三峡库区森林生态系统服务权衡与协同分析

科学理解生态系统服务权衡与协同关系是维持森林生态系统结构、功能和健康的前提,有利于推动实现经济发展和生态保护的"双赢"目标。采用生态系统服务变化指数(IESC)、相关系数和空间分析等方法,综合分析了1990—2015年三峡库区森林生态系统服务时空动态、空间聚集特征及生态系统服务权衡与协同关系。结果表明,(1)涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护、积累营养物质和净化大气环境6种生态系统服务时空动态差异较大,其中涵养水源、固碳释氧、净化大气环境IESC值同步增加,涵养水源IESC分布格局在1990—2000年和2000—2015年两个时期呈自东北向西南转移的变化趋势,净化大气环境在两时期的增益变化不明显;保育土壤、生物多样性保护、积累营养物质IESC值呈两极化趋势,前两者IESC极值变化约1倍且两时期空间分布格局差异较小,而积累营养物质呈由西南向东北扩展的变化态势。(2)6种生态系统服务均呈空间正相关,且局部呈现出相似的集聚特征。各服务显著高高聚集和显著低低聚集单元数目均有所增加,空间分布呈东北部高高聚集、西南部低低聚集的集聚规律。(3)不同时期Moran's I指数和相关系数体现各服务之间相关关系及程度的差异性,整体上以协同为主,但协同程度有所减弱;在空间格局上,各服务之间协同关系的分布区域有所增加,且空间聚集状态由散布转为组团。本研究结果可为三峡库区森林生态系统服务协同发展与价值提升提供理论依据。     

湖泊营养物基准的制定方法研究进展

系统论述了国外湖泊营养物基准制定程序和技术方法,重点分析了国外营养物基准指标的选取和确定湖泊营养参照状态的方法,并分析了其适用性和可行性.湖泊营养物基准指标的选取要综合考虑富营养化控制关键因子和不同分区湖泊区域差异性,所选指标要具有相对稳定、因地制宜、早期预警等特点.湖泊参照状态的确定主要包括调查数据和历史数据的统计分析、模型预测和推断、古湖沼学重建等方法.统计学方法充分利用历史及现状的实测水质和生物数据,保证制定的基准适用于大多数湖泊,对于历史监测资料缺乏或污染严重的湖泊,该方法确定参照状态较困难;模型预测和推断方法用于受人类影响较严重的湖泊参照状态确定,但也需要大量数据进行校准和验证;古湖沼学重建法利用湖泊沉积重建湖泊自然营养本底和定量恢复历史时期湖泊营养状态演化序列,进而推导湖泊参照状态,需要复杂的数据分析和专家判断,同时也难以适用于沉积物受扰动较大的浅水湖泊.我国的大部分湖泊普遍受人类影响较大,历史数据稀缺,不同分区湖泊的差异性显著,针对国外营养物基准制定方法优缺点,需要加以优化改进,建立我国完善的湖泊营养物基准制定方法体系,指导我国湖泊营养物基准的制定.     

土地整治对生态系统服务影响研究综述

生态系统服务是人类直接或间接从生态系统获得的各种惠益,构建了人类与自然的桥梁和纽带,将科学与管理决策紧密相连。全面认识和深入理解人类活动对生态环境的影响,对实现区域协调和可持续发展具有重要意义。土地整治已成为中国最大规模改变土地利用方式和影响陆地生态系统的有组织的人类活动之一,深刻影响着区域乃至全国的土地利用格局和生态过程,也对生态系统服务产生了诸多影响。在分析土地整治与生态系统服务关系的基础上,阐明土地整治通过改变土地利用/覆被的类型、结构和格局间接影响生态系统服务;通过分析土地平整和农田水利等工程措施对生态系统供给、调节、支持和文化等服务功能的直接影响,指出其既有正向影响,又有负向影响。论述了土地整治对不同生态系统服务之间关系的影响,认为土地整治能影响其间的协同或者权衡关系。概括了土地整治对生态系统服务影响的尺度效应,指出土地整治对生态系统服务的影响具有较强的尺度依赖性。提出了未来重点研究内容:(1)加强土地整治对生态系统结构和过程影响的研究,构建土地整治对生态过程和功能影响的方法与模型;(2)围绕土地整治影响生态系统结构与功能—生态系统服务—调节调控这一主线,强化土地整治中生态系统服务及其相互关系的研究;(3)加强土地整治的区域生态系统服务集成和优化研究,科学调控土地整治所影响的关键生态系统服务和时空布局;(4)重视土地整治对生态系统服务影响的尺度效应,深入研究土地整治在不同时空尺度上影响生态系统服务的耦合机制。期望完善土地整治对生态系统服务影响的研究,为将生态系统服务评价纳入土地整治的管理决策提供科学依据。     

