生态系统服务权衡与协同视角下的重点生态功能区保护特征

重点生态功能区提供着源源不断的生态系统服务,在保障国家生态安全和社会可持续发展方面,有着不可或缺的基础作用。但是,以生态系统服务权衡与协同关系为视角,进而探讨分析重点生态功能区保护特征的研究案例相对较少。本文以秦巴重点生态功能区为评估分析区域,选择自然地理条件相似度极高的秦巴山区为参照单元,以生态系统供给服务与调节服务为核心内容,在定量分析2000—2019年期间的生态空间变化特征基础上,分析评估生态系统服务权衡与协同关系。结果表明：秦巴山区生态状况逐渐变好,重点生态功能区划定之后,生态系统趋于稳定;重点生态功能区服务能力呈逐渐增强的趋势,平均净初级生产力、土壤保持总量和水源涵养总量比重点生态功能区外分别高出了25.95 gC/m²、5.81亿t和24.95亿m³;土壤保持服务和生态系统供给服务的协同关系与生态状况改善呈正相关;由于受到降水的影响,2010年之后的水源涵养服务与生态系统供给服务的协同关系变差。总体来看,秦巴重点生态功能区的划定带动了区域生态空间“量的增长”和生态系统服务“质的提升”,但生态系统服务之间关系的“协调性”仍然不足,甚至从“协同”转为“权衡”关系,这要求未来国家需要制定更有针对性的生态系统保护管理决策,提高生态系统总体效益,支撑区域生态系统服务的可持续供给。     

三江源生态保护和建设一期工程生态成效评估

基于生态系统结构--服务动态过程趋势分析,针对生态保护与建设工程预期目标,构建了由生态系统结构,质量,服务及其变化因素构成的生态成效评估指标体系,研究发展野外观测,遥感监测和生态过程定量模拟一体化的监测评估技术体系,评估了三江源生态保护和建设一期工程的生态成效.结果表明:工程实施8年以来,三江源区宏观生态状况趋好但尚未达到1970s比较好的生态状况,草地持续退化趋势得到初步遏制但难以达到预期"草地植被盖度提高平均20%~40%"的目标,水体与湿地生态系统整体有所恢复,生态系统水源涵养和流域水供给能力提高,区域水源涵养量达到了增加13.20亿m³目标;重点工程区内生态恢复程度好于非工程区,除了气候影响以外,工程的实施对促进植被恢复具有明显而积极的作用;然而,草地退化局面没有获得根本性扭转,工程实施尚未遏制土壤水蚀增加趋势,一期工程局部性和初步性特点突显出三江源区生态保护任务的长期性和艰巨性.     

塔里木河流域近期综合治理工程生态成效评估

基于源流下泄水量及生态输水变化、台特玛湖面积变化、土地覆被状况指数、植被净初级生产力等评价指标,对塔里木河流域近期综合治理规划工程生态成效及成因进行了评估。结果显示：塔里木河阿拉尔水文站年均径流量达45.76×10⁸ m³,台特玛湖水域面积2014年增加至415.67 km²,源流输水量及水流基本到达台特玛湖基本达到综合治理规划要求;整个流域耕地的增加对自然植被的影响较大,毁林开荒现象需要关注;源流区阿克苏河流域和叶尔羌河流域生态系统状况稳定性较好,和田河流域次之,开-孔河流域稳定性较差,开-孔河山区急需拟定应对生态状况变差的措施;塔里木河干流耕地增加较快,上游和中游生态系统结构在维持民生发展的前提下急需调整,下游生态系统结构好转。     

