生态系统服务研究：进展、局限和基本范式

 生态系统服务是生态学研究的热点问题。该文首先从概念、分类、价值评估理论、评估案例等方面总结了目前国内外生态系统服务的研究现状。然后评述了目前生态系统服务研究存在的局限性,包括：评估结果的准确性问题、生态资产与生态系统服务的混淆、物理量评估方法的不确定性、价值量评估的不确定性以及生态系统功能与服务的复杂性。针对这些研究的局限,文章提出了生态系统服务研究的基本范式,包括：严格区分生态资产和生态系统服务、生态系统服务评估必须基于生态观测或生态模型以及区域生态系统服务评估应区分不同样元。最后,文章展望了今后生态系统服务研究的课题：生态系统服务与生态系统结构及生态过程的关联性和复杂关系的研究,人类干扰下生态系统服务的响应与反馈研究,生态系统服务变化对人类福利的影响研究,政策机制对生态系统服务的影响研究以及不同生态系统类型的各种生态服务价值研究等方面。     

我国生态系统生态阈值研究基础

生态系统中广泛存在非线性变化,表现为系统状态随着压力的逐渐增加而发生骤然转变。为解释这种变化,国外生态学家提出了生态阈值和稳态转换的概念,不断完善理论和方法体系,开展机理和案例研究,深化对复杂系统演化机制的理解,并开始应用于环境管理。在我国,近几十年来在各类生态系统中开展了大量关于压力-响应的定量化研究,取得了丰富成果。这些研究在本质上与生态阈值和稳态转换理论范式紧密关联。本文以“中国生态阈值和稳态转换案例数据库”为基础,按照河流、湖泊、湿地、森林、草地、河口与海洋、农田、荒漠、城市、冻原10种生态系统类型,筛选归纳了相关生态阈值,并阐释了稳态转换机理。将研究案例与生态阈值、稳态转换理论范式进行衔接,目的是整合多领域研究成果,作为生态系统复杂性研究的基础,推动其在生态环境监测、生态安全预警以及生态标准创新发展领域中的应用。     

道路对景观的影响及其生态风险评价--以澜沧江流域为例

道路贯穿于各类景观。道路网络的发展也产生了许多生态效应。道路的生态风险分析是基于生态效应,通过格局和过程的研究,综合评估各类潜在生态影响及其累积性后果。从景观生态学理论入手．分析了道路对景观的影响,将道路对景观的影响区分为建设期和运营期2个阶段,并提出了基于格局和过程的生态环境指数,进而得出道路综合生态风险评价的方法。以澜沧江流域上中下游的3个典型区为例,研究道路对景观的影响。结果表明,虽然不同案例区道路影响的景观类型和格局不同,其风险的分布也不同．但综合风险指数和道路密度具有很高的一致性。     

基于景感生态学认知的生态环境损害问题辨析

环境污染和生态破坏行为削弱生态系统服务,也会造成美学价值的下降。景感生态学从物理感知与心理认知出发探究生态系统服务特点,有助于剖析生态环境损害特征。从生态环境损害鉴定评估角度,结合案例对恶臭物质污染、噪声污染、光污染等生态环境损害问题的内涵进行分析,并对生态环境损害典型案例中造成的美感、视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉、风感、方向感和心理反应等负面影响进行了研判。研究发现,大多生态环境损害行为都会破坏生态系统美学价值,给人类感知造成较大冲击;在发现和处理生态环境损害事件过程中,按照人类感知类型汇集的居民感觉信息是一种重要的数据来源。总之,采用景感生态学的研究方法既有利于加强人们对生态系统服务的理解,从而提升保护生态的动力,也有利于抵制生态环境损害行为。     