近20年国内外生态系统服务研究回顾与解析

生态系统服务对人类生存发展以及生态环境的可持续具有重要的意义,作为当前生态学、环境科学、地理学、生态经济学等诸多学科的研究热点和前沿,目前已经积累了大量的研究成果。文章基于Citespace V5.2软件以及文献计量学分析方法,以Web of science核心合集与CNKI核心期刊为数据来源,系统地分析了1999—2018年近20年国内外生态系统服务研究热点、进展与存在的问题。首先从生态系统服务形成机制及其流动、生物多样性与生态系统服务、土地利用与生态系统服务、气候变化与生态系统服务、生态系统服务评估、生态系统服务权衡协同与生态管理等6个方面对国际生态系统服务的研究热点进行了详细的评述。又进一步从生态系统服务价值评估、土地利用变化与生态系统服务、生态系统服务与可持续等3个方面对国内近20年生态系统服务研究进展与现状进行追踪与分析;讨论了目前国内研究中存在生态系统服务理论研究尚待深入、评估方法科学性有待提高、研究结果应用性不强等3个方面的问题。最后,针对当前研究存在的问题与未来发展方向提出展望:加强生态系统服务形成机理及综合应用研究、建立更加精确的生态系统服务价值评估体系指标与方法、加强生态系统服务区域集成和尺度转化研究。     

湖泊营养物参照状态建立方法研究

建立生态分区内各类型湖泊营养物的参照状态是营养物基准制定过程中最为核心的内容之一。在系统分析和评价国外确定湖泊营养物参照状态的若干种方法,包括参照湖泊法、湖泊群体分布法、三分法、回归分析等几种统计学方法以及模型推断和古湖沼学重建方法后,文章根据总磷（total phosphorus,TP）、总氮（total nitrogen,TN）、叶绿素a（chlorophyll a,Chl-a）和塞氏透明度（Secci depth）等四项指标的历史监测数据,应用若干统计学方法建立了巢湖的营养物基准参照状态。通过互相之间的比较分析以及长江中下游湖区古湖沼学重建数据的验证,推荐采用湖泊群体分布法5％点位对应的值作为巢湖营养物基准的参照状态。因此,巢湖营养物参照状态阈值范围为总磷0．023～0．27mg·L^-1,总氮O．62～0．63mg·L^-1,叶绿素aO．65～0．67mg·m^-1,塞氏透明度0．65-0．72m。     

黄土高原典型县域生态系统服务变化特征及驱动因素

陕北黄土高原沟壑区作为全国重点水土流失区和退耕还林还草核心区,探究县域尺度生态系统服务的时空变化特征、驱动因素和权衡关系对于生态系统的可持续管理更有针对性和现实性。基于RUSLE、CASA和In VEST模型,分析了陕北志丹县2000-2018年土壤保持、碳固存和水源供给3种生态系统服务的时空变化,并运用地理探测器和偏相关分析研究了生态系统服务的驱动因子和权衡关系。结果表明：2000-2018年,志丹县土壤保持、碳固存(以C计)和水源供给都呈现增加趋势,分别增加了199 t·hm^-2·a^-1、426 g·m^-2·a^-1和122 mm。地形、气候和植被生长状况等自然因素对生态系统服务空间异质性的影响强于土地利用类型等人为因素,并且多因子的交互作用对生态系统服务的影响大于单一因子。影响土壤保持服务空间异质性最主要的因子是坡度,其次是NDVI,碳固存服务空间异质性受降雨、NDVI和土壤类型等因素的综合影响,水源供给服务空间异质性的主要驱动因素是降雨和土地利用类型。志丹县土壤保持和碳固存、土壤保持和水源供给...     

