岩溶生态系统脆弱性剖析

生态系统的脆弱性评价对于生态系统管理具有重要作用.在分析岩溶生态系统脆弱性特征和影响因素的基础上,构建了针对岩溶自然系统的脆弱性评价指标体系,涵盖了岩溶生态系统的结构脆弱性、生态过程脆弱性、生态功能脆弱性和人为胁迫脆弱性4个方面,评价指标分别是结构稳定性、多样性生境、能量利用和积累、直接使用价值、石漠化程度和速率等.以不同类型的原生岩溶生态系统的生态基准值作为比较基础,评价系统将现有的退化岩溶生态系统的脆弱性划分为轻微脆弱、中度脆弱、重度脆弱以及系统崩溃4级.     

中国西南岩溶生态系统特征与石漠化综合治理对策

以贵州省为核心的中国西南岩溶区面临双重危机：生态恶劣,石漠化严重;人口贫困,全国1/3强的贫困县分布在该地区。石漠化综合治理需要从岩溶生态系统结构和运行规律出发,重点关注岩溶地下水的开发和可持续利用,水土保持和土壤改良,植被恢复和可适应性的经济植物选择,力求区域生态经济双赢、农民脱贫致富。     

亚热带喀斯特山区的生态系统特征和恢复途径

亚热带喀斯特山区主要分布于中国西南和华南，其地貌以寒武系、二叠系和碳酸盐岩与碎屑岩夹层组成的峰丛洼地和喀斯特谷地为主^[1]。由于生态环境及其脆弱，加之人类活动干扰严重，这使得该区长期以来资源难以合理开发利用，环境日益恶化。随着我国西部大开发战略的实施，环境的恶化，经济的落后和不合理的资源开发利用等问题已引起了地理、岩溶、生态、环境等学术界的高度重视。生态系统的恢复、重建，农业、林业和其他产业的合理规划已成为刻不容缓的问题。     

基于岩溶生态系统特性的水土流失敏感性评价

在岩溶地区大范围内进行土壤侵蚀风险评价需要寻求新的简单有效的方法,建立适合岩溶地区特点的评估模型,才能避免水土流失治理规划的失误。考虑岩溶地区碳酸盐岩成土速率低、存在石漠化等特点,选取土壤允许流失量和退化岩溶生态系统的基岩裸露率,结合年平均降水、坡度、植被指数,在生成各单因素评价图的基础上,在Arcview中完成单因素图的叠加分析,得到贵州省岩溶地区水土流失敏感性综合评价图,并将其划分为不敏感、轻度敏感、中度敏感和强度敏感四级。在此基础上,探讨了贵州省水土流失敏感性的空间分异规律,提出水土流失预防治理的优先区。     

Effects of Fe3+ on Dissolution Dynamics of Carbonate Rocks in a Shallow Burial Reservoir

Dissolution of carbonates in acidic fluids, which has attracted much research attention in recent years, is of great significance for the formation of high-quality reservoirs. The dissolution stage under low temperature and low pressure in shallow burial is one of the most important processes of reservoir dissolution and transformation. However, the dissolution dynamics of carbonate rocks in shallow burial and their formation have been controversial for a long time, and there are still disputes in the dissolution processes about how associated minerals and accessory minerals (e.g., pyrite) in carbonate reservoirs influence the formation of secondary pores. Additional metal ions in acidic fluids can change fluid properties and dissolution processes, and consequently affect reservoir quality. However, there are few laboratory studies done on the effect of associated minerals on the dissolution dynamics of carbonates. To clarify the specific impact of Fe-bearing associated minerals and Fe³⁺ on the dissolution of carbonates in shallow burial reservoirs, six samples of typical carbonate rocks in the Zigui area of Hubei Province, China were studied. The dissolution kinetics of carbonates in dilute hydrochloric acid and sulfuric acid solutions containing metal ions (Fe³⁺/Ca²⁺/Mn²⁺) at ambient temperature and pressure (T?=?25 °C, P?=?1 atm) were studied, by laboratory dissolution experiments combined with numerical simulations using PHREEQC. The results show that the Fe³⁺ is of great significance on the dissolution of carbonate rocks, while the influences of Ca²⁺ and Mn²⁺ are relatively weak. The dissolutions degrees of micritic limestone (ZG-L25), dolomitic limestone (ZG-L7) and dolomite (ZG-D9) were better than the other carbonates under the influence of metal ions (Fe³⁺/Ca²⁺/Mn²⁺) in acid solutions. Therefore, the dolomite reservoir of the Cambrian Qinjiamiao Formation, the dolomitic limestone reservoir of the Tianheban Formation and the limestone reservoir of the Triassic Daye Formation in the Zigui area are potential high-quality reservoirs. The carbonate reservoirs associated with Fe-bearing minerals were easier to dissolve and formed secondary pores under shallow burial. This process is beneficial to the formation of high-quality reservoirs. Moreover, the addition of Fe³⁺ into hydrochloric acid solution may be conducive to improving the reservoirs acidizing effect. Furthermore, the results gave innovative results from multiple perspectives of geo-material science and computational geosciences, which may provide new avenues for in-depth study of carbonate dissolution in shallow burial based on water–rock reaction, chemical dissolution, computational simulation, and geological background.

