基于“目标-成本-效益”协同优化的山水林田湖草沙一体化生态保护与修复格局

当前以“山水林田湖草沙一体化保护与修复”为代表的国土空间生态修复工程已在全国范围内陆续开展，但相关规划的理论和方法支撑仍较为薄弱，如何确定合理的保护修复目标，并对生态保护与修复格局进行整合优化，是实现山水林田湖草沙一体化保护与修复规划需要解决的关键问题。基于系统保护规划理论和方法，初步构建了基于“目标-成本-效益”协同优化的一体化保护修复规划构架，以大兴安岭中段嫩江-哈拉哈河源头区为例，依托空间优化模型(Marxan)对一体化保护修复格局进行了优化模拟，结果表明：(1)绰尔河流域的生态系统保护优先级最高，其次是哈拉哈河流域和洮儿河流域，最后是霍林河流域。当预算不足时，优先保护绰尔河流域可以最大限度的提升研究区内的生态系统服务功能；(2)当优化目标低于50%,优化格局中以林地保护和草地保护为主，需要修复格局规模较小，当优化目标比例超过50%,需要采取生态修复的面积明显增加。随着优化目标比例的提升，优化格局所需面积越来越大，优化后区域中各类生态系统服务功能均有所提高；(3)依据目标-成本-效益曲线，60%的保护修复水平(即1980—2020年退化损失的生态系统服务的60%)为最高效的保护修...     

基于生态系统服务视角的山水林田湖草生态保护与修复——以洞庭湖流域为例

山水林田湖草系统保护与修复的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。基于山水林田湖草生命共同体理念,以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,提出生态系统服务视角下的山水林田湖草系统治理框架,以实现流域生态系统整体保护、质量提升和格局优化。基于该框架,以洞庭湖流域为例,通过流域生态系统格局、生态系统质量状况分析、流域生态系统服务重要性评估和生态问题识别,构建流域生态安全格局,为实现可持续的山水林田湖草生命共同体提出系统保护与修复布局建议。通过洞庭湖流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复重要区域的识别提供了可借鉴的指标和定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

承灾脆弱性视角下的生态系统服务需求评估及供需空间匹配

生态系统服务供需空间分布格局及匹配关系是生态系统服务领域的热点问题。将生态系统服务聚焦于增强城市系统承受自然灾害的能力和恢复力功能上,引入承灾脆弱性表征生态系统服务需求。选择首批经济特区之一的珠海市为案例研究区,土壤保持服务为供需分析的对象,利用承灾脆弱性评价城市系统及居民的服务需求并刻画需求的空间异质性,采用基于"3S技术"的In VEST模型定量评估服务供给潜力,从流域与镇、街道两种尺度分析生态系统服务供需匹配状况,以期为市级土地利用管理、景观格局优化及城市经济建设提供建议。研究结果表明:根据供需空间匹配状况,珠海市包含高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求与高供给低需求四种供需匹配类型。珠海市土壤保持服务供需空间错位状况较为严重,人口密集的城镇区域需求极高但供给严重缺乏,部分生态源地的高供给无法惠及周边区域人口;兼顾经济建设与生态保护的高供给高需求地区仅占全域面积的8.7%;以农业导向且经济发展缓慢的低供给低需求地区分布较广。是对生态系统服务供给与需求的空间异质性刻画及供需空间匹配的重要尝试,为城市建设和生态管理提供参考。     

1960—2008年阿克苏河流域生态系统服务价值动态

基于遥感与GIS技术,运用中国陆地生态系统服务价值当量表,结合当地粮食产量与粮食平均收购价格,分析了1960—2008年阿克苏河流域生态系统服务价值的变化,探讨了干旱区跨境河流流域生态系统服务变化对土地利用/覆被变化(LUCC)的响应.结果表明:研究期间,阿克苏河流域生态系统服务价值整体变化较小,总价值先减后增,沼泽、林地、草地面积的减少是总服务价值减少的主要原因,耕地和水域面积的增加补偿了总价值的部分损失,但损失略大于收益;各项生态功能的服务价值对总生态系统服务价值贡献大小的等级基本稳定,其中,土壤形成与保护和废物处理功能的贡献率最大;研究区生态系统服务价值大小及变化的空间差异较大,以流域下游的变化最频繁.敏感性分析表明,研究区内生态系统服务价值对服务价值指数缺乏弹性,研究结果具有稳健性.     

