大尺度陆地生态系统状态变化及其资源环境效应的立体化协同联网观测

环境变化和人类活动的双重驱动正在快速地改变地球生态系统状态,呈现出了众多级联的资源环境问题,生态系统的状态变化和时空演变驱动因素以及相应的资源环境效应是大尺度陆地生态系统科学研究的永恒主题。观测和评估生态系统状态变化,发现和理解生态系统响应机制,认知和描述生态系统演变规律,预测和预警生态系统演变趋势,都依赖于大陆及全球尺度的分布式协同观测研究网络。本研究以服务大陆尺度生态系统科学研究、支撑区域生态环境治理为目标,围绕生态系统状态变化及资源环境效应科学问题,综合分析了现有生态环境观测研究网络现状,明确提出了生态系统观测研究站及其网络的发展方向,进而提出了发展“多要素-多界面-多介质-多过程-多尺度-多方法”的联网协同观测体系,构建“高新技术集成化-区域分布网络化-网络管理智能化-观测实验长期化-模型模拟多功能化-数据集成和资源共享远程化”的新一代大陆尺度生态系统观测实验研究网络的设想,并进一步阐述了该研究网络的功能定位、设计理念、设计方案、建设目标和技术体系,以期为我国陆地生态系统观测研究网络的发展提供借鉴与参考。     

基于供需耦合机制的流域水生态系统管理

全面认识和理解流域尺度生态系统服务供给与需求的耦合机制,是协调流域不同尺度利益相关方水资源开发利用和保护之间矛盾,推进生态大保护和生态文明顶层设计的重要手段。本文重点阐述了生态系统服务供给需求内涵及其尺度关系特征、生态系统服务供给与需求耦合途径、生态系统服务供需耦合机制的主要驱动因素及生态系统服务供需耦合研究方法对生态系统管理的启示三个问题。科技支撑、资金机制和监测平台是维护重点流域水生生态系统的完整性和自然性,改善流域水生态系统服务供给,协调流域水生态系统服务供给与需求空间耦合关系,促进流域内社会经济与生态系统和谐发展的重要支撑。今后,应进一步加强一手数据积累,构建生态生产函数,提高生态系统服务供给和需求预测的科学性和合理性,为制定流域水生态补偿等政策管理措施提供科学依据。     

基于NDVI的社会-生态系统多尺度干扰分析——以甘肃省榆中县为例

作为人类与自然界耦合的社会-生态系统是一种动态等级结构,需要以多尺度的视角进行分析。恢复力作为社会．生态系统的重要属性是指系统进入新状态前可以承受的干扰大小,由此可见系统所受到的干扰在恢复力的研究中至关重要,但由于社会一生态系统的复杂性,目前尚缺乏对于扰定量化研究的案例。选取社会．生态系统运行的驱动因子——干扰作为研究对象,将遥感技术中对植被覆被／变化敏感的NDVI指数作为干扰反馈变量,采用移动窗口运算法则,以一个行政单元（甘肃省榆中县）为研究对象,提出了社会-生态系统多尺度干扰的一种计算方法,从而为评价社会-生态系统恢复力、构建生态保护网络、增强生态系统对环境变化（土地覆被／变化、生境破碎化）的适应能力、探索可操作的社会．生态系统案例研究模式提供了技术支持。     

流域水电开发对干热河谷社会-生态系统的影响及意义

西南干热河谷是我国重要生态脆弱区和经济发展落后区,流域大型水电开发是干热河谷重要的人类干扰活动,对生态脆弱区的社会-生态系统造成极大影响。社会-生态系统演变的方向和规律具有复杂性和非线性变化,又涉及到生态保护修复、能源安全、经济发展和乡村振兴等国家重大需求,因此,亟待加强流域社会-生态系统演变和驱动机制方面的研究。通过总结当前研究的进展和不足,提出了加强生态系统演变的长期监测和分析、深入研究流域社会经济演变规律和驱动机制、完善流域生态资产价值评估和生态补偿机制、构建流域社会-生态系统耦合理论与方法等对策建议,从而为脆弱生态区未来可持续发展提供科技支撑。     

基于“结构—过程—功能”一体化的喀斯特退化生态系统恢复和评价指标研究

对中国西南喀斯特退化生态系统的恢复和评价,是实现"人—自然—经济复合生态系统"可持续发展的重要基础。为此,首先分析了生态系统演化特点和生态系统"结构—过程—功能"的一体化,在此基础上提出人为驱动生态系统恢复的一种新途径。即通过丰富系统要素,加强各要素与多元化生态过程的耦合,驱动退化生态系统的自调控等内在机能的恢复,最终促使生态系统回复到自维持的动态平衡。其次,以喀斯特脆弱生态系统的退化特点和影响恢复的主导因子为基础,结合喀斯特退化生态系统恢复的特殊性,初步筛选出指示生态恢复的4类要素共11项指标,可用于对喀斯特退化生态系统的恢复评价和管理。     

