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保護農田生態系統的措施范文第1篇

1. 下圖表示某物種遷入新環境后，種群增長速率隨時間的變化關系，在t1時經調查該種群數量為N，下列有關敘述正確的是（ ）

A. 在t2時種群個體的數量與在t0時種群個體的數量相等

B. 在t0―t2時間內，種群數量呈“S”型增長

C. 該種群在此環境中的環境負荷量約為N

D. 在t1一t2時，該魚的種群數量呈下降趨勢

2. 群落演替的過程中，不可能的是（ ）

A. 群落演替主要有初生演替和次生演替兩種類型

B. 在群落演替過程中，不同時期群落中的優勢種群在發生更替

C. 發生在裸巖上的演替過程：裸巖階段地衣階段苔蘚階段草本階段灌木階段森林階段

D. 人類活動對群落演替的影響與自然演替的方向、速度基本相同

3. 下圖表示某農田生態系統一年中CO2的釋放和消耗狀況，其中各數字序號表達的含義分別為：①生產者呼吸釋放量；②分解者呼吸釋放量；③消費者呼吸釋放量；④生產者光合作用消耗總量。有關敘述正確的是（ ）

A. 流經該農田生態系統的總能量可用④表示

B. ②的量越小，說明該農田生態系統施用的有機肥料越多

C. 消費者同化作用的大小可用③表示

4. 以下關于生態系統的敘述中，正確的是（ ）

A. 進入第一營養級的能量一部分儲存在有機物中，一部分經過呼吸以熱能形式散失了

B. 能量流動與物質循環均可以單獨進行

C. 成分包括生產者、消費者和分解者

D. 生態系統的營養結構是食物鏈，但是不包括食物網

5. 下列關于生態學問題的敘述中不正確的是（ ）

A. 大力植樹造林，改善能源結構，提高能源效率，是緩解溫室效應的最佳途徑

B. 被有機物輕度污染的流動水體中，距排污口越近的水體中溶解氧越多，N、P等無機鹽也越多

C. 保護生物多樣性，是維持生態系統穩定性措施之―，體細胞克隆等為之提供了技術支持

D. 當水和土壤被重金屬污染時，營養級越高的消費者體內的重金屬含量越高

保護農田生態系統的措施范文第2篇

關鍵詞：農田碳匯功能；設施蔬菜；生態補償；補償標準機制

中圖分類號：F325.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-9107（2016）02-0079-08

農業多功能性是農業及其發展的客觀屬性，發揮農業多功能性是實現農業可持續發展的客觀要求[1]。在建設生態文明的進程中，不僅要關注農業的經濟功能和社會功能，更要關注農業的生態功能，這是農業現代化的基本要義之一[2]。在人類耕作管理活動的干預下，通過采用低碳農業生產技術和農作物自身的光合作用，農田生態系統具有巨大的減排增匯潛力，對緩解全球氣候變暖具有重要作用[3，4]。但農田生態系統的這種碳匯功能并沒有得到相應的經濟補償，以至于人們往往過于關注農業的經濟功能，而忽略了農業碳匯所具有的巨大的生態功能。我國于2009年將二氧化碳排放作為硬性約束性指標納入到國民經濟和社會發展的中長期規劃，并決定到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。在這種情況下，化肥、農藥、農膜等農業生產資料的工業生產部門勢必會面臨越來越高的二氧化碳減排成本，從而進一步拉高農業生產資料的價格，最終導致農業生產成本也進一步升高。

因此，如果農田生態系統碳匯功能的生態補償機制缺失，工業生產部門的減排成本也部分轉移到農業生產部門，這無疑將對我國農業的可持續發展構成威脅。蔬菜是我國種植面積僅次于糧食的重要農作物。隨著日光溫室等現代農業設施的推廣及應用，我國設施蔬菜種植面積和產量均有較快增長，其在保障我國城鄉居民蔬菜需求的同時也具有巨大的潛在生態服務價值。因此，在減排壓力日益增加和碳匯資源逐漸稀缺的背景下，構建設施蔬菜碳匯功能的生態補償機制對于推動我國蔬菜生產的低碳化發展和提高菜農的收入均具有重要作用。

一、文獻綜述

早在20世紀90年代，先生就提出：人類對地球竭澤而漁導致的資源枯竭、生態破壞、環境污染、氣候異常等問題在后工業時代必將引發人類對自己所創造的文明進行全面反思[5]。近年來，隨著全球生態環境的進一步惡化，生態服務的付費問題，也即生態補償機制作為一個新興的研究領域成為備受關注的熱點。一些學者從宏觀視角對生態補償機制的基本內涵、理論依據、參與主體、主導機制、政策工具、法律基礎以及目前存在的問題等方面進行了定性分析[611]。另一些學者基于微觀視角對森林、草原、濕地、流域等功能單元的生態補償機制問題進行了探討[1216]。上述研究成果為生態補償機制問題的進一步研究奠定了基礎和提供了有益借鑒，但生態補償機制問題的研究無論是在我國還是發達國家都仍然處于探索階段，仍存在實證性及應用性的研究欠缺和生態功能單元拓展窄狹等突出問題。

農田生態系統的碳匯功能在緩解全球溫室效應方面發揮著重要作用。伯尼（Burney）通過美國農業部門1961年至2005年的數據分析得出，在此期間農作物光合作用所產生的碳匯減少了5.9億噸的溫室氣體排放[17]。基于農田生態系統碳匯所具有的巨大生態服務價值，國內外已有一些學者對農業碳匯的生態補償機制進行了積極探索。目前為止的研究主要集中于以下 兩個方面：一是根據國際經驗對農業碳匯功能生態補償的必要性、運行機制及政策措施進行定性分析。理鮑多（Ribaudo）等人對美國溫室氣體減排、農田碳匯貿易及生態標簽等農業生態服務的市場機制進行分析，并提出了該機制有效運行所必須解決的一些問題[13]。張新民依據對我國農業碳減排的必要性和減排增匯潛力的分析，提出建立和完善農業碳匯的生態補償機制的對策建議[18]。二是基于碳匯功能的生態服務價值及其正外部性對農業生產碳匯功能的生態補償機制進行實證分析。穆雷（Murray）對美國農業和森林部門能夠增加碳匯和減少碳排放的適用性措施進行闡述，并測算了這些措施在不同補償水平下對減少溫室氣體排放的貢獻率[19]。李穎等人從補償原則、補償主體、補償標準和補償方式等方面構建了我國糧食作物碳匯功能的生態補償機制框架，并以山東省小麥――玉米輪作農田生態系統為例對補償標準進行了設計[20]。但總體而言，我國農田生態系統基于碳匯功能的生態補償機制問題的研究仍然不夠系統和全面，已有研究對我國糧食作物碳匯功能的生態補償機制進行了探索，但針對蔬菜生產系統碳匯功能生態補償機制的研究還尚未發現。鑒于此，本文在對相關文獻進行梳理的基礎上，試圖從補償主體、補償標準和補償方式等方面對我國設施蔬菜碳匯功能的生態補償機制進行系統的設計。

二、農田碳匯功能生態補償的內涵及理論基礎

生態補償機制是指以保護生態環境和促進人與自然和諧發展為目的，根據生態系統服務價值、生態保護成本和發展機會成本運用政府和市場手段進行調節生態保護利益相關者之間利益關系的公共制度[6]。根據上述生態補償機制的概念，并結合設施蔬菜生產系統碳匯功能的自身特點，本節對農田碳匯功能生態補償的基本內涵和理論依據進行分析。

