（植物学专业论文）重庆山地园艺生态系统氮、磷循环及景观生态流分析.pdf

独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了特别标注。 对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文中作了明确 说明并表示衷心感谢。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被 查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：柝保密，口保密 期限至年月止) 。 学位论文作者签名：栖习 导师签名： 弓j 刍歹军 l 签字日期：2 - o 年石月弘日签字日期： r 年石月日 1 1 1 生态农业的内涵。1 1 1 2 山地生态农业1 1 2 农业生态系统循环1 1 2 1 农业生态系统的物质循环。1 1 2 2 农业生态工程2 1 3 农业景观的生态设计与规划2 1 3 1 景观生态学基本原理在农业景观生态规划设计中的应用2 1 3 2 农业景观生态规划设计步骤3 1 4 生态农业模式4 1 4 1 立体生态农业模式：5 1 4 2 食物链型农业生态模式6 第2 章引言。7 第3 章实验材料与方法9 3 1 三峡库区现有山地农业种植模式9 3 1 1 研究区概况。9 3 1 1 1 研究区的地理位置9 3 1 1 2 社会经济概况9 3 1 2 研究方法1 0 3 1 2 1 民间实地调查1 0 3 1 2 2 野外采样，实验室土壤理化性质评价。1 0 3 2 南方山地园艺。1 2 3 2 1 研究区概况1 2 3 2 2 研究方法1 2 3 2 2 1 基于g i s 的研究区生境特点分析1 2 3 2 2 2 实验室土壤理化性质分析1 3 两南大学硕士学位论文目录 3 2 2 3 制图软件对研究区进行规划1 3 3 2 2 4 计算公式1 3 第4 章结果与分析1 5 4 1 南沱镇三峡移民生态家园睦和村、连丰村农业示范园1 5 4 1 1 生态流分析。1 5 4 1 2 基于农户的典型农业生态系统物质循环利用分析1 6 4 1 2 1 龙眼种植系统的分析1 6 4 1 2 2 桑树种植系统的分析1 7 4 1 2 3 柑橘种植系统分析1 8 4 1 3 结论：拍 4 2 基于南方山地园艺基地的生态流分析及景观模式构建2 0 4 2 1 研究区的生态流分析。2 0 4 2 1 2 氮、磷生态流的分析2 3 4 2 2 景观模式的构建。2 5 4 2 2 1 山地生态园艺示范区2 6 4 2 2 2 庭院农业展示区2 7 4 2 2 3 丘陵沟谷湿地综合试验区2 8 第5 章结论与讨论3 0 5 1 结论。3 0 5 2 讨论。3 0 5 2 1 建立高效的山地生态园艺模式。3 0 5 2 2 利用反硝化植物优化生态农业种植结构3 0 5 2 3 减少化肥施用，发展循环经济3 1 参考文献。3 2 致谢：i ! ； 发表论文和参加的课题。3 6 摘要 重庆地貌以山地、丘陵为主，适宜多种植物的生长，发展山地生态园艺有其充分的 优越性与可行性。而由于地形和一些人为因素，土壤侵蚀严重，在此背景下深入研究山 地园艺景观生态系统的氮、磷循环及生态流流动有着重要的理论和实践意义。 本文通过对山地园艺景观氮、磷的生态流动分析，探讨建立一个基于农户的山地园 艺景观农业生态系统。这个生态系统不仅保护生态环境，保持资源与环境的永续利用的， 还能促进农业的可持续发展。 选取重庆市三峡水库库区生态农业走廊和重庆北碚区西南大学南方山地园艺示范 基地为研究区，对研究区现状进行实地调查。从生态流、生态系统的物质循环、生态适 宜性等方面进行了分析，并对小流域山地园艺景观进行了生态流的分析和景观结构优 化。主要研究内容及结果如下： 首先，对重庆涪陵南沱镇三峡移民生态家园进行调查分析。通过对研究区进行实地 调查，了解研究区内的自然、经济、人口等因素，并分析了研究区内的生态流流动。通 过对5 种典型农业生态系统土壤中氮、磷含量的测定得出结论： 山地生态农业生态系统中，生态流沿着径流方向由上至下流动； 大部分典型农业生态系统对土壤中的氮、磷都有小部分的吸收，典型农业生态系统 中的主要作物，对氮和磷的含量有一定的截留，并且又有一部分的氮、磷在坡下汇集； 柑橘+ 榨菜的种植模式对氮的拦截率为7 4 2 在五种种植模式中最高，草丛最低。 榨菜种植模式对磷的拦截率最高，为8 5 4 。综合来看，排除受某些因素的影响( 施肥) ， 复合型农业种植模式对氮、磷的拦截率比单一品种的农业种植模式高。 第二，在南方山地园艺示范基地内，进行生境特点，包括地形、坡度、水文的分析； 在重庆涪陵南沱镇三峡移民生态家园的调查研究基础上，构建一个基于农户的现代、生 态、景观、科学型的山地园艺景观生态基地。 