中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的主要进展及发展展望

基于微气象学理论的涡度相关通量观测技术实现了对生态系统尺度的生产力、能量平衡和温室气体交换等功能和过程的直接测定,特别是全球尺度通量塔观测网络的联合观测是实现从生态现象观察和生态要素观测跨越到全球尺度生态系统功能状态变化观测的重大突破。本文回顾了中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的创建及发展历程,系统介绍了ChinaFLUX的科学目标和设计理念、观测技术体系、观测数据的标准化处理及长期积累;综合评述了ChinaFLUX在陆地生态系统碳—氮—水的收支评估和交换过程的环境响应、碳通量时空格局及其形成机制等方面所取得的主要研究进展。最后,在探讨未来全球尺度通量塔观测网络发展趋势的基础上,提出了ChinaFLUX的主要发展方向、关键科学问题与未来工作重点,为中国通量观测研究事业的进一步发展提供理论参考。     

我国生态城市建设的时代意义、科学理念和准则

生态城市建设是顺应世界生态潮流,促进我国城市可持续发展的必然道路,具有重大的时代意义。应树立生态城市建设是实现城市可持续发展的唯一战略选择的科学理念,明确生态城市建设的宗旨和要务,抓住城市地域空间这个关键,实施城市开放空间系统的优化。我国生态城市建设应遵循城市-区域生态系统整体优化、生态城市建设与经济社会发展相协调、社会生产力的发展推动生态城市建设、以人为本和利益公平,以及坚持区域创新等科学准则。     

The Scientific Conceptual Framework for Ecological Quality of the Dryland Ecosystem: Concepts,Indicators, Monitoring and Assessment

The dryland ecosystem is the dominant component of the global terrestrial ecosystem since arid regions occupy 45% of the earth’s land area and feed 38% of the world's population. The stability and sustainable development of the dryland ecosystem are critical for achieving the millennium development goal (MDG) in the arid and semiarid areas. However, there is still no scientific guideline for measuring and conserving the health and productivity of dryland ecosystems. Therefore, the purpose of this study is to develop the scientific conceptual framework of defining, monitoring and evaluating the ecological quality of dryland ecosystems. The ecological quality of dryland ecosystems is represented by a system of comprehensive indicators that are each extracted from the ecological elements, and structural and functional indices of the ecosystem. These indicators can be monitored by integrating satellites and unmanned aerial vehicles with ground-based sensor networks at the scale of either observational sites or regional scales. Finally, the ecological quality can be evaluated by evaluation models based on the normalized index values and their thresholds. This paper presents a conceptual framework for monitoring and evaluating the ecological quality of drylands, which provides a way of advancing the monitoring, diagnosis, and evaluation of the ecological quality of the dryland ecosystems.     

关于确保甘肃省祁连山生态保护红线落地并严守的科技支撑建议

祁连山是中国西部重要生态安全屏障,是国家重点生态功能区,其生态保护与治理一直受到国家、地方政府和当地居民高度关注。目前,在祁连山的生态保护工作中,缺乏对现状基础数据的全面掌握,区域经济发展与生态环境保护矛盾突出,生态环境综合监测系统不完备,生态补偿机制推进实施缺乏创新。在全面梳理祁连山目前存在的重大生态问题的基础上,提出了祁连山生态保护红线落地并严守的建议,包括加快开展祁连山综合科学考察、完善并落实开展生态补偿机制、探索以正面清单为导向的协调发展模式、促进生态安全与地方经济社会可持续发展相协调、进一步实施重大配套政策、完善保障支撑体系等。     

Construction and progress of Chinese terrestrial ecosystem carbon,nitrogen and water fluxes coordinated observation

Eddy Covariance technique (EC) achieves the direct measurement on ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes, and it provides scientific data for accurately assessing ecosystem functions in mitigating global climate change. This paper briefly reviewed the construction and development of Chinese terrestrial ecosystem flux observation and research network (ChinaFLUX), and systematically introduced the design principle and technology of the terrestrial ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes coordinated observation system of ChinaFLUX. In addition, this paper summarized the main progress of ChinaFLUX in the ecosystem carbon, nitrogen and water exchange and environmental controlling mechanisms, the spatial pattern of carbon, nitrogen and water fluxes and biogeographical mechanisms, and the regional terrestrial ecosystem carbon budget assessment. Finally, the prospects and emphases of the terrestrial ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes coordinated observation of ChinaFLUX are put forward to provide theoretical references for the development of flux observation and research in China.     

