生态系统综合评估研究进展:内涵、框架与挑战

自然生态系统中的所有生物和非生物都具有双重属性,既是生态系统不可或缺的组成部分,也是人类社会可持续发展的基础资源。客观准确地评估生态系统状况,不仅是生态系统生态学所面临的一个科学问题,更是人类可持续发展所面临的一个生态系统综合管理问题。如何客观全面地评估生态系统现状、变化和趋势,是生态学领域研究的热点和难点之一,成为关系着人类社会可持续发展的关键性命题之一。根据当前国内外研究主要成果,从生态系统综合评估的概念和内涵、框架模式和主要内容、发展趋势和挑战等三个方面,梳理和分析了生态系统综合评估的研究进展。基于"社会—经济—自然"复合生态系统角度和社会与生态系统的互动过程,综述了生态系统管理、生态系统服务、生态资产等概念和内涵,讨论和梳理了三者之间的关系。对相关国际组织和政府实施的全球、区域、国家等不同尺度的生态系统综合评估,分析归纳为"生态压力—政策响应"、"生态系统服务—人类福祉"、"服务价值—自然益惠"、"综合状况—变化趋势"等四种评估框架模式。但是,面对多元、综合、复杂、开放的生态系统,基于生态系统与人类社会交互关系的评估框架及相关理论研究、生态系统综合评估指标和方法体系构建、观测技术方法集成和数据同化、时空尺度选择和确定的协同等科学问题,将会成为今后生态系统综合评估发展趋势和挑战。     

净初级生产力的人类占用研究进展

人类活动对生态系统的影响和改变已达到前所未有的程度,如何量化人类活动对生态系统的影响成为了生态学和地理学研究中的热点问题。净初级生产力的人类占用(HANPP)是量化人类活动对生态系统能量流的影响程度的指标。目前HANPP研究开始从理论和方法的讨论及案例研究,转向作为指标应用到生态学和地理学研究的诸多领域,其重要性日益凸显。因此,论文详细介绍了HANPP的概念和估算方法;综述了其主要研究进展;讨论了HANPP的优劣及其适用范围,并着重展望了其与生态系统结构、功能、服务、生物多样性、可持续发展和人类福祉等方面有关的未来具体研究方向和科学问题,以及如何运用其探讨人类活动对生态系统的影响机制。期望启发更多与HANPP有关的研究,推动人类活动对生态系统的影响研究向定量化、系统化及多学科交叉的方向发展。     

生态系统服务价值评估理论框架与生态补偿实践

生态系统服务价值评估是生态系统保护和管理的基础。近年来很多研究对不同尺度和类型的生态系统服务价值进行了评估, 有效地增强了人类对生态系统服务及其与人类福祉关系的认识。但其中一些研究的生态系统服务价值评估结果偏离实际较多, 对生态补偿等生态系统管理实践作用有限。因此需要继续深入探讨生态系统服务价值评估的理论框架, 为客观认识生态系统服务价值提供科学的理论依据。基于上述考虑, 本文在已有研究基础上, 综合考虑了各框架的优点, 总结出完整的生态系统服务价值评估理论框架, 并强调了评估的经济学基础、研究尺度及利益相关者问题。该理论框架要求以人类的支付意愿(Wish To Pay, WTP)为基本原则对生态系统服务进行合理估价, 并将各项服务的具体价值分配到不同尺度的利益相关者。这可以增强价值评估结果的应用价值和可操作性, 为生态补偿标准及对象的确定提供指导性帮助。     

生态系统服务变化的驱动机制研究进展

近年来,全球及区域生态系统服务均呈现出快速变化趋势,分析研究生态系统服务变化的驱动机制有助于精准模拟未来生态系统服务情景,进而服务于生态系统管理决策的科学制定。虽然已有部分研究探讨了土地利用或气候变化对生态系统服务的影响,但生态系统服务变化的驱动机理与应对策略亟待全面揭示。为此,该文回顾总结了国内外关于生态系统服务变化驱动机制的研究成果,并分析归纳了生态系统服务变化的主要驱动因子与未来模拟技术,结果发现:(1)土地利用与气候变化是造成生态系统服务变化的主要因素,且相互作用共同驱动生态系统服务的变化;(2)生态系统服务变化的单影响因子识别取得较大进展,但多种影响因子的交互作用及其在生态服务变化中贡献亟需清晰分解;(3)基于遥感与气候模型的多情景模拟是预测未来生态系统服务变化的主要手段,但需要科学模拟多因素交互作用下的综合影响及其应对途径;(4)未来研究应加强人类活动对生态系统服务影响的分解与模拟,研发区域生态系统服务对重大生态工程的时空响应与探测技术,以科学指导区域生态保护建设与规划布局。     

