生态系统固碳特征及其研究进展

生态系统固碳是人类应对气候变化以及全球系统变化过程的研究热点。论文结合生态系统固碳和碳汇概念,探讨生态系统自然固碳、人为工程固碳措施对生态系统功能的影响并分析生态系统固碳特征及风险。研究得出如下结论:陆地生态系统对CO₂的自然吸收与封存是相对安全有效的固碳措施,对人类与生态系统健康的影响要小于地质层与海洋层固碳。海洋生态系统固碳容易导致海水酸化以及生态系统不可逆的损害;由于地壳运动很难预测,所以地质层固碳可能面临不可预知的风险。因此,利用生态系统自然固碳能力、发展绿色固碳技术是降低人为工程固碳生态风险和减少CO₂排放到大气中的最佳选择。     

土壤呼吸对模拟增温的响应与不确定性

温度升高是全球变化的主要表现方式之一，生态系统的许多物理、化学过程都和温度相关，因此温度的变化必然会引起一系列生态系统过程发生变化。土壤碳库在全球变化研究中的地位日益突出，土壤呼吸是土壤碳库碳平衡中一个不容忽视的重要过程，研究土壤呼吸有助于揭示土壤碳库动态机理。土壤呼吸是陆地生态系统把植物通过光合作用固定的CO₂返回到大气的主要途径。本文综合分析了近年来的研究论文和已有的整合分析研究结果，以期：（1）讨论引起土壤呼吸变化的主要原因；（2）总结近年来土壤呼吸对模拟增温响应的不确定性；（3）展望未来土壤呼吸的研究方向及难点。     

陆地生态系统碳水通量特征研究进展

CO₂/H₂O通量特征对于揭示微尺度生态系统的区域碳循环规律及机制具有重要意义。陆地生态系统作为全球生态系统重要组成部分,其CO₂/H₂O通量变化深刻影响着全球碳循环和水循环平衡。本文综述了碳通量、水汽通量的研究方法,归纳了各类研究方法的研究进展,评述了各类方法的优势与不足。总结了我国包括森林、草地、农田、荒漠等不同陆地生态系统碳通量和水汽通量的最新研究进展,对碳通量和水汽通量的影响环境因子进行了总结分析,最后从模拟尺度以及影响因子角度,分析了目前碳水通量研究存在的问题难点及未来发展趋势。     

我国典型陆地生态系统固碳重要区范围界定

全球变暖已成为当今最主要的全球性环境问题之一,建立固碳重要区也是应对全球气候变化的重要途径之一.根据我国陆地生态系统现状以及固碳相关的最新研究结果和政府文件,以森林、草地生态系统为主要研究对象,采用GIS空间叠置分析方法,界定我国典型陆地生态系统固碳重要区(注:涉及“全国”的各要素范围均未包含港澳台地区)的空间范围.研究结果:固碳重要区评价指标体系包括生态系统碳储量、碳汇和固碳潜力3个核心因子,界定过程包括界定范围选择、固碳高值区识别、固碳重要区范围确定和分区命名等步骤.在全国尺度界定了森林、草地两大类共计20个固碳重要区,总面积285.6×104 km2.其中,森林生态系统固碳重要区主要分布在我国东北部、西南部的深山区和东南部的山地丘陵,草地生态系统固碳重要区主要分布在内蒙古高原中东部、新疆西北部山地和青藏高原东南部.固碳重要区面积占全国国土总面积的29.8%,所提供的NPP(净初级生产力)量占全国NPP总量的40.7%,固碳能力是全国平均水平的1.37倍.固碳重要区范围界定结果符合“以较小面积获取较大服务”原则,适于作为我国实现碳减排目标的优先保护区域.      

