系统造成了大面积的破坏(见表1)。

1.1.1森林生态系统

汶川灾区森林资源丰富，植被种类多样：该地震带南端的云南省有“植物王国”和“植物区系的摇篮”之称；四川的被子植物、蕨类植物种类数量居全国第二，裸子植物数量居全国第一。与其他植被组成相比，由于树木生活周期较长，形体更大，在时间和空间上均占有较大的生态位置，具有较高的碳贮存密度，能够长期和大量地影响大气碳库，因此森林生态系统在全球碳循环与碳蓄积过程中起着不可替代的重要调控作用。汶川大地震使四川林业受损严重(见表2)，全省林地损毁493万亩，受损林木蓄积1947万m3，森林覆盖率下降0.5％。

1.1.2草地生态系统

四川草地面积约为0.2亿hm2，占全省幅员面积的42.0％，是四川省绿色植被生态环境中面积最大的生态系统。四川草地主要分布在西部少数民族地区和盆地四周边远山区，其中80％以上分布在甘孜、阿坝、凉山三州。四川草地分布区正是汶川大地震主要区域。草地植被固定了大气中相当大一部分c02，对调节全球气候发挥重大作用。草地生态系统地上碳库不明显，其碳储量绝大部分集中在土壤中。地表土层的破坏将会摧毁草地的根系系统，会导致土壤中有机碳的大量释放。地震是影响内陆草原土壤碳储量最为剧烈的自然活动因素。汶川地震造成的滑坡分布区域面积约48678km2，滑坡总面积711.8km2。大面积滑坡破坏草地的根系系统，使原来固定在草被中的碳素全部释放到大气中；滑坡破坏了原来的土壤结构，使土壤中的有机质充分暴露在空气中，促进了土壤呼吸作用，加速了土壤有机质的分解。

1.1.3农田生态系统

受灾地区共有农田20504km2，其中旱地11018km2，水田9486km2。由于灾区农田总面积70.23％分布于东南部的平原区，因此本次地震对农田的破坏不大。直接损毁农田33.59km2，其中旱地损毁28.94km2，占损毁农田面积的86.16％，水田损毁4.65km2，占损毁农田面积的13.84％。受损农田主要分布于西部山区，其中北川县和平武县农田损毁比较严重，农田损毁面积占了灾区损毁农田的70％。农田生态系统中的碳库是全球碳库中最活跃的部分，是在人类活动干扰下的生态系统碳流动过程。农作物通过光合作用固定大气中的CO2，一部分合成有机质，以食物、饲料等形式存在于植物体内，然后通过人和动物的消耗排放到大气中；一部分成为工业原料储存起来；还有一部分直接用于植物的呼吸消耗、残体腐烂分解释放CO2到大气中，形成农田生态系统的碳循环过程。

1.1.4湿地生态系统

四川湿地总面积42089.57km2，占全省土地面积的8.7％。四川省大于1km2自然湿地主要分布在四川西部，面积20518.22km2，占全省湿地总面积48.78％，是本次地震的主灾区。四川湿地植物主要以草本植物为主，兼有灌木和乔木，共有68科150属299种；湿地动物主要包括122种鸟类，224种鱼类，12种兽类，36种两栖类，15种爬行类。湿地是地球上生物产量最高、生物多样性最为丰富的自然生态系统之一，是生物多样性的特殊栖息地，是重要的碳汇，被破坏的湿地会释放大量的c02等温室气体。湿地生态是生态系统的重要组成部分，也是自然碳循环中的重要组成部分。

1.2生态环境参量

灾区地形地貌复杂，山高谷深，是众多河流的发源地或上游区。地震引起地质滑坡、泥石流增加，泥沙与砾石滑入河流，淤塞河道水库，抬高河床，破坏水体与水库容量，削弱区域防洪能力。灾区气候环境复杂、山体滑坡规模大、水体存在隐患、森林破坏严重，对生态环境造成严重影响。

