滇东南喀斯特山区生态系统服务时空格局及功能分区

明晰生态系统服务时空格局,划分生态系统服务功能区,将有助于实现土地资源精细化管理。本文以滇东南喀斯特山区典型区域文山市为例,分析2000—2017年食物供给、产水量、植被净初级生产力、土壤保持、生境质量和旅游文化6项生态系统服务的时空格局及其分异特征;运用K-means聚类法识别生态系统服务簇,划分生态系统服务功能区,并提出差异化生态管控措施。结果表明：① 2000—2017年间,除生境质量服务下降外,文山市其他5项服务均呈上升趋势。② 空间分布上,文山市6项生态系统服务高值区集中分布在西部和南部,低值区集中分布在北部和中部;6项服务的冷热点区域空间分布有差异,但整体上具有重叠性。除旅游文化服务的热点和冷点区分布面积占比分别为2.56%和0以外,其他5项服务的冷热点区面积占比均在21%~32%;能够同时提供3项及以上高值生态系统服务功能的区域较少,85.50%的区域只能同时提供2项及以下高值服务功能。③ 根据服务簇聚类结果,文山市划分为生态保护区、生态过渡区、农业主产区和人类生产生活区4类功能区,针对各分区提出差异化生态管控建议。研究结果可为喀斯特山区城市资源利用和国土空间管控提供参考。     

西北河谷盆地生态系统服务的权衡与协同分析——以银川盆地为例

明晰生态系统服务权衡与协同的表现类型、形成机理、尺度依存和区域差异,是制定区域发展与生态保护“双赢”政策措施的有效途径。以银川盆地为研究区,对2000年和2014年净初级生产力（NPP）、保土、保水、固沙等生态系统服务物质量进行估算,利用相关分析法、ESTD模型和空间热点制图法分析了生态系统服务之间的权衡协同关系和生态环境空间分布特征及形成机理。结果表明：2000-2014年,4种生态系统服务物质量都有显著提高;空间分布均呈现中间高,四周低的格局;相关分析显示协同作用是各生态系统服务之间的主导关系;NPP与保水、固沙之间的协同程度较高;空间热点制图显示高值项增加的栅格占总数21.64%,高值项减少的栅格占总数21.49%;表明在银川盆地整体生态系统服务功能增加的趋势下内部增减规律并不一致。在南北方向上降水因素对生态系统服务有主导性影响,相关度为0.368;在东西方向上起主导作用的是植被和海拔,相关度分别为0.572和0.563;在东北-西南方向上海拔和湿度对生态系统的影响最大,相关度分别为-0.487和-0.417;在西北-东南方向上其主要影响的也是海拔和湿度,相关度为0.628和-0.628。生态系统服务的权衡与协同关系随尺度的变化而变化,具有明显的尺度依存性;同一尺度空间分布格局的影响因素也存在很大的差异性。     

森林生态系统健康评价指标及其在中国的应用

根据1995～1998年的遥感资料、1980～1997年全国气象资料以及1949～2001年的森林统计资料以及全国300多个森林样地调查资料，在生态系统健康理论基础上，以活力(V)、组织结构(D)和恢复力（R)为评价指标，对中国森林生态系统的健康状况进行了评价，并对中国森林生态系统健康的空间格局进行了分析。我国森林生态系统健康指数高的区域主要分布在热带雨林季雨林以及天然林分布的区域，而蒙新林区和暖温带林区的健康指数较低，且由南到北逐渐降低。温度和降水对森林生态系统健康的空间格局有较大的影响。通过生态系统健康指数与活力、组织结构和抵抗力的相关分析可知，抵抗力对生态系统健康影响最大，其次是组织结构，影响力最小的是活力。     

