黄土丘陵区典型植被生态系统功能的权衡关系

为探究黄土高原植被恢复形成各群落生态系统功能权衡关系,本研究以植被恢复形成的灌木、自然草地、撂荒草地及乔木群落为对象,采用均方根偏差法(Root mean square deviation,RMSD)研究了生物量生产、土壤含水量、土壤养分含量、物种多样性4种生态系统功能差异及其权衡关系。结果表明:各植被类型间生态系统功能差异显著;各植被类型最高权衡均出现在生物量与其他生态系统功能间,RMSD在0.27~0.53间变化;乔木群落生态系统功能严重失衡,需要降低生物量促进各功能协调发展;灌木群落和自然草地群落生态系统功能中度失衡,是较为适合该区域的植被恢复的类型,两种群落分别需要改善土壤养分含量和土壤含水量;撂荒草地失衡程度最轻但生态系统功能低下,需要提升物种多样性及生物量。研究结果为黄土高原植被恢复调控与可持续发展提供依据。

云南省沼泽湿地生态系统服务功能价值评价

以2021年为基准年,将云南省沼泽湿地生态系统服务功能划分为供给服务、生态调节服务、支持服务和社会服务4类,估算各类服务价值。结果表明,云南省沼泽湿地生态系统年服务总价值量为303.29亿元,单位面积价值量为74.74万元/(hm^(2)·a);在4类服务功能中,生态调节服务价值(169.63亿元)>供给服务价值(115.51亿元)>社会服务价值(13.41亿元)>支持服务价值(4.74亿元);各州市沼泽湿地供给生态服务价值最高为迪庆州(155.70亿元)。该结果旨在为云南省沼泽湿地保护管理与生态保护补偿政策制定提供科学依据。

天山北坡中段草地生态系统多功能性对放牧的响应

生态系统多功能性(EMF)是指生态系统能够提供多种服务和功能的能力。放牧是草地资源实现开发和利用的主要途径之一,但草地EMF对放牧干扰的响应尚不明确,且其驱动因子仍不清楚。以天山北坡中段草地生态系统为研究对象,基于野外植物群落调查和室内土壤理化性质分析以及微生物高通量测序,探讨轻度放牧、重度放牧和未放牧处理下草地EMF的变化规律。结果表明,(1)相较于重度放牧,轻度放牧显著提高草地生产力、土壤碳养分、土壤氮养分、土壤磷养分、土壤钾养分等生态系统单一功能以及多功能性(P<0.05)。(2)线性拟合结果表明,草地生态系统单功能和多功能性与植物Shannon⁃Wiener指数、土壤细菌Shannon⁃Wiener指数、土壤真菌Shannon⁃Wiener指数、土壤含水量之间呈显著正相关关系(P<0.05),与土壤容重呈显著负相关关系(P<0.05)。(3)通过结构方程模型总体来看,放牧能够直接对EMF产生负向效应,也可通过植物多样性和土壤细菌多样性及其二者之间的相互作用间接地对EMF产生负向效应,并且同时考虑多个生态系统功能对放牧的响应可以更好的反映整个生态系统的变化。研究强调了植物群落多样性和土壤微生物群落多样性对维持草地生态系统功能及多功能性的重要性,轻度放牧处理是更好地保护生物多样性及维持草地EMF的可行策略,该结果揭为合理制定天山北坡中段草地生态系统的可持续经营和管理提供了理论参考。

森林生态系统服务多功能性:概念、指标和经营模拟模型

森林生态系统同时提供多种功能和服务的能力,被称为森林生态系统多功能性,可分为生态系统功能多功能性和生态系统服务多功能性。近年来,生态学领域对生物多样性与多功能性关系机理、多功能性驱动因子等进行了大量研究,这些研究持续成为热点。然而,这些研究成果在实际应用,尤其是在指导森林经营实践方面,尚显不足。森林经营一直以实现多种功能或服务的最大化为目标,但目前还缺乏与生态学中多功能性理论研究的有机联系,迫切需要将二者结合。本文对国际国内森林生态系统服务多功能性的概念、指标、评价方法、经营模拟和优化模型进行了综述,认为预测森林生态系统服务及多功能性、在森林经营单位层面实现多功能性最大化是将来的研究方向。因此,需要加强森林经营模型模拟研究,寻找减少不同服务间冲突、增加协同(即增加多功能性)的经营策略,回答森林经营和气候变化如何影响生态系统服务间的权衡和协调关系及其时空变化等理论和实际问题。