天然林资源保护一期工程生态成效评估——以甘肃小陇山地区为例

天然林资源保护工程是在中国广泛开展的一项重要生态建设工程。本文在构建生态多元评估指标体系的基础上,评估工程实施的生态成效,对于其进一步决策与管理具有重要的科学意义。通过遥感、生态系统质量等多源数据融合,采用生态系统宏观格局、生态系统质量、生态系统服务等方面指标的现状和时空变化特征,评估小陇山地区天然林保护一期工程(2000-2010年)实施成效。结果表明：①工程实施后,小陇山地区落叶阔叶林、落叶阔叶灌木林、草地等生态系统类型的面积大幅度增加,生态系统宏观状况转好,其中黄河流域生态系统宏观状况转好趋势明显好于长江流域。②研究区叶面积指数(LAI)和最大植被覆盖度(FC)在2000-2010年期间的多年变化斜率分别为0.022和0.510,生态系统质量上升趋势明显。其中黄河流域改善程度高于长江流域。③2010年研究区固碳量为700.20 t/hm²,相比工程初期的2000年增加了4.69%;工程实施之后的10年间,研究区水源涵养量呈增长趋势,土壤保持量亦呈增长趋势;就流域而言,黄河流域的生态系统服务的提升程度均更为明显。     

多情景模拟下粤港澳大湾区生态系统服务评估与权衡研究

城镇化快速发展导致区域的生态系统服务衰减,威胁城市的生态安全;掌握城市群地区生态系统服务权衡/协同关系量化,对提升生态系统服务总体效益和维护区域生态安全至关重要。以粤港澳大湾区为研究区域,利用InVEST模型对粤港澳大湾区1995—2018年间产水服务、固碳服务、土壤保持服务、食物供给服务共4项生态系统服务进行评估,设定历史趋势情景、规划情景和生态保护情景,借助GeoSOS-FLUS模型进行2030年生态系统服务情景分析,探讨各种生态系统服务之间的权衡/协同关系。结果表明：① 1995—2018年间,粤港澳大湾区产水服务出现增加趋势,固碳服务、土壤保持服务和食物供给服务出现下降趋势。② 不同类型生态系统服务变化存在明显的区域异质性,产水服务高值区域其值增大,低值区域其值减小;固碳服务低值区域,其值下降更大;除香港外,土壤保持量减小的区域呈零星状分布;食物供给高值及减小的最大值位于东莞、佛山、中山和深圳等中部区域。③ 产水服务在规划情景下达到最佳,固碳服务和土壤保持服务在生态保护情景下最佳,历史趋势情景下食物供给服务最佳,生态系统服务综合效益在生态保护情景下达到最佳。④ 历史趋势情景下生态系统服务之间的权衡程度最大,生态保护情景下各项生态系统服务之间的协同程度较高。基于生态耦合模型进行粤港澳大湾区生态系统服务估算,揭示生态系统服务权衡或协同的变化关系及作用机理,可为区域生态系统服务管理和社会经济发展规划提供参考。     

基于PLUS模型的乌鲁木齐市生态服务价值权衡协同探究

土地利用/覆被变化将干扰生态系统的稳定供给能力,进而对生态系统服务和可持续发展构成威胁。以乌鲁木齐市为研究区,基于斑块生成土地利用模拟（Patch-generating land use simulation,PLUS）模型,模拟了2030年多情景下乌鲁木齐市的土地利用变化,并结合当量因子法、空间自相关分析等方法估算并预测了1990—2030年乌鲁木齐市生态系统服务价值（Ecosystem service value, ESV）及其权衡协同关系。结果表明：（1）1990—2020年乌鲁木齐市土地利用呈现“两增四减”变化趋势。2030年在惯性发展情景下,除林地外其他地类皆遵循历史演变规律;在生态保护情境下,建设用地面积萎缩,生态用地大幅增加;在综合开发情境下,建设用地面积有所增加的同时生态用地面积也处于上升状态;在重点开发情景下,城市建设用地扩张最为剧烈,耕地面积退化严重。（2）1990—2020年乌鲁木齐市ESV整体上呈现“V”型下降态势,共减少59.59×108元。2030年在生态保护情景下和综合开发情景下ESV处于增加趋势,在惯性发展情景和重点开发情景下ESV出现减少趋势。（3）2...     