海洋工程生态损害评估与补偿——以厦门杏林跨海大桥为例

随着海岸带地区经济的发展、人口的增加和城市化程度的加快,日益增多的各类海洋工程已经或者正在损害海洋与海岸带生态系统为人类提供各种产品和服务的能力,严重威胁到人类健康和海洋经济的可持续发展。实施海洋生态损害补偿制度,即让生态损害责任方承担生态损害的全部成本,是解决海洋生态损害问题的有效途径之一。建立了海洋工程生态损害评估框架和生态损害补偿标准估算模型,并成功运用于厦门杏林跨海大桥的案例研究。结果表明,在2%的贴现率下,杏林大桥生态补偿标准为1739万元,远高于政府实际征收的补偿金额600万元。该评估框架信息需求量小,成本低且简单易行,在小规模海洋工程的生态损害评估与补偿方面有良好的应用前景。     

Effects of extreme drought on terrestrial ecosystems: review and prospects

作为地球表层重要的组成部分, 陆地生态系统是人类生存和发展的重要场所。进入21世纪以来, 气候变化导致干旱事件发生的强度、频度和持续时间显著增加, 对陆地生态系统带来深远的影响, 严重制约甚至威胁人类社会的可持续发展。因此, 开展极端干旱对陆地生态系统影响的研究并评估其生态风险效应, 是当前全球变化领域研究的重点问题。该文从植物生理生态过程、生物地球化学循环、生物多样性以及生态系统结构和功能4个方面综述了极端干旱对陆地生态系统的影响, 并对当前的研究热点进行探讨, 深度剖析当前研究中存在的难点问题和未来可能的发展方向, 以期为未来开展干旱对陆地生态系统影响的观测与预测研究提供参考, 为在未来干旱影响下加强陆地生态系统风险评估和管理提供新思路。     

极端干旱对陆地生态系统的影响:进展与展望

作为地球表层重要的组成部分,陆地生态系统是人类生存和发展的重要场所。进入21世纪以来,气候变化导致干旱事件发生的强度、频度和持续时间显著增加,对陆地生态系统带来深远的影响,严重制约甚至威胁人类社会的可持续发展。因此,开展极端干旱对陆地生态系统影响的研究并评估其生态风险效应,是当前全球变化领域研究的重点问题。该文从植物生理生态过程、生物地球化学循环、生物多样性以及生态系统结构和功能4个方面综述了极端干旱对陆地生态系统的影响,并对当前的研究热点进行探讨,深度剖析当前研究中存在的难点问题和未来可能的发展方向,以期为未来开展干旱对陆地生态系统影响的观测与预测研究提供参考,为在未来干旱影响下加强陆地生态系统风险评估和管理提供新思路。     

用海建设项目海洋生态损失补偿评估方法及应用

海洋生态补偿是一种防止海洋生态破坏、增强和促进海洋生态系统良性发展的环境政策,是用海者履行海洋资源有偿使用责任,对因开发利用海洋资源造成的海洋生态价值损失进行的货币化补偿。基于快速化、定量化和差别化补偿评估原则,编制了山东近海海域生态价值基准值表、生态损害系数表以及补偿系数表,建立了一种新的用海建设项目海洋生态损失补偿评估方法体系,包括占用海域和邻近影响海域的海洋生物资源和海洋生态系统服务两个方面的海洋生态价值损失补偿评估。针对2016年山东省5个典型用海项目,核算了其需要缴纳的海洋生态补偿资金,并与旧标准《山东省海洋生态损害赔偿和损失补偿评估方法》(DB37/T 1448—2009)的评估结果进行了对比。结果表明,按照本评估方法,用海企业需要缴纳的生态补偿资金会不同程度地提高,这将有利于用海企业增强资源有偿使用意识,引导企业理性用海,市场经济条件下这有利于海洋资源的优化配置,提高用海效率;另外,按照产业政策不同、受影响海域的生态脆弱性不同对用海建设项目造成的海洋生态损失进行差别化补偿,使得海洋生态补偿标准的评估结果更加科学合理。目前,该方法已经应用于山东海域7个沿海地市9个海区的海洋生态损失补偿评估中,被新发布的山东省地方标准《用海建设项目海洋生态损失补偿评估技术导则》(DB37/T 1448—2015)吸收采用。该评估方法可为海洋管理部门的生态资本核算、生态补偿核算、环评审批和发放许可证提供科学基础,对我国海洋生态环境保护和海洋经济绿色发展以及生态补偿制度实施具有积极推动作用。     