两南大学硕士学位论文 摘要 通过对研究区的地形、坡度、水文分析和生态流的分析对研究区进行规划，结果表 明，规划前的土壤侵蚀模数为1 4 3 t h m a ，规划后的土壤侵蚀模数为1 3 6 t h m a 。规 划后的土壤侵蚀量有明显的下降。模拟三峡库区特殊地域条件下的园艺、花卉、畜牧、 蚕桑等不同类型的特色农户为个体组成单元，共同构成各学科协调统一的教学实践示范 基地。 主要从节水、节能、土壤污染的生态治理等方面对研究区进行景观结构优化。主要 包括研究区范围内雨水的收集及应用，节水型的排溉系统，太阳能及沼气的综合应用， 土壤面源污染的生态治理等方面。以景观生态学原理为理论指导，结合山地生态园艺氮、 磷等生态流的分析，构建科学、合理、美观的植物景观，景观规划设施，为山地生态园 艺景观建设提供理论依据。 关键词：山地农业生态农业生态流景观结构优化 两南大学硕士学位论文a b s t r a c t 寰! 曼! 皇曼曼量曼鼍曼皇1 1 一i 曼曼曼曼! 曼曼鼍曼! 曼曼曼曼曼鼍曼皇皇曼皇曼曼皇曼量皇曼皇曼毫鼍曼鼍曼暑皇曼曼皇璺皇! 鼍 c h o n g q i n gm o u n t a i nh o r t i c u l t u r a le c o s y s t e mn i t r o g e na n dp h o s p h o r u sc y c l e sa n de c o - - f l o wo f l a n d s c a p ea n a l y s i s c a n d i d a t e ：y a n gk e s u p e r v i s o r ：p r o f w a n gh a i y a n g a b s t r a c t c h o n g q i n gl a n d s c a p ew i t hm o u n t a i n sa n dh i l l sm a i n l ys u i t a b l ef o rav a r i e t yo fp l a n t g r o w t h , d e v e l o p m e n to fm o u n t a i ne g o a g r i c u l t u r ea n df e a s i b i l i t yo fi t sf u l la d v a n t a g e a n d b e c a u s eo ft h et e r r a i na n ds o m em a l l m a d e ，s e r i o u ss o i le r o s i o n ，i nt h i sc o n t e x ti n d e p t hs t u d y o fe c o l o g i c a lg a r d e n i n gm o u n t a i no fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u sf l o wh a sa ni m p o r t a n t e c o l o g i c a lt h e o r ya n dp r a c t i c e b a s e do nt h em o u n t a i n o u sl a n d s c a p ee c o l o g i c a lg a r d e n i n gn i t r o g e na n dp h o s p h o r u s a n a l y s i so ft h ee c o l o g i c a lm o v e m e n t , e x p l o r i n gt h ee s t a b l i s h m e n to fa ne c o g a r d e no nt h e l a n d s c a p e o fm o u n t a i nf a r m e r s a g r o e c o s y s t e m s t h i se c o s y s t e mn o to n l yp r o t e c tt h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ，m a i n t a i nt h es u s t a i n a b l eu s eo fr e s o u r c e sa n dt h ee n v i r o n m e n t ，a n d a l s op r o m o t es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fa g r i c u l t u r e s e l e c tt h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i ra r e aa n de c o l o g i c a la g r