重点生态功能区水源涵养受益区研究（英文）

生态系统服务以某种物质、能量或信息作为载体,通过特定的方式从供给区到达受益区,满足受益区人类需求。现有的研究更多关注生态系统服务的供给,有关生态系统服务需求及其空间位置的研究还需深入。本研究在分析重点生态功能区水源涵养服务从供给区到受益区空间流动过程基础上,研究水源涵养服务产生的各种惠益,确定了重点生态功能区水源涵养服务的受益区域。研究结果显示:2010年重点生态功能区水源涵养服务为1.67×105 km2水田和1.01×105 km2水浇地提供灌溉水源;为2.64×104 km2城镇建设用地的城市居民和工矿企业分别提供生活用水和工业用水以及为3.73×104 km2农村聚落的农村居民提供生活用水;在下游形成6.64×104 km2内陆水面可用于淡水养殖;形成通航河道1.31×104 km用于内河航运。位于长江中上游的重点生态功能区水源涵养受益区更大,影响范围更广,在功能区保护中应该更关注水源涵养功能的维持和改善。部分受益区最多可以受到来自9个重点生态功能区的水源涵养提供的惠益,其受益面积占总受益区面积的17%,受益航道长度占总受益航道长度的7%,在制定生态补偿政策时应同时考虑多个重点生态功能区。本研究结果可以为重点生态功能区的生态系统服务有偿使用和生态补偿提供科学依据。     

国家重点生态功能区生态系统服务时空格局及其变化特征

基于遥感数据及地理信息系统平台,利用生态模型,定量分析中国国家重点生态功能区在实施转移支付前（2000~2010年）、后（2010~2015年）生态系统宏观格局及关键生态系统服务的时空分布格局及其变化特征。研究结果表明：在气候变化与转移支付政策的共同影响下,中国国家重点生态功能区生态系统宏观结构总体好转,荒漠化得到有效控制,水体与湿地得到有效恢复,但森林及草地生态系统发生退化,农田与聚落生态系统面积进一步扩大;水土流失及土壤风蚀得到有效遏制,水源涵养及土壤保持服务得到大幅提升,但防风固沙服务整体有所下降,同时人类活动对生物多样性维护功能的威胁程度基本持衡。     

国家重点生态功能区土壤保持（英文）

土壤侵蚀是生态环境恶化的重要因素,土壤保持是国家重点生态功能区的一项重要生态服务功能。本研究基于气候、地形、土壤和植被覆盖等空间数据,利用土壤通用流失方程,借助Arc GIS分析了我国25个国家重点生态功能区2010年的土壤侵蚀和土壤保持状况。结果表明:由重点生态功能区内植被覆盖和水土保持而产生的土壤保持效果显著,与潜在土壤侵蚀相比,现实土壤侵蚀的微度和轻度侵蚀区域面积增加了26.2%,强度到剧烈侵蚀区域面积减少了25.1%,且藏东南高原边缘森林生态功能区、川滇森林及生物多样性生态功能区、三峡库区水土保持生态功能区、海南岛中部山区热带雨林生态功能区和秦巴生物多样性生态功能区等南方生态功能区的土壤保持量最高;重点生态功能区内土壤各养分元素保持量与土壤保持量和土壤自身各养分元素含量有关,各土壤养分保持量由高到底的顺序为:土壤有机碳、土壤全钾、土壤全氮和土壤全磷,且以藏东南高原边缘森林生态功能区和川滇森林及生物多样性生态功能区各类土壤养分元素保持量最高。建议加强单位面积现实土壤侵蚀量较高区域的植被保护和管理,提高植被覆盖度和增强水土保持措施,从而增强土壤保持功能,减少土壤养分流失;同时巩固潜在土壤侵蚀量较高区域的植被保护和水土保持措施,防止土壤侵蚀恶化。     

基于InVEST模型的陕北黄土高原水源涵养功能时空变化

以陕北黄土高原为研究区,基于InVEST水源涵养功能评价模块,定量评价退耕还林还草工程背景下土地利用/覆被变化对研究区水源涵养的影响,在此基础上开展水源涵养空间分区。结果表明：① 2000-2010年,陕北黄土高原草地、灌丛和林地的面积分别增加了3204 km²、285.3 km²和122.7 km²,城镇面积增加了450.4 km²;农田、荒漠、湿地的面积分别面积减少了3984.5 km²、72.7 km²和5.2 km²。② 2000-2010年,陕北黄土高原水源涵养量整体以减少为主,中部减少最为显著,减少量在25 m³/hm²~40 m³/hm²,局部区域在40 m³/hm²以上;其他大部分区域均有0~25 m³/hm²不等的减少。③ 陕北黄土高原水源涵养功能高度重要区和极重要区的总面积为32255.1 km²,所占比例为40.5%。④ 通过陕北黄土高原水源涵养功能评价和重要性分区为生态系统的科学管理提供参考。     