     

喀斯特生态系统服务价值评价 ——以贵州花江示范区为例

采用频度法对喀斯特生态系统服务类型及指标进行分析,结合中国南方喀斯特环境特征、生态功能区位等因素,构建了石漠化生态系统服务价值评估指标体系;并以贵州花江示范区为例,基于实测和调查数据,采用物质量和价值量相结合的方法对其2010年生态系统服务价值进行评估。结果表明：示范区生态系统服务价值为19 604.71万元。其中,固碳制氧价值11 181.25万元、土壤肥力价值3 051.56万元、产品供给价值为2 850.40万元、涵养水源价值2 521.13万元、土壤保持价值为0.37万元。示范区生态系统服务价值以间接价值为主,占85.5%,直接价值仅占14.5%;生态功能价值主要依靠灌丛、经济林、耕地和疏林生态系统提供,裸岩荒坡尽管是研究区的优势景观,但提供服务价值较低。     

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。     

黔西北喀斯特生态系统中主要植物物候格局

喀斯特作为一种独特的生境,在陆地生态系统中占有很大面积,是开展生态恢复的重点地区.对黔西北地区喀斯特生态系统中主要植物的物候特征及其与非生物和生物因素的关系进行研究表明,观测植物各物候期具有明显的季节性,开花期和果熟期都呈现单峰格局.温度和降雨量与多数物候期时间格局的相关性显著,春季温度升高和降雨量增加促进了植物展叶和开花,落叶期的旬均温与落叶物种比例显著相关.灌木平均始展叶期早于乔木,而乔木更早出现开花高峰.但乔木和灌木在果熟期格局上没有差异.风媒植物的始花期明显早于虫媒植物,开花高峰出现也更早,但两个类群植物开花的持续时间一致.该地区植物物候受到多种因素的综合作用,且不同物候期的主要影响因素不同.探讨植物物候格局对于理解植物与喀斯特环境的关系以及开展生态恢复具有重要意义.     

湖泊湿地生态系统管理研究概述

湖泊湿地生态系统管理一般是根据湖泊湿地生态系统固有的生态规律及其对外部干扰的反应,采取包括能力建设、政策制订在内的适应性措施,保护、恢复及合理利用湖泊湿地。从湖泊湿地生态系统管理概念入手,探究了湖泊湿地生态系统管理的现状与原则,并就湖泊湿地生态系统管理对策进行了简要论述,提出我国湖泊湿地生态系统管理的具体措施,全面提升湖泊湿地生态系统管理水平。通过管理体制、管理规则、管理理念和管理模式的转变,构建我国湖泊湿地生态系统管理新体系。     