湟水流域生态系统服务供需匹配关系

生态系统服务供需可以反映出区域生态经济发展协调水平，在空间上量化生态系统服务的供给和需求，识别生态系统服务的供需匹配关系，对区域生态系统可持续管理具有重要意义。湟水流域是西北生态屏障建设的重要组成部分，其生态系统服务供需平衡直接关系到青海东部地区的生态安全，为了识别流域生态系统服务供需匹配状况，综合集成多源数据，运用多种生物物理模型定量评估湟水流域食物生产、产水、土壤保持和碳固定服务，刻画流域内生态系统服务供需格局的空间特征，揭示各项生态系统服务供需的空间聚集模式，生成具有高度连通性的区域，为生态优先保护区划分提供参考。研究表明：（1）湟水流域生态系统服务供给和需求在空间分布上具有高度异质性，除去产水服务，其他三项生态系统服务整体上能够满足流域内部需求，但局部区域仍然呈现明显的赤字特征；（2）不同生态系统服务的供需比差异明显，由高到低依次为是碳固存（0.188）、食物生产（0.114）、土壤保持（0.026）和产水服务（-0.021），各项服务的供需比都具有显著的空间差异；（3）流域内生态系统服务供需的空间错配现象突出，除产水服务外，各项生态系统服务都有"高供给低需求"地区和"低供给高需求"地区，"高供给低需求"区主要分布在流域上游生态基底条件好的区域，"低供给高需求"区集中在流域中下游的河湟谷地；（4）土地利用类型影响生态系统服务供需平衡，流域实现供需平衡需要适度增加林草地比例，控制耕地和城市用地的扩张。研究系统分析了湟水流域生态系统服务供需盈亏状况，可为流域生态系统可持续管理与土地资源配置决策提供科学支撑。     

基于生态系统评价的山水林田湖草生态保护与修复体系构建研究——以乌梁素海流域为例

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果。以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强。通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

生态系统服务功能分类与价值评估探讨

生态系统服务功能及其价值评估研究是当前生态学研究的热点,对于促进生态系统可持续管理具有重要作用。目前,在生态系统服务功能分类及价值评估方面,还没有形成比较系统的理论;在服务价值的评估方面,国内相关研究多数套用现有的一般化计算公式对生态服务功能进行计算,缺少针对性和探索性。总结近年来笔者在这方面的研究得失,并综合前人的研究,将生态系统服务功能进行新的分类,提出“核心”服务功能、“理论”服务价值与“现实”服务价值的概念,并以温州三湿地生态系统服务功能及其价值评估研究作为实例,论证所提出的新概念。生态系统服务功能及价值评估研究的最终目的是为生态系统管理决策者提供信息,因此服务价值评估的意义不在于对每一项服务功能价值的精确估算,甚至不需要计算一个生态系统所有的服务功能价值,而应抓住一个或几个有计算依据的核心服务功能。提出理论服务价值概念的主要目的在于同现实服务价值的比较,量化某服务功能的退化程度,明确后续生态恢复和重建的主要目标,并可在一定程度上作为生态恢复的重要指标。     

