新千年生态系统评估——背景、任务和建议

于2001年6月5日正式启动的"新千年生态系统评估”(Milleniurn Ecosystem Assessment,缩写为MA)是一项利用已有的生态学知识为资源环境决策服务,从而改善生态系统管理状况的全球性国际合作计划.其主要内容是对2000年陆地、淡水和海洋生态系统的状况进行评估,对2030年生态系统的变化状况进行预测,并提出改善生态系统服务功能的有效策略和途径.该计划的成功实施将具有重要的社会经济和科学意义,因此我国政府和广大学者应当积极参与.为此,建议成立国家层次的协调机构.     

内陆河流域森林生态系统生态水文过程研究

面对国家重大需求及生态水文学发展方向,指出内陆河流域森林生态系统生态水文过程研究的重要性。综述干旱区森林生态系统生态水文过程研究进展,同时总结该领域研究的不足,特别提出要加强森林生态系统融雪径流、壤中流和蒸散发的研究,旨在理解干旱区内陆河上游森林植被水源涵养功能,回答林业生态重大科学问题,同时以期推动内陆河流域森林生态...     

陆地生态系统与全球变化的联网观测研究进展

全球变化引起的环境问题已成为国际社会及其科技界共同关注的重大挑战。陆地生态系统的联网观测作为研究全球变化与陆地生态系统相互关系的一种有效手段，越来越受到人们的重视，并且得到了广泛的应用。本文讨论了陆地生态系统联网观测在全球变化科学研究中的作用和地位，并简要介绍了几个有影响的国际陆地生态系统联网观测计划。在此基础上，分析评述了中国陆地生态系统联网观测研究的主要进展以及在全球变化研究中做出的主要贡献，并结合我国科学技术和社会经济发展的需求，指出了近期中国陆地生态系统联网观测研究应该重点发展的领域。     

全球变化与中国东北样带(NECT)

全球变化陆地样带是从机理上理解陆地生态系统对全球变化的响应 ,预测全球变化对陆地生态系统的可能影响 ,实现预警、调节和减小全球变化不良影响 ,科学地规划和管理陆地生态系统的有效研究平台。在介绍国际全球变化陆地样带提出的背景与选定标准、中国东北样带的位置与特征的基础上 ,较系统地总结了近年来中国东北样带的研究进展 :建立了用于模型发展和比较的不同时间和空间尺度的中国东北样带数据集 ,从机理上初步探讨了全球变化对于森林、草甸草原和典型草原的可能影响 ,发展了用于古植被气候重建的植物种与表土花粉类型的定量关系模型、多尺度耦合的羊草草原生态系统动态模型和基于林窗原理的森林生态系统动态模型 ,并对全球变化对中国东北样带的影响进行了初步评估 ,进而针对我国作为发展中国家 ,财力有限的特点 ,提出未来中国东北样带研究拟充分利用我国特殊的生态环境与区域特色 ,围绕“生态过程与生态安全及其对全球变化的响应与反馈”这一关键科学问题 ,做出一些在国际上既有显示度 ,又服务于我国社会经济可持续发展的研究成果。     

中国陆地生态系统碳收支集成研究的e-Science系统构建

全球/区域生态系统碳循环研究具有多台站联网观测、多源异构数据、多模型综合分析、跨领域科学家协同工作等特点。以中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)为基础平台,论述建立碳循环科研信息化环境(e-Carbon Science)的迫切性,系统阐述e-Carbon Science的目标、组成、关键技术及研究进展,构建了由"四环境(碳循环数据集成与服务环境、模型模拟环境、可视化分析环境、科研协同工作环境)、三系统(站点、区域、全国尺度陆地生态系统碳收支评估应用系统)"组成的ChinaFLUX e-Carbon Science,形成ChinaFLUX通量数据采集—传输—存储—管理—处理—可视化—共享服务的一体化系统,实现不同尺度的碳收支快速评估与模拟,支撑并促进我国陆地生态系统碳循环研究和生态信息学发展,对我国野外台站网络信息化起到引领和示范作用。     

生态系统评估的概念、内涵及挑战——介绍《生态系统与人类福利：评估框架》

综合已有的生态学数据和知识,对生态系统进行科学的评估,以确保对生态系统的保护和合理利用,是人类福利及其可持续发展的重要保障。结合国际上“千年生态系统评估”计划的最新成果,对生态系统评估的概念和内涵进行了详细的阐述。生态系统及其服务功能与人类福利之间的联系是生态系统评估的核心,因此,生态系统评估的概念框架主要包括：生态系统及其服务功能、人类福利与消除贫困、生态系统及其服务功能变化的驱动力、生态系统不同尺度间的相互作用和评估,以及生态系统的价值与评价等基本概念。对以上基本概念和内涵及它们之间的相互关系的准确理解和把握是开展生态系统评估的前提条件。当前,在生态系统及其服务功能评估的综合性、驱动力分析和评估尺度的选定等方面尚面临挑战,仍需进行深入探讨。     