氮素影响陆地生态系统碳循环过程的模型表达方法

氮素是植物生长所必需的重要营养元素。人类活动引起的大气氮沉降增加对陆地生态系统碳循环过程具有重要影响。准确地定量表达氮素对陆地生态系统碳循环过程的影响是预测未来全球碳循环变化的关键环节。论文系统地归纳总结了国内外多个知名生物地球化学模型中氮素影响光合作用、呼吸作用、同化物分配等碳循环过程的数学表达方法,分析了不同碳循环过程中模型表达方法的不确定性及其原因。指出未来模型的发展需在加强机理研究的基础上,发展能反映氮饱和现象、能显式表达氮素与光合速率关系的光合作用过程算法,发展能显式表达氮素与植物体根、茎和叶呼吸速率关系的维持呼吸算法以及发展显式表达氮素对同化物分配过程影响的动态同化物分配方案。指出当今大部分主流模型在模拟氮素对光合作用影响时没有考虑氮饱和现象,因此利用模型预测未来陆地生态系统对氮素增加的响应时可能会高估氮沉降对光合速率的影响。研究综述可为准确评价陆地生态系统碳氮相互作用和发展碳氮耦合模型提供参考。     

西北干旱荒漠生态区脆弱性动态监测及驱动因子定量分析

全球气候变化和人类活动双重胁迫下,西北干旱荒漠生态区的脆弱生态系统发生了深刻变化。论文在充分考虑研究区生态环境背景特征（沙漠化、盐渍化、风力侵蚀、干旱等灾害严重）的基础上,引入极端气候灾害因子（指示气候变化）和大尺度景观格局指数（指示人类活动对生态景观的干扰）,构建了西北干旱荒漠生态区的生态脆弱性评价体系,并对研究区2000—2013年的生态脆弱性时空变化格局及其驱动机制进行了定量分析和讨论。研究结果表明：西北干旱荒漠生态区的生态脆弱性总体上处于中-重度脆弱状态;其生态脆弱性空间分布格局总体上呈现自东向西递减的趋势,西部局部地区则呈现“E”字型格局,该分布格局主要受西北内陆地区大气环流以及三山夹两盆的特殊地貌影响;2000—2013年,西北干旱荒漠生态区生态脆弱性呈现减小趋势,其生态脆弱性变化状况受气温、降水以及人类活动影响显著。研究成果可以为西北干旱荒漠生态区的生态保护和治理提供决策支持。     

全球气候变化对森林生态系统的影响

人类活动所引起的温室效应及由此造成的全球气候变化和对全球生态环境的影响正越来越引起人们的关注。作为全球陆地生态系统一个重要组分的森林对未来气候变化的响应更是人们关注的重点。文中系统地论述了未来气候变化对森林生态系统树种组成、林分结构、分布和生产力的潜在响应,提出了今后需要加强的一些研究领域。     

北极4个亚区的影响分析

在评价北极陆地生态系统影响时,人们常常强调物种和生态系统对环境变化响应的地理变化,这种变化往往与气候、生物多样性、植被带、生态系统结构和功能的南-北梯度相关联,可是,环境、生态系统的功能和结构上,以及环境史和当前气候变化的明显东-西变化显然也很重要.尽管一些地方变得温暖,但另一些地方却降温了,海洋、群岛和山脉等地理屏障的东西差异过去也对物种和植被带响应气候变化而改变分布区的能力产生了很大影响,同时,这些地理屏障为种群遗传分化和生物多样性热点区的形成提供了必要的隔离条件,这些屏障在未来气候变暖时,也将影响物种重新分布的能力.为了说明这种东西向的变化,同时也避免过分笼统或过于专业化,基于大尺度的天气和气候形成因素,北极气候影响评价项目确定了4个主要亚区.通过模拟与4个北极气候影响评价亚区有关的主要信息,导致物种分布区发生改变的地理屏障,特别是大陆的分布和海洋产生的隔离,明显会影响植被带的向北移动.对植被区向北移动的地理限制或者促进将影响将来碳的贮存和释放,以及生物圈与大气之间水和能量的交换.此外,气候变化使受威胁物种数量在各个亚区之间差别很大(白令海地区别尤其是热点),各个植被亚区重新分布的能力差异将影响每个区的生物多样性.总而言之,亚区分析表明,在整个北极地区水平上概括生态系统结构和功能的反应、物种的丧失,以及生物圈对气候系统的反馈的趋势是困难的,说明需要对北极陆地生态系统对于气候变化响应的空间变化性有深刻的认识.     

