典型海洋生态系统服务功能及价值评估——以桑沟湾为例

系统分析了生态系统服务功能及价值评估的研究进展,探讨了海洋生态系统服务功能及价值的内涵。以桑沟湾为例,对该生态系统的渔业生产、气体调节、污水处理、空气净化、滨海旅游、文化价值等服务功能的价值以2004年为评价基准年份进行了评价。评价结果为,2004年桑沟湾生态系统服务功能的价值为10.51×108元。其中直接经济价值(渔业生产)6.86×108元,占总服务价值的65.29%,表征桑沟湾是一个典型的养殖型海湾。这与人们对于桑沟湾的一般认识是一致的。同时我们注意到,桑沟湾生态系统的其他服务价值总和为3.65×108元,该数值占总服务价值的34.71%。作者认为,本文所得结果是桑沟湾也已实现了的生态服务价值,是对桑沟湾生态服务价值的保守估计。

北长山岛森林乔木层碳储量及其影响因子

人工林是庙岛群岛典型的陆地生态系统的组成部分,对维护海岛地区生态环境具有重要作用。采用现有生物量相对生长方程和样地调查数据相结合的方法,以庙岛群岛中北长山岛为研究区,对海岛黑松纯林与黑松×刺槐混交林两种林型的碳储量进行了估算,并分析了土壤质地及其理化性质对海岛乔木层碳储量的影响。结果表明:黑松乔木层平均碳储量为84.00 t/hm2,接近于世界平均水平(86.00 t/hm2);黑松×刺槐混交林乔木层平均碳储量为29.60 t/hm2,高于山东省乔木层的平均碳储量(27.62 t/hm2)。应用因子分析法研究影响乔木层碳储量的主要因子,结果表明:土壤质地、pH值、含水量及含盐量是影响海岛乔木碳储量重要的影响因子。北长山岛土壤全氮、总磷、土壤有机质、碳氮比等其他理化性质对乔木层碳储量影响不是非常明显。

海洋生态系统服务功能及其价值评估研究

本文在系统分析生态系统服务功能及价值评估的研究进展基础上,探讨了海洋生态系统服务功能的内涵。根据我国海洋生态系统的特征,初步构建了海洋生态系统服务功能分类体系,研究了海洋生态系统典型服务功能的价值评价方法。最后,结合国内外研究现状,进行了海洋生态系统服务功能及价值评估研究的展望分析,提出了研究中应注意的若干问题。

典型海岛生态系统服务及价值评估

海洋生态系统服务评估相关研究主要集中在特殊海洋生态系统的评估方面。海岛生态系统兼有陆地和海洋的生态系统特征,生态系统组成、结构复杂,很多的服务表现为岛陆互相交错,难以分别计量。选择庙岛群岛南五岛作为研究区域,研究了其生态系统服务,并进行了价值评估。结果表明:2003年庙岛群岛南五岛生态系统服务总价值为3.08×108元。其中,市场价值占到总服务价值的50.99%,与非市场价值基本持平。对于非市场生态系统服务,如气候调节、废弃物处理等,我们仅计算了目前人们已经认识到和容易计算的生态系统服务部分。因此,该研究仅为对庙岛群岛南五岛生态系统服务价值的保守估算。

海洋生态系统固碳能力估算方法研究进展

气候变化受到全球关注,大气中CO2含量与气候变化息息相关。海洋是地球上最大的活跃碳库,在气候变化中扮演着举足轻重的作用。定量估算海洋中碳元素的吸收、转移、埋藏速率在全球碳循环及全球气候变化研究中有重要意义。目前,海洋固碳能力估算研究包括:利用海-气界面CO2分压差法估算海洋海-气界面CO2交换通量,根据海水中叶绿素含量建立的生态学数理模型法估算真光层浮游生物的初级生产力,234Th—238U不平衡法估算POC输出通量,210Pb定年法估算有机碳沉积通量。但迄今为止的研究工作尚有一定局限性,碳在大气—海水—沉积物3种介质间交换通量间相互影响的研究较少,海洋中碳垂直传输过程的主要影响因素和关键控制因子尚不明确,在海洋生态系统固碳能力估算方法方面国内外还没有统一的规范和标准。为进一步完善海洋生态系统固碳能力的估算方法,今后的工作应注重海洋固碳整套观测技术、分析和估算方法研究,并建立海洋碳汇估算指标体系、指标标准体系、以及评价标准体系,为我国的碳"减排"、"增汇"国家需求提供技术支持。

