生态系统生产力供给服务合理消耗度量方法——以内蒙古草地样带为例

高强度资源利用与持续增加的食物、纤维等需求正在导致对地球表面有限自然资源消耗强度的日益增长,如何构建生态系统服务供给和消耗相匹配的科学合理的模式是减缓乃至遏制生态系统退化面临的新挑战,需要发展生态系统服务合理消耗的评价体系与模拟方法,其中发现自然生态系统服务供给与人类对其消耗的结合点和适宜指标是关键。生态系统净初级生产力（NPP）消耗反映了人类对生态系统供给服务利用强度,本研究以NPP消耗为主要指标建立生态服务合理消耗评价体系的概念框架与计算方法,并以生态消耗模式与强度具有明显梯度的内蒙古草地样带为案例区开展实证分析。合理生态消耗在此被定义为,人类为维持生计对生态系统供给服务的消耗既不对生态系统产生过度压力又能够满足人类维持生计的基本生活需求。本文详细阐述了生态系统生产力供给服务合理消耗评价过程中的数据选取原则与方法,生态消耗及其合理性阈值的计算步骤与依据。该方法基于生态系统服务消耗主体的属性特征设计,是开发生态系统生产力供给服务合理消耗多主体技术模拟平台的算法基础,也是为发展兼顾多种生态系统服务的生态服务合理消耗综合评价方法体系进行的尝试。     

生态系统服务消耗及其影响

对生态系统服务直接与间接消耗的模式、机制与影响研究,以及如何把人类对生态系统服务消耗与自然生态系统本身结合起来,是富有挑战性和前瞻性的研究工作。但是,生态系统服务消耗仍然是一个及其需要强化的研究领域。本文结合村落及区域尺度研究进展,分析了生态系统服务直接与间接消耗的特点,阐述了消耗及其格局变化对生态系统本身的影响,以及对土地资源质量和数量、对水资源数量和产能影响的特点。同时,论述了实现从农户到区域尺度个体生态服务消耗模式变化及区域演变规律的跨尺度定量模拟与表达,为实现可持续消耗模式及生态系统适应性管理提供参考。     

生态足迹方法作为生态系统评估工具的潜力

从1980年到2000年,我国的人均生态足迹由0.885hm^2增加至1.258hm^2,人均生态赤字由0.27hm^2增加到了0.55hm^2,呈持续增加态势,说明我国已长时间处于大范围生态透支状态.未来我国将长期面临生态资源越来越稀缺的紧张局面,科学地评估生态系统产品和服务的生产和消费能力是我国生态系统评估的核心任务。生态系统是生态系统产品和服务的提供者,社会经济系统是生态系统产品和服务的消费者,我们可以分别采用生态系统服务理论和生态足迹的方法来研究生态系统产品和服务的生产和消费/消耗。     

北方农牧交错带生态系统服务合理消耗多主体模型构建

生态系统服务消耗研究对于生态系统的保护和可持续利用具有重要意义,已成为生态学研究的热点。生态系统服务消耗多主体模型是用于研究生态系统服务消耗,表达生态系统与人类经济系统相互作用关系的适用方法。以内蒙古农牧交错区生态系统服务消耗为例,研究了生态系统服务消耗多主体模型的构建方法,包括调查数据的分析与提取,农牧户及其成员多主体运行规则的研究和制定,生态系统服务压力指数的定义,地理数据的导入及模型运行空间的创建,模型参数选择及其初始化等。模型系统研发及运行结果表明,以本方法构建的生态系统服务消耗多主体模型可以体现生态系统服务消耗的过程,所建立的模型具有可视化、过程可展现、数据分析直观等特点,对研究生态系统服务消耗有一定的应用价值。     

