湿地生态系统生态特征变化及其可持续性问题

湿地是具有多种功能和价值的生态系统,是人类最重要的环境资源之一,被称为“景观之肾”［１］。湿地在蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解环境污染等方面起着极其重要的作用［２］。随着人口的增长,人类对其影响的规模和速度在不断扩大,这其中有直接的...     

唐古拉山以北地区生态资产核算

生态系统核算可以为生态文明建设提供定量性的决策依据,包括生态资产核算和生态系统服务核算两个方面,生态资产指生产和提供生态系统产品和服务的生态系统。以唐古拉山以北地区(简称唐北地区)为研究对象对其生态资产进行了核算,建立生态资产实物量及变化核算表、损益表,提出了生态资产综合指数。2015年唐北地区草地生态资产面积为21800.01 km~2,其中良级比重最高达68.46%,湿地生态资产面积为4763.01 km~2,其中优级比例最高为59.72%,野生动植物共有138种,其中重点保护动物10种。2015年唐北地区生态资产综合指数为79.77,比2000年降低了3.60%。2000—2015年,湿地、草地生态资产分别增加了164.23、2.82 km~2。2000—2015年湿地生态资产存量增加202.90 km~2,其中由湿地恢复导致面积增加最大为200.50 km~2,存量减少38.63 km~2,其中湿地退化是导致存量减少的主要原因,面积为36.23 km~2,草地存量增加了39.18 km~2,主要是由于湿地退化导致的草地扩张,存量减少36.26 km~2,主要由湿地恢复和荒漠化引起。研究中不同生态资产质量等级的核算以及生态资产综合指数的提出利于生态资产的全面核算和比较,对于建立离任责任制、生态文明建设意义重大。     

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。     

中国生态区划研究进展:从格局、功能到服务

在总结国内外生态区域研究的基础上,系统梳理了中国现有的生态区划方案,总结出生态特征和类型区划、生态地理和格局区划、生态功能和服务区划三大类,分别对每个区划的指标、技术、方案、特点进行了归纳,并提出了各自存在的问题。现有研究缺少面向服务供需的生态系统区划,生态制图和更新的标准化技术也存在不足。为此,提出明确不同生态区划的科学或管理目标、强调人类需求对于生态系统服务的影响、重视全球气候变化对生态系统的现实作用和未来影响、加强现代制图技术在生态区划的作用、整合现有多原则和多目标的生态分区方案等五个方面的建议。     

基于生态系统服务的生态安全研究进展

生态安全是全球环境变化背景下人类可持续发展面临的重要问题之一。生态系统服务作为自然环境中人类赖以生存的环境条件与效用，成为人们感知和评价生态系统结构或功能变化的重要指标，同时为研究自然生态与社会-经济两大系统之间的交互作用提供了连接路径。目前，国内外对基于生态系统服务的生态安全研究尚处于起步阶段。在大量查阅国内外相关文献的基础上，总结了生态安全的理论内涵及方法体系，并从基于生态系统服务内在关系和基于生态系统服务拓展的生态安全研究，以及将生态系统服务与生态安全结合应用的综合研究等3个方面系统性梳理了目前国内外基于生态系统服务的生态安全研究进展。结果表明，发展初期的生态安全研究主要基于各种生态系统服务之间的供需关系、权衡/协同关系和服务重要性等内在关系，二者的结合效果能通过耦合生态系统服与生态系统状态指标和相关模型得到改善，近年来将生态系统服务与生态安全结合应用的综合研究在区域规划管理等领域已呈现良好的发展趋势。在此基础上，本文指出了目前研究过程中所存在的一些不足与未来发展的方向，为进一步深入开展生态系统服务与生态安全的耦合研究提供理论依据。     

