长时间序列生态系统服务权衡与协同驱动因素——以芜湖市生态系统服务功能极重要区为例

人类对生态系统的管理和干预促使生态系统服务权衡向协同转化,有助于生态系统服务综合效益提升。但当前缺乏对长时间序列分析背景下生态系统服务权衡协同驱动因素及其非线性影响的理解与把握。以芜湖市“生态系统服务功能极重要区”为研究案例,考虑生境质量、碳固定和土壤保持三种关键生态系统服务,基于多源数据,运用逐像元趋势叠加分析法评估1990—2020年间研究区生态系统服务变化趋势及其权衡协同空间分布规律,采用随机森林模型探索该区域生态系统服务权衡协同形成的关键驱动因素及其非线性影响效应。研究结果表明:(1)31年间芜湖市域生境质量显著下降区域面积约为提升面积的两倍,存在进一步衰退的风险。同时,城市扩张导致市郊边缘地带碳固定、土壤保持显著下降。(2)研究区生态系统服务供给能力受权衡协同影响显著,受影响区域总面积占比达64.48%。受权衡影响区域与协同影响区域存在显著空间差异。(3)土地利用强度是管理生态系统服务权衡向协同转化的主导因素。土地利用强度对权衡协同的影响表现出非线性特征并且存在影响阈值。当强度等级介于弱与中且偏向弱强度时对不同服务协同增益具有积极作用。

2001-2020年内蒙古净生态系统生产力格局多时间尺度分析

掌握净生态系统生产力(NEP)时空格局对提高干旱/半干旱地区生态系统功能有重要意义。已有的NEP时空格局研究大多以年尺度开展分析,而NEP在多时间尺度上的特征差异尚不明晰。基于多源遥感、气象和地面实测数据,采用CASA模型、土壤呼吸地质统计模型(GSMSR)和土壤呼吸-土壤异养呼吸(Rs-Rh)关系模型耦合模拟内蒙古2001-2020年NEP,分析其年、季、月多时间尺度时空特征,并探讨8种不同植被NEP的多时间尺度特征差异。结果表明,1)内蒙古年尺度NEP的空间分布格局稳定,从东北向西南递减,这一格局与春夏秋3季及植被生长期的3-10月一致,而冬季植被进入休眠期使得空间差异显著减小。2)内蒙古多时间尺度NEP年际变化趋势有所不同:年尺度上,内蒙古总NEP呈波动上升趋势,年际变化率为C 3.75 Tg·a^(-1);季尺度上,夏季增长趋势最大,占全年增长的41.6%,春秋两季对NEP的增长也起到至关重要的作用,分别占比34.9%和23.3%,冬季对NEP增长贡献非常有限;月尺度上,NEP年内变化与植被生长物候周期较为接近,1月和12月年际NEP为减少趋势,其余月份年际NEP均为上升趋势,其中9月增长趋势最大,占全年增长的19.3%。3)不同植被类型NEP年际趋势存在差异,5种植被类型年NEP呈增长趋势,3种呈下降趋势;草地在季尺度年际变化中均保持增长,在夏季最高,而灌木林在季尺度年际变化中均为降低趋势,夏季降幅最大;月尺度年际变化中灌木林均为降低趋势,1月降幅最大。该研究能够为明晰区域碳循环及改善生态系统功能提供科学依据。

大兴安岭山脉中段地区生态系统服务多维度权衡协同关系研究——以兴安盟地区为例

探究不同生态系统服务间的交互耦合关系、开展生态系统服务可持续管理是实现多维生态系统服务协调发展的关键前提。论文基于InVEST与CASA模型、热点分析、相关性与局部空间自相关分析等方法,定量分析2000—2020年处于大兴安岭山脉中段的兴安盟地区多种生态系统服务与植被净生产力(NPP)的时空变化及生态系统服务间的权衡协同关系。结果表明:(1)研究区各生态系统服务总量呈非对称持续上升趋势,空间分布自西北向东南依次递减,降水量的波动致使土壤保持服务与水源涵养服务的增量高于碳存储服务。(2)生态重要程度空间分布自西北向东南依次递减,重点生态区的占地面积增量显著,主要分布在研究区中部地区,生态环境质量得以提升。(3)协同关系是该区域生态系统服务之间的主导关系,各生态系统服务之间的相关程度各异,权衡协同强度较弱。(4)生态系统服务之间权衡协同关系的空间异质性显著,总体上西北与东南为协同区域,中部为权衡区域。研究结论对于实现研究区协调社会经济与生态共同发展具有重要意义。

