两种生态系统服务价值评估方法比较研究——以四川省金堂县三星镇土地整治工程为例

乡镇土地整治是建设中国美丽乡村的重要途径,对当地生态环境带来正面和负面影响,如何准确评价其生态效益是国家开展土地整治和美丽乡村建设需要面临的重要科学问题。以中国西南部丘陵地区典型乡镇——四川省金堂县三星镇的土地整治工程为例,对比分析了生态系统服务价值当量修正法和单项服务评价法评估土地整治生态效益的异同,以期确定适合我国西南部丘陵地区乡镇土地整治生态效益评估的合理方法。研究结果表明:单项服务评价法的评估结果(生态系统服务价值约300万元)比当量修正法(生态系统服务价值约290万元)高3.5%。当量修正法评估的各项生态系统服务价值增量由高到低依次为:调节服务价值支持服务价值供给服务价值文化服务价值;单项服务评价法评估的生态系统服务价值增量大小排序为:调节服务价值支持服务价值文化服务价值供给服务价值。方法依据和参数的选取不同,导致评估结果具有显著差异,主要表现在单项服务评价法测算的维持养分循环价值、美学景观价值分别是当量修正法的46.90倍和6.94倍,当量修正法测算的水文调节价值是单项服务评价法的5.93倍。单项服务评价法针对各项生态系统服务特征,灵活地选取差异化评估方法,因而其评估结果更准确、真实地反映了生态效益价值。建议运用单项服务评价法评估我国西南部丘陵地区乡镇土地整治的生态效益。     

鄱阳湖湿地生态能值分析研究

应用奥德姆 (H.T.Odum)创立的生态经济系统能值分析理论 ,定量分析鄱阳湖湿地生态系统内的物流和能流。研究认为分析湿地生态效益主要有 4个步骤 ,即 :(1 )建立概念性的能值分析系统 ,全面反映能值分析方法 ;(2 )能值指标系统分析表制作与能值计算 ;(3)能值指标估算 ;(4 )依能值指标系统分析表和能值图解阐述湿地生态效益。通过整理实地考察所获数据和历史资料 ,运用所提的方法进行分析研究 ,其湿地生态系统能值图解和能值指标分析表的分析结果表明 :鄱阳湖湿地的投入量太阳能值为 3.36× 1 0 1 9sej,产出量太阳能值为 3.0 7× 1 0 2 0 sej,初级生产力为 5 .0 4× 1 0 1 9sej,不可再生能源或资源为 6 .35× 1 0 1 9sej,资本投入 /产出中的生态服务、生态旅游和科研工作太阳能值分别有 8.79× 1 0 1 9sej,4 .80× 1 0 1 9sej,1 .0 5× 1 0 1 9sej,总计 1 .4 6× 1 0 2 0sej,进而得出鄱阳湖湿地生态系统整体投入 /产出的效益良好。湿地水禽的太阳能值为 1 .6 1× 1 0 2 0 sej,说明鄱阳湖湿地在保护水禽方面的地位不可替代 ,在长江流域内有着非常重要的生态功能     

生态能质(eco-exergy)在水生生态系统建模和评价中的应用

生态能质(eco-exergy)是指系统从给定状态达到热力学平衡状态所做的功,可以度量生态系统的复杂生物化学组分及生态结构。系统具有的能质越大,有序化程度越高,稳定性也越强。生态能质和比生态能质(specific eco-exergy)指标能够评价水生生态系统健康状况,对水生生态系统演替阶段具有指示作用。本文阐述了生态能质的定义、生态学意义以及生态能质值和权重因子fi值的计算方法。对生态能质作为功能函数在水生生态系统结构动力学模型(structural dynamic models,SDMs)中以及作为生态指标在生态系统健康评价、生态恢复研究中的实际应用进行了总结。最后探讨了生态能质指标的局限性以及未来的发展。此外,文中建议将eco-exergy和specific eco-exergy统一翻译为生态能质和比生态能质。     

