三峡库区生态系统服务时空变化及权衡与协同关系研究

科学探讨区域生态系统服务的权衡与协同关系,对高效配置环境资源和指导生态环境管理具有重要意义。基于土地利用、气象观测、土壤和社会经济统计数据,分别计算并识别了三峡库区2000、2010和2018年水源涵养、土壤保持、碳固持和生物多样性维持4种生态系统服务及其时空变化,并从全域和基于热点区的综合分区2种尺度分析了生态系统服务之间的权衡与协同关系。结果表明:(1)2000—2018年,三峡库区水源涵养和土壤保持服务数值先降低后上升,空间格局变化明显;碳固持服务数值逐年上升,过去19 a共提高11.45%;生物多样性服务空间格局基本保持不变,但2018年出现轻微下降,需警惕生态退化风险。(2)三峡库区非热点区、2类热点区和4类热点区面积占比呈先上升后下降趋势;1类热点区和3类热点区面积占比呈先下降后上升趋势。(3)三峡库区全域尺度下,各种生态系统服务均表现为协同关系;受区域土地利用类型和自然资源的影响,综合分区尺度下不同热点区生态系统服务之间的相关系数与全域尺度下相比存在明显差异。     

鼎湖山南亚热带森林生态系统服务价值动态

以鼎湖山3个南亚热带森林演替典型阶段生态系统为对象,采用我国《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008)标准化计算公式与服务价格,量化揭示南亚热带森林生态系统演替过程中生态系统服务功能价值动态。结果表明:随着演替的进行,南亚热带森林生态系统服务功能总价值不断增大;但各分项服务功能价值则表现出不同的动态规律与变化幅度,从而使得森林生态系统服务结构呈现非线性演化特征。在南亚热带森林生态系统演替的早期阶段,生态系统服务价值的最大组分是涵养水源的功能价值,而中、后期则是保育土壤。人工林营造可以有效增强区域生态系统的水源涵养能力,而保育演替中、后期森林则对于大气CO2收和土壤保育而言尤为重要。     

广东鹤山三种南亚热带人工林的生态系统服务价值动态

在鹤山国家森林生态系统定位研究站长期定位研究的基础上,参照和修订了我国LY/T 1721-2008《森林生态系统服务功能评估规范》给出的生态系统服务价值量化方法与服务价格,分析揭示了三种人工林生态系统0~22龄间的服务价值结构特点及其动态规律。结果显示：南亚热带人工林各生态系统服务呈现非线性、不同步的动态发展特征：涵养水源和总服务价值动态特征为先大幅上涨,然后上升速度减缓,最终维持在一定价值高度出现小幅波动;固碳释氧和林木积累营养物质价值动态特征为迅速增长,然后趋于缓慢下降;生物保育价值和保育土壤价值动态特征为一直处于上升态势,但上升过程中变幅较大。0~22龄间,涵养水源始终是三种人工林生态系统服务价值组成中的最大组分,其次是固碳释氧和生物保育。三种人工林相比,在12龄以前马占相思林生态系统服务总价值最高,之后三者生态系统服务总值差异明显变小,乡土混交林生态系统服务功能总价值逐渐超越马占相思林。     

鼎湖山南亚热带森林生态系统服务价值动态

以鼎湖山3个南亚热带森林演替典型阶段生态系统为对象,采用我国《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008）标准化计算公式与服务价格,量化揭示南亚热带森林生态系统演替过程中生态系统服务功能价值动态。结果表明：随着演替的进行,南亚热带森林生态系统服务功能总价值不断增大;但各分项服务功能价值则表现出不同的动态规律与变化幅度,从而使得森林生态系统服务结构呈现非线性演化特征。在南亚热带森林生态系统演替的早期阶段,生态系统服务价值的最大组分是涵养水源的功能价值,而中、后期则是保育土壤。人工林营造可以有效增强区域生态系统的水源涵养能力,而保育演替中、后期森林则对于大气CO2收和土壤保育而言尤为重要。     