湖泊蓝藻水华生态灾害形成机理及防治的基础研究

湖泊具有供水、渔业、旅游、维持区域生态系统平衡等功能,是支撑我国经济和社会发展的重要资源之一。但是近30年来,湖泊富营养化所导致的蓝藻水华频繁暴发,生态灾害事件频发,严重影响湖泊功能的发挥, 制约区域经济可持续发展。针对国家在保障区域水安全和生态安全、保护人民健康及建设和谐社会等方面的重大需求,国家重点基础研究发展计划项目“湖泊蓝藻水华生态灾害形成机理及防治的基础研究”于2008年7月正式立项。项目拟解决的关键科学问题包括：①湖泊蓝藻水华主要衍生污染物的形成机理、迁移转化规律和毒理效应;②蓝藻水华导致湖泊生态系统结构变化和功能退化的机理;③蓝藻水华生态灾害评估及调控机理。针对上述科学问题,项目以蓝藻水华污染物的产生、湖泊生态系统结构与功能的响应以及生态灾害的评估与调控为研究主线,重点开展以下几个方面的研究：①蓝藻水华衍生污染物的产生及其环境过程;②蓝藻水华衍生污染物的毒理效应与生态和健康风险;③蓝藻水华导致湖泊生态系统结构变化与功能退化的关键过程和机制;④蓝藻水华灾害治理和调控的的技术原理和途径。项目的实施和完成将为我国湖泊蓝藻水华生态灾害的预防与控制提供理论和技术原理支撑。     

国际社会对生态系统服务研究误区的研讨综述

生态系统服务是20世纪90年代以来生态保护科学的研究热点议题,但从其诞生之初直到现在,该议题在国际研究界一直广受质疑,众多生态经济领域的学者指出,生态系统服务研究及其成果应用实践皆存在重大盲区,而我国国内对此却鲜有提及.通过系统分析国外生态系统服务批评的相关重要研究论著,对质疑生态系统服务概念的观点、生态系统服务评估技术方法体系存在的问题、生态系统服务研究成果实践应用误区给予了系统、全面的分类总结和详细阐释.旨在扩大我国国内生态系统服务研究视野、规避常见研究错漏、指引创新性研究突破方向,为健全国内生态保护科学研究体系提供借鉴.     

遥感结合地面观测估算陆地生态系统蒸散发研究综述

地面观测和遥感模拟作为陆地生态系统蒸散发研究的2种基本手段,有着各自的优缺点且存在互补性。因此,有效地将遥感和地面观测站点资料相结合,探讨陆地生态系统蒸散发的时空分布规律及不同尺度转换理论与方法,实现蒸散耗水地面观测结果的尺度扩展和生态需水量估算成为普遍关注的焦点。从遥感与地面观测结合确定陆地生态系统蒸散发入手,论述目...     

青藏高原陆地生态系统碳汇估算:进展、挑战与展望

陆地生态系统碳汇是实现碳中和的重要支撑。作为我国乃至亚洲的生态安全屏障,青藏高原具有良好的生态资源、固碳增汇潜力大。本文系统梳理了青藏高原陆地生态系统碳汇现状与未来潜力估算。主要结果如下：通过整合自下而上(清查法和生态系统模型)和自上而下(大气反演模型)不同方法的研究,当前碳汇大小为每年26.5～33.7 Tg C,占全国陆地生态系统碳汇的9.9%～19.6%;未来气候暖湿化以及生态恢复与管理措施加强情景下,到2060年碳汇有望实现倍增,达到每年53.0～63.7 Tg C。但高原碳汇估算仍存在很大不确定性,未来研究应聚焦在减少土壤碳汇不确定性、极端气候事件对碳汇功能影响、冻土碳库脆弱性、退化生态系统增汇潜力与途径、水体碳源汇功能和其他温室气体源汇功能等方面;通过补齐高原关键区域观测短板、研发自然与人文耦合的生物地球化学模型、构建模型-多源观测数据融合系统,以准确揭示青藏高原碳汇现状与未来趋势,为青藏高原碳中和贡献先行示范区和生态文明高地建设提供参考与支撑。     