面向生态监管的多等级生态功能网格概念与框架

科学有效的生态监管是落实我国生态文明建设、保障区域生态安全、实现城市可持续发展的必要途径和重要抓手。生态系统的监管涉及到社会、经济、自然等多个维度,水、土、气、生等多类要素,国家到局地等多个尺度。目前,已有生态监管常存在生态系统、生态要素、行政单元的割裂。如何整体考虑以上特征,开展科学的、系统的、空间显性的生态监管亟需理论技术的创新。通过整合等级斑块动态范式、复合生态系统理论、多功能景观理论,构建了多等级生态功能网格框架,以期为生态监管提供一个综合的概念与技术框架。等级斑块动态范式从等级作用的角度构建了多等级网格骨架,复合生态系统理论从多个维度丰富了多等级网格内涵,多功能景观理论明确了网格的功能。通过耦合多等级生态功能网格的划分、评价和监管,可实现系统、整体、差异化的生态监管,为生态文明建设提供有力支撑。     

面向低碳城市建设的建筑运行能耗驱动机理研究进展

城市快速扩张的同时,不断增大的建筑存量、建筑运行能耗及相应的碳排放成为制约城市可持续发展的重要因素。为实现节能降耗,有必要对建筑能耗碳排放的驱动机理进行深入探究。已有研究从不同角度对建筑运行能耗碳排放的影响要素和驱动机理进行了分析论证,但仍缺乏系统综述从而难以为建筑节能降耗提供全面指导。本文基于“社会-经济-自然”复合生态系统理论,对驱动建筑能耗碳排放的复合机理进行综合论述;在此基础上,从社会经济、建筑体特征、区域气候/微气候等视角,整合并剖析了不同单源要素的建筑能耗碳排放驱动机理;最后,总结了当前城市建筑能耗驱动机理研究领域存在的不足,并对未来发展进行了展望。本文对建筑能耗碳排放驱动机理的系统梳理和总结,对相关研究具有重要的参考价值,对低碳城市建设亦具有重要的科技支撑作用。     

基于文献计量的人地系统耦合研究动态及热点

为深入探究人地系统的研究动态及热点,借助VOSviewer可视化软件,基于Web of Science Core collection (WoSCC)数据库,对1994—2023年国际上人地系统耦合相关文献的逐年发表数量、主要研究力量、关键词共现情况及突现词等进行可视化分析,并运用活力指数(activity index,AI)和吸引力指数(attraction index, AAI)评价不同国家在该领域的研究效率和学术影响力。研究发现：(1)人地耦合研究分为三个阶段：起步阶段(1994—1999年)、波动增长阶段(2000—2008年)、快速发展阶段(2009—2023年),研究数量、尺度及方法都在不断提升。(2)中国在人地耦合领域的研究强度呈现迅猛增加的趋势,但学术影响力及国际合作仍有待加强。(3)城镇化背景下的生态系统保护、修复及管理是当前人地耦合领域的研究重点,未来应尤其注意中、大尺度的多要素、多系统耦合分析方法、框架及模型的研发,同时以要素间、系统间的耦合机制为科学基础,构建以自然保护为根本、社会高质量发展为目标、政策制度为重要手段的自然-经济-社会系统一体化管理模式。此外,应...     

“山水林田湖草沙生命共同体”耦合框架、模型与展望

“山水林田湖草沙生命共同体”系统保护与修复是我国生态文明建设的重要内容。明确生命共同体的耦合机制，是科学地进行生态保护和修复工作的关键。针对当前生命共同体耦合机制不清、理论和方法不健全的问题，从耦合的视角出发，在小流域尺度上单一生态系统内部生态要素的耦合、流域尺度上不同生态系统之间的耦合、区域尺度上人与自然的耦合三个方面进行整合，在此基础上探讨了多尺度山水林田湖草沙耦合理论，提出了一般性的山水林田湖草沙耦合理论框架。梳理并比较了当前主要的生态系统模型、景观模型、统计学模型以及复合生态系统的多模型耦合方法，综合提出了一个适用于"山水林田湖草沙生命共同体"耦合研究方法。对进一步完善山水林田湖草沙一体化保护修复提出了建议，包括：一是构建多源信息数据库，推进定量化耦合机制研究；二是开展全生命周期监测与评估，探索适应性治理路径；三是强化多元主体参与，完善协同保护机制。     