系统动力学复杂性及其在海洋生态学中的研究进展

海洋生态系统具有开放性、耗散性和非线性等特点,可以借助于系统动力学方法对其研究。系统动力学研究一个不可回避的问题就是系统动力学复杂性。本文在简单介绍几种常见的系统动力学模型及其复杂性问题的基础上,系统阐述了当前系统动力学复杂性在海洋生物多样性的维持、海洋生态系统的物质循环、海洋生物群落结构稳定性、有害藻类的暴发、海洋污染物的扩散、海洋生态毒理动力学、海洋生物资源的开发与管理等方面的应用、研究进展及相关问题。在总结以上研究进展的基础上,本文对系统动力学复杂性在海洋生态学研究中的应用进行了展望。

胶州湾生物-物理耦合模型参数灵敏度分析

参数灵敏度分析旨在评价模型中各参数对模拟结果的影响程度,是参数优化和模型校正的基础步骤,也是认识模型行为的重要工具。所建的胶州湾生物-物理耦合模型包括浮游植物、浮游动物、营养盐、碎屑和溶解氧5类状态变量,对其涉及的50个参数进行灵敏度分析,得到3个非常灵敏性参数、2个灵敏性参数、11个比较灵敏性参数和34个不太灵敏性参数。非常灵敏及灵敏性参数包括浮游植物生长速率(μPRPC)、暗反应修正因子(FAC)、光饱和强度(α)、浮游植物死亡率(μDEPC)和水体消光系数(bla),主要影响浮游植物生长和死亡过程,反映了浮游植物在生态系统中的基础性和重要性作用。这5个参数显著地影响碳和营养盐循环,是整个胶州湾生态系统最主要的影响参数,应优先进行优化。比较灵敏性参数的影响主要表现在营养盐对浮游植物生长或死亡的限制以及温度对光饱和量的限制,浮游动物生长、牧食和死亡过程以及浮游植物生物量对牧食的限制,叶绿素a的生产,缺氧条件下沉积物释放磷以及浮游植物对磷的摄取等过程,这些参数对于各状态变量的灵敏性存在不同程度的差异,从而表征不同的特点。与不太灵敏性参数相关的过程主要为叶绿素a和碎屑消光作用,温度对浮游植物生长、浮游动物牧食、碎屑和沉积物矿化的限制,碎屑和沉积物矿化与沉降,与无机氮相关的大部分过程,溶解氧浓度变化等,这些过程除了受模型内部参数影响外,还在很大程度上受水深、海水温度和陆源污染等外部因素影响。比较灵敏及不太灵敏性参数影响模型局部过程,是模型校正的重要依据,除了非常灵敏及灵敏性参数以外,叶绿素a、浮游动物、碎屑和无机磷四种状态变量可分别根据叶绿素a最大生产系数(K CHmax)、浮游动物一级死亡率(μDEZC1)、有机碎屑矿化率(μREDC)和浮游植物磷摄取的半饱和常数(h UPPP)进行校正。与营养盐相关参数的灵敏度分析表明,胶州湾浮游植物处于磷限制,无机氮主要受陆源排污影响。因此,对无机氮的校正主要通过合理设置沿岸河流径流量或陆源污染物浓度与比例以及无机氮初始场。溶解氧对各参数均不太灵敏。