景观生态学在土地整治中的应用研究进展

在土地整治中融入景观生态学理念是推动土地整治生态建设的必然要求。阐述了土地整治中的景观生态学原理,分析了相关文献变化和研究重点,总结了中国土地整治中的景观生态学研究现状,提出了土地整治中的景观生态学研究展望:(1)重视土地整治中景观生态学的基础理论研究,构建土地整治的景观生态学理论与技术体系;(2)加强土地整治的景观动态与生态效应机制研究,建立适用土地整治景观生态影响的方法和模型;(3)强化土地整治的多尺度和长序列景观生态研究,揭示土地整治过程中的尺度效应和多尺度耦合机制;(4)加强土地整治中多种生态系统服务的集成与优化,强化用于指导土地整治生态规划设计与管理工作,以期为深化土地整治中的景观生态学研究提供借鉴和启示。     

生态系统服务消费计量——以传统农业区贵州省从江县为例

目前国内对生态系统服务的研究多是从供给的角度对生态系统服务的功能量和价值量进行评估,对生态系统服务的消费及其与供给的相互关系重视不够。以传统农业区贵州省从江县为例,利用不同计量方法对当地居民对生态系统服务的消费进行测算,并对当地的生态系统服务供给-消费平衡关系进行衡量。结果表明:(1)价值量方法、能值分析方法和生态足迹方法的计量结果都说明,从江县居民对供给服务的消费构成了生态系统服务消费的主体部分;(2)运用能值分析方法和生态足迹方法得到的负荷能力系数表明,从江县2007年基本上处于生态系统服务供需平衡状态。尽管几种方法各有优缺点,但都不失为计量生态系统服务消费的有效方法。     

基于能值的沼气农业生态系统可持续发展水平综合评价——以恭城县为例

近年来,农村传统的粗放式发展模式对资源和环境造成了巨大的压力,严重阻碍农村的可持续发展进程,为此,国家在农村大力推行以沼气为重点的农村生态建设,加快建立以沼气为纽带的可持续农业发展模式。因此,对沼气农业生态系统的可持续性进行评价对农村能源生态建设和沼气工程的推广具有重要意义。本文选取广西恭城瑶族自治县沼气农业生态系统作为案例,将种植业、养殖业和生态旅游业作为一个复合生态系统,应用能值分析方法将不同能质的能量折算为统一的能值单位,分析了复合农业生态经济系统的可持续发展现状,通过能值分析发现案例区域恭城县沼气农业生态系统具有以下特点:(1)与传统农业生态系统相比,有机肥所占比重较大;(2)水果生产为当地主导产业,生态旅游业有了初步发展;(3)农业的快速发展使人民具有较高物质生活水平;(4)科技水平相对落后,生产率低;(5)沼气替代传统能源,大大减小了环境压力。通过对恭城县农业生态系统发展中的问题进行识别,提出相应政策建议,能够对其未来的发展模式提供参考,对沼气农业生态系统的推广具有重要意义。     

土地整理工程影响下农业生态系统服务价值的变化

以重庆市合川土地整理项目区为例,对项目区整理前（2003年）、后（2007年）农业生态系统功能的变化进行量化描述,将工程设计和影子价格法相结合对干扰功能进行了量化,并采用成本效益分析法进一步解释生态系统功能的经济学意义,分析了工程影响下区域农业生态系统服务价值的变化.结果表明：与土地整理之前相比,研究区农业生态系统服务价值在整理后有所改善,其中增幅最大的是养分循环功能,变化最小的是土壤保持功能;在土地整理项目中,农田水利、田间道路和土地平整工程带来的生态服务价值改变主要体现为干扰能的变化.项目建成后第7年到第35年,研究区成本效益率处于高速增长期,之后趋于稳定,表现为较弱的生态压力和较少的生态服务价值损失,有利于区域生态环境的改善.     

中国蚕桑生态系统能值分析

蚕桑生态系统是我国农业生态系统的重要组成部分.本文采用能值评估原理和方法,系统研究了中国蚕桑生态系统的内部结构及其与外界自然、环境、经济之间的关系,定量计算了反映中国蚕桑生态系统的能值指标,并与中国农业生态系统相比较.结果表明,中国蚕桑生态系统能值投入率(EIR)为3.78,能值产出率(EYR)为4.68,环境负载率(ELR)为0.18,系统能值可持续指标(ESI)为26.0,表明中国蚕桑生态系统环境压力小,生态效益良好,但需进一步提升科技水平,以降低劳动力投入,促进蚕桑资源综合利用.     