生态问题的经济社会根源与治理对策——以美国“黑风暴”事件为例

我国经济社会发展与生态环境的矛盾愈显突出,而对生态问题产生的经济社会根源认识不足导致无法提出针对性的治理方案,造成生态治理成果的反复,生态事件时有发生。为解决此类问题,以美国"黑风暴"事件为研究案例,深入探讨了生态问题产生的驱动要素,系统地总结了生态治理的有效途径。结果表明:生态问题是经济社会系统内部矛盾的外在表现形式;生态问题本质是人类不当的逐利行为导致经济社会发展不可持续的后果;政府调控手段滞后于经济社会和生态问题的发展是生态环境恶化的客观条件;生态治理技术无法满足经济社会发展对生态治理的需求为生态问题爆发和蔓延提供有利条件。因此,对于生态问题的有效治理,应以缓解经济社会系统矛盾为主线,通过法律、法规手段约束人的不当行为并遏制生态问题的扩大;应采取政策及法律手段保障利益相关者的生存和发展权益;要以政策的引导与支持促进治理技术的研发、应用和推广,推动经济转型,实现经济模式的高效化、绿色化。     

抗草甘膦转基因作物分子育种策略

杂草生长茂盛给农田经济造成了巨大的损失,而草甘膦的高效除草则有利于防治农业杂草。培育抗草甘膦作物也为农业杂草管治带来了便利。近年来,已从微生物、植物中均挖掘到了草甘膦抗性基因并用于开发抗草甘膦转基因作物,该文根据这些抗性基因作用的不同机制总结了抗草甘膦转基因作物的育种策略及其利弊,并对未来抗草甘膦作物的发展方向进行讨论。     

生态系统服务价值评估的研究进展

自然资本、人力资本和人造资本是支持人类生存和发展的三大资本,与后两者对比而言,自然资本及由其提供的生态系统服务缺乏完善的经济价值评估系统。近年来,在生态学家和经济学家的共同关注下生态系统服务价值评估的研究已经取得较好的进展。本文从能量学和经济学两个方面介绍生态系统服务价值评估的理论基础,通过对研究案例的分析和总结,提出生态服务价值评估在方法和技术上的几个改进方面,主要包括生态服务单价的生物量订正法、空间尺度问题的转换、条件价值评估法的改进以及动态模拟模型的应用。生态系统服务价值评估还存在某些问题有待今后发展的理论和方法来改进和完善。     

转EPSPS-G6基因抗草甘膦棉花的获得及抗性鉴定

为了将抗草甘膦基因EPSPS-G6导入棉花基因组中,以棉花品种中棉所49为受体材料,用草甘膦除草剂作为筛选剂,通过花粉管通道法最终获得了26个遗传转化事件,EPSPS-G6基因的PCR鉴定结果也同时表明目的基因已整合入棉花基因组。此外,15 mmol/L浓度草甘膦喷施后非转基因棉花品种TM-1和中棉所49全部死亡,表现为不抗草甘膦;而通过花粉管通道法获得的26个转化事件,对20 mmol/L浓度草甘膦均表现高抗,对40 mmol/L浓度草甘膦11个转化事件仍表现为高抗。     

利用“复杂性”解说经济生态发展模式

前言在研究生态经济问题时,常常感到理论上的虚弱,不能从理论上解说生态经济这一庞大、复杂的综合体是如何由生态、经济的相互作用衍变而成的。在生态和经济的复杂性的尺度上我们能把握多少?我们对于生态、经济关系能否及时调控和调控到什么程度?等等,如能从理论上给这些问题作出说明,相信会对生态经济理论及实践都有裨益。为此,我们对生态经济系统作了简化,只讨论了工业增长、农业增长和环境质量三者间的相互作用并用微分方程组表述,试定量说明生态系统、经济系统的复合系统的复杂性和发展。生态系统的复杂性自牛顿建立牛顿力学以来,尽管经典物理     