城市生态风险管理关键问题与研究进展

我国目前正处于社会经济转型和城市化进程加快时期,随着城市化发展和城市人居环境的变化,城市生态风险受到越来越多关注。在综述国内外城市生态风险管理研究进展,总结风险源与受体特点和风险评价方法的基础上,结合城市生态风险管理的需求,明确了城市生态风险的管理目标,将管理目标系统归纳划分为控制目标、调控目标和规划目标3个层次;在解析城市生态风险管理特点的基础上,结合风险管理目标从弹性力、动态管理性和空间异质性3个方面对生态风险管理措施与方案进行了总结分析,并进一步探讨了风险管理保障机制。从生态风险管理目标制定、构建城市生态系统特点的风险管理体系及其管理机制等方面提出了建议与展望,以期推动我国城市生态风险管理的发展。     

Beyond just sea‐level rise: considering macroclimatic drivers within coastal wetland vulnerability assessments to climate change

Due to their position at the land‐sea interface, coastal wetlands are vulnerable to many aspects of climate change. However, climate change vulnerability assessments for coastal wetlands generally focus solely on sea‐level rise without considering the effects of other facets of climate change. Across the globe and in all ecosystems, macroclimatic drivers (e.g., temperature and rainfall regimes) greatly influence ecosystem structure and function. Macroclimatic drivers have been the focus of climate change‐related threat evaluations for terrestrial ecosystems, but largely ignored for coastal wetlands. In some coastal wetlands, changing macroclimatic conditions are expected to result in foundation plant species replacement, which would affect the supply of certain ecosystem goods and services and could affect ecosystem resilience. As examples, we highlight several ecological transition zones where small changes in macroclimatic conditions would result in comparatively large changes in coastal wetland ecosystem structure and function. Our intent in this communication is not to minimize the importance of sea‐level rise. Rather, our overarching aim is to illustrate the need to also consider macroclimatic drivers within vulnerability assessments for coastal wetlands.     

湿地生态系统服务功能的价值评估

湿地生态系统服务功能的价值评估是目前生态学研究的热点领域之一。综述国内外湿地生态系统服务功能、价值相关研究成果,在此基础上,着重评述了湿地生态系统服务功能价值评估方法研究进程和价值评价2个方面的内容,给出了不同评估方法的特点,并对湿地生态系统服务功能价值评价涉及的价值排序、价值系数、价值动态各个侧面的研究分别予以评述,基于此对今后研究提出展望：明确主导服务功能价值、加强价值影响因素分析、开发价值动态模型、构建生态补偿机制、探讨人工湿地生态系统的服务功能价值流的变化。旨在加深对湿地生态系统服务功能价值的认知,为人类与湿地环境的可持续发展提供必要的理论支持。     

基于生态系统服务的生态风险评价研究进展

生态风险评价对科学管理与保护生态系统具有重要的意义,为弥补传统生态风险评价方法的不足和提高风险管理的效率,将生态系统服务引入生态风险评价中进行发展和完善,成为了当前生态风险评价研究的前沿和热点。系统分析了生态系统服务在生态风险评价中的应用,指出生态系统服务在问题形成阶段中可明确保护对象和属性,在风险分析阶段可联系生态系统结构过程作用,在风险表征阶段及后续阶段能可提供清晰明确的评价结果,加强风险交流和管理,能有效地改进生态系统传统生态风险评价。在实践上,基于生态系统服务的生态风险评价可从3个不同层面开展:一是针对外界压力对某类特定功能或者系统中某些服务功能的影响,构建基于某种特定服务的实体属性评价方法;二是针对外界压力作用下生态系统结构与过程变化下对功能影响,构建基于复杂生态系统作用的评价方法,实现对生态风险的模拟评价;三是评价社会生态系统下外界驱动对人类福祉的影响时,可将DPSIR(Drive-Pressure-State-Impact-Response)理论模型运用到生态风险管理中,也可基于景观生态系统服务与压力源的空间作用关系,实现社会生态系统风险评价与管理。作为生态风险表征手段,可基于生态系统服务损失与不利服务进行表征,也可选取热力学等指标作为评估量纲。从理论、评价方法、风险管理等方面对基于生态系统服务生态风险评价给予展望。     