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。     

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。     

秦巴山生态功能区生态系统服务供需关系时空演变研究

生态功能区在确保国家生态安全方面具有重要作用,但在过度人类活动的影响下,其生态系统正面临着严峻考验。为实现生态功能区的可持续发展需要探究生态系统服务的供需关系。以往研究多关注生态系统服务供需的权衡/协调作用,在生态功能区供需的耦合协调方面还存在空白。以秦巴山生态功能区为例,采用In VEST模型、生态系统服务供需比、四象限模型、相关性分析和耦合协调度模型等方法分析了2000、2010和2020年产水、粮食供给、碳固存和土壤保持4种生态系统服务的供需匹配状况、权衡/协同作用和耦合协调关系。结果表明,1)2000-2020年产水和碳固存服务供需比分别由0.613、0.958降至0.482、0.892;粮食供给和土壤保持服务供需比分别由-0.243、0.948增至0.224、0.971。空间上,产水、碳固存和土壤保持服务均以供应盈余状态为主,耕地较少的中西部地区存在粮食供给不足。2）粮食供给和土壤保持服务供需在低-低空间匹配,产水服务供需表现出高-低空间错配和低-低空间匹配的特点,碳固存服务供需以过剩的高-低错配为主。3）研究期间生态系统服务供给的权衡/协同关系略有变化,除土壤保持与其他服务...     

张承地区生态系统服务及其区域关联分析

区域生态系统服务及其辐射效应评估能够揭示研究区域生态-经济-社会耦合系统的整体性和关联性特征。基于张承地区2013年遥感影像和生态服务价值化方法,评估分析了该区域地表覆被组成、关键生态系统服务及其对北京市的辐射效益。结果发现,张承地区约97%地表覆被为林草地和农田,是发挥生态屏障功能的主体;该地区自然生态系统可提供的关键生态系统服务价值为1 895亿元·a-1,高值区分布在林草植被集中的承德市以及张家口市的东南部地区;张承地区每年约有21%关键生态系统服务以水和风为介质辐射到北京市,其中,怀来、赤城、宣化、涿鹿、崇礼和沽源等县与北京市的生态系统服务关联度较高,是北京市外来生态系统服务的主要输入区。该研究对于揭示京津冀区域生态系统整体性以及科学构建区域生态修复与合作机制具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

基于生态系统服务供需关系的安徽省空间分异研究

生态系统服务供需存在的空间异质性可以造成地区发展的不平衡。以安徽省各区县为研究单元,基于土地利用和夜间灯光数据,揭示安徽省生态系统服务供需关系空间分异特征,并划分各区县的管控类型,提出各类型的国土空间发展策略。结果表明:(1)安徽省各地区土地利用类型存在明显差异,生态系统服务价值呈南高北低的状态;(2)安徽省各区县生态系统服务需求差异明显,沿江、皖中和皖北区域生态系统服务需求较高,而皖西和皖南区域需求较低;(3)安徽省生态系统服务供需关系区域性差异明显;(4)基于生态系统服务供需关系分析,安徽省各区县可划分为生态协调型、生态控制型、生态重建型和生态保育型4种管控类型。研究结果可为安徽省生态用地配置和区域土地资源规划提供科学依据。     