基于能值分析方法的城市代谢过程——案例研究

城市代谢过程研究是实现城市生态规划和环境管理等实际工作优化与决策的关键理论问题之一。核算了1999-2006年北京代谢过程中能值通量和强度,并依照Eco-Indictor 99的划分标准,结合自然系统对污染物的自净化及污染对经济系统和生态系统的损害程度测度方法(DALY法和PDF法),从城市代谢生产过程和消费过程研究城市代谢对人群健康和自然生态系统的影响,结果表明:(1)北京城市代谢过程大部分依赖于外部购买的不可更新资源的消耗;(2)外部购买的不可更新资源主要依赖于它省的资源供给,对国外资源利用很少,说明北京是一个本国资源依赖性的城市,而且这种依赖程度在不断增长;(3)当前过快的城市代谢过程主要由固定资产建设所拉动,随着北京基础建设程度放缓,这种高依赖性的代谢模式会的到一定的改变;(4)在考虑生态损失的情况下其可持续发展水平有5%的下降。该研究克服传统外在预警式评价方法的局限,综合评价城市生态系统内在代谢过程及代谢水平,为城市生态规划和环境管理提供更为有效的优化与决策依据。     

基于能值分析的煤炭矿区复合生态系统评价

煤炭矿区复合生态系统评价是对其进行有效管理及调控的手段之一。研究了煤炭矿区复合生态系统内涵,剖析了煤炭矿区复合生态系统的典型特征,论述了运用能值分析方法评价复合生态系统的特殊性;进而,构建了煤炭矿区复合生态系统及其子系统的能值评价指标。选择山东省龙口矿区北皂煤矿为研究对象,进行了实证研究。应用实际数据,测算了2006—2012年复合生态系统及子系统各个能值评价指标。研究结果表明,能值理论与能值分析是评价煤炭矿区复合生态系统的有效方法,各项指标变化反映了复合生态系统的演进趋势;不可再生煤炭资源的过度消耗、可再资源利用率低是这一系统的典型特征;能值评价指标的测算结果表征环境子系统负荷较小。研究结果可为实施有效的煤炭矿区复合生态系统管理提供智力支持和决策参考依据。     

生态流的构成和分析方法研究综述

人类活动带来的生态环境和土地利用变化是全球变化研究的重点内容之一。在复杂的自然生态系统中,各组分之间的物质循环、能量流动和信息传递通常以流态形式来表达,其路径、方向、强度、速率等对生态系统产生重要影响。系统分析了生态流的起源与发展,从能流、物质流和信息流三方面对生态流进行了解构,并对相关原理和分析方法进行了总结和述评。在现有研究基础上,以典型半人工半自然的农田生态系统为例,通过生态网络连接度等指标与纯自然生态系统对比分析生态流的流向、路径和强度等,人类活动增强了生态系统的灵活度,但扰乱了原有的稳定性。生态学家一直专注于研究适用于统一计算生态流的方法,其量化已具有一定的研究基础,但仍存在许多问题,在以后的研究中仍需系统地深入探索。     

栽植生姜对不同种植模式下紫色土微生物生物量及水解酶活性的影响

研究了岷江下游紫色丘陵区玉米+红薯间作、大豆单作、生姜连作、水稻-紫云英轮作等4个典型种植模式下栽植生姜后土壤微生物生物量碳、氮、磷含量和水解酶活性的变化特征.结果表明： 栽植生姜显著降低了4个种植模式下土壤微生物生物量碳、氮和磷含量,但各种植模式之间存在较大差异.其中,玉米+红薯间作和水稻-紫云英轮作模式下土壤微生物生物量碳、氮的下降幅度明显低于大豆单作与生姜连作模式,但土壤微生物生物量磷下降幅度明显较高.栽植生姜显著降低了土壤酸性磷酸酶活性,其下降幅度以玉米+红薯间作模式最大,水稻-紫云英轮作模式最小;土壤转化酶活性在生姜连作模式下显著降低;土壤脲酶活性在大豆单作、生姜连作和水稻-紫云英轮作模式下均显著降低.相对于其他模式,栽植生姜使玉米+红薯间作模式下的土壤维持了较高的转化酶和脲酶活性.     

