青藏高原生态系统固碳释氧价值动态测评

本文旨在定量评价青藏高原生态系统的固碳释氧价值及其动态变化,为改善区域生态环境提供参考。基于MODIS/NDVI数据,利用光能利用率模型测算净第一性生产(NPP)物质量,并通过光合作用方程式换算成固定CO₂和释放O₂的物质量,以此为基础,采用造林成本法和工业制氧法对青藏高原固碳释氧价值量进行估算。结果表明:2000年、2005年和2010年固定CO₂的价值分别为384.36×10⁹元、393.23×10⁹元和356.41×10⁹元,释放O₂的价值分别为408.31×10⁹元、415.02×10⁹元和378.61×10⁹元。2000-2005年固碳释氧价值增加了15.58×10⁹元,2005-2010年下降了73.23×10⁹元,而2000-2010年下降了57.65×10⁹元。固碳释氧价值在空间上呈现出从东南向西北递减的趋势,这与青藏高原的水热条件分布基本一致。在价值构成中,草原>森林>草甸>其它类型>灌丛>农田。2000-2010年青藏高原生态系统固碳释氧价值呈现减小趋势,表明近年来气候变化和人类活动导致青藏高原的生态环境出现了退化趋势。     

生态恢复背景下陕甘宁地区NPP变化及其固碳释氧价值

基于MODIS NPP(植被净初级生产力)数据,利用线性趋势法、ESDA(Exploratory Spatial Data Analysis)及固碳释氧价值模型,探讨2000-2012年生态恢复背景下陕甘宁地区NPP变化及其原因,并评估NPP变化的固碳释氧价值。结果表明:(1)2000-2012年,陕甘宁地区NPP年增长率为4.3%,总体呈现阶段性增长趋势,其中有两次持续增长期;(2)陕甘宁地区NPP受水热格局影响显著,整体呈现东南高、西北低空间分布特征,空间集聚显著,但研究期内集聚水平呈下降态势,与退耕还林还草工程由前期的局部试点向后期的全区扩散相互印证;(3)陕甘宁地区NPP增长趋势是人类活动和气候因素共同作用的结果,其中人类活动为主要驱动因素,尤其是退耕还林还草工程的实施;④生态恢复背景下,陕甘宁地区植被固碳量累计增加1.06×10⁷ t,释氧量累计增加2.7×10⁷ t,固碳释氧价值累计增加9.34×10¹⁰元。生态恢复创造效益比较明显。     

基于价值量的区域生态安全评价方法探索——以陕北能源区为例

区域生态安全研究对实现区域可持续发展具有重要战略意义。以价值量为基础,采用部分生态估算模型为例,区分出生态系统服务和损失,分析在具体区域使用价值量比值形式表述生态安全程度的可行性和合理性。研究表明: ① 生态系统服务价值和生态风险损失的时间波动规律不一致,在陕北地区生态恢复背景下生态系统安全程度并未出现直线上升,人类活动和气候变化在地理-生态过程中的交互作用复杂。② 使用SOM神经网络基于生态安全度将研究区划分为4 个子区域,并进行优化调控讨论。结果说明基于价值量的计算方法可以降低指标权重打分过程产生的不确定性,时空精度高,在实践中可以应用。由于生态估算模型本身还有较大改进空间,因此不确定性仍然存在,多尺度、多方法相互对照评价是后续研究的目标。     

陕北长城沿线地区生态系统服务价值变化研究

以水土流失严重,土地沙化强烈,生态环境脆弱的陕北长城沿线风沙过渡区作为一个研究对象,通过近14年土地利用变化分析计算了区域生态服务价值的动态变化,反映了土地利用变化的区域环境效应,结果表明:在近14年,土地利用结构发生了明显变化,土地利用类型以农业用地为主,建设用地和园地的增长幅度加大。通过生态系统服务价值核算,本区1992年的生态服务价值为138.94亿元,2002年生态服务价值为146.92亿元,增加了7.98亿元,生态服务价值在增加,这表明该区生态环境质量整体在提高。以土地利用变化为切入点,对土地生态系统服务价值的计算,以货币的形式反映生态系统所发挥的重要作用,即把隐性的、公益性的生态系统作用定量化,它使我们认识到生态系统服务价值在脆弱地域生态系统发挥着重要作用,在追求经济效益的同时,要更多地考虑生态效益,准确地把握人与自然的关系,达到人与自然的和谐发展。     