放牧强度对短花针茅荒漠草原生态系统多功能性的影响

生物多样性与生态系统功能之间的关系备受关注,但是过去的研究很少关注生态系统的多功能性(Ecosystem multifunctionality, EMF)。因此,本研究以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为对象,在测定植物群落生物量、土壤有机碳和多种土壤酶活性等11种生态系统功能的基础上量化EMF,并探究不同放牧强度(对照,No grazing, CK;轻度,Light grazing, LG;、中度,Moderate grazing, MG;和重度放牧,Heavy grazing, HG)对植物多样性与EMF的影响。结果表明:放牧导致植物多样性、单一生态系统功能和EMF显著降低(P<0.05),不同放牧强度下EMF分别是0.6,0.25,-0.18和-0.78。不同放牧强度下,大多数生态系统单一功能都与植物多样性显著正相关(P<0.05)。EMF与植物多样性指数线性正相关,香农维纳指数与EMF的拟合结果最好,是预测EMF变化的最佳指标。因此,为实现荒漠草原生物多样性保护和多种生态系统服务和功能的可持续性,在草地管理中可适当降低载畜率。

基于生态系统服务功能的兰西城市群高质量发展思路研究

兰西城市群是黄河上游地区经济发展的重要增长极,也是我国重要的生态安全保护屏障和生态系统服务供给源。为给兰西城市群高质量发展相关政策制定和推进实施提供新的视角及理论参考,对该城市群的基础条件、空间保障能力、产业支撑水平、环境承载能力等已有研究进行梳理,阐述了兰西城市群高质量发展与生态系统服务功能的联系,通过构建基于生态系统服务功能的兰西城市群高质量发展思路研究框架,建立城市群由自然生态系统服务功能向“生态-经济-社会”复合系统功能转化的路径。兰西城市群高质量发展的研究重点在于:保障生态系统支持服务功能,以筑牢一体化地缘环境基础;发挥生态系统调节服务功能,以破解自然生态环境条件的约束;释放生态系统供给服务价值潜力,以加快自然资本绿色价值转化;赋能生态系统文化服务功能,以良好生态增进民生福祉等。

近十年雄安新区景观格局动态变化及生态系统服务功能评价

为深入了解和解析雄安新区景观格局的时空特征及其生态发展趋势,利用2013-2022年间4期典型的遥感影像数据,结合Google Earth影像,通过支持向量机分类和目视解译法获得雄安新区的土地利用分类图,综合运用GIS技术和InVEST模型分析等方法,对近10年雄安新区景观格局变化特征及其生态质量进行分析评价。结果表明:(1)2013-2022年期间,建设用地、开阔水体、林地持续增长,其中林地在2017年以后呈快速增长趋势,占雄安新区总面积比例由10.75%增长到31.79%,耕地由于转出较多面积缩减迅速,主要转出为林地、开阔水体和建设用地,白洋淀湿地面积增加。(2)开阔水体、水生植被、耕地的景观破碎化程度在逐年增大,林地的空间连通性持续向好。雄安新区景观形状指数增加,其中,2022年景观丰富度最大,景观中优势斑块类型连通性增强,大比例斑块增加。(3)10年间,研究区碳储量增加60.59×10^(6)MgC,优良类生境区域面积和差等生境质量面积呈上升趋势,中等生境质量面积减小33.66%。需重点关注耕地、农村建设用地与城区的交汇处、交通道路与生态源地交汇处等的生态节点的建设及其生态功能的提升。