全球生态环境问题及保护对策

20世纪50年代后全球生态环境遭到严重破坏，出现臭氧层破坏、酸雨、土壤侵蚀、森林锐减、水污染等全球生态环境问题，直接导致了全球经济损失和人类生存环境的恶化。从环境资源的外部性特征、全球生态资源分布的不平衡性、世界各国对生态环境态度的不一样等3个方面来分析全球生态环境破坏的原因。为了加强生态安全，促进全球生态环境的可持续发展，提出了发展生态经济、制定国际性的环保公约、开发环保技术、提高发达国家的责任感、加强环保教育等5个方面的措施。     

北部湾南流江流域生态功能区划?

流域尺度的生态功能区划能给流域生态环境保护提供更科学的理论依据。从北部湾南流江流域自身的地理特征出发,制定符合流域实情的区划原则,借助RS、GIS技术,采用定量和定性分析相结合的方法对流域进行生态功能区划。在空间上将南流江流域划分为6个一级生态功能区和18个二级生态功能区。6个一级生态功能区分别是：Ⅰ森林生态系统生态功能区、Ⅱ陆域水环境生态维护生态功能区、Ⅲ水土保持生态功能区、Ⅳ农林产品提供生态功能区、Ⅴ城镇发展生态功能区、Ⅵ滨海海域生态功能区。针对各个生态功能区存在的生态问题提出相应的生态系统管理措施。     

基于生态系统空间异质性的美丽中国生态建设分区

落实“山水林田湖草生命共同体”理念,提出美丽中国生态建设优化途径已成为当前亟待解决的关键科学问题和国家生态文明建设的重大需求。因地制宜地做好美丽中国建设的生态区划,提出生态建设分区方案,是实现美丽中国愿景的重要路径。目前,生态区划对于新时期系统性生态建设内涵,以及全球气候和人类活动变化双重背景对生态系统空间异质性影响的考虑不足。本文通过构建“景观美、服务美、安全美”的三位一体美丽中国生态建设分区的理论框架,综合考虑生态系统结构、格局、质量、服务、胁迫等因素的空间异质性,建立美丽中国生态建设分区三级指标体系,以及对生态现状本底和退化程度进行评估的生态建设综合指数和生态退化综合指数。以全国第三级流域为基本单元,基于指标现状特征及生态综合评估结果,通过空间聚类分析将全国划分为5个一级生态建设区和13类22个二级生态建设区,并在二级分区的基础上选择典型区划分出三级生态建设区。分区结果为美丽中国生态建设提供应用支撑。此外,未来生态建设分区的指标构建应当更加注重指标之间的关联性和生态系统功能的多样性,并进一步耦合气候变化和人类活动对生态系统的双重干扰。     

中国陆地生态系统碳氮水通量协同观测系统的建设及其科学研究（英文）

Eddy Covariance technique(EC) achieves the direct measurement on ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes, and it provides scientific data for accurately assessing ecosystem functions in mitigating global climate change. This paper briefly reviewed the construction and development of Chinese terrestrial ecosystem flux observation and research network(China FLUX), and systematically introduced the design principle and technology of the terrestrial ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes coordinated observation system of China FLUX. In addition, this paper summarized the main progress of China FLUX in the ecosystem carbon, nitrogen and water exchange and environmental controlling mechanisms, the spatial pattern of carbon, nitrogen and water fluxes and biogeographical mechanisms, and the regional terrestrial ecosystem carbon budget assessment. Finally, the prospects and emphases of the terrestrial ecosystem carbon, nitrogen and water fluxes coordinated observation of China FLUX are put forward to provide theoretical references for the development of flux observation and research in China.     