陆地生态系统水—碳耦合循环与过程管理研究

陆地生态系统的水循环与碳循环是地球表层系统物质循环与能量交换的核心，也是最基本的耦合的两个生态学过程。区域或全球尺度生态系统的水管理与碳管理是全球变化科学与可持续发展研究的两大主题，是人类维持全球生态系统的物质与能量循环、自然资源循环再生的重要生态学途径。我们在综合评述现代应用生态学研究的发展趋势，陆地生态系统水和碳循环与生态系统管理关系的基础上，提出了陆地生态系统水循环与碳循环过程管理的内容与思路，阐述了生态系统水和碳耦合循环机制与模拟综合研究的新设想。     

国际生态系统研究发展态势文献计量分析

生态系统研究是地球系统科学的重要组成部分,近年来,各国和各相关研究机构对生态系统的研究力度不断加大.利用Thomson Data Analyzer、NetDraw和Aureka等文献计量工具,结合Pathfinder算法对SCIE和SSCI数据库中国际生态系统研究相关文献进行了分析.在对主要国家和机构的发文进行统计分析后发现:美国、德国和英国等国的生态系统研究论文的综合影响力较高,其中美国是国际生态系统研究合作的中心;加州大学伯克利分校、美国国家海洋与大气管理局和法国农业科学研究院等机构的论文影响力较大;美国农业部、德国马普学会、华盛顿大学和瑞典隆德大学是国际生态系统研究的中心;中国生态系统研究论文在总量上优势明显,但整体论文质量不高;国际生态系统研究的主要研究热点集中在珊瑚礁生态系统研究、气候变化研究和生态系统管理等方面.     

Research Progress,Existing Problems and Fature Direction on River Ecosystem Service

River ecosystems are closely linked to human economic and social development, which are the most ecosystems at risk on earth. The research of ecosystem services can provide important scientific references for the ecosystems utilization,protection and management. On basis of summarizing the basic theories,assessment frameworks,technical methods and application practices related with research findings of river ecosystem services both at home and abroad,the existing shortcomings such as weak research foundation,lack of scientific and reasonable methods in ecosystem service evaluation,narrow application scope of the research results were pointed out. In consideration of the needs of society and the research tendency,the future developing directions of river ecosystems service were described: the solid research foundation should be established by multi-disciplinary and multi-scale integrations, the standardized,normalized and scientific evaluation system for ecosystem services shall be built by innovating assessment framework and technical methodology systems comprehensively, the new research areas including trade-offs and commercialization of ecosystem services will be carried out widely to expand our research perspectives and enhance the application values of the results.     

1990—2018年长沙市土地利用变化对生态系统服务价值的影响

评估生态系统服务价值(Ecosystem Service Values,ESV)有利于衡量生态系统服务供给潜力和生态效益的大小,对城市生态规划与土地利用管控起到重要的支撑作用。选择长沙市为研究区域,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用现状遥感监测数据集,利用ArcGIS软件和经本地化校正的当量因子法,分析1990—2018年间的土地利用变化特征,并探讨土地利用变化对ESV的影响。结果表明: ①1990—2018年长沙市土地利用变化轨迹以耕地→林地互相转化以及建设用地对耕地、林地的侵占为主; ②1990—2018年长沙市的ESV共减少53.17×10⁸ 元,降幅3.59%,除水域外各类ESV均呈下降趋势,林地和耕地服务价值减少最明显; ③在各单项服务功能中,水文调节的价值最大,其次是气候调节,两者之和占总价值的54%; ④“退耕还林”“退田还湖”“兴工强市”等政策引起的土地利用变化势必对ESV造成影响,城市快速扩张、土地开发会导致ESV不断下降。综合分析认为,在调整研究区土地利用结构、优化土地配置时应充分重视水域、林地等生态系统服务价值较高的土地利用类型,减缓ESV的下降趋势。     

纵向岭谷区生态系统变化及西南跨境生态安全研究

位于我国西南、以纵向山系和大河为主体特征的纵向岭谷区,其地表主要自然物质、能量输送和人类活动等,表现出明显的“通道—阻隔”作用,产生了复杂多样的关联效应：使其成为亚洲大陆主要的纵向生物走廊、避难所和我国与东南亚重要的生态廊道,拥有北半球除沙漠和海洋外的各类生态系统,是全球生物物种的高富集区和世界级基因库,但其生态脆弱、灾害频发;主导了区内多民族沿河谷分布、在山间盆地聚居的“大分散、小聚居”格局,其社会经济发展地域分异大。因此,该区一直是地学和生物学等研究地表复杂环境系统与生命系统演变规律的关键地区,在全球具有不可替代性;同时,该区资源富集,短期开发行为多、环境退化加剧、贫困普遍,保护与发展矛盾极为突出,在西部具有典型性和代表性。     