（一）農田碳匯功能生態補償的基本內涵

生態系統服務功能是指生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件和效用[21]。農田生態系統服務大致包括供應服務、調解服務、支撐服務和文化服務，而調解服務則是農田提供的最多樣的服務，其中減少溫室氣體排放和增加生物及土壤固碳就是最為重要的調節服務之一[22]。農田作物及植被通過光合作用合成有機質，吸收大量二氧化碳，進而削弱溫室效應，抵制全球氣候變暖，具有顯著的碳匯功能。目前，針對農田碳匯功能的“生態補償”已經在美國、澳大利亞和哥斯達黎加等國家得以實施，只是生態補償在國際上更為通用的叫法是生態服務付費（payment for ecological services，PES），這和我國的生態補償（ecological compensation）內涵是一致的，均是指根據生態服務功能的價值向生態服務的提供者支付費用，用以彌補創造生態服務所需的成本或者使得生態服務本身所具有的價值得以實現。因此，受益者付費，即生態效益的受益者應該向生態服務功能的供給者支付相應的費用，也就成為生態補償的基本原則和分配依據。具體到蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償而言，就是要從該項生態服務受益的相關主體向提供該服務的蔬菜生產者進行付費。從經濟本質上來看，農田碳匯功能的生態補償實際上就是將農田生態系統提供的碳匯功能所具有的外部正效應內部化，并將這種正的外部效益在不同主體之間進行讓渡，以實現經濟利益再分配的過程。但由于碳匯本身具有公共物品的特性，使得這種生態服務的讓渡難以在市場上有效實現。因此，外部性與公共物品理論也就構成了農田碳匯功能生態補償的經濟學理論基礎。

（二）農田碳匯功能生態補償的理論基礎

農業不僅具有經濟價值，而且具有生態價值。農產品作為人類生存和發展最基礎的必需品，其經濟價值可以在農產品市場上通過交換直接實現。然而，由農田生態系統產生的碳匯所提供的生態服務具有非競爭性和非排他性的特征，是典型的純公共物品。在農田碳匯功能生態補償機制缺失的條件下容易引發搭便車行為，從而農田碳匯的生態服務價值是難以充分實現的。這就使得農業生產的社會效益大于農戶所能夠獲得的私人效益，也即是說農業生產的碳匯功能具有顯著的正外部性特征（如圖1所示）。

根據圖1可知，正外部性的存在使得農業生產的邊際社會收益MSB大于邊際個人收益MPB。在農田碳匯功能的生態補償機制缺失的條件下，農戶僅能夠獲得農作物的經濟價值所實現的個人收益，作為理性經濟人的農戶就會按照邊際個人收益MPB等于邊際成本MC的原則進行生產決策，以實現利潤最大化，此時達到均衡時的農業產出水平是Q1。而要實現整個社會福利的帕累托最優，則必須遵循邊際社會收益MSB等于邊際成本MC的條件進行生產，此時達到新的均衡時的農業產出水平是Q2。因此，在農田碳匯功能生態補償機制缺失的情況下，農業產出水平要小于實現整個社會福利達到帕累托最優時所決定的最優產出水平。農業生產正外部性的存在使得市場機制不能很好地發揮作用，不能通過價格機制來糾正成本與收益的偏差。因此，為了實現資源的最優配置和社會福利的帕累托最優，就必須通過政府的制度手段對農戶從事農業生產而創造的碳匯所具有的生態服務價值進行付費或者進行經濟補償，使該公共物品所具有的正外部性內部化，從而糾正由搭便車行為所導致的市場失靈。

三、設施蔬菜碳匯功能的生態補償機制構建

生態補償機制的主體框架一般包括補償主體與補償客體的明晰、補償標準的厘定和補償方式的設計三個方面。其中，補償主體與補償客體是基礎，補償標準是關鍵，而補償方式則是生態補償機制有效運行的保障。本節在前文對農田碳匯功能生態補償的基本內涵和理論依據進行分析的基礎上，從補償主體、補償標準和補償方式等方面構建我國設施蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償機制。

（一）補償主體

補償主體的明晰是構建蔬菜生產系統碳匯功能生態補償機制的基礎。蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償主體主要是與蔬菜生產行為有著直接、密切利益關系的群體，包括權利主體和義務主體。生態補償機制的權利主體是指由于對生態系統服務的利用而受益的組織或個人，又稱受償者；生態補償機制的義務主體則是指生態系統服務的提供者，又稱補償者。根據“受益者付費”原則，生態補償的權利主體補償者理應向生態補償的義務主體受償者支付一定的費用，以使得生態服務的正外部性內部化。蔬菜生產系統所具有的碳匯功能屬于農業生態服務的一種，因此基于碳匯功能的蔬菜生產系統的生態補償義務主體應該是所有碳匯功能生態服務的受益者。由于碳匯功能主要是減少溫室氣體排放，從而有效抵制溫室效應所導致的全球變暖，因此所有人都應該是該項生態服務的受益者。所以，中央政府作為全體公民的代表應該成為最主要的碳匯功能生態補償的義務主體。另外，工業企業的生產活動產生了絕大多數的碳排放，是農業碳匯的最大受益者，因此也應成為該項生態服務重要的生態補償義務主體。蔬菜生產系統的碳匯來自于蔬菜生產過程，碳匯的形成凝結了蔬菜生產者無差別的人類勞動，因此基于碳匯功能的蔬菜生產系統的生態補償權利主體是蔬菜種植戶。

（二）補償標準

補償標準的厘定是構建生態補償機制的核心和難點，也是決定生態補償機制可行性和有效性的關鍵。合理的補償標準能夠充分調動生態服務提供者參與生態保護的積極性，以獲得足夠的動力和能力來改變原來落后的生產方式，達到調整產業結構的目的。生態補償標準的厘定是以內部化外部效益為原則的。借鑒糧食作物碳匯功能外部效益的計算方法[20]，設施蔬菜生產系統碳匯功能的外部效益可表示為該系統所產生的凈碳匯量與碳交易市場碳匯價格的乘積，計算公式為：

由于不同蔬菜作物在生產過程中的投入產出結構存在較大差異，且不同省份蔬菜作物的種植結構也不相同，基于地區可比性和年際穩定性的考慮，本研究采用我國種植最為廣泛的設施番茄和設施黃瓜2011-2013年三年平均的投入產出數據對我國省域設施蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償標準進行厘定。本文核算設施蔬菜生產系統凈碳匯量的相關數據均來源于歷年《全國農產品成本收益資料匯編》和《中國統計年鑒》，其中各價值型指標數據均已通過以2011年為基期的相應的價格指數進行了調整。另外，根據中國碳排放交易網（）的碳交易數據：截至2013年12月31日，我國深圳、上海、北京、廣東和天津五個碳交易試點二級市場的總成交量為44.55萬噸，總成交額為2 491萬元，平均碳匯價格為每噸碳55.91元（約合0.06元/kgCE）。則根據上述數據和計量方法可以得出我國21個省、自治區、直轄市設施蔬菜生產系統碳匯功能的外部效益，也即補償標準的厘定結果如表2所示。

由表2可知，我國21個設施蔬菜主產省區的碳匯功能生態補償標準平均為21.37元/畝，相應的凈碳匯量平均為356.14 kgCE/畝。其中，各省域設施蔬菜生產系統的碳匯功能生態補償標準最高的是新疆為29.14元/畝，相應的凈碳匯量為485.72 kgCE/畝；其次是甘肅，碳匯功能生態補償標準和凈碳匯量分別為26.67元/畝和444.50 kgCE/畝。農田生態系統碳匯主要來源于農作物的光合作用固碳，新疆和甘肅是我國平均日照時間最長和積溫最高的地區，在設施生產系統良好灌溉條件的基礎上尤其適合果類蔬菜作物的生長，進而產生的光合作用固碳量也最高。黑龍江省也是我國設施蔬菜生產系統畝均凈固碳量較高的地區，為433.37 kgCE/畝，相應的碳匯功能生態補償標準為26.00元/畝。黑龍江省位于我國的最東北部，雖然受低溫氣候影響設施蔬菜生產系統光合作用固碳量僅略高于全國平均水平，但其土壤凈固碳量卻是我國最高的地區，且其設施蔬菜生產過程中由要素投入產生的碳排放量也比全國平均水平低15.33%，綜合以上因素使得黑龍江省設施蔬菜生產系統產生了較多的凈碳匯量。設施蔬菜生產系統單位面積凈碳匯量最低的是浙江省，僅為236.07 kgCE/畝。浙江省地處我國東南沿海，氣候濕熱，平均日照時間偏低，在一定程度上不利于果類蔬菜的生長，從而導致設施蔬菜生產系統光合作用固碳量很低和農田土壤的凈固碳量也偏低；而其設施蔬菜生產過程中由要素投入產生的碳排放量卻顯著高于全國平均水平；綜合以上因素使得浙江省設施蔬菜生產系統產生的凈碳匯量處于全國最低水平，其相應的碳匯功能生態補償標準也最低，為14.16元/畝。