基于空间与区域视角的生态系统服务地理学框架

生态系统服务研究现已成为国内外的研究热点。回顾生态系统服务研究的历程可以发现,研究范式正在从自然科学研究范式向自然科学与社会科学综合研究范式转向。生态系统服务研究更加重视时空异质性、更加关注流动性与区域效应,更加强调生态系统服务对人类福祉的作用。在生态系统结构、过程与功能─服务─人类收益与福祉级联框架中,地理学的主要分支都可以找到自身的研究议题。在此过程中,逐渐建构起来的生态系统服务地理学,不仅可以为生态系统服务研究提供学科支撑,同时可以丰富和拓展地理学的研究内容。本文在评述生态系统服务研究历程和发展趋势的基础上,分析了地理学参与生态系统服务研究的逻辑必然性以及面临的机遇与挑战。为了推进生态系统服务研究的“地理化”转向,我们提议发展生态系统服务地理学,并初步描绘了生态系统服务地理学的学科框架,包括定义、研究范畴、研究内容及主要研究议题等。     

生态系统服务研究的进展与挑战(英文)

生态系统服务研究虽然起步相对较晚,但在最近的十多年里却取得了长足的发展。通过述评生态系统服务研究的进展与挑战,本文得出了以下几点结论:(1)生态系统服务在生物圈中无处不在,但学术界对它们的认识却不尽相同。为了使得生态系统服务这一概念能够在生态保育和人类福祉评估中发挥重要作用,需要根据研究目的和管理决策的要求对其作出清楚的界定,并且根据所研究的生态系统服务的相关特征对其进行恰当的分类。(2)生态系统服务是人类福祉的源泉,它们具有复杂性、空间尺度、公私物品特征和收益依赖性。认识生态系统服务的这些基本特征是测度、模拟、评价和管理生态系统服务的重要前提。(3)生态系统服务的需求、供给与使用是联系生态系统与人类福祉的不可或缺的重要环节,它们事关生态保育和社会公平等重大问题;为了制定科学的生态系统服务管理决策,需要对它们开展跨学科、跨部门、跨地域的综合研究。(4)生态系统服务具有包括效用价值和非效用价值在内的多重价值属性。在制定生态系统服务管理决策的过程中,各种价值会在一个共同、但并非总是公平的决策平台上相互交叉、补充与制衡。因此,生态系统服务的价值评估应当构建与使用多准则的综合价值评估体系。     

连接多层次人类福祉的生态系统服务分类框架

千年生态系统评估提出将"生态系统服务与人类福祉"作为未来生态学研究的核心内容,相关研究日益增多。然而,当前学界对生态系统服务的定义和分类仍存在争论,概念的混乱导致研究中对服务理解的分歧。本文在综述国内外主要生态系统服务定义和分类方案的基础上,利用从生态系统服务到人类福祉的服务级联框架,辨析生态系统服务形成过程中不同级联的联系和区别,探讨人类福祉的内涵及其与生态系统服务的联系,提出使用终端生态系统服务来连接生态系统与人类福祉,以此建立连接服务与多层次人类福祉的服务分类框架。根据终端生态系统服务所产生收益与不同层次人类福祉的关联,将生态系统服务划分为福祉构建、福祉维护和福祉提升3 大服务类别。这种服务分类框架可为生态系统服务评估以及服务与人类福祉耦合关系的相关研究提供帮助。     

生态系统服务消耗：概念框架与中国西部案例

由于人为因素和自然因素的共同作用,全球生态系统正经历着巨大的变化。而这些驱动因素中,只有人为因素可进行调控。本文以人类对生态系统服务的消耗为着眼点,分析人类在获取舒适生活的过程中与生态系统形成的相互作用。研究从回顾生态系统服务消耗研究入手,建立了将生态系统服务、生态系统服务消耗和生态系统管理三者相联系的概念框架,并构建了生态系统服务消耗研究模型。同时,进一步以中国泾河流域为案例,对模型在生态系统服务直接消耗模式研究中的应用进行了实证研究和探讨。     