生态系统服务权衡与协同视角下的重点生态功能区保护特征

重点生态功能区提供着源源不断的生态系统服务,在保障国家生态安全和社会可持续发展方面,有着不可或缺的基础作用。但是,以生态系统服务权衡与协同关系为视角,进而探讨分析重点生态功能区保护特征的研究案例相对较少。本文以秦巴重点生态功能区为评估分析区域,选择自然地理条件相似度极高的秦巴山区为参照单元,以生态系统供给服务与调节服务为核心内容,在定量分析2000—2019年期间的生态空间变化特征基础上,分析评估生态系统服务权衡与协同关系。结果表明：秦巴山区生态状况逐渐变好,重点生态功能区划定之后,生态系统趋于稳定;重点生态功能区服务能力呈逐渐增强的趋势,平均净初级生产力、土壤保持总量和水源涵养总量比重点生态功能区外分别高出了25.95 gC/m²、5.81亿t和24.95亿m³;土壤保持服务和生态系统供给服务的协同关系与生态状况改善呈正相关;由于受到降水的影响,2010年之后的水源涵养服务与生态系统供给服务的协同关系变差。总体来看,秦巴重点生态功能区的划定带动了区域生态空间“量的增长”和生态系统服务“质的提升”,但生态系统服务之间关系的“协调性”仍然不足,甚至从“协同”转为“权衡”关系,这要求未来国家需要制定更有针对性的生态系统保护管理决策,提高生态系统总体效益,支撑区域生态系统服务的可持续供给。     

水土保持型国家重点生态功能区的生态服务价值评估（英文）

水土保持型国家重点生态功能区生态环境极其脆弱,是我国水土流失发生的重灾区,其生态系统状况长期以来为社会各界高度关注。本研究基于NPP、土壤保持量和水源涵养量等指标对其重要生态系统服务功能及其价值进行了评估。评估结果表明,我国水土保持型生态功能区生态系统服务总价值为3268.90×10~8元,其中有机物生产、营养物质循环与贮存、固碳释氧、土壤保持和水源涵养价值分别为530.96×10~8元、301.91×10~8元、1177.12×10~8元、442.70×10~8元和816.20×10~8元。四个分功能区中,桂黔滇区总价值最高,三峡库区最低,分别为1616.16×10~8、448.15×10~8元;而单位面积生态系统服务价值中,桂黔滇区最高,三峡库区和大别山区相当,黄土高原区最低。     

中国重要生态保护区域人类干扰时空变化特征分析

构建人类干扰指数,从时间和空间双重角度,评估中国重要生态保护区域人类干扰变化特征。研究表明：① 总体来说,2018年中国重要生态保护区域人类干扰低于全国平均水平,1980―2018年,和全国平均水平相比,中国重要生态保护区域人类干扰增加幅度小、增长趋势慢,定量说明中国重要生态保护区域人类活动整体管控成效好;② 1980―2018年,3类重要生态保护区域（国家级自然保护区、生物多样性优先区、重点生态功能区）人类干扰指数均呈逐步增加趋势。以“胡焕庸线”为界,重要生态保护区域以西、以北人类干扰总体较小,增加相对缓慢;以东、以南人类干扰相对明显,增加也相对明显,今后对这些区域要重点加强管控;③ 国家级自然保护区人类干扰指数在5个监测年份均最低,增加趋势最平缓、增幅最小,人类活动实际管控成效最好;重点生态功能区和生物多样性优先区人类干扰相对较大,管控成效有待显现,结果反映中国对重要生态保护区域分类管控力度和梯度的差异;④ 重要生态保护区域内部人类干扰指数及增幅均低于外部未受保护区域,构建重要生态保护区域有效降低人类干扰。     

