脆弱性研究进展:从理论研究到综合实践

从20世纪60年代脆弱性概念提出到21世纪脆弱性逐渐成为一门独立的新科学,脆弱性已成为评价地区发展状况的依据以及衡量未来发展规划的判据。基于国内外脆弱性研究文献的回顾和总结,回顾了脆弱性概念起源与发展,梳理了脆弱性评价的定性和定量方法,科学评述了21世纪以来脆弱性研究的新进展:评价方法创新、多尺度精细评价、多源数据挖掘、关键要素阈值界定、人为活动影响和脆弱性演化机理综合研究。研究发现21世纪以来脆弱性进展迅速,主要特点为多元化、多角度、精细化和综合化,表现为评价数据和方法的多元化;横向空间对比和纵向时间序列的多角度分析;多尺度精细评价;关键要素阈值与演化机理综合研究。未来,脆弱性研究应完善脆弱性概念框架和理论体系,关注耦合系统脆弱性过程与机制,探究脆弱性驱动因素和演化机理,科学界定脆弱性关键要素阈值,挖掘和提取多源遥感数据信息,开展系统脆弱性动态评价和时空分析,实现脆弱性定量评价与综合实践,最终满足国家和地区可持续发展战略的需要。     

自然生态系统响应气候变化的脆弱性评价研究进展

以气候变暖为标志的全球气候变化已引起各国政府、国际组织和科学工作者的高度重视.气候变化给人类及自然生态系统带来的风险和危害日趋增大.生态系统脆弱性分析和评价是适应和减缓气候变化的关键和基础,已成为近年来气候变化领域和生态学领域的研究热点.目前国内外学者正在不同领域、不同空间尺度上开展响应气候变化的脆弱性评价,其中以自然生态系统为评价对象的脆弱性研究也有了长足的发展.本文通过对脆弱性的概念、气候变化脆弱性评价研究现状、自然生态系统响应气候变化的脆弱性定量评价方法的综述,探讨了该研究领域存在的问题和未来的发展前景.     

农业可持续集约化评价的研究进展与展望

农业可持续集约化是保障全球粮食安全,应对饥荒、贫困和气候变化的现实路径。本文采用文献资料法、归纳演绎法等,探索性构建了农业可持续集约化的研究框架,并从概念源起、指标体系、研究尺度和评价方法4个方面系统回顾研究进展,进而探讨未来发展路径,以期为深化多学科交叉视角下的农业可持续集约化评价及其相关研究提供参考。国际上农业可持续集约化研究成果多样,基于生产力、经济、环境、社会等多个维度赋予了其丰富内涵。农业可持续集约化评价涉及生产力、经济、环境、人类和社会等多个方面,形成了包括物质投入、资源生产率、环境经济效率等多元指标的综合评价体系。评价方法主要包括要素综合评价法和指数模型评价法两类。国内相关研究相对较少,有待进一步丰富,未来应突破传统理论方法框架的约束,瞄准国际发展所带来的变革性科学议题,探索多学科交叉融合下的农业可持续集约化研究范式。     

区域生态系统健康评价——研究方法与进展

生态系统健康评价是当前宏观生态学与生态系统管理研究的热点问题之一,区域尺度的生态系统健康评价则是生态系统健康评价研究的一个重要发展方向。在探讨生态系统健康时空尺度特征的基础上,明确界定了区域生态系统健康及其评价等相关概念,结合目前区域尺度生态系统健康评价的相关研究进展,从评价的区域类型、目标单元、模型方法、指标选取及其阈值、权重设定等方面探讨了区域生态系统健康评价的基本原理与方法,并展望了进一步研究的重点方向,即评价结果的多尺度综合与尺度转换、景观生态学理论与方法的应用、3S技术的综合应用等理论与技术问题。     

