草地生态系统服务功能分析及其评价指标体系

草地生态系统服务功能是指草地生态系统及其生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。根据最新的研究成果 ,结合草地生态系统提供服务的机制 ,将草地生态系统的服务功能划分为产品提供、调节功能、文化功能和支持功能四大类 ,其中 ,产品提供功能可分为畜牧业产品和植物资源产品两类 ,调节功能则包括气候调节、土壤C累积、水资源调节、侵蚀控制、空气质量调节、废弃物降解、营养物质循环 ;文化功能主要包括民族文化多样性和休闲旅游 ;支持功能则包括固沙改土及培肥地力和生境提供。在上述服务功能机制分析的基础上 ,构建了由 13个功能指标组成的草地生态系统服务功能评价指标体系。     

青藏高原生态系统服务功能的价值评估

青藏高原具有丰富多样的生态系统类型 ,这些生态系统不仅生产了大量的产品 ,而且提供了巨大的生态服务功能。根据计算表明 ,高原生态系统 2 0 0 0年生产的产品经济价值为 170× 10 8元。生态服务功能中年固碳总量为 15× 10 8t,释放氧气量为11× 10 8t。根据二氧化碳固定量和氧气释放量估算的调节大气的服务价值总计为 10 0 15× 10 8元。以高寒草甸和高寒草原为主的草地生态系统具有重要的水源涵养功能 ,每年高原生态系统的水源涵养量达 2 6 12× 10 8m3,其经济价值为 174 4× 10 8元。森林的净化功能价值大约为 2 5 5× 10 8元。高原生态系统产品的经济价值与生态服务功能价值的比值为 1:70 ,显然 ,高原生态系统的生态服务价值远远高于直接使用价值。因此 ,保护生态系统和生物多样性是维持生态系统稳定和保育高原生态过程的根本     

海南岛生态系统生态调节功能及其生态经济价值研究

生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用．最新研究表明,生态系统服务功能包括生态系统产品、生态调节功能、生命支持功能与社会文化功能．对生态调节功能的认识与评价是区域生态环境保护与资源开发的基础,并已成为当前区域生态评价与生态规划的前沿课题．以海南岛为例,探讨了基于生态系统结构与过程的生态调节功能评价方法．在研究中。将海南生态系统类型划分为13类。分析、评价了海南岛各类生态系统在水源涵养、水土保持、营养物质循环、固碳、防风固沙等方面的生态调节功能及其生态经济价值,以及生态系统提供产品的价值．研究表明,2002年海南岛生态系统所提供的生态调节功能的价值为2035．88×10^8～2153.39×10^8元,而生态系统产品价值仅为254．06×10^8元,生态调节功能价值是其产品价值的8倍多。     

藏北草地退化与生态服务功能价值损失评估——以申扎县为例

藏北草地是我国重要的畜牧业生产基地和生态安全屏障。基于遥感和GIS技术,利用1990、2000、2010年3期不同时相的TM、ETM+和CEBERS遥感影像,对申扎县草地资源退化状况进行了遥感监测,并采用生态经济学评估模型对草地生态系统8个方面的服务功能价值损失进行了评估测算。结果表明:1990—2010年,申扎县草地退化面积增加了47.40×10~4hm~2,生态系统服务功能价值损失高达5.20×10~8元;其中1990—2000年,草地退化较严重,该时段也是生态系统服务功能价值损失较多的时期;2000—2010年,草地退化趋势变缓。藏北草地提供生物量价值仅约占生态系统服务功能总价值的7.0%,草地生态服务功能远大于其提供的生物量价值,因此必须从生态服务功能的的理念出发去经营草地,从而实现草地的可持续发展。     

锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算

定量评价草地生态系统服务功能价值及其动态变化,对草地资源保护具有重要意义。以锡林郭勒盟为研究区域,选用2000—2015年MODIS数据和年值降水量数据,构建了定量的生态服务价值估算体系,对草地生态系统提供产品、营养物质循环、维持碳氧平衡、涵养水源、保持土壤及文化娱乐六种服务功能进行了动态估算和对比分析,并探讨了研究区域内各旗、市、县草地生态服务价值的动态变化情况。研究结果表明:2000—2015年锡林郭勒盟草地生态系统提供的总服务价值年际增长率为2.52%,年均增值33.71亿元,呈波动上升的趋势。但各旗、市、县之间草地资源发展不平衡(年际增长率范围-0.46%—1.71%),尤其在正镶白旗(年际增长率-0.30%)和太仆寺旗(年际增长率-0.46%)两地服务价值负增长;不同草地生态系统服务功能提供的服务价值相差悬殊,维持碳氧平衡功能约占比当年总价值35%,而提供产品功能仅占比约5%,对草地生态系统保护起着至关重要作用的涵养水源功能也仅占比约1.5%。为动态估算内蒙古自治区,乃至京津冀地区的草地生态系统服务功能价值提供借鉴。     