内蒙古大兴安岭土地利用格局和生态系统服务功能的时空演变特征

[目的]内蒙古大兴安岭作为独特山地生态热点地区,研究其土地流转和强度对生态系统服务功能的响应关系,为推进该地区科学配置土地利用格局、促进生态可持续发展提供理论依据。[方法]基于1990—2022年5期遥感影像,在县域尺度上综合运用InVEST-CASA模型和四象限模型法,评估5种典型的生态服务功能(生境质量、碳储量、水源涵养量、土壤保持量和植被净初级生产力)变化,并研究土地利用强度(LUI)时空演变与生态系统服务功能相关性。[结果](1)1990—2022年,研究区土地利用格局稳定,农田、草地和林地(天然林、人工林)是内蒙古大兴安岭主要组成地类。(2)生态系统服务功能呈北高南低缓慢退化态势,生境质量和土壤保持量逐年下降,产水量和植被净初级生产力波动式衰减,碳储量增速减缓。(3)由于土地利用格局变化和利用强度增加,生态系统服务功能综合值与土地利用强度之间呈现负相关,受其影响较为显著的县域主要分布在该研究区的东南侧。[结论]内蒙古大兴安岭生态系统服务功能存在明显时空异质性特征,合理优化土地利用格局可以有效提升内蒙古大兴安岭地区生态系统服务功能。

天保工程对京津冀地区天然林资源及生态系统服务功能影响的研究

为评估实施天然林保护工程后京津冀地区天然林资源现状以及生态系统服务功能价值,为京津冀地区天然林协同保育提供技术支撑。采用国家二类森林资源清查数据,利用主成分分析法和层次分析法,构建最优模型,评价研究区内天然林生态系统服务功能及质量状况。结果表明,天保工程实施后,京津冀地区天然林资源数量、单位面积蓄积量逐年稳步增加,天然林蓄积量从天保工程实施前的3488.73×10^(4)m^(3)增加到7599.14×10^(4)m^(3);天然林生态服务功能物质量和价值量衡量指标均显著增加,相较于天然林保护一期工程初始,涵养水源量增长了28.69×10^(8) m^(3)·a^(-1),价值总量增加了550.19×10^(8)元·a^(-1),表明京津冀地区天然林提供生态服务的潜力较大;构建的天然林质量综合评价体系中,影响最大的准则层是森林生产力指标(0.41),对准则层影响最大的5个指标为龄组(0.2001)、平均胸径(0.1801)、每公顷株数(0.0925)、平均树高(0.0853)及海拔(0.0493);天然林质量总体处于中等水平。经过实施天然林保护工程,京津冀地区天然林资源量呈逐年递增趋势,提供生态服务的能力逐渐增强,但现阶段区域天然林的质量还普遍不高,有较大提升空间;实施调整优化龄组结构和林分密度等经营措施可以提升京津冀地区的天然林质量。

生态系统服务多功能区时空变化及其影响因素分析:以青藏高原生态屏障区为例

生态功能分区是生态系统管理的重要环节,基于生态系统服务簇进行生态功能分区对维持生态系统的可持续性具有重要意义。以青藏高原生态屏障区为例,采用生态系统服务和权衡的综合评估模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs,InVEST)、修正通用土壤流失方程模型(Revised Universal Soil Loss Equation,RUSLE)和卡内基-阿梅斯-斯坦福模型(Carnegie-Ames-Stanford Approach,CASA)评估产水量、土壤保持、固碳和生境质量,在县域尺度上基于主导的生态系统服务类型将研究区划分3个生态系统服务多功能区(生态调节多功能区E1、生态供给多功能区E2和生态支持多功能区E3),并分析了生态系统服务多功能区的时空变化及影响因素。结果表明:(1)与2000年相比,2015年青藏高原生态屏障区产水量和土壤保持减弱,固碳和生境质量提高;(2)青藏高原生态系统服务多功能区时空变化主要是E1和E3之间的相互转化;(3)降水是影响青藏高原生态系统服务多功能区空间格局形成的最主要因素,人口密度是增幅最明显的因素。社会经济因素和自然因素的共同作用加强了多功能区的相互转化。该研究结果可为青藏高原土地多功能属性的管理和国土空间整体功能的提升提供价值参考。