（三）補償方式

選擇交易成本低、兼顧公平與效率又易于操作的補償方式是生態補償機制能夠有效運行的保障。從生態補償機制的運作主體上看，生態補償方式可分為以政府為主導的補償方式和以市場為主導的補償方式。出于公平性和執行操作的便利性，我國現行的生態補償實踐中多采用以政府為主導的補償方式。兩種生態補償方式的運行機制如圖2所示。

以政府為主導的補償方式是一種具有強制性和行政命令式的生態補償方式，根據補償途徑不同又可以分為資金補償、實物補償、技術補償和政策補償。資金補償是政府向蔬菜種植戶實施的一種直接財政轉移支付，其實質是政府作為全體公民的代表購買碳匯生態服務并無償提供給所有使用者。由于資金補償對受償對象具有直接受益性的特點，該補償方式是農戶最為樂意接受的生態補償方式。但資金補償作為一種“補血式”的間接性的生態補償方式，并不能對生態環境的改善起到直接作用，且單個農戶得到的補償金額一般較少，對于農民家庭的增收效果往往也不明顯。因此，具有“造血功能”的實物補償、技術補償和政策補償應該得到足夠重視。如通過向蔬菜種植戶發放防蟲板、配方肥等實際物品可以減少農藥、化肥的使用，直接幫助菜農減排增匯；通過向農戶無償提供低碳生產技術培訓可以提高蔬菜種植戶的低碳生產意識和低碳生產水平；通過對蔬菜主產區進行適當的政策傾斜可以為當地蔬菜產業的發展提供持續動力。“造血式”的補償方式雖然在一定程度上克服了資金補償所具有的增匯效果不佳和補償資金過于分散的缺陷，但也面臨實物質量難以保障，技術培訓形式化和優惠政策不夠靈活等問題。采取多種補償方式相結合的方式能夠克服單一補償方式的缺陷，但往往需要更為復雜的配套機制和高昂的管理運營成本。

以市場為主導的生態補償方式是指在各類生態環境標準、法律法規和政策規范的調控范圍內，利用經濟手段參與環境市場的產權交易。這種補償方式可以隨時發現有價值的市場信息，發揮市場反應靈敏的優勢，及時做出理性決策，可以有效避免政府主導下的機會主義和有限理性等缺陷。因此，創新生態補償方式的設計理念，加強市場方式在農田生態補償機制中的作用，能夠使得多種補償方式的供給與差異化、個性化的補償需求在更高水平上保持動態平衡。目前，我國已經建立了深圳、上海、北京、廣東、天津、湖北和重慶7個碳交易試點的二級市場，并計劃于2017年啟動全國碳排放交易體系[27]。相關部門只需建立設施蔬菜生產系統碳匯的計量、監測和評估體系，并允許此部分碳匯以碳排放權的形式進入我國的碳交易市場進行自由交易，即可完成設施蔬菜生產系統碳匯功能生態補償機制的市場化。另外，由于我國蔬菜種植戶的生產規模一般較小，單個農戶參與碳交易市場面臨交易成本過高和信息租金的問題，因此以區域為單位或委托第三方農業經營組織參與碳交易市場是比較可行和值得探索方法。

綜上所述，針對設施蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償方式而言，以政府為主導的補償方式與以市場為主導的補償方式相比，其優勢在于相對公平、操作簡單和補償方法多樣；但其主要缺陷是不能夠充分發揮市場價格機制對碳匯資源的優化配置作用。另外，以政府為主導的補償方式也往往受制于政府的財政預算和面臨較高的管理運營成本。因此，我國在逐步完善和構建全國碳排放交易體系的進程中，要更加重視以市場為主導的碳匯功能的生態補償方式，使碳匯的市場價格成為調節設施蔬菜生產系統減排增匯的有效手段。

四、結論與討論

建立設施蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償機制對于提高我國農田生態系統碳匯的供給水平和推動我國蔬菜產業的可持續發展具有重要作用。本研究在對農田碳匯功能生態補償的內涵進行界定和對補償依據進行理論分析的基礎上，從補償主體、補償標準和補償方式等方面出發構建了我國設施蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償機制，并對2013年我國省域設施蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償標準進行了厘定。通過核算設施蔬菜生產系統農田單位面積產生的光合作用固碳量、生產要素投入碳排放量和土壤凈固碳量，從而得到凈碳匯量，并將其乘以我國碳交易市場的碳匯價格，以此作為設施蔬菜生產系統碳匯功能的生態補償標準。根據測算結果，我國省域碳匯功能的生態補償標準平均為21.37元/畝，相應的凈碳匯量平均為356.14kgCE/畝。但需要注意的是，我國碳交易市場的發展很不完善，存在著交易價格過低、開發項目領域過窄等問題。目前，我國碳交易市場的參與主體仍然以工業企業為主。由于工業行業之間的碳排放邊際減排成本差異并不大，使得碳交易量和碳交易額均比較小，導致碳匯的市場價格持續低迷且波動較大。因此，根據目前我國碳交易市場碳匯價格厘定的補償標準偏低。1980-2008年我國工業全行業碳排放的邊際減排成本為每噸3.27萬元[28]，而2011年我國農業碳排放的邊際減排成本則為1.91萬元[29]。由此推算，我國工業和農業碳排放的邊際減排成本存在著約每噸1.36萬元的顯著差異；但2013年我國碳交易試點二級市場上的平均碳匯價格卻僅為每噸55.91元。因此，將農業碳匯納入碳交易市場不僅能夠使得碳匯的市場價格更好地反應供需狀況，而且能夠使我國農田碳匯功能的生態補償標準更趨合理和補償方式更為多樣。

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保護農田生態系統的措施范文第3篇

關鍵詞：長江上游；生態系統；GIS；生態退化；指標體系；評價

中圖分類號：X826 文獻標識碼：A 文章編號：0439—8114（2012）19—4247—04

生態退化泛指生態系統朝著物種、生物量、物質能量流動規模減少，結構簡單化以及環境狀態向不易使生物生存的方面變化。在生態退化的情況下，生態系統不僅無法提供生產力，而且還可能導致生命維持系統的破壞，其終點即物種滅絕。生態退化對于人類社會生存與發展極為不利，會動搖社會經濟發展乃至人類生存的生態基礎。生態退化是目前全球所面臨的主要環境問題，它不僅使自然資源日益枯竭，生物多樣性不斷減少，而且還嚴重阻礙社會經濟的持續發展，進而威脅人類的生存和發展，生態退化已引起各國政府和學者的重視[1]。在我國，長江上游地區面臨著自然生態系統退化嚴重、農耕地衰退嚴重、水土流失加劇、水資源和水環境形勢嚴峻、地質災害頻發等重大環境問題。所以為了科學合理地保護長江上游生態功能，必須對長江上游區域生態系統現狀有全面了解，對生態系統退化的區域進行研究，使長江上游生態環境保護和治理工作更有效地開展[2]。