2000-2018年克孜河流域生态系统脆弱性、服务功能价值及风险评价

在人类活动强度不断增加的情境下,掌握区域生态环境质量现状,可为区域生态风险防范提供科学支持.基于2000、2010、2018年遥感影像数据,采用主成分分析方法、生态系统服务功能价值及生态风险模型,探究克孜河流域生态脆弱性、服务功能价值及风险的时空分异特征.结果表明:(1)克孜河流域重度脆弱区面积明显增长,18年增长20...     

Comparison of ecosystem services provided by grasslands with different utilization patterns in China’s Inner Mongolia Autonomous Region

Although several previous studies in Inner Mongolia examined the effects of ecological conservation on the delivery of ecosystem services, they were often limited in scope (few ecosystem services were assessed) and often suffered from confounding by spatial variation. In this study, we examined the impact of conservation measures (changes in grassland utilization patterns) on the provision of selected ecosystem services in three types of grasslands (meadow steppe in Hulun Buir, typical steppe in Xilin Gol, and semi-desert steppe in Ordos) in Inner Mongolia. We examined five utilization patterns: no use (natural grasslands), light use, moderate use, intensive use, and recovery sites (degraded sites protected from further use). Through household surveys and vegetation and soil surveys, we measured the differences in ecosystem services among the different grassland utilization patterns. We also identified spatial factors that confounded the quantification of ecosystem services in different types of grasslands. We found that light use generally provided high levels of ecosystem services in meadow steppe and typical steppe, with the main differences in the supporting ecosystem services. Surprisingly, we found no consistently positive impacts of strict conservation activities across the sites, since the results varied spatially and with respect to differences in the land-use patterns. Our study suggests that appropriate grassland utilization patterns can enhance the supply of ecosystem services and reduce negative effects on both household livelihoods and the environment.     

焉耆盆地生态系统服务价值对土地利用/覆被变化的响应

运用土地利用/覆被类型动态度、土地利用/覆被程度模型和生态系统服务价值估算模型,分析了新疆焉耆盆地1990-2011年LUCC变化引起的生态系统服务价值的变化。结果表明：（1）在1990-2011年,焉耆盆地水域、湿地、沙地、耕地和建设用地均呈增加趋势,而盐碱地、草地和林地面积呈减少趋势,总体上研究区的土地利用程度为中下水平。（2）在1999-2011年,研究区的生态系统服务总价值总体上呈增加的趋势,其中水域和耕地对生态系统服务总价值贡献率较大,草地和林地对生态系统服务总价值有明显的负贡献。（3）在1990-2011年,研究区的各类生态系统的气候调节、水源涵养和废物处理功能的生态系统服务的总价值远远大于粮食生产和原材料供应功能的总价值。因而对区域的水土资源实行合理与有效的利用是实现焉耆盆地生态系统服务功能维持和可持续发展的关键。     

三江源国家公园生态系统服务时空变化及权衡-协同关系

本文基于“当量因子法”、空间自相关及相关系数等方法,定量分析了1990—2015年三江源国家公园生态系统服务的时空变化及生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明：① 1990—2015年,三江源国家公园生态系统服务价值呈不断上升趋势,从研究初期的542.37亿元增加至研究末期的834.70亿元,增长292.33亿元,增幅53.90%,每一阶段平均增长率为9.01%;长江源园区与黄河源园区生态系统服务价值占比情况与三江源国家公园整体情况一致,水域的生态系统服务价值最高,其次为草地、湿地,其中草地与水域提供了各园区90%以上的生态服务;澜沧江源园区的生态系统服务占比则为草地（70.58%）、湿地（23.58%）、水域（3.38%）。② 空间上,长江源园区及澜沧江源园区的生态系统服务价值呈东南高西北低的特征;黄河源园区则呈现西高东低特征。③ 相关分析表明,协同关系是三江源国家公园生态系统服务之间的主导关系,但各生态系统服务之间的相关程度各异。④ 数量方面,4类典型生态服务之间的权衡与协同关系的Moran′s I指数与相关性系数表现一致;空间分析方面,生态系统服务之间权衡与协同关系的异质性显著。     

