基于UML的生态地球化学评估系统的建模和设计

本文介绍了基于UML的长株潭地区生态地球化学评估系统的建模和设计过程。在分析与设计系统时有选择地利用UML提供的各种视图构建了需求模型、静态模型、动态模型和实现模型。

国土综合整治与生态修复对区域生态系统服务价值的影响评估

国土整治与生态修复对保障区域生态质量、优化生态安全格局和提升生态系统服务价值有积极的促进作用。定量化测算国土综合整治与生态修复对区域生态质量的影响是领域的研究热点和难点。以广西壮族自治区贺州市为例,提出了国土综合整治与生态修复对区域生态系统服务价值的影响评估方法,主要结论如下:(1)不同地类由于其质量不同,单位面积生态系统服务价值差距较大,研究提出了基于地类质量的单位面积生态系统服务价值确定方法,并据此测算了各地类通过整治修复质量的提升潜力;(2)贺州市整治修复前生态系统服务总价值为411.80亿元,经过评估,整治修复后生态系统服务总价值可以增加到458.06亿元,增加比例为11.23%。贺州市林地生态系统服务价值增加潜力最大,其次是草地、耕地。生态系统服务价值增加潜力在空间上呈现了东西两翼高于中部、南部地区高于东部地区的趋势;(3)贺州市各区县整治修复潜力差距较大,潜力最大的为八步区和昭平县,潜力提升比例最高的是富川县,不同区县可以根据结果确定整治修复的工程布局。研究结果对于区域国土空间整治与生态修复工程安排及整治修复绩效评估有重要的指导意义。

城市生态系统长期定位观测数据与服务评估的关系

城市生态系统为城市和市民提供的服务功能是城市生态系统国家定位观测研究站(以下简称城市站)观测和研究的重点内容。为强化城市站观测数据的统一性、系统性和可对比性,以及合理利用观测数据评估生态系统服务,文章首先通过梳理国内外城市站的管理和观测研究实践,针对目前城市站数据观测和管理上存在的问题提出对策建议;其次在梳理城市生态系统服务与观测指标关系的基础上,构建基于观测数据的生态系统服务评估框架,以提升观测数据的利用价值,提高城市站的社会服务能力和影响力;最后从提升城市站观测数据质量、丰富观测研究成果类型,以及服务评估框架的可行性提出思考。

中国北方草地生态系统服务评估

北方草地是我国天然草地主体部分,其生态功能对提升生态系统稳定性、保障国家生态安全具有重要的作用。在北方草地生态功能分区基础上,开展2011—2015年不同功能区内防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态功能评估,探明其现状和空间格局,为北方草地生态功能分区研究提供评估数据,也为推进草地生态系统保护与修复工作提供科技支撑。结果表明:(1)北方草地防风固沙能力为32.44 t hm^(-2) a^(-1),防风固沙量为89.22亿t/a。半干旱草原区防风固沙能力和固沙量最大,分别为68.76 t hm^(-2) a^(-1)和29.16亿t/a,其固沙量占北方草地固沙总量的32.68%。(2)北方草地土壤保持能力为124.5 t hm^(-2) a^(-1),土壤保持量为243.59亿t/a。土壤保持功能的空间异质性较大,暖性灌草丛区土壤保持能力最大,为431.52 t hm^(-2) a^(-1);高寒草甸区土壤保持量最多,为105.36亿t/a,占北方草地土壤保持总量的43.19%。(3)北方草地水源涵养能力为93.03 m^(3) hm^(-2) a^(-1),水源涵养量为288.98亿m^(3)/a。高寒草甸区和高寒草原区水源涵养能力较大,分别为211.09 m^(3) hm^(-2) a^(-1)和118.04 m^(3) hm^(-2) a^(-1)。两个区域的水源涵养量也较多,分别为125.36亿m^(3)/a和72.13亿m^(3)/a,合占北方草地水源涵养总量的68.34%。整体上,北方半干旱草原区、暖性灌草丛区、高寒草甸区和高寒草原区对发挥我国草地防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态多功能效益、提升生态系统服务和稳定性具有极其重要的作用。