基于生态系统多维特征的粤港澳大湾区国土空间生态保护修复分区研究

我国国土空间生态保护修复已进入“山水林田湖草”系统治理和建设阶段。开展生态保护修复的分区研究，正确认识生态系统的地域组合特征及其分异规律，可以为落实系统治理理念提供空间指导。当前生态保护修复分区研究逐渐重视生态系统的完整性，但对于生态系统表征维度相对单一，导致对国土空间系统性综合认知受限。基于此，基于生态安全理论以及生态系统综合评估框架，构建生态保护修复分区的多维度指标体系，以提升对国土空间的系统性综合认知。以流域为基本单元，在评估粤港澳大湾区生态现状本底和退化特征的基础上，采用空间聚类方法划分两级生态保护修复分区。结果表明：(1)各流域生态现状质量和退化程度空间分异较为明显。生态现状质量呈现出外部高、中部低的圈层式分异特征。而生态退化空间分布则相对分散。(2)以生态现状综合指数与一级分区指标数据的空间异质性为基础，可将研究区划分为5个在空间上连续的生态保护修复一级区。以生态退化综合指数与二级分区指标数据的空间异质性为基础，可在一级区内部划分出11类29个生态保护修复二级区。研究方案可为国土空间的“山水林田湖草”系统治理提供生态分区优化路径。同时也为研究区生态保护修复提供了空间决策支持...     

国家公园生态系统服务研究与展望

国家公园是指由国家建立并主导管理的、旨在保护为人类提供福祉的自然资源和生态系统。学界已对国家公园的保护、管理与利用等开展了多方面、深层次的研究。生态系统服务是自然资源为人类提供福祉的重要基础,分析国家公园生态系统服务的研究态势可为我国在该领域的发展提供参考和借鉴,为建立和管理以国家公园为主的自然保护地体系提供理论依据。本文综述了国家公园生态系统服务与生物多样性的关系、在土地利用下的响应及机制、对气候变化的响应与反馈、价值的量化评估、服务权衡5个方面的研究进展。强调国家公园生态系统服务兼具综合性、复杂性和异质性等特点,提出该研究领域需以生态学理论为基础,同时紧密结合社科类研究,尤其重视机器学习和空间工具在生态系统服务评估框架、方法与模型研究中的应用。未来应当在加强研究国家公园生态系统服务驱动机制的同时,注重优化系统模型,聚焦大尺度、综合性研究,并持续关注国家公园生态系统服务与人类福祉的依存关系。     

黄淮海湿地生态系统服务与生物多样性保护格局的耦合性

研究生物多样性格局与生态系统服务格局之间的空间耦合效应,探讨以生物多样性保育为核心目标的自然保护体系同时能多大程度满足对生态系统服务功能的维护和支撑,已成为自然保护领域新的热点关注问题。目前研究多限于陆域生态系统,其方法难以适用于湿地生态系统。以黄淮海湿地——这一高强度人类活动的区域为研究区,基于湿地生态系统的横向连接度、纵向连接度(2D)以及结合地下水的垂向连接度(3D),对黄淮海地区湿地具有的生态系统服务功能进行了空间评估和分析,识别出具有重要意义的生态系统服务功能区域,结合现有保护区分布情况进行空间分析,评价现有保护区对生态系统服务功能的支持程度,即生物多样性保护与生态系统服务功能重点区域的空间耦合性。研究结果表明:目前湿地保护区并未有效覆盖湿地生态系统关键区域,湿地生态系统服务关键格局也存在大量明显的保护空缺。同时,随着2D到3D延伸,保护区对生态系统服务功能的支持程度也稍有提高,这与系统保护规划中选择不同保护目标后保护规划格局发生变化的情况类似,而生态系统服务功能的"热点地区"(重要区域)与保护生物学中所指的物种保护的热点地区类似,这表明生态系统服务功能的规划和保护也可以借鉴保护生物学中系统保护规划的理论和方法,为后续研究提供参照。     

