京津风沙源治理对生态系统服务的影响及其效益核算

京津风沙源区治理工程是国家为改善和优化京津及周边地区生态环境状况、减轻风沙危害实施的一项重大生态建设工程.工程实施以来,区域的土地利用、植被盖度、土壤风蚀等方面发生了深刻变化,也改变了区域生态系统服务的供给.生态系统服务及其多功能性的理论框架与定量化研究,为综合评估区域生态效益,准确厘定生态系统服务变化,深刻理解生态治理工程对区域生态系统服务的作用与影响提供了方法和途径.本文利用多源数据,从生态供给、生态调节、生境支持服务3个方面,计算了京津风沙源区生态系统服务各项指标,结合生态系统服务集成性指数(multiple ecosystem services landscape index, MESLI)和生态系统服务香农多样性指数(ecosystem services Shannon diversity index, ESHDI)等指标,评估了县域的生态系统服务多功能性,揭示了县域尺度综合生态服务的空间格局和集聚规律,阐明治理前后生态系统服务的变化特征及其空间分布,确定各类土地利用和生态系统服务的相关关系,厘清风沙治理与植被恢复工程对区域生态系统服务功能及其多功能性贡献的变化,并对治理区2...     

山地水土要素耦合效应及土地利用的优化配置

针对已有水土要素的耦合研究多强调水土资源的匹配及其对资源开发的影响,而较少关注水分的有效性和土壤养分对生态过程的影响,论文提出了“格局-效应-土地利用优化”的水土耦合研究框架,以水、土要素和其他环境因素的综合作用为基础,在同时考虑经济、社会和生态因素的约束下,对土地利用优化配置过程中的不确定性和风险性进行评估,并考虑土壤、坡度、土壤水、温度等约束因子,协调生态系统服务的权衡关系,对山地垂直带土地利用方式进行优化,提出 水土资源高效利用和生态系统服务提升的途径,为变化环境下的生态功能保育提供科学依据。最后,对水土要素耦合的生态与环境效应及土地利用优化配置的优先研究方向给出建议。     

中国主要陆地生态系统服务与生态安全研究的重要进展*

介绍了国家重点基础研究计划项目“中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全（2009-2013）”执行三年多来的重要研究进展,包括生态系统过程与服务机理、生态系统服务区域综合研究、国家尺度生态系统结构与服务、生态系统服务价值化与生态安全等四个方面。最后概要介绍了项目的后续研究计划。     

青藏高原生态系统对气候变化的响应及其反馈

近几十年来,青藏高原正经历快速的气候变化,高原生态系统因此发生了深刻变化,并对周边地区产生了深远影响.本文围绕青藏高原生态系统结构和功能对气候变化的响应与反馈这一主线,系统总结了气候变化对物候、高山树线、生物多样性、植被生产力和生态系统碳汇功能的影响,阐述了青藏高原植被变化对区域气候的反馈及对亚洲季风的远程影响的研究进展.主要结论如下:气候变暖导致植被返青期总体提前,高原树线位置上升,高寒草原植物物种丰富度和多样性下降;气候变暖总体促进了高原植被生产力、增强了生态系统碳汇功能,但受限于土壤极大的空间异质性和对深层土壤碳动态理解的匮乏,目前对高原土壤碳库及土壤碳汇功能大小的估算仍具有较大不确定性.同时,青藏高原植被变化对近地表气温产生"负反馈"作用;植被活动增强还对东亚季风产生远程影响,导致我国东部夏季降水变化呈现"华南增加-长江黄河中间区域减少"的空间分异格局.未来的研究需要在完善观测体系基础上,加强对高寒生态系统对气候变暖的适应机理及生物地球物理反馈等过程的认知,为优化生态系统管理和保障青藏高原的生态安全提供理论基础.     

系统认知土地资源的理论与方法

耦合格局与过程作为系统认知土地资源的基础要点,为明晰土地系统"格局–过程–服务"级联关系提供理论支撑.识别多功能景观,评估生态系统服务,构建生态安全格局,可为土地资源资产管理和空间规划提供方法保障.     

多尺度土壤侵蚀评价指数

针对不同尺度研究土地利用与土壤侵蚀的关系是自然地理学研究的前沿领域和热点问题. 基于景观生态学的“尺度-格局-过程”原理, 在考虑土地利用、地形、土壤、降雨等影响因素的基础上, 应用尺度转换的方法, 构建了不同尺度土壤侵蚀评价指数, 提出了多尺度土壤侵蚀评价指数的研究思路与方法. 多尺度土壤侵蚀评价指数适用于土地利用与土壤侵蚀的关系评价和多尺度土壤侵蚀评价研究, 为区域土地利用格局的优化设计和多尺度综合研究提供了新的方法.     