生态保护红线区生态系统服务多维驱动力的定量分离

生态系统服务的时空变化受环境因子和服务间权衡/协同两个维度的驱动。在保障区域与国家生态安全、经济与社会可持续发展的生态保护红线区,厘清生态系统服务的驱动机制对该区生态系统的管理优化尤为重要。本文以北京生态保护红线区为例,考虑土壤保持、产水量和植被固碳3项生态系统服务,运用地理探测器判断并识别生态系统服务间关系的影响变量,进而基于偏相关方法定量分离并比较服务间净关系与环境变量两个维度对生态系统服务的影响。结果表明：对任一生态系统服务而言,环境变量和服务间关系对其空间异质性有不同程度的影响,且两种变量之间的交互作用均会增强单一变量对该生态系统服务空间分异的决定力。各服务形成过程的差异性使得影响服务间关系的重要环境因子存在区别,但土地利用强度均是3对服务空间关系的极重要因子,表明北京生态保护红线区土地利用的合理规划对该区生态系统服务的协同优化至关重要。剔除极重要因子后比较服务间净关系与环境变量对生态系统服务的影响,结果发现：环境变量（坡度和降水）对土壤保持时空变化的驱动力更强;降水和植被固碳服务两个维度对产水量的影响相近;植被固碳的时空变化与其他两项服务密切相关,环境变量的影响相对较小。     

生态系统服务权衡研究进展：从认知到决策

作为沟通自然生态系统与人类社会的重要桥梁,生态系统服务一直以来都是地理学、生态学等学科的研究前沿和热点。正确认知生态系统服务之间的关系,是开展多种生态系统服务可持续管理决策的前提,有助于人类福祉的全面提升。本文通过厘定生态系统服务权衡的概念内涵,梳理了生态系统服务权衡的空间、时间和可逆性特征,将多层次人类福祉的满足作为权衡的最终目标,视生态补偿为权衡决策的基本保障途径。生态系统服务权衡关系的识别依托于定量指标法和综合模型法,且权衡关系可能随时空尺度的推移发生改变;情景分析与多目标分析是生态系统服务权衡决策的有效手段。生态系统服务权衡多尺度关联、生态系统服务流与远程耦合、生态系统服务消费与生态补偿,成为当前生态系统服务权衡研究的重点方向。     

新疆生态系统服务价值测算与NPP的相关性分析

目前利用遥感方法计算生态系统服务价值的方法涉及到植被覆盖度、植被类型、温度、降雨等多个参数,使得生态系统服务价值计算复杂,如能简化参数,使生态系统服务价值的计算变得简便,更便于对生态系统变化以及气候变化引起的生态系统服务价值发生改变做出实时评估。通过利用MOD IS数据,结合遥感生态学方法,计算了新疆陆地生态系统2000年的生态服务价值。利用统计学方法探讨了NPP与生态系统服务价值之间的定量关系。结果表明:(1)新疆地区2000年生态系统服务功能所产生的价值为8 871.05×108元,其中贡献量最大的是固定CO2的价值,其次是释放O2,营养物质循环最少;(2)新疆森林的生态系统服务价值最高,达44 073.39元/hm2,其次为耕地,为39 100.37元/hm2,而灌木和草地在15 000元/hm2以上,未利用地为116.14元/hm2,建筑用地几乎为零;(3)生态系统服务价值的空间分布与FVC、NPP的分布具有高度相关性;(4)通过本研究的计算,同时结合其他研究者的数据探讨了NPP与生态系统服务价值之间的关系,表明净第一性生产力NPP与生态系统服务功能价值之间具有良好的线性相关关系。利用遥感方法得到的实时动态的区域NPP计算的方法得到普遍认可,从NPP出发推算生态系统服务价值是目前生态系统价值评估的可行方法,其研究结论为建立动态快速评价生态系统服务价值的方法及其广泛应用打下基础。     

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。     

长江上游优先保护生态系统类型及分布

以最新的长江上游植被图为基础数据源,以生态区的优势生态系统类型、特殊生态系统类型、特有生态系统类型、物种丰富度高的生态系统类型和特殊生境等5项指标作为评价准则,在专家咨询的基础上,借助GIS分析工具,综合分析了长江上游优先保护生态系统类型和分布特点,提出了长江上游优先保护生态系统的重点分布区.结果表明,长江上游301类生态系统中有优先保护生态系统类型83类,其中森林生态系统40类,灌丛生态系统16类,草原生态系统7类,草甸生态系统6类,湿地生态系统10类,荒漠生态系统4类.根据优先保护生态系统的分布特点,筛选了秦巴山区、横断山北端-岷山地区、横断山南端地区、川黔渝鄂交界处山地、长江源区、三峡库区6个优先保护生态系统的集中分布区域,这些地区可作为长江上游生态系统优先保护的重点地区.研究结果对于合理布局长江上游自然保护区,提高长江上游生物多样性保护的有效性具有重要参考价值.     