青藏高原草地生态系统碳收支研究进展

陆地生态系统碳收支仍然是当前全球气候变化研究的重要内容,青藏高原作为全球气候变化的敏感区,使青藏高原草地生态系统在区域碳收支平衡中占有主导地位,但研究方法等不同使得碳收支估算结果存在很大的不确定性。气候变暖在一定程度上提高了高寒草地生态系统的植被初级生产力和生物量,由此补偿了气候变暖导致的土壤有机碳分解释量,使青藏高原草地植被仍然发挥着碳汇的功能。而人类放牧活动对草地生态系统的影响较为复杂。因此,如何区分气候变化和人类活动对生态系统的影响机制,定量评价未来气候变化和人类活动影响下,青藏高原生态系统碳源/汇格局的可能变化,是一个非常重要的研究方向,也是一个极大的挑战。     

生态系统退化的人类响应（英文）

生态系统为人类提供了必要的服务,其中大部分是没有市场价格的,因此被认为是"自然的免费赠品"而被大量使用。近年来由于快速的工业化和城市化,不断增长的人口已经使人们认识到生态系统服务也是有限的。环境退化是用来描述生态系统服务的损失或损害的常用指标,而移民往往是环境恶化的后果。那么,生态系统服务退化到什么程度才足以导致人们搬迁?本文通过对移民和环境退化相关文献的综述,力求寻求及时监测生态系统退化状况、避免人类承受生态移民痛苦、探求不同环境下人类更好地生存与发展的途径。     

生态系统服务供给安全阈值视域下喀斯特地区生态安全演变

以贵州省为研究对象,基于生态系统服务价值构建供给安全阈值与生态安全评价模型,研究生态脆弱区生态安全时空演变。结果表明,2005—2018年：① 贵州省生态系统服务总价值从7875.38亿元增加到18 072.89亿元,年均增长6.60%,集聚高值区主要分布在黔东南州、黔南州和黔西南州等。② 贵阳市生态系统服务供给价值低于供给安全阈值,生态系统提供服务无法满足人们最低生存保障需求;其余地区生态系统服务价值仅比供给安全阈值略高,且呈减少变化。③ 贵阳市生态安全指数小于1,生态系统处于不安全状态;其余地市生态安全指数与生态安全度均呈降低变化。④ 各地市人类活动强度指数与生态安全指数、人均生态系统服务价值呈显著负相关。     

《中国西部生态系统综合评估》评述二

《中国西部生态系统综合评估》是由中国科学院地理科学与资源研究所所长刘纪远研究员主编、气象出版社2006年出版的一本专著（英文简写本于2005年已南气象出版社出版）。人类依赖于生态系统。地球上的各种生态系统在它们自然地发挥各自功能时,能够提供用于维持这个星球上的所有生命的各种材料、条件和过程,包括人类的生活。     

洞庭湖区湿地生态系统健康综合评价

湿地与海洋、森林并称为地球三大生态系统,湿地退化速度远大于其他生态系统,从而使得湿地健康评价与分析成为湿地领域研究的重点内容之一。本文以生态系统健康及压力-状态-响应模型为研究方法,综合利用遥感、野外实测和社会统计等多源数据,建立一套湿地生态系统健康评价指标体系,集成利用遥感和地理信息技术建立湿地生态系统健康评价模型,实施湿地压力、状态、响应、健康分析,揭示了洞庭湖湿地生态系统健康状况的空间分布规律。研究结果表明:(1) 洞庭湖区31%的湿地面临人类干扰压力较大,19%的湿地状态较好,82%的湿地生态系统发生很大变化。(2) 湿地的总面积在人类活动的干预下逐渐缩小,湿地综合健康较差、一般和较好的区域分别占总面积的6%、75%和19%,缺乏健康状况最好及最差的区域。(3) 湘阴县、沅江县及岳阳县的湿地生态系统健康状况较好,益阳县较差,安乡县等12个县市一般。     