生态系统与人类福祉——千年生态系统评估的成就、贡献和展望

千年生态系统评估（MA）是由联合国秘书长安南于2001年6月宣布启动的一项为期4年（2001—2005年）的国际合作项目,这是在全球范围内第一个针对生态系统及其服务与人类福祉之间的联系,通过整合各种资源,对各类生态系统进行全面、综合评估的重大项目。依据MA发布的最新成果,主要从3个方面介绍了它的重要成就与贡献：①首次在全球尺度上系统、全面、多尺度地揭示了各类生态系统的现状和变化趋势、未来变化的情景和应采取的对策,其评估结果为改善与生态系统有关的决策制定过程提供了充分的科学依据;②丰富了生态学的内涵,明确提出了生态系统的状况和变化与人类福祉之间的密切联系,将研究“生态系统与人类福祉”作为现阶段生态学研究的核心内容和引领21世纪生态学发展的新方向,从而将生态学的发展推进到了一个新的阶段;③ 阐述了评估生态系统与人类福祉之间相互关系的框架,并建立了多尺度、综合评估它们各个组分之间相互关系的方法。MA的实施虽然取得了巨大成就,但是它所提出的一系列理念、方法和数据仍需不断完善。这些问题的解决,尚需有关学者今后进行长期不懈的努力。     

川藏铁路西藏昌都段生态保护重要性评价

生态系统服务功能与生态系统敏感性是衡量生态系统质量及实现高质量生态文明建设的重要依据。川藏铁路沿途跨越多个自然地理单元,生态环境保护是铁路规划、建设及运行过程中面临的关键问题。以川藏铁路西藏昌都段为研究对象,采取资料分析与野外调查结合的手段,运用生态评价模型对研究区的生态系统服务和生态脆弱性进行分析,并基于研究结果对铁路途经区域的生态保护重要性进行评价。结果表明,当前昌都境内川藏铁路涉及的生态保护极重要区、重要区和一般重要区占比分别为42.19%、52.69% 和5.12%。评价结果有助于在铁路规划、建设及运营过程中对工程活动进行合理布局,有针对性地降低对生态系统的负面影响,达到社会经济效益和生态效益双赢的目的。     

基于生态经济功能区划的玛纳斯河流域生态服务价值评价

利用遥感和GIS技术, 对玛纳斯河流域及不同生态经济功能区1958-2006年的土地利用变化进行了分析, 并借助Costanza评估模型探讨了研究区及不同生态经济功能区的生态服务价值变化特征.结果表明: 在1958-2006年期间, 流域生态服务价值从22 130.86×10⁶元下降到16 050.45×10⁶元, 净损失6 080.41×10⁶元.研究区各土地利用类型的生态服务价值系数接近于区域真实值, 结果可信.流域不同生态经济功能区的生态服务价值存在明显的时空变化; 基于不同生态经济功能区的生态经济特点和生态问题, 提出相应的生态恢复策略以提高流域总的生态服务价值, 对实现该区的可持续发展具有重要意义.     

生态系统评估的国际案例及其经验

为了给决策者和公众提供客观的生态系统状态信息,国际上开展了一系列的生态系统评估项目。这些生态系统评估可以归结为两个发展方向,一是从科学的角度客观公正地评估生态系统的状态,其主要代表是美国国家生态指标研究和美国生态系统的状态评估;二是在生态系统状态评估的基础上进一步分析生态系统与社会经济系统的联系以服务于后续的政策干预,其主要代表是千年生态系统评估和UNEP全球环境展望。综合分析这些案例发现,这些生态系统评估项目存在如下几个方面的特点或经验：①合适的生态指标是生态系统评估的科学基础;②合理的概念性评估框架是生态系统评估的核心支柱;③将生态系统与社会经济系统联系起来使评估结果能直接服务于政策;④生态系统管理的复杂性和长期性要求必须对生态系统进行连续滚动评估;⑤多利益相关方的参与是使生态系统评估的结果得到广泛认可和应用的最有效途径。如果能够将这两个发展方向结合起来,生态系统评估将能更好地服务于生态政策制定和区域可持续发展。     

生态系统健康：理论/概念与评价方法

生态系统健康研究是目前生态与环境领域兴起的研究热点之一。在阅读和分析大量国内外文献的基础上,系统总结了健康和生态系统健康的概念,指出引入生态系统健康概念的目的是要得到一个重要生态指标清单,以此开展生态系统健康评价。然后,总结出生态系统健康评价的3种主要方法：指示物种法、指标体系法和指示区域法,并以代表实例阐述了此3种方...