特定模型与GIS结合的生态系统服务功能评价及分区研究——以黔北芙蓉江流域绥正道地区为例

黔北芙蓉江流域绥(阳)正(安)道(真)地区是以“三区四带”为核心的全国重要生态系统保护和修复重大工程总体布局中长江重点生态区的重要组成部分,是长江上游重要的生态安全屏障,对其开展生态系统服务功能评价及生态功能区划是区域生态系统全要素一体化保护和系统治理的重要基础。本研究基于水量平衡方程模型、RUSLE模型及NPP模型并与GIS结合,建立了区域生态系统服务功能评价与分区体系,在识别现有状态的基础上规划未来,使其各区域能更好的承担相应生态系统服务功能。研究结果显示:研究区生态系统服务功能重要性中等以上的面积为5166.11 km^(2),占区域总面积的70.85%。研究区生态系统服务功能重要性整体较高,主要分布在道真县西部、北部和中部,正安县中部及绥阳县北部等区域。在指标提取与遥感解译的基础上依据生态调节功能、产品提供功能及人居保障功能对区域生态功能进行分区。针对各类生态功能区的主要生态问题,提出了生态保护方向与限制、禁止措施,并划分出6个重要生态功能区作为区域保护修复的重点区,为区域山水林田湖草沙一体化保护和系统治理等生态保护修复工程提供重点靶区与实施路径参考。

2000—2021年长江中游流域气候对植被和生态系统服务功能的影响分析

长江中游流域湿地湖泊众多,植被覆盖度高,在增加碳汇、水源涵养、水土保持等方面发挥着重要作用,是我国重要的生态安全屏障。本研究基于中分辨率成像光谱(MODIS)数据、风云气象卫星资料和逐月气象资料等长时间尺度的多源数据,对2000—2021年长江中游流域气候条件及植被净初级生产力(NPP)、植被覆盖度、植被生态质量指数等植被生态表征指数的时空变化进行评价。同时,本研究还研究了长江中游流域2000年以来生态系统服务功能(土壤保持功能、水源涵养功能)的时空变化趋势以及气候对其影响。结果表明:2000—2021年,长江中游流域生态气候条件总体呈增加趋势,降水量平均每年增加7.3 mm,年平均气温平均每年升高0.03℃,较好的水热条件促进了植被生长,植被NPP和植被覆盖度平均每年分别增加5.1 gC/m和0.5%;区域生态系统服务功能也呈波动增加趋势,涵养水量和土壤保持量平均每年分别增加2.89 mm和4.96 t/hm^(2)。2000—2021年长江中游流域生态系统服务功能的气候影响主要体现在降水上,降水量和涵养水量、土壤保持量呈显著的正相关性,而气温相关性较差,表明降水是影响长江中游流域生态系统服务功能的重要气候影响因素。本研究揭示了2000—2021年气候变化对长江中游流域生态系统服务功能的影响,为切实保障湿地、植被生态建设,以及防灾减灾提供了气象依据。

黄河流域国家级自然保护区生态系统服务功能评估

【目的】研究黄河流域国家级自然保护区生态系统服务功能的时空变化特征,为制定有效的生态保护策略提供科学依据。【方法】以黄河流域国家级自然保护区为研究对象,采用InVEST模型,分析并评估其水源供给、土壤保持、碳储存和生境质量4项生态系统服务功能。【结果】(1)2000—2020年,黄河流域国家级自然保护区的水源供给量和平均生境质量指数呈现出先减少后增加的变化,土壤保持量表现为逐期下降,碳密度随着时间的推移先增加后减少。降水和土地覆被变化是影响生态系统服务功能变化的主要因素。(2)受黄河流域地区城市化快速发展的影响,国家级自然保护区的综合生态系统服务功能随时间推移逐渐减弱,在空间上表现为从黄河流域上游向下游逐渐增强。【结论】面对黄河流域的复杂生态环境风险问题,建议强化全流域的水资源管理,合理开发利用土地资源以提高土地利用效益。注重植被保护和自然恢复,完善全流域的生态补偿机制,并采取因地制宜的保护措施。通过这些措施,以促进区域生态环境和经济社会协调可持续发展。