“金课”背景下“流式大数据实时分析”课程的建设与创新

数据处理的时效性和开源技术生态是大数据研究领域的核心问题与核心技术。参照“金课”建设“两性一度”的标准,文章以建设“流式大数据实时分析”课程为例,从课程理论系统建设、实训项目设计以及教学模式构建3个维度,探索了在产教协同下以行业需求为背景,以开源生态中行业前沿技术为主导的创新性课程建设模式。

中国特色国家创新体系的时代特征与治理逻辑

中国特色国家创新体系在社会主义市场经济体制完善、科技体制机制改革深化以及对外开放不断扩大的过程中逐步建立,并且在不同发展阶段呈现出不同的时代特征。中国特色国家创新体系既遵循国家创新体系的基本运行规律,也充分发挥了中国特色社会主义的制度优势,具有独特的制度特征、路径特征、主体特征和空间特征。新发展阶段中国特色国家创新体系的治理逻辑基于创新生态系统观,涵盖多元主体共生关系治理、自演化系统整体效能提升以及开放式系统外部合作治理三方面基本问题。

2000—2020年新疆土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

为了解内陆干旱区生态系统在时空上的演变规律,基于新疆2000—2020年3期的土地利用数据,通过当量因子法揭示新疆生态系统服务价值的时空演变规律.结果表明:①未利用地和草地是新疆主要的土地利用类别,分别约占总面积的60%和30%,地类分布呈现明显的“三山夹两盆”特征.②2000—2020年,研究区综合土地利用动态度为7.635%,耕地和建设用地的土地利用动态度为正,面积增加,其余地类面积都出现不同程度的减少.③2000—2020年新疆生态系统服务价值总量减少4653.229亿元,表现最明显的地类是水域和林地.气候和水文调节是对研究区生态系统服务价值变化贡献最大的服务功能.④水域的生态贡献率最高(51.06%),是研究区主要的生态贡献因子和敏感因子.

1985—2015年中国不同生态系统NDVI时空变化及其对气候因子的响应

植被是陆地生态系统不可或缺的部分,气候是影响其动态变化的重要驱动因素。因此,探究植被的时空变化及其与气候因子的响应关系,有助于理解陆地生态系统的内在演化机制。目前,不同生态系统尺度下的植被动态变化与气候因子的时间响应关系仍未被完整剖析。因此,为了厘清过去30年不同生态系统植被生长对气候因子的响应关系,利用GIMMS NDVI3g数据和气候资料数据,通过Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验分析了1985—2015年中国陆地NDVI的时空变化特征,结合时间序列相关分析探究了NDVI变化与降水、温度和饱和水汽压差的内部关联,探讨了中国不同生态系统植被与气候因子间的时间响应机制。结果表明:(1)1985—2015年中国陆地植被呈现改善趋势,年均NDVI先减小后增加,拐点时间在1995年左右,整体变化率为0.5×10^(-3)/a。农田、森林和草地生态系统的植被显著改善的程度最高,湿地生态系统的植被退化趋势最显著。(2)中国陆地植被NDVI与气候因子的相关性存在明显的空间异质性,且受不同生态系统分区影响。内蒙古高原中部草地生态系统NDVI与降水呈正相关,而在东部森林生态系统和青藏高原草地生态系统呈负相关;农田生态系统NDVI与温度呈明显正相关,在西部高寒、干旱地区呈负相关;中国东部农田生态系统NDVI与饱和水汽压差呈正相关,而在新疆北部和内蒙古高原中部草地生态系统负相关明显。(3)不同生态系统植被生长对气候因子存在月尺度的时间响应差异。降水对森林生态系统植被生长存在累积效应,农田生态系统植被生长对降水的响应最快;不考虑累积时,不同生态系统植被生长对当月或滞后1月的温度相关性最高;不同生态系统饱和水汽压差对植被生长存在两个月的累积效应,且随着滞后时长的增加相关性逐渐降低。研究成果有利于预测和评价全球气候变化背景下的植被动态变化,可为区域生态环境保护提供理论依据。