1.2.1气候参量

在全球的陆地气候环境中，除典型的赤道雨林气候和极地冰盖气候外，受纬度带谱和垂直带谱影响，该地震带上涵盖了多种气候类型：暖温带季风森林草原气候，暖温带季风半旱生落叶阔叶林气候，北亚热带季风落叶常绿阔叶林气候，高原高山寒温带气候，中亚热带季风常绿阔叶林气候，高原高山亚热带季风气候等等，构成了复杂多变的独特气候环境。

1.2.2山体参量

汶川大地震诱发的大规模滑坡受地震烈度、地形结构、土质及构造运动等多方面因素的影响，使得四川、陕西和甘肃山区发生大面积山体滑坡。表3显示，地震烈度越

高，造成滑坡体面积越大，但滑坡个数却不是最多；地震烈度在9度时，造成的崩塌滑坡个数最多，占整个滑坡总数的三分之一以上。地震重灾区汶川县境内产生滑坡体206.5km2，151.08km2林地、16.13km2草地、5.11km2耕地遭破坏，崩塌的滑坡体填充的河流面积3.45km2，各类生态系统服务总价值损失22646万元。

1.2.3水体参量

汶川大地震产生近200个堰塞湖，较大的有35个，其中33个在四川。从短期来看，3―5年的时间里，这些堰塞湖不稳定，余震、雨季都有可能造成溃堤，对生态带来次生灾害。地震造成398座水库出现险情，库堤开裂受损，附属设施受到破坏，水库排水不畅；山崩和大量泥石倾泻到低洼地区的水库中，抬高水库的水位，考验堤坝承受能力。地震引发放射性元素活跃性增强、重金属分布被打破以及化工原料泄露等事件，径流、湖泊水体质量受影响。

1.2.4森林参量

森林具有二重性：当森林发挥稳固水土资源、调节气候的功能时，森林属于环境系统要素之一；当森林特指林木，作为食物链上的生产者时，森林属于生态系统要素之一。5・12地震使受灾区森林植被毁损严重，不少地方昔日青山如今满目疮痍。据四川省林业厅统计，地震造成四川地区泥石流堆积灾害迹地达343万亩，堆积量达42.96亿m3，森林水源涵养功能降低30.24亿t，水土流失潜在条件将使进人长江的泥沙达到10.74亿m3；森林碳汇储备能力每年损失78.1万t，损失价值2.5亿元，森林释放氧气能力降低67.38万t，损失价值2.7亿元。

1.3生态系统整体特征

灾区生态系统要素和生态环境遭到巨大的破坏，在灾区开展生态系统恢复重建，需要结合国际生态发展趋势和国内生态发展战略。这是一项规模宏大的生态重建工程，涉及到自然生态和人工生态，包括灾后恢复的保障系统、环境系统等各个子系统。因此，灾区生态系统是与国内外发展环境息息相关的开放复杂巨系统，其主要特征表现为涌现性、开放性、复杂性、巨量性，如图1所示。

1.3.1余震不断，熵值增大化

汶川大地震受灾面积大，受灾情况严重，受灾地区地形复杂、山体植被损毁严重、水资源受污染、农耕田大面积破坏等复杂的情况，导致生态恢复过程中不断涌现新的问题。余震不断，土壤中存贮的CO2被释放出来；山体、植被、水资源被反复破坏，泥石流掩埋了大量生命体，这些生命体在分解过程中向大气释放出大量温室气体。自然生态的碳平衡在余震中不断被破坏，新的平衡重建过程必然伴随人类使用大量石化能源，对灾区进行能量的输入，造成碳排放增加。这些不断涌现的新问题，打破了生态系统碳循环的有序性，系统内混乱程度加大，熵值增大。要克服熵值增大，就要以生态低碳为目标重建灾区碳循环模式，减少系统熵值，实现整个生态系统有序化。

1.3.2环境开放，结构高碳化

生态系统不断地与其所处环境发生物质一能量一信息交换，体现了系统的开放性。地震释放出地质深处大量有害气体，增加了大气中高碳气体总量；地震损毁大片地表植被，削弱了灾区植被固碳能力；重建资金主要投向城乡住房、公共设施、基础设施和重大产业重建，对林木、草地等植被的重建资金投入不足。灾后人类生产和生活快速恢复，但自然生态系统恢复缓慢，灾区人工生态系统和自然生态系统失衡，生态结构高碳化。灾后生态恢复，应该以人工生态高碳结构调整为主，发展高技术、低能耗的产业，使用可再生能源及太阳能、风能、核能等新能源，宣传低碳生活，鼓励低碳消费，构建生态系统的低碳结构。