干旱半干旱区生态保护红线划分研究——以“多规合一”试点榆林市为例

划定生态保护红线是构筑区域生态安全屏障的基础,是经济社会可持续发展的基本保障;干旱半干旱区水资源短缺是威胁区域生态安全的首要因素,生态保护红线划分应切实以保护水资源安全供给为根本。以干旱半干旱区“多规合一”试点地区榆林市为例,通过对关键生态系统服务功能评估和生态敏感性评价,以水资源约束为核心,提出了生态保护红线体系与划分方法。结果表明：① 榆林市生态保护红线总面积16998.59 km²,占到全市国土面积的39.60%;其中水源涵养功能红线面积5147.15 km²,秃尾河、榆溪河、芦河、无定河上游是水源涵养核心区域,产水总量高达34.57×10⁷ m³;丘陵沟壑区和风沙滩区植被覆盖较高的区域生态功能极为重要,其中12.38%和23.25%的国土面积分别提供了50%以上的水土保持功能和防风固沙功能。② 水源涵养、防风固沙、生物多样性维护功能红线和禁止开发区红线主要分布于西北风沙滩区;南部沟壑区以水土保持功能为主,红线类型较单一。因此,西北风沙滩区的生态保护对榆林市生态安全维护更重要。研究结果可为“多规合一”各类规划间相互矛盾的有效化解提供决策依据,同时为其他干旱半干旱区生态保护红线的划定提供参考。     

1990-2010年中国土地利用变化对生物多样性保护重点区域的扰动

基于人类土地利用活动对不同生态系统生物多样性保护服务的影响,构建生态系统综合人类扰动指数,结合不同级别的生物多样性保护区域 (一般重要、中等重要、重要、极重要四个级别) 从全国尺度及区域尺度分析了中国1990-2010年土地利用变化对生物多样性保护重点区域的扰动。结果表明：就2010年现状而言,我国中东部地区人类扰动程度较大,西部地区人类扰动程度较低,全国生物多样性保护中等重要、重要、极重要区域的人类扰动程度低于全国整体 (包括所有级别) 均值。就20年来人类扰动程度变化态势而言,全国中东部人类扰动程度变化幅度总体高于西部,生物多样性保护中等重要、重要、极重要区域人类扰动程度均呈轻微上升趋势,但增加幅度低于全国整体增加幅度。随着东部地区的快速城市化以及东北、新疆等地区的农田开垦等土地利用活动,生物多样性保护中等重要、重要、极重要区域等重点区域人类扰动程度呈现上升趋势,应引起重视;而随着黄土高原等地区退耕还林还草工程的实施,人类扰动程度整体则呈现一定的下降趋势。青藏高原区扰动变化幅度很小,几乎没有变化。总体而言,中国目前陆地国土开发利用的空间格局与生物多样性保护保护重要区域的空间分布是相互匹配的,这有利于国家生物多样性保护的整体布局。同时,20年来生态系统综合人类扰动指数变幅的区域分异也与生物多样性保护重要性空间格局相吻合,说明20年来针对生态保护的各项政策与措施在减少生物多样性保护重点区域人类扰动方面产生了积极的成效。     

基于InVEST模型的黑河流域上游水源涵养量

黑河流域上游生态系统具有重要的水源涵养功能,对维系流域生态平衡有着重要的意义。基于InVEST模型估算了黑河流域上游水源涵养量,分析了水源涵养量的时空变化特征及其与气候因子的相关性。结果表明：2001—2015年黑河流域上游草地、林地、灌丛面积分别增加了1 665.00、381.75、162.75 km²,而荒漠和农田分别减少了2 165.25、20.50 km²;2001—2015年黑河流域上游水源涵养量年均值为228.64 mm,在空间上呈现东南高、西北低的分布特征,高值区位于祁连山一带,肃南裕固族自治县北部条带状为上游水源涵养量的低值区;从变化趋势来看,研究区水源涵养量以7.60 mm·a^-1的速率减少;近15年来,研究区潜在蒸散、降水量分别呈现增加和减少趋势,速率分别为1.45、-0.67 mm·a^-1,水源涵养与潜在蒸散以负相关为主,而与降水量正相关,降水量主要影响上游的中东部、北部的祁连山高寒地区,而潜在蒸散主要制约西北部的水源涵养量。     

Ecosystem assessment and protection effectiveness of a tropical rainforest region in Hainan Island,China

Ecosystem services have become one of the core elements of ecosystem management and evaluation. As a key area of ecosystem services and for maintaining national ecological security, ecosystem changes and implementation effect evaluation are important in national key ecological function zones, for promoting the main function zone strategy and for improving the construction of an ecological civilization. This article studies the ecological zone of a tropical rainforest region in the central mountain area of Hainan Island, China. Multi- source satellite data and ground observation statistics are analyzed with geo-statistics method and ecological assessment model. The core analysis of this paper includes ecosystem patterns, quality and services. By means of spatial and temporal scale expansion and multidimensional space-time correlation analysis, the trends and stability characteristics of ecosystem changes are analyzed, and implementation effect evaluation is discussed. The analysis shows a variety of results. The proportion of forest area inside the ecological zone was significantly higher than the average level in Hainan Island. During 1990–2013, settlement gradually increased inside the ecological zone. After implementation of the zone in 2010, human activity intensity increased, with the main land use being urban construction and land reclamation. Water conservation in the ecological function zone was higher than that outside the zone. In general, it increased slightly, but had obvious fluctuations. Soil conservation inside the zone was also better than that outside. However, it demonstrated dramatic fluctuations and relatively poor stability during 1990–2013. The human disturbance index inside the zone was significantly lower than that outside, and had a lower biodiversity threat level. Especially in 2010–2013, the increased range of the human disturbance index inside the zone was significantly less than that outside.     