草甘膦对茶树叶片主要生化成分的影响

以金观音茶树为试材,将草甘膦定量施于栽培基质,通过观察叶片的表观药害,并采用超高效液相串联质谱方法测定草甘膦施用前(0天)和施用后(7天和33天)叶片中的农药残留(草甘膦及氨甲基膦酸)及生化成分(游离氨基酸、儿茶素和生物碱)的含量变化,从而科学地评估草甘膦的使用对茶叶质量安全的影响。结果表明:草甘膦施用33天,茶树叶片未见明显药害表征,但可检测到草甘膦及其代谢物氨甲基膦酸;草甘膦施用后,游离氨基酸和儿茶素总量降低,生物碱总量先升后降;多元统计分析表明,草甘膦施用前后样品组间的茶氨酸、咖啡碱、表没食子儿茶素没食子酸酯、谷氨酰胺、表儿茶素没食子酸酯、表儿茶素、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和表没食子儿茶素含量存在显著差异。综上,茶园草甘膦的施用不易使茶树叶片产生明显的药害表征,但可在茶树叶片中残留较长时间,并显著改变茶树叶片中游离氨基酸、儿茶素和生物碱类化合物的含量。因此,建议茶园尽量不使用草甘膦除草剂。     

区域生态风险评价方法研究进展

生态风险评价是近十几年逐渐兴起并得到发展的一个研究领域,区域生态风险评价作为生态风险评价的组成部分,由于其空间异质性和评价过程的复杂性,而成为了研究的难点与热点。本文综述了生态风险评价和区域生态风险评价的概念、方法和实践研究的进展,总结了具有代表性的生态风险评价概念模型框架和步骤以及物理、数学和计算机模拟等评价方法;归纳了区域生态风险评价的概念模型、PETAR方法以及相对风险评价模型等;介绍了针对多样化的风险源、风险受体和评价数据源类型的不同而进行的实践案例研究。针对目前研究中存在评价阈值确定、暴露和危害分析、定量表征、不确定性处理等方面的问题,提出需进一步研究和探讨区域生态风险评价的指标体系、评价标准、定量化方法与技术以及风险效应表征等。     

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。     

城市生态韧性时空变化及情景模拟研究——以杭州市为例

从韧性的特征角度研究城市生态韧性水平的变化机制,探究城市防范化解生态风险能力的时空差异,以此明确城市分区生态治理的重要任务,是实现韧性城市生态风险防控的有利途径。从抵抗力、适应力和恢复力3个方面构建了城市生态韧性评估模型,并以杭州为例,评估了其1995—2015年城市生态韧性时空变化格局,再者利用空间自相关模型对2015年杭州生态韧性分区管理模式进行了探究。最后,基于FLUS模型模拟了2035年基准和创新创业导向的两种情景下的城市土地利用空间格局,并评估了不同城市发展情景下的生态韧性水平空间分布情况。基于以上研究得到以下结论:(1)1995—2005年,生态韧性低值区域向东北和东南方向扩张,而生态韧性高值水平区域明显减少。2005—2015年,杭州西北部和西部原本存在的中等韧性水平区域也转为低等水平。(2)2015年,城市东北区域呈现低韧性水平-高排污企业密度的集聚分布,说明该区域环境生态风险防范化解能力比较低,需要加大环境监测和生态治理的资金投入,严防重大环境污染事件的发生。(3)创新创业导向的"创新天堂"城市发展情景比基准情景下2035年杭州整体生态韧性水平更高,主要影响因素在于前...     