生态系统观测研究网络在地球系统科学 中的作用

地球系统科学是以地球系统为研究对象, 重点研究各圈层、各要素以及自然和人为现象 之间相互作用关系的科学, 是在科学技术自身发展和社会需求共同推动下发展起来的新兴学科。 地球系统科学概念的提出是为了解决全球性的资源和环境问题的需要, 是地球科学向综合集成 方向转变的重要阶段。目前在地球系统科学思想的指导下, 在全球规模上已经组织了一系列重要 国际联合研究计划, 企图组织全球的科学家协作推动地球科学的发展。地球系统科学发展离不开 对地球系统要素和圈层的物理、化学和生物过程的综合观测工作的支持。自20 世纪80 年代以 来, 一些国家、国际组织和国际合作项目都纷纷建立了国家、区域甚至全球尺度的观测、监测和信 息共享网络。国际长期生态研究网络(ILTER) 自20 世纪80 年代开始建设, 其目的是对生态过程 进行长期的监测, 研究各种生态因子的相互作用及生态过程, 从而揭示出生态系统和环境的长期 变化, 为生态系统评价及管理提供科学依据。 中国生态系统研究网络(CERN) 始建于1988 年, 在中国生态系统动态观测、科学研究和试验 示范方面发挥了重要作用, 2005 年在CERN 的基础上, 由国家科技部组织开始建立中国国家生 态系统观测研究网络(CNEN) , 目前已经遴选出了53 个台站, 开始对农田、森林、草地( 含荒漠) 和 水体( 湖泊和海湾) 的动态进行观测研究, 该网络必将成为全球地球观测系统(GEOSS) 的重要组 成部分, 在我国地球系统科学发展的历程中发挥重要作用。本文主要从发展地球系统科学角度, 讨论生态系统观测研究网络在地球系统科学中的作用。     

生态补偿标准研究

在阐述生态补偿标准分类的基础上,总结当前我国生态补偿标准在流域开发、矿产资源开发、森林生态效益保护、自然保护区建设、退耕(牧)还林(草)等领域的补偿依据;对国内学者的生态补偿标准核算方法与结果进行了归类;探讨现阶段补偿标准过低的主要原因:生态补偿模式单一、补偿资金不足,对补偿依据认识不全面、计算不完整,忽视补偿的空间差异,生态系统服务价值核算方法有待突破等;指出今后生态补偿标准研究的重点及方向。     

Research on Ecological Restoration Technology in Arid or Semi-arid Areas from the Perspective of the Belt and Road Initiative

In the new era of the rapid development of economic globalization and the community of human destiny, the implementation of the “One Belt and One Road” (OBOR) construction model is designed to coordinate environmental protection and economic development. Most of the countries along the Silk Road in the 21st century are developing countries, and the majority of them are facing the same ecological and developmental difficulties as China. In this paper, under the background of the “OBOR” strategy and on the basis of the distribution of global climate types, we selected Central Asia and Northwest China, which have temperate continental climates, as the research objects. We sorted out and summarized the main ecological problems faced by Western China and Central Asia during the development of the “Belt and Road” initiative. At the same time, in combination with the major ecological governance projects implemented in recent years, we proposed key ecological governance technologies that have a certain degree of scalability, such as key technologies for water resource utilization and protection, sand prevention and control, and saline-alkali land governance. The aim was to offer the experiences and a reference for providing technological models for the “one belt along the road” region and the country to build an effective ecological governance system. Two suggestions are then proposed for improving the feasibility and rationality of ecological governance technology in the construction of the “One Belt, One Road”. 1) With the implementation of the strategy of “OBOR” construction, the ecological threats the OBOR countries are facing cannot be ignored. Every country needs to jointly act to build an “OBOR” ecological civilization. 2) The participants must pay attention to the spatial heterogeneity and temporal dynamics of ecological carrying capacity, and provide data reference and support for the reasonable allocation of ecological governance technology.     