科技金融生态对区域经济韧性的空间效应及影响机制

从“宏观环境子系统”和“微观群落子系统”两个维度构建科技金融生态评价体系,运用时空极差熵权法测算2008—2020年31个省份(不包括港澳台地区)科技金融生态水平,并采用动态空间杜宾模型全面考察科技金融生态对经济韧性的直接效应和间接效应及其影响机制。结果表明:我国科技金融生态水平存在明显的空间非均衡性,呈现“东高西低”的特征,由于省、自治区、直辖市间存在示范效应及经济关联效应,经济韧性表现出显著的正向空间溢出效应,科技金融生态产生的技术创新、产业协同集聚效应均从总体上提升本地及空间关联地区的经济韧性。基于以上研究结论,进一步提出提高科技金融生态水平的政策供决策参考。

基于海洋生态系统管理的EwE建模技术要点

Ecopath with Ecosim (EwE)模型因具有功能完善、使用方便等特点,近年在海洋生态系统管理和研究中得到越来越广泛的应用。基于相关案例,分析并总结了EwE模型应用于海洋生态系统研究与管理的技术要点:Ecopath模型的系统边界在空间上一般应包含系统主要物种的所有生境,在时间上应能体现主要物种的完整生命周期;通常需要将几个具有相似功能的物种合并成一个功能组来简化生态系统;模型参数设置的合理与否需结合生态系统实际加以判断,模型平衡更是需要遵循基本的生态学和热力学规则;使用生态网络方法比较不同模型时需对模型参数进行标准化处理;Ecosim模型对初始参数的变化非常敏感,利用Monte Carlo拟合程序可以有效解决输入参数的不确定性问题;模型建成后建议参照相关标准对模型质量进行定期校验。

重庆市生态产品总值(GEP)核算与变化特征研究

开展生态产品总值(GEP)核算是推进生态文明制度建设的必要措施,也是将生态效益纳入经济社会发展评价体系的重要举措。基于30 m分辨率土地覆盖数据,通过构建核算指标体系和评估方法,对重庆市2010—2020年GEP进行核算。结果表明:1)2020年,重庆市GEP为75011.16亿元,GGI指数(GEP与GDP比值)为3.0;从三大服务看,调节服务产品价值占绝对主导地位,为全市GEP的91%;从各区县GEP看,奉节县GEP最高,渝中区最低。2)2020年GEP比2010年增加21.29%,GDP比2010年增长216.72%,实现了“两山”价值双增长。3)从GEP空间分布看,秦巴山、武陵山等重要生态屏障区GEP较高,城镇化较高的渝西城区域GEP较低;“三大片区”中GEP表现为,渝西片区>渝东北片区>渝东南片区。研究结果可为重庆市生态环境保护、生态产品价值考核和生态保护补偿机制建立提供重要支撑和科学参考。

黑龙江省重点国有林区森林生态文明指数时空测度指标体系分析

利用生态文明视角构建了黑龙江省国有重点林区生态文明时空测度和评价的指标体系,通过对生态文明指数建立的时空测度模型,检测区域内森林生态活力与质量、社会发展与协调程度在生态文明中的基础作用。2002—2016年期间,黑龙江省重点国有林区森林生态活力与质量稳中有升,社会发展与协调程度稳步提高,森林生态功能逐步显现。在保护物种多样性、涵养水源、保育土壤、固碳释氧、增加林木积累营养物质、净化大气环境等方面起到重要作用。为黑龙江省重点国有林区生态功能区的长远规划和可持续发展提供理论支撑,为国家进行东北生态功能区保护建设提供理论依据。