三江源区基于生态系统服务价值的生态补偿额度

以青海三江源区为例,探讨了基于生态系统服务价值的生态补偿额度测算方法。以分析和筛选生态补偿需求下的生态系统服务价值评估指标为前提,估算了生态保护和建设活动实施前(2005年)三江源区草地生态系统服务价值,并采用专家咨询法提出的不同退化程度草地的生态功能系数对其进行修正,得到未退化、轻度退化、中度退化和重度及重度以上退化草地的单位面积生态价值分别为74.70×104、59.76×104、37.35×104元/km2和14.94×104元/km2。根据三江源区草地退化现状和生态恢复的目标,确定该区基于退化草地完全恢复的生态补偿总量为911.62×108元。     

江西高天岩自然保护区生态系统服务功能价值评估

高天岩自然保护区位于江西省莲花县,为当地人提供了多项生态服务功能。根据高天岩自然保护区生态与社会经济系统的特征,构建其生态系统服务功能价值评估指标体系,并以2014年数据为基础,综合运用成本替代、市场价值、影子工程、造林成本、成果参数和旅行费用等定量分析方法,评估其生态系统的经济价值。结果表明:2014年,高天岩自然保护区生态系统服务总经济价值为7.20×10~8元,其中,土壤保持和固碳释氧的经济价值居前两位,分别为4.39×10~8元和1.16×10~8元,各占服务总经济价值的60.89%和16.11%。9项服务指标按评估的经济价值大小排序为:土壤保持固碳释氧产品供给生物多样性保护环境净化气候调节旅游休憩调洪蓄水社会保障。直观的经济数字反映了高天岩自然保护区生态系统对人类社会的重要贡献,一方面有利于强化管理者和公众保护高天岩自然保护区的意识,另一方面为政府制定高天岩自然保护区生态系统补偿标准提供数据支撑。     

吉林西部农牧互动及其引起的生态系统服务价值变化

吉林西部近年来农牧变化频繁,研究其农牧互动及由此引起的生态系统服务价值变化,可以为区域生态环境保护及维持生态功能的可持续性提供科学依据。本文从土地面积、类型及重心变化三方面对吉林西部1954~2000年近50年的农牧用地互动进行了分析,并扩展现有生态系统服务价值的评估方法,对研究区耕地、草地变化中的生态系统服务价值进行了估算。结果表明,1954~2000年,吉林西部耕地增加了3.96×105hm2,草地减少了9.07×105hm2,草地耕地转换频繁,互动比例有所增大;两种用地类型总体重心西移,且变化方向相反。由于耕地单位面积的生态系统服务价值较低,这种变化导致区域生态系统服务价值的整体下降。由农牧业用地变化引起的生态服务价值降低了1.22×108$,其中由低覆盖度草地退化引起的价值降低量占到了71.78%。表明虽然半荒草地的生态服务价值单价不高,但大面积半荒草地的开垦和破坏仍然会对区域总体生态系统服务价值造成不可忽视的影响。     

辽河保护区草地生态系统服务功能间接价值评估

自2010 年辽河保护区设立以来, 保护区植被覆盖率从13.7%上升到63%, 草地生态系统为保护区提供着重要的服务功能。为了提高人们对辽河保护区草地生态系统服务功能间接价值的认识, 采用影子工程法、市场价值法、机会成本法等对辽河保护区草地生态系统的涵养水源、净化空气、固碳释氧、营养物质循环与储存和土壤保持等服务功能的间接价值进行了连续三年的评估。结果表明, 随着时间的推移, 辽河生态治理带来了巨大效益, 2009 年至2011 年辽河保护区草地生态系统服务功能间接价值总量分别为: 2.22 亿元、1.82 亿元和6.3 亿元; 从不同的服务功能类型来看,其价值量大小依次为: 固碳释氧>营养物质循环与储存>涵养水源>土壤保持>空气净化, 且固碳释氧的价值远远超过了其它功能的价值量。     

