草地生态系统服务功能的研究进展

草地是世界上分布最广的陆地生态系统,为人类提供了净初级物质生产、碳蓄积与碳汇、调节气候、涵养水源、水土保持和防风固沙、改良土壤、维持生物多样性等产品和服务,但是只有部分产品和服务的价值得到人们的认识和计量,并具有市场价值.目前相对于其他生态系统而言,对草地生态系统服务功能研究还进行的较少.总结发现,关于草地生态系统服务功能研究目前主要存在以下问题:①缺乏动态性研究;②缺乏空间异质性研究;③缺乏评价和计算的生态经济学逻辑框架体系;④价值评价的理论和方法还不完善;⑤缺乏人类干扰下服务功能的变化与响应研究;⑥对各类草地生态系统研究的针对性不强;⑦缺乏适合我国草地生态系统服务功能特征的评估体系与方法.根据以上研究不足,笔者认为在草地生态系统服务功能研究领域应当关注和加强以下问题:①逐步建立相对完善的草地生态系统服务功能和价值评价的逻辑框架体系和方法;②提高不同类型草地生态系统服务功能研究的针对性;③加强人类干扰下生态服务功能的变化和响应研究;④将RS和GIS技术应用到生态服务功能动态性和空间异质性研究.     

中国北方草地生态系统服务评估和功能区划助力生态安全屏障建设

北方草地是我国重要的绿色生态屏障,也是黄河、长江、澜沧江、滦河等江河的发源地和水源涵养区,其对保障我国生态安全,提升生态系统服务和生态系统稳定性具有极其重要的作用。长期以来,我国在畜牧业生产中重视草地的生产功能,而忽视其生态功能,导致生产功能过度利用,以及生态系统服务和生态功能降低,继而严重威胁着我国的生态安全。开展北方草地生态系统服务评估,制定北方草地主体功能区划,是构建和优化生态安全屏障体系,科学配置草地的生态-生产功能,推进生态文明,统筹山水林田湖草一体化保护和修复,建设"美丽中国",实现人与自然和谐共生的国家重大科技需求。文章基于北方草地生态系统服务和资源环境条件的空间分异规律,将北方草地划分为7个功能区、25个亚区。该生态功能区划将为制定区域国土空间规划,科学布局重要生态系统保护和修复重大工程,统筹推进生态保护和修复工作提供重要的科技支撑。     

黄河流域生态系统变化及其生态水文效应

黄河流域是连接青藏高原、黄土高原和华北平原的生态廊道,也是我国"一带一路"建设的重要经济廊道,对国家的经济社会发展和生态安全都具有重要意义。受气候变化和人类活动影响,近几十年来黄河流域生态系统的结构和功能发生了巨大变化,流域生态系统的健康受到威胁。然而,目前仍缺乏对黄河流域生态系统在流域尺度上的整体性研究,对其完整性、连通性和脆弱性的系统研究不足,难以有针对性地提升变化环境下的生态系统服务与生态屏障效应。围绕黄河流域生态保护与高质量发展的重大战略需求,我们认为应从流域整体性出发,通过构建黄河流域生态系统类型及空间格局数据集,分析黄河流域生态水平衡分量的格局变化规律,解析并量化表征气候变化和人类活动与生态系统变化之间的关联;基于多源数据集以及生态水文模型,解析黄河流域生态系统的时空格局变化和生态水文过程,并以此建立关键生态系统服务的定量评估指标体系,揭示关键生态系统服务供给能力的格局特征和空间流动及变化趋势,开展生态系统服务格局特征与空间流动时空变异的归因分析;阐明生态系统结构—过程—服务的级联效应,提出生态屏障功能的优化提升方案,为黄河流域生态治理与管理提供科技支撑。上述研究对完善和丰富地球系统科学具有重要的理论和现实意义。     

伊犁新垦区土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

本文运用GIS和遥感技术,分析了1985年～2008年间,新疆伊犁河谷新垦区的土地利用变化情况,并利用Costanza提出的生态系统服务价值评估思路,分析了20多年来,新垦区由土地利用变化引起的生态系统服务价值在时间、空间和结构上的变化。结论如下：①1985年～2008年间,研究区耕地不断增加,但草地有退化为盐碱地或沙地的倾向;②研究区的生态系统服务价值减少了6.19％。在新垦区今后的农业开发中,一方面,应考虑生物多样性保护和水源涵养功能,防止过度开发引起的草场沙化、湖泊与湿地萎缩、土壤侵蚀加重及农田土壤盐渍化等生态问题。另一方面,应通过种植结构的优化和调整,提升整个区域的生态系统服务功能;③敏感性分析的结果表明,生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1。这说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,基于谢高地价值系数的生态系统服务功能价值核算结果在本区域内有较高的可信度。     