生态保护红线成效评估框架与指标方法

生态保护红线是在自然保护区、重点生态功能区、风景名胜区、森林公园等诸多区域生态管理制度不断实践基础上,面对中国国土开发和生态保护的复杂关系,继承和创新提出的一种新型区域生态管控制度,已经成为推动国家生态文明建设的重大战略。如何科学评估生态保护红线保护成效,服务于生态保护红线综合管理和保障区域生态安全,成为普遍关注的热点问题之一。针对已有的区域生态保护成效评估案例的不足,基于划定生态保护红线是为保障国家和区域生态安全的基本认知,围绕着生态保护红线“生态功能不降低、面积不减少、性质不改变”的管控目标,以生态保护红线对区域生态系统保护作用为主要出发点,提出生态保护成效评估框架和指标方法。生态保护成效评估以生态系统类型构成和生态系统服务功能为内容主线,通过多维度时空尺度拓展,耦合分析生态保护红线内外、实施前后的生态状况变化,综合评估生态保护红线对保障区域生态安全的贡献和改善区域生态状况的作用。进而,可以关联分析可能引起生态保护红线生态状况变化的管控政策、制度和其他间接驱动因素,评估政策实施成效评估。实证上选择海南省生态保护红线和广东省严格控制区为案例进行了讨论。     

焉耆盆地生态系统服务价值对土地利用/覆被变化的响应

运用土地利用/覆被类型动态度、土地利用/覆被程度模型和生态系统服务价值估算模型,分析了新疆焉耆盆地1990-2011年LUCC变化引起的生态系统服务价值的变化。结果表明：（1）在1990-2011年,焉耆盆地水域、湿地、沙地、耕地和建设用地均呈增加趋势,而盐碱地、草地和林地面积呈减少趋势,总体上研究区的土地利用程度为中下水平。（2）在1999-2011年,研究区的生态系统服务总价值总体上呈增加的趋势,其中水域和耕地对生态系统服务总价值贡献率较大,草地和林地对生态系统服务总价值有明显的负贡献。（3）在1990-2011年,研究区的各类生态系统的气候调节、水源涵养和废物处理功能的生态系统服务的总价值远远大于粮食生产和原材料供应功能的总价值。因而对区域的水土资源实行合理与有效的利用是实现焉耆盆地生态系统服务功能维持和可持续发展的关键。     

西部地区生态状况变化及生态系统服务权衡与协同

西部大开发战略实施20年以来,一系列重大生态建设工程使得西部地区的生态状况和生态服务发生了重要变化,本文分析西部地区生态状况变化及其生态服务时空变化特征,并运用相关分析法研究其服务功能权衡协同关系。研究发现西部地区2000—2019年间：① 聚落和湿地生态系统面积显著增加,草地有逐年下降趋势。② 植被覆盖度呈波动上升趋势,存在年际差异且空间差异较大。③ 水源涵养服务有轻微下降趋势,下降区域主要分布在藏东南地区、三江源西部地区、喀斯特石漠化地区等;土壤保持服务波动中呈上升趋势,上升区域主要黄土高原地区、川滇西部地区、藏西北地区、藏东南地区等;防风固沙服务呈下降趋势,大幅下降区域主要位于内蒙古中西部地区、西藏和北疆部分地区。④ 生态系统供给与水源涵养、土壤保持主要为协同关系,与防风固沙主要为权衡关系且分布在农牧交错带地区。⑤ 生态工程区内生态系统服务协同程度大于非工程区。定量评估生态系统服务变化及其权衡协同关系有助于进行科学化生态管理,最大化生态效益。     