景观服务研究进展

生态系统服务强调了生态组成要素对人类福祉贡献的服务功能特性,近年来逐渐成为生态学研究的热点。然而,如何从生态组成要素的综合格局——景观的服务角度阐述生态系统服务,仍然是当前研究的巨大挑战。本文详细介绍了景观服务的概念、分类和应用尺度,并从制图方法和评价指标两方面阐述了景观服务的定量化方法,在此基础上探讨了景观服务在规划设计中的应用问题。最后,提出了新的研究展望,即要继续完善景观服务概念及分类体系,探讨景观服务的多尺度相互影响机理,寻求有效的景观服务空间定量化制图方法,评价景观服务未来发展变化,探索多项景观服务间的相互影响机理以及系统的景观服务规划方法,以期为今后景观服务的应用研究提供方向性参考意见。     

生态脆弱性评价与预测研究进展

如何定义和观测生态脆弱性,如何对生态脆弱性进行客观评价和有效预测,对于维持生态系统稳定、实现区域可持续发展有着重要的理论参考价值.本文在分析国内外相关研究进展的基础上,讨论了生态脆弱性的研究方向、研究尺度和研究方法等问题,并对生态脆弱性评价和预测进行了总结.当前生态脆弱性研究中,存在着研究框架不完善,研究方法不统一,以及研究尺度与精度之间难协调等问题.未来生态脆弱性研究应关注:1)进一步增加生态脆弱性研究的广度和深度;2)生态脆弱性研究与其他学科的交叉与融合;3)利用“3S”技术建立更加系统和完善的集脆弱性动态监测、综合评价和趋势预测为一体的生态脆弱性研究体系;4)生态脆弱性应对政策的研究.     

宏观生态系统科学整合研究的多学科知识融合及其技术途径

综合认识大尺度的宏观生态系统结构功能、空间变异和动态演变的过程机理和模式机制,实现对生态系统变化及其对人类福祉影响的定量模拟、科学评估和预测预警,服务生态系统的利用保护及调控管理,是当代宏观生态系统科学的重要发展方向,正在孕育并形成大尺度的宏观生态系统科学整合生态学(IEMES)研究新领域。本研究通过对宏观生态系统科学整合生态学研究的基础理论、多学科知识融合途径及其关键技术问题的系统分析,形成以下几个基本认识: 1)宏观生态系统科学整合生态学研究是以区域、大陆和全球尺度的宏观生态系统为研究对象,采用多学科知识融合方法和技术,致力于解决人类社会发展的食物安全、资源安全、生态安全、环境安全等重大资源环境问题。2)宏观生态系统科学整合生态学研究的基本科技任务是: 理解宏观生态系统的结构功能基本属性,监测生态系统状态变化,解释生态系统时空演变规律,认知生态系统运维过程机理,定量评估生态系统功能状态及服务能力,预测生态系统动态演变及地理格局,预警生态系统变化及生态环境灾害。3)宏观生态系统科学整合生态学研究需要重新构造“多源数据分析-多模型模拟-多学科知识融合”的理论和方法学体系,发展“多尺度观测、多方法印证、多过程融合、跨尺度模拟”的多学科知识融合关键技术。4)大陆尺度的地基-空基-天基多时空尺度生态系统观测试验网络是承载多学科知识深度融合研究的基础科技设施,需要围绕区域、大陆和全球尺度的宏观生态系统科学问题,发展多要素-多过程-多界面-多介质-多尺度-多方法的多学科维度生态学知识融合关键技术。     

生态承载力研究和应用进展

生态承载力研究是解决资源-环境矛盾、实现区域可持续发展的重要基础,也是地理学、生态学和经济学关注的热点与前沿领域.本文在综述国内外相关研究成果的基础上,阐述了生态承载力的概念内涵,即对复合生态系统支持力和压力的表征;评述了常用的研究方法,即净初级生产力估测法、生态足迹法、供需平衡法、综合指标评价法和系统模型法;介绍了目前较为关注的流域、生态脆弱区、城市、农业区和旅游区生态承载力的研究进展;总结了目前生态承载力研究存在的缺乏科学完整的研究体系、阈值的生态学指示意义不明确、动态演化与预测研究不够深入、空间尺度与格局分异涉足较少等问题;并据此提出未来应在作用机理、模型构建和实践应用方面加强研究.     