若尔盖草原生态系统服务价值评估与保护对策

为保护黄河上游最重要的水源涵养地之一——若尔盖高寒湿地草原,构建若尔盖草原生态系统综合评估体系,定量评估其生态系统服务价值并提出相应保护对策。结果表明:若尔盖草原生态系统服务功能重要性等级为中等以上的区域占比达90.86%,其中水源涵养功能重要性最高;生态系统质量等级为中等和良好的区域占比达84.85%;生态保护重要性等级为中等以上的区域占比达96.58%;生态环境敏感性等级为中敏感及以上的区域占比87.31%;生态系统恢复潜力等级为较弱和一般等级的区域占比86.79%。因此,亟需开展山水林田湖草沙冰一体化保护和修复工作。建立以水源涵养为导向的生态价值实现机制,推进黄河国家文化公园和相关生态项目建设,推动若尔盖生态和文化协同保护。

全球变化背景下的河流生态系统代谢与碳生物地球化学研究

河网连结了陆地、海洋与大气,形成了最大规模的生物地球化学联系。目前,对于河湖流域在全球碳循环中作用的了解仍然有限,难以预测全球变化(气候变化、土地利用变化、径流调控)对河流固碳与温室气体排放的时空分布影响。回顾了河流生态系统代谢的研究现状,综合当前对河流生态系统代谢量的最佳估算结果,对由陆地到全球河流的有机碳与无机碳通量进行量化,结果表明:净生态系统生产力(NEP)与二氧化碳排放改变了陆地到近岸海洋碳循环过程中的有机碳与无机碳平衡。

富源县森林生态系统服务功能价值评估

根据2020年森林资源监测本底资料对云南省曲靖市富源县森林生态系统的支持服务、调节服务、供给服务、文化服务4个服务类别的8个功能(保育土壤、林木养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气环境、生物多样性保护、林木产品供给、森林康养)计16个指标(固土、保肥、氮固持、磷固持、钾固持、调节水量、净化水质、固碳、释氧、提供负离子、吸收气体污染物、滞尘效应、生物多样性保护、木材产品、非木材产品、森林康养)的价值,依据《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T38582—2020),进行价值评估。结果表明2020年富源县森林生态系统服务功能总价值约为138.958亿元·a^(-1),单位面积价值约为11.42万元·hm^(-2)·a^(-1);各项森林生态系统服务功能价值表现为保育土壤>涵养水源>固碳释氧>生物多样性保护>森林康养>净化大气环境>林木产品供给>林木养分固持。

宁夏贺兰山国家级自然保护区生态系统服务功能评估

生态系统服务功能能够促进人与自然和谐共生,探究宁夏贺兰山国家级保护区生态系统服务功能对统筹山水林田湖草沙一体化保护和系统治理具有重要意义。以森林和草地生态系统长期观测研究与服务功能评估系列国家标准为基础,应用林业小班数据,结合分布式测算方法,选取保育土壤、林木养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气环境等5项生态系统服务功能对保护区森林和草地生态系统进行效益评估。结果表明:宁夏贺兰山国家级自然保护区森林和草地生态系统服务功能物质量在空间分布格局中呈东北高、西南低的变化趋势;价值总量为28.27亿元/a,其中,涵养水源、保育土壤功能位列前2位,是宁夏贺兰山国家级自然保护区森林和草地生态系统的主要服务功能。保护区未来应进一步加强森林经营管理,合理优化树种结构和林龄结构,提升森林生态系统质量,充分发挥生态系统服务功能。