i c u l t u r ec o r r i d o rs o u t h w e s t u n i v e r s i t y , b e i b e id i s t r i c t ，c h o n g q i n g , h o r t i c u l t u r ed e m o n s t r a t i o nb a s eo fs o u t hm o u n t a i na s t h es t u d ya r e ai nt h es t u d ya r e af i e l ds u r y e yt h ec u r r e n ts i t u a t i o n a n a l y s i st h ee c o l o g i c a lf l o w , t h ee c o s y s t e mo ft h em a t e r i a lc y c l e ，e c o l o g ya n do t h e ra s p e c t so fs u i t a b i l i t y , a n de c o l o g i c a l g a r d e n i n gm o u n t a i nw a t e r s h e dl a n d s c a p eo fe c o l o g i c a lf l o wa n dl a n d s c a p es t r u c t u r e o p t i m i z a t i o n m a i nc o n t e n t sa n dr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： f i r s to fa l l ，t h et o w no ff u l i n g ，w ei n v e s t i g a t e da n da n a l y s i s e dt h ee c o l o g i c a lh o m e so fi n c h o n g q i n gn a n t u ot h r e eg o r g e sm i g r a n t s s t u d yt h e a r e a sn a t u r a l ，e c o n o m i c ，a n d d e m o g r a p h i cf a c t o r s ，a n da n a l y s i so ft h ee c o l o g i c a lf l o wi nt h es t u d ya r e a i tc a nb ec o n c l u d e d t h a te c o l o g i c a lf l o w sf r o mt o pt ob o t t o mi nt h em o u n t a i na g r i c u l t u r ee c o s y s t e m st h r o u g h d e t e r m i n e dt h ec o n t e n t so fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u si nf i v et y p i c a la g r o e c o s y s t e m ss o i l m c h o n g q i n gt h r e eg o r g e sm i g r a n t sn a n t u oe c o l o g i c a li n v e s t i g a t i o nb a s e d o nt h eh o m e ，b a s e d o nt h ef a r m e r st ob u i l dam o d e m ，e c o l o g i c a l ，l a n d s c a p es c i e n c e - b a s e de c o l o g i c a lb a s eo ft h e m o u n t a i nl a n d s c a p eg a r d e n i n g t h r o u g ht h es t u d yo ft h et e r r a i n , s l o p e ，h y d r o l o g i ca n a l y s i sa n de c o l o g i c a lf l o wa n a l y s i s f o rp l a n n i n gs t u d ya r e a , t h er e s u l t ss h o wt h a ts o i le r o s i o nb e f o r ep l a n n i n gm o d u l u s1 4 3 t h m a ， p l a n n i n go ft h es o