东北林区生态系统服务与健康协同分析

明晰森林生态系统服务与生态系统健康之间的协同关系,是识别生态系统与人类福祉之间内在综合关联的有效途径。本文基于森林物质合成、土壤保持、水源涵养、净化空气、生物多样性维持等五项服务指标和林分结构活力、组织力、恢复力三项综合指标的估算与评价,对吉林省汪清林业局国有天然林生态系统服务与生态系统健康进行评估和进行相关性分析与热点识别。结果表明:随着植被群落的分异,各植被类型在空间上体现出差异化的优势生态服务类型和生态系统健康指标分布规律,而两者的热点分布均呈现"南多北少/东西部多中部少"的空间格局;相关分析显示,协同作用是各样本类型之间的主导关系,大部分生态系统服务与生态系统健康指标的增长并不会导致另一些指标的下降,不考虑木材供给的森林景观多功能性可以实现。研究结果可以为国有天然林停伐后林区社会—生态系统的管理模式优选和空间差异化管理提供决策支持。     

生态系统健康的评估

生态系统健康（学）是本世纪80年代后期发展起来的生态学分支之一,它主要研究人类活动、社会组织、自然系统及人类健康的整体性。生态系统健康是指生态系统随着时间的进程有活力并且能维持其组织结构及自主性,在外界胁迫下容易恢复。评估生态系统健康的标准的有活力、恢复力、组织、生态系统服务功能的维持、管理选择、外部输入减少、对邻近系统的影响及人类健康影响等8个方面。文中提出了在时间和空间格局上对生态系统健康进行研究或评价的等级概述,即生态系统的基本性质包括结构、功能、动态与服务,而生态系统又可分为基因、物种－种群、群落－生态系统、景观－区域等4个层次,两者通过巢式等级整合。此外,还讨论了生态系统健康与干扰、生态系统稳定性、生态系统管理、生态系统可持续性,以及生态恢复之间的关系。     

基于森林详查与遥感数据降尺度技术估算中国林龄的空间分布

森林的林龄结构及空间分布是评估区域尺度森林生态系统碳汇潜力的重要参数.以第五次全国森林详查获取的省级优势树种的平均林龄及分布面积为基础,以同期生长季节的NOAA/AVHRR NDVI遥感数据为辅助,在空间降尺度统计技术的支持下,得出了全国8km分辨率下的森林林龄的定量分布.结果表明:中国林龄在空间分布具有很大异质性.东...     

气候变化和人类活动对南方红壤丘陵区森林生态系统影响模拟研究——以江西泰和县为例

在全球气候变化和人类活动的影响下,森林生态系统结构、功能以及空间格局都将发生不同程度的变化。明晰景观尺度上未来森林的动态变化,对森林可持续发展具有重要意义。选择江西省泰和县为研究区,综合利用土地利用模型（CA-Markov）和森林景观动态模型（LANDIS-II）,并结合生态系统过程模型（PnET-II）,模拟气候变化、土地利用、采伐以及综合情景下未来40年（2010-2050年）阔叶林、针叶林的面积及生物量变化。结果表明：① 气候变化对森林面积影响较小,采伐使森林面积显著减少,土地利用变化使森林面积的变化更加剧烈;② 针叶林和阔叶林对不同干扰方式的响应表现出较强差异,针叶林对采伐的响应更加剧烈;③ 多模型综合模拟方法有助于区域森林管理,为南方红壤丘陵区森林结构优化和功能提升提供科学建议。     

长江上游森林生态系统稳定性评价与空间分异特征

长江上游森林生态系统是长江流域的重要生态屏障。以长江上游为研究区域,采用RS、GIS技术,通过建立“干扰-响应”(D-R)生态系统稳定性评价框架和指标体系,开展大尺度森林生态系统稳定性评价研究,并深入分析其空间分布特征。结果表明:①长江上游森林生态系统稳定性整体处于中等偏差的状态,稳定性一般、较差及极差区占整个森林生态系统面积的50.09%;其中,稳定性极差区占6.63%,较差区占19.29%,一般区占24.17%,良好区占26.29%,较好区占23.62%。②长江上游森林生态系统稳定性表现为西北强东南弱的空间分布特征,稳定性与海拔呈近似正相关关系,稳定性较差的区域主要分布在10°-25°坡度区间,25°以上坡度区域稳定性较好。本研究可为长江上游森林生态系统的保护与恢复提供科学依据,进而为长江上游生态环境保护和生态屏障建设提供决策参考。     