内蒙古大青山4种典型植被类型生态系统服务权衡与协同

分析生物多样性、土壤肥力、水源涵养、固碳能力等4种生态系统服务间的权衡与协同关系,从而为大青山植被合理经营提供理论依据。以内蒙古大青山白桦(Betula platyphylla)天然次生林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林、虎榛子(Ostryopsis davidiana)天然灌丛和天然草地等4种植被类型为研究对象,利用均方根偏差(RMSD)对区域生态系统服务的权衡与协同关系进行了研究,并对各生态系统服务的贡献进行了分析。结果表明,4种植被类型生物多样性为:白桦天然次生林(2.81)虎榛子天然灌丛(1.84)华北落叶松人工林(1.80)天然草地(1.78);土壤肥力为:白桦天然次生林(71.14 g·kg~(-1))华北落叶松人工林(57.01 g·kg~(-1))虎榛子天然灌丛(52.50 g·kg~(-1))天然草地(35.58 g·kg~(-1));水源涵养为:白桦天然次生林(618.42 t·hm~(-2))华北落叶松人工林(603.30 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(573.85 t·hm~(-2))天然草地(561.02 t·hm~(-2));固碳能力为:华北落叶松人工林(468.92 t·hm~(-2))虎榛子天然灌丛(415.31 t·hm~(-2))白桦天然次生林(291.97 t·hm~(-2))天然草地(129.37 t·hm~(-2))。4种植被类型生态系统服务之间均属于权衡关系,其中白桦天然次生林的生物多样性分别与水源涵养、土壤肥力和固碳能力呈中等程度的权衡(ERMSD=0.149、0.159、0.145),表现为水源涵养具有较高的收益。华北落叶松人工林的固碳能力与生物多样性、水源涵养和土壤肥力呈较高程度的权衡(ERMSD=0.214、0.183、0.184),表现为固碳能力具有较高的收益。各植被类型的4种生态系统服务存在一定差异,白桦天然次生林的水源涵养能力强于其他生态系统服务,华北落叶松人工林的固碳能力占重要地位。由此可知,适当调整经营措施,提高人工林的生物多样性,同时注重改善天然林的固碳能力,可维持内蒙古大青山森林生态系统服务的平衡发展。     

大连市森林生态系统服务功能评估

为客观度量森林生态系统服务功能,依据2003年大连市土地利用图形数据,参照国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)标准中的评估方法,基于G IS技术对大连市森林生态系统服务功能及其空间差异性进行定量评价。结果表明:(1)大连市森林生态系统服务功能的经济价值总计为197.91亿元/a,其中涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气4种生态服务功能的经济价值比例分别为35.3%、16.7%、43.0%、5.0%;(2)大连市的生态屏障庄河市、普兰店市和瓦房店市具有显著的森林生态系统服务功能,其价值比例分别为32.6%、21.8%和25.8%,而长海县、金州区、旅顺口区、甘井子区、沙河口区、中山区、西岗区森林生态系统服务功能的经济价值比例分别为0.9%、7.8%、5.7%、3.9%、0.2%、0.5%和0.7%。     

广州市萝岗区生态系统服务功能价值空间评估

基于遥感与GIS,选取生产有机物质、涵养水源、净化环境污染、气体调节、营养物质循环、保土育肥6项生态系统服务功能主要指标,计算得到的各项量化的生态服务功能效益,通过影子工程法、市场价值法和机会成本法等转换成生态系统服务价值,在小空间格网上对广州市萝岗区生态系统服务功能价值进行了定量评估和空间分析。结果表明：萝岗区2007年生态系统服务价值达到16.13亿元,平均为37 175.81元/hm2。从空间分布看：萝岗区北部农林地区生态服务价值最高,中部、东部山区的服务价值较高,南部工业地区服务价值较低。不同的生态景观具有不同的生态服务功能,保持生态景观的多样性和均衡性能促进生态系统服务价值的增加。萝岗区生态城建设要保护该区原生的自然生态景观特征和景观格局,促进区域生态服务功能的全面提升和生态服务价值总体增加。     