i le r o s i o nm o d u l u s1 3 6 t h m a a f t e rt h es o i le r o s i o np l a nh a ss i g n i f i c a n t l y r e d u c e d t h r e eg o r g e sr e s e r v o i ra r e ao fs p e c i a lg e o g r a p h i c a lc o n d i t i o n s ，g a r d e n i n g , f l o w e r s ， a n i m a lh u s b a n d r y , s e r i c u l t u r ea n do t h e rc h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tt y p e so fh o u s e h o l d sf o rt h e i n d i v i d u a lc o m p o n e n tu n i t s ，c o n s t i t u t et h eh a r m o n i z a t i o no ft h ev a r i o u s d i s c i p l i n e s d e m o n s t r a t i o nb a s et e a c h i n gp r a c t i c e o p t i m i z el a n d s c a p es t r u c t u r em a i n l yf r o mt h ew a t e r , e n e r g y , s o i lp o l l u t i o n , e c o l o g i c a l m a n a g e m e n ta n do t h e ra s p e c t so ft h es t u d ya r e a w i t h i nt h es t u d ya r e ai n c l u d et h ec o l l e c t i o n a n da p p l i c a t i o no fr a i n w a t e r , w a t e rs a v i n gi r r i g a t i o ns y s t e me x c l u s i v e ，c o m p r e h e n s i v e a p p l i c a t i o no fs o l a re n e r g ya n db i o g a s ，s o i l - p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n , e c o l o g i c a lm a n a g e m e n t a n ds oo n p r i n c i p l e so fl a n d s c a p ee c o l o g ya sat h e o r e t i c a lg u i d e ，c o m b i n e dw i t hm o u n t a i n e c o l o g i c a lg a r d e n i n gn i t r o g e n ，p h o s p h o r u sa n do t h e re c o f l o wa n a l y s i s ，b u i l das c i e n t i f i c ， r a t i o n a l ，b e a u t i f u ll a n d s c a p ep l a n t s ，l a n d s c a p ep l a n n i n gf a c i l i t i e sf o rt h ec o n s t r u c t i o no f m o u n t a i ne c o s y s t e m sp r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rl a n d s c a p eg a r d e n i n g k e yw o r d s ：m o u n t a i na g r i c u l t u r e ；e c o l o g i c a la g r i c u l t u r e ；e c o l o g i c a lf l o w ； l a n d s c a p es t r u c t u r e i v 第1 章文献综述 l 1 生态农业 1 1 1 生态农业的内涵 生态学( e c o l o g y ) 定义为研究生物及其环境因素之间相互关系的科学i 。生态农业 是指在遵循生态学规律与经济学规律的基础上，吸收传统农业经验。运用现代科学技术， 通过现代管理手段。