1990—2011年三峡库区生态系统服务价值演变及驱动力

作为我国西南部重要的生态屏障和生态走廊,三峡库区具有重要的战略意义,其生态问题非常值得关注。研究以覆盖三峡库区的4期Landsat TM遥感影像为数据源,通过人机交互解译分别获得1990、1998、2006、2011年的土地利用/覆盖,参照中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,采用研究区单位面积产量与全国农田粮食单位面积产量的比值作为地区修订系数,计算库区生态系统单位面积生态服务价值当量表,同时利用生物量对林地的生态系统服务价值作进一步的修订。然后结合土地利用结构和生态敏感性指数,定量分析土地利用变化引起的生态服系统务价值变化及其驱动因子。结果显示:1990—2011年间,三峡库区生态系统服务价值主要由林地支撑(占76.75%),其次是水域、耕地(共23.19%),草地的贡献率最小(0.22%),总生态系统服务价值从1990年的479.55亿元增加到2011年的680.83亿元;各项服务功能价值中,食物生产功能价值下降,其他各项功能价值上升,以土壤形成与保护功能上升幅度最大,达36.61亿元,其次是气体调节(33.10亿元);驱动力分析表明,库区生态系统服务价值变化的主要原因是人类活动,特别是自1998年实施退耕还林工程以来,各自然生态系统的面积发生较大变化,同时,自然生态系统的健康程度和社会政策对生态系统服务价值变化的影响也不忽可视。研究表明,加强林地、草地和水域等生态系统服价值高的土地利用/覆盖类型保护,是维持库区生态系统稳定性的有效措施。     

基于能值分析和生态用地分类的中国生态系统生产总值核算研究

生态系统生产总值是生态系统为人类提供的产品与服务价值的总和,研究与建立一个独立的核算一个国家或地区的生态系统生产总值的方法与体系,对科学评价与合理利用自然资源、助推生态文明建设等具有重要意义。将生态系统生产总值分为供给价值、文化价值、承载价值与调节价值等四大类,基于能值分析方法和生态用地分类体系,计算得出全国及各地区生态系统生产总值,并将其与国内生产总值进行比较,为自然资源资产负债核算和综合生态系统管理等研究提供理论和方法借鉴。研究结果表明:(1)生态用地分类体系包括湿地、森林、草地和其他生态土地4个一级类型、19个二级类型。其中,湿地、森林、草地可统称为基础性生态用地。2008年,中国生态用地总量为763.95万km2,约占陆域国土面积的80%,其中基础性生态用地约为530.8万km2。(2)2008年,中国国土生态系统生产总值约为19万亿美元,是当年国内生产总值4.71万亿美元的4倍,人均生态系统总值约为1.45万美元/人。从生态系统生产总值来看,广东、山东、河南位居前三,西藏最低;从人均生态系统生产总值来看,西藏和内蒙古居前,甘肃最低。     

土地整理的生态系统服务价值评估与生态设计策略——以吉林省大安市土地整理项目为例

土地整理作为土地利用变化的重要驱动因素,显著改变土地利用和景观格局,对区域生态系统功能及其服务价值产生影响.本文以吉林省大安市的土地整理项目为例,利用生态服务价值模型计算了村域、镇域和县域尺度下土地整理区的生态服务价值及其总量变化.结果表明: 以增加耕地为目标的土地整理项目易造成草地和湿地等具有较高生态服务价值的地类减少,导致不同尺度下土地整理区生态服务价值总量出现不同程度的下降.村域尺度下,整理后研究区总的生态服务价值为796.14万元,较整理前减少10.5%;镇域尺度下,整理后总的生态服务价值为84301.26万元,较整理前减少14.2%;县域尺度下,整理后总的生态服务价值为120585.76万元,较整理前减少33.1%.根据土地整理的生态服务价值评估,从提高生态功能入手,最后提出了土地整理的景观生态设计策略,以期为土地整理的持续发展提供决策依据.     