基于随机森林模型的西藏人口分布格局及影响因素

在乡镇尺度下厘清人口分布格局及其影响因素与区域差异,对在生态脆弱区制定可持续发展政策具有重大指导意义。基于2010年西藏自治区的乡镇尺度人口普查数据,提取人口密度和空间因子,利用空间统计方法分析了人口分布的疏密特征和集聚特征,对比运用多元线性回归方法和随机森林回归方法探索该地区人口分布的影响因素及其区域差异。结果表明：① 西藏乡镇人口密度在空间上表现出极强的非均衡性,其总体趋势是东南高西北低,高密度区与大江大河及主要交通干线具有较强的空间耦合性;② 大致以波绒乡（聂拉木县）—岗尼乡（安多县）为西藏的人口分界线,人口集聚的“核心—边缘”特征明显;③ 多元线性回归方法中,人造地表指数对人口分布的影响程度最大,随后依次为夜间灯光指数和路网密度;④ 利用随机森林方法进行的人口密度预测比多元线性回归方法精度高,可以用来对影响因子的重要性进行排序;排序在前六位的影响因子由高到低依次为夜间灯光指数、人造地表指数、路网密度、工业总产值、GDP和多年平均气温,它们与人口密度均呈正相关关系;地形地貌要素中以海拔和坡度的贡献率最大且与人口密度均呈负相关关系;⑤ 西藏人口分布格局的影响因素及其相互作用呈现出明显的区域差异特征,河谷是西藏地区人口的集聚区,主要分布在拉萨河谷、年楚河谷以及三江河谷;⑥ 通过随机森林回归分析,可以利用概念模型来表达人口分布影响因素,将主导因素概括为土地利用结构、道路通达度及城镇化水平。     

中国森林生态系统能值与服务功能价值的关系

本研究利用1901-2009 年全球温度和降水数据以及全国1266 块森林样地主要森林类型数据作为基础数据,应用能值理论和生态系统服务功能理论,建立了中国森林能值与服务功能价值之间的函数关系,并且研究了1990 年和2009 年中国森林服务功能价值密度的变化。结果表明：应用函数关系模拟1994 年中国森林生态系统服务功能价值的结果与Costanza 评估结果在空间分布上具有较高的一致性。2009 年全国有林地栅格数目比1990 年增长14.02%,其平均森林生态系统服务功能价值密度增加了54.46 USD/hm²。北京、上海、江苏、天津、河北平均森林生态系统服务功能价值密度分别降低了86.87%、85.45%、81.99%、46.48%和23.07%。河南、湖南、吉林、江西、黑龙江和浙江平均森林生态系统服务功能价值密度分别下降了71.35%、58.65%、52.70%、34.56%、23.36%和22.03%。广西、西藏、甘肃、内蒙古、四川、云南、宁夏森林破坏也比较明显,这些省份的平均森林生态系统服务功能价值密度下降了2.89%~22.36%。根据全国第四次和第七次森林清查报告显示,近年来我国森林面积持续增加。但研究结果显示很多省份的森林生态系统服务功能价值密度仍然降低,这说明森林生态系统仍然没有完全恢复。中国森林生态系统服务功能普遍低于全球森林生态系统服务功能值的平均水平,说明我国森林生态环境并不理想,人类活动对生态系统产生巨大的负面影响。     

距离式森林活力评价的研究与实践

森林活力是森林生长、更新的能力,其主要受垂直结构功能和水平景观格局的影响和制约。通过与原生林的比较,揭示与原生林群落结构或功能的差距可以一定程度上反映森林的活力水平。目前,中国基于“距离式”思想的森林活力评价方法仍局限于群落尺度,而新西兰学者则提出了结合多尺度、多要素且简单实用的森林活力评价方法。通过典型群落样方调查和森林斑块格局分析,获取云南石林喀斯特公园森林恢复更新数据和斑块格局,对照目标群落,依据6个评价项目与指标,评价了公园4种主要森林植被恢复的森林活力,结果显示：依滇青冈林（Form．Cyclobcdanopsis glaucoides）,云南木樨榄-滇青冈林（Form．Olea yunnanensis—Cyclobcdanopsis glaucoide）,团花新木姜子林（Form．Olea yunnanensis）,云南松林（Form．Pinus yunnanensis）的顺序森林活力降低;影响公园森林活力最主要的因素是森林斑块的抗干扰能力和物种源水平。     