1995—2015年淮河生态经济区生态系统服务评估与时空变化分析

生态系统服务成为促进生态系统与人类社会和谐统一的有效管理中介。采用市场价值法、水量平衡方程法、InVEST模型和HSI模型对1995—2015年淮河生态经济带的食物供给、水源涵养、气候调节和生境质量功能进行评价,并分析其时空变化与相关原因。结果表明:淮河生态经济带各生态系统服务分布呈现较大时空异质性。食物供给功能分布具有较强的地域性,食物供给服务较好地区由西北向西南偏移,且随时间变化明显;水源涵养功能在时间序列上空间分布差异较大,单位栅格面积水源涵养量最大为1 439.15 mm,最小仅为-407.65 mm,水源涵养量总体呈先增加后减少态势;1995—2015年淮河生态经济带累计固碳量为203.7 Tg,表现为碳汇区,固碳速率呈现先快后慢的增长态势;生境质量最好和较好区域面积占比逐渐减少,2005和2010年生境质量得分平均值较大,但在2010年之后又呈下降趋势。淮河生态经济带开发在空间上要与生态系统服务空间分布保持均衡协调,此外应以流域理念进行跨区域生态保护治理协作。该研究可为淮河生态经济带开发战略落实以及生态系统服务保护、调控与管理提供科学依据。     

琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算

森林生态系统的水源涵养功能是其生态功能的重要组成部分.琼江流域森林生态系统是长江上游生态屏障的重要组成部分,其森林生态系统的水源涵养功能将极大地影响当地的生产生活.文章以四川省遂宁地区琼江河流域2007年森林资源二类调查数据为基础,运用综合蓄水能力法,比较了研究区不同森林类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力,枯落物最大持水量和土壤蓄水能力,评估了区域尺度森林生态系统的水源涵养能力.结果表明,2007年,研究区内森林生态系统涵养水源总量为1125.02×104 m3.其中,林冠层截留占总涵养水源量的18.07%,枯枝落叶层持水量占3.34%,土壤蓄水量达到78.59%,是森林涵养水源的主体.柏木因其面积上的优势,使得其水源涵养贡献率最大,达到92.44%;阔叶混交林单位面积涵养水源量最大,达到1568.39 t·hm-2,其次是针阔混交林(1517.10 t·hm-2),经济林(1461.99 t·hm-2),针叶混交林的水源涵养能力最弱,仅1045.39 t·hm-2,主要是因为研究区内针叶混交林土壤的非毛管孔隙度较小.因绝大多数有林地的海拔都处在300~500 m处,使得其水源涵养贡献率最大,达到98.65%.同时,平坡森林生态系统的水源涵养能力最强,达到1171.92 t·hm-2,其次是缓坡,可达1150.59 t·hm-2,能力最小的是陡坡森林生态系统,仅1147.34 t·hm-2.近50 a来,研究区内森林覆盖率变化较大,按照其“十二五”规划,研究区在2015年森林覆盖率将达到45%,根据其森林面积的变化估计其森林涵养水源量可达1511.2×104 m3.在对研究区水源涵养功能及其差异认识的基础上,进行合理经营与管理,可以最大限度地发挥森林生态系统服务功能.     

三峡库区(重庆段)地表起伏度及其对生态系统服务价值的影响

地表起伏度与生态系统服务价值密切相关。地表起伏度决定或直接影响土地利用类型,造成不同地表起伏度地区生态系统服务价值不同。利用ASTER GDEM V2全球数字高程模型数据,通过窗口分析法获得三峡库区(重庆段)地表起伏度。利用土地利用数据,参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,计算三峡库区(重庆段)生态系统服务价值,定量分析地表起伏度与生态系统服务价值的相关性。结果表明:(1)研究区地貌复杂,地表起伏较大,整体来说东部高于西部,其中地表起伏度最大的是巫溪(1.360 3),最小的是渝中(0.289 0)。(2)研究区人均生态系统服务价值空间分布不均,东部为天然林保护区和水源涵养区,人均生态系统服务价值高。西部为都市重点开发区和城市发展新区,人均生态系统服务价值低。(3)地表起伏度与人均生态系统服务价值呈正相关,对其影响程度由大到小依次为原材料生产、食物生产、气体调节、气候调节、价值总量、水文调节、保持土壤、提供美学景观、维持生物多样性和废物处理。研究表明,加强对位于高地表起伏度区的天然林保护区和水源涵养区的保护是维护和提高库区生态系统服务价值的有效途径。     