1 研究區域概況

長江上游地區，從水系段落劃分來看，包括長江源頭至宜昌段，地理位置為25°34′—35°27′ N，91°24′—111°28′ E，長約4 511 km，約占長江總長的70%，總落差5 100 m。該區位于我國西部的內陸腹心區域，上游干流流經青、藏、滇、川、渝、鄂6個省、自治區、直轄市，流域范圍涉及青、藏、滇、甘、川、陜、渝、鄂、黔9個省、自治區、直轄市的323個縣（市、區），流域面積1.054×106 km2，占整個長江流域面積的58.9%。整個長江上游地勢西高東低，海拔高度400～5 000 m，相對高差超過4 000 m，區內最高峰貢嘎山海拔為7 556 m[3—5]。

2 技術路線及研究方法

2.1 研究技術路線

2.2 研究方法

2.2.1 評價單元的確定 評價單元的確定對評價方法、過程和結果有重要影響，對長江上游生態系統退化評價的評價單元為100 m×100 m的柵格。

2.2.2 數據指標的標準化 四級指標值是退化評價指標體系的基礎，其標準化采用極差法：

Fi=■

其中Fi表示各指標標準化后的數值；Xi表示第i項指標實際值；max Xi表示第i項指標最大值；min Xi表示第i項指標最小值。

2.2.3 指標權重確定方法 采用層次分析法[6]，又稱為AHP（Analytical Hierarchy Process）法，是對一些較為復雜和模糊的問題做出決策的簡易方法，適用于那些難于完全定量分析的問題。層次分析法的基本原理和步驟是在對問題充分了解后，首先分析問題的內在因素間的聯系和結構，建立遞階層次結構模型，如措施層、準則層、目的層等，形成層次結構圖；然后同層因素之間對上層某一個因素的重要性進行比較，即“兩兩比較法”，構造判斷矩陣，求得權重系數，并進行一致性檢驗，如果通過，則求的權重系數可以被接受，否則被拒絕，再重新評判，在單層權重評判的基礎上，再進行層間重要性組合權重系數的計算。

2.2.4 評價模型的構建 每一級指標均按以下公式進行計算：

A=■mi × Ai

其中 A為上一級指標數值，mi為第i項的相對權重，Ai表示下一級指標數值，n表示上一級指標包含下一級的指標個數。

2.2.5 InVEST模型 生境退化威脅指數主要采用了美國斯坦福大學研發的 InVEST模型中的生物多樣性模型。通過選取人為干擾因子來評價長江上游的生境質量指數，即生境適宜性。人為干擾因子對生物多樣性的影響既有正面的也有負面的，保護區和保護物種名錄等的建立又可以保護生物棲息地和瀕危物種，使生境質量得到一定程度的提高。然而，砍伐木材與薪柴（森林砍伐）、交通、農業活動以及當地居民的日常生活等生產活動或直接破壞生物棲息地，或使棲息地隔離、破碎化，從而導致生境質量的下降。從人類活動的影響出發，本研究選取最易獲得且具有代表性的三項指標——道路密度、人口密度和保護區分布來計算生境退化威脅指數。

2.3 研究數據來源

研究數據來源如表1所示。

3 評價指標體系的建立

構建了4個層次的指標體系結構用來評價長江上游生態退化的程度，分別為一級指標、二級指標、三級指標、四級指標。一級指標針對森林、草地、農田、濕地4個生態系統，分別確立森林生態系統退化威脅、草地生態系統退化威脅、農田生態系統退化威脅、濕地生態系統退化威脅等4個指標。二級指標分別為針對不同生態系統的生境質量指數和土地退化威脅指數，生境質量指數是衡量生物生活地域環境好壞的指標；土地退化威脅指數是評價土地質量的指標，是土地受到人為因素或自然因素或人為、自然綜合因素的干擾，土地原有的內部結構、理化性狀改變或者遭到破壞的程度。三級指標為物種多樣性指數[7]、生境退化威脅指數以及土地退化威脅。其中，物種多樣性指數反映的是生物多樣性，物種多樣性越高，生物多樣性越豐富；生境退化威脅指數反映的是人為干擾對生態系統的影響。四級指標為最具體的各個數據項，具體的指標體系如表2所示。

4 生態系統退化威脅評價

依據圖1的技術路線，首先，生成原始單個指標，包括保護物種棲息地分布[8]、道路、人口密度、保護區范圍、土壤侵蝕度、土壤厚度、土壤有機質含量、化肥施用量等。其中，人口密度、化肥施用量是按照縣域經濟年鑒，用已有的完整屬性的長江上游縣域矢量圖轉為柵格圖。其次，通過土地利用圖提出了4個生態系統柵格圖，即森林生態系統、草地生態系統、農田生態系統、濕地生態系統。然后，通過ArcGis 9.3的柵格計算器，用每個指標與每個生態系統柵格圖進行相乘處理生成各個系統單個指標柵格圖。隨后，利用ArcGis 9.3對每個圖層做重分類處理，重分類的過程實際就是對每個評價指標進行分級并重新賦值的過程。ArcGis 9.3重分類基于原有數值，對原有數值重新進行分類整理從而得到一組新值并輸出。本研究在對各縣的綜合分值進行分類來確定生態退化處于何種程度時，將所有指標的分值分為5類，規定得分越大的對生態退化的威脅越小，即這個指標的值越大表明生態退化越輕微。最后，通過專家打分獲取評價指標的權重，并賦予已經進行了重分類的評價指標圖層，利用ArcGis 9.3軟件ArcGis—>Spatial Analyst—>Raster Calculator或ArcGis—>toolbox—> Spatial Analyst tool—>Overlay—>Weighted Overlay工具，將不同指標加權疊加生成最終的綜合評價圖，包括森林、草地、農田、濕地生態系統。

5 結果與討論

將森林、草地、農田、濕地生態系統退化威脅評估圖進行疊加，得出長江上游生態系統退化評價總圖。在此基礎上，對整個評價結果進行空間分區，劃分出“極度威脅”、“高度威脅”、“中度威脅”、“輕度威脅”、“微度威脅”5個區（圖2）。

從長江上游森林、草地、農田、濕地生態系統退化威脅評估圖（圖2）可以看出，長江上游的4個子生態系統都出現了不同程度的退化，尤其是森林、草地、農田系統，其生態環境狀況不容樂觀。從圖2還可以看出，整個長江上游是從“零星分布”發展為“集中連片”的退化狀態，為了保障長江上游生態屏障及生態安全，必須對長江上游生態系統退化引起高度重視，并采取相應措施遏制生態惡化趨勢，否則將會給長江上、中、下游帶來嚴重的生態災害。

參考文獻：

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[2] 鐘祥浩，劉淑珍，范建容.長江上游生態退化及其恢復與重建[J].長江流域資源與環境，2003，12（2）：157—162.

[3] 孫紅烈.長江上游地區生態與環境問題[M].北京：中國環境科學出版社，2008.

[4] 朱萬澤，范建容.長江上游生物多樣性保護重要性評價──以縣域為評價單元[J].生態學報，2009，29（5）：2603—2611.

[5] 葉明霞，羅國云.長江上游地區資源環境承載力的實證分析[J]華東經濟管理，2009，23（3）：1—4.

[6] 張信寶，文安邦.長江上游干流和支流河流泥沙近期變化及其原因[J].水利學報，2002（4）：56—59.