三江平原湿地生态系统固碳功能及其价值评估

固碳是湿地生态系统一项重要的服务功能。以三江平原（不包括完达山以南的穆棱—兴凯平原）为研究区,选取沼泽湿地、水稻田（人工湿地）、旱田为研究对象,通过固碳量及价值量评估方法,对比分析1982年、1995年、2000年和2005年三者固碳功能及其价值的差异。结果表明,随着沼泽湿地面积逐年萎缩,水稻田、旱田面积的增加,沼泽湿地固碳能力有所下降,而水稻田、旱田固碳能力则有不同程度的增加。4个时期沼泽湿地固碳价值均高于水稻田和旱田,除2000年外,水稻田的固碳价值低于旱田。2005年沼泽湿地固碳价值达751．957亿元,而水稻田和旱田固碳价值上限共计为52．945亿元。就固碳价值贡献率而言,历年沼泽湿地固碳价值贡献率高达93％以上;而水稻田单位面积固碳价值高于旱田。研究成果可为协调土地资源的开发利用,维持湿地生态系统碳“汇”功能提供数据参考。     

黄土高原草地和农田生态系统碳滞留时间及固碳潜力

采用概率反演分析法估算黄土高原草地和农田生态系统各碳库滞留时间及固碳潜力。结果表明:除农田植物地上部分外,植物地上部分、地下部分、代谢性凋落物及土壤活性有机碳库滞留时间最短,为25~203d;惰性凋落物碳库滞留时间为2.4~3a;慢性有机碳库和惰性有机碳库滞留时间最长,分别为57.4~79.6a和593~598a。多年生草地的根系滞留时间显著高于农田;而农田代谢性凋落物碳库和慢性有机碳库的滞留时间显著高于草地。根据反演所得参数模拟,在当前气候和土壤条件下,农田和草地系统土壤有机碳在250a左右时达稳定状态,农田系统固碳潜力约为2 680g C·m^-2,草地约为3 130g C·m^-2。农田有机肥的输入能使土壤有机碳多固定4 000g C·m^-2。有机肥的输入及土壤有机碳周转缓慢使耕作农田比草地更有利于土壤有机碳积累。     

秦巴山区植被固定CO2释放O2生态价值测评

根据陕南秦巴山区植被类型及覆盖度的差异 ,利用改进型的自然植被NPP测算模型 ,结合区域能量平衡、水量平衡和蒸散模式 ,测定了植被有机质生产物质量。在此基础上 ,根据光合作用方程及造林成本法与工业制氧法测定了秦巴山区植被固定CO2 释放O2 的经济价值。研究结果 :①秦巴山区植被每年固定CO2 总量为 13 5× 10 7t/a ,释放O2 总量为 9 93× 10 7t/a ;②利用造林成本法估算出秦巴山区植被固定CO2 总经济价值为 35 2 2 4× 10 7元 /a ;③利用造林成本法与工业制氧法估算出秦巴山区植被释放O2 经济价值为 374 19× 10 8元 /a ;④本区植被固定CO2 释放O2 物质量和价值量中 ,温带落叶阔叶林贡献率最高 ,其次是亚热带落叶灌丛。本研究可为区域“绿色经济账户”的建立提供基础数据和方法。     