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。     

What are the policy priorities for sustaining ecological processes? A case study from Victoria,Australia

Summary Developments in ecological theory indicate that ecological processes have major implications for sustaining biodiversity and the provision of ecosystem services. Consequently, conservation actions that focus solely on particular species, vegetation communities, habitats or sites (‘assets’) are unlikely to be effective over the long term unless the ecological processes that support them continue to function. Efforts to sustain biodiversity must embrace both ‘assets’ and ‘process‐oriented’ approaches. Existing knowledge about ecological processes, incomplete though it is, has not been adequately considered in government decision making. It is, therefore, necessary to consider how to build consideration of ecological processes into legislative and institutional frameworks, policy and planning processes, and on‐ground environmental management. Drawing on insights from interviews, a facilitated workshop, and a literature review, this paper identifies a suite of policy priorities and associated reforms which should assist in ensuring that ecological processes are given more attention in policy‐making processes. It is concluded that a multi‐pronged approach is required, because there are no ‘silver bullets’ for sustaining ecological processes.     

城市生态系统修复研究进展

城市生态系统是社会-经济-自然复合生态系统。城市生态系统修复的实质是协调好城市复合生态系统的自然过程、经济过程和社会过程之间的关系,促进复合生态系统的各方面协调高效可持续发展。以城市绿地、城市湿地、城市废弃地三类主要的城市生态空间为对象,论述了城市生态系统修复的研究进展,提出当前城市生态系统修复存在以人工修复技术为主、自然修复不足、机理和量化研究缺乏、理论和应用脱节、管理机制不健全、复合生态系统理论体现不足等问题。梳理了当前城市生态系统修复的研究热点,包括城市生态系统修复机理、城市生态资产与生态系统服务、城市生态系统质量和健康、问题导向的生态修复、面向人类福祉的生态修复、生态修复多学科融贯,以及新方法和新技术的应用等几个方面。提出了城市生态修复与管理的相关对策和建议,可为我国城市生态系统修复的研究和实践提供参考。     

长江三峡库区生态环境变化遥感研究进展

长江三峡库区是我国最重要的生态敏感区之一,受三峡水利工程和相关人类活动影响,其生态环境变化显著.揭示三峡库区生态系统结构、功能和生态过程的变化对于维护库区生态安全具有重要意义.生态环境遥感为此提供了关键途径,并在三峡库区生态环境研究中受到重视.现有的三峡库区生态环境变化遥感研究往往存在较大差异,难以有效反映生态环境变化和响应特征,加之生态本底和人类干扰活动的复杂性,三峡库区生态环境变化遥感研究仍面临诸多挑战.本文对库区环境变化遥感研究的发展阶段、研究尺度、遥感数据和方法等进行了系统总结,并从土地利用/覆盖变化、植被变化、水土安全、生态服务价值评价、生态系统健康与生态规划5个方面对库区生态环境变化遥感研究进展进行综述,在此基础上探讨了当前三峡库区生态环境变化遥感研究存在的问题,并提出未来研究中需重点关注的主要科学问题,以期为三峡库区生态环境管理和类似地区生态环境变化遥感研究提供参考.
     

胶州湾滨海湿地生态系统服务价值变化

为科学的评估青岛胶州湾滨海湿地生态系统服务功能的变化特点并明确其驱动因素,通过构建生态系统服务评价体系,综合运用生态学和经济学方法,对2005年、2010年和2015年胶州湾滨海湿地生态系统的供给、调节和文化3大类共12项生态服务的价值进行了评估。结果表明,气候调节和水产品生产是胶州湾滨海湿地生态系统的两大核心功能,二者占到服务总价值的90%以上;调节服务是其主要的服务类型,占到总服务价值的60%以上;2005年、2010年和2015年胶州湾滨海湿地生态系统服务总价值呈递减趋势,分别为1419.73×10~7元、1343.91×10~7元和1239.23×10~7元。湿地面积减少、湿地功能退化是造成胶州湾滨海湿地生态系统服务价值总体呈下降趋势的直接原因,不合理围垦、过度开发生物资源、水污染严重是造成湿地面积减少、功能退化的人为因素,气候条件的不利变化是造成湿地环境进一步恶化的自然因素。建议以生态系统服务价值为指导,将评估结果纳入到决策体系中,加强对青岛胶州湾滨海湿地现有资源的保护和生态恢复。     