保護農田生態系統的措施范文第4篇

一、土地整理的生物多樣性影響分析

對農業區域生物多樣性的保護,不能像保護自然生態系統那樣通過建立生態自然保護區來實現,農業區域是人類進行生產、生活的地方,因此要保護該區域的生物多樣性,不能以犧牲該地區人們的生產、生活為代價,而是應該通過工程措施,對生物多樣性從物種多樣性、遺傳多樣性等層次上進行利用與保護。

1.土地整理單項工程的影響

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、次生自然生態系統將被單一的農作物替代,景觀多樣性將降低,某些生物的生存空間遭到破壞,不僅導致植物、動物的物種多樣性的降低,還有可能導致病蟲害發生的頻率和強度的增加。在土地平整工程中,機械對土壤的擾動,使得土壤環境發生了劇烈的變化,破壞了土壤中的微生物生境,從而導致土壤微生物大量死亡;混凝土渠道的修建對水生生物的影響也較為顯著,渠道直且光滑,提高了水的利用率,但卻導致渠道中水生生物的死亡。為了營造水生生物生存的環境,通過排水溝設計為水生生物提供避難所。土地整理中排水溝通常不加襯砌,而且在田塊的較低部位,由于地下水的滲漏,即使在最干旱的曬田期也能涵蓄一定的水量來保證水生生物的存活;田塊間的田埂、道路兩側的農田防護林則可以成為一些動植物的棲息地,對病蟲害發生的減少、農田生態系統的生物多樣性的維持有著積極的作用。

2.土地整理布局的影響

農地的整理多為實現一定的社會和經濟效益,因此在整理布局中,很多只考慮經濟性以及耐用性,而忽視了生態的考量,這極不利于農業的可持續發展。為了節省農地整理的資金投入,在修建排水渠道時,對溝渠進行裁彎取直是一種普遍的現象,此外一些地區在田間大量鋪設混凝土路面和溝渠,并誤認為這是一種高品位的設計,這種混凝土鋼筋結構的溝渠,特別是溝渠采用“三面光”的設計,這不僅增加了投資,而且減少了綠地面積和生物棲息的場所,影響了土地生態環境。

生物生存環境的惡化直接減慢了農田物種的擴散,生物的棲息地被混凝土鋼筋結構的溝渠隔開,物種的擴散受到影響,導致群體趨向不穩定,造成生物多樣性的下降。在土地整理的空間結構上,土地整理中“路成框”的指導思想勢必引起項目區的景觀破碎,導致植被斑塊間的自然連通度降低,進而影響到生物多樣性的發展。但是,溝渠和農田防護林的建設在某種程度上減輕了這種威脅。溝渠遍布在整個項目區,而且在溝渠與路相交處有涵管、橋等水工建筑保證溝渠的貫通,這就為一些動物的遷移、植物孢粉的運移提供了可能。農田防護林在項目區也基本貫通,是動植物遷徙的重要廊道。土地整理中防護林的建設提倡選用本地物種,這對保護生物多樣性也有著積極的響。

二、土地整理生態化設計

生態保護型整理模式多種多樣,有從農地整理結構設計、道路設計和河溝渠設計3個方面構建了保育形模式;有從生態模式、仿自然模式和等級模式3個生態型農地整理模式;有從國內外土地整理研究和實踐的新成果中,提出的我國景觀生態保護型土地整理設計模式中構想等等。其中可以起到保護生物多樣性的方式如下:

(1)田間路不宜使用混凝土結構,盡量采用土石鋪路,混凝土結構不具透氣性,導致花草樹木無法生長,一些小型動物和微生物無法棲息,從而減少了生物的多樣性,破壞了該地方的生態平衡。

(2)渠道邊坡不宜過陡,盡量設計為緩坡。渠道邊坡是許多生物生長和棲息的地方,邊坡太陡,渠道水位變化過快,很容易對邊坡一帶的動植物帶來沖擊,增加了兩邊生物的存活難度,因此在修建渠道時應該盡量延長渠道邊坡的長度,以增加和穩定兩岸動植物的生存空間,在條件允許的情況下,可以修建復式斷面的渠道。

(3)筆直無彎道渠道雖然最具經濟效益,但就保持生物多樣型來說,凹凸多變的渠道無疑是最佳的,筆直無彎道渠道水流湍急,不利周圍生物的棲息和藏匿,多變渠道的渠道則可以阻擋、改變水流,穩定水溫,同時渠道凹凸處也是許多生物理想的棲息地。

(4)渠道周圍規劃植栽。渠道周邊缺植栽,造成日光直接照射,使日夜溫度差很大,對生態的發展亦有不良影響。植栽可提供陰影,緩和水溫的變化,制造野生動植物棲息的有利環境。

(5)保留一定的溝塘和低洼地區。溝塘和低洼地的生產力雖然不高,但卻是野生動植物良好的棲息生長之所,它可凈化環境,減少旱澇。

保護農田生態系統的措施范文第5篇

關鍵詞　地震災害；生態系統；低碳均衡；重建模式；統籌

中圖分類號　F062.2

文獻標識碼　A

文章編號　1002－2104(2010)07－12－08

doi：10.3969／j.issn.1002－2104.2010.07.002

5?12汶川大地震給四川生態系統造成了巨大破壞。大面積的崩塌、滑坡和泥石流，形成堰塞湖，大面積地表覆蓋被摧毀，動植物生存環境被破壞。地震間接影響氣候環境。地震及由其造成的次生災害毀壞作為碳循環中重要組成部分的植被，造成災區CO2吸收能力下降，碳循環失衡。地震中死亡的大量動植物殘體在腐敗過程中，滋生大量生態流行病蟲害，比如炭疽、瘧疾、鼠疫等等，排放出大量CO2，生態均衡被打破。地震成為自然災害中對生態系統結構和功能破壞最強烈的災害類型之一。在全球氣候劇烈變化的大背景下，加上頻繁的地震災害，生態的健康發展成為了全球越來越關注的問題。特別是汶川大地震，對長江中上游地區生態造成了巨大破壞。本文將針對汶川地震生態結構表現出的高碳化問題，運用生態碳循環理論，采用統籌方法，構建災后生態低碳均衡模式，通過實施生態重建工程，實現災區生態系統的低碳化目標。

1　災區生態系統的結構特征

1.1生態要素系統

中國環境科學研究院對汶川、安縣、綿竹、彭州、什邡、北川、都江堰、茂縣、平武、青川、文縣、理縣、江油、崇慶等14個重災縣的遙感數據顯示了汶川地震對森林生態系統、草地生態系統、農田生態系統和其他生態系統造成了大面積的破壞(見表1)。

1.1.1森林生態系統

汶川災區森林資源豐富，植被種類多樣：該地震帶南端的云南省有“植物王國”和“植物區系的搖籃”之稱；四川的被子植物、蕨類植物種類數量居全國第二，裸子植物數量居全國第一。與其他植被組成相比，由于樹木生活周期較長，形體更大，在時間和空間上均占有較大的生態位置，具有較高的碳貯存密度，能夠長期和大量地影響大氣碳庫，因此森林生態系統在全球碳循環與碳蓄積過程中起著不可替代的重要調控作用。汶川大地震使四川林業受損嚴重(見表2)，全省林地損毀493萬畝，受損林木蓄積1947萬m3，森林覆蓋率下降0.5％。

1.1.2草地生態系統

四川草地面積約為0.2億hm2，占全省幅員面積的42.0％，是四川省綠色植被生態環境中面積最大的生態系統。四川草地主要分布在西部少數民族地區和盆地四周邊遠山區，其中80％以上分布在甘孜、阿壩、涼山三州。四川草地分布區正是汶川大地震主要區域。草地植被固定了大氣中相當大一部分c02，對調節全球氣候發揮重大作用。草地生態系統地上碳庫不明顯，其碳儲量絕大部分集中在土壤中。地表土層的破壞將會摧毀草地的根系系統，會導致土壤中有機碳的大量釋放。地震是影響內陸草原土壤碳儲量最為劇烈的自然活動因素。汶川地震造成的滑坡分布區域面積約48678km2，滑坡總面積711.8km2。大面積滑坡破壞草地的根系系統，使原來固定在草被中的碳素全部釋放到大氣中；滑坡破壞了原來的土壤結構，使土壤中的有機質充分暴露在空氣中，促進了土壤呼吸作用，加速了土壤有機質的分解。