黄河源区玛多县土地利用和生态系统服务价值的演变

黄河源区玛多县作为"世界的一方净土",开展土地利用变化及生态系统服务功能量化评价,以期为保障黄河流域乃至全国生态安全提供支撑。以黄河源区玛多县为研究案例,统计了2005—2015年玛多县土地利用类型转移矩阵、土地利用变化动态度,计量了2005—2015年玛多县生态系统服务价值演变特征。结果表明:(1)10年间玛多县土地利用结构变化显著,高覆盖度草地、建设用地面积分别增加了38.30%和3.85倍,低覆盖度草地、林地分别降低了44.29%和86.55%。(2)10年间林地、低覆盖度草地的单一土地利用动态度分别为-8.65%、-4.43%,高覆盖度草地、中覆盖度草地的单一土地利用动态度分别为3.83%、2.83%,土地利用类型演变表现为从林地、低覆盖度草地向高覆盖度草地、中覆盖度草地的转移;前期(2005—2010年)林地、低覆盖度草地迅速减少,后期(2010—2015年)建设用地急速扩张。(3)10年间玛多县生态系统服务价值(ESV)呈增长趋势,从2005年的911.24×10~8元增长到2015年938.87×10~8元;单项生态系统服务价值中水文调节的ESV贡献量最大,在53.70%—55.24%之间。(4)10年间水域面积比例在8.21%—8.31%之间波动,ESV贡献量约占生态系统服务价值均在50%左右,未利用土地和高覆盖度草地的ESV贡献量分别为16.85%—17.26%和13.78%—18.50%,低覆盖度草地的ESV减少了44.29%。     

泸沽湖生态系统格局变化及其驱动力

运用遥感影像与地理信息系统技术结合,采用生态系统信息分类提取方法和景观指数方法对1990年至2015年泸沽湖风景区生态系统构成与格局变化进行分析,并进一步探析引起各类生态系统变化的驱动力因素,为泸沽湖风景区进一步生态与环境规划提供科学和理论依据。25年间,泸沽湖风景区内主要生态系统类型可分为农田、森林、草地、水域和人居环境等五类生态系统,1990年至2005年,主要表现为农田、森林、草地3个生态系统之间相互转化;2005年至2015年,主要表现为森林、草地、水域生态系统整体流向农田、人居环境系统。总体上泸沽湖景观破碎化与复杂程度呈下降趋势,连通性和整体性逐渐增强,但各生态系统类型之间比例差异增大。农田生态系统变化的主要驱动力是政策导向;森林与草地生态系统变化的主要驱动力是退耕还林还草工程与人类活动;水域生态系统变化主要驱动因素是湿地造林与人类活动入侵;人居环境系统变化的主要驱动因素为人类用地需求的增涨。针对泸沽湖生态系统变化存在的问题提出了相应的规划建议。     

生态阈值研究进展

生态阈值是指生态系统从一种状态快速转变为另一种状态的某个点或一段区间，推动这种转变的动力来自某个或多个关键生态因子微弱的附加改变。生态阈值现象普遍存在于自然生态系统中。主要有两种类型：生态阈值点（ecological threshold point）和生态阈值带（ecological threshold zone）。在生态阈值点前后，生态系统的特性、功能或过程发生迅速的改变。生态阈值带暗含了生态系统从一种稳定状态到另一稳定状态逐渐转换的过程，而不像点型阈值那样发生突然的转变。后者在自然界中可能更为普遍。在自然资源保护和生态系统可持续管理中，生态阈值研究有着重要的理论和实践意义，受到生态学和相关学科的密切关注。其研究已经在森林、草原、湖泊、海洋等生态系统，从不同角度，针对不同生态因子广泛开展。由于生态因子相互作用的复杂性，有关生态阈值的性质及其在不同空间尺度上的联系仍然存在很大的不确定性。在未来的研究中必须加强综合和定量化研究，进一步提高应用生态阈值的能力。在全球变化和生态响应研究领域，生态阈值研究将会有更大的发展空间。     

城市湖泊退化过程中水生态系统服务功能价值演变评估——以肇庆仙女湖为例

运用市场价值法、碳税法、造林成本法和工业制氧影子价格法、影子工程法以及价格替代等方法，以肇庆仙女湖为例，对城市湖泊水生态系统自然资产价值部分的演变进行了评估。结果得出，仙女湖水生态系统退化过程中，导致水生态系统有些服务功能的大幅度降低，如大气调节功能价值由1999年的460124元降低到2004年的8元、水质净化功能价值由1999年的11480元降到2004年的904元等;但并非各项生态系统服务功能价值都降低，有些项目的生态系统服务功能可保持不变，如水资源调节功能价值;甚至升高，如物质生产价值由1999年的152400元增加到2004年的241200元。该研究给退化生态系统的修复带来很大启示，即在退化生态系统的修复过程中要针对性的就退化生态系统的结构和功能进行修复，提高生态系统的总体服务功能价值，而并非退化生态系统的各项服务均需提高，有些项目的生态系统服务价值可以保持不变，甚至降低。     