生态系统服务研究的问题与展望

生态系统服务的研究是当前资源经济学和生态经济学的研究热点之一。通过分析生态系统服务的概念辨析,认为从生态系统功能的定义过渡到生态系统服务定义的过程中,在关注生态系统整体性的同时忽略了生态系统要素之间的相互作用,导致生态系统服务的评估中可能存在着重复估值或者估值不全面等风险。针对目前的很多生态系统的评估对生态系统的耗损贬值和环境退化所造成的负效益的忽略,以及对人类活动的干扰和气候变化等对生态系统服务产生影响研究不足,提出在今后的研究中应该在深入理解生态系统的复杂生态学机制的基础上,结合数学模型模拟在不确定性下的各种风险损失,加强对生态系统服务的时空动态分析,重视在气候变化、经济发展、环境污染、城市化以及人类活动的过度放牧和过度开垦引起的水土流失、环境退化、荒漠化等土地利用变化的干扰时生态系统服务的变化和反馈,更进一步分析和预测生态系统服务的损益和响应研究;通过长期的试验监测揭示生物多样性和生态系统的关系,测度出土地利用和环境变化对生物多样性的影响和边际效益,及其对生态系统服务的影响的弹性值,实现生态系统服务的精确估值;关注生态系统服务对人类福利的影响,尤其重视贫困地区和生态脆弱区的生态系统服务对减小贫困的研究,建立科学的生态补偿机制,实现可持续发展。     

湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系

土壤动物是湿地生态系统物质循环和能量流动的关键环节,也是湿地生态系统演化的重要驱动因子,湿地土壤动物的动态变化可以作为湿地退化和恢复响应的重要生态指标。近年来基于湿地土壤动物群落生态学的单一研究颇多,对湿地土壤动物及其与环境因子关系的研究亦取得了长足进展,但关于湿地土壤动物和湿地退化与恢复的研究鲜有报道。本文论述了湿地土壤动物在湿地恢复过程的机制和优势,阐述了湿地土壤动物研究现状与进展,表明湿地土壤动物是湿地生态系统和湿地生物多样性的重要组成部分,已成为湿地恢复的重要指标。通过分析湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系,认为湿地土壤动物的动态变化可以较好地反映退化和恢复过程中生态功能的变化,建议深入探索土壤动物对湿地退化和恢复的响应机制。关于土壤动物对湿地生态指示功能的研究,是恢复生态学和湿地重建领域未来需要研究解决的一个重要问题,是研究人为干扰过程以及湿地恢复过程中土壤动物变化规律的关键。今后要进一步融合土壤动物和整个湿地生态系统的研究为一体,把不同强度干扰下湿地土壤动物生态学及其与不同土地利用方式下土壤质量及湿地植被结合起来,从土壤动物群落特征变化角度阐明湿地生态系统对不同强度干扰的响应机制,为深入探索不同强度干扰下湿地生态系统的退化过程和机制,从而为退化湿地恢复与部分重建的生物学与生态学基础提供科学依据。     

气候变化背景下未来中国草地生态系统服务价值时空动态格局

气候变化已经并将继续对中国自然生态系统和人类社会产生广泛而深远的影响,成为人类经济社会发展的风险。为了解未来中国草地生态系统服务价值的时空动态格局以及揭示气候变化的可能影响,以采用CEVS模型计算得出的NPP为基础,根据Costanza等提出的生态系统服务价值计算方法,分析了基准期(1971—2000年)及未来(2021—2050年)RCP 4.5(中低排放)和RCP 8.5(高排放)情景下中国草地生态系统服务价值时空动态变化特征。结果表明,基准期及未来RCP 4.5和RCP 8.5情景下中国草地生态系统服务总价值均呈增加趋势,年平均值分别为1.93万亿、2.26万亿、2.27万亿元。其空间分布状况与水热条件的分布趋势一致,均表现出从西北向东南逐渐递增的分布格局。未来总价值除了在西藏西北部及新疆中部小范围内表现为减少外,在其他地区均呈增加趋势。增幅分布模式与中国人口分布以胡焕庸线划定的基本格局相似,表现为西北增幅小,东南增幅大;大部分地区增幅比例在30%以内,少数为30%~60%,60%以上非常稀少。中国草地生态系统服务各功能构成项对总价值的贡献率依次为:土壤形成与保护(26.9%)废物处理(18.1%)生物多样性保护(15.1%)气候调节(12.4%)气体调节=水源涵养(11.0%)食物生产(4.1%)原材料生产(0.7%)娱乐文化(0.6%),即物质产品产出价值仅占4.8%,非物质价值占95.2%。该研究揭示了未来30年中国草地生态系统服务价值的时空格局动态演化及其对气候变化的可能响应,在一定程度上填补中国在生态系统服务价值动态、定量预估方面的空白现状,这对于未来科学应对气候变化、合理利用草地资源、加强生态环境建设具有一定的指导意义。     