基于生态系统服务功能和保护动物栖息地适宜性评价的优先保护区选取——以三江源地区为例

在人类活动日益频繁、全球气候变化加剧的时代背景下,生态系统服务功能不断衰减,野生动物栖息地日渐丧失。面对众多亟需保护的区域,如何利用有限的资源实现最有大的保护效果,成为推动区域可持续发展战略的关键。三江源地区生态系统脆弱敏感,生物多样性面临严重威胁,设立保护区是提高生态系统服务功能和生物多样性最有效的方法之一。目前同时考虑到生态系统服务功能价值、生物多样性保护价值和人类活动空间需求的研究方法较少。基于生态系统服务功能重要性评价、最大熵(MaxEnt)模型评估野生动物栖息地适宜性并考虑人类活动空间需求,对三江源地区的保护价值进行评估,为综合确定优先保护区域提供新方法。评价体系中对4种生态系统服务功能重要性以及20种国家重点保护物种栖息地适宜性进行了评价与分析,更加真实可信的反映了区域的保护优先性。结果表明,1)三江源地区高生态系统服务功能区域主要位于东南部地区,整体呈现东南高于西北的趋势。2)野生动物栖息地高、较高适宜性区域位于三江源中西部地区,面积总计为8.75×10^(4) km^(2),其中41.2%的区域分布于三江源国家公园内。3)三江源地区极高优先级保护区域面积为3.01×10^(4) km^(2),位于三江源地区中西部,占总面积的8.0%,其中35.8%的区域位于三江源国家公园内。三江源地区优先保护区域主要位于长江源区、澜沧江源区和囊谦县,应对以上地区生态系统和生物多样性进行保护。研究成果可为保护区位置的确定和弥补保护空缺提供了科学依据。

浅谈水土保持措施与农田生态系统功能的生态修复与优化

本文阐述了农田生态系统功能的意义和生态修复与优化的关键作用。详细讨论了水土保持措施对土壤质量、水资源利用和保护、生物多样性维护以及农田生态系统功能提升的影响。

放牧强度对内蒙古草原土壤微生物多样性和生态系统多功能性影响的Meta分析

【目的】探究放牧强度对内蒙古草原土壤微生物多样性和单个生态系统功能指标的影响,综合评估生态系统多功能性(EMF)对放牧强度的响应。【方法】本研究采用Meta分析的方法,对29篇内蒙古草原放牧强度对生态系统多功能性影响的文章进行整合分析。【结果】细菌多样性比真菌多样性对放牧强度的响应更敏感,重度放牧显著降低细菌Shannon-Wiener指数。中度和重度放牧显著降低内蒙古地区草地生态系统多功能性。真菌多样性在调节内蒙古地区草地生态系统多功能性中具有重要作用。【结论】建议在内蒙古草原进行轻度放牧,以促进草地生态系统健康持续发展。

窟野河流域生态系统服务功能变化及其驱动因素分析

[目的]窟野河流域地处黄河流域重要补给段,是黄河中上游侵蚀最强烈的地区之一,其生态环境不仅影响自身的发展,还影响黄河下游的区域生态发展。[方法]为了对窟野河流域生态系统服务功能有更加全面的认识与理解,运行InVEST模型定量评估1990-2020年生态服务功能(碳储量、土壤保持、水源涵养、生境质量),并采用地理探测器分析其驱动因素。[结果](1)在土地管理政策的驱动下,建设用地的面积显著增加,未利用地的面积明显减少,主要土地类型以草地为主,植被覆盖度呈波动上升的趋势。(2)窟野河流域生态服务功能均表现出在2000年左右下降,2010年后波动升高,生境质量指数基本稳定在0.22~0.24,整体生境质量较差。(3)土壤保持和生境质量指数在流域内以低-低聚集的冷点分布为主,碳储量和水源涵养量冷点和热点的空间分布较为分散,高值和低值在空间上呈现交错分布。(4)近30年碳储量、生境质量主要受土地利用影响,土壤保持和水源涵养主要受地形、土壤类型和降水影响。[结论]研究结果可为窟野河流域生态服务综合效益的提升和水土保持措施的配置提供科学的依据。