对生态系统服务研究的几点新认识

生态系统服务的研究因能更好地体现人与自然的相互作用关系而成为生态学研究热点之一。为了更准确的把握生态系统服务的未来工作重点,本文首先按照研究的时间和内容,依据代表性文章和大型国际研究计划,把生态系统服务的研究进展分为三个阶段,并指出了不同阶段的研究重点：{1}以基础理论研究为主的初步发展阶段;{2}以生态系统服务价值评估等实证研究为主的发展阶段;{3}以生态系统服务评估应用为主的蓬勃发展和自我完善阶段。其次,作者总结了目前研究过程中存在的亟待解决的若干问题,主要包括：对相关概念的正确理解和使用,对评价指标、评价尺度的选择,以及评价过程中的经济学问题、评价标准统一化问题等。最后,根据生态系统服务研究发展阶段以及当前实践工作中存在的问题,提出了生态系统服务研究的工作重点为：{1}引入模型,加强模拟研究;{2}确立统一评价标准,加强对比研究;{3}人类行为—生态系统服务—人类福利三者相互作用研究;(4)典型区的生态系统服务评价研究等。     

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。     

生态系统服务在土地利用规划研究和应用中的进展——基于文献计量和文本分析法

生态系统服务与人类福祉和区域可持续发展息息相关,是区域土地利用规划的重要考量因素。为此,论文利用文献计量和文本分析法,分析了1997年以来生态系统服务概念、方法和相关高频关键词在土地利用规划研究及实践中的应用。结果表明,近年来土地利用规划研究对生态系统服务的关注度越来越高,相关论文发表量和引用量均呈逐年稳步增长趋势。1997—2017年间,共有121篇中文论文涉及生态系统服务在规划中的运用,总引用量达到2252。与此同时,从全国到地方的《土地利用总体规划》文本中,与生态系统服务相关的关键词的词频总量在升高。生态系统服务相关关键词出现的频次从1997—2010版规划的14630次增长到2006—2020版规划的25467次,增长率达到74%。其中,规划文本对供给及支持服务关注度较高,而对调节及文化服务关注度较低。未来需要进一步发展科学有效的方法,将生态系统服务应用到规划实践中,并在规划文本中加强对调节及文化服务的重视,切实为生态文明建设服务。     

泥炭地与全球变化

近半个世纪来，由于人口数量的急剧增加，人类对自然资源的不合理利用，导致全球的生态环境发生了急剧变化，以全球变暖为标志的全球变化(global change)成为当今国际社会日益关注的主题。按照最近国际地圈与生物圈计划(IGBP)的解释，全球变化应包括大气成分的变化、全球气候变化、土地利用和土地覆盖的变化、生物多样性变化、人口增长、荒漠化等内容。全球变化对所有生态系统均产生了影响，甚至对脆弱的生态系统如泥炭地(peatland)构成了严重威胁。     

旅游景观生态系统功能优化研究初探

在旅游业迅速发展与快速蔓延的趋势下,如何协调旅游目的地的人地关系,促进区域的可持续发展,是极 具理论与应用价值的科学问题。研究利用景观生态学的基本原理,从要素相互作用关系出发,将旅游景观生态系统 的功能视作各要素相互作用所形成的相应于人类社会需求的表现形式。在此基础上,分析了功能的类型、特征与结 构,总结了功能变化的影响因素,并强调促进要素协调与优化空间配置是实现旅游景观生态系统功能优化研究的 重要途径。     

基于土地利用变化的典型喀斯特城市流域生态系统服务功能研究（英文）

揭示喀斯特城市流域土地利用对生态系统服务功能的影响机制,对喀斯特地区的社会经济发展与生态环境保护具有重要意义。本研究以贵州典型喀斯特城市流域—南明河流域为例,基于Arc GIS技术平台揭示了2000–2020年3个时期流域的土地利用时空演变规律,采用In VEST模型对流域不同土地利用类型的生态系统服务功能进行了系统评价。结果表明：（1）流域土地利用以林地、耕地和草地为主,土地利用变化方式主要表现为建设用地的增长,增长了13.07%;(2)流域水源涵养功能显著提升,碳储存功能略微减弱,空间上两者的物质量均呈现东北高、西南低的分布特征;（3）林地对流域水源涵养和碳储量的贡献率均超过57%,林地转为建设用地,耕地转为林地分别是生态系统服务功能减弱和增强的两种土地利用变化形式。本研究可为喀斯特生态脆弱区土地利用结构优化、水土资源开发和生态系统可持续管理提供重要数据支撑与科学参考。     

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。