区域生态学核心理论探究

随着区域发展一体化,区域生态环境问题日益突出.为此亟需完善区域生态保护理论,建立区域生态学学科体系.本文基于区域生态问题特征,提出"生态供体-生态受体双耦合""生态格局-过程-功能三位一体"和"生态承载力与区域发展相适宜"三大区域生态保护核心理论;指出在生态域内,生态供体和生态受体之间格局完整、过程连续和功能匹配是区域协调的基本特征,建立与生态承载力相适宜的产业结构与布局,提高人居适宜性,是实现人与自然环境协调的关键.该研究为解决当前的区域环境问题提供了新的认识论和方法论.     

本期专题简介

<正>生态系统服务是国际生态学研究的前沿和热点,表现出向生态系统服务机理和区域集成方法两大方向发展的趋势。开展陆地生态系统服务研究,是生态系统恢复、生态功能区划和建立生态补偿机制、保障国家生态安全的重大战略需求。国     

中国典型山地土地利用变化与资源生态效应

山区是土地分布最为复杂的区域,同时也是重要的生态屏障。山区土地利用的空间格局及动态变化都将影响山区生态功能的发挥,因此明晰山区土地的空间异质性特征及其相应的资源生态效应是山区可持续发展的关键。基于中国太行山区、横断山区以及黔桂喀斯特山区等三个典型山区,明确了其土地在垂直及水平方向的空间异质性特征,评估了典型山区产水量、土壤保持、碳储量以及生境质量等生态系统服务,并以中国山地为对象,分析了近30年来植被的变化趋势及其影响因子。     

景观格局与生态过程的关系及其对生态系统服务的影响*

景观格局与生态过程是景观生态学研究的核心内容,两者相互作用,呈现出一定的景观功能,构成生态系统服务的主体。由于人类对自然资源和环境影响的加剧,生态系统面临着严峻的考验,呈现出结构性破坏和功能紊乱的特点。笔者对景观格局与生态过程的耦合及其与生态系统服务的关系进行了论述,并对其在生态系统管理中的应用进行了探讨。     

渐进式生态修复理论

生态修复是建设生态文明和实现可持续发展的重要途径.发达国家学者多主张将生态系统修复至退化前状态,这种模式在生态系统遭严重退化的地区短期内难以推广应用.本研究提出了渐进式生态修复理论,旨在充分考虑生态系统退化状况,分阶段、分步骤地采取"环境治理、生态修复、自然恢复"的修复治理模式,对受损生态系统进行循序渐进的修复.该理论强调在生态监测的基础上,科学选择参考生态系统,并精准定位生态修复目标.渐进式生态修复应当充分考虑气候变化影响,面向"未来"进行修复,而非修复"历史".这种修复模式需要厘清修复场地与流域/区域之间的关联与互馈关系,坚持系统治理的思路;也需要充分利用生态大数据,发挥遥感、无人机等新技术作用.同时,渐进式生态修复需要明晰生态修复与居民生计和人类福祉之间的关系.渐进式生态修复为全球生态系统保护和修复提供了重要理论.     

纵向岭谷区道路网络特征和生态系统变异统计规律

作为景观干扰因子,道路网络对区域生态系统变化和格局特征具有重要的作用,定量分析几者之间的规律性对区域生态系统管理具有重要意义.借助GIS软件,在分析了纵向岭谷区道路廊道、网络特征和生态系统分异的基础上,探讨了道路网络对生态系统格局变化的影响;进一步分析了区域生态干扰和网络特征之间的规律性.结果表明:研究区道路廊道密度和地形、海拔、村落数及其区域生态系统破碎化程度相关显著,显著性在不同道路类型之间也存在差异.随着道路网络的形成和道路密度的增加,道路网络的环度(α指数)、线点率(β指数)和连接度(γ指数)的特征指数增加;区域生态系统总斑块数、斑块密度增加,景观格局指数均匀度、分维数等增加,而最小和平均斑块面积、蔓延度等降低,低等级道路对区域景观具有较大的影响.道路网络的α,β,γ特征指数和区域综合的生态干扰水平(Hd)存在正相关,相关系数在不同时期(1980年,2000年)都达到了显著性水平,说明随着道路网络的发展,生态干扰也随之增加.     

生态系统服务复杂关系研究的机遇、挑战与对策

理解多种生态系统服务之间的相互影响已经成为可持续发展科学的热点与前沿.本文总结了多种生态系统服务间复杂关系的分析方法与模型研究的最新进展,分析了当前研究中的问题和难点,并提出了一种新的交叉学科研究路线,即利用来自基因调控研究的布尔网络模型为生态系统服务间的复杂互动提供建模和模拟分析平台.以食物生产系统的4项基本生态服务的关系为案例,设定1个基本情景和1个调控情景,分析4项生态系统服务的相互关系变化对系统功能的影响.结果表明,运用布尔网络模型可以在简单规则和少量数据的条件下,模拟多个生态服务之间非线性的复杂相互作用,并能为研究调控多种生态服务提供建议.本文是对基因调控网络模拟多生态系统服务间相互关系的能力和合理性的初步验证可为进一步开展该领域研究提供参考.     