1.1.3農田生態系統

受災地區共有農田20504km2，其中旱地11018km2，水田9486km2。由于災區農田總面積70.23％分布于東南部的平原區，因此本次地震對農田的破壞不大。直接損毀農田33.59km2，其中旱地損毀28.94km2，占損毀農田面積的86.16％，水田損毀4.65km2，占損毀農田面積的13.84％。受損農田主要分布于西部山區，其中北川縣和平武縣農田損毀比較嚴重，農田損毀面積占了災區損毀農田的70％。農田生態系統中的碳庫是全球碳庫中最活躍的部分，是在人類活動干擾下的生態系統碳流動過程。農作物通過光合作用固定大氣中的CO2，一部分合成有機質，以食物、飼料等形式存在于植物體內，然后通過人和動物的消耗排放到大氣中；一部分成為工業原料儲存起來；還有一部分直接用于植物的呼吸消耗、殘體腐爛分解釋放CO2到大氣中，形成農田生態系統的碳循環過程。

1.1.4濕地生態系統

四川濕地總面積42089.57km2，占全省土地面積的8.7％。四川省大于1km2自然濕地主要分布在四川西部，面積20518.22km2，占全省濕地總面積48.78％，是本次地震的主災區。四川濕地植物主要以草本植物為主，兼有灌木和喬木，共有68科150屬299種；濕地動物主要包括122種鳥類，224種魚類，12種獸類，36種兩棲類，15種爬行類。濕地是地球上生物產量最高、生物多樣性最為豐富的自然生態系統之一，是生物多樣性的特殊棲息地，是重要的碳匯，被破壞的濕地會釋放大量的c02等溫室氣體。濕地生態是生態系統的重要組成部分，也是自然碳循環中的重要組成部分。

1.2生態環境參量

災區地形地貌復雜，山高谷深，是眾多河流的發源地或上游區。地震引起地質滑坡、泥石流增加，泥沙與礫石滑入河流，淤塞河道水庫，抬高河床，破壞水體與水庫容量，削弱區域防洪能力。災區氣候環境復雜、山體滑坡規模大、水體存在隱患、森林破壞嚴重，對生態環境造成嚴重影響。

1.2.1氣候參量

在全球的陸地氣候環境中，除典型的赤道雨林氣候和極地冰蓋氣候外，受緯度帶譜和垂直帶譜影響，該地震帶上涵蓋了多種氣候類型：暖溫帶季風森林草原氣候，暖溫帶季風半旱生落葉闊葉林氣候，北亞熱帶季風落葉常綠闊葉林氣候，高原高山寒溫帶氣候，中亞熱帶季風常綠闊葉林氣候，高原高山亞熱帶季風氣候等等，構成了復雜多變的獨特氣候環境。

1.2.2山體參量

汶川大地震誘發的大規模滑坡受地震烈度、地形結構、土質及構造運動等多方面因素的影響，使得四川、陜西和甘肅山區發生大面積山體滑坡。表3顯示，地震烈度越

高，造成滑坡體面積越大，但滑坡個數卻不是最多；地震烈度在9度時，造成的崩塌滑坡個數最多，占整個滑坡總數的三分之一以上。地震重災區汶川縣境內產生滑坡體206.5km2，151.08km2林地、16.13km2草地、5.11km2耕地遭破壞，崩塌的滑坡體填充的河流面積3.45km2，各類生態系統服務總價值損失22646萬元。

1.2.3水體參量

汶川大地震產生近200個堰塞湖，較大的有35個，其中33個在四川。從短期來看，3―5年的時間里，這些堰塞湖不穩定，余震、雨季都有可能造成潰堤，對生態帶來次生災害。地震造成398座水庫出現險情，庫堤開裂受損，附屬設施受到破壞，水庫排水不暢；山崩和大量泥石傾瀉到低洼地區的水庫中，抬高水庫的水位，考驗堤壩承受能力。地震引發放射性元素活躍性增強、重金屬分布被打破以及化工原料泄露等事件，徑流、湖泊水體質量受影響。

1.2.4森林參量

森林具有二重性：當森林發揮穩固水土資源、調節氣候的功能時，森林屬于環境系統要素之一；當森林特指林木，作為食物鏈上的生產者時，森林屬于生態系統要素之一。5?12地震使受災區森林植被毀損嚴重，不少地方昔日青山如今滿目瘡痍。據四川省林業廳統計，地震造成四川地區泥石流堆積災害跡地達343萬畝，堆積量達42.96億m3，森林水源涵養功能降低30.24億t，水土流失潛在條件將使進人長江的泥沙達到10.74億m3；森林碳匯儲備能力每年損失78.1萬t，損失價值2.5億元，森林釋放氧氣能力降低67.38萬t，損失價值2.7億元。

1.3生態系統整體特征

災區生態系統要素和生態環境遭到巨大的破壞，在災區開展生態系統恢復重建，需要結合國際生態發展趨勢和國內生態發展戰略。這是一項規模宏大的生態重建工程，涉及到自然生態和人工生態，包括災后恢復的保障系統、環境系統等各個子系統。因此，災區生態系統是與國內外發展環境息息相關的開放復雜巨系統，其主要特征表現為涌現性、開放性、復雜性、巨量性，如圖1所示。

1.3.1余震不斷，熵值增大化

汶川大地震受災面積大，受災情況嚴重，受災地區地形復雜、山體植被損毀嚴重、水資源受污染、農耕田大面積破壞等復雜的情況，導致生態恢復過程中不斷涌現新的問題。余震不斷，土壤中存貯的CO2被釋放出來；山體、植被、水資源被反復破壞，泥石流掩埋了大量生命體，這些生命體在分解過程中向大氣釋放出大量溫室氣體。自然生態的碳平衡在余震中不斷被破壞，新的平衡重建過程必然伴隨人類使用大量石化能源，對災區進行能量的輸入，造成碳排放增加。這些不斷涌現的新問題，打破了生態系統碳循環的有序性，系統內混亂程度加大，熵值增大。要克服熵值增大，就要以生態低碳為目標重建災區碳循環模式，減少系統熵值，實現整個生態系統有序化。

1.3.2環境開放，結構高碳化

生態系統不斷地與其所處環境發生物質一能量一信息交換，體現了系統的開放性。地震釋放出地質深處大量有害氣體，增加了大氣中高碳氣體總量；地震損毀大片地表植被，削弱了災區植被固碳能力；重建資金主要投向城鄉住房、公共設施、基礎設施和重大產業重建，對林木、草地等植被的重建資金投入不足。災后人類生產和生活快速恢復，但自然生態系統恢復緩慢，災區人工生態系統和自然生態系統失衡，生態結構高碳化。災后生態恢復，應該以人工生態高碳結構調整為主，發展高技術、低能耗的產業，使用可再生能源及太陽能、風能、核能等新能源，宣傳低碳生活，鼓勵低碳消費，構建生態系統的低碳結構。

1.3.3物種多樣，生態復雜化

災區地勢上屬青藏高原邊緣昆侖山―祁連山―龍門山―大涼山向海拔1000―2000的中級臺階四川盆地的垂直過渡區，其物種多樣，生態豐富：植物種類占全國的85％，滇北、川西有大量原始森林；動物種類多達1000種以上，其中獸類近200種，占全國的1／2，鳥類776種，占全國的66％，爬行類和兩棲類有600多種，魚類200余種。地震后，動物行為方式是否發生轉變，物種基因是否發生突變，食物鏈是否發生改變，物種生存環境是否發生變化等等不確定性，使災區生態變得更加復雜化。因此，生態重建要對災后生態具體情況展開調查，并進行定性定量分析，如受災地區的巖石、土壤、空氣質量、水質等多方相互作用的自然環境分析，植物群落、動物群落以及人類社會震后的相互關系分析等等。這些錯綜復雜的關系需要在災后恢復中妥善處理，重新確立生態均衡關系，避免災后生態系統失衡。