南亚热带不同人工林生态系统服务功能评估

中国南亚热带地区人口稠密,经济发展迅速,环境破坏严重,区域生态系统退化加剧。种植人工林被认为是减少水土流失、实现植被快速恢复的有效措施之一。目前对生态恢复过程中的人工林土壤养分含量、蓄水量、土壤酶活性等已开展了较多研究,但基于实测数据对不同人工林生态系统服务功能进行评估的研究较为少见。以广东鹤山10树种混交林(10 species mixedplantation,10NS)、16树种混交林(16speciesmixedplantation,16NS)2种人工混交林,尾叶桉纯林(Eucalypyus urophylla monoculture,EU)、红锥纯林(Castanopsis hystrix monoculture,CM)、厚荚相思纯林(Acacia crassicaipa monoculture,AC)3种人工纯林和自然恢复的灌草坡(Shrub and herb land,SH)为研究对象,对其涵养水源、保育土壤、积累营养物质、固碳释氧、生物多样性保护等主要生态系统服务功能进行了评估,为南亚热带地区人工林合理种植和管理提供科学依据。结果表明,13林龄时,土壤保育能力为10树种混交林最强,红锥纯林最弱,尾叶桉纯林、厚荚相思纯林和灌草坡之间无显著差异;植被固碳释氧能力为10树种混交林、16树种混交林和尾叶桉纯林较高且无显著差异,红锥纯林最弱;涵养水源能力为灌草坡最强,其次为10树种混交林,尾叶桉纯林最差。研究表明,人工林改造或退化生态系统恢复时要注意结合不同人工林的生态系统服务功能进行科学种植:尾叶桉纯林土壤固碳作用和积累营养物质能力较强,宜作为用材林和碳汇林种植;厚荚相思纯林生物量较高且具有固氮作用,但抗风能力较弱,不适宜于沿海或台风多发地带种植;红锥纯林在保肥和水源涵养方面的生态服务功能相对较弱,但经济价值较高,适宜以大径材近自然林经营;10树种混交林的土壤养分含量最高且地表径流最小,林分调节水量和保育土壤功能最强,最适于生态恢复,可用作水土保持林、水源涵养林等,也可用于特种用途中的风景林建设。     

干旱区绿洲城市生态系统服务价值空间自相关格局分析与模拟

基于1995—2015年乌鲁木齐土地利用遥感解译数据,运用CA-Markov模型模拟预测2025年土地利用变化并进行生态系统服务价值(ESV)评估,应用格网分析、空间自相关、Getis-Ord热点区分析等空间统计方法,进一步分析生态系统服务价值与土地利用空间格局的分布特征,讨论两者空间自相关关系及年际变化的冷热点空间分布变化原因。结果表明,近30 a研究区各土地利用类型的生态系统服务价值呈波动变化态势,但总体上表现为减少趋势,主要原因在于耕地、林草地提供的生态系统服务价值减少。生态系统服务价值空间分布格局差异明显,高值区域多年来主要分布在乌鲁木齐县林地面积较多的地区,低值区域集中分布于乌鲁木齐中心四区(天山区、沙依巴克区、水磨沟区、头屯河区)的周边区域。研究区生态系统服务价值具有显著的空间正自相关性与空间聚集特征,高-高、低-低聚集分布分别与生态系统服务价值高值、低值区域高度重合。生态系统服务价值热冷点区呈逐年增加趋势,热点区增加与近年来乌鲁木齐大力推行生态保护及修复等措施有极大关联,冷点区增加与城市建成区无序扩张及土地开发等一系列人类活动有密切关系。     