西南喀斯特地区水土过程与植被恢复重建*

受地质背景的强烈制约,西南喀斯特地区地表缺水少土,生境异质性高,在人类不合理的土地利用下极易诱发石漠化,是我国生态治理、扶贫攻坚的重点和难点地区。在简要介绍西南喀斯特地区土壤-岩石环境特征的基础上,重点阐述了该区水文-侵蚀过程与规律,探讨了植被恢复现状与治理对策,并提出了未来的发展方向。认为今后应基于水土过程研究,将植被恢复与生态治理和惠民增收有机结合,促进西南喀斯特区域生态与社会经济可持续发展。     

生物多样性和生态系统功能对全球变化的响应与适应:进展与展望*

  人类活动引起的土地利用/覆盖变化、气候变化、大气CO2浓度增高和氮沉降加剧等使得生物有机体的性状、种间关系、分布格局与生物多样性发生改变,进而影响生态系统过程和功能,并最终影响人类的生存和社会经济的可持续发展。应用全球变化实验结合环境梯度研究方法,我们已经就我国主要的森林生态系统和草地生态系统对全球变化的响应与适应作了初步研究。基于已开展的实验研究和数据积累,以协同研究为主要手段,结合我国独特的自然条件,今后将加强以下四个方面工作:①开展长期的多因子实验;②构建动态物种分布模拟体系;③构建数据模型融合系统;④生态系统对全球变化的区域响应和适应性的集成分析。     

纵向岭谷区典型河段生态系统服务价值变化比较

以相同面积的河段生态系统为对象,结合运用生态经济学方法和地理信息处理手段,对比研究了澜沧江和元江河段1985~2000年土地利用及生态服务价值的变化特征,并分析了变化的驱动机制.结果表明,两河段林地面积均有减少,澜沧江河段林地主要转化为旱田,转化率为56.0%,元江河段林地主要转化为居住用地,转化率为42.5%,澜沧江河段各地类面积变化量和变化率均远高于元江河段;澜沧江河段生态服务总价值减少,变化率为15.3%,元江河段生态服务总价值增加,变化率为0.6%.排除自然因素的影响,引起澜沧江和元江河段生态服务价值变化的主要人为驱动力分别是水电开发和农业活动,其中漫湾水电开发对澜沧江河段生态服务价值损失的影响率为93%,农业活动对元江河段生态服务价值损失的影响率为59%;漫湾大坝截流引起的河流输沙服务功能价值损失,是导致澜沧江河段水域服务价值以及河段生态服务总价值大幅减少的主要原因.澜沧江、元江河段林地、草地生态系统服务功能单位面积价值,以及河段间接利用价值与直接利用价值的比值均大大超过全国平均水平,在人类活动的干扰作用下,河流生态系统为人类提供生态系统产品的生产能力增强,维持健康自然生态环境的生命支持能力减弱.     

干旱区生态水文过程研究若干问题评述

评述了干旱区生态水文过程研究的若干进展,提出了临界生态需水量、最适生态需水量和饱和生态需水量的概念,探讨了相应的确定方法。强调了人工植被的建立应在加强对干旱区天然植被格局与生态水文效应、具有水力提升功能植物识别、植物吸收的水分来源、生态需水量及生态地下水水位等方面研究的基础上,从恢复生态学和生态水文学的角度,确定干旱区适宜人工植被的种类组成和格局。     

植被与环境变化国家重点实验室

正植被与环境变化国家重点实验室于2007年10月获得批准建设,其前身为1989年成立的"中国科学院植被数量生态学开放研究实验室".实验室围绕植被与环境变化的国际重大前沿科学问题和国家战略需求开展创新性研究,重点研究植被格局与演变、生物多样性与生态保育、全球变化的响应与适应以及草业生态与可持续性.其发展目标旨在植被与环境变化研究领域取得重大突破,为我国植被及生物多样性资源的可持续利用、生态环境的良性发展及建设生态文明提供理论依据和科学支撑;培养和造就该领域     

我国沙区人工植被系统生态-水文过程和互馈机理研究评述

土壤水分是沙区主要的生态限制因子,沙区植被组成、格局和过程取决于水文过程,植被的演替又改变着水文过程.本文评述了干旱沙区人工固沙植被生态-水文过程研究所取得的进展,并以腾格里沙漠东南缘沙坡头地区人工固沙植被的演变为例,分析了50余年来我国在该领域的主要研究成果,进而结合沙区植被建设存在的主要科学问题,提出了未来研究的重点.     

我国沙区人工植被系统生态-水文过程和互馈机理研究评述

土壤水分是沙区主要的生态限制因子, 沙区植被组成、格局和过程取决于水文过程, 植被的演替又改变着水文过程. 本文评述了干旱沙区人工固沙植被生态-水文过程研究所取得的进展, 并以腾格里沙漠东南缘沙坡头地区人工固沙植被的演变为例, 分析了50余年来我国在该领域的主要研究成果, 进而结合沙区植被建设存在的主要科学问题, 提出了未来研究的重点.