城市森林景观格局与过程研究进展

大规模的城市化进程,改变了城市以及周边区域的景观格局,显著影响着城市森林生态系统的结构、过程与功能.景观尺度上的城市森林景观格局与生态过程研究已经成为当前城市森林学的研究热点.在阐明城市森林及其景观格局与过程概念的基础上,综述了国内外城市森林景观格局与过程的研究内容、研究方法的进展情况,指出了以下几个方面有望成为今后城市森林景观研究的发展方向:景观尺度上的城市森林系统能流、物质循环等生态学过程研究;城市森林景观格局演变的社会驱动力研究;基于生态服务功能的城市森林规划研究;半都市化地区的森林景观格局与过程研究;基于空间显式景观模型的城市森林景观格局与过程模块开发.     

2010年来黄土高原景观生态研究进展

严重的水土流失以及不合理的土地利用加剧了黄土高原土地资源的退化,导致该地区生态环境脆弱、生态系统服务不断下降。针对黄土高原地区存在的问题,我国学者基于景观生态学原理和方法,围绕"景观格局演变-驱动机制-水土流失过程-生态系统服务"的框架开展了大量研究,取得了一系列研究成果。通过梳理和总结2010年以来黄土高原地区景观生态学研究的现状和特点,指出了目前研究中存在的问题和不足,突出表现在区域比较研究、景观格局与生态过程耦合研究、生态服务权衡方法和模型构建等方面比较缺乏。建议未来黄土高原的景观生态学研究应加强区域尺度上的综合研究和不同地区之间的比较研究,深化景观格局演变的形成机理;进一步开展景观格局与过程的定量识别方法学研究,开发格局-过程耦合模型;加强生态系统过程与服务研究,同时开展相应的实证性研究,研发适宜的生态服务权衡模型,进而深入探讨区域生态系统服务的权衡机制。     

Abundance-weighted plant functional trait variation differs between terrestrial and wetland habitats along wide climatic gradients

Patterns of plant trait variation across spatial scales are important for understanding ecosystem functioning and services.However, habitat-related drivers of these patterns are poorly understood. In a conceptual model, we ask whether and how the patterns of within-and among-site plant trait variation are driven by habitat type(terrestrial vs. wetland) across large climatic gradients. We tested these through spatial-hierarchical-sampling of leaves in herbaceous-dominated terrestrial and wetland communities within each of 26 sites across China. For all 13 plant traits, within-site variation was larger than among-site variation in both terrestrial and wetland habitats. Within-site variation was similar in most leaf traits related to carbon and nutrient economics but larger in specific leaf area and size-related traits(plant height, leaf area and thickness) in wetland compared to terrestrial habitats. Among-site variation was larger in terrestrial than wetland habitats for 10 leaf traits but smaller for plant height, leaf area and leaf nitrogen. Our results indicate the important role of local ecological processes in driving plant trait variation among coexisting species and the dependence of functional variation across habitats on traits considered. These findings will help to understand and predict the effects of climatic or land-use changes on ecosystem functioning and services.     

