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.     

黑海参(Holothuria atra)对环境沉积物的摄食选择及消化系统功能适应性研究

黑海参(Holothuria atra)是热带珊瑚礁大型底栖动物群落中的代表种类之一,其摄食活动对珊瑚礁生境底质有机物的循环再利用具有重要作用。本文研究了三亚蜈支洲岛典型热带珊瑚礁海域野生黑海参的沉积物选择特征及其触手和消化系统结构功能的适应性。结果表明,黑海参摄取的沉积物颗粒相对较粗,其中粒径0.25mm部分占到了总重量的96.67%。触手上3—6个乳突形成乳突簇[直径(283.00±40.94)μm],适宜摄取大颗粒沉积物。黑海参胃内含物有机物含量显著高于环境沉积物,证实其对有机物含量的选择性;粒径0.25mm部分有机物含量占摄入总有机物量的75%,与环境沉积物中相同粒度的有机物总量占比接近(76%),表明黑海参选择的沉积物粒径范围有效保证了其高效摄入有机质。黑海参前肠的脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶、胰蛋白酶活性最高,同时绝大部分的有机质(98.33%)在前肠被吸收。组织学定量分析表明,黑海参前肠黏膜层厚度最大,占总厚度的56.33%,这与其高效吸收有机质的功能相适应;后肠的肠壁总厚度和黏膜下层、肌层厚度均显著高于前肠和中肠,表明其具有相对更好的弹性和收缩能力,适合于大颗粒有机质的高效输送与排出。研究结果证实,黑海参摄食器官和消化道独特的结构与功能保证了其在珊瑚砂粗颗粒生境中高效摄取有机物。     

北部湾典型海岛生态系统服务价值空间异质性对比研究

基于北部湾海域典型海岛高分1号数据,借助于CART决策树方法,获取了广西北部湾两个典型海岛的景观格局数据,并采用生态系统服务价值计量模型、空间自相关模型及地统计学中的变异函数模型对其生态系统服务价值进行了空间异质性分析。结果表明:团和岛单位面积生态系统服务价值是七星岛的1.08倍,但其变异系数低于七星岛;七星岛由于其地质背景为泥沙岛,景观格局受到人类活动以及自然环境的强烈干扰,趋向于复杂化和破碎化;而团和岛由于所处的外部环境以及自身的地质特征,景观格局呈现出整体斑块化分布状态;团和岛的景观格局主要受到结构性因素的控制,而七星岛则以随机性因素控制为主,选用变程和Moran’s指数来表征其复杂化和破碎化,来决定其优先开发时序,可对前者进行适当开发,而对后者适当进行生态保护;对受到结构性因素影响的岛屿在进行开发时,时序的识别选用变程和Moran’s指数来表征,若变程和Moran’s指数越小,说明海岛整体的景观分布格局趋向于复杂化和破碎化,反之生态系统较好,可进行优先开发。同时本文构建了北部湾海岛生态系统异质性评估与自然资源管理框架,并提出了海岛管理的建议与对策。     

天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应特征

综述了天然气水合物赋存区甲烷渗漏活动的地球化学响应指标的研究进展,分析了应用单一指标识别甲烷渗漏活动各自所存在的问题,包括浅表层沉积物孔隙水中CH_4、SO_4~(2–)、Cl~–等离子浓度随深度的变化;浅层沉积物全岩W_(TOC)(W表示质量分数,TOC表示总有机碳)和W_(TS)(TS表示总硫)之间的相关性及比值;自生碳酸盐岩δ~(13)C和δ~(18)O;自生矿物重晶石、黄铁矿、自生石膏的δ~(34)S;有孔虫壳体和生物标志化合物的δ~(13)C等。结果表明孔隙水中的CH_4、SO4_~(2–)浓度及溶解无机碳的碳同位素组成可以用来识别目前正在发生的甲烷渗漏活动;而沉积物中的WTS、自生矿物的δ~(34)S、钡含量及其异常峰值和生物标志化合物的δ~(13)C等指标的联合使用可以更真实准确地反映地质历史时期天然气水合物赋存区的甲烷渗漏活动。因此,在实际研究过程中,可将孔隙水和沉积物两种介质的多种指标相结合。随着非传统稳定同位素(Fe、Ca、Mg等)和沉积物氧化还原敏感元素(Mo、V、U等)等研究的发展,甲烷渗漏活动地球化学响应指标的研究也将得到拓展,而多种地球化学指标的联合使用将为天然气水合物勘探及其形成分解过程识别研究提供重要的科学依据。     

淡化浓海水日晒盐田原核微生物多样性分析

海滨日晒盐田具有稳定且独特的生态系统。淡化浓海水排入盐田制盐,对盐田生态系统的稳定及盐田的可持续发展具有一定的影响。本研究分析天津汉沽淡化浓海水日晒盐田不同季节不同盐度盐池原核微生物多样性现状及群落结构变化,以期为评估淡化浓海水对盐田原核微生物群落影响提供理论依据。采用温度梯度凝胶电泳和序列测定等方法,分析不同月份不同盐度盐池中细菌和古菌的多样性与群落结构变化。分别采用香农-威纳指数、加权丰富度指数和均匀度指数分析盐田微生物群落多样性、丰富度和均匀度。结果表明,淡化浓海水和溴后水中均未检测出细菌和古菌。不同月份不同盐度盐池样本中细菌多样性变化不大,优势菌主要为γ-变形菌门(γ-Proteobacteria)中的Spiribacter salinus和Pseudoalteromonassp.;古菌仅出现在盐度最高的Ⅶ号盐池中,优势古菌为广古菌门(Euryarchaeota)的Halogeometricum sp.。天津汉沽淡化浓海水日晒盐田中细菌的多样性和丰富度较低,春夏两季细菌群落结构较为稳定,秋冬季节细菌群落结构变化明显。盐度不同的盐池中细菌群落结构变化较大,随着盐度逐渐升高, Spiribacter salinus逐渐取代Pseudoalteromonas sp.成为占主要地位的优势菌种。     