关于海洋经济若干问题的探讨

文章分析了海洋经济理论研究进展,在此基础上探讨了海洋经济的内涵及主要特征,并针对目前关于海洋经济归属问题的争论,提出海洋经济应划入区域经济的范畴,最后给出了区域海洋经济研究的主要理论。

区域生态系统风险管理的EVR模型及其应用研究

系统探讨了生态风险的成因、内涵 ;结合当前国际上流行的 Va R风险管理模型 ,在生态风险理论有关研究的基础上 ,建立了一类新颖而实用的区域生态系统风险管理模型 - EVR.并对模型的特点、性质、建模思想、参数选取的进一步完善和改进工作进行了详细的阐述 .最后 ,以干旱风险为例 ,对

关于人力资本转化模型的探讨

基于传统的人力资本贡献度量模型 ,本文在提出与界定潜在人力资本与实际人力资本内涵的基础上 ,构建了人力资本转化模型 ,系统的阐述了潜在人力资本向实际人力资本转化的过程。该转化过程具有不确定性和波动性 ,受多种因素的影响。本文从人力资本定价的角度 ,探讨了不同的人力资本定价情况对潜在人力资本转化程度和效率的影响。

海岸带主体功能区划的指标体系与模型研究

文章阐述海岸带主体功能区划的背景、原则、程序及研究现状,构建海岸带主体功能区划的指标体系,给出数据标准化方法和海岸带主体功能区划的综合评价模型。

基于人工神经网络的胶州湾浮游植物生物量模拟

文章首先介绍了BP网络数据标准化、隐层神经元选择、网络训练和有效性检验方法。以2003年胶州湾环境监测资料为基础,建立了多输入单输出的3层BP人工神经网络模型,采用8个水环境因子预测浮游植物生物量(Chla浓度)。检测集样本网络预测值与观测值的相关系数为0.8943,平均绝对误差为11.33%。为避免个别网络输入初值对输出的干扰,采取全局灵敏度的方法,分析了各水环境因子变化对浮游植物生物量的相对影响。结果表明,浮游植物生物量对各水环境因子变化响应的敏感系数顺序为DO>COD>PO4-P>SST>pH>Oil>DIN>SiO3-Si。

用生态动力学模型分析海带养殖对浮游生态系统的影响

以我国近海典型海带养殖区桑沟湾为例,建立了"浮游植物-海带-浮游动物-营养盐-有机碎屑"生态动力学模型,较好地模拟了不同养殖密度下浮游生态系统结构的变化,通过灵敏度分析,研究状态变量对模型初值和参数变化的响应,提出了参数优化的思路。

海岛自然资源资产负债表设计基本思路

中国海岛数量众多，分布广泛，资源丰富。海岛在生态系统保护、经济社会发展和国家权益维护中具有重要作用，但随着海岛开发利用程度不断增强，海岛自然资源表现出明显的受损特征。海岛自然资源资产负债表的编制对协调当前形势下海岛保护与发展具有重要意义。参考相关研究，结合海岛典型特征，本文构建了包含自然资源和生态服务2个一级类、6个二级类和14个三级类的海岛自然资源资产实物类型，提出了海岛自然资源资产负债表实物账户和价值账户的设计方法。本研究成果能够为海岛自然资源资产负债表的编制提供参考，也可为合理开发利用海岛、维护海岛生态平衡提供依据。