苏南丘陵区典型森林生态系统服务价值估算

针对苏南丘陵区杉木、马尾松、毛竹、栎林等4种典型森林生态系统,实测了其主要的生态系统服务功能,运用多种生态经济学方法估算了4种林分的生态服务价值。生态服务价值包括直接使用价值和间接使用价值,间接使用价值包括气体调节、涵养水源、保土固肥、防止水库淤积、营养物质循环、净化环境价值等。研究区杉木、马尾松、栎林、毛竹4种林分的生态系统服务价值中,间接经济价值分别是其直接经济服务价值的1.82、2.12、3.16、4.04倍,单位面积的森林生态系统服务价值分别为192397.30、113262.69、88350.51、103289.69元·hm-2·a-1。在区域研究中,根据地方实测的数据进行估算,能提高计量森林生态服务功能价值的精度。     

三峡库区(重庆段)景观格局变化及其对生态系统服务价值的影响

以具有重要生态地理位置的三峡库区(重庆段)为研究区,结合2000—2015年Landsat TM数据,运用统计和网络分析法,从时空角度研究景观格局和生态系统服务价值的变化及其两者间的相互关系。结果表明,整体而言,研究区耕地和林地所占比例较大,草地、水域、建设用地和其他用地所占比例较小,建设用地面积增加最快;从时间上看,2000—2015年斑块密度、最大斑块面积指数呈先减少后增加的趋势,聚集度最大值和香农多样性指数最小值出现在2010年;2000—2015年生态服务价值总量先增加后减少,2010年达最大;从空间上看,景观破碎度逐渐从库区东北、东南向各区县建成区及主城区转移,东北与东南地区的景观完整性逐渐提高;生态系统服务价值低值区集中于各区县建成区,主城区生态服务价值最低,长江流域西侧的生态服务价值低于东侧。合理的景观格局对提高该区域的生态系统服务价值具有重要意义。     

三峡库区生态系统服务功能重要性评价及其空间分布研究

以长江上游重点生态脆弱区三峡库区(重庆段)为研究区,结合RS和GIS软件,选取生物多样性维护功能、水源涵养功能和水土保持功能为评价指标,采用植被净初级生产力(vegetation net primary productivity,NPP)定量指标评估法,综合分析研究区2020年生态系统服务功能的重要性程度以及空间分异特...     

沉积记录揭示的湖泊长期生态系统服务权衡/协同机制:进展、案例剖析与展望

揭示生态系统服务的时空变化特征及权衡/协同机制,对提升生态系统服务总体效益和人类福祉至关重要,已成为当前研究热点。在概述生态系统服务权衡/协同过程与机制的研究方法、进展基础上,以湖泊生态系统为研究对象(以长江中下游太白湖为例),探讨如何利用历史记录(包括文献记载及基于湖泊沉积的定量重建)来有效重建湖泊生态系统功能、定量各功能间权衡/协同特征、揭示生态服务间权衡/协同发生机制等重要问题,重点展示基于湖泊沉积物分析的古湖沼学方法在重建历史时期生态系统服务过程方面的技术优势。最后对目前存在的问题及今后的研究方向做一展望:古湖沼学方法的不确定性及指标解释有待进一步完善,需要进行生态系统过程-服务动态过程的多情景模拟研究,加大湖泊生态系统服务在不同时空尺度上的相互作用机制研究。     