把农业生产、农村经济发展、生态环境、资源保护与高效利用融为 一体，使其具有生态合理性、资源利用高效性、发挥农业多功能性，形成生态和经济良 性循环的农业体系。国外称生态农业为绿色、自然、有机、生物农业等，美国农业部给 生态农业的定义是：“生态农业是一种完全不用或基本不用人工合成的化肥、农药、动 植物生长调节剂和饲料添加剂的生产体系【2 1 。 世界上很多国家和地区，经过长期的实践总结，找到了适合自己国家发展和进步的 生态农业。法国是位居于欧洲第一的农业生产大国，2 0 世纪9 0 年代，法国曾制定并且实 施了生态农业的发展计划。迄今为止，法国种植生态作物1 0 0 万公顷，有近2 5 万个单位 或农户发展生态农业【3 j 。由于工业发展迅速，矿物燃料释放出大量c 0 2 ，对人类的生产 与生活带来了巨大的影响，直接威胁人类的生存环境，生态环境也遭到了严重的破坏， 德国为了应对生态平衡不断遭到的破坏种植了大量的能源作物，即从生产化工原料和矿 物能源替代品的经济作物中提炼出化工品和新能源 4 1 。 生态农业使各种前沿理论和模式紧密融合在一起，广泛涵盖了各种先进的农业理论 和模式，使经济、社会、生态效益有机相结合。生态农业是农业生产和农业理论的重大 突破，是可持续的，人类长期追求和最为理想的一种农业模式【2 】。 1 1 2 山地生态农业 我国地势多样，仅丘陵山地就占我国国土总面积的6 5 0 5 。山地这种特殊的地形地貌， 对农业的生产和发展有些显而易见的利弊。山地农业在我国发展有着必然性因素，因为， 我国是农业大国，而复杂多样的地形又为山地立体农业的发展提供了有利的条件。 1 2 农业生态系统循环 1 2 1 农业生态系统的物质循环 农业生态系统的物质循环是在可持续发展的思想指导下，运用生态学规律指导人类 利用自然资源和环境容量，按照自然生态系统物质循环规律重构农业系统，把农业清洁 生产、资源及其废弃物综合利用等融为一体，使农业生产系统和谐地融入到自然生态系 西南大学硕十学位论文第1 章文献综述 统的循环过程中i 引。农业生态系统物质循环以农业生态系统组分之间的营养元素( 氮、 磷、钾等) 物质循环为核心。 发展现代生态农业要走物质循环利用型模式( 李文华2 0 0 9 ) 1 6 1 。重庆近年来在新农 村的规划建设中示范推广“猪沼果”、“蚕沼桑”的产业循环模，并发展了沼气农户循环 模式。 1 2 2 农业生态工程 1 9 6 2 年，美国的h t o d u m 提出了生态工程的概念。2 0 世纪8 0 年代，马世骏教授为 生态工程下定义“生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功 能相协调原则，结合系统最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统【7 1 。 在新农村发展的今天，农业生态工程是实施生态建设的一个重要内容，重要的措施 和重要手段。农业生态工程的实质是农业生物有机体运用生物共生、能量多级传递和物 质循环再生的生态学原理，在人工辅助能和外来物质的参与下，结合系统工程方法及现 代技术手段，建立起来的农业资源高效、综合利用的生产方式，是实现农业可持续发展的 技术体系。因地制宜是农业生态工程构建的重要因子。在不同的地带和地区都具有不同 的社会经济条件、自然环境和生态环境，因此，进入农业生产系统中的一些物质和营养元 素等也有所不同，向农业提供的劳动力、科学技术和补充能量也各不相同。这就是农业 生态工程建设必须因地制宜的根本理论依据，因此，构建农业生态工程必须要按照各地 区不同的状况因地制宜。我国国土资源丰富，地大物博，自然条件与社会经济条件和生 态环境间的差异巨大，农业生态工程的构建需发展多种类型和规模，我国现有的农业生 态工程也有着不同规模的多种类型，现有的农业生态工程技术类型主要有：农林立体结 构生态系统类型、物质能量多层分级利用生态系统类型、水陆交换的物质循环生态系统 类型、生物物种共生的生态系统类型型、水生生态系统类型、污水自净工程生态系统类 型、山区复合生态系统类型、湿地生态系统类型、院落生态系统类型、农副工联合生态 系统类型等1 8 j 。 1 3 农业景观的生态设计与规划 耕地、林地、草地、树篱和道路等的镶嵌体就是狭义的农业景观，也是农田景观。表 现为有机物种生存于其中的各类破碎化栖息地的空间网格1 9 。玎】。 农业景观要呈现出合理的空间布局以及具体的农业景观。特定区域农业景观的规划 和设计，既包括具体农业景观单元的研究，也包括确定这些单元区位的区域农业景观功 能区划研究【埤1 6 1 。 1 3 1 景观生态学基本原理在农业景观生态规划设计中的应用 景观生态学的基本理论和原则主要来源于生态学和地理学、系统科学和信息科学以 2 西南大学硕十学位论文 第1 章文献综述 及抽象和提高。农业景观的生态设计与规划就是要解决景观生态学原理在实践中的应 用。