泡桐属(Paulownia)花粉形态学的初步研究

泡桐属(Paulownia)花粉,均为近球形,具3(拟)孔沟,外壁外层有清楚的异胞网状雕纹,沟界极区明显。这些共同特征,说明泡桐属是一个种间亲缘极近的自然的属;其萌发孔类型,可作为泡桐属归入玄参科的证据之一。通过花粉形态的比较,对兰考泡桐、宜昌泡桐和建始泡桐的分类地位,提出了论证。     

区域生态系统重心指标的概念与应用

生态系统重心的变化可以反映生态系统整体的空间变化的特征和趋势,但是,目前生态系统重心这一指标只是简单作为指示社会经济变化的因子,或是作为辅助的角色用于探索生态景观格局的变化,其重要性一直未受到足够的重视。在阐述生态系统重心指标的概念及内涵,总结国内外有关重心应用研究成果的基础上,以川滇两省共同确立的泸沽湖生态保护区为例,运用重心理论分析了1990—2005年该流域生态系统重心的变化及影响因素。结果表明,泸沽湖流域农田、森林、草地、湿地和人居用地均具有相对独立且稳定的重心区间。相对来说,人居用地和农田重心的变化幅度明显大于其他用地,其重心均总体向东南方向偏移,不断靠近泸沽湖水体。2005年人居用地和农田重心均有所回撤,这主要是因为2003年泸沽湖景区进行调整,政策的强制干预导致其重心回撤。分析重心变化的影响因素发现,区域旅游业发展带来的人类干扰加剧及国家的生态保护政策主导重心变化。在总结前人研究和应用案例具体分析发现,由于重心理论假设区域背景为匀质平面,分析是基于二维空间进行,而不考虑海拔维度,这就限制了重心模型应用的深度和广度。但是在泸沽湖这样地形复杂多变的区域,地形因素在该区域生态系统变化过程中的作用不容忽视。因此,应尽快完善在垂直空间应用重心理论的研究方法并加强相关研究。     

Evaluating Sustainability of Cropland Use in Yuanzhou County of the Loess Plateau,China Using an Emergy-Based Ecological Footprint

Evaluating the sustainability of cropland use is essential for guaranteeing a secure food supply and accomplishing agriculture sustainable development. This study was conducted in the ecologically vulnerable Loess Plateau region of China to evaluate the sustainability of cropland use based on an ecological footprint model that integrates emergy analysis. One modified method proposed in 2005 is known as the emergetic ecological footprint (EEF). We enhanced the method by accounting for both the surface soil energy in the carrying capacity calculation and the net topsoil loss for human consumption in the EF calculation. This paper evaluates whether the cropland of the study area was overloaded or sustainably managed during the period from 1981 to 2009. Toward this end, the final results obtained from EEF were compared to conventional EF and previous methods. The results showed that the cropland of Yuanzhou County has not been used sustainably since 1983, and the conventional EF analysis provided similar results. In contrast, a deficit did not appear during this time period when previous calculation methods of others were used. Additionally, the ecological sustainable index (ESI) from three models indicated that the recently used cropland system is unlikely to be unsustainable.     

基于能值分析的我国小水电生态影响研究

如何系统定量地评价小水电开发过程所引起的景观变化、河流局部断流等生态影响,是平息争议、进行合理规划与开发小水电前提之一。运用能值分析方法,以贵州省赤水市观音岩水电站为例,将小水电建设、运行的资源投入,以及河道中水流的时空改变所导致生态服务功能的损失纳入核算体系,对其生态影响进行综合定量评估。从2010年的实际结果来看,由于河流断流,导致水坝下游生态系统服务功能的能值损失为2.77×1018sej,占到了系统建设运行总投入的44.84%,其中重点保护鱼种在影响河段的生境破坏是最大的能值损失。若不考虑下游生态系统服务功能损失,系统的环境负载率为1.92,可持续性指标为1.22;而考虑下游生态影响之后,系统环境负载率增大至4.26,可持续性指标减小为0.34。研究表明,小水电的开发必须遵循适度开发、规划优先,保障河流最基本的生态需水底线,是协调小水电开发和河流健康矛盾、追求小水电持续发展的刚性要求。