国家自然科学基金共享航次计划固定调查断面概述

基于科考船的海洋调查是获取海洋变化第一手资料的重要方式,是孕育海洋科学原创成果的基础。2009年以来,国家自然科学基金共享航次计划实施情况表明,研究项目所需的海上调查“船时”和观测数据得以共享,但不同年份之间同一海域的站位设置及其观测方案变化较大,缺乏相对固定的调查断面研究。为进一步提升国家自然科学基金的资助成效,加强海洋过程的长期变化规律研究,自2020年起国家自然科学基金共享航次计划规划设置了34条固定调查断面,其中10余条固定断面调查要求已在随后的年度申请指南中发布。基于顶层设计思想提出的固定调查断面遵循了“突出重点、承前启后;科学引领、绩效为本;统筹兼顾、分步实施”的设置原则。其中,近海固定断面以生物多样性丰富、生产力水平较高、陆海相互作用强烈、受气候变化和人类活动双重干扰、资源环境问题突出的海域为重点,聚焦近海生态系统健康与服务功能维持、陆海相互作用的资源环境效应等关键科学问题;深远海固定断面则以对全球变化响应敏感、与我国海洋环境和气候变化关联紧密、海洋防灾减灾需求强烈的西太平洋和东印度洋海域为重点,聚焦地球系统多圈层相互作用、极端海洋环境与生命过程等关键科学问题。文章详细介绍了规划设置的34条固定断面的海域分布及其设置的科学思路,其中,我国近海26条(渤黄海5条、长江口3条、东海4条、台湾海峡5条、珠江口1条、北部湾4条、南海4条)、深远海8条(西太平洋6条、东印度洋2条)。应用实践表明,固定断面海上科考既着眼于长期海洋过程与变化规律研究的数据积累,又能兼顾普惠型航次的搭载项目需求,值得继续推动和优化完善。为加强我国海洋基础研究定位观测能力建设,文章还提出应尽快建立固定断面调查技术规范,加强固定断面航次成果的综合集成和应用,有效实施部门之间观测数据共享,以及推动构建以科学问题为导向、国际大科学计划为载体、我国科学家主导的国际合作共享航次。

我国海洋生态系统服务功能及其价值评估研究计划

国家海洋局于2005年启动了为期5年“海洋生态系统服务功能及其价值评估”研究计划。该计划的目标是建立具有我国海洋生态特征,适应我国社会经济发展水平的海洋生态系统服务功能定量模型和服务价值计算方法,并基于GIS技术开发生态系统服务价值评估系统,应用于评估渤海、黄海、东海和南海四大生态系统的服务价值和11个沿海省市区的近海服务价值,同时评估赤潮、病原生物和外来种导致的海洋生态系统服务价值损失,为实现人海和谐的海洋开发产业布局和用海活动提供定量评估技术支持,为基于生态系统的海洋管理提供理论支撑。目前,该计划已经建立了我国海洋生态系统服务功能分类体系、服务功能量化指标和服务价值计算指标体系,完成评估软件系统的设计。

庙岛群岛北五岛景观格局特征及其生态效应

海岛由于自然特征的空间差异、人类活动的日益增强以及生态系统的脆弱性,其景观格局空间分异性明显且生态效应趋于复杂。以庙岛群岛北五岛为研究区,基于现场调查和3S技术,从景观尺度、海岛尺度和区块尺度分析海岛景观格局空间特征,进而探讨景观格局与净初级生产力(NPP)、植物多样性和土壤性质的关系。结果显示:(1)不同尺度景观格局均表现出了空间差异。景观尺度上,针叶林、阔叶林和草地3类植被景观面积最大,斑块密度、边缘密度和平均形状指数总体较高,建筑用地也具有较大规模,其斑块密度较高,平均形状指数处于最低值,裸地也具有一定规模,其各项景观指标处于中间位置;海岛尺度上,随着海岛面积、人口和GDP的增加,斑块密度和人为干扰指数均明显增大;区块尺度上,斑块密度、边缘密度和平均形状指数与海拔呈显著正相关,人为干扰指数与海拔和坡度均呈显著负相关。海岛面积、地形和人类活动分别是北五岛景观格局的基本因子、重要限制因子和直接驱动因子。(2)海岛景观格局的生态效应与尺度密切相关。景观尺度上,各项生态效应指标在不同景观类型上均具有显著差异,海岛尺度上的生态效应指标对景观格局的响应不甚灵敏;区块尺度上,生态效应指标与景观格局指数表现出了显著的简单相关性和偏相关性,但二者结果具有差异。NPP和土壤水分主要受到景观类型和植被生长状况的影响,多样性和土壤养分同时受到景观类型和景观格局破碎度、边缘效应的影响,人为活动强度的增大地带来了各项生态效应指标的降低。控制建设规模、优化景观布局与改进开发利用方式是维系海岛生态系统稳定性的重要措施。