运用景观生态学的原理在农业景观规划和设计中的前提是无论进行何种形式的农业 活动，都要在具体的地域空间上落实，构成各类农业景观。从空间的角度分析，各种类 型的土地利用单元都要充分考虑农业景观规划区内的整体功能与更大尺度范围的区域 资源利用特色，从生态学的角度出发，进行空间重新排组和景观格局设计，从生态农业的 角度合理设计景观单元的利用方式，建立起可持续农业景观与模式。在景观尺度上把土 地利用规划、生态农业与景观规划设计相结合，是提高土地利用的生态、经济与社会效 益，寻求土地可持续利用的空间途型。刀。 在农业景观的生态规划与设计中，都要用到一些景观生态学的原理和方法。整体性 原理、时空尺度与等级层次原理、镶嵌稳定性与生态控制原理等，为景观生态学的基本 原理体系。景观生态学原理中的的格局一过程原理为农业景观生态规划设计提供充分的 理论依据。与农业景观有密切关联的空间格局参数，如斑块大小、斑块形状、斑块密度 以及廊道的连通性等，在农业景观生态规划与设计中都有所体现。在农业景观中，农田 块斑的大小、形状和密度的确定；廊道主要是河流廊道、防护林、树篱、农村道路、机 耕路等的连通性；景观异质性的特征等。以上这些因素都对农业景观的生产和物质的循 环带来巨大影响。在景观生态学中，尺度分析和尺度效应的研究有重大意义( o ，n e i l l & m i l n e ，1 9 8 9 ；肖笃宁，1 9 9 7 ) 【1 7 】。在农业景观的生态规划设计中还要把握农业景观的整体 性原理。农业景观的规划设计要求具有生态效益、经济效益、社会效益，更要有景观效 益，即有使人赏心悦目的美学价值。农业景观的规划设计要具有结构上的完整性、功能 上的整体性以及连续性，以及动态上的相对稳定性，才能称之为健康的景观。要把握农 业景观的整体性，要将分析与综合、归纳与演绎相互补充，并且系统的对农业景观的结 构、功能与变化进行研究，深化研究的内容，使规划结构更具有逻辑性和精确性。 1 3 2 农业景观生态规划设计步骤 农业景观景观生态规划设计的目的在于建立一个兼具生态效益、经济效益、社会效 益和景观效益的可持续发展农业生态系统。 农业景观生态规划设计包括水平生态过程与垂直生态过程设计两个阶段，即单元景 观土地利用模式与景观格局优化构建两方面规划内容。规划内容是单元土地的生态性质 入手，分单元实现景观利用的最优化利用，以景观整体优化为前提。 在研究区内进行实地调查分析，从农业生态系统的角度出发，视景观单元为土地单 元，并把土地作为特殊的生态系统。通过建立景观模型和运用g i s 技术对规划区内的土 地现状进行生态适宜性分析，根据研究的目的选择一个最佳尺度。 ( 1 ) 农业景观功能分区 对不同的农业景观土地利用单元进行不同的农业生态系统的功能分析，从生产、生 3 在生态农业实践过程中，农业生产中生物与生物间的、生物与其环境间的相互作用、 输入与输出相互影响，用一种积极的对策把一些分离的不相关的农业生态系统的各个组 成部分进行重组，使之成为一个互相关联的整体。这个整体能够不断使农业的经济效益、 社会效益以及生态效益互利互促的发展的这类农业的整体被称为生态农业模式 a g r i c u l t u r em o d e l ) 2 1 1 。 世界上很多不同国家发展生态农业的模式有着不同之处，比如发达国家和发展中国 家就有所不同，发达国家在发展生态农业模式的时候关注的比较多的是环境保护问题， 而发展中国家还有很多是传统的农业模式。发达国家在环保的前提下提出了低投入，走 可持续发展的农业道路。发展中国家，如我国对农业发展的重视程度越来越高，多种多 样的生态农业模式能促进农业的发展，并且带来丰厚的社会效益、经济效益和生态效益 回报。我国的生态农业会比较重视生态经济原理，将中国的传统农业与现代先进农业技 术相结合，更注重因地制宜的原则，并在农村开办农业合作社，将农村农业资源重组， 并且充分的利用物质循环再利用理论，对农村农业进行提高。以可持续发展为准则，在 创造经济效益的同时，与生态效益相结合。农业生态模式的发展应以可持续发展为基本 原则，在此基础上为农村、农民带来经济效益，这样的生态农业模式就能得到推广和应 用嘲。 生态农业模式的基本类型在生物组织的层次上可以划分为：景观模式、循环模式、 食物链模式以及物种与品种搭配模式【矧。这些生态农业的基本模式处于上面一个层次的 基本类型可以与以下的模式层层相叠，形成结构更加优化的复合模式。生态农业模式的 基本类型叠加之后，农业生态系统的组分会变得更加复杂，越复杂的生态农业系统的可 持续性就越久，这样的生态农业模式有利于农业的可持续发展。 从景观生态学的角度考虑，以景观生态学原理为基础，对研究区进行系统景观的功 能分区。需要考虑很多的因素，如考虑生态效益、经济效益、社会效益，还要注重保护 当地的文化特色，并且选定相应的区域进行合理规划布局，要充分的考虑水、土壤、地 形、生物多样性等。还要从多种安全模式进行考虑。