自然资本流变及其对生态系统服务价值的演变路径

生态系统服务价值化是将生态系统惠益于人类社会的价值进行量化，以评估生态系统服务状态，便于生态系统监测和管理。自然资本是生态系统服务的来源，结合自然资本视角进行生态系统服务价值化，其成果有利于提高生态系统保护政策制定的精准性和统筹力，有利于创新生态系统服务评估方法。通过梳理自然资本概念的缘起与发展过程，认为自然资本经历了"同义指代"、"边界明晰"、"多领域交汇"和"隐喻多义"四个阶段逐步丰富的过程。当今针对自然资本研究的三种主流视角，即将自然资本视为"产生经济价值的资产"、"产生服务流的存量"和"金融资本"为生态系统服务的价值化提供了多种途径。生态系统服务价值化的过程要体现可持续发展的基本目标，保证自然资本的稳定，维持人类社会代际公平。以此为前提，鼓励生态系统价值化视角的多样性。价值化途径应关注生态系统服务的时空动态变化、多种服务协同作用和供需权衡。生态系统服务价值化是自然资本金融杠杆化的推手，应警惕有可能带来的金融风险和生态风险。     

海河流域森林生态系统服务功能评估

森林生态系统在流域中发挥着极其重要的生态作用,为流域发展提供着巨大的服务功能。本研究根据生态系统服务功能的内涵,建立了流域森林生态系统服务功能评价指标体系,利用市场价值法、影子工程法和生产成本法等,定量评价了海河流域森林生态系统服务功能的经济价值。结果表明：海河流域森林生态系统总价值2349.4亿元,其中直接价值358.7亿元,间接价值1990.7亿元。从不同的服务功能类型来看,其价值量大小依次为：涵养水源>固碳释氧>环境净化>提供产品>土壤保持>营养元素循环;从不同的森林类型来看,其价值量大小依次为：松柏类>灌丛>栎类>桦木类>混交林>杨树类>松杉类。但是从各种森林类型单位面积价值量来看,大小依次是：松杉类>松柏类>桦木类>混交林>栎类>杨树类>灌丛。从研究结果来看,海河流域森林生态系统服务功能价值巨大,该结果有利于加强人们对森林生态系统的认识,可以为流域生态系统管理、生态保护和生态补偿提供依据。     

基于水-陆耦合生态系统服务的生态安全格局构建研究——以长三角生态绿色一体化发展示范区为例

快速城市化和国土空间规划大背景下，评估区域生态系统服务、构建生态安全格局是实现城市精细化发展的有效手段。本研究立足生态系统服务供给效能，以长三角生态绿色一体化发展示范区为例，从陆域、水域两个层面进行量化计算，构建水-陆耦合生态系统服务综合评价体系，将高供给区域识别为生态源地，并基于MCR模型和电路理论分别提取廊道和节点，构建区域生态安全格局。研究结果表明：1）分别识别陆域和水域生境斑块面积34.31km²、272.50km²，为江南水乡空间存续和城市绿地空间选址提供了理论依据；2）水-陆耦合度评价得到源地41个，总面积206.79km²，占研究区总面积8.57%，呈现"西北多东南少"的格局；3）提取89条生态廊道和91个生态节点，生态廊道总长度586.35km，呈均匀网状分布，节点包括44个夹点及47个障碍点，主要位于吴江区。通过区域生态安全格局的构建与优先级评价，分级提出国土空间生态保护与修复建议，为我国其他快速城市化地区及都市圈周边区域的国土空间合理布局、土地利用的转化与管理提供参考。     

基于“生态系统服务网”理论的国土空间规划研究

生态环境恶化使国土空间的管理从重视开发到重视保护转变，相应的思想体系、理论体系与管理机制需要打破旧的路径依赖，建立新的国土空间规划体系。生态系统服务网理论将生态系统服务供给与需求融合到一起，推动生态系统服务"一张网"与国土空间规划"一张图"的衔接。（1）生态系统服务网的网络属性诠释了山水林田湖草-人生命共同体思想体系；（2）生态系统服务网理论强调供给与需求的有效匹配与融合，是国土空间规划的重要依据；（3）生态系统服务网的尺度特征与国土空间规划层级体系存在对应关系，有助于规划的传导与实施；（4）生态系统服务网中供给能力和空间需求匹配的评价是"双评价"的主要内容，为"三区三线"的划定与落地提供了依据；（5）生态系统服务网的价值评估、空间制图与优化，为确定国土空间开发边界与规模奠定了基础，为两山转化路径提供思路和依据，可有效促进国土空间的高质量开发利用。     