1999-2008年间中国森林土壤碳汇功能初步估算

基于样地资料、文献资料和森林资源清查资料,以及不同森林类型蓄积、生物量、年凋落量和土壤呼吸之间的函数关系,估算1999-2008年间中国森林生态系统的NEP(净生态系统生产力)、△Cbiomass(现存森林植被碳储量增量)和NR(非呼吸代谢消耗光合产物),再根据森林生态系统碳平衡方程,初步估算中国森林土壤碳汇(△Csoil=NEP-△Cbiomass-NR)。研究结果表明:中国森林生态系统总的NEP、△Cbiomass、NR和△Csoil分别为157.530、48.704、31.033和77.793 Tg C yr^-1,单位面积NEP、△Cbiomass、NR和△Csoil分别为101.247、31.303、19.945和49.999 g C mm^-2 yr^-1。中国森林土壤碳汇存在较大的空间差异,江西、湖南、浙江、福建、安徽、山西、陕西、广西和辽宁9省(区)森林土壤为碳源,释放的碳约为25.507 Tg C yr^-1。其他22个省(区)森林土壤为碳汇,吸收的碳约为103.300 Tg C yr^-1。本研究建立了基于森林资源清查资料的中国森林土壤碳汇评价方法,是对现有的基于统计资料进行森林生态系统碳循环研究的有益补充,将推动具有可比性的、按照一致性的研究方法开展的区域尺度森林土壤固碳功能研究。     

中国森林乡村的多尺度分异特征与分区优化

国家森林乡村建设是实施乡村振兴战略和改善农村人居环境的重要措施,但森林乡村在不同尺度的分异特征及优化方向尚不明晰。本文综合运用探索性空间数据分析、耦合度模型和Voronoi图分析等研究方法,从全国、区域和行政尺度分析了国家森林乡村空间格局、数量规模和内部分异特征,并基于森林乡村与人口耦合关系及乡村可达类型识别,分析了全国森林乡村的分区格局及其优化方向。结果表明：全国森林乡村密度具有明显的东高西低分异特征,长江三角洲地区是森林乡村高密度集中分布最大的连片区。基于县域单元的省域森林乡村泰尔指数差异较大,东南区域森林乡村分布相对均衡,西南和东北区域内部差异显著。森林乡村空间可达性呈现自东向西的梯度递减,森林乡村与人口密度的耦合类型分布具有较强的内部分异性。文章基于森林乡村可达类型与耦合分区的组合分析,将全国划分为重点发展区、特色挖掘区、集聚提升区、适度引导区和功能转型区五类,明确了不同类型区森林乡村建设的重点方向,将为面向乡村振兴的全国森林乡村建设与分区优化提供决策依据。     

Forest ecosystem health assessment and analysis in China

Based on more than 300 forest sample plots surveying data and forestry statistical data, remote sensing information from the NOAA AVHRR database and the daily meteorological data of 300 stations, we selected vigor, organization and resilience as the indicators to assess large-scale forest ecosystem health in China and analyzed the spatial pattern of forest ecosystem health and influencing factors. The results of assessment indicated that the spatial pattern of forest ecosystem health showed a decreasing trend along latitude gradients and longitude gradients. The healthy forests are mainly distributed in natural forests, tropical rainforests and seasonal rainforests; secondarily orderly in northeast national forest zone, subtropical forest zonation and southwest forest zonation; while the unhealthy forests were mainly located in warm temperate zone and Xinjiang-Mongolia forest zone. The coefficient of correction between Forest Ecosystem Health Index (FEHI) and annual average precipitation was 0.58 (p<0.01), while the coefficient of correlation between FEHI and annual mean temperatures was 0.49 (p<0.01), which identified that the precipitation and temperatures affect the pattern of FEHI, and the precipitation's effect was stronger than the temperature's. We also measured the correlation coefficient between FEHI and NPP, biodiversity and resistance, which were 0.64, 0.76 and 0.81 (p<0.01) respectively. The order of effect on forest ecosystem health was vigor, organization and resistance.     