比如北方的水土流失严重，荒漠化 大肆横行，就是要充分考虑生态安全问题；按照其布局主要考虑的因素，并且对资源匮 4 目前，北方普遍推广的“四位一体 生态农业模式，南方新农村建设普遍推行的“三 位一体 生态农业模式，属于三位一体模式的主要有“猪一沼一果 模式，还有秸秆回田 的模式，都是农业生态循环中的常见模式，只有这些模式的广泛应用才能充分发展生态 农业。食物链的延伸和阻断模式都属于食物链生态农业模式，食物链生态农业模式主要 是初级生产者、次级生产者和分解者之间进行搭配组合的结果。例如用寄生、取食、捕 食、偏害等的食物链的模式来进行有害生物综合防治，以及在污染出现时，在农业生态 系统中人为对食物链进行重组，比如山地农业种植中可插入种植花卉、林地等模式。还 要选择不同品种进行搭配，来提高抗逆性，越复杂的品种搭配，抗逆性就越好。 生态农业建设的核心和基本点分别是物质循环系统的设计、构建生物多样性关系和 景观生态规划设计。在进行农业生态模式方案设计时，越复杂的品种搭配，生态效益、 社会效益、经济效益会越好，所以生态链条应该越长越好。生物多样性的结合也很重要， 如种植和养殖业要互相结合。在生态农业模式的基本类型中，各种模式相互对应，立体 模式、食物链模式和多品种搭配的模式可以相结合，建立多种复合品种模式，使生态农 业模式的建设达到优化结构，能充分提高生产力、生态功能、经济效益，这样的生态农 业模式才能可持续发展下去。 1 4 1 立体生态农业模式 由于中国地形复杂多样化，立体农业的发展充分利用了这些特色，如山地丘陵、平 原、水体中都可以发展立体农业。立体生态农业具有时间与空间结构的层次性【冽。立体 生态农业的发展明显受到自然条件的影响，在温带、亚热带地区发展的比较好，因为这 些地区的温度、湿度、土壤、气候等自然条件比较优越【2 5 2 9 j 。立体农业模式主要是生物 生态位在生物群落中的变换来提高养分、水分、辐射和温度等资源有效利用率，是生物 提高抗逆性并且达到互利关系的一种生态农业模式。 立体生态农业是由传统的平面农业发展起来的一种复合农业结构，立体生态农业有 比较复杂的构造，发展立体农业要结合当地的自然、人文、水文、气候、生态环境经过 景观规划设计，将农业作物品种优化设计，进行优选配置。立体生态农业有多种配置方 式，比如山地丘陵立体模式、山地园艺立体模式、水产立体式、农田立体模式等。 ( 1 ) 山地丘陵立体模式 山地地形特殊复杂，为了防止山地容易出现的灾害，如水土流失、滑坡、泥石流等， 山地丘陵生态农业模式应运而生，从山顶到山底进行合理布局，可以采用种植经济作物 与经过林套种，再在山脚下种植生态林种，不仅可以在生产的同时对生态流进行拦截， 也可以防治水土流失。 ( 2 ) 山地园艺立体模式 山地园艺模式是立体农业模式的一种，是在山地条件下发展园艺的一种农业种植模 5 西南大学硕士学位论文第1 章文献综述 式。山地园艺主要是在土地利用类型主要有经济林用地、经济作物用地、荒草地等。采 取典型的山地园艺景观种植模式。农民在坡度大于2 0 。的中高山区坡顶上种植经济果 林，在坡度小于2 0 。的低山丘陵地区种植龙眼( d i m o c a r p u sl o n g a nl o u t r c o c h i n c h ) 、 柑橘( c i t r u sr e t i c u l a t ab l a n c o ) 等经济果林套种榨菜( b r a s s i c af u n c e av a r m m i d at s e ne t l e ei nh o r t u ss i n i c u s ) 、大豆( g l y c i n em a x ( l ) m e r r ) 、花生( a r a c h i sh y p o g a e al ) 等 经济作物，呈现出“林地果园农田 的山地园艺生态景观模式。 ( 3 ) 水产立体模式 对水产、养殖、种植进行有机的结合，合理利用空间，利用不同的生态位相结合使 不同种之间达到互利共生循环，是一种可持续发展的水产立体式农业布局方式。如在生 态养殖厂的河堤上种植牧草、果树或蔬菜栽种，三种植物可以套种或单独种植，可以用 牧草、果树、蔬菜喂养鱼塘里的雨，鱼塘中鱼的粪便经过沉淀和淤泥一起，可以用来对 牧草、果树、蔬菜进行合理的旌肥，不仅能减少化肥的使用量又生态环保不会给农田养 分平衡增加负担，并且植物的种植会给鱼塘的小气候带来明显的改善，这就是一种比较 理想的水产立体式模式的合理构建。 ( 4 ) 农田立体模式 采用传统农业生产与现代农业技术相结合，发展农田立体式农业，农田立体式农业 不仅能减少化肥的施用，增产增收，还能使土地肥力增长。这种农业方式可以合理配置 农作物的品种，如大豆与小麦( t r i t i c u m a e s t i v 姗l ) 的间作、西瓜( c i t r u l l u s a n a t u s ( t h u n b ) l a n s f e l d ) 与榨菜间作等，使作物互利共生。 