生态脆弱性及其研究进展

生态脆弱性已成为当前全球变化与可持续发展研究中的热点问题.有关生态脆弱性的研究,正逐渐从重点考察某单一生态要素发展到关注区域人地系统的整体性响应.当前生态脆弱性研究的内容主要包括系统变化分析、系统自身的敏感性与外部扰动的潜在影响,人地系统的适应性等.主要的研究方法有情景分析法、生态模拟法和指标评价法.目前生态脆弱性研究中存在的问题主要是情景分析与模拟的不确定性、适应性能力与社会经济发展的关系不明晰、自然因素与社会经济因素脆弱性研究相对不足等.生态脆弱性未来研究的重点是推进脆弱性研究多学科、跨尺度的融合,加强脆弱性中自然与人文因素的厘定和耦合研究,并开展基于历史变化史实的生态脆弱性实证分析.而作为脆弱性研究归宿,适应性研究不仅需要探讨能力建设和策略优化,还应深入研究适应性能力阈值与社会经济发展的关系以及国家、区域和群体之间适应性能力的总体协调与管理.最后,需要加强人地系统对极端自然灾害事件的脆弱性的研究.     

“城市-街区”尺度下绿地景观格局对雨洪滞蓄效能的影响研究进展

在雨洪灾害频发和存量规划的背景下,阐明不同尺度下城市绿地景观格局与雨洪滞蓄效能间的关系与机制,成为实现有限城市绿地的最大雨洪滞蓄效能并提高城市防洪能力的关键科学问题。本文系统归纳了城市和街区尺度下绿地景观格局对雨洪滞蓄效能的影响要素、作用机制和尺度差异。并基于研究结论差异致因和研究不足,指出未来应增加流域尺度研究、拓展三维绿地景观格局的研究,还应分别聚焦城市和城郊区域,针对不同雨洪敏感区和街区结构,建立具有雨洪过程指示意义的研究指数集合,以定量揭示城市和街区尺度的绿地景观格局对雨洪过程作用机理,为城市规划及城市雨洪安全格局构建提供理论指导。     

森林生态系统健康评估的一般性途径探讨

生态系统健康评估方法及指标体系成为21世纪生态系统健康研究的核心内容．作为陆地生态系统的重要组成部分,森林生态系统健康的评估研究引起了广泛的关注．学者们对森林生态系统健康的定义、测度、评估和管理开始做出积极的探讨和实践,提出了一些理论和应用上的评价方法、评估途径和框架,为解决陆地生态系统危机甚至全球环境问题提供了新的概念和一系列研究手段．但由于多种条件的限制,目前仍然没有通用有效的评估森林生态系统健康的一般模式．文中简要探讨了森林生态系统健康问题,提出有效评估森林健康的3个前提：1)清晰明确的概念框架;2)充分有效的数据信息;3)正确合理的研究途径和技术手段．并分别进行了探讨．在此基础上总结阐述了可用于森林生态系统健康评估研究的途径：长期研究和定位监测、时空互换、历史研究途径、经济价值评估及其途径等．     

气候变化对物种脆弱性影响的多组分评估——以中国山杏为例

气候变化威胁着全球生物多样性,评估物种脆弱性是研究气候变化对生物多样性影响的关键所在。目前多数研究主要通过物种适宜区面积变化来判断物种脆弱性,这单一维度会忽略其它因素的影响。采用多组分评估框架,将物种适宜区面积变化、生境破碎程度变化、受保护面积变化和人类干扰程度变化四个组分纳入物种总体脆弱性指数中,以中国具有较高经济和生态价值的山杏(Armeniaca sibirica)作为研究对象,评估未来(2061—2080年)三种共享社会经济路径(ssp)ssp126、ssp245、ssp585下山杏物种脆弱性。研究结果表明：未来山杏生境适宜区有向我国东北和西北方向扩张的趋势,扩张区面积明显大于消失区,这种差异化程度依赖于社会发展路径情景;未来适宜区内的保护区面积将由当前6.50×10⁴km²增加到1.10×10⁵km²(三种气候变化情景下的平均值),未来适宜生境破碎化程度将保持稳定,生境适宜区内的人类干扰强度将下降;各组分的比较中,受保护面积变化对山杏总体脆弱性的贡献将超过山杏适宜生境面积变化和其它组分的贡...     