基于生态敏感性和生态系统服务的黑河中游生态功能区划与生态系统管理

生态功能区划是协调生态保护与经济发展的矛盾、实施区域生态系统管理的重要途径。以黑河中游为研究区,基于基础地理信息数据、自然地理数据和土地覆被数据（1986、1995、2000、2010、2011年）,在生态敏感性和生态系统服务重要性分析的基础上,以最小子流域为基本单元,运用二阶聚类法进行生态功能区划;并依据主导生态系统服务对研究区进行分区管理与生态调控。得出结论：（1）黑河中游生态系统类型以荒漠、草地和农田为主,占总面积的90%;森林、水域、城镇与农村居民点零星分布,所占面积不到10%;1986-2010年,农田经历了减少-扩张-再减少的变化,但城镇与农村居民点一直呈现扩张趋势;（2）西北部生态敏感性明显高于东南部,其中极敏感区（约占24%）主要位于张掖-临泽-高台平原北侧、合黎山、祁连山山前戈壁与荒漠、肃南明花区;高度敏感区（约占58%）分布于走廊中部冲洪积平原;（3）各生态系统服务重要性空间分布格局具有一定的相似性,非常重要和极重要综合服务功能区约占3.2%,位于走廊中部的黑河干流缓冲区内;中等和一般重要地区约占20%,分布在山丹和民乐境内祁连山、焉支山、龙首山附近;（4）黑河中游可分为祁连山森林草地生态区、走廊冲洪积平原农田生态区和走廊北部平原灌丛荒漠生态区3个生态区8个生态功能区,依其主导生态系统服务分为生态保育区、生态协调区和生态控制区3类,进而提出了对应的生态系统管理措施。     

生态系统完整性研究进展

生态系统完整性( ecosystem integrity) 的内涵不断发展, 正在逐步成为现代环境伦理和环 境政策的价值基础。对生态系统完整性有多个侧面的研究视角和定义。结构的视角注重系统组成 的成分, 功能的视角注重系统整体的、动态的特性; 人类的价值判断对生态系统是否具有完整性 起决定作用; 从自组织演化的角度, 一个健康、且具有不断自演化和进化能力的系统才是具有完 整性的。从生态系统完整性的测量方法和评价指标体系来看, 不同的生态系统, 因其管理目标的 不同, 评价的指标和方法也有侧重。最后, 生态系统完整性在生物资源保护和生态系统管理方面 得到广泛应用, 生态系统完整性应视为区域生态系统规划和管理的价值内核。     

基于MODIS时序数据的中国西南地区主要植被生态系统干扰动态监测及分析

在自然或人为活动的干扰下,生态系统的正常功能或多或少受到影响。生态系统干扰信息可为跟踪气候变化响应、探寻全球碳循环路径和维系生态系统功能提供重要参考。飞速发展的遥感技术为生态系统干扰信息的获取提供了新的思路,高时空分辨率的遥感影像能及时有效地监测干扰事件发生的时间和位置。本文以中国西南地区为例,选用2005—2016年MODIS影像的地表温度LST（Land Surface Temperature）和增强型植被指数EVI（Enhanced Vegetation Index）产品,首先应用遥感干扰指数模型提取2007—2016年的逐年生态系统干扰数据,然后研究了西南地区森林与草地灌丛生态系统干扰的时空分布,并通过地面着火点观测记录、遥感火烧迹地数据、Google Earth和政府报告等验证干扰指数模型的有效性,最后明晰中国西南地区森林与草地灌丛干扰强度的分布特征。结果表明：① 本文使用的遥感干扰指数模型对干扰事件十分敏感,明显优于单独使用EVI或LST。② 本文提取的森林生态系统干扰和草地灌丛生态系统干扰与Google Earth、气象数据等保持高度一致。③ 森林与草地灌丛干扰是研究区内最主要的生态系统干扰,约占每年总干扰面积的90%。④ 森林干扰最强烈区在川西高原地区,可能的干扰类型为森林火灾,草地灌丛干扰最强烈区为青藏高原农牧区,可能的干扰类型为气象干旱干扰。     

基于遥感与GIS的新疆近18 a来LUCC的生态环境效应分析

 基于遥感与GIS技术,以20世纪80年代末、90年代末、2005年、2008年遥感影像为数据源,获取4期新疆土地利用/覆盖信息,采用生态系统服务价值、生态环境质量指数和土地利用/覆盖转变类型生态贡献率,对研究时段内新疆土地利用/覆盖变化的生态环境效应进行了综合分析与评价。结果表明,1990—2008年间,新疆土地利用/覆盖变化显著,生态系统服务价值整体变化较小,总价值先增后减,水域和草地面积的减少是总价值减少的主要原因,耕地和林地面积的增加补偿了总价值的部分损失;生态环境质量指数从1990年的0.157持续下降到2005年的0.153,2008年上升为0.158,说明新疆生态环境存在恶化和改善两种相反趋势,导致生态环境恶化的主要原因是草地向耕地的转变,未利用地向草地的转变则促进生态环境质量的改善。