外来与乡土红树种间竞争十五年的群落现状与发展趋势

为了探究经过15年种间竞争后的外来无瓣海桑(Sonneratia apetala)与乡土红树植物秋茄(Kandelia obovata)的群落现状与发展趋势,采用样方法对福建省厦门市同安湾典型红树林群落特征开展实地研究。结果表明:(1)无瓣海桑是无瓣海桑群落中的优势种,而秋茄仅在该群落北侧与无瓣海桑少量混交,秋茄+无瓣海桑群落为种植秋茄和无瓣海桑的茂密混交林;(2)调查幼苗天然更新情况中发现,在两个群落中秋茄均有幼苗自然生长,但均未发现无瓣海桑幼苗;(3)生长状况的调查发现,无瓣海桑长势较秋茄差,其倒伏数量和倒伏程度明显比秋茄严重;(4)无瓣海桑在秋茄+无瓣海桑群落中的生长状况优于在无瓣海桑群落,倒伏程度较轻。综上可见,无瓣海桑在福建省厦门市该研究样地及其周边更新成林和扩散困难,未有入侵秋茄群落的优势;无瓣海桑在风浪环境下,较秋茄更易出现倒伏和枯死等不可逆生长现象;红树林种植过程中采用"外来种+乡土种"的模式,可提高整个林分的抗风浪能力,但需注意种植布局规格的合理性,可避免外来速生快长种与乡土种紧邻混交产生较大的种间竞争,减小对乡土种生长的影响。     

胶州湾潮余流和物质输送之间的关系

基于MIKE21的HD模型,通过模拟得到胶州湾的潮流场,胶州湾在涨急时最大流速1.04m/s,落急时最大流速约为0.96m/s。胶州湾余流总体较小,平均为0.03m/s左右。并在湾内不同位置释放自由粒子,以MIKE21的Particle tracking模型计算出其在潮流作用下的运移轨迹,结果表明粒子大多数运移到湾内近岸区域,少部分在湾口区域附近;在潮流场基础上计算了欧拉余流场,并和粒子运移结果进行对比,表明欧拉余流场在区域流向比较一致时可以表示粒子运动的趋势,为物质迁移、控制污染等方面提供了一定的参考借鉴意义。     

广西涠洲岛珊瑚分布状况研究

文章根据2017年涠洲岛最新珊瑚本底调查资料,对比分析近10年来,涠洲岛珊瑚种类数量、分布状态以及优势物种变化状况。结果表明,涠洲岛珊瑚以造礁珊瑚为主体,高达10科23属41种,其次为分布有较多的柳珊瑚,为4科12属14种,此外也分布有少量的软珊瑚、群体海葵;珊瑚主要分布于近海海岸一带,以0. 5～6 m的珊瑚礁坪生长带为主,具有明显的分带特点;对比2008年调查数据,本次调查发现涠洲岛海域珊瑚优势物种发生了变化,由角蜂巢珊瑚属变为滨珊瑚属,蔷薇珊瑚属不再是优势属,反而新增了蜂巢珊瑚属和牡丹珊瑚属,此外珊瑚覆盖度较2008年出现了下降趋势,表明了涠洲岛珊瑚生存状况受到了人为活动等因素的影响。     

ATS藻板与自然礁石上藻群生物多样性的比较

ATS(algal turf scrubber)系统是一种利用潮间带藻类高效去除富营养化水体中氮(N)、磷(P)元素的水质净化系统, 藻类是支持整个系统最重要的组成部分, 其群落结构与水质净化效果密切相关。该研究基于Illumina MiSeq平台的高通量测序技术对海水水族缸的ATS系统中藻板样品和自然礁石上的藻类进行多样性分析。18S rDNA研究结果表明, ATS系统中经筛选得到藻类优化序列21390条, 其中对丝藻属Antithamnion占主要地位, 占序列总数的22.79%, 其次19.07%序列归入斜纹藻属Psammodictyon; 宋井、展南亭、后宅3个地区的藻类经筛选分别得到88435、87129、106458条优化序列, 主要为分枝色指藻属Chroodactylon、宽果藻属Mastocarpus和日本马泽藻属Mazzaella。ATS系统和自然环境样品共有的优势藻为骨条藻属Skeletonema和仙菜属Ceramium。本实验在研究ATS系统与自然礁石上的藻类群落相似性的同时, 深入探究了其群落结构的差异性, 为进一步优化ATS系统的功能提供了理论依据。     

一种海洋混合层深度的智能识别方法研究

文章提出了一种识别混合层深度的人工智能方法。该方法在温度(密度)与压强(或深度)间建立线性模型, 并且将其系数和方差做成一组表征廓线特征的统计量。初始时为模型设定一个主观的先验分布, 在一个自海表向下移动的窗口内通过贝叶斯链式法则和最小描述长度原理学习新数据, 得到系数均值的最大后验概率估计。用F-检验识别系数发生突变的位置, 以此确定混合层的存在性及其深度。通过2017年2月太平洋海域的地转海洋学实时观测阵(Array for Real-time Geostrophic Oceanography, ARGO)数据进行测试, 并且以质量因子(Quality Index, QI)值作为判断识别混合层深度结果准确性的依据, 发现该方法相比于梯度法、阈值法、混合法、相对变化法、最大角度法和最优线性插值法在识别结果上具备更大的QI值。表明该方法能够准确识别混合层深度。