岩溶山区不同植被群落土壤生态系统特性研究

自然植被演替成为次生植被、人工林或人工开垦利用后,岩溶山地土壤物理性能退化;沙化现象明显;坡耕地土壤长时间持水供水性能、抗旱性能降低;土壤种子库中草本种子比例大,木本植物种子少,土壤种子库退化更严重。研究区土壤有机质和全N受植被类型和土地利用强度影响明显,坡耕地土壤有机质较林草地系统低,退耕还林还草后,土壤有机质含量稳定增加。与自然植被相比,人工林、次生林系统土壤有机质含量仍较低。从弃耕地→灌草坡→次生林地的演替过程中,土壤种子库生态优势度呈降低趋势,物种丰富度和多样性增加。研究结果认为,岩溶生态系统土地退化的实质是土壤作为水库、养分库和土壤种子库功能的差异退化。     

中国南方喀斯特地貌分区纲要

对热带喀斯特地貌形成的动力学机制和任美锷先生提出的喀斯特地貌演化理论展开讨论,并遵循地貌类型的地带性和非地带性规律,根据地貌形态和成因的相似性,提出我国南方喀斯特地貌分区纲要。根据喀斯特地貌的气候类型,南方喀斯特地区分为:热带喀斯特地貌类型区和非热带喀斯特地貌类型区。根据喀斯特地貌形态组合,热带喀斯特地貌类型区再分为:黔中高原浅碟型峰丛洼地,黔-桂斜坡带漏斗型峰丛洼地和广西峰林平原等3个亚区。根据区域地貌形态,非热带喀斯特地貌类型区再分为:川西、滇西北中高山,滇东高原盆谷,北盘江高原峡谷,黔渝川鄂湘接壤的中低山槽谷,湘中、湘南、鄂东中低山丘陵区等5个亚区。     

红水河梯级电站喀斯特库区土地利用及其生态系统服务价值研究

以遥感数据为基础数据源,通过人机交互判读提取广西大化县1988-2006年土地利用类型数据,并分析该区土地利用变化过程及其驱动力。基于中国陆地生态系统单位面积生态服务价值,对各地类生态服务价值重新赋值,估算近18年来研究区生态服务价值变化过程。结果表明:研究区土地利用变化明显,园地、城乡建设用地、裸岩砾石地持续增加,水田、中覆盖荒草地持续减少,旱地、水域先增后减,有林地、灌木林地、低覆盖荒草地先减后增,土地利用变化有明显的区域差异。脆弱生态环境与生存型经济双重驱动、库区建设、移民安置、人口增长、经济发展及国家政策是导致区域人地关系变化的主要动因。研究区土地利用变化对生态服务功能产生了显著影响,生态系统服务价值经历了先增后减的变化过程。调控区域土地利用方式,加大对国家生态政策实施力度,合理控制城镇建设用地的发展,是喀斯特库区持续发展的有效途径。探讨喀斯特地貌单元中土地利用变化的敏感区县,寻找区域土地利用类型的组合,是促进红水河梯级电站喀斯特库区生态服务价值良性发展的关键。     

基于PSR模型的九段沙湿地生态系统健康评价

以长江口九段沙湿地为例,运用湿地生态系统健康理论和压力-状态-响应(PSR)模型对湿地生态系统的健康进行了诊断评价。首先从湿地面临的压力、生态系统现状以及相应的管理对策等3个层面选取了30个评价指标,构建了九段沙湿地生态系统健康的评价体系。然后通过定量与定性相结合将指标分为5个等级,最后运用综合指数法对九段沙湿地生态系统健康综合指数进行计算。结果表明,九段沙湿地健康综合评价指数为0.77,处于健康状态。同时,九段沙湿地目前所面临压力的评价值为0.707,尚处于能够承受的范围,其主要压力来自于渔业资源无序过度捕捞、外来物种入侵、环境污染、长江来沙量锐减等方面。     

Integrated Management of Forest Ecosystem Services: An Optimization Model Based on Multi-objective Analysis and Metaheuristic Approach