1.3.3物种多样，生态复杂化

灾区地势上属青藏高原边缘昆仑山―祁连山―龙门山―大凉山向海拔1000―2000的中级台阶四川盆地的垂直过渡区，其物种多样，生态丰富：植物种类占全国的85％，滇北、川西有大量原始森林；动物种类多达1000种以上，其中兽类近200种，占全国的1／2，鸟类776种，占全国的66％，爬行类和两栖类有600多种，鱼类200余种。地震后，动物行为方式是否发生转变，物种基因是否发生突变，食物链是否发生改变，物种生存环境是否发生变化等等不确定性，使灾区生态变得更加复杂化。因此，生态重建要对灾后生态具体情况展开调查，并进行定性定量分析，如受灾地区的岩石、土壤、空气质量、水质等多方相互作用的自然环境分析，植物群落、动物群落以及人类社会震后的相互关系分析等等。这些错综复杂的关系需要在灾后恢复中妥善处理，重新确立生态均衡关系，避免灾后生态系统失衡。

1.3.4对象太多，系统巨量化

灾后生态重建的低碳统筹复杂巨系统包括自然环境、生物群落和人类社会三个子系统，而各子系统又包括其各自的子系统。其中，自然环境子系统包括水、空气、岩石、无机盐和有机质；生物群落子系统涉及植物群落和动物群落；人类社会子系统包括低碳农业系统、低碳经济系统、低碳制度系统、低碳文化系统等等。可见，这一系统是一个具有很高维度的复杂巨系统。面对这样的复杂巨系统，应该按照统筹方法，对灾后生态系统的巨量性化繁为简，以简驭繁，实现生态系统整体协调发展。

2　灾区生态重建的模式框架

灾后生态重建，是面对结构遭到重创的生态系统，按照生态碳循环理论实施的一项以建设低碳均衡结构为目标的生态重建工程。在灾区开展生态重建低碳工程，比在其他地区打破原有生态系统再重建低碳生态更节约成本。这项系统工程涉及到灾区生态的各个层次，需要按照统一的指导思想，遵循生态碳循环的规律，在多方协调与合作的基础上建立生态低碳均衡结构。如图2所示。

2.1统筹思想

低碳重建作为一种新型的、特殊的恢复方式，就是在灾后重建的实践中运用低碳均衡理论组织生态重建，实现生态恢复的低碳发展模式。这一创造性的重建模式，必须基于综合集成与统筹优选的思想，对灾后生态系统进行统筹恢复重建，寻找新均衡，实现灾区生态从简单恢复提升为科学发展式修复重建。灾后生态重建，是以科学发展观为指导思想，以人为本，尊重自然为原则，全面协调可持续发展为目的，统筹兼顾为方法，对灾区脆弱的生态系统重塑均衡，建设和谐生态。低碳统筹模式从自然生态和人工生态两个维度展开，针对自然生态和人工生态碳循环的不同特点，以自然生态的增汇和人工生态的减源作为实践方向，以尊重自然、保护生态为前提，在灾区发展典型的生态统筹重建模式。基于生态碳循环的观点，从碳源和碳汇两个角度人手，通过自然生态和人工生态的碳中和，实现低碳均衡。碳中和的实现有两个基本途径，一是在源上的替代、减少、提高效率，二是在汇处的吸纳、中和、末端处理。碳源处理，一般是通过能源结构调整、产业结构调整和技术创新来实现的，而碳汇则更多依靠制度手段，如制订优惠政策，鼓励植树造林和退耕还林，是生物固碳、扩大碳汇、减缓温室效应，减少CO2排放最经济和最有效的途径