内蒙古自治区生态环境监测时空演变研究

以内蒙古及其12个盟市作为研究对象,运用多源地理信息数据,开展了生态分类、植被覆盖度和净初级生产力参数反演工作,定量分析1990—2015年内蒙古自治区生态系统格局与结构、生态质量状况时空演变过程与特征。结果表明:25年间生态质量呈现整体遏制,局部好转的态势,2000年以来的生态工程对地区生态保护成效显著,但2010年后生态改善情况有所减缓。研究成果可为区域长期性生态环境保护和治理提供建议。

长沙旅游发展对生态系统服务价值的空间效应研究

旅游发展是生态系统服务价值变化的重要驱动因素,探究旅游发展对生态系统服务价值的影响,可为合理规划旅游城市发展提供科学依据。以长沙市为例,综合运用当量因子法、核密度分析及总体耦合态势模型等方法,揭示旅游发展对长沙市生态系统服务价值的深刻影响。研究结果表明:(1)生态系统服务价值总量呈逐年下降趋势;(2)生态系统服务价值呈“四周高中间低”空间分异格局,低值区集聚于中部主城区,东西两侧为高值区;(3)旅游业形成团块状空间分布格局,呈现以主城区为核心带动周边发展的典型特征;(4)旅游休闲业态与生态系统服务价值的总体耦合态势不断减弱,存在显著空间负相关且不断加剧。

秦巴山生态功能区生态系统服务供需关系时空演变研究

生态功能区在确保国家生态安全方面具有重要作用,但在过度人类活动的影响下,其生态系统正面临着严峻考验。为实现生态功能区的可持续发展需要探究生态系统服务的供需关系。以往研究多关注生态系统服务供需的权衡/协调作用,在生态功能区供需的耦合协调方面还存在空白。以秦巴山生态功能区为例,采用In VEST模型、生态系统服务供需比、四象限模型、相关性分析和耦合协调度模型等方法分析了2000、2010和2020年产水、粮食供给、碳固存和土壤保持4种生态系统服务的供需匹配状况、权衡/协同作用和耦合协调关系。结果表明,1)2000-2020年产水和碳固存服务供需比分别由0.613、0.958降至0.482、0.892;粮食供给和土壤保持服务供需比分别由-0.243、0.948增至0.224、0.971。空间上,产水、碳固存和土壤保持服务均以供应盈余状态为主,耕地较少的中西部地区存在粮食供给不足。2)粮食供给和土壤保持服务供需在低-低空间匹配,产水服务供需表现出高-低空间错配和低-低空间匹配的特点,碳固存服务供需以过剩的高-低错配为主。3)研究期间生态系统服务供给的权衡/协同关系略有变化,除土壤保持与其他服务需求不相关外,其余服务对需求的协同作用都很强,且存在一致性。4)生态系统服务的供需耦合协调度分别0.324、0.297和0.284,呈下降趋势,表现出东部大多数县域的耦合协调程度高于中西部地区的空间格局,主要以中度不协调和勉强协调状态为主。综上,除粮食供给服务外其余生态系统服务处于供大于求状态,研究区空间错配现象明显,且尚未达到基本的耦合协调水平。

土地生态系统演化的时间观

对土地生态系统随时间的演化状况进行了初步分析,并依据耗散结构理论,探讨了土地生态系统随时间演变的有关理论,构建了有关土地生态系统演化的函数模型。土地系统的演化经历了纯土地自然体———原始土地生态系统———土地自然生态系统———初级土地人工生态系统———高级土地人工生态系统等的不同阶段。人们对其认识也在不断地发生变化,自然体———资源———资产等。

产业融合视角下交互式电视产业链发展策略研究

在技术与市场的驱动下,电信产业(T)、互联网产业(I)、传媒产业(M)、娱乐产业(E)逐渐渗透交叉,走向融合,催生"TIME"生态系统,从而衍生丰富的电信业务。基于此,交互式电视,即IPTV应运而生,成为产业融合的契合点。文章基于产业融合的视角,剖析电信、互联网、传媒、娱乐在IPTV产业链中的地位及作用,并提出促进IPTV产业链发展的策略。