山区社会-生态系统转型测度——以三峡典型库区为例

三峡库区是集农村和山区为一体的社会-生态系统，研究其系统内部的相互作用和系统间的耦合转型有利于推动库区高质量的可持续发展。通过构建社会-生态系统耦合转型研究框架，采用地形位指数、耦合协调度模型等方法，以库区腹地草堂溪流域为例，揭示其社会-生态系统转型与否、转型路径的多样性及其驱动机制。结果表明：(1)2000—2020年三峡库区社会-生态系统数量-结构-功能均发生了显著变化，表明库区社会-生态系统发生了转型；(2)库区低地形位社会-生态系统表现为由社会生态型向生态经济型转变，中地形位表现为由生态社会型向生态主导、生态经济为辅转变，高地形位则表现为由生态调节型愈加趋向于生态主导型；(3)农户和政府需求变化是驱动社会-生态系统由传统耕地种植系统向新型经果林种植系统转型的根本因素；(4)研究方法证实对山区具有普适性，构建的研究框架较适合刻画山区社会-生态系统转型路径，在其他地方也能同样适用。     

海洋生态系统服务价值评估研究综述

海洋生态系统服务是通过海洋生态系统的功能结构和生态过程,以物品和服务等方式直接或间接地给人类提供的效益。海洋生态系统服务价值衡量了海洋生态系统对人类经济社会的贡献度,加快海洋强国建设,急需加强海洋生态系统服务价值评价。通过对市场价值法、替代市场法和假想市场法三大类海洋生态系统服务价值评估方法进行比较分析后可知,各类方法各有利弊,但是,存在不同方法耦合和方法优化选择的空间。通过海岸带、近海、远洋等典型海洋生态系统服务价值评估的研究案例展现了海洋生态系统服务价值评估在海洋资源开发与保护的政策选择、海洋生态补偿与环境损害赔偿的价格决定中的重要作用。海洋生态系统服务价值评估研究前景广阔,在内涵认知深入化、评估方法科学化、评估指标体系化、结果应用广泛化等方面仍有进一步拓展空间。     

生态系统服务权衡研究进展

生态系统服务作为连接自然与社会生态系统的桥梁,是社会-生态系统管理和分析的重要工具。生态系统服务权衡研究关注生态系统服务间关系的认知和调节,对于协调多元目标、最大化人类福祉、支撑社会-生态系统可持续利用具有重要的作用。整理了生态系统服务权衡的内涵和分类,将生态系统权衡研究分为客观权衡规律和管理权衡决策两大类,并对两类生态系统服务权衡的研究内容、思路和方法的国内外进展进行了系统梳理。在客观权衡规律方面,主要包括生态系统服务供与需间权衡规律、生态系统服务供或需间权衡规律两部分,其中,供与需间权衡规律包含供需匹配的维度和供需匹配的研究方法两部分,供或需间权衡规律包含关系识别和驱动力分析两部分;在管理权衡决策方面,主要包括生态系统服务管理权衡决策的准则确定和求解思路两部分。最后,对生态系统服务权衡研究进行了国内外进展的总体评价和研究展望。目前,客观权衡规律研究较为成熟,继生态系统服务供给侧权衡研究的热点之后、需求侧的权衡研究也逐渐增多,但整体上仍存在研究的应用指向不明、研究结果稳健性不足的问题;管理权衡决策研究易忽视决策准则的设置问题,使得决策结果的可行性存疑。因此,应当提出生态系统服务权衡研究范式,整合客观权衡规律和管理权衡决策,提升客观权衡规律研究的应用指向。在客观规律探索方面,深化对权衡规律驱动机制的研究,开展多时空尺度耦合研究,明确权衡规律的稳健性。在权衡决策管理方面,重视决策标准的设置,加强多方参与决策,深入探讨生态系统服务和人类福祉的联系,使权衡准则更加贴近区域管理的真正需求,提升决策结果的可行性。在实证研究方面,权衡决策研究对我国自然保护地的关注不足,未来应在继续推进城镇地区研究的基础上,尝试填补保护地的研究空缺,服务于我国保护地紧迫的权衡管理需求。     

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。     

全球环境变化对典型生态系统的影响研究:现状、挑战与发展趋势

随着全球环境变化和人类活动对生态系统影响的日益加深,生态系统结构和功能发生强烈变化,生态系统提供各类资源和服务的能力在显著下降。在这种背景下,全面认识生态系统的结构功能与全球环境变化的关系已成为当前生态学研究的热点之一。本文综述了全球环境变化对典型生态系统(包括森林生态系统、河口湿地生态系统、城市生态系统)影响以及全球环境变化适应的研究现状,分析研究面临的困难及挑战。在此基础上,提出对未来研究发展趋势的展望。在森林生态系统与全球环境变化研究上,未来应重视能更好模拟现实情景的、多因子、长期的全球环境变化控制试验,并注重不同生物地球化学循环之间的耦合作用。在湿地生态系统与全球环境变化研究上,未来应加强氮沉降、硫沉降及盐水入侵对湿地生态系统碳氮循环的影响,明晰滨海湿地的蓝碳功能,加强极端气候和人类干扰影响下湿地生态系统结构和功能变化及恢复力的研究。在城市生态系统与全球环境变化研究上,未来应深化城市生物地球化学循环机制研究,实现城市生态系统的人本需求侧重与转向,并开展典型地区长期、多要素综合响应研究。在全球环境变化适应研究上,未来应构架定量化、跨尺度的适应性评价体系,加强典型区域/部门的适应性研究以及适应策略实施的可行性研究,注重适应与减缓对策的关联研究及实施的风险评估。期望本综述为我国生态系统与全球环境变化研究提供一些参考。     