森林碳循环研究方法及其存在问题分析

碳循环对全球变化尤其是气候变暖影响巨大,森林生态系统作为陆地生物圈的核心,其碳循环动态已成为全球变化研究领域的热点。文章评述了森林生态系统碳循环的主要研究方法,包括生物量清单、微气象学与碳同位素技术等实验技术方法,地球信息科学方法以及模型方法,总结了森林生态系统碳循环各种研究方法的优缺点,并针对目前研究方法中存在的问题提出了有效的建议。     

基于PLUS-InVEST模型的江西省生态系统碳储量时空演变与预测

土地利用变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要因素,研究土地利用变化与碳储量之间关系对优化区域土地利用结构,维持区域碳平衡可提供可靠的数据支撑.以江西省为例,分析1990~2020年土地利用变化,基于PLUS模型,结合自然发展情景、生态优先情景和经济发展情景设置,对2030年江西省土地利用格局进行模拟分析,运用InVEST模型测算1990~2020年及未来不同情景下江西省碳储量变化,利用空间自相关分析探索江西省不同情景下陆地生态系统碳储量时空变化特征,并提出相应的政策建议.结果表明:①1990~2020年江西省碳储量整体呈下降趋势,共减少4.58×10⁷ t.其中,水域和建设用地的面积增加,耕地、林地、草地及未利用地面积减少是导致碳储量减少的主要原因.②2030年江西省陆地生态系统碳储量在自然发展情景、生态优先情景和经济发展情景下分别为2.20×10⁹、2.24×10⁹和2.19×10⁹ t.③3种情景下的碳储量值在空间分布上具有相似性,碳储量高值区域在江西省北部、西北部及西部区域出现集聚,低值区域则在中部区域聚集.研究结果可为江西省未来国土空间规划,提升陆地生态系统碳储量提供数据支撑.     

我国生态产品价值核算的研究进展、问题与展望

生态产品价值核算是践行“绿水青山就是金山银山”理念的关键路径,是促进生态产品价值实现的重要基础性工作.近年来,相关学者和科研机构围绕生态产品价值核算的基础理论、技术方法与成果应用开展了大量研究,生态产品价值核算逐渐成为生态经济学研究的热点和难点.为系统梳理我国生态产品价值核算的研究进展,识别核算过程中存在的问题与不足,本文采用文献分析与系统归纳的方法,总结了生态产品价值核算的发展历程,解读了国家对相关工作的部署安排与地方实践进展,识别了生态产品价值核算在核算范围与技术方法等方面存在的问题.本研究将生态产品价值核算发展历程划分为科学探索、实践推进和深化铺开3个阶段;发现了我国在当前研究中普遍将生态产品价值等同于生态系统生产总值(GEP)和生态系统服务价值的现象;明确了生态产品价值在当前无法被精确核算且核算结果不具有实际经济意义的现状.针对生态产品价值核算科目与范围不一致、实物量评估方法不确定性大以及价值量定价机制主观性强等问题,研究指出,生态产品价值核算的发展是一个长期和近期相结合的过程,应当像GDP一样核算GEP,下一步地方推进工作建议从完善基础理论框架、建立统计核算技术、形成地方业务...     

太湖生态系统的人工神经网络模拟研究

指出了传统生态学数学模型的不足 ,并建立了太湖生态系统的人工神经网络模型。以 2 0 0 1年 5～ 1 0月全太湖 2 6个采样点的实测水文、水质、气象等资料作为输入因子 ,建立了训练样本、检验样本和测试样本 ,并以各采样点的浮游植物量作为输出因子。网络的学习效果显示模型的性能很好 ,对 2 0 0 2年 8月各采样点浮游植物的预测结果也与实测值吻合较好 ,说明模型的推广能力很强。     

水下生态系统构建技术研究进展及应用现状

现阶段,构建水下生态系统是水体生态净化技术的重要标识。文章基于国内外水下生态系统的发展现状、并结合相应的成功构建案例,综合评述了水下生态系统的构建模式,分析了水下生态系统的环境保护及生态修复思路,并且在此基础上提出了相应的实践建议;同时归纳了不同种类的沉水植物、水生动物的特点、应用范围及其在实际应用中的优缺点。提倡水下生态系统的构建应符合因地制宜、就近取材的大原则,在保护水体生态的基础上符合经济、环保的发展理念。实践证明,在水下生态系统动、植物的协同作用下,系统的成功构建不仅可以改善水质状态、丰富生物多样性,同时还解决快速城市化导致的城市内涝灾害、生态环境恶化等问题,具备显著的经济、社会和生态环境效益。     