1.3.4對象太多，系統巨量化

災后生態重建的低碳統籌復雜巨系統包括自然環境、生物群落和人類社會三個子系統，而各子系統又包括其各自的子系統。其中，自然環境子系統包括水、空氣、巖石、無機鹽和有機質；生物群落子系統涉及植物群落和動物群落；人類社會子系統包括低碳農業系統、低碳經濟系統、低碳制度系統、低碳文化系統等等。可見，這一系統是一個具有很高維度的復雜巨系統。面對這樣的復雜巨系統，應該按照統籌方法，對災后生態系統的巨量性化繁為簡，以簡馭繁，實現生態系統整體協調發展。

2　災區生態重建的模式框架

災后生態重建，是面對結構遭到重創的生態系統，按照生態碳循環理論實施的一項以建設低碳均衡結構為目標的生態重建工程。在災區開展生態重建低碳工程，比在其他地區打破原有生態系統再重建低碳生態更節約成本。這項系統工程涉及到災區生態的各個層次，需要按照統一的指導思想，遵循生態碳循環的規律，在多方協調與合作的基礎上建立生態低碳均衡結構。如圖2所示。

2.1統籌思想

低碳重建作為一種新型的、特殊的恢復方式，就是在災后重建的實踐中運用低碳均衡理論組織生態重建，實現生態恢復的低碳發展模式。這一創造性的重建模式，必須基于綜合集成與統籌優選的思想，對災后生態系統進行統籌恢復重建，尋找新均衡，實現災區生態從簡單恢復提升為科學發展式修復重建。災后生態重建，是以科學發展觀為指導思想，以人為本，尊重自然為原則，全面協調可持續發展為目的，統籌兼顧為方法，對災區脆弱的生態系統重塑均衡，建設和諧生態。低碳統籌模式從自然生態和人工生態兩個維度展開，針對自然生態和人工生態碳循環的不同特點，以自然生態的增匯和人工生態的減源作為實踐方向，以尊重自然、保護生態為前提，在災區發展典型的生態統籌重建模式。基于生態碳循環的觀點，從碳源和碳匯兩個角度人手，通過自然生態和人工生態的碳中和，實現低碳均衡。碳中和的實現有兩個基本途徑，一是在源上的替代、減少、提高效率，二是在匯處的吸納、中和、末端處理。碳源處理，一般是通過能源結構調整、產業結構調整和技術創新來實現的，而碳匯則更多依靠制度手段，如制訂優惠政策，鼓勵植樹造林和退耕還林，是生物固碳、擴大碳匯、減緩溫室效應，減少CO2排放最經濟和最有效的途徑

之一。

2.2生態循環

生態碳循環是生物地球化學循環中重要的組成部分，認清楚這種循環規律，并改善生態碳循環，將有利于解決生態高碳化問題，建立生態均衡結構。生態碳循環過程中形成了許多CO2、CH4和N2O構成的碳源和碳匯。碳源對應碳排放過程，碳匯對應碳存儲過程。碳存儲和碳排放是兩個具有相反運動方向的過程，構成封閉的碳循環。如圖3所示。通過對碳存儲和碳排放過程的人工干預，可以改變碳存儲和碳排放的速度，從而影響作為環境參量的大氣CO2混合比例。

從地球空間角度來看，不妨將存在大氣中的碳統稱為碳氣圈，存在于地表土壤和巖石中的碳統稱為碳殼圈，存在于地表以下的碳(比如煤炭、石油等石化資源)統稱為碳核圈。那么，碳從碳氣圈碳殼圈碳核圈的過程，即為碳存儲；反方向的運動過程即為碳排放。這樣就構成了碳在生態地球空間的循環，如圖4所示。地球生態碳循環可以分為自然生態碳循環和人工生態碳循環兩個部分。

自然生態碳循環過程中，綠色植被在光合作用下從碳氣圈吸收CO2，將空氣中的碳固定在碳殼圈，碳殼圈的碳經過地質運動，被深埋入碳核圈，經過生物地球化學反應，形成石化資源。這樣完成了自然生態的碳存儲過程。煤層自燃、天然氣溢出等自然作用，將會把碳從碳核圈釋放到碳氣圈；林木燃燒、腐爛等自然作用，將把碳從碳殼圈釋放到碳氣圈：這些都是自然生態的碳排放過程。在當前自然生態碳循環中，碳存儲速度快于碳排放速度，碳存儲規模大于碳排放規模。

人工生態碳循環過程中，人類大量開采碳核固的石化資源，并燃燒石化資源向碳氣圈排出大量CO2；人類劈山開路、開墾荒地，破壞了碳殼圈，釋放出CO2。這就是人工生態碳排放過程。人類通過CCUS(CO2 Capture and Using／Storage)技術，將生產、生活、運輸等過程產生的碳捕獲下來，進行二次循環利用或封存到碳核圈，這就是人工生態碳存儲過程。當前人類對石化能源依賴很強，消費很大，而碳處理技術尚不成熟，碳排放速度遠遠快于碳存儲速度，碳排放規模遠遠大于碳存儲規模。

由此可見，自然生態和人工生態兩個子系統內碳循環不協調，子系統間不均衡。因此，有必要綜合統籌自然生態和人工生態兩個子系統，構建生態系統均衡結構。

2.3均衡結構

生態碳均衡就是人工生態系統和自然生態系統碳循環間達到一種相對穩定狀態，在這種狀態下，人工生態系統和自然生態系統都能夠健康發展，任何一個系統的碳循環發生改變都會威脅到整個生態系統。因此，生態碳均衡可以從人工生態子系統和自然生態子系統兩個方面來闡述，如圖5所示。在人工生態子系統內，社會、經濟、文化和制度相互作用，相互制衡，并決定人類的能源消費模式和人類向大氣的碳排放量。人工子系統碳循環以廢物、廢氣、廢水的形式向外排放出大量碳，通過垃圾站、污水站以及碳捕獲站等方式將碳收集起來，集中排放到自然生態子系統。自然生態子系統通過無機環境和生物群落的物理一化學作用，構成子系統內碳循環，同時降解和吸收人工生態子系統排出的廢物、廢氣、廢水，尤其是植物通過光合作用固定大氣中的CO2，減少溫室氣體。排出人工生態子系統循環外多余的碳排放和自然生態子系統循環富余的碳存儲合在一起，就是碳中和。碳中和的結果有三種：一是碳排放量多于碳存儲量，碳中和后仍有多余的碳排放量；二是碳排放量少于碳存儲量，碳中和后仍有多余的碳存儲量；三是碳排放量與碳存儲量相當，人工生態子系統和自然生態子系統形成完全碳中和。如果生態系統碳中和的結果長期處于第一種情況，那么多余的碳排放量將隨時間累積起來，發揮累積效果，形成溫室效應；如果生態系統碳中和的結果長期處于第二種情況，那么多余的碳存儲能力將吸收以前排放的溫室氣體；如果生態系統碳中和的結果是第三種情況，那么生態系統實現碳循環平衡。

在低碳均衡結構中，人工生態子系統通過低碳社會、低碳經濟、低碳文化和低碳制度改變人類的物質和能源消費方式，減少子系統的碳消耗，減少排放到自然生態系統中的高碳廢物、廢氣、廢水；運用CCUS技術，增強子系統內的碳存儲能力。自然生態子系統通過增加生物群落中的綠色生產者，增強碳吸收能力；加強環境保護和建設，減少子系統內的碳排放。通過對生態系統碳循環的合理調節，可以實現整個生態系統的動態碳均衡。

3　生態重建工程的運行模式

生態系統作為典型的開放系統，在受到地震破壞后，可以通過自身動態調節達到平衡，但時間非常漫長。低碳生態重建是以低碳方式定向加速生態系統改善并達到生物群落和諧共存的演替過程。這種演替過程是不可逆的，但可以在關鍵環節實現突破性的進展，加快演替速度，縮短演替進程。