景观格局与生态过程的耦合途径分析

景观生态学自诞生以来在理论和实践方面已经取得了众多进展, 然而在景观格局与生态 过程关系方面还有很多问题值得深入研究。本文阐述了景观格局和生态过程的有关概念和方法, 揭示了其中存在的一些问题和开展耦合研究的必要性, 进而总结了耦合研究的一般方法, 并在此 基础上提出了耦合研究的理论框架, 即以一定区域为依托和一定目标为导向进行土地单元或生 态系统类型划分, 通过土地评价和模型集成将小尺度观测研究和大尺度空间动态模拟相结合, 在 实现区域目标的基础上, 构建具有良好适应性的耦合模型系统。     

丝绸之路经济带资源、环境和经济格局与可持续发展模式（英文）

本文分析了丝绸之路经济带的资源、环境和经济格局,认为该格局有利于丝绸之路经济带沿线国家之间开展多领域、多层次的经济合作;在此基础上,论文提出了丝绸之路经济带主要经济合作模式和可持续发展道路,包括生态文明模式,区域经济一体化模式,交通经济带模式,国际旅游带合作模式;最后,论文总结了丝绸之路经济带实现可持续发展需要解决的关键科学问题,并提出了几个优先行动计划:建立丝绸之路经济带国际科学家联盟和思想库,建立丝绸之路经济带生态环境与可持续发展国际信息共享中心和科学决策支持系统,启动丝绸之路跨国科技交流合作与人才计划,建立丝绸之路经济带可持续发展国际合作委员会,建立应对气候变化和生态环境跨国共建、合作共赢机制。     

青藏高原国家生态安全屏障保护与建设

青藏高原对我国乃至亚洲生态安全具有重要的屏障作用。在全球变化和人类活动的综合影响下,青藏高原呈现出生态系统稳定性降低、资源环境压力增大等问题,突出表现为:冰川退缩显著、土地退化形势严峻、水土流失加剧、生物多样性威胁加大与珍稀生物资源减少、自然灾害增多等。这些问题严重影响了青藏高原区域生态安全屏障功能的发挥。针对当前高原生态安全状况,在总结相关研究成果和生态建设实践经验的基础上,提出了加强青藏高原国家生态安全屏障保护与建设的对策建议：加强气候变化对青藏高原生态屏障作用影响及区域生态安全调控作用的基础研究;系统开展高原生态安全屏障保护和建设关键技术研究与示范推广;部署建设生态屏障功能动态监测体系,加强生态安全屏障保护与建设成效评估,构建评估体系和标准,并凝练经验,以系统提升国家生态安全屏障的总体功能,在应对全球变化中占据主动地位。     

中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求与重要科学问题

陆地生态系统碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化的成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析等领域的热点,受到科技界和国际社会的广泛关注。本文在简要回顾中国陆地生态系统碳收支及其循环过程研究领域的发展历史,总结各个发展阶段主要特征的基础上,讨论了开展中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求和社会需求,评述了中国在相关领域研究中存在的主要问题,探讨了当前的科学研究前沿领域及其关键科学问题。本文指出,现阶段中国开展区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程机制综合研究工作不仅是提升中国生态系统生态学、地球系统科学与全球变化科学的创新能力的科技发展需求,更是中国参与应对全球气候变化国际合作、改进生态系统管理、保障生态安全的社会经济发展需求。同时还指出,中国现阶段在该领域的研究工作还缺乏各类生态系统碳收支的实际调查数据,缺乏国家尺度碳收支科学数据的整合,缺乏可用于碳收支计量与综合评估的模型工具,也没有形成国家层次的碳源汇计量、评估、认证及决策分析信息系统平台。本文通过国内外科技发展的分析认为,中国在该领域的研究工作,应在大力发展陆地生态系统碳收支和碳汇功能的定量监测、评价和认证的方法与技术基础上,重点关注并前瞻性地开展陆地生态系统碳-氮-水循环过程耦合关系及其对全球气候变化的响应与适应、碳-氮-磷生态化学计量学特征及其环境影响、碳-氮-水耦合循环过程的生物调控机制等前沿领域,以提高中国生态系统与全球变化科学研究水平,为国家的生态系统与温室气体管理提供基础理论、科学知识和先进技术的储备。     