城市森林生态系统服务功能的研究

城市森林是城市生态系统的重要组成部分,是城市可持续发展的基础和保障。城市森林为城市生态系统提供了多方面的服务功能。本文着重阐述了城市森林改善城市小气候、净化大气和污水、涵养水源、维持大气碳氧平衡等生态服务功能并讨论其在提高城市环境质量中的作用。     

基于径向基函数神经网络方法的城市生态压力预测

针对城市生态压力影响因素复杂,难以对城市未来可持续发展状况做出准确判断的问题,提出了城市生态压力的径向基函数神经网络预测模型,分析了影响城市生态系统的主要因素.以抚顺市1995-2009年数据为基础,验证了模型的准确性并预测了该市2010-2015年城市生态系统的压力情况.研究结果表明:能源消耗指标是影响城市生态系统压力的主要因素;运用径向基函数神经网络模型对训练样本的拟合精度以及对测试样本的仿真精度分别达97.91%和94.16%;抚顺市2015年的人均生态足迹、 生态承载力和生态赤字分别达到7.013、 0.523和6.49 hm²/人.     

共同财产制度、移民和沿海生态系统

共同财产系统是调节人口变化和环境结果(尤其是在沿海和海洋生态系统)之问关系的一种重要制度.萨尔瓦多、印度的果阿和所罗门群岛的证据显示,从人类迁移模式产生的社会结构和制度是怎样通过它们对共同财产资源制度的影响而不确定地影响环境结果的.对每个案例的研究表明,这个人口统计学的现象(指迁移)不只是简单的人口增长或数目的变化,而是影响人口规模和增长率的根本性过程:也就是说,迁移和相关的社会关系产生于或者导致更多的迁移.下面三个案例的研究所分别提供的历史和文化环境显示,人口和环境之间存在非线性的联系,研究这种联系时显示,了解个人和集体是怎样深入到各种社会关系中的重要性,而当评价环境政策或者分析环境退化原因时,这些社会关系是必须考虑的.     

果阿:旅游业、人口迁徙及生态系统转化

本文是根据一个较大的案例研究结果编写而成的.该研究调查了旅游和其它的人口流动在造成印度果阿地区沿岸生态系统变化中的作用.特别重点研究了当地被称为"克赞"(khazan)土地和沙丘的农业生态系统,以及如何被转化来适应旅游者和旅游业的需要.本文还评估了不同形式的旅游业对土地覆盖和土地利用变化的影响.研究结果表明,引起生态系统变化的不仅仅只是人口流动,而且还有人与生态系统关系的变化.这意味着有些情况下土地覆盖变化没有像土地利用变化那样大,其它情况下土地覆盖的变化则十分巨大.影响土地利用和土地覆盖变化的因素还有立法、政治和经济方面的,特别是财产权的变化.     

纳帕海湿地生态系统功能与服务价值评估研究

在对纳帕海湿地概况及退化动因进行解析的基础上,系统介绍了纳帕海湿地生态系统功能,定量评价了1981～2001年纳帕海湿地生态系统服务价值的变化情况。研究结果显示：1981年,纳帕海湿地生态系统服务价值总量为15.64亿元,2001年降低至1.33亿元。20a来,纳帕海湿地生态系统服务价值总量下降了91.5%。其中,下降幅度最大的为废物处理功能29%,其次为气候调节27.3%,第三为水源涵养24.7%,原材料下降幅度最小0.1%。鉴于此,为了保护纳帕海湿地资源,实现其可持续发展,应加强认识,适度控制旅游规模;严格执法,不断完善湿地保护体制机制;科学管理,引导湿地资源的合理利用。     

能值理论在生态系统稳定性研究中的应用

通过对生态系统稳定研究的回顾,分析了争论的根源,从而提出划分2种稳定性的分析角度,并利用能值理论较为准确、量化的度量了生态系统第二类稳定性.     

河岸植被土壤系统对面源污染的削减和净化研究

具有一定群落结构的河岸植被土壤系统内部具有较大的生物生存空间和相互作用区域,其间生物地球化学联合机制,可以减缓径流,捕获泥沙,截断或去除地表径流、壤中流或渗漏水及浅层地下水中的氮磷等元素。各种污染物的净化效果受系统内部和外部条件影响,主要包括：污染负荷、系统宽度、植被类型、水文地质、土壤条件等因素。