对长江上中游流域生态重建问题的思考

长江中上游流域灾后生态重建的重点是：在上游恢复与重建森林生态系统,实行“封山育林,退耕还林”的方针,加强定位试验研究,完善森林自然保护区网络,控制水土流失;在中游重建湖泊生态系统提高调蓄功能,整治河道圩垸增强泄洪能力;落实水利工程措施确保安全度汛     

农田生态系统服务功能研究进展

农田生态系统是人类社会存在和发展的基础,研究农田生态系统服务功能及其价值评估具有重要的意义.文章综述了国内外有关农田生态系统服务功能及其价值评估的研究进展;提出了农田生态系统服务功能的特点;将其服务功能类型划分为生产功能、生态功能和生活功能.分析了当前研究中存在的问题,如服务功能形成的微观机制及其参数研究欠缺;评价结果不准确;评价指标和方法有待完善等.因此,今后农田生态系统服务功能价值评估研究重点应着重于理论探索和方法完善方面,从农田生态系统微观形成机制入手,开展不同尺度和类型的农田生态系统功能价值评估研究,充分考虑影响其功能价值的因素,改进评估的手段、方法和技术,使评估结果更具可比性和实用性,为合理开发利用农业资源、管理农田生态系统,实现农业的永续发展提供理论依据和技术支持.     

基于生态系统服务流视角的人地系统动态演化评估

陆地表层复杂的人地关系地域系统是人类活动的载体,同时承载着人类活动产生的环境影响。人地关系动态演进过程体现了人类对环境与自然资源开发和利用的深化。随着我国经济社会的迅速发展、生态系统服务的退化消失,人地系统矛盾日趋尖锐。生态系统服务流对生态系统服务的转化、输送与维持具有重要作用,是自然生态系统与社会经济系统之间的桥梁,能够在人地系统间建立时空连接。以黄河中下游的快速城市化发展地区(河南省郑州市)和生态环境保育区(河南省南阳市)为研究对象,构建生态系统服务供需综合评估框架,揭示中尺度区域人地关系动态演变规律。结果表明：近30年间,郑州市的人均三维生态足迹增长力度大于南阳市,而生态承载力水平小于南阳市。2020年郑州市人均三维生态足迹与南阳市的差值为0.195 9 hm²/人,人均生态赤字是南阳市的2倍、1990年的121倍。由此可知,快速城市化发展地区的生态系统服务供给能力和可持续发展水平远低于生态环境保育区,人地系统矛盾比生态环境保育区尖锐。基于生态系统服务流视角的区域人地系统动态演化评估,可为决策者制定科学、合理的区域生态保护和高质量发展政策提供支持。     

生态系统功能与生态系统服务的概念辨析

"生态系统功能(Ecosystem functions)"和"生态系统服务(Ecosystem services)"已成为生态学中的重要研究领域.针对国内部分研究人员对"生态系统功能"与"生态系统服务(功能)"概念和术语混淆使用的问题,在归纳总结国内外有关的重要研究的基础上,通过分别论述"生态系统功能"与"生态系统服务"的定义和内涵,辨析和阐明了生态系统"功能"与"服务"的区别与关系.生态系统功能是构建系统内生物有机体生理功能的过程,侧重于反映生态系统的自然属性,是维持生态系统服务的基础;生态系统服务是由生态系统功能产生的,是基于人类的需要、利用和偏好,反映了人类对生态系统功能的利用,是生态系统功能满足人类福利的一种表现.因此"生态系统服务功能"这一术语不准确,容易产生误解.