森林生态质量评估方法研究进展

森林具有水源涵养、气候调节、环境净化、水土保持、生物多样性保护等方面的生态功能, 开展森林生态质量评估对了解全球碳循环、能量循环和气候变化具有重大意义。文章在介绍森林生态质量概念和研究方法的基础上, 从森林生物量、森林生产力和森林结构三个综合性指标对森林生态质量评估进行分析与总结。着重陈述了评估指标体系构建、评估数据获取和关键的生态参数估算等方面的见解, 探讨了目前森林生态质量评估中存在的主要问题, 展望其发展前景, 包括评估指标统一标准化问题、高质量的数据、森林生存环境的影响、多源遥感数据获取森林水平、垂直结构参数的应用以及森林生态质量与生态功能的相互作用等。     

草甘膦对加拿大一枝黄花和伴生植物白茅种间竞争关系的影响

大量使用草甘膦防除外来植物将会改变入侵植物与邻近植物之间的相互关系。该文通过分析不同浓度草甘膦对植物生长和种间竞争关系的影响,以揭示除草剂作用下植物种间关系的变化规律,为进一步研究草甘膦的生态效应提供理论参考,为优化农药使用提供数据支持。2016年6至8月,在国家林业局杭州湾湿地生态系统定位观测研究站,采用盆栽控制试验方法,将入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)和土著植物白茅(Imperata cylindrica)分别进行单独种植和混种种植,喷施7种浓度的草甘膦后测定植物的生长特征。结果显示:草甘膦处理显著抑制了加拿大一枝黄花和白茅的生长。随着草甘膦处理浓度升高,加拿大一枝黄花的株高增长量明显降低、绿叶数不断减少,0.3–1.5 m L·L–1处理组单种、混种加拿大一枝黄花的绿叶数均随时间呈递增趋势,而1.8 m L·L–1处理单种、混种加拿大一枝黄花基本枯萎死亡;白茅的分蘖死亡数和枯萎叶片长均随草甘膦处理浓度递增而不断增长,0.3–0.6 m L·L–1处理组单种、混种白茅分蘖数和绿叶长度随时间呈增加趋势。草甘膦处理显著影响植物种间竞争关系,随着处理浓度上升,混种加拿大一枝黄花和白茅之间的竞争关系不断减弱。种间竞争关系显著影响了加拿大一枝黄花的生物量分配,面对竞争时加拿大一枝黄花将更多的生物量分配到根部,因而增加了根冠比;种间竞争抑制了白茅分蘖数的增加和生物量的积累,但不影响其植株生物量的分配。草甘膦处理和种间关系的交互作用同样显著影响加拿大一枝黄花和白茅生物量的增加,但对两种植物根冠比的影响均不显著。结果表明:不同植物对草甘膦的耐受性不同,与本土植物白茅相比,生长能力强的入侵植物加拿大一枝黄花对草甘膦处理具有更强的耐受性;低浓度草甘膦处理减弱了两种植物之间的竞争关系,可能会干扰入侵地植物群落的结构和动态。     

草甘膦和百草枯对毛桃幼苗根系形态及地上部生长的影响

以砧木毛桃幼苗为研究对象,通过土施草甘膦和百草枯研究2种桃园常用除草剂对毛桃营养生长、根系结构、根尖细胞分裂、叶片光合特性等的影响,为除草剂在桃生产中的安全使用提供科学依据。结果表明: 草甘膦处理显著抑制毛桃地上部和根生长,与对照相比,株高降低31.5%,总根系长度、总根表面积、总根体积和总根尖数分别降低了39.5%、39.5%、49.8%和44.6%,而百草枯处理以上指标与对照差异均不显著;草甘膦和百草枯处理后毛桃根尖细胞有丝分裂指数分别降低38.0%和35.9%,且草甘膦处理分裂中期细胞数占分裂细胞总数的比例显著低于对照和百草枯处理;毛桃根尖细胞对2种除草剂响应迅速,从处理第2天开始根尖细胞电解质渗漏率始终显著高于对照。叶片细胞电解质渗漏率则从处理5 d后开始显著升高,且草甘膦处理出现幼叶基部变黄并向叶尖蔓延,同时部分叶尖逐渐焦枯的现象;2种除草剂处理导致毛桃叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率有不同程度的降低,其中草甘膦处理下降更明显。综上,使用草甘膦和百草枯均会降低毛桃幼苗根尖细胞分裂指数,提高根尖细胞电解质渗透率,总体降低叶片净光合速率。草甘膦对毛桃营养生长、叶片光合作用影响更大,而且会造成幼叶变黄、叶尖焦枯等现象。