森林生态系统健康评价指标在中国的应用

1IntroductionDuring recent two decades, the idea of "health" as an appropriate paradigm to assess the condition of ecosystems, is watchword of contemporary ecosystem management. The phrase "forest ecosystem health" has been used with increasing frequency in the context of forestry and natural resource management. Many scientists give the definitions from socio-economic and ecological perspectives (Rapport, 1992; USDA Forest Service, 1993; O'Laughlin, 1996; Allen, 2001). Forest health is a …     

基于树轮资料重建森林净初级生产力的研究进展

森林净初级生产力(NPP)反映了森林植被固定和转换光合产物的能力,表示了森林碳汇功能强度,也是评价森林植被的演替状况以及陆地生态系统承载力的主要指标。基于遥感、清查资料等方法估算NPP已经取得了一些进展,但传统的研究方法受限于观测(调查)年份,难以有效获取长时间尺度的区域森林种群或群落年际NPP。树轮资料较为有效地反映了历史时期森林植被的逐年生长状况,从而在估算高精度且长时间尺度区域森林种群及群落NPP中具有较大的优势。本文对利用树轮资料重建区域森林NPP的两种主要方法进行了总结,第一种方法主要是依据树轮资料提供的立木逐年生长量进行生物量以及NPP的估算;第二种方法则是利用树轮指数与其他植被指数的相关性间接反演过去时间段区域森林群落NPP的变化。上述两种估算NPP的方法均存在较多的限制性,未来利用树轮资料估算NPP的时空精度仍有待提高。     

NPP vulnerability of the potential vegetation of China to climate change in the past and future

Using the Integrated Biosphere Simulator, a dynamic vegetation model, this study initially simulated the net primary productivity (NPP) dynamics of China’s potential vegetation in the past 55 years (1961–2015) and in the future 35 years (2016–2050). Then, taking the NPP of the potential vegetation in average climate conditions during 1986–2005 as the basis for evaluation, this study examined whether the potential vegetation adapts to climate change or not. Meanwhile, the degree of inadaptability was evaluated. Finally, the NPP vulnerability of the potential vegetation was evaluated by synthesizing the frequency and degrees of inadaptability to climate change. In the past 55 years, the NPP of desert ecosystems in the south of the Tianshan Mountains and grassland ecosystems in the north of China and in western Tibetan Plateau was prone to the effect of climate change. The NPP of most forest ecosystems was not prone to the influence of climate change. The low NPP vulnerability to climate change of the evergreen broad-leaved and coniferous forests was observed. Furthermore, the NPP of the desert ecosystems in the north of the Tianshan Mountains and grassland ecosystems in the central and eastern Tibetan Plateau also had low vulnerability to climate change. In the next 35 years, the NPP vulnerability to climate change would reduce the forest–steppe in the Songliao Plain, the deciduous broad-leaved forests in the warm temperate zone, and the alpine steppe in the central and western Tibetan Plateau. The NPP vulnerability would significantly increase of the temperate desert in the Junggar Basin and the alpine desert in the Kunlun Mountains. The NPP vulnerability of the subtropical evergreen broad-leaved forests would also increase. The area of the regions with increased vulnerability would account for 27.5% of China.     

中国不同气候带各类型森林的生物量和净第一性生产力

根据<中国植被>的区划,将收集的全国984个样点的森林数据归并到5种气候带类型中,计算了各类型森林以及同一类型森林(分人工林和天然林)的生物量和净第一性生产力,还计算了不同气候带森林各器官的平均生物量和净第一性生产力.结果表明,从寒温带到热带各类型森林的生物量和净第一性生产力逐渐增加,天然林的生物量大于人工林生物量;除热带林外,人工林的净第一性生产力大于天然林净第一性生产力.     

阿尔泰山森林生态系统服务功能及其价值评估

以阿尔泰山森林生态系统为研究对象并依据《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008），通过利用空间分析的方法对阿尔泰山森林资源二类调查数据处理分析，得到了阿尔 泰山不同类型森林生态系统的生态服务价值和阿尔泰山生态服务价值的影响因素。结果表明：阿 尔泰山森林生态服务价值量为 47 957.79×106 元·a^-1，价值量的大小为：涵养水源＞固碳释氧＞保护 生物多样性＞净化大气环境＞保育土壤＞积累营养物质，其中涵养水源是主导服务功能；不同林 龄的生态服务价值量呈现为：成熟林＞过熟林＞近熟林＞中龄林＞幼龄林；按照林场划分，各个林 场的生态服务价值呈现富蕴林场＞阿勒泰林场＞新疆阿尔泰山两河源自然保护区＞布尔津林场 ＞青河林场＞哈巴河林场＞福海林场的顺序。     