生态系统服务与人类福祉——文献综述与分析框架

生态系统提供了几乎所有的人类福祉要素,但在决策过程中决策者常常忽视生态系统服务的价值.本文从生态系统服务和人类福祉的关系出发,对国内外关于人类福祉的测度指标、生态系统服务对人类福祉的贡献、权衡保护生态与促进发展等方面进行了全面综述.在此基础上,分析了生态系统服务与人类福祉研究领域的发展趋势,包括人类福祉的多指标测度、科学的生态系统服务消费模型构建、弱势群体的生态服务收益以及自然科学与社会科学融合4个方面.最后,在综合相关文献的基础上,从人类福祉的多尺度测度、生态系统服务的分配与消费和生态政策过程参与3个方面出发,构建了分析生态系统服务与人类福祉之间关系的框架,并指出分配与消费环节是人类福祉实现的关键,为系统研究生态系统变化对人类福祉的影响提供理论和方法上的支持.     

基于长期观测研究支撑亚热带红壤丘陵区森林生态系统恢复与可持续发展

南方红壤区和亚热带森林交错，是我国生态文明建设重要的空间载体；提升生态服务功能，传承健康稳定的生态系统，是区域可持续发展面临的重大挑战。中国科学院千烟洲亚热带森林生态系统观测研究站（以下简称“千烟洲站”）地处亚热带典型红壤丘陵山区，以亚热带人工林、常绿阔叶林、次生林等生态系统为研究对象，采用长期定位观测、控制实验与模拟等方法，研究亚热带森林生态系统结构与功能。在国内率先引进碳水通量观测技术，突破了涡度相关与稳定同位素技术协同观测的技术瓶颈，从点到面阐明了我国亚热带森林对全球变化响应适应机制；揭示了流域尺度物质循环与生态水文过程耦合机制；创新人工林生态系统多目标经营理论、关键技术与示范模式；在地下生态过程研究取得突破性进展，首次提出了基于植物根系的植物进化理论。千烟洲站是以林为主、山水林田湖草生态系统恢复和可持续发展的典型代表，是我国亚热带森林生态系统功能演替序列研究的重要野外平台，已成为我国生命科学和地学交叉的代表性的综合观测研究站。     

青海草地生态系统服务功能的价值评估

人们往往将生态系统功能的相对价值称之为生态系统的服务价值,而将生态系统这一能量、物质和信息的贮存体称之为生态资本.由于传统的价值理论存在严重的缺陷,难以对生态资产及其服务功能价值进行客观评估,该研究运用能值理论与方法对青海草地生态系统运行的主要驱动力、内在过程及贮藏进行评估,展现了能值理论在生态系统价值评估中的应用前景.结果表明,青海高原草地生态系统主要服务功能的宏观价值为609.35美元/hm2/年,草地生态系统主要自然资本的价值为1 196.23美元/hm2.从全省的情况看,生态系统服务功能的价值约为204×108美元/年,生态资本的价值约为400×108美元.同时,运用上述评估结果可以对青海草地生态系统的替代价值作进一步评估,结果表明,青海草地生态系统的替代价值约为748×108美元.     

基于生态系统服务评估的农地生态补偿机制研究进展

为推进生态保护与修复,中共中央对生态补偿制度体系建设提出了新的指导意见,并在重点区域进行了实践。但是,生态系统服务空间供需错位导致参与主体不明确,生态补偿标准不统一阻碍机制的稳定运行,影响了生态补偿机制的实施效果。因此,本文剖析生态系统服务供给和需求的概念,总结二者的相互关系,分析生态系统服务流的定义和传递过程,介绍生态系统服务评估的主要建模方法,同时归纳农地生态补偿机制构建、补偿标准确定和参与主体识别的现状。在此基础上,指出生态系统服务评估的不足之处和未来方向,概括生态系统服务建模方法的发展趋势,为农地生态补偿机制的设计和改进提出可行的方向和思路。根据分析和梳理得出主要的研究进展为：①目前的生态系统服务评估侧重功能和潜力,忽视了生态系统服务传递的中间过程;②生态系统服务的建模方法不断被完善,技术门槛逐渐提高,并更加注重多元化、交叉学科的融合;③农地生态补偿机制的方案设计亟需结合生态系统服务的空间流动属性进行改进。因此,合理地改进农地生态补偿方案,可根据农地生态系统服务流的空间流量分布测度生态补偿标准,并通过识别生态系统服务效益的接收对象确定参与主体,从而建立农地生态补偿机制的运行平台。     