旧石器时代遗址发掘与记录方法讨论

随着技术的发展和研究理念的转变,旧石器时代考古遗址的发掘和记录方法也发生着变化。20世纪30年代周口店遗址发掘方法的改革是中国旧石器时代考古发掘史上的重大转折,奠定了中国旧石器时代考古发掘、记录方法的基础。90年代,中美联合考古在泥河湾地区的开展使中国旧石器时代考古遗址的发掘和记录方法与国际接轨,更加规范化、科学化。进入21世纪,新技术、新理念的应用使旧石器时代考古遗址发掘的记录方法更加多样化、提取的遗存信息更加科学化、综合化。本文以周口店遗址和泥河湾盆地旧石器时代遗址的发掘历史为主线,简要回顾旧石器时代考古发掘记录方法的变革;以东谷坨遗址的新发掘为例,介绍该遗址发掘和记录的一般规则和具体方法,呼吁建立具有科学性和包容性的旧石器时代遗址考古发掘操作规程。     

Analysing and Correcting the Differences between Multi-Source and Multi-Scale Spatial Remote Sensing Observations

Differences exist among analysis results of agriculture monitoring and crop production based on remote sensing observations, which are obtained at different spatial scales from multiple remote sensors in same time period, and processed by same algorithms, models or methods. These differences can be mainly quantitatively described from three aspects, i.e. multiple remote sensing observations, crop parameters estimation models, and spatial scale effects of surface parameters. Our research proposed a new method to analyse and correct the differences between multi-source and multi-scale spatial remote sensing surface reflectance datasets, aiming to provide references for further studies in agricultural application with multiple remotely sensed observations from different sources. The new method was constructed on the basis of physical and mathematical properties of multi-source and multi-scale reflectance datasets. Theories of statistics were involved to extract statistical characteristics of multiple surface reflectance datasets, and further quantitatively analyse spatial variations of these characteristics at multiple spatial scales. Then, taking the surface reflectance at small spatial scale as the baseline data, theories of Gaussian distribution were selected for multiple surface reflectance datasets correction based on the above obtained physical characteristics and mathematical distribution properties, and their spatial variations. This proposed method was verified by two sets of multiple satellite images, which were obtained in two experimental fields located in Inner Mongolia and Beijing, China with different degrees of homogeneity of underlying surfaces. Experimental results indicate that differences of surface reflectance datasets at multiple spatial scales could be effectively corrected over non-homogeneous underlying surfaces, which provide database for further multi-source and multi-scale crop growth monitoring and yield prediction, and their corresponding consistency analysis evaluation.     

生态承载力研究进展

基于生态承载力的概念发展,介绍了常用的生态承载力研究方法,包括生态足迹法、人类净初级生产力占用法、状态空间法、综合评价法、系统模型法和生态系统服务消耗评价法,并客观评述了这些方法的优缺点,指出了目前生态承载力研究中存在的薄弱环节。未来生态承载力研究需要完善理论体系,深入研究承载力过程机理与承载机制,将生态系统服务的空间流动因素纳入评估体系,构建完善的评价指标体系,加强生态承载力时空动态评估。最终将生态承载力作为解决生态脆弱区资源环境问题的抓手,建立区域资源环境监测预警机制,并落实到主体功能规划和生态安全建设上,为生态文明建设提供有力的科学依据。     

土壤健康的内涵及生态指示与研究展望

土壤健康是农产品安全和人类健康的基础,是一个赋有21世纪新世代气息的新概念.健康土壤学的发展,预示了土壤科学进入了一个新世代.论述了土壤健康这一新概念的内涵;阐明了土壤健康与人类疾病、农产品安全之间存在着密切的相关关系;从土壤动物、微生物、植物和土壤酶生态指示的角度,指出了土壤健康指标应该具有灵敏度高、使用范围广、分析测量方法切实可行等生态特点;综述了国内外土壤健康生态指示的研究现状与发展动态;认为除了继续深入现阶段有关土壤健康的研究外,还应从土壤健康的水力学特征与水生生态过程的角度展开研究,使土壤健康评价系统更完善.     