粤港澳大湾区湿地生态系统服务及价值评估研究进展及展望

粤港澳大湾区湿地生态系统近年受气候变化与人类活动因素的双重胁迫,湿地面积急剧萎缩,湿地生态系统结构、功能、服务、生态过程等愈加复杂,加剧了湿地生态系统服务评估及保护工作的难度。因此如何在类型丰富、结构复杂的大湾区湿地生态系统构建针对性的、适用性的生态系统服务评估体系,进而开展系统性的、针对性的生态服务及资产评估,也是现阶段大湾区自然资源监测及生态安全评估的重点及重大课题之一。以粤港澳大湾区湿地生态系统为分析对象,梳理湿地生态系统服务及其价值研究进展。研究发现该区域存在湿地遥感监测能力不足、湿地生态系统服务价值评估体系不适用等关键问题,受限于粤港澳大湾区的气候特征、复杂的地表环境及湿地类型,此区域湿地生态系统服务价值评估难度将会提升。针对粤港澳大湾区湿地生态服务价值评估目前面临的挑战,展望粤港澳大湾区湿地生态系统服务价值评估的三个重要方向:1.实现湿地参数精准提取,构建高时间分辨率湿地数据集;2.针对湿地资源特征,构建大湾区湿地生态系统服务价值评估体系;3.建立湿地资源价值评价系统,实现湿地从“资源评价”到“资产核算”的发展。

基于资源清查数据的某森林生态系统健康评估

森林健康是可持续森林管理的一个重要方面。掌握森林健康水平和不健康森林的成因,可以极大促进森林生态系统的可持续发展,因此森林生态系统健康评估的现实意义日益凸显。该文利用地理信息系统(GIS)的空间分析技术和当地森林资源清查数据,对某森林生态系统的健康状况进行评估。建立了反映研究区森林健康状况的综合指标体系。在此指标体系的基础上,对研究区内森林各分区的健康水平进行了评估。研究结果显示,优质级森林(80.4 hm^(2))和健康级森林(2671 hm^(2))仅占某森林总面积的23.5%。同时约60.5%的某森林处于亚健康状态。由于某森林超过2/3的森林处于亚健康或不健康状态,因此某森林研究区域迫切需要采取有效措施改善森林健康状况。

《生态环境损害鉴定评估技术指南生态系统第1部分:农田生态系统》解读

农田是农业生产的根基,良好的农田生态系统是保障粮食安全的关键。《生态环境损害鉴定评估技术指南生态系统第1部分:农田生态系统》(GB/T 43871.1—2024)旨在为我国农田生态系统损害鉴定评估提供统一尺度和技术依据,为环境损害赔偿制度改革和国家粮食安全提供技术支撑。该标准自2024年7月1日起实施,为了更好地全面正确理解和把握标准内涵,本文系统阐述了标准编制的背景,回顾国内外研究进展,就损害调查、因果关系分析、损失评估、恢复方案编制和恢复效果评估等主要内容及其技术要点进行了解读。

2000—2020年广西生态系统服务价值时空变化评估

近年来,广西壮族自治区(简称广西)社会经济稳步发展,但部分因素依然制约区域生态系统服务价值的持续提升。分析2000—2020年广西生态系统服务价值和生态风险的时空变化特征及二者关联性,可为广西生态系统保护和修复提供参考。本文运用单位面积当量因子法、生态风险核算模型、双变量空间自相关分析,核算2000—2020年广西生态系统服务价值与生态风险指数,并分析其时空分异特征及其相关性。结果表明,2000—2020年广西生态系统服务价值增减起伏,从2000年的25240.24亿元增加到2020年的25251.56亿元,总体增幅为0.05%。生态风险等级总体呈现南高北低的空间格局,各区域面积表现出增减起伏的走向。从数量相关性来看,生态系统服务价值和生态风险具有较强的相关性;从空间相关性来看,生态系统服务价值与生态风险在空间上呈聚集分布,呈显著的负相关。广西生态系统服务价值与生态风险呈负相关,二者的结合研究可以更好地体现人类活动造成的生态环境变化,为生态系统修复及土地可持续利用提供支持。