不同利用模式下内蒙古自治区草地生态系统服务供给的对比分析（英文）

Although several previous studies in Inner Mongolia examined the effects of ecological conservation on the delivery of ecosystem services, they were often limited in scope(few ecosystem services were assessed) and often suffered from confounding by spatial variation. In this study, we examined the impact of conservation measures(changes in grassland utilization patterns) on the provision of selected ecosystem services in three types of grasslands(meadow steppe in Hulun Buir, typical steppe in Xilin Gol, and semi-desert steppe in Ordos) in Inner Mongolia. We examined five utilization patterns: no use(natural grasslands), light use, moderate use, intensive use, and recovery sites(degraded sites protected from further use). Through household surveys and vegetation and soil surveys, we measured the differences in ecosystem services among the different grassland utilization patterns. We also identified spatial factors that confounded the quantification of ecosystem services in different types of grasslands. We found that light use generally provided high levels of ecosystem services in meadow steppe and typical steppe, with the main differences in the supporting ecosystem services. Surprisingly, we found no consistently positive impacts of strict conservation activities across the sites, since the results varied spatially and with respect to differences in the land-use patterns. Our study suggests that appropriate grassland utilization patterns can enhance the supply of ecosystem services and reduce negative effects on both household livelihoods and the environment.     

The Impact of Spatial Heterogeneity on Ecosystem Service Value in a Case Study in Liuyang River Basin,China

In previous studies the value of ecosystem services was evaluated microscopically by ecological indicators such as soil properties, biomass, carbon storage, oxygen release, water quality, and others. In this paper, the spatial heterogeneity of ecosystem services in Liuyang River basin was studied from the perspective of Geographic Information System (GIS) based spatial relationships by using a combination of geographic data and spatial analysis technologies. The Liuyang River basin was divided into grids with a resolution of 1km×1km. The weights of factors that affect the value of ecosystem services (such as topography, geological disasters, roads, scenic spots, vegetation coverage, and plant net primary productivity) were evaluated using the entropy method and analytic hierarchy process (AHP) in order to investigate the influence of natural and social factors on the value of ecosystem services in a quantitative manner. The results demonstrate that the value of ecosystem services is mainly affected by vegetation coverage, plant net primary productivity, and road network density. The value of ecosystem services grows with the increase in either vegetation coverage, plant net primary productivity, or road network density. Different types of land play different roles in ecosystem services. Cultivated land, grassland, and water each have significant supply and regulating functions while forest has significant regulating and supporting functions. The value of ecosystem services of cultivated land and water that are closely related to human activity is significantly influenced by spatial heterogeneity. In contrast, the effect of spatial heterogeneity on the value of ecosystem services of forest land and grassland that are located in mountains and hills, far away from the human accumulation zone, is insignificant.     

太行山淇河流域土地利用变化对生境的影响

山地作为陆地表面的特殊地域单元,地形起伏较大,生态系统较为脆弱,对全球变化信号有放大作用。因此,研究山地土地利用变化对生境质量的影响,对于权衡区域生态保护与发展及土地资源的可持续利用具有重要意义。本文基于InVEST模型,结合土地利用数据,并从地形起伏度视角,对太行山淇河流域2000-2015年生境质量进行研究。结果表明：①2000-2015年期间,淇河流域土地利用变化表现为耕地、林地面积逐渐减少,草地、建设用地面积逐渐增加。②流域整体生境质量较好,平均生境质量指数均超过0.7,且2015年有明显提升。③淇河流域的生境质量变化受地类变化影响较大。耕地、草地、建设用地由于受到过人为干扰的影响,其生境出现不同程度的退化;采伐、毁林开荒等行为导致林地的生境也开始缓慢退化,但由于林地的植被覆盖度较高,抗干扰能力较强,加上逐渐开始对其进行恢复,生境质量水平依然较高。④该流域生境质量在地形起伏度上的分布特征表现为平坦区和微起伏区以一般等级生境质量为主,小起伏区和中起伏区则以高度重要和极重要等级生境质量为主。     