青藏高原主要生态系统净初级生产力的估算

利用青藏高原贡嘎山、海北、五道梁、拉萨等4个野外台站2000~2002年的观测数据、陆地生态系统模型与2001年MODIS遥感数据相结合的方法来估算青藏高原区域的净初级生产力。结果表明:青藏高原区域的净初级生产力空间分布趋势表现出由东南向西北逐渐递减的梯度,该趋势也与水热梯度表现基本一致;整个青藏高原的净初级生产力为302.44×1012 gC yr-1,其中森林的净初级生产力最高,120.11×1012 gC yr-1,占整个高原净初级生产力的39.7%;全年中夏季(6~8月) 的净初级生产力最高,246.7×1012 gC yr-1,约占全年总净初级生产力的80%。用实测数据验证模拟结果表明,二者非常相符。     

中国陆地生态系统净初级生产力变化特征——基于过程模型和遥感模型的评估结果

净初级生产力（NPP）作为生态系统物质与能量循环的基础,是区域和全球尺度碳循环和碳收支研究的重要组成部分。研究区域和全球尺度的净初级生产力主要依靠模型手段实现,过程和遥感模型是目前广泛使用的两种模型形式。本文搜集并整理了基于过程模型和遥感模型对我国陆地生态系统净初级生产力的模拟结果,分析了中国陆地生态系统净初级生产力的时间变化及对未来气候变化的响应特征,旨在对其进行综合评价。结果表明,中国陆地生态系统NPP平均为（2.828±0.827）PgC.a-1。1982-1998年的年际变化特征上,NPP平均每年增加0.027 PgC,年增长率为1.07%,总体上呈现在波动中逐年上升的趋势。不同植被类型的单位面积NPP总体表现为常绿阔叶林显著高于其他植被类型,但不同研究结果间变化范围很大;落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小;农作物低于阔叶林,但高于针叶林;草地和荒漠均位于低值区,但前者显著高于后者。不同植被类型的NPP总量总体表现为农作物和草地位居前两位,两者之和高达各植被类型NPP总量之和的58.34%;除灌丛和常绿针叶林外,其余植被类型均不足总量的10%。在未来气候情景下,中国陆地生态系统NPP总体上可能表现为先增加后减小的趋势。     

Responses of Ecosystems to Ecological Compensation in a Key Ecological Function Area of the Loess Plateau

Evaluation of the ecological effects of eco-compensation policies helps analyze policy rationality and feasibility and provides scientific and practical bases for perfecting eco-compensation systems. Taking the key ecological function area of the Loess Plateau, China as a case study, we have evaluated ecosystem responses to the Grain-for-Green Project that commenced in 1999. Six indicators were selected to assess changes in ecosystem structure, quality and function. The results showed that implementation of the Grain-for-Green Project has reduced sloping cropland by 1571 km² and increased ecological land by 1337 km². The increase in ecological land alters ecosystem structures across the study area and the decline in sloping cropland reduces farming activity interference; both of these are conducive to the restoration of natural vegetation. From 2000 to 2010, the vegetation cover of grassland, desert and forest ecosystems increased 10.89%, 8.34% and 4.24% respectively and average NPP rose 51%, with an average annual growth rate of around 5%. This indicates that eco-compensation has promoted the improvement of ecosystem quality. Total biomass of ecosystems increased two times on average from 2000 to 2010, meaning that the carbon sequestration capacity of ecosystems also increased. The reduction in the area of water loss and soil erosion and the increase in retained runoff by forests indicate an improvement in ecosystem function and services on the Loess Plateau.     

过去50年气候变化下中国潜在植被NPP的脆弱性评价

借助动态植被模型IBIS,首先模拟了过去50年（1961-2010年）气候变化下中国潜在植被NPP的动态变化,然后采用IPCC第五次评估报告选定的标准气候态时段（1986-2005年）平均气候状态作为“标准年气候”,并将该气候条件下的潜在植被NPP作为评价基准。通过与基准进行比较,计算每一年潜在植被NPP的波动情况,进而评价该年的气候条件是否使潜在植被“不适应”以及“不适应”的程度,最后根据过去50年的“不适应”次数和程度综合判断气候变化下潜在植被NPP的脆弱性。评价结果显示：在过去50年的气候变化下,天山以南的暖温带荒漠生态系统、北方温带草原生态系统以及青藏高原西部的高寒草原生态系统更容易受到气候变化的不利影响,NPP呈现出较高的脆弱性;而大部分以森林为主的生态系统则不容易受到气候变化的影响,NPP脆弱性较低,其中以常绿阔叶林和针叶林为主的生态系统NPP脆弱性更低。此外,天山以北的温带荒漠生态系统以及青藏高原中部和东部的高寒草原草甸生态系统NPP也呈现出较低的脆弱性。