生态学研究支撑喀斯特区域生态环境治理与科技扶贫

中科院环江喀斯特生态系统观测研究站面向我国西南喀斯特区域石漠化综合治理与生态服务提升和民生改善的重大需求,系统开展了喀斯特生态系统野外观测、试验与示范研究,发现了喀斯特坡地地表-地下二元水土流失特征,地表侵蚀产沙一般低于50 t/(km2·a),但人为干扰加剧地表侵蚀;揭示了人类活动对喀斯特退化生态系统的影响及其作用机理,阐明了喀斯特景观格局与关键生态过程的相互作用机理,研发了喀斯特退化生态系统适应性修复技术体系,开展了生态工程背景下喀斯特区域生态系统服务变化评估,提出了喀斯特景观保护的优化管控措施,构建了喀斯特生态脆弱区科技扶贫模式,形成了喀斯特生态系统服务优化调控的理论与技术体系,为我国西南地区石漠化治理与区域脱贫提供了重要科技支撑。     

基于能值分析的农田生态系统服务评估——以河北省栾城县为例

农田从供给、调节和支持三个方面为人类提供生态系统服务的同时也消耗着其他系统和人类经济社会对其投入的资源,并且农田还提供了很多无益甚至有害的负服务。本文构建了基于能值分析框架的农田生态系统服务评估体系,以河北省栾城县为代表的农田生态系统为研究对象,从其消耗的资源、生态系统正服务、负服务产出3个方面分析农田生态系统的投入和产出情况;并构建基于生态服务的综合评价指标来探究农田生态系统的可持续发展情况。结果表明:农田消耗了大量的资源(2.75×1020sej),其中人类的不可更新工业辅助能最大(2.52×1020sej);农田提供的正服务(6.40×1020sej)主要是供给服务(3.70×1020sej),负服务供给中(2.02×1020sej),调节负服务比重最大(1.83×1020sej);能值可持续发展指数远小于1,且逐渐降低,综合评价农田属于严重的消费型系统。     

三江源区生态环境退化、恢复治理及其可持续发展

本文介绍了三江源地区生态系统退化现状,科学分析了脆弱生态区生态退化的原因及生态过程,提出了三江源区退化生态系统的植被恢复配套技术和有效途径,探讨了区域经济、社会、资源、生态环境相互协调和相互促进的发展道路。     

我国生态退化、生态恢复及政策保障研究

中国生态退化呈现为区域性、累积性与综合性的新特点。生态退化的原因主要是：自然环境脆弱、资源利用不合理、资源利用过度以及部门与地区间的利益冲突。生态恢复社会经济发展的必然选择，它符合国际潮流，反映了人们对生态系统服务功能的新认识。西北开发可能加大生态保护的压力，生态建设规划水平低、建设速度赶不上退化速度，而且巩固建设成果的难度大，生态恢复存在着失败风险。生态恢复的政策保障包括保持一定数量的基本农田，调整土地利用结构，发展代替产业政策，用经济手段恢复生态，完善生态恢复的政策体系等。     

青藏高原生态安全屏障状况与保护对策

青藏高原是我国乃至亚洲的重要生态安全屏障区和全球生物多样性保护的热点地区，保障生态安全是青藏高原生态保护的核心任务。青藏高原物种丰富但受威胁物种多。近15年来青藏高原生态安全屏障生态系统格局稳定，生态系统质量整体趋好，水源涵养、土壤保持和防风固沙服务均得以提升，生态退化趋势得到遏制，自然保护地建设和生态保护建设工程对提升生态屏障功能发挥了关键作用。然而，受气候暖湿化和人类活动影响，青藏高原生态安全屏障仍然面临退化草地面积大，以及冻土面积萎缩、沼泽湿地减少、部分生物栖息地退化、外来物种入侵、局部生态系统退化等生态风险。为了进一步保护青藏高原生态安全屏障功能，建议优化调整自然保护地空间格局，建立以国家公园群为主体的自然保护地体系和加快实施青藏高原生态安全屏障保护修复工程。     

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。     

我国生态安全面临的挑战与对策

生态安全是指生态环境条件与生态系统服务功能可以有效支撑经济发展和社会安定、保障人民生活和健康不受环境污染与生态破坏损害的状态与能力.生态安全是国家安全的重要组成部分,是一个区域与国家经济安全与社会安定的生态环境基础和支撑.我国生态环境脆弱,环境污染与生态退化严重、生态服务支撑能力下降,生态安全面临巨大威胁.构建国家生态安全格局,有效控制环境污染、保护与恢复自然生态系统、增强生态系统服务功能、提高生态环境对经济社会的支撑能力,是保障生态安全的根本措施.     