基于生态敏感性和生态系统服务的黑河中游生态功能区划与生态系统管理

生态功能区划是协调生态保护与经济发展的矛盾、实施区域生态系统管理的重要途径。以黑河中游为研究区,基于基础地理信息数据、自然地理数据和土地覆被数据（1986、1995、2000、2010、2011年）,在生态敏感性和生态系统服务重要性分析的基础上,以最小子流域为基本单元,运用二阶聚类法进行生态功能区划;并依据主导生态系统服务对研究区进行分区管理与生态调控。得出结论：（1）黑河中游生态系统类型以荒漠、草地和农田为主,占总面积的90%;森林、水域、城镇与农村居民点零星分布,所占面积不到10%;1986-2010年,农田经历了减少-扩张-再减少的变化,但城镇与农村居民点一直呈现扩张趋势;（2）西北部生态敏感性明显高于东南部,其中极敏感区（约占24%）主要位于张掖-临泽-高台平原北侧、合黎山、祁连山山前戈壁与荒漠、肃南明花区;高度敏感区（约占58%）分布于走廊中部冲洪积平原;（3）各生态系统服务重要性空间分布格局具有一定的相似性,非常重要和极重要综合服务功能区约占3.2%,位于走廊中部的黑河干流缓冲区内;中等和一般重要地区约占20%,分布在山丹和民乐境内祁连山、焉支山、龙首山附近;（4）黑河中游可分为祁连山森林草地生态区、走廊冲洪积平原农田生态区和走廊北部平原灌丛荒漠生态区3个生态区8个生态功能区,依其主导生态系统服务分为生态保育区、生态协调区和生态控制区3类,进而提出了对应的生态系统管理措施。     

国家屏障区生态系统服务权衡与协同

对不同服务间存在的此消彼长的权衡关系和相互增益的协同关系的正确认知,是开展多种生态系统服务可持续管理决策的前提。2018年国家重点专项“典型脆弱生态修复与保护研究”中明确指出要优化“两屏三带”生态系统服务格局,而服务的优化离不开对权衡与协同关系的准确认知。因此,在国家尺度上开展国家屏障区生态系统服务权衡与协同研究具有重要性和迫切性。本文采用RUSLE模型、CASA模型和InVEST产水模型分别评估国家屏障区2000—2015年土壤保持、固碳和产水服务的空间分布格局,并分析三种服务的变化趋势,采用相关分析法和均方根偏差法量化不同服务在各子屏障带整体和空间上的权衡与协同关系。结论如下：① 国家屏障区的三项服务在空间上均呈现由东南向西北减少的格局, 而在时间上,土壤保持与产水显著增加(p<0.05),增加量分别为 20.64 t/(km ²·a)和4.13mm/a,而固碳呈现微弱的上升趋势(p=0.96),服务的提升有利于保障国家生态安全。② 在各子屏障带整体上,土壤保持、固碳及产水间相关系数基本大于0（p<0.05）,表明三者以协同为主;而在空间上,两两服务间的权衡与协同关系存在着极强的空间异质性,如东北森林带固碳与产水、固碳与土壤保持的权衡关系像元比例分别达49%和27%,且均集中在北部。因此,在进行生态环境建设时,需要同时考虑到整体与局部空间的服务权衡与协同关系的不同,以制定更为合理的生态保护政策。     

黑河流域湿地资源保护对策

黑河流域湿地资源由于管理体系不完善,造成了湿地资源的破坏、锐减和生态质量下降.使得黑河流域湿地资源的保护所面临的形势不容乐观。今后应按照全面保护、生态优先、突出重点、合理利用、持续发展的方针,坚持以保护求持续发展,以发展促湿地生态保护的战略,加强对黑河流域湿地资源的保护。     