之一。

2.2生态循环

生态碳循环是生物地球化学循环中重要的组成部分，认清楚这种循环规律，并改善生态碳循环，将有利于解决生态高碳化问题，建立生态均衡结构。生态碳循环过程中形成了许多CO2、CH4和N2O构成的碳源和碳汇。碳源对应碳排放过程，碳汇对应碳存储过程。碳存储和碳排放是两个具有相反运动方向的过程，构成封闭的碳循环。如图3所示。通过对碳存储和碳排放过程的人工干预，可以改变碳存储和碳排放的速度，从而影响作为环境参量的大气CO2混合比例。

从地球空间角度来看，不妨将存在大气中的碳统称为碳气圈，存在于地表土壤和岩石中的碳统称为碳壳圈，存在于地表以下的碳(比如煤炭、石油等石化资源)统称为碳核圈。那么，碳从碳气圈碳壳圈碳核圈的过程，即为碳存储；反方向的运动过程即为碳排放。这样就构成了碳在生态地球空间的循环，如图4所示。地球生态碳循环可以分为自然生态碳循环和人工生态碳循环两个部分。

自然生态碳循环过程中，绿色植被在光合作用下从碳气圈吸收CO2，将空气中的碳固定在碳壳圈，碳壳圈的碳经过地质运动，被深埋入碳核圈，经过生物地球化学反应，形成石化资源。这样完成了自然生态的碳存储过程。煤层自燃、天然气溢出等自然作用，将会把碳从碳核圈释放到碳气圈；林木燃烧、腐烂等自然作用，将把碳从碳壳圈释放到碳气圈：这些都是自然生态的碳排放过程。在当前自然生态碳循环中，碳存储速度快于碳排放速度，碳存储规模大于碳排放规模。

人工生态碳循环过程中，人类大量开采碳核固的石化资源，并燃烧石化资源向碳气圈排出大量CO2；人类劈山开路、开垦荒地，破坏了碳壳圈，释放出CO2。这就是人工生态碳排放过程。人类通过CCUS(CO2 Capture and Using／Storage)技术，将生产、生活、运输等过程产生的碳捕获下来，进行二次循环利用或封存到碳核圈，这就是人工生态碳存储过程。当前人类对石化能源依赖很强，消费很大，而碳处理技术尚不成熟，碳排放速度远远快于碳存储速度，碳排放规模远远大于碳存储规模。

由此可见，自然生态和人工生态两个子系统内碳循环不协调，子系统间不均衡。因此，有必要综合统筹自然生态和人工生态两个子系统，构建生态系统均衡结构。

2.3均衡结构

生态碳均衡就是人工生态系统和自然生态系统碳循环间达到一种相对稳定状态，在这种状态下，人工生态系统和自然生态系统都能够健康发展，任何一个系统的碳循环发生改变都会威胁到整个生态系统。因此，生态碳均衡可以从人工生态子系统和自然生态子系统两个方面来阐述，如图5所示。在人工生态子系统内，社会、经济、文化和制度相互作用，相互制衡，并决定人类的能源消费模式和人类向大气的碳排放量。人工子系统碳循环以废物、废气、废水的形式向外排放出大量碳，通过垃圾站、污水站以及碳捕获站等方式将碳收集起来，集中排放到自然生态子系统。自然生态子系统通过无机环境和生物群落的物理一化学作用，构成子系统内碳循环，同时降解和吸收人工生态子系统排出的废物、废气、废水，尤其是植物通过光合作用固定大气中的CO2，减少温室气体。排出人工生态子系统循环外多余的碳排放和自然生态子系统循环富余的碳存储合在一起，就是碳中和。碳中和的结果有三种：一是碳排放量多于碳存储量，碳中和后仍有多余的碳排放量；二是碳排放量少于碳存储量，碳中和后仍有多余的碳存储量；三是碳排放量与碳存储量相当，人工生态子系统和自然生态子系统形成完全碳中和。如果生态系统碳中和的结果长期处于第一种情况，那么多余的碳排放量将随时间累积起来，发挥累积效果，形成温室效应；如果生态系统碳中和的结果长期处于第二种情况，那么多余的碳存储能力将吸收以前排放的温室气体；如果生态系统碳中和的结果是第三种情况，那么生态系统实现碳循环平衡。