黑龙江省西部草地蝗虫群落时间动态的研究

2011-2012年黑龙江省西部草地蝗虫群落时间动态的研究结果表明：西部草地蝗虫6月初出现的早发型种类有中华稻蝗、毛足棒角蝗、宽须蚁蝗等,6月中下旬出现的晚发型的种类有大垫尖翅蝗、笨蝗、亚洲小车蝗、红翅皱膝蝗、轮纹异痂蝗、白边雏蝗等。蝗虫发生的种类及数量随着时间变化渐增或减少。优势种的中华稻蝗在群落中所起的主导作用明显,并通常选择植被覆盖率较低、地表裸露向阳、土壤pH值为碱性且有机质和含盐量较低的栖息地存活,其发生数量呈现上升趋势,应防止其在农牧交错地带暴发成灾。

300年来鄱阳湖营养盐演化重建与模拟

水体富营养化已经成为全球性的问题而受到广泛关注,然而其发生的过程和机制尚未完全明了。在湖泊营养演化过程中,水文和生态是两个最基本的制约因素。相对于短期的和试验性的研究,长时间尺度的营养盐变化过程能更全面地揭示营养盐的演化机制。以我国最大的淡水湖——鄱阳湖为例,采用湖泊水体交换周期模型和湖泊生态-营养盐动力耦合模型,重建鄱阳湖营养盐的长期变化,并利用沉积钻孔代用指标加以验证。在此基础上探讨其演化机制,模拟的时间序列中营养盐变化对气候水文与生态系统存在两种不同的响应模式。敏感因子分析显示:典型同步响应期中(1812—1828 AD),气候水文因子的贡献率达79.1%,生态因子为20.9%;典型异步响应期中(1844—1860 AD),两者贡献率分别为36.4%和63.6%。在模拟的营养盐变化时间序列中同步期占62.5%,说明气候因子在营养盐演化过程中起重要的作用;异步期虽只占12.5%,但对湖泊营养盐作用、营养盐反馈生物量同样至关重要。相关分析结果显示,生物量增长与TP含量基本呈线性关系,但存在一个阈值。在没有超过阈值前,生物量对TP具有较好的调节作用;当超过阈值之后,生物量的调节作用减弱。

太湖生态系统发育的Ecopath with Ecosim动态模拟

以20世纪60年代作为初始状态,采用Ecosim对1961-2002年间太湖生态系统的发育动态进行了模拟。结果表明,在时间强制序列的驱动下,模型较准确地预测了各个功能组的捕捞量和生物量的变化趋势。结果较好地解释了太湖生态系统的发育机制。在不断增强的渔业捕捞压力下,大中型鱼类尤其是顶级肉食性鱼类的资源量遭到破坏,从而减少了对小型鱼虾类的捕食压力,使得这些r型物种占据了系统的统治地位,它们对植食性浮游动物的控制作用,由此从上至下(top-down)地改变了太湖生态系统的结构。而水体的富营养化使得太湖初级生产力显著提高,由于蓝藻不适于动物摄食和利用,使得大量初级生产力未能循环利用,造成水华暴发和底泥有机质富积,进而由下而上(bottom-up)地对整个生态系统造成了不良的影响。因此,建议保护凶猛鱼类和大型鱼类资源,利用营养级串联效应控制小型鱼虾类,来恢复太湖生态系统自然结构、减缓其富营养化程度和逆向发育的进程。

麦田生态系统中的水肥时空关系与调控途径

贾树龙,孟春香,唐玉霞,刘春田:麦田生态系统中的水肥时空关系与调控途径,《生态农业研究》,3(3)1995:62—66 本研究表明,小麦对水分的消耗和养分的吸收不是同步的;拔节—抽穗期是小麦对水分最敏感的时期,该期的水分状况对产量和肥效的影响最大,返青—拔节期是对水分最不敏感的时期。麦田灌水量直接影响肥料氮在土体中的淋洗深度,进而影响到其肥效的发挥与损失量,因而控制灌水量是减少水源浪费与肥料损失、提高肥效的重要途径。并提出了以冬施肥为核心的缺水麦田水肥调控途径。