北京市湿地生态系统服务功能价值评估

在遥感调查和实地调查的基础上,综合运用资源经济学、生态经济学方法,针对北京大都市的特点建立北京湿地分类体系、生态系统服务功能价值指标体系和评价方法,对2009年北京市湿地生态系统服务功能价值进行了评估。结果表明：2009年北京市湿地生态系统服务功能价值为2137．31亿元,其中经济功能价值为33．99亿元,占总价值的1．59％;社会功能价值为1340．94亿元,占总价值的62．74％;生态功能价值为762．38亿元,占总价值的35．67％,反映了北京湿地生态系统在经济、社会、生态三方面多功能服务于首都经济社会发展和生态城市建设中的地位和作用,可为北京市湿地生态系统保护、恢复和重建决策提供科学依据。     

生态系统服务消费模式、计量及其管理框架构建

当前,人类社会对生态系统服务的需求和消费日益增加,由此引发了生态系统服务的变化。然而,生态系统服务的消费机制仍然是一个空白的研究领域。本文以生态系统服务-消费-管理的互动关系为主线,从理论基础和实践应用的角度,对生态系统服务消费的概念理论、基本范式、度量体系和管理框架进行了探讨,将与人类消费关系密切的生态系统的供给功能分为生产功能和承载功能,将生态系统服务消费定义为人类生产和生活对生态系统服务的消耗、利用和占用,生态服务消费区分成直接消费和间接消费两种基本模式,强调生态系统服务直接与间接产品界定和消费者确定在生态系统服务消费研究中的重要性,初步给出了两种生态服务消费的不同计量方法。研究提出生态系统服务消费的函数表达式为：Ec=Edc[f（Xa,Xhz,Xgen,Xedu,Xbev,Xcmr,Xinc,…,Xn）]＋Eidc。生态系统服务消费研究将为政府在生态系统服务的投资、贸易、补贴、税收等方面的决策,提供科学依据。     

长期生态学研究为滨海湿地保护提供科技支撑

滨海湿地具有较高的生物多样性,是重要经济鱼类资源的产卵场、索饵场和越冬场,也为湿地鸟类提供食物和栖息环境,是地球上生态系统服务价值最高的生态系统类型。同时,滨海湿地也是人类活动最为集中的地区之一,已成为全球变化的生态脆弱带和环境变化敏感区。中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站(以下简称"黄河三角洲站")围绕我国滨海和河口湿地环境保护与生态建设国家战略科技需求,致力于滨海湿地生态环境保护与可持续发展,以陆-海相互作用过程、湿地保护与可持续利用为主线,基于长期定位监测和野外控制试验,量化了滨海湿地生态系统碳汇现状、规律及其驱动机制,明确了水文过程与水盐运移对滨海湿地碳循环过程的影响;揭示了滨海湿地生态系统结构与功能对气候变化和人类活动的响应与适应规律;构建了退化滨海湿地生态修复技术体系,提出了"健康滨海湿地"理论与技术模式,研发了滨海湿地生态修复关键技术,实现滨海湿地保护与利用的协同发展,丰富和发展具有区域特色的滨海湿地生态学。这些研究成果不仅为黄河三角洲湿地生态保护与修复提供基础数据、科学依据和关键技术,弥补了我国特别是北方河口三角洲湿地长期观测研究的不足,也使得黄河三角洲站成为国内外无可替代的滨海湿地生态系统科学研究基地,为提升我国滨海与河口湿地研究的理论水平和促进区域可持续发展提供重要科技支撑平台。     