“双碳”目标下山水林田湖草沙一体化保护和修复工程优先区与技术策略研究

巩固与提升生态系统碳汇能力是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径之一。生态保护修复对生态系统固碳增汇有着重要影响。2016—2021年,财政部、自然资源部、生态环境部在我国27个省(自治区、直辖市)共支持了三批山水林田湖草生态保护修复工程试点和第一批山水林田湖草沙一体化保护和修复工程,共35个山水工程。通过分析已部署的35个山水工程布局的空间特征和碳汇效益,结合国家重点关注的生态保护修复区域、全国重要生态系统保护和修复重大工程分布、生态系统碳汇重要区域和敏感区域,探索“双碳”目标下山水工程布局优先区及生态保护修复技术策略。研究发现山水工程的碳汇效益具有空间差异性,且山水工程优先区主要依次分布在青藏高原生态屏障区、东北森林带、长江重点生态区(含川滇生态屏障)、南方丘陵山地带、黄河重点生态区(含黄土高原生态屏障)、北方防沙带等的森林、高原草地、荒漠、岩溶地区等区域。基于此,提出未来山水工程在不同区域的技术策略。在森林生态系统为主地区,不仅要提高森林覆盖度、森林质量,还应当加强生物多样性的保护和土壤碳汇能力的提升;在高原草原及冻土地区应加强草地退化和冻土监测,提高草地质量;在西北荒漠化地区加强碳...     

生态-经济发展情景下内蒙古宏观生态系统模拟与分析

内蒙古自治区是我国北方面积最大、种类最全的生态功能区，是我国北方的重要生态屏障，其宏观生态系统状况不仅关系民众生存和生计，而且关系华北、东北、西北乃至全国的生态安全。构建了1990、2000及2015年3期宏观生态系统格局与影响因子数据集；融合区域生态系统发展规划，设置了基准、生态-经济协同发展和生态-经济权衡发展三种情景；应用土地利用均衡分析模型，模拟了3种情景下2025年及2035年内蒙古六大类生态系统结构与空间格局变化。结果表明：在延续历史发展趋势的基准情景和注重经济发展的生态-经济权衡发展情景下，草地和农田生态系统在2035年均无法恢复至2000年的水平，宏观生态系统结构难以达到规划目标；在注重生态保育的生态-经济协同发展情景下，草地、森林与湿地生态系统面积增长较大，符合内蒙古构建中国北方生态屏障的战略定位。从空间上看，农田生态系统面积的减少主要集中在农牧交错带地区，该区域的退耕还草构成了草地生态系统增加的主要来源；草地生态系统面积扩张还分布在近十年来发生草地退化的区域，这与近年来通过实施"京津风沙源治理"、"草原奖补政策"等生态工程建设后内蒙古自治区原有退化的草地生态系统在逐渐恢复的趋势相吻合；森林生态系统面积增加主要集中分布在大兴安岭等几个植被恢复地；城市生态系统主要以原有城镇居民点为中心，在其周边区域呈扩散式增长，特别是在采矿场、工业用地、交通沿线附近城镇面积增加较为显著；荒漠生态系统的缩减主要发生在与其它生态系统的交界处，这与开发利用的便利性、原有生态系统的可开发潜力等密切相关。研究表明，生态-经济发展情景下的宏观生态系统的空间显性模拟是区域国土空间规划和可持续发展的重要科学依据。     

基于管理目标的湖泊生态系统动力学

基于生态系统管理的目标,在对相关研究分析的基础上,依据生态系统生态学、淡水生态学的理论,提出了湖泊生态系统动力学研究的2个理论基础：生态系统管理和生态系统特征.在此基础上,分析得到湖泊生态系统动力学的研究方法体系,主要包括研究内容与技术路线、关键问题识别和动力学模拟、湖泊生态系统的适应性管理决策等部分.其中,湖泊生态系统结构和过程、湖泊中食物网营养动力学研究、生源要素循环、湖泊中关键过程的生态作用以及湖泊生态系统动力学模拟是研究的核心问题.此后,以P为主要的生源要素,将生态系统分为3个子过程：入流、出流和内部反馈,并以此建立了湖泊生态系统动力学的模型框架,以辅助于湖泊的生态系统管理.     