基于生态系统服务功能价值簇的复合型产业模式设计——以河北省阜平县为例

[目的]基于土地利用多功能特性构建复合型产业模式,为提高山区县的土地利用效率,推进区域生态与经济的高质量发展提供方法和参考。[方法]以太行山中段的阜平县为例,选取水源供给、保持土壤等9类生态系统服务功能作为评判阜平县土地多种功能空间集聚特征的依据,通过空间聚类分析得到不同的功能价值簇,并调整形成生态系统服务主导功能价值分区;在此基础上,叠加土地利用现状、地形地貌和现有产业发展布局,构建复合型产业发展模式。[结果](1)将研究区按生态系统服务功能价值的空间集聚特征分为6种功能价值簇;(2)调整各簇边界,形成维持生物多样性+提供美学景观+保持土壤区、提供美学景观+水源供给+原材料生产区等6类生态系统服务主导功能价值区;(3)在生态系统服务主导功能价值区的基础上,设计出“旅游业+文化产业”“智慧农业+旅游业”等7种复合型产业发展模式,可为实现阜平县乡村振兴与高质量发展提供新的驱动力。[结论]复合型产业模式的设计能够实现生态保护与经济发展的双驱并进,可为解决山区县生态保护与经济发展的矛盾问题提供案例参考。

京津冀地区生态系统服务功能重要性及空间分布

【研究目的】京津冀高质量协同发展需要对重点生态功能区进行科学的识别、划分和加以保护,进一步提升生态系统质量和稳定性。【研究方法】基于“双评价”指南和《生态保护红线划定指南》,本文以京津冀为研究区,采用层次分析法从水源涵养、水土保持、生物多样性、防风固沙四个方面开展生态系统服务功能重要性评价,综合评价结果将生态系统服务功能重要性分为极重要、重要和一般重要3个等级,进一步分析京津冀生态系统服务功能重要性及其空间分布特征。【研究结果】结果表明:(1)研究区水源涵养、水土保持、生物多样性、防风固沙重要性评价面积从一般重要到极重要呈递减分布。其中水源涵养服务功能极重要区面积占比13.72%;水土保持功能极重要区面积占比15.20%。生物多样性维护功能极重要区面积占比25.33%;防风固沙功能极重要区面积占比11.32%。(2)研究区生态系统服务功能重要性基本呈现北高、南低的空间分布特征,面积从一般重要到极重要呈递减分布。生态系统服务功能极重要区面积为34617.76 km^(2),约总面积的16.03%。(3)生态系统服务功能极重要区内林地、草地和少部分的耕地占主要部分,面积占比分别为68.74%、16.74%和10.86%。表明极重要区内植被覆盖度较高,人类活动少。【结论】研究区生态系统服务功能重要性空间分布相对不均匀,整体以一般重要区为主;此外,森林、草地等植被为维持研究区生态系统的稳定及其服务功能发挥着重要作用。

玉溪市生态系统服务功能重要性评价及机理

以玉溪市为研究对象,结合其生态环境的实际情况及数据,对玉溪市生态系统服务功能重要性进行评价,并探究其形成重要性格局的内在机理。结果表明,玉溪市生态系统服务功能重要性主要是极重要,其面积为13556.94 km2,占玉溪市总面积的90.74%;一般重要地区分布较少,分布在玉溪市西南地区,主要分布在元江县;重要地区分布较离散,多分布在玉溪市东部地区,主要分布在红塔区、江川区、海通县、澄江市;极重要地区分布较广,涵盖了玉溪市各县区,主要分布在峨山县、易门县、新平县、华宁县;在不同重要性等级中,耕地和林地的总面积占比较大,耕地面积占比与生态系统服务功能重要性等级呈负相关,林地面积占比与生态系统服务功能重要性等级呈正相关,随着重要性等级的变化,二者呈此消彼长的规律。