基于AHP-模糊综合评价法的新安江流域生态补偿政策绩效评估

为了改善流域生态环境，我国推行了流域生态补偿试点，逐渐形成具有我国特色的流域生态补偿模式和机制，目前全国已有十余个省份实行了流域生态补偿政策。生态补偿政策的推行对流域生态环境改善发挥了极其重要的作用，同时也对流域内的社会、经济、健康等方面带来不同程度的影响。如何科学、合理的界定和评价补偿政策带来的社会、经济以及生态环境影响及影响的程度对政策的实施和改善意义重大，这也是流域生态补偿政策得以继续推行的重要条件。在总结和梳理政策效果评价方法的基础上，结合流域生态补偿政策的特点，建立了基于层次分析（AHP）-模糊综合评价法的政策评价模型以及生态补偿政策绩效评估指标体系，并以我国首个跨省流域生态补偿机制试点-新安江流域为研究对象，评估了新安江流域生态补偿政策在第一个试点阶段（2012-2014年）期间的绩效。结果表明：新安江流域生态补偿政策实施效果整体较好，但对区域经济和社会发展的促进作用不显著，并且需要从政策目标的确定、政策体系的健全、政策设计与执行等方面进行完善。建议推动建立流域生态补偿动态评估机制，研究制定相关技术指南；重视强化政策的配套机制能力建设，完善区域联动长效机制和信息共享；促进补偿政策目标从生态资源到生态资本转化，改善和保障河流生态基流；拓宽流域补偿资金来源渠道，鼓励多元主体进入环保市场。在谋求生态效益最大化的前提下，进一步统筹规划经济和社会效益，更好地运用经济杠杆进行流域治理和生态保护，实现经济、社会、生态的共赢。     

“一带一路”地区生态系统服务关系的时空分异与区域响应

"一带一路"沿线多数发展中国家地处生态脆弱区,土地资源空间配置亟待优化。研究生态系统服务间的相互关系可以为土地利用决策提供定量化支持,但该关系在不同地域的表现形式有较大的差异性。基于InVEST模型,评估"一带一路"区域2000、2005、2010和2015年土壤保持、产水量、碳固定和生境质量4种生态系统服务时空变化,通过相关性分析和局部空间自相关分析等方法识别生态系统服务相互关系,以及其对不同地域特征变量的响应。就区域整体而言,土壤保持、产水量、碳固定和生境质量呈现中亚和西亚为一致低值区,而高值区分布不一致的空间格局;生态系统服务之间均呈显著协同关系,但冷热点格局的区域异质性显著。在生态区单元中,泰加林、温带草原和灌木的多种生态系统服务间为权衡关系;在国家单元中,生态系统服务间协同与权衡关系并存。产水量与碳固定间的协同关系对人口分布有良好的响应,而土壤保持与碳固定对人口分布的响应不明显。定量化评估生态系统服务及权衡关系,为区域土地资源优化配置提供依据,研究结果也为"一带一路"地区沿线国家间生态保护合作提供空间指引。     