放牧对草地生态系统服务和功能权衡关系的影响

内蒙古草原是我国北方的重要生态屏障和绿色畜牧业基地, 放牧是草原生态系统的主要利用和管理方式, 在放牧管理中充分发挥生态系统某一项或几项服务和功能最大利用价值时, 往往会与其他服务(功能)发生冲突, 需要权衡多项生态系统服务和功能, 制定合理的放牧管理制度。该研究以内蒙古锡林郭勒典型草原为例, 通过设置不放牧、轻度放牧、中度放牧以及重度放牧的放牧梯度, 从多项生态系统服务和功能权衡的角度比较了最适放牧管理强度。结果显示, 在放牧管理的草地生态系统服务和功能的权衡中, 权衡、协同、不相关关系同时存在, 如土壤呼吸速率与植物群落净生长量、生物多样性与植物群落净光合速率表现为权衡关系, 植物群落净生长量分别与土壤含水量、植物群落净光合速率及草地蒸散速率存在协同关系, 土壤有机碳含量与其他服务或功能间呈不相关关系; 放牧能不同程度地削弱多项生态系统服务及功能间的权衡关系(冲突对立关系); 中度放牧条件下的多项生态系统服务及功能的协同性最佳。     

Grassland to shrubland state transitions enhance carbon sequestration in the northern Chihuahuan Desert

The replacement of native C₄‐dominated grassland by C₃‐dominated shrubland is considered an ecological state transition where different ecological communities can exist under similar environmental conditions. These state transitions are occurring globally, and may be exacerbated by climate change. One consequence of the global increase in woody vegetation may be enhanced ecosystem carbon sequestration, although the responses of arid and semiarid ecosystems may be highly variable. During a drier than average period from 2007 to 2011 in the northern Chihuahuan Desert, we found established shrubland to sequester 49 g C m^?2 yr^?1 on average, while nearby native C₄ grassland was a net source of 31 g C m^?2 yr^?1 over this same period. Differences in C exchange between these ecosystems were pronounced – grassland had similar productivity compared to shrubland but experienced higher C efflux via ecosystem respiration, while shrubland was a consistent C sink because of a longer growing season and lower ecosystem respiration. At daily timescales, rates of carbon exchange were more sensitive to soil moisture variation in grassland than shrubland, such that grassland had a net uptake of C when wet but lost C when dry. Thus, even under unfavorable, drier than average climate conditions, the state transition from grassland to shrubland resulted in a substantial increase in terrestrial C sequestration. These results illustrate the inherent tradeoffs in quantifying ecosystem services that result from ecological state transitions, such as shrub encroachment. In this case, the deleterious changes to ecosystem services often linked to grassland to shrubland state transitions may at least be partially offset by increased ecosystem carbon sequestration.     

三江源国家公园生态功能时空分异特征及其重要性辨识

三江源国家公园的建立有利于在该区域实行最严格的生态保护,筑牢国家生态安全屏障。为摸清三江源国家公园生态本底,基于遥感数据,地理信息系统平台及生态评估模型模拟等技术手段,分析了三江源国家公园生态系统类型,2000—2015年生态功能的时空分异特征及变化趋势,辨识其重要性,并对其变化驱动因素进行初探。结果表明:(1)三江源国家公园以草地、荒漠、水体与湿地生态系统为主,面积占比达到99.8%。(2)三江源国家公园水源涵养、土壤保持及防风固沙极重要区的占比分别为15.3%、13.7%和22.4%。(3)整体呈现东部以水源涵养、中部以土壤保持、西部以防风固沙为核心生态功能的空间格局。(4)2000—2015年,水源涵养功能量总体下降,但提升区域面积占比达84.5%,极重要区呈现下降态势;土壤保持功能量总体提升,年变化趋势为987万t/a,全区超过95%的地区均呈上升趋势;防风固沙功能由于风速减小及植被覆盖度的降低,出现下降态势,为-356万t/a。(5)气候暖湿化以及三江源生态保护工程的实施是三江源国家公园生态功能总体提升的主要原因,然而草地退化态势尚未完全遏制,局部地区植被覆盖度仍有所下降。为实现国家公园和自然资源的严格保护和永续利用,需对其进行统筹规划、科学布局,在科学把握生态系统自然规律的基础上,分区、分级对其进行生态保护和修复。