区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力概念框架及其定量认证科学基础

陆地生态系统固碳速率、增汇潜力及其定量认证研究不仅是应对气候变化的急迫需求,更是地球系统碳循环科学研究的核心任务,也是陆地生态系统管理的科学基础。在过去20多年的碳管理实践中发展了许多增汇技术,同时也提出了许多关于陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的科学概念、以及碳汇计量和认证的方法。但不同行业、不同学科在各自的科学研究和实践活动中对相关概念的理解存在较大差异,甚至是十分混乱的。本文从陆地生态系统固碳的基本概念出发,系统性地阐述了生态系统固碳量、固碳速率、固碳潜力等相关概念;并根据增汇技术实现的难易程度分析了现实固碳潜力、社会经济固碳潜力、技术固碳潜力和理论固碳潜力、以及《京都议定书》认可的固碳潜力等相关概念;最后阐述了碳汇定量认证、分析和评价的时间连续清查法、空间代替时间参照系法、限制因子分析法等碳汇定量认证方法的科学基础、局限性和不确定性。通过对区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的概念框架及其定量认证科学基础开展系统性的探讨,期望能够引起中国学术界和相关行业部门的重视,推动碳汇相关概念使用的科学化和碳汇定量认证标准化,为中国固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立奠定基础。     

区域尺度陆地生态系统碳增汇途径及其可行性分析

如何实现区域陆地生态系统碳增汇（carbon sequestration）、如何科学地评估/认证其碳汇效应,目前仍是一个颇具争议的科学问题。本文探讨了区域陆地生态系统碳增汇途径,并对现阶段中国陆地生态系统主要人为管理措施的碳汇效应进行了定性评价。从技术和经济可行性看,许多人为管理措施均具有较明显的碳汇效应;但在确定技术或经济投入规模时,应充分考虑特定人为管理措施下生态系统碳增汇的特征曲线,合理地控制投入,实现人为管理措施碳增汇效应最优化。此外,基于定性评价结果,本文分别针对森林、草地、农田和湿地生态系统提出了行之有效的碳汇管理措施。建议相关科学家围绕这些已较大面积推广的管理措施,深入研究其碳收支过程及其机理,尽快提出科学的、可验证的碳增汇认证方法,为科学地评估中国陆地生态系统碳汇功能提供理论依据。     

1980—2020年气候和土地利用变化对甘肃省陆地生态系统碳储量的影响北大核心CSCD

土地利用变化对干旱区陆地生态系统碳储量影响显著,但气候变化对其的影响尚不明晰。本研究基于1980—2020年土地利用数据以及植被和土壤碳密度动态数据,利用InVEST模型测算1980—2020年甘肃省及各市州碳储量及固碳量的变化趋势,并定量评估气候变化和土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响。结果表明:(1)甘肃省气候状态整体趋向于暖湿化,同时土地利用转移强度逐渐剧烈,并由1980—2000年的耕地扩张和草地流失逐步转变为2000—2020年的未利用地治理及城镇扩张。(2)1980—2020年甘肃省生态系统平均碳储量为2651.01 Tg C(1 Tg=10^(12)g),碳密度高值区主要分布在甘南高原和祁连山山地区域,低值区主要分布在河西走廊西北荒漠区及内陆河流域下游地区;而固碳速率则呈现出自东南向西北递减的空间格局,其中固碳量排名前四的市州依次为甘南藏族自治州、陇南市、张掖市和庆阳市。(3)1980—2020年甘肃省生态系统碳储量净增长量为208.79Tg C。1980—2000年,碳储增加量主要来源于气候变化(63.01 Tg C);而2000—2020年,土地利用变化则是甘肃省陆地生态系统碳储量变化的主要驱动因素,尤其体现在林-草-沙治理和人工绿洲扩张方面。     