区域异质性视角下赣江生态系统服务支付意愿及其价值评估

赣江是中国最大淡水湖鄱阳湖水系的第一大河流,为流域内两千多万常住人口提供着重要的生态系统服务。研究赣江生态系统服务价值及其支付意愿可为建立和实施流域生态补偿机制提供决策依据。在随机效用理论框架下采用Tobit模型和实际调查数据,分析了居民对赣江生态系统服务的支付意愿及其影响因素,并运用条件价值评估法测算了赣江生态系统服务价值。可能的亮点在于,第一,将心理距离、心理所有权等微观因素纳入生态系统服务支付意愿模型中,通过测算心理变量对支付意愿影响的偏效应,探讨了提升生态系统服务支付意愿的可行路径;第二,比较分析了河流上、中、下游居民生态系统服务支付意愿的差异,并探讨了支付意愿异质性产生的原因。结果表明:(1)除居民收入和年龄外,对赣江环境治理满意度、支付偏好、对环保部门的信任度、与河流的心理距离、对河流的心理所有权也是影响其支付意愿的主要因素。(2)赣江生态系统服务支付意愿的区域异质性是由上、中、下游居民支付偏好、对环保部门信任度和收入的差异造成的。(3)满意度、信任度、心理距离和心理所有权的平均偏效应分别为7.22、3.84、2.7、1.85元/户。(4)赣江流域WTP预测值的中位数为19.57元/户,其中,南昌、吉安和赣州每户居民每月愿意支付的金额分别为23.24、19.70、16.86元,赣江为流域居民创造的生态系统服务价值为13.60亿元/a,其中,南昌段、吉安段和赣州段的生态系统服务价值分别为4.31亿元/a、3.21亿元/a和4.65亿元/a。最后,基于研究结论提出了相应的政策建议。     

河流生态系统健康研究现状与展望——基于文献计量研究

河流生态系统健康是生态系统服务供给和流域可持续发展的基础,亟需从其内涵、影响、评价等方面进行系统归纳。运用文献计量梳理国内外文献,归纳了河流生态系统健康在河流自身、人类需求、管理目标3个方面的内涵;并从人类活动、土地利用、河流生境、水质、水量、气候变化等几个方面归纳了影响河流生态系统健康的主要因素和机理;明确了现有的河流生态系统健康评价方法,包括指示生物法、综合指标法、数学模型法等,总结了它们的优缺点和适用范围。最后,从河流生态系统健康的概念内涵、评价指标和水陆耦合等方面提出了存在的问题,建议进行流域整体的河流生态系统健康评价、跨区域的综合评价对比、多学科评价指标、河流廊道等几个方面的深入研究。     

Preliminary analysis to estimate the spatial distribution of benefits of P load reduction: Identifying the spatial influence of phosphorus loading from the Maumee River (USA) in western Lake Erie

Since the early 2000s, Lake Erie has been experiencing annual cyanobacterial blooms that often cover large portions of the western basin and even reach into the central basin. These blooms have affected several ecosystem services provided by Lake Erie to surrounding communities (notably drinking water quality). Several modeling efforts have identified the springtime total bioavailable phosphorus (TBP) load as a major driver of maximum cyanobacterial biomass in western Lake Erie, and on this basis, international water management bodies have set a phosphorus (P) reduction goal. This P reduction goal is intended to reduce maximum cyanobacterial biomass, but there has been very limited effort to identify the specific locations within the western basin of Lake Erie that will likely experience the most benefits. Here, we used pixel‐specific linear regression to identify where annual variation in spring TBP loads is most strongly associated with cyanobacterial abundance, as inferred from satellite imagery. Using this approach, we find that annual TBP loads are most strongly associated with cyanobacterial abundance in the central and southern areas of the western basin. At the location of the Toledo water intake, the association between TBP load and cyanobacterial abundance is moderate, and in Maumee Bay (near Toledo, Ohio), the association between TBP and cyanobacterial abundance is no better than a null model. Both of these locations are important for the delivery of specific ecosystem services, but this analysis indicates that P load reductions would not be expected to substantially improve maximum annual cyanobacterial abundance in these locations. These results are preliminary in the sense that only a limited set of models were tested in this analysis, but these results illustrate the importance of identifying whether the spatial distribution of management benefits (in this case P load reduction) matches the spatial distribution of management goals (reducing the effects of cyanobacteria on important ecosystem services).