在低碳均衡结构中，人工生态子系统通过低碳社会、低碳经济、低碳文化和低碳制度改变人类的物质和能源消费方式，减少子系统的碳消耗，减少排放到自然生态系统中的高碳废物、废气、废水；运用CCUS技术，增强子系统内的碳存储能力。自然生态子系统通过增加生物群落中的绿色生产者，增强碳吸收能力；加强环境保护和建设，减少子系统内的碳排放。通过对生态系统碳循环的合理调节，可以实现整个生态系统的动态碳均衡。

3　生态重建工程的运行模式

生态系统作为典型的开放系统，在受到地震破坏后，可以通过自身动态调节达到平衡，但时间非常漫长。低碳生态重建是以低碳方式定向加速生态系统改善并达到生物群落和谐共存的演替过程。这种演替过程是不可逆的，但可以在关键环节实现突破性的进展，加快演替速度，缩短演替进程。

3.1运行演化

地震打破了原有生态系统碳均衡结构，土壤、动植物残骸、人类社会等排放出大量CO2，生态系统瞬间跃迁高碳区间振荡。如图6所示。在3―5年内，生态将处在高碳区间振荡。生态系统与外部环境进行能量、物质和信息的交换，系统内各要素相互作用，将形成新的生态有序结构。通过低碳技术对生态进行重构，将引导生态系统朝着低碳均衡方向演化，逐步形成低碳均衡生态新结构。因此地震灾后的生态恢复，是一个生态混乱程度不断降低，系统熵值不断减小的过程，需要一段较长的时间。树木尚需十年，动物的回归、食物链的修复、生态系统的恢复、低碳生态均衡的建立，则是一个更长久过程。发挥人类主观能动性，开展生态低碳重建工程，将会大大缩短生态系统结构调整时间，加速实现生态系统低碳均衡结构。

3.2重建工程

生态重建系统工程就是基于现有的社会经济基础及背景，充分发挥已经确立的或潜在的社会经济优势，对灾后重建过程中的社会物质和能量投入进行统筹优化，达到灾区生态系统效果最优化。它是以灾区人类生态系统整体优化为目的，通过在关键环节投入物资和能量，对灾区生态系统和人类社会经济系统进行整理和重组，形成一种有利于人类的、良性循环的生态系统的过程。如图7所示：灾区的植被、动物活动、人类生产生活规律被地震打破，生态系统的CO2等温室气体排放量远远大于CO2吸收量；通过植被恢复工程、节能减排工程、城市改造工程，建设低碳生态工业、低碳生态农业、低碳生态城市，实现灾区生态环境、生态社会、生态制度和生态文化的重建，最终达到灾区生态系统碳循环的低碳均衡。

3.2.1生态城市低碳化

生态城市是建立在对人与自然关系更深刻认识基础上的新文化观，是按照生态学原理建立起来的社会、经济、自然协调发展的新型城市关系。生态城市低碳化是市民以低碳生活为理念和行为特征、经济以低碳经济为发展模

式及方向、政府公务管理以低碳社会为建设标本和蓝图的城市化进程。地震给四川带来了巨大的破坏，灾区的重建又是一次工业化和城镇化的过程，参与重建的政府、企业等各方单位都需要更加重视经济发展与资源和环境的平衡，使得新建的城镇更加能够适应全球气候变化的挑战。

四川广元位于川陕甘三省交汇处，是5・12大地震的重灾区之一，是明确提出低碳重建的城市。依靠丰富的天然气资源，广元提出了能源转化行动，35家大中型企业的能源供应将逐渐从煤转化为天然气，预计每年可减少CO2排放123万t。到2015年，广元九成的出租车和公交车动力能源也将采用天然气。为增加碳汇，广元市计划到2015年，全市森林覆盖率从2009年的48％增加到53％，未来的产业结构也将向旅游业、茶产业、电子业等低碳产业转型。广元市对污水处理重建采用了蚯蚓生物滤池，数百条经过特殊培育的蚯蚓“清洁工”对进入滤池的污水和污泥进行生物净化，净化后的清水排入江河，处理后的污泥则变成了无害的蚯蚓粪，用作农田肥料。