生态系统服务研究在生态红线政策保护成效评估中的应用

生态保护红线政策是中国推进生态保护与建设的宏观政策,其保护成效评估是国内外关注的重大科学问题。在分析国内外生态系统服务研究进展及中国生态保护红线内涵、划定进程及管控要求的基础上,结合生态红线政策与生态系统服务研究的关联及生态系统服务研究在红线政策保护成效评估应用中面临的挑战,提出了红线政策实施效果评估的技术框架和基本思路。开展生态红线政策保护成效评估,能从科学上明确生态红线政策实施对多尺度利益相关者成本、效益的影响,为生态红线政策的综合研究提供框架和科学方法;从政策设计上,为生态红线布局进一步优化提供依据;从制度建设上,提出符合生态红线政策实施的制度框架,推动生态保护红线制度建设由理论走向实践。     

区域生态环境脆弱性评价方法研究综述

随着社会经济的快速发展以及人口压力的不断增长,人类活动正越来越强烈地影响着地球的生态系统平衡,导致当前生态环境的脆弱性进一步加剧,生态环境问题越来越突出。通过对区域生态环境脆弱性评价研究相关文献资料整理,认为生态环境脆弱性是个相对的概念,受到自然地理条件因素、系统自身恢复能力、人为活动干扰因素等多重影响,是自然因素和人为因素共同作用的结果。结合生态环境脆弱性内涵表征及其评价的主要内容、评价指标选取及体系构建、评价方法及分析模型等方面的研究,分析了生态脆弱性评价研究领域的发展状况及其不同区域指标体系和评价方法的差异,讨论了在研究理论方法的创新、评价指标体系及计算模型的构建、自然因素和人为因素评判的定量分析描述、评价结果的应用研究等方面仍存在一些问题,并结合评价模型构建、数据处理分析的有效性、评价结果应用等方面分析了生态环境脆弱性评价研究的发展趋势。总体认为,区域生态环境脆弱性评价在未来研究中:研究思路需要进一步突出综合系统性;数据处理需要进一步突出时空动态性;研究方法需要进一步突出学科融合性;研究结果需要进一步突出实践应用性。     

Riparian Ecosystems in the 21st Century: Hotspots for Climate Change Adaptation?

Riparian ecosystems in the 21st century are likely to play a critical role in determining the vulnerability of natural and human systems to climate change, and in influencing the capacity of these systems to adapt. Some authors have suggested that riparian ecosystems are particularly vulnerable to climate change impacts due to their high levels of exposure and sensitivity to climatic stimuli, and their history of degradation. Others have highlighted the probable resilience of riparian ecosystems to climate change as a result of their evolution under high levels of climatic and environmental variability. We synthesize current knowledge of the vulnerability of riparian ecosystems to climate change by assessing the potential exposure, sensitivity, and adaptive capacity of their key components and processes, as well as ecosystem functions, goods and services, to projected global climatic changes. We review key pathways for ecological and human adaptation for the maintenance, restoration and enhancement of riparian ecosystem functions, goods and services and present emerging principles for planned adaptation. Our synthesis suggests that, in the absence of adaptation, riparian ecosystems are likely to be highly vulnerable to climate change impacts. However, given the critical role of riparian ecosystem functions in landscapes, as well as the strong links between riparian ecosystems and human well-being, considerable means, motives and opportunities for strategically planned adaptation to climate change also exist. The need for planned adaptation of and for riparian ecosystems is likely to be strengthened as the importance of many riparian ecosystem functions, goods and services will grow under a changing climate. Consequently, riparian ecosystems are likely to become adaptation ‘hotspots’ as the century unfolds.