基于HEA方法的神府煤炭开采区受损植被生态补偿评估

本文根据我国煤炭开采区的特点,修改、优化了HEA的部分参数和代数模型。运用2007年"中国生态系统生态服务价值当量因子表",构建了求解煤炭开采区受损植被受损量、补偿量、补偿规模的HEA模型。运用模型处理、分析了相关统计与调查数据,计算出榆林神府煤炭开采区草地生态服务功能价值损失量、补偿量和补偿规模。认为,2004年—2008年,榆林神府煤炭开采区草地生态服务功能价值的损失量逐年上升,受损植被应补偿量逐年扩大;榆林神府煤炭开采区应当把从荒漠到林地作为实现受损植被生态服务功能转换的主体方案,把从农田到草地、荒漠到草地、农田到林地作为实现受损植被生态服务功能转换的3种补充方案。     

生态系统服务功能及其价值评估

生态系统服务功能是指生态系统服务与生态系统功能的综合,指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。生态系统服务功能价值量化体现了生态系统服务功能给予人类生存和发展所必须的生态产品及其生命系统支持的功能。阐述了生态系统服务功能内涵及类型,生态系统服务功能价值的评估方法及其研究的重要意义。为解决当代环境问题,建立合理生态补偿机制提供更具科学性与针对性的依据。     

净初级生产力遥感估算模型尺度效应的研究

提高净初级生产力(NPP)的估算精度,需要充分认识不同空间分辨率的遥感数据对NPP估算结果的 影响差异,即NPP的空间尺度效应问题。本文借鉴了多种成熟的光能利用率NPP模型的优点,同时充分考虑了研 究区生态环境的典型特点,建立了针对研究区域的基于光能利用率原理的植被净初级生产力遥感估算模型。选取 了具有空间尺度代表性的4种遥感数据作为NPP遥感估算模型的输入参数,估算了4种空间分辨率的NPP模拟值, 对比分析了这4种分辨率的土地覆盖类型空间格局的变化和NPP分布情况。结果表明：随着遥感数据空间分辨率 的降低,NPP的模拟值呈逐渐增加的趋势,但其变化的程度差异较大。其中,分辨率由30m降低为1km时,NPP模 拟值变化程度最大,增加了15.7%。     

基于生态约束与支撑作用的国家湿地公园生态可持续评估指标研究

根据资料统计,我国自2005年第一个国家湿地公园建设以来,到2014年3月,其试点总数已达429处。其中湖泊型湿地公园占总数43%;河流型占44%;沼泽型占10%;滨海型占3%。与湿地公园建设快速发展相比,理论和实践研究相对滞后。其中,如何科学评估湿地公园生态可持续发展能力,成为当前亟待解决的科学问题与关注的热点。研究显示,我国国家级湿地公园具有类型多样、生态系统敏感、脆弱、功能多样以及多尺度等特征。这些特征决定了湿地公园既有明显的生态支撑功能,能够提供各种服务,同时湿地公园景观结构以及周边环境与人类活动影响对公园也具有明显的生态约束作用。国家湿地公园能否健康与可持续发展,关键是如何协调不同空间尺度下的生态约束与生态支撑之间的矛盾关系。为此,本研究从公园内部景观尺度、生态系统尺度、周边区域尺度以及管理层面,通过对不同要素生态约束与支撑作用分析,构建了具有定量化评估湿地公园生态可持续发展能力的评估指标体系,为指导我国湿地公园规划与建设,以及科学评估其可持续发展能力提供科学依据。     

河南省土地利用景观格局分析

利用河南省土地利用现状数据,对河南省土地利用现状进行分析,并在此基础上运用景观格局指标对研究区域土地利用的空间格局进行定量分析。结果表明：①河南省优势景观类型为耕地,其面积占土地总面积的65%左右,其次为建设用地和林地,其它面积较小的景观类型则呈补丁状散布在各个分区中;②由于自然条件和人类活动干扰的双重作用,造成河南省土地利用景观格局存在明显的空间差异,在地形起伏较大的山地丘陵地区,景观的多样性和均匀度相对较高,景观优势度则相对较低;在人类活动强烈的平原地区,农业景观类型具有明显的主体地位,景观则呈现较低的多样性性和均匀度,而在生态环境相对较为脆弱的山地平原过度地区,加上高强度的人类活动对土地利用的影响,致使这些地区景观破碎化程度较高。     

重要生态功能区生态安全评价方法初探

重要生态功能区是保障国家和地区生态安全的重要区域,目前尚无针对重要生态功能区的生态安全评价方法研究。本文依托沙漠化防治区建立基于PSR框架的评价指标,以及基于RS与GIS技术的空间评价方法,旨在探索建立一套适用于重要生态功能区生态安全空间评价的可行的评价模式。重要生态功能区生态安全评价的关键是准确衡量区域主要生态服务功能的强弱,指标选择以反映区域主要生态服务功能和人类活动影响为原则。以沙漠化防治区为例,植被生长、土地覆被类型、土壤理化性质和土壤侵蚀等情况是衡量防风固沙功能强弱的重要因素,而指标的动态变化才能反映人类活动对生态环境的影响,选择能够表征植被生长、植被退化演变、土壤粒径和土壤侵蚀的四类因子作为主要评价因子,应用不同年份的变化值进行评价,使评价结果具有空间性、动态性及可操作性,为区域生态环境保护和管理提供基础。     