近60年挠力河流域生态系统服务价值时空变化

根据1950-2005年挠力河流域土地利用数据,利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对近60年挠力河流域生态系统服务价值的时空变化进行研究.结果表明,自1950年至2005年,挠力河流域生态系统服务价值逐渐减少,由749.84亿元降低至308.82亿元,损失约58.82％;价值空间格局由以高价值区为主导的状态逐渐转化为以低价值区为主导的状态,且价值质心由北向南发生转移;挠力河流域生态系统服务价值的全局自相关指数逐渐减小,高-高自相关类型沿河流主干道逐渐萎缩,且呈现破碎化趋势,低-低自相关类型呈先减少后增加的“V”趋势,呈现不显著连片化趋势.人为垦殖活动是该流域生态系统服务价值时空动态变化的主要驱动因素.     

海岛生态系统服务价值评估及其时空变化——以浙江舟山金塘岛为例

生态系统服务价值研究是目前生态学研究的热点之一,海岛生态系统的特殊性令其更易受人类活动和环境变化的影响。文章在海岛生态系统服务价值当量修订的基础上,对典型海岛金塘岛1986—2014年的生态系统服务价值进行评估,分析了金塘岛近30年来生态系统服务价值的时空动态变化。结果表明:城镇生态系统面积持续增加,其他生态系统类型面积不同程度减少,减少的生态系统类型大多数转化为城镇。1986—2014年金塘岛的生态系统服务总价值呈下降趋势,共减少了1.08亿元,减少了30.23%,其中湿地与森林的生态系统服务价值量减少最多,城镇的价值变化率最大。空间上表现为价值极低区域沿着人类活动方向呈现急剧扩大趋势。生态系统提供的产品与服务在数量和质量上逐步下降,不利于海岛的可持续发展。该研究为海岛地区生态系统服务价值当量修订提供参考,同时对转变海岛经济发展方式,促进海岛可持续发展提供基础信息与决策依据。     

农业文化遗产生态系统服务的复合增益——以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例

农业文化遗产是农村与其所处环境长期协同进化和动态适应下所形成的独特的土地利用系统和农业景观，具备丰富的景观要素。景观要素的耦合会对景观整体的生态系统服务供应产生影响。研究构建了多景观要素的“生态系统服务复合增益”理论框架，并以浙江瑞安滨海塘河台田系统为例，将其景观要素划分为农田生态系统和水域生态系统，并分别评估其景观要素生态系统服务价值、景观整体生态系统服务价值和生态系统服务复合增益价值。研究结果显示：(1)2019年浙江瑞安滨海塘河台田系统生态系统服务总价值为187.72亿元，文化服务价值最高，占总价值的91.8%;(2)农田的生态系统服务价值为6.03亿元，占总价值的3.2%,水域的生态系统服务价值为8.15亿元，占总价值的4.3%;(3)生态系统服务复合增益价值为173.54亿元，占总价值的92.5%。研究表明，农田和水域两种景观要素的耦合能提高浙江瑞安滨海塘河台田系统中食物供应、气体调节、盐碱地改良、休息游憩四种生态系统服务价值，致使其产生生态系统服务复合增益。     

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。     

Ecological mechanisms underpinning climate adaptation services

Ecosystem services are typically valued for their immediate material or cultural benefits to human wellbeing, supported by regulating and supporting services. Under climate change, with more frequent stresses and novel shocks, 'climate adaptation services', are defined as the benefits to people from increased social ability to respond to change, provided by the capability of ecosystems to moderate and adapt to climate change and variability. They broaden the ecosystem services framework to assist decision makers in planning for an uncertain future with new choices and options. We present a generic framework for operationalising the adaptation services concept. Four steps guide the identification of intrinsic ecological mechanisms that facilitate the maintenance and emergence of ecosystem services during periods of change, and so materialise as adaptation services. We applied this framework for four contrasted Australian ecosystems. Comparative analyses enabled by the operational framework suggest that adaptation services that emerge during trajectories of ecological change are supported by common mechanisms: vegetation structural diversity, the role of keystone species or functional groups, response diversity and landscape connectivity, which underpin the persistence of function and the reassembly of ecological communities under severe climate change and variability. Such understanding should guide ecosystem management towards adaptation planning.