海岛生态脆弱性的内涵、特征及成因探析

海岛生态系统拥有明显且独特的脆弱性,对海岛的生态环境和社会经济构成威胁。准确把握和有效控制海岛生态脆弱性是维护海岛生态系统、合理开发利用海岛的根本前提,一套科学、统一且针对性强的概念体系是海岛生态脆弱性研究的基础。参考相关研究,以海岛生态系统的特殊性为基点,以我国海岛为侧重点,通过梳理和分析大量海岛典型案例,提出并探析海岛生态脆弱性的内涵、特征和成因。海岛生态脆弱性是在独特的自身条件和复杂的系统干扰下海岛生态系统表现出的易受损性和难恢复性,具备长期性、分异性和可调控性的特征;特殊的地理位置、有限的规模大小和明显的空间隔离使得海岛生态系统具有明显的海陆二相性、资源短缺性和独立完整性,与不同类型、不同程度的自然扰动和人为干扰相互作用,形成并加剧海岛生态脆弱性。概念体系的建立能够为海岛生态脆弱性的深入分析与合理调控提供切实依据。

渤海湾大型底栖动物调查及与环境因子的相关性

对渤海湾大型底栖动物和环境因子进行调查,利用多元分析技术对大型底栖动物与环境因子之间的关系进行研究。调查期间共发现大型底栖动物45种,平均密度为406个/m2。大型底栖动物数量空间变化明显,呈现从近岸到外海降低的变化特征。运用典范对应分析(CCA)探讨大型底栖动物与环境因子之间的关系,并采用向前引入法对环境因子进行逐步筛选,Monte Carlo置换检验结果显示,水深、无机氮和溶解氧是影响渤海湾大型底栖动物空间分布的关键环境因子。

近30年来黄河三角洲植被净初级生产力时空特征及主要影响因素

我国拥有丰富的海岸带蓝色碳汇,准确把握海岸带蓝碳生态系统净初级生产力(NPP)状况,辨识不同人为干扰下蓝碳生态系统NPP的时空分布特征具有重要意义。以黄河三角洲为研究区,以近30a(1987年、1995年、2005年、2016—2017年)为时间尺度,通过遥感手段和现场调查,对黄河三角洲NPP时空变化特征及其主要影响因素进行研究。结果显示:(1)近30年来研究区NPP均值和总量呈现先下降又略微增长的特征,2016—2017年度NPP平均值为294.38g C m^(-2)a^(-1),总量为710.05Gg C/a,表现出显著的季节差异。(2)研究区NPP在各行政区、保护区和地表覆盖类型中均表现出了明显的空间分异性;2016—2017年度NPP分区结果显示,不同分区面积由大到小依次为中生产力区(49.5%)、低生产力区(38.3%)和高生产力区(12.1%)。(3)研究区NPP的时空分异性是地表覆盖类型和植被生长状况共同影响的结果,海陆交互作用、开发利用活动和近年来的生态建设是NPP时空变化的主要影响因素。(4)湿地植被和农田是研究区碳汇的主要贡献者,20世纪90年代以来二者NPP均值逐渐上升,在2016—2016年度分别达570.28g C m^(-2)a^(-1)和335.92g C m^(-2)a^(-1);近30年来,湿地植被NPP总量逐渐减少,农田NPP总量则逐渐增加。湿地植被是海岸带蓝碳的典型载体,农田作为位于滨海地区、由湿地植被转化而来、本身具有较高固碳能力和潜力的碳汇类型,可作为海岸带蓝碳的重要补充。