地球系统科学观下的滨海湿地生态系统保护和恢复科学

滨海湿地生态系统是地球上生产力、生物多样性和生态服务价值最高的生态系统之一,也是对气候变化响应极为敏感、受人类强烈干扰的生态系统。因此,滨海湿地生态系统的加速退化和消失正受到科学界和社会的高度关注,世界各国积极实施了对滨海湿地生态系统保护和恢复的研究与管理行动。但是,滨海湿地生态系统的保护和恢复仍存在较多方面问题,总体保护和恢复成效不足。本文建议,对滨海湿地生态系统的成功保护和修复需要在地球系统科学观的框架下进行,以恢复生态学的理论和方法为基础,充分融合其他地球科学学科,研究受不同程度人类活动干扰下退化的湿地生态系统动力学特征与演变规律,并认识这些自然规律与滨海社会经济系统发展之间的关系。本文最后提出有关未来滨海湿地生态系统保护和恢复科学研究的四个重要方面,对未来湿地系统科学研究具有重要借鉴意义。     

广州市湿地生态系统服务价值分析

在全面分析广州市湿地生态系统服务功能过程的基础上,依据Constanza等人和国内湿地生态服务价值研究的理论和方法,对广州市湿地生态系统服务价值进行估算和分析,旨在为广州市湿地资源有效保护和合理开发决策的制定提供生态经济理论支持。     

基于能值分析的农田生态系统服务评估

农田从供给、调节和支持三个方面为人类提供生态系统服务的同时也消耗着其他系统和人类经济社会对其投入的资源,并且农田还提供了很多无益甚至有害的负服务。本文构建了基于能值分析框架的农田生态系统服务评估体系,以河北省栾城县为代表的农田生态系统为研究对象,从其消耗的资源、生态系统正服务、负服务产出3个方面分析农田生态系统的投入和产出情况;并构建基于生态服务的综合评价指标来探究农田生态系统的可持续发展情况。结果表明：农田消耗了大量的资源（2.75×10²⁰sej）,其中人类的不可更新工业辅助能最大（2.52×10²⁰sej）;农田提供的正服务（6.40×10²⁰sej）主要是供给服务（3.70×10²⁰sej）,负服务供给中（2.02×10²⁰sej）,调节负服务比重最大（1.83×10²⁰sej）;能值可持续发展指数远小于1,且逐渐降低,综合评价农田属于严重的消费型系统。     

农业绿色GDP测算方法初探和实证

农业常规GDP已不能反映农业对经济、环境、社会的真实贡献.农业绿色GDP应该既反映农业作为生态系统提供的正外部性,又反映农业生产中资源消耗引致的负外部性.本文运用绿色GDP和生态服务价值的相关理论,对农业绿色GDP测算方法进行优化和构建,提出核算公式,并以中部农业大省湖北省为例,进行实证分析.     

面向应用的生态系统服务研究与展望

生态系统服务是生态学研究的重要领域,将生态系统服务理念应用到生态系统管理中也是当前的热点问题。文章概述了当前生态系统服务研究的主要应用方向和所面临的挑战,并对加强面向应用的生态系统服务研究进行了展望,以期为生态系统管理和我国生态文明制度建设提供支撑。     

福建长汀河田退化森林生态系统生态水文研究

对长汀河田地区退化森林生态系统生态恢复与重建过程中生态水文相关研究进行综述。采用分割森林水文生态作用过程的研究方法,将森林水文过程分为林冠截留、灌草层截留、凋落物截留、土壤截留、树干茎流、地表径流、壤中流、蒸散等几个过程,并对长汀河田地区森林生态水文过程进行分析。提出基于生态水文学观点的河田地区退化生态系统恢复建议。