西宁市土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响

分析了2003—2008年西宁市城市化背景下区域土地利用的变化情况,并计算由此导致的生态系统服务价值(ESV)变化。结果表明:研究期内,西宁市耕地、园地、牧草地和未利用地面积减少,耕地面积减少最多,林地、居民点及工矿用地、交通运输用地和水利设施用地面积增加,林地增加最多;研究区生态系统服务价值增加了51.43×106元,年变化率为0.21%,价值系数较高的林地面积大幅增加是造成这一结果的主要原因;在各项生态系统服务功能中,土壤形成与保护对生态系统服务价值的贡献最大;敏感性指数分析表明,生态系统服务价值对所指定的价值系数缺乏弹性,研究结果可信。西宁市生态系统相对安全,但是在增加林地和建设用地的同时,也应该充分考虑价值系数较高的草地保护。     

基于土地利用变化的甘肃省黄河流域生态系统服务价值研究北大核心CSCD

为探究1995—2020年甘肃省黄河流域基于土地利用的生态系统服务价值时空变化,选取甘肃省黄河流域1995、2000、2005、2010、2015、2020年6期土地利用数据,分别利用土地利用动态度、土地利用程度指数和土地利用转移矩阵分析了研究区土地利用时空变化特征;通过对单个生态系统服务价值当量的经济价值进行修正,计算分析了研究区6个不同时期的生态系统服务价值,进而探讨了研究区土地利用程度对生态系统服务价值的影响。结果表明:(1)1995—2020年,研究区耕地和未利用地面积总体减小,林地、草地、水域和建设用地面积总体增加,变化最大的是建设用地;(2)1995—2020年,研究区草地的土地利用程度最高,其他地类转为草地的面积最大;(3)1995—2020年,研究区生态系统服务价值总体呈增加趋势,共增加5.104亿元;(4)从2020年土地利用类型来看,草地的生态系统服务价值最大,达255.016亿元;从2020年生态系统服务类型来看,保持土壤生态服务价值最大,达87.94亿元;从生态敏感性指数来看,研究区生态系统服务价值敏感性指数均<1,研究结果可信;从生态系统服务加之分级来看,中级比重较大,面积占比为82.07%;(5)研究区土地利用程度与生态系统服务价值呈显著负相关,相关系数为0.912。     

内蒙古草地生态系统碳源/汇时空格局及其与气候因子的关系

草地净生态系统生产力(NEP)能够表征草地生态系统的固碳能力,直接定性定量地描述草地生态系统的碳源/汇性质和大小.因此,研究区域尺度草地生态系统NEP具有重要的实践意义.基于卫星遥感资料,地面气象观测资料及实地采样数据,结合光能利用率模型估算了2001-2012年内蒙古草地生态系统净初级生产力(NPP).同时,应用土壤呼吸模型估算了逐月平均土壤呼吸量(Rs),进而估算内蒙古草地净生态系统生产力(NEP).研究揭示了2001-2012年内蒙古草地生态系统NPP,NEP年际变化规律,气候因子的年际变化规律,以及草地NPP,NEP与主要气候因子的关系.结果表明:2001年以来,内蒙古草地生态系统整体发挥碳汇效应,净碳汇总量达到0.55 Pg C,年均固碳率约为0.046 Pg C/a;研究区大部分草地NPP,NEP与降水均呈正相关关系,与温度相关性不显著,内蒙古草地生态系统仍有巨大的固碳潜力.     

Analysis of spatio-temporal features of a carbon source/sink and its relationship to climatic factors in the Inner Mongolia grassland ecosystem