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。     

三江源地区草地生态系统服务价值评估

三江源地区的草地生态系统对于维持区域生态平衡和保障社会经济可持续发展具有重要意义。本文基于千年生态系统评估(Millennium Ecosystem Assessment, MA)的生态系统服务分类体系, 采用多种方法对三江源草地生态系统的9 项服务价值逐项进行了评估, 得出2000 年三江源草地生态系统服务价值为562.60 亿元, 其中价值最高的两种服务类型依次为气候调节和食物生产, 分别达259.09 亿元和111.68 亿元, 贡献率分别为46.05%、19.85%。按照草地类型划分, 高寒草甸和高寒草原服务价值分别为490.95 亿元、64.68 亿元, 占总服务价值的87.42%和11.52%。虽然沼泽单位面积服务价值最高, 为4230.77 元/hm², 但在草地生态系统面积中所占比例较低, 总价值相对很低。本文关于三江源草地生态系统的评估结果可以为制定区域生态保护和生态补偿政策提供科学支撑。     

黄土丘陵区生态系统服务供需匹配研究——以兰州市为例

生态系统服务的持续供给是社会和自然可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足需求和提高自身福祉。研究生态系统服务的供给和人类对生态系统服务的需求与消费,分析生态系统服务的供需特征与空间权衡关系,对区域生态系统的管理和资源的有效配置具有重要意义。以兰州市为例,利用全市2017年土地覆被、气象观测和统计年鉴等多源数据,应用InVEST模型、ArcGIS和GeoDA等空间分析工具,计算了研究区产水、食物供给、碳固持和土壤保持等4项服务的供给量及需求量,并对区域内生态系统服务的供需匹配状况进行了分析与评价。结果表明：① 兰州市各项生态系统服务的供给与需求空间异质性显著,各项服务总供给量均大于总需求量,且在不同区域与不同生态系统服务之间存在明显差异;② 兰州市综合生态系统服务供需比为0.039,不同生态系统服务供需匹配状况存在差异,产水服务（0.098）>碳固持服务（0.066）>食物供给服务（0.030）>土壤保持服务（0.001）,且城乡供需匹配差异显著;③ 兰州市生态系统服务供需空间匹配有“高高型空间匹配”、“低低型空间匹配”、“高低型空间错位”和“低高型空间错位”4种类型,且各项服务的主导空间匹配类型有所不同;④ 兰州市各项生态系统服务的供需平衡状况存在明显的协同作用,分别是“高高协同”与“低低协同”。     

黄土高原生态系统服务供需关系的时空变化

明晰生态系统服务供需匹配关系,对实现区域生态安全与社会经济可持续发展具有重要推动作用。本文以黄土高原为案例区,应用InVEST模型、ArcGIS、GeoDA等分析工具,分析黄土高原粮食供应、水源涵养、碳固存、土壤保持等服务的供需量及其匹配关系的时空变化,旨在为黄土高原国土空间格局优化提供决策依据。结果表明：1990—2018年,① 黄土高原除水源涵养服务供给量外,其他生态系统服务供需量均呈上升趋势,且各生态系统服务供给量及土壤保持服务需求量均呈“东南高、西北低”的分布特征,而粮食供应、水源涵养、碳固存服务需求量呈“四周高、中间低”的分布特征;② 各类生态系统服务供需比均呈下降趋势。空间分布上,粮食供应、碳固存服务在黄土高原四周人口密集区供不应求,而其他区域供大于求;水源涵养服务在该区西北部供不应求,但东南部供大于求;土壤保持服务供不应求区集中于鄂尔多斯高原及海北州北部;③ 各类生态系统服务供需均以低低空间匹配为主;④ 粮食供应、水源涵养、碳固存服务供需比的空间分布均以高高集聚为主,而土壤保持服务以低低集聚和高高集聚为主。除土壤保持服务供需比的空间集聚性有所增强外,其他生态系统服务均呈减弱趋势。