The goal of this research was to implement an optimization model that allows definition of best management strategies in the forest sector. The case study is depicted in a coniferous stand (silver fir—Abies alba Mill.) of Tuscany (central Italy). Four ecosystem services were quantified from biophysical (timber produced, carbon stored, ecosystem diversity, recreational function) and economic (total economic value of the above parameters) perspective. The indicators are aggregated through a multi-objective approach (compromise programming). In the framework of forest seen as complex adaptive systems, different management strategies can lead to emergent reaction of forest functions. Due to nonlinear and non-continuous interactions as well as to the presence of feedbacks and loops among environmental and socioeconomic forest components, results are optimized by means of differential evolution and particle swarm algorithm. The genetic algorithm was applied to minimize the distance from ideal point. The best value of the decision variable (rotation period) was defined for different scenarios based on compensatory level of criteria, constraints and presence/absence of forest thinning. Conflicting trends and trade-offs are highlighted when different criteria were optimized. Among outputs, thinning intervention seems to reduce the performance of several criteria in the study area. Strengths and weaknesses of the model as well as potential future improvements are finally discussed.

     

青海湖湿地生态系统能值分析研究

应用Odum H.T.创立的生态经济系统能值理论与方法,对青海湖湿地生态经济系统进行估算和分析。结果表明,水禽和鱼类太阳能值居首位,能值分别为1.10×1024sej和2.94×1023sej,其能值货币价值分别为1.37×1010＄和3.66×109＄,两者之和占系统总能值的90%以上,是系统的主要产出项;其次为再生能源,总能值为1.96×1022sej,能值货币价值为2.45×108＄;资本投入/产出比能值为1.87×1022sej,能值货币价值为2.32×108＄。能值分析结果表明,应在有效保护和合理利用青海湖湿地生态服务价值的前提下,重点保护青海湖湿地水禽和鱼类资源。此外,今后应大力发展青海湖湿地生态旅游并加强科学研究,提高其资本投入/产出能值。     

全球气候变化背景下生态系统的脆弱性评价

未来100年气候变暖速度将比上一世纪提高2－10倍,势必对生态系统的格局、过程和服务功能产生巨大影响,威胁生态系统和社会经济的持续发展。因此评价全球气候变化背景下生态系统脆弱性是当前全球变化和生态系统研究的主要内容。由于气候变化以及生态系统对其响应和适应的复杂性,生态系统脆弱性评价进展缓慢。本文在阐明生态系统脆弱性概念的基础上,综述了近年来国内外关于气候变化对生态系统影响及其脆弱性评价研究的现状、方法,归纳和介绍了脆弱性评价研究的三种主要方法——模型模拟研究、指标评价研究以及类比研究,指出气候变化的脆弱性评价研究中存在的问题、不足以及今后的发展方向。     

Net Horizontal Payments for Ecosystem Services: An Application in the Beijing-Tianjin-Hebei Region of China

Payments for ecosystem services (PES) are one kind of important tool for environmental protection, and have been widely studied by international scholars and conservationists. Based various definitions of PES from recent articles, we have outlined four principles for PES: parity, measurability, additionality and conditionality, and then have used these principles to develop a formula to calculate a standard for PES. Finding a way to use PES to achieve a win-win relationship between economic growth and environmental protection in the Beijing-Tianjin-Hebei Region (BTHR) is a key task for Chinese government. Synergetic development of BTHR has become a national strategy, like The Belt and Road Initiative. This article employed the formula we developed to calculate the net horizontal PES amounts that each provincial government within BTHR should pay. Our findings show that Beijing should have paid 10.44×10⁹ Yuan (0.4% of Beijing’s GRP) and Tianjin 16.56×10⁹ Yuan (0.93% of Tianjin’s GRP) to Hebei in 2016.     

基于RBFN模型的贵州省石漠化危险度评价

西南喀斯特山区石漠化已成为当地发展的重大障碍,国内诸多学者对此做了大量研究工作。本文在前人研究成果的基础上,选取影响喀斯特石漠化演化的相关指标,运用GIS技术提取各指标数据,建立RBFN模型 (Radial Basis Function Network,径向基函数网络模型),根据不同石漠化危险程度标准,选取12个市县相关数据进行训练,确定网络模型参数,进而对贵州省82个市、县 (自治州) 的喀斯特石漠化危险度进行了评价,结果显示：贵州省西南部的西南-东北沿线为喀斯特石漠化发生的极强危险区、整个西南部为强危险区,北部地区为中度危险区,而东南部地区为轻度危险区,并利用他人研究成果进行了对比验证,发现结果较为理想。