3.1運行演化

地震打破了原有生態系統碳均衡結構，土壤、動植物殘骸、人類社會等排放出大量CO2，生態系統瞬間躍遷高碳區間振蕩。如圖6所示。在3―5年內，生態將處在高碳區間振蕩。生態系統與外部環境進行能量、物質和信息的交換，系統內各要素相互作用，將形成新的生態有序結構。通過低碳技術對生態進行重構，將引導生態系統朝著低碳均衡方向演化，逐步形成低碳均衡生態新結構。因此地震災后的生態恢復，是一個生態混亂程度不斷降低，系統熵值不斷減小的過程，需要一段較長的時間。樹木尚需十年，動物的回歸、食物鏈的修復、生態系統的恢復、低碳生態均衡的建立，則是一個更長久過程。發揮人類主觀能動性，開展生態低碳重建工程，將會大大縮短生態系統結構調整時間，加速實現生態系統低碳均衡結構。

3.2重建工程

生態重建系統工程就是基于現有的社會經濟基礎及背景，充分發揮已經確立的或潛在的社會經濟優勢，對災后重建過程中的社會物質和能量投入進行統籌優化，達到災區生態系統效果最優化。它是以災區人類生態系統整體優化為目的，通過在關鍵環節投入物資和能量，對災區生態系統和人類社會經濟系統進行整理和重組，形成一種有利于人類的、良性循環的生態系統的過程。如圖7所示：災區的植被、動物活動、人類生產生活規律被地震打破，生態系統的CO2等溫室氣體排放量遠遠大于CO2吸收量；通過植被恢復工程、節能減排工程、城市改造工程，建設低碳生態工業、低碳生態農業、低碳生態城市，實現災區生態環境、生態社會、生態制度和生態文化的重建，最終達到災區生態系統碳循環的低碳均衡。

3.2.1生態城市低碳化

生態城市是建立在對人與自然關系更深刻認識基礎上的新文化觀，是按照生態學原理建立起來的社會、經濟、自然協調發展的新型城市關系。生態城市低碳化是市民以低碳生活為理念和行為特征、經濟以低碳經濟為發展模

式及方向、政府公務管理以低碳社會為建設標本和藍圖的城市化進程。地震給四川帶來了巨大的破壞，災區的重建又是一次工業化和城鎮化的過程，參與重建的政府、企業等各方單位都需要更加重視經濟發展與資源和環境的平衡，使得新建的城鎮更加能夠適應全球氣候變化的挑戰。

四川廣元位于川陜甘三省交匯處，是5?12大地震的重災區之一，是明確提出低碳重建的城市。依靠豐富的天然氣資源，廣元提出了能源轉化行動，35家大中型企業的能源供應將逐漸從煤轉化為天然氣，預計每年可減少CO2排放123萬t。到2015年，廣元九成的出租車和公交車動力能源也將采用天然氣。為增加碳匯，廣元市計劃到2015年，全市森林覆蓋率從2009年的48％增加到53％，未來的產業結構也將向旅游業、茶產業、電子業等低碳產業轉型。廣元市對污水處理重建采用了蚯蚓生物濾池，數百條經過特殊培育的蚯蚓“清潔工”對進入濾池的污水和污泥進行生物凈化，凈化后的清水排入江河，處理后的污泥則變成了無害的蚯蚓糞，用作農田肥料。

3.2.2生態工業低碳化

生態工業是模擬生態系統的功能，建立起相當于生態系統的“生產者、消費者、還原者”的工業生態鏈，是以工業發展與生態環境協調為目標的工業模式。生態工業低碳化是在生態工業的基礎上，以低能耗、低污染、低排放為目標的工業生產模式升級，是人類社會繼農業文明、工業文明之后的又一次重大進步。低碳生態工業實質是能源高效利用、清潔能源開發、追求綠色GDP的問題，核心是能源技術和減排技術創新、產業結構和制度創新以及人類生存發展觀念的根本性轉變。

災區工業百廢待興，其建設成本遠低于工業發達地區。在重建過程中，應該順應國際產業發展的新趨勢，大力發展環保產業、大力發展綠色制造、大力發展低碳工業，建設資源節約型、環境友好型工業；大力發展低碳經濟、節能與新能源產業，加快自主創新步伐，推進產業升級和結構調整。災區政府應該采取有力措施，積極引導災區工業走綠色發展的道路，抓好節能減排技術、綠色和氣候友好技術，尤其是低碳技術的研發，加快節能環保和裝備的推廣應用。

3.2.3生態農業低碳化

生態農業是指在保護、改善農業生態環境的前提下，遵循生態學、生態經濟學規律，運用系統工程方法和現代科學技術，集約化經營的農業發展模式，按照生態學原理和經濟學原理，運用現代科學技術成果和現代管理手段，以及傳統農業的有效經驗建立起來的，能獲得較高的經濟效益、生態效益和社會效益的現代化農業。生態農業低碳化是在生態農業的基礎上，以低碳理念為指導思想，以低碳能源為建設動力，將傳統生態農業生產模式提升到以低碳技術為核心的新型農業生產模式。

在災區發展低碳生態農業，應該開發安全優質農產品，并注重生態環境經營，同時積極對農村產業結構進行低碳化調整、優化和升級。安全優質農產品應該滿足國家綠色農產品和有機農產品的標準。有機農產品不施用任何化學合成物質，綠色農產品嚴禁施用高毒高殘留化肥農藥，少用化學合成物，多用有機肥。這是從根本上解決農業生產過程中大量消耗化石燃料、大量排放溫室氣體的問題，是應對氣候變化的重要途徑，對災區發展低碳生態農業十分有利。

3.3政策保障

生態低碳均衡模式的著眼點是人類與自然環境的和諧相處，核心是人類的可持續發展，目標是低碳均衡，本質是應對全球氣候變暖。在災區開展低碳均衡模式實踐，應該結合災區生態的實際情況，長遠規劃，統籌安排，在尊重自然規律的前提下，堅持以自然恢復為主，人工重建為輔的原則，制定相關政策制度，保障低碳生態的實現。

(1)總體規劃，綜合恢復，實施低碳政策。以可持續發展思想為指導，把災區江河作為一個整體的大系統，從自然、社會、經濟綜合考慮低碳化進程，統籌安排、綜合治理、宏觀調控；建立相應的碳匯管理和經營體制，引導災區群眾在尊重自然的基礎上過低碳生活。

(2)退耕修養，還林還草，實現低碳生產。阿壩州、山州、甘孜州、雅安、廣元等災區山多坡陡，在坡度大于25度的陡坡和水土流失嚴重的地段，應堅決杜絕開荒，已開墾的地段應盡快退耕還林；在綿陽、德陽、都江堰等成都平原西北部地區，土壤和水利條件較好、坡度較緩、水土流失潛在威脅較小，應實行林業和農業綜合規劃，推行農林復合經營體系，實行低碳生產。

(3)發展林木，建管結合，構建碳匯基地。大力發展災區林木業，林木建設和管理相結合。對災區，主要是盡可能多地保護現存森林碳庫，改變天然林的采伐機制；在無林地上營造人工林；促進次生林的天然或人工更新，并加以保護；在農田和牧場上增種樹木，發展農林綜合經營系統；擴大人工植樹造林，提高森林碳匯功能；發展速生豐產林，加強人工林的集約經營、提高生產力、增加碳匯，增加耐久木材產品；開展群眾性的造林綠化，加快防護林和公益林建設。

(4)生態核算，效益補償，建立碳匯市場。盡快建立經濟生態核算和生態效益補償制度，建立國內碳交易市場。鑒于災區生態工程建設的長期性和全局性，通過政策、立法，在財政、稅收信貸等方面進行扶持。參與碳市場交易，按照森林生態效益的高低對經營者實行補償，這不僅對提高經營者經營的積極性是有益的，同時對提高災區的生態意識，以全新的碳交易觀念評價森林都是必需的，應盡快加以實施。