3.2.2生态工业低碳化

生态工业是模拟生态系统的功能，建立起相当于生态系统的“生产者、消费者、还原者”的工业生态链，是以工业发展与生态环境协调为目标的工业模式。生态工业低碳化是在生态工业的基础上，以低能耗、低污染、低排放为目标的工业生产模式升级，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳生态工业实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP的问题，核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。

灾区工业百废待兴，其建设成本远低于工业发达地区。在重建过程中，应该顺应国际产业发展的新趋势，大力发展环保产业、大力发展绿色制造、大力发展低碳工业，建设资源节约型、环境友好型工业；大力发展低碳经济、节能与新能源产业，加快自主创新步伐，推进产业升级和结构调整。灾区政府应该采取有力措施，积极引导灾区工业走绿色发展的道路，抓好节能减排技术、绿色和气候友好技术，尤其是低碳技术的研发，加快节能环保和装备的推广应用。

3.2.3生态农业低碳化

生态农业是指在保护、改善农业生态环境的前提下，遵循生态学、生态经济学规律，运用系统工程方法和现代科学技术，集约化经营的农业发展模式，按照生态学原理和经济学原理，运用现代科学技术成果和现代管理手段，以及传统农业的有效经验建立起来的，能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。生态农业低碳化是在生态农业的基础上，以低碳理念为指导思想，以低碳能源为建设动力，将传统生态农业生产模式提升到以低碳技术为核心的新型农业生产模式。

在灾区发展低碳生态农业，应该开发安全优质农产品，并注重生态环境经营，同时积极对农村产业结构进行低碳化调整、优化和升级。安全优质农产品应该满足国家绿色农产品和有机农产品的标准。有机农产品不施用任何化学合成物质，绿色农产品严禁施用高毒高残留化肥农药，少用化学合成物，多用有机肥。这是从根本上解决农业生产过程中大量消耗化石燃料、大量排放温室气体的问题，是应对气候变化的重要途径，对灾区发展低碳生态农业十分有利。

3.3政策保障

生态低碳均衡模式的着眼点是人类与自然环境的和谐相处，核心是人类的可持续发展，目标是低碳均衡，本质是应对全球气候变暖。在灾区开展低碳均衡模式实践，应该结合灾区生态的实际情况，长远规划，统筹安排，在尊重自然规律的前提下，坚持以自然恢复为主，人工重建为辅的原则，制定相关政策制度，保障低碳生态的实现。

(1)总体规划，综合恢复，实施低碳政策。以可持续发展思想为指导，把灾区江河作为一个整体的大系统，从自然、社会、经济综合考虑低碳化进程，统筹安排、综合治理、宏观调控；建立相应的碳汇管理和经营体制，引导灾区群众在尊重自然的基础上过低碳生活。

(2)退耕修养，还林还草，实现低碳生产。阿坝州、山州、甘孜州、雅安、广元等灾区山多坡陡，在坡度大于25度的陡坡和水土流失严重的地段，应坚决杜绝开荒，已开垦的地段应尽快退耕还林；在绵阳、德阳、都江堰等成都平原西北部地区，土壤和水利条件较好、坡度较缓、水土流失潜在威胁较小，应实行林业和农业综合规划，推行农林复合经营体系，实行低碳生产。

(3)发展林木，建管结合，构建碳汇基地。大力发展灾区林木业，林木建设和管理相结合。对灾区，主要是尽可能多地保护现存森林碳库，改变天然林的采伐机制；在无林地上营造人工林；促进次生林的天然或人工更新，并加以保护；在农田和牧场上增种树木，发展农林综合经营系统；扩大人工植树造林，提高森林碳汇功能；发展速生丰产林，加强人工林的集约经营、提高生产力、增加碳汇，增加耐久木材产品；开展群众性的造林绿化，加快防护林和公益林建设。

(4)生态核算，效益补偿，建立碳汇市场。尽快建立经济生态核算和生态效益补偿制度，建立国内碳交易市场。鉴于灾区生态工程建设的长期性和全局性，通过政策、立法，在财政、税收信贷等方面进行扶持。参与碳市场交易，按照森林生态效益的高低对经营者实行补偿，这不仅对提高经营者经营的积极性是有益的，同时对提高灾区的生态意识，以全新的碳交易观念评价森林都是必需的，应尽快加以实施。