鄂尔多斯黄河流域荒漠生态系统防风固沙的功能价值评估

为定量估算黄河流域荒漠生态系统防风固沙功能价值,以位于鄂尔多斯黄河流域的库布其荒漠生态系统流动沙地、半固定沙地与固定沙地为研究对象,针对其荒漠生态系统防风固沙量开展研究,对库布其荒漠生态系统的防风固沙功能价值进行评估核算。经核算,库布其荒漠生态系统2021年防风固沙量为5.02×10^(8)t,防风固沙服务价值量为753×108元/a,减少农田经济损失价值为16.06×108元/a,减少草地经济损失价值为0.27×10^(8)元/a,土壤营养元素保持价值为38.05×10^(8)元/a,减少泥沙淤积灾害价值为3.01×10^(8)元/a,减少交通运输经济损失价值为7.53×10^(8)元/a。库布其荒漠生态系统具有极大的生态经济价值,其防风固沙功能对于鄂尔多斯黄河流域生态环境保护具有及其重要的作用。

喀斯特生态系统生物地球化学过程与物质循环研究:重要性、现状与趋势

喀斯特地质与生态系统是地球表层系统中的重要组成部分,其变化将对其他地区以及整个地球系统产生影响.生物地球化学循环是全球和区域变化研究的核心内容,而生态系统的演化与系统内水分和养分的生物地球化学循环密切相关。因此,我们有必要将喀斯特生态系统纳入到更大区域或全球生态系统中进行分析研究,在充分研究认识整个喀斯特生态系统物质生物地球化学循环规律的基础上,进一步研究喀斯特生态系统的全球变化响应或影响机制,为喀斯特生态系统优化调控对策和措施提供科学基础。研究生态系统演化过程中物质的生物地球化学循环规律,是研究植物适生性、物种优化配置和适应性生态系统调控机理的关键基础。在介绍前人工作基础的同时,本文全面而概括地总结了我们近年利用元素、同位素(如δ13C、δ15N、δ34S、87Sr/86Sr)示踪和化学计量学理论和方法对喀斯特生态系统中不同界面和流域中物质的生物地球化学循环及其生态环境效应的研究成果。认识到:喀斯特流域生物地球化学循环活跃,相互耦合,并与流域生态环境变化相互制约;人类活动正干预流域物质的自然生物地球化学循环过程,并导致相应的生态和环境效应;全球变化科学深化有赖于区域生态环境变化及物质生物地球化学循环的研究。这些认识是我们将来系统深入开展喀斯特以及其他流域生态系统物质生物地球化学循环研究的重要方向。

农田生态系统区域生态地球化学评价的示范研究:以成都经济区土壤Cd为例

选择成都经济区作为典型研究区，以Cd为代表，在生态地球化学填图的基础上开展农田生态系统生态地球化学评价的示范性研究。布置采集了58个大气干湿沉降、86个化肥、121个灌溉水、276个农作物样品，分析和计算了Cd等重要元素的含量和通量。结果显示，研究区局部地段地表土壤Cd环境质量较深部有恶化之势，部分水稻籽实Cd含量已超过无公害食品标准；大气干湿沉降物输入到农田生态系统中的Cd平均通量为17．76g／（hm^2·a），占总输入通量的85．20％，是研究区外源Cd的主要输入途径；下渗水（2．34g／（hm^2·a））和作物收割（1．87g／（hm^2·a））是Cd的主要输出途径；全区外源输入Cd可使土壤中的Cd含量以0．006mg／kg的年速率递增；在Cd输入一输出通量不变的情况，预测未来20a研究区三级土壤面积将增加2～3倍，适耕土地面积将全面缩小；研究区因酸雨沉降和施肥等因素使土壤pH值下降的平均速率为0．106a^-1，其中化肥施用的贡献率为89．62％。预警研究显示，目前研究区95％的水稻生产是安全的，但预测20a后研究区土壤质量退化明显，近70％安全土壤等级降为一般土壤，须报警土壤面积也将由目前的不足4％快速上升至27％。

公园城市背景下中国城市湿地公园生态系统服务价值再评估

我国城市化进程发展迅速,产生了诸多生态问题,城市生态评估与改善日益重要,生态系统评估方式多样造成评估结果差异。本研究通过收集国内城市湿地公园生态系统实证评估数据,建立价值转移数据库。运用Meta回归分析方法对中国城市湿地公园的生态系统服务价值进行再评估。研究结果显示:研究对象特征在湿地公园生态系统评估中具有显著的影响;净化环境和环境调节是湿地公园提供的经济价值最高的生态系统服务;价值评估方法对湿地公园生态系统服务价值的评估结果具有明显的影响;Meta分析价值转移模型回归有效性检验结果显示,得到的均值和中位数转移误差较于现有自然资源价值转移研究处于可接受范围。