1 4 2 食物链型农业生态模式 食物链型生态农业模式是强调多种生物以食物链的基本原理为基本理论依据，并且 以一个良性循环把生物之间联系起来的一种良性循环农业生态模式。如南方的“三位一 体 ( 猪一沼一果) 生态农业模式就属于此种模式类型。这种农业生态模式依据生物之间 的共生、互生、把多种生物通过链状结构连接在一起，这种链状结构能提高生态系统的 效益，能转化没用处得农业废物为有用的生态系统中的一环，这种结构能够发挥生态系 统的最大效益，获得巨大的生态以及经济效益。 食物链的主要形式有种植业内部、养殖业内部以及种植、养殖和加工业相结合的物 质循环利用模式等几种刚。 三位一体( 猪一沼一果) 生态农业模式以沼气为纽带，实行种养结合，走种养沼三位 一体的生态农业模式，既可以充分利用农业生产中的秸秆、家畜家禽粪便，变废为宝， 又能够为种植业提供优质肥料，还可以净化环境；大力发展加工业，既能增加农产品附 加值，又能充分利用农村剩余劳动力，增加农民收入；发展农林复合业，提高土地利用 率，增加可持续指数。从而使农业体现出整体优化、循环再生和持续稳定的基本特征。 6 西南大学硕十学位论文第2 章引言 第2 章引言 我国是农业大国，山地的面积占我国国土总面积的6 5 左右，山地资源的利用受重 视的程度越来越高。不论是发展中国家还是发达国家对山地农业的重视程度越来越显 著，因为山地地形特殊复杂，并且山地问题，如水土流失严重、土壤肥力下降等如果不 经治理将会越来越严重。 山地丘陵地形占重庆市土地面积的十分之九，山地的生态环境非常脆弱，气候类型 呈现出多样性和立体性，由于重庆地区的气候是亚热带季风气候，温度适宜多种植物生 长，在重庆地区发展山地农业有很强的可行性。而重庆三峡地区是山地地形存在最多的 区域，三峡库区生态环境有明显的脆弱性、共生性和关联性。并且三峡地区也是泥石流、 滑坡、水土流失灾害最多的地区，加之三峡地区农业化肥的施用造成面源污染，氮沿着 径流方向由高到低的在不同类型的山地园艺景观用地类型中流动，由山顶流山坡到山 底，最终排入水库。水库的生态安全受到严重的威胁，因此，发展山地生态园艺能有效 的拦截流失进入水库的过多的营养元素。 近年来，全球环境变化备受关注，尤其是河流在全球生物地球化学循环中的作用越 来越受重视【3 1 删，这一问题与人类生产生活活动产生的面源污染有着直接的关系，特别 是沿河库区的农业生产生活对河流的渗透与排放使河流水库的氮、磷等负氧离子超标， 农业生产生活产生的塑料、油污等漂浮垃圾，粪便等固体垃圾加重了河流水库的生态环 境的污染，河流水库的水体污染又形成酸雨污染了沿河库区周边的生态环境，影响了库 区周边农村经济的可持续发展。因此，解决农业生产生活对三峡水库的生态环境具有重 要的现实意义。 氮、磷等营养元素的生物地球化学循环也受到越来越多的重视。目前已经研究把流 域河流海湾系统作为整体，来研究氮输入、迁移、转化、循环和输出的规律。氮在流 域内的生物地球化学循环包括氮的输入、输出和氮在流域内的平衡( 即氮在流域内的储 存) 【3 5 1 。本文依据氮的生物地球化学循环来探讨减少氮的输出，使山地园艺生态系统达 到最优循环模式。 氮是生物体必需的营养元素之一，自然界中氮素物质主要以有机态、无机态和分子 态三种形式存在，它们之间的相互转化过程即为氮循环。植物能直接吸收和利用的土壤 氮素主要是铵态氮( n n 4 + ) 和硝态氮( s 0 3 9 ，并且植物经常会因缺氮而使生长受到限制 1 3 6 , - 4 0 1 。而化肥、农药的大量施用又使得氮、磷等元素在土壤中的含量升高，从而导致生 态系统的不平衡。 目前，氮循环的综合治理研究多运用反硝化作用开展流域治理为主。反硝化作用 ( d e n i t f i f i c a t i o n ) 是指把硝酸盐等比较复杂的含氮化合物转化为n 2 、n o 和n 0 2 的过程【4 1 1 。 7 8 西南大学硕+ 学位论文第3 章实验材料与方法 第3 章实验材料与方法 山地利用是一个不可忽视的重要问题。深入研究山地农业生态系统生态流途径和可 持续发展的模式，保持资源与环境的永续利用，保护生态环境，促进农业的可持续发展， 对我国国民经济发展和提高山区人民生活水平有着重要的理论和实践意义。本章探讨了 小流域山地农业生态流循环与景观结构优化，结合在南沱镇三峡移民生态家园睦和 村、连丰村农业示范园和南方山地园艺示范基地的调查，探讨适合南方山地园艺发展的 模式。 3 1 三峡库区现有山地农业种植模式 3 1 1 研究区概况 3 1 1 1 研究区的地理位置 研究区位于重庆市涪陵区南沱镇北纬2 9 。5 l 东经1 0 5 。3 5 的长江南岸。几 字 形内河套地区，海拔1 4 6 - 7 0 0 米，三峡库区涪陵长江南岸，主要以山地丘陵为主。镇境 域东西宽1 5 公里，南北长1 1 公里，幅员面积6 7 1 4 平方公里。长江水道自镇西部连丰村大 石鼓段入境，环绕镇境径流2 7 5 公里，至龙驹村马颈