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评估农田生态系统的状态及其变化趋势,可以为农田生态系统管理提供科学基础,这不仅是改善农田生态系统管理的需要,也是维持区域可持续发展的要求。本文在生态指标、生态系统服务、生态系统评估以及生态系统管理等研究成果的基础上,立足于江西省农田生态系统的研究成果和长期监测数据,依据DPSIR概念模型,构建了一套简洁实用的农田生态系统评估指标体系,并藉此评估了江西省农田生态系统的状态及其变化趋势、分析了农田生态系统变化对人类福祉的影响,探讨了农田生态系统变化的驱动力。最后,针对江西省农田生态系统管理所面临的挑战,采用生态系统方法构建了江西省农田生态系统管理框架,并提出了相应的政策建议。本研究主要取得了如下结论:
1)江西耕地数量持续减少,耕地资源形势和粮食安全形势日益严峻。到2005年底江西耕地面积已经减少至2.098×106hm2,人均耕地仅0.0472hm2。为了满足最低人均400kg·a-1的粮食消费水平,如果维持在2005年的粮食生产水平,江西省耕地总量在2020年应控制在2.238×106hm2以上;如果2020年能将水稻单产提高到6260kg·hm-2(2005年的全国平均水平)且实行双季稻轮作,江西水田只要保持在1.594×106hm2以上。
2)1949年以来,江西农田生态系统的供给服务得到了极大增强,但是由于利用程度的提高和管理不善使得农田生态系统的持续性受到严峻挑战。这主要表现在如下几个方面:①江西耕地复种指数从1949年的135%增至到2005年的254%,但是作为养地作用的绿肥,其播种面积在农作物总播种面积中所占比重已经从20世纪60年代末期的27%降至2005年的6.9%;②根据1949~2005年江西省农田养分投入和产出平衡分析结果,20世纪80中期以后氮素年平均盈余率高达46.6%,磷素年平均盈余率高达43.4%,而钾素直到21世纪初才基本实现了盈亏平衡;③整体而言江西省水稻土有机碳处于累积状态,但是,水稻根系归还给土壤的有机碳仅占有机碳年矿化量的20~40%左右,不足以弥补水稻土有机碳的自然矿化量。
3)江西省农田生态系统对人类福祉的贡献有很大的增长,但其对农民经济福利的贡献比重在逐渐减少。20世纪80年代中期以前,江西省农田生态系统产值对农林牧渔业总产值的贡献率基本上维持在60%以上,但是从80年代中期开始下降,到2005年其在农林牧渔业总产值中的比重下降至40%左右。同时,第一产业对农民人均纯收入的贡献率一直呈现下降的趋势,从1980年的82.7%下降至2005年的46.4%。
4)人口增长对粮食的需求和社会经济发展对土地的需求是江西省农田生态系统变化的根本驱动力。日益增长的粮食需求,促使江西粮食单产不断提高,使得粮食生产对耕地的需求量不断减少,这为耕地转化为非农业用地创造了必要条件。1978年以后,江西社会经济快速发展对土地的需求也随之增加,这使得城市化成为了江西耕地流失的主导因素。
5)江西省农田生态系统管理存在三大挑战性问题:其一是如何协调好粮食生产和城市化对土地的需求;其二是如何提高粮食种植的经济效益;其三是如何满足日益增长的粮食需求同时维持农田生态系统的可持续性。这三大挑战是关乎农民增收、粮食安全、农业可持续发展以及社会经济稳定发展的重大问题。
6)集约型农业和保护性农业各有其鲜明的优缺点,基于生态系统方法构建的江西省农田生态系统管理框架能够将这两种农业发展模式纳入到统一的生态系统管理体系中来,这有助于充分发挥其积极作用,是应对江西省农田生态系统管理挑战的战略选择。
针对江西农田生态系统存在的问题和挑战,提出了四个方面的政策建议:一是缓解耕地资源压力,防止耕地流失,尤其是防止水田的进一步流失;二是恢复绿肥养地制度,改造中低产田,提高水稻单产水平:三是减少化肥投入,降低粮食生产成本,提高粮食生产的经济效益;四是开展基于流域的生态系统服务区划,走集约型农业与保护性农业相结合的发展道路。