西双版纳热带季节雨林生态系统氮的生物地球化学循环研究

用小流域集水区和物质平衡方法 ,于 1999年对西双版纳热带季节雨林生态系统的氮素循环进行了初步研究。西双版纳季节雨林生态系统的氮库总储量为 6 4 81.2kg·hm-2 ,其中活体生物量、凋落物层和土壤 (0～ 30cm)中的氮储量分别为 970 .9、37.7、5 4 81.2kg·hm-2 。土壤中的氮占生态系统氮总储量的 84 .4 % ,活体生物量占 15 .0 % ,凋落物层仅占 0 .6 %。结果表明季节雨林的氮主要分布在土壤中 ,而在生物量中只占很少部分。大气降水、林内穿透水、树干流及地表径流的氮含量分别为 0 .5 6 5、0 .82 8、0 .983和 1.0 4 2mg·dm-3 ,氮通量则分别为 8.89、10 .97、3.5 7、5 .95kg·hm-2 ·a-1。大气降水输入氮 8.89kg·hm-2 ·a-1,径流输出氮 5 .95kg·hm-2 ·a-1,收支平衡 (输入—输出 )为2 .94kg·hm-2 ·a-1。氮的生物循环 :吸收为 14 9.86kg·hm-2 ·a-1,存留为 6 9.30kg·hm-2 ·a-1,归还为 80 .5 6kg·hm-2 ·a-1,循环系数为 0 .5 4。结果表明未受干扰的季节雨林生态系统处于氮积累的状态 ,有利于该生态系统的稳定与持续发展。

《中亚干旱区水-能-粮-生态系统评估与可持续发展》一书出版发行

由中国科学院新疆生态与地理研究所陈亚宁研究员团队完成的《中亚干旱区水-能-粮-生态系统评估与可持续发展》一书,近期由科学出版社出版发行。该书是对中亚干旱区水资源、粮食资源、能源和生态系统的变化与耦合关系的一个系统总结。本书重点分析了中亚地区的水资源利用效率及承载力,评估了气候变化背景下的水安全风险,研究了不同变化情景下作物供需水变化,解析了荒漠生态系统对干旱的响应机理,揭示了水-能-粮-生态系统的稳定性和互馈机制,提出的可持续发展理论框架可为加强“一带一路”倡议在国际合作发展中的作用、实现联合国2030可持续发展目标(SDGs)提供重要的决策支持,为减少区域贫困、增加人类福祉、保障丝绸之路经济带核心区的健康稳定提供科学参考。

三江平原小叶章湿地生态系统硫的生物地球化学循环

以三江平原小叶章湿地生态系统为研究对象，应用分室模型研究了硫在大气-土壤-植物系统各分室中的分布及循环过程。结果表明，在植物-土壤系统内，土壤是主要的贮存库和流通介质，有97.78%的硫贮存在土壤中，且主要以有机硫的形态存在，2.22%的硫贮存在植物中。在植物亚系统中，根是主要的贮库，79.60%的硫贮存在根中。湿地植物地上部分吸收的总S量为0.75gS/m^2;向地下再转移的总S量为0.24gS/m^2，向枯落物S库转移的总S量为0.51gS/m^2;根吸收的总S量为3.76gS/m^2;根向土壤S库转移的总S量为3.07gS/m^2;现存枯落物中的总S量为0.75gS/m^2;枯落物向土壤S库的转移量最低为0.52gS/m^2·a。输入和输出过程的研究表明，小叶章湿地生态系统在生长季（5-9月份）向大气排放H2S的量为1.42mgS/m^2，从大气吸收COS的量为1.83mgS/m^2;通过大气降水输入到生态系统中的硫为4.85mgS/m^2，其差值为5.26mgS/m^2，这表明硫在小叶章湿地生态系统中处于累积状态，湿地存在潜在的酸化趋势。