宁夏固原市森林水源涵养功能时空动态研究

宁夏固原市属于中国"两屏三带"中的"黄土高原—川滇生态屏障",是泾河的发源地也是黄土高原的重要的水源地,其境内的六盘山国家级生态保护区具有重要的生态价值.开展固原市森林水源涵养功能研究将有助于揭示森林生态系统结构时空动态对水源涵养功能的影响,并为当地林业发展、生态文明建设以及政府绩效考核提供重要参考和依据.在分析了2000~2010年固原市林地结构动态的基础上,使用综合蓄水能力法,计算了森林水源涵养量及其价值并分析时空分异的影响因素.结果表明:2000~2010年,固原市林地面积增长15.94%.由于灌木林单位面积水源涵养量和面积比例最大,导致灌木林对固原市森林水源涵养功能的贡献最大(80%以上).森林不同层次对水源涵养量的贡献为:土壤蓄水量林冠层截留降水量枯落物层持水量.固原市新增林地面积以灌木林为主,对水源涵养量增长的贡献占93.34%.随着坡度增加,森林涵养水源量先上升,在15°~25°坡地达到最大值,随后下降.由于造林活动主要集中在5°~25°坡地,近10年的涵养水源量在该坡度增长最明显.2000~2010年,固原市水源涵养价值上升23.25%,主要体现在对水量和水质的调节方面的价值增长.退耕还林还草工程是林地面积、水源涵养量及其价值时空间动态的主要原因.     

伏牛山地区森林生态系统服务空间差异分析

森林生态系统为人类社会提供多种多样的服务类型。从多种空间尺度探讨不同类型森林生态系统服务的空间差异特征,有助于明确森林生态系统综合管理及不同空间尺度上管理方案的差异,对于提升森林生态系统服务综合效益及优化森林管理方案具有重要的意义。综合森林类型图、气象和土壤等多源数据,借助InVEST 3.2模型和ArcGIS 10.2软件,开展伏牛山地区森林生态系统固碳服务和水源供给服务评估,并从区域和森林类型两个尺度分析其空间差异特征。结果表明,(1)伏牛山地区森林生态系统固碳量为1.97×10~8 t,碳密度为156.94 t·hm~(-2);水源供给量为6.06×10~9 m~3,供水深度为494.46 mm。(2)固碳服务高值区主要位于中高山地区,低值区一部分零星地分布在西峡和内乡地区的低山缓坡地区,另一部分主要位于栾川西部的油松飞播林基地地区。水源供给服务表现为自南向北递减,高值区位于降水量丰富的西峡南部地区,低值区主要位于干燥度指数较大的卢氏中北部、栾川及嵩县境内。(3)森林类型尺度上,阔叶林提供的固碳量和水源供给量均超过其供给总量的90%;就服务单位量而言,天然林的碳密度普遍高于人工林,供水深度则表现为马尾松林、栓皮栎林和阔杂林的供水深度比较大,而其余森林类型的供水深度比较小。研究结果可为伏牛山地区森林资源优化配置提供理论指导和决策支持。     

近5年森林生态系统服务价值评估研究进展——基于CiteSpace文献计量学分析方法

森林是陆地最大也是最重要的生态系统,森林生态系统提供了木材供给、固碳、水源涵养等多种类型的服务,通过量化森林生态系统服务有利于决策者管理实现精准管理的目标,从而达到提高森林质量和缓解气候变化的作用。森林生态系统过程的复杂性和时空变异性为该领域的研究提供了丰富的研究内容,近几年来该领域的文献发表量增长迅速,为了了解当前森林生态系统服务价值评估研究进展情况,文章使用文献计量学分析法对国内外相关研究进展进行了分析总结。结果显示,中国在该领域研究的国际影响力逐年提升,在Web of Science数据库中,中国科学院在该领域具有最多的文献量;生态系统服务制图、文化服务、生态系统价值、森林景观资源恢复等九类是当前该领域研究的主要研究类别;国内外研究热点大体一致,主要可分为影响因素、评价类型、评价对象、评价方法与指标4个热点类型。文章基于文献聚类和热点分布,提出未来研究的发展方向主要是:气候变化和土地利用变化的影响;多类型的覆盖;方法优化与模型的开发与应用。     

基于生态价值核算的重庆市区域生态补偿策略研究

生态系统服务功能是实施区域生态补偿最直接的依据.基于修正后的生态系统服务价值核算方法,对重庆市生态系统服务价值、生态补偿优先级及生态补偿额进行了核算,结果表明:1)重庆市2019年生态系统服务总价值8898.99亿元,水文调节和气候调节是最主要的生态系统服务价值类型;空间上,渝东北三峡库区城镇群生态系统服务价值占比达到...