生态足迹理论在区域可持续发展评价中的应用及改进

综述了生态足迹理论及其在全球及区域可持续发展系统中的应用成果,发现生态足迹理论在用于区域可持续发展评价时遇到了困难,主要表现为其对区域发展可持续性的评价结果与可持续发展理论所阐述的基本原则不一致,认为这主要是将基于全球生态系统的生态足迹理论不适当地用在了区域可持续发展系统所导致的,而根本的原因是生态足迹概念本身的定义不够确切。本文将生态足迹区分为消费性生态足迹和生产性生态足迹,对传统的生态足迹理论进行改进,并以生产性生态足迹作为评价区域可持续发展的指标,以期更真实地反映区域发展的可持续性;通过比较全球生态赤字和区域人均消费性生态赤字可以对区域发展公平性做出评价。     

Overview of Ecological Restoration Technologies and Evaluation Systems

Ecological degradation is a global problem, and ecological restoration technologies have played and will continue to play an important role in its mitigation. However, the lack of systematic research and evaluations of ecological technologies has thus far affected their effective application in vulnerable ecological regions. This study therefore provides an overview of the main technologies for remediating soil and water erosion, desertification, and rock desertification in China and throughout the world. It addresses key issues and recommends approaches for evaluating ecological restoration technologies. Restoration technology emerged as early as 1800. Over the years such technology has changed from single objective applications to multi-purpose, multi-objective applications employing strategies that take into account ecosystem rehabilitation and integrated ecological and socioeconomic development. Along with this technological evolution, different countries have taken pertinent actions as part of their restoration initiatives. However, key issues remain, including the lack of location-specific restoration technologies and a methodological strategy to assess and prioritize existing technologies. This study proposes a four-level analytical hierarchical framework in conjunction with an indicator system that highlights the establishment and adaptation of associative indicators, while also recommending a three-phase evaluation method (TheMert), targeting TheMert to qualitative (quick and extensive) and quantitative (detailed) evaluations in order to select the most appropriate restoration technologies available. This study can also be used as a basis for understanding the evaluation and prioritization of restoration technologies, while increasing the awareness of decision makers and the public on the role of technology in restoring degraded ecosystems.     

区域生态安全评价时间序列动态分析--以广东省为例

根据压力-状态-响应模型构建一个4层次的区域生态安全水平度量指标体系和计算方 法,对广东省1990-2003年时间序列的生态安全进行评估和动态分析.结果表明,广 东省生态安全综合指数从1990年的0.156增至2003年的0.397,生态安全整体水平得到提 高.但区域生态压力在不断加大（其指数从1990年的0.106减至2003年的0.059）,生态安 全总体水平仍处于临界安全状态（理想安全综合指数为1）,应采取科学合理的生态安全对策,以实现区域可持续发展.     

生态治理技术适宜性评价影响因素及概念模型——以沙漠化治理技术为例

生态系统退化已是全球的主要环境问题,旨在恢复和重建生态系统的生态治理技术受到重视。在众多直接、间接的技术中,如何遴选最适宜的技术,目前仍缺乏系统、科学、完善的评价方法。根据对其他领域中有关技术评价理论、方法、要素等的梳理,以沙漠化治理技术涉及的多个影响因素为例,首次提出一般性生态治理技术适宜性评价概念模型——“双圈十二维”模型,包括两类十二个维度:(1)内生因素(内圈):限制性、独立性、经济性、可操作性;(2)外部因素(外圈):目标、地域、时效、政治政策制度、意识理念态度、社会经济、退化状况、机会成本。将该概念模型用于具体的生态治理技术适宜性评价时,可根据需要缩减影响因素数量,并需将影响因素具体化为可操作的指标。此外,技术的适宜性具有时空异质性。