Global climate change has become a major concern worldwide. The spatio-temporal characteristics of net ecosystem productivity (NEP), which represents carbon sequestration capacity and directly describes the qualitative and quantitative characteristics of carbon sources/sinks (C sources/sinks), are crucial for increasing C sinks and reducing C sources. In this study, field sampling data, remote sensing data, and ground meteorological observation data were used to estimate the net primary productivity (NPP) in the Inner Mongolia grassland ecosystem (IMGE) from 2001 to 2012 using a light use efficiency model. The spatio-temporal distribution of the NEP in the IMGE was then determined by estimating the NPP and soil respiration from 2001 to 2012. This research also investigated the response of the NPP and NEP to the main climatic variables at the spatial and temporal scales from 2001 to 2012. The results showed that most of the grassland area in Inner Mongolia has functioned as a C sink since 2001 and that the annual carbon sequestration rate amounts to 0.046 Pg C/a. The total net C sink of the IMGE over the 12-year research period reached 0.557 Pg C. The carbon sink area accounted for 60.28% of the total grassland area and the sequestered 0.692 Pg C, whereas the C source area accounted for 39.72% of the total grassland area and released 0.135 Pg C. The NPP and NEP of the IMGE were more significantly correlated with precipitation than with temperature, showing great potential for C sequestration.     

生态服务价值与方法研究

1Ecosystemservicesandtheirvalueoftheworld1.1EcosystemservicesHuman societies derive many essential goods from natural ecosystems, including seafood, game animals, fodder, fuelwood, timber, and pharmaceutical products (Constanza, 1997). These goods represent important and familiar parts of the economy. What has been less appreciated until recently is that natural ecosystems also perform fundamental life-support services without which human civilizations would cease to thrive. These include the…     

The value of the ecosystem services and method

Using the method of Constanza R, the annual value of ecosystem services of Macao was 3.302×106 US dollars in 1983, equivalent to 26.5250×106 MOP, when using the currently monetary valuation. The annual value of ecosystem services of Macao was 8.3340×106 US dollars in 2002, equal to 66.9472×106 MOP. The total globe annual value of ecosystem services was 3.3268×1013 US dollars in 1997, i.e., about 5,544.7 US dollars per capita. In Macao, the annual value of ecosystem services was only 18.8 US dollars per capita. The average ecosystem service per capita was 0.35% of the world average level. Comparing to the globe average ecosystem services level per capita, the deficit of ecosystem services of Macao is 2.44×109 US dollars for Macao population, which would require 1,069 km2 estuary to complement to the deficit, i.e., about 38 times of Macao to provide ecosystem services to reach the average level of world.     

陆地生态系统碳循环研究进展

近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分。本文结合IGBP和IPCC中有关碳循环的最新报告,介绍了全球碳循环中大气、海洋和陆地生态系统等几个主要碳库的大小及特点,并重点介绍了陆地生态系统碳循环及其基本过程。总结了当前陆地生态系统碳循环研究的四种主要方法:清单方法、反演模拟、涡度相关技术和陆地碳循环模式,介绍了它们的各自特点以及存在的问题,并对陆地碳过程中的不确定性进行了详细分析。此外,还简要叙述了当前碳循环研究中待解决的问题和今后的发展趋势。     

陕西河谷盆地生态系统服务协同与权衡时空差异分析

陕西河谷盆地是区域主要粮食基地和社会经济中心,人口增长、城镇化和工业化的加快发展,使得该地区生态环境受到人类活动的强烈冲击,生态环境面临着潜在的巨大危机,严重影响社会经济的可持续发展。本文选取西北地区经济中心—关中盆地和陕西省生态保护指定区—汉中盆地进行对比研究,以1990-2010年的生态系统服务数据（NPP、保水服务、食物供给）分析生态服务时空差异,通过相关分析、线性和幂函数回归等方法分析了生态系统服务协同与权衡的时空差异。结果表明：NPP与保水是协同关系,NPP与食物供给、保水与食物供给是权衡关系;21年中,两大盆地的协同关系均呈减弱趋势,权衡关系为加强趋势,且关中盆地的变化速度要高于汉中盆地;NPP与保水的协同程度,在关中盆地东部的耕地区域以及汉中盆地的宁强县与略阳县西部最强,以关中的铜川市和汉中的西乡县最弱;NPP与食物供给的权衡程度,在关中盆地的铜川市和西安市境内的秦岭区域以及汉中盆地的西乡县南部制约关系更为突出,以关中的宝鸡市及汉中的略阳县最弱。