基于自然生态约束的滨湖城市土地利用分区

为了协调区域土地利用与生态环境建设,本文在借鉴已有各种区划方法的基础上,将自然生态条件和资源环境状况作为区域土地利用的约束条件,提出了基于自然生态约束的滨湖城市土地利用分区方法,并讨论了评价单元的划分、指标选择与处理等技术。以无锡市区为例,通过生态服务功能和生态敏感性两方面评价,将研究区域划分为高、较高、中等和低四级自然生态约束类型区,并提出各类型分区的土地利用布局导向和管制措施,为滨湖城市土地资源优化配置提供科学依据。     

美国“湿地信用”评估与交易及对中国湿地修复的启示

引入湿地修复第三方、运用市场交易手段实现湿地修复和等效补偿是湿地生态管理模式的创新。湿地信用是湿地修复等价交换的媒介物,科学评估湿地信用并完成湿地功能的等效交易,是实施生态修复、保障湿地规模和生态系统服务功能不下降的技术依据。本文系统梳理了美国湿地修复补偿中基于面积规模和基于生态系统服务功能两类湿地信用评估模型与参数,阐释湿地市场化等效补偿交易规则与交易价格制定。研究发现：①两类湿地信用评估方法同时兼顾了生态服务的功能性和市场交易的灵活性,是湿地信用评估的有效手段;②湿地信用交易价格受建设成本、交易时效等影响,是在湿地修复市场供需关系中形成的均衡价格;③设定市场交易规则,制定规范的修复方式,是实现交易生态等效的重要保障。中国应逐步培育湿地修复第三方产业、探索湿地修复市场化补偿模式、开展湿地修复绩效评估,探索和完善如何保障与生态系统服务对等的湿地等效评估技术,为中国开展生态修复市场化改革及湿地修复绩效评价提供科学依据和技术支撑。     

高寒草甸不同群落类型土壤碳分布与物种多样性、生物量关系

利用2003年-2005年中国科学院海北站不同群落类型草地和土壤的实测资料,研究了高寒草甸不同群落类型土壤有机碳、微生物量碳的分布特征与物种多样性、生物量的关系。结果显示:不同群落类型物种多样性随土壤有机碳、微生物量碳的增加而降低;群落生物量随着土壤有机碳、微生物量碳含量的增加而增加;不同类型草地土壤中,藏嵩草沼泽化草甸不同土层土壤微生物量碳和土壤有机全碳均显著高于其它三个类型草地各层的土壤微生物量碳、土壤有机全碳(P0.01),4种群落类型土壤剖面上土壤有机碳和微生物量碳随土层深度的增加而降低,同一土层、不同群落类型土壤有机碳和微生物量碳存在明显差异;相关分析表明,土壤有机碳和土壤微生物量碳与有机质、全氮呈显著相关,土壤有机碳和土壤微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标。不同类型草地其最初的植物群落物种组成、生产力水平和土壤养分条件影响着土壤微生物生物量、组成和活性。     

生态关系和结构洞交互影响下多主体的创新产出演化分析

创新生态系统有助于企业提高技术创新速度和分散技术创新风险,探究创新生态系统中多主体间的生态关系和网络结构洞位置对提升创新产出具有重要价值。综合考虑结构洞存在时不同位置主体之间的直接生态关系与间接生态关系,及不同生态关系类型与不同关系强度的交互作用,构建多主体创新产出模型,通过计算分析各主体创新产出演化态势,并以移动通信领域的授权发明专利数据为例进行实证分析。研究发现,竞争共存生态关系下结构洞边缘主体之间传递的间接影响严重削弱占据结构洞位置主体的创新产出;寄生共生生态关系下结构洞边缘主体之间传递的间接影响对各主体创新产出的作用效果存在较大差异;互惠共生生态关系下结构洞边缘主体之间传递的间接影响显著推动边缘主体双方的创新产出。     

旅游地生态持续性评价及其空间分异分析——以云南省丽江纳西族自治县为例

以云南省丽江纳西族自治县为例，运用生态足迹、旅游生态足迹等方法，构建旅游地生态持续性评价体系，定量评价全县2001年生态持续性状态及其空间分异。研究结果表明，研究区生态持续性在总体上处于可持续性强的状态，说明旅游地社会经济发展与生态保护相协调；受社会经济、旅游业发展与自然环境状态的空间异质性影响，丽江县生态持续性具有明显的空间差异；丽江县生态持续性的空间分异分析表明，游客的空间集聚导致生态需求的空间集中，丽江县主要景区周边区域的生态持续性状态相对其他区域较差。