秦巴山区生态系统服务权衡—协同关系

权衡—协同关系时空分布及其演化机制分析有助于量化生态系统服务.当前,秦巴山区生态系统研究主要集中于刻画单个生态系统服务的演变和两两生态系统服务之间的关系,缺少对多种生态系统服务之间相互作用和演化机制的分析,致使多个生态系统之间的复杂作用机制及其影响因素不能得到全面认识.本文基于多源数据与综合模型,采用空间相关分析、线性...     

伏牛山地区森林生态系统服务权衡/协同效应多尺度分析

森林生态系统服务权衡与协同研究已成为当前相关学科的研究热点和前沿,对服务权衡与协同关系的多尺度分析有助于更加有效地实施森林资源管理。综合森林类型图、NDVI、气象和土壤等多源数据,借助CASA模型、InVEST 3.2模型和ArcGIS 10.2软件,开展伏牛山地区森林生态系统服务评估,运用空间叠置方法从多个空间尺度（区域、南北坡、垂直带）探讨服务权衡与协同效应。结果表明：① 研究区森林生态系统平均蓄积量为49.26 m ³/hm ²,碳密度为156.94 t/hm ²,供水深度为494.46 mm,土壤保持量为955.4 t/hm ²,生境质量指数为0.79。② 区域尺度上,28.79%的森林服务之间存在高协同效应,10.15%的森林存在低协同效应,61.06%的森林存在强权衡和弱权衡效应。③ 南北坡尺度上,南坡服务之间的协同关系优于北坡。垂直带尺度上,南坡中山落叶阔叶林带（SIII）服务之间协同关系最好,北坡低山落叶阔叶林带（NI）协同关系最差。     

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。     

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 …     

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.     

生态系统科学研究与生态系统管理

中国科学院地理科学与资源研究所生态系统学科以生态系统生态学研究为核心,通过研制生态系统观测和模拟分析的技术和方法,探索解决区域性/大尺度生态学问题的理论和方法,监测生态系统变化,认知生态系统变化规律,推动生态系统生态学、生物地理生态学、全球变化生态学和生态信息科学技术的发展,创新生态系统管理模式,服务于国家和地方的生态建设、应对全球变化及区域可持续发展。面向国家重大需求,在中国华北平原农业区、南方红壤丘陵林业区、青藏高原农牧区以及黄土高原区等典型区域开展生态系统管理技术与模式的集成与创新研究,着力解决国家生态文明建设和应对全球气候变化中的重大生态学问题,推动区域生态系统管理领域的科技进步。围绕生态系统生态学学科前沿,着重在① 生态系统联网观测、模拟与信息管理,② 生态系统结构、过程与功能,③ 生态系统空间格局与机制,④ 生态系统对全球变化的响应与适应,⑤ 生态系统管理与生态系统服务等五大主要研究方向,系统开展生态系统生态学前沿理论和实践的创新研究,研究成果处于国内和国际生态学研究的科学前沿。     

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。     

我国生态系统研究的发展趋势与优先领域

进入21世纪以来,生态系统研究取得了重要进展,在国际上形成了一系列的研究热点,包括生物多样性与生态系统功能、生态系统管理、生态风险与生态安全、全球变化的生态响应与效应等,表现出向着机理深化、多尺度系统监测与模拟、社会经济自然综合评价与管理对策等多维方向发展的总体趋势。中国的资源环境问题已经成为经济社会发展所面临的重要挑战。为应对挑战,我国已经开展了大规模生态保护、生态恢复重建等方面的生态工程,从而对生态系统研究提出了一系列亟待解决的科学问题。在综合分析中国国情和国际学术研究前沿领域与发展趋势的基础上,本文提出了我国未来生态系统研究的优先领域和重点方向。     

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.