白洋淀湿地生态功能评价及分区

白洋淀湿地在雄安新区建设过程中具有重要生态安全保障作用。开展白洋淀湿地生态功能评价及分区研究,为生态环境治理和保护提供科学依据,是当前普遍关切和急需解决的问题之一。面向白洋淀湿地生态保护和管理的需求,在明确白洋淀自然环境特征和主要生态环境问题的基础上,结合外业调查、遥感、综合评价等方法,从水产品供给功能、水生植物供给功能、气候调节功能、生物多样性维护功能、水质改善功能5个方面评价了白洋淀湿地生态系统服务功能重要性,从水污染敏感性、湿地变化敏感性、重要自然与文化价值敏感性3个方面评价了白洋淀湿地生态系统敏感性。基于评价结果,将白洋淀湿地初步划分为7个一级生态功能区和19个二级生态功能区。在分区方法方面体现了白洋淀湿地人地关系动态特征,分区结果注重现状与历史相结合,有助于服务未来淀区生态保护规划决策实施。建议在实施白洋淀生态环境治理和保护过程中,依据白洋淀湿地生态功能分区特征,实行分区管制,制定对应的生态环境治理和保护措施。     

Revisiting the Holy Grail: using plant functional traits to understand ecological processes

One of ecology's grand challenges is developing general rules to explain and predict highly complex systems. Understanding and predicting ecological processes from species' traits has been considered a ‘Holy Grail’ in ecology. Plant functional traits are increasingly being used to develop mechanistic models that can predict how ecological communities will respond to abiotic and biotic perturbations and how species will affect ecosystem function and services in a rapidly changing world; however, significant challenges remain. In this review, we highlight recent work and outstanding questions in three areas: (i) selecting relevant traits; (ii) describing intraspecific trait variation and incorporating this variation into models; and (iii) scaling trait data to community‐ and ecosystem‐level processes. Over the past decade, there have been significant advances in the characterization of plant strategies based on traits and trait relationships, and the integration of traits into multivariate indices and models of community and ecosystem function. However, the utility of trait‐based approaches in ecology will benefit from efforts that demonstrate how these traits and indices influence organismal, community, and ecosystem processes across vegetation types, which may be achieved through meta‐analysis and enhancement of trait databases. Additionally, intraspecific trait variation and species interactions need to be incorporated into predictive models using tools such as Bayesian hierarchical modelling. Finally, existing models linking traits to community and ecosystem processes need to be empirically tested for their applicability to be realized.     

Changes in ecosystem services and an analysis of driving factors for China's Natural Forest Conservation Program

China's Natural Forest Conservation Program (NFCP) is aimed at improving the fragile and unstable ecological environment and has become one of the largest ecological restoration programs in the world because of its enormous investment and effects. It is important to work out and strengthen new measures to overcome difficulties to promote more ecosystem services and human well‐being in the NFCP. This study focused on how to evaluate the ecosystem services change brought about by implementing the NFCP. Taking the key state‐owned forest areas in the Northeast and Inner Mongolia as the study area, we provide a basic overview of development and construct an evaluation index system and a distributed calculation method for the NFCP to analyze the implications of the NFCP on ecosystem services combined with multi‐source data coupling. An evaluation index system for NFCP ecosystem services was constructed. The system includes five ecological service functions and 12 evaluation indices. The trade‐off and/or synergistic analysis of ecosystem services were carried out. The regional characteristics and changes in the NFCP ecosystem services were emphasized. Although it has not been implemented for a long time, the NFCP has had a great impact on ecosystem services because it reduces soil and water losses, increases soil fertility, strengthens the forest carbon sink and helped the forest accumulate nutrients and purify the atmosphere. Socioeconomic factors affect the NFCP ecosystem services, such as the implementation area of NFCP, investment amount of NFCP, area ratio of nature reserves, and yield of tree stock volume. Policy drivers of the NFCP, changes in the economic structure and reductions in forest yield are the main factors affecting the change in NFCP ecosystem services. Although the NFCP has positively affected the society, the economy, and the ecological environment, it has also generated some problems, such as the improper management of forest resources, shortage of capital investment, staff transfer, etc. The social and economic problems will be transient with implementation of the NFCP, and the structural changes in forestry and agriculture may eventually benefit the forestry workers and other stakeholders.