基于文献计量分析的生态系统服务研究现状及热点

生态系统服务是生态学研究的核心和热点议题。近年来,各国和各相关机构对生态系统服务的研究力度不断加大。基于SCI-E和CNKI数据库,利用文献计量方法,分析了国内外生态系统服务研究的发展特征和变化趋势。研究结果表明:(1)国内外生态系统服务研究的发文量不断增加,发展态势良好。(2)发达国家是生态系统服务领域的主要研究力量,美国占据绝对领先地位;美国的加利福尼亚大学是主要研究机构;总体来看,国家和机构间的合作正在不断增强。(3)当前该领域的8类研究热点分别是生态系统服务机理研究,保护管理及可持续性、生物多样性、脆弱性、土地利用及景观变化、评估与模型、气候变化、政策与决策分析。从各个时期国内外研究热点整体分布情况来看,国际更侧重于生态系统服务及生态系统服务与人类福祉的依存关系的研究,国内则更加关注生态系统服务评估。(4)近年来中国在生态系统服务研究领域的国际地位有所提升,科研产出量显著增加,累积发文量居世界第5位,中国科学院是全球主要研究机构之一,但论文被引频次相对偏低,国际合作亟待加强和提升。     

近20年黄土高原生态系统服务研究进展

生态系统服务是自然生态系统及其物种提供的供给和维持人类生存的条件和过程,是人类通过生态系统的功能直接或间接得到的产品或服务,具有典型的区域性特征。黄土高原是黄河流域重要生态安全屏障,生态建设规模大、历时长,是我国生态系统服务研究的重要案例区。已有研究针对黄土高原生态系统服务进行物质量与价值量估算、权衡与协同关系识别和供需关系评估,但不同结论之间缺少归纳和对比。研究对近20年来黄土高原地区生态系统服务研究的文献总体特征和主要研究发现分析表明：相关中英文论文数量和被引频次整体呈上升趋势,研究内容上主要关注黄土高原生态系统服务的定量估算,近年来逐渐向生态系统服务权衡分析和供需关系评估拓展;黄土高原地区自退耕还林以来,各项生态系统服务总量呈上升趋势,呈现出东南增量较多、西北增量较少的空间格局;黄土高原地区供给服务和调节服务存在较明显的权衡关系,但在不同尺度上强度分异明显;区域内生态系统服务供给量和需求量均呈增加趋势,供需匹配状况具有明显时空差异。面向当前研究中物质量评估种类不足、价值量估算高度不确定、权衡与协同现象缺乏归因、空间流动性体现不足等问题,未来黄土高原生态系统服务研究有待加强面向生态...     

生态系统服务权衡与协同研究进展

作为链接人类福祉和生态系统的桥梁,生态系统服务成为地理学、生态学和其他相关学科的重要研究内容。掌握生态系统服务权衡与协同关系,对提升生态系统服务总体效益和人类福祉至关重要,并可辅助自然资源管理和生态规划实践,目前已成为生态系统服务研究的热点。在归纳生态系统服务内涵、分类及价值评估研究进展基础上,从理论基础、类型划分和研究方法等方面系统梳理了生态系统服务权衡与协同研究进展,并从以下4个方面提出未来可能的研究趋势,包括丰富权衡与协同理论基础,建构多学科综合研究体系;完善生态系统服务分类体系,量化权衡与协同非线性特征;刻画生态系统服务空间流动,加强权衡与协同跨时空集成;系统化揭示权衡与协同机理,推动成果在国土领域的应用。     

石羊河流域生态系统服务权衡与协同关系研究

生态系统服务权衡与协同研究是国际生态学、地理学等学科研究的热点。以石羊河流域为研究区,借助In VEST模型,对流域2005、2010和2015年的水源涵养、土壤保持、水质净化、碳储存和生物多样性五项服务进行精准测度,分析服务的时空格局及演变特征,并利用相关系数法逐像元定量计算5种服务之间的权衡与协同关系,从不同尺度分析权衡与协同关系的空间格局特征。结果表明:(1)各项服务具有空间异质性:水源涵养、土壤保持、碳储存、生物多样性呈"西南高-东北低"的空间格局,且水质净化、碳储存服务的高值区沿河流分布。(2) 10年期间,水源涵养、水质净化、碳储存、生物多样性服务呈现"整体增加-局部减少"的变化趋势,而土壤保持呈"整体减少-局部增加"的变化特征。(3)多种服务之间权衡与协同关系具有区域依赖特征:水源涵养与土壤保持、水源涵养与水质净化、水质净化与碳储存、水质净化与生物多样性、土壤保持与碳储存、土壤保持与生物多样性以权衡关系为主;水源涵养与碳储存、水源涵养与生物多样性、土壤保持与水质净化、碳储存与生物多样性以协同关系为主。定量可视化评估生态系统服务及权衡关系,为制定区域发展与生态保护双赢政策提供依据,同时也为其他流域的相关研究提供可靠参考。     

石羊河流域生态系统服务权衡与协同关系分析

生态系统服务权衡与协同研究是国际生态学、地理学等学科研究的热点。以石羊河流域为研究区,借助InVEST模型,对流域2005、2010和2015年的水源涵养、土壤保持、水质净化、碳储存和生物多样性五项服务进行精准测度,分析服务的时空格局及演变特征,并利用相关系数法逐像元定量计算5种服务之间的权衡与协同关系,从不同尺度分析权衡与协同关系的空间格局特征。结果表明:(1)各项服务具有空间异质性:水源涵养、土壤保持、碳储存、生物多样性呈“西南高-东北低”的空间格局,且水质净化、碳储存服务的高值区沿河流分布。(2)10年期间,水源涵养、水质净化、碳储存、生物多样性服务呈现“整体增加-局部减少”的变化趋势,而土壤保持呈“整体减少-局部增加”的变化特征。(3)多种服务之间权衡与协同关系具有区域依赖特征:水源涵养与土壤保持、水源涵养与水质净化、水质净化与碳储存、水质净化与生物多样性、土壤保持与碳储存、土壤保持与生物多样性以权衡关系为主;水源涵养与碳储存、水源涵养与生物多样性、土壤保持与水质净化、碳储存与生物多样性以协同关系为主。定量可视化评估生态系统服务及权衡关系,为制定区域发展与生态保护双赢政策提供依据,同时也为其他流域的相关研究提供可靠参考。     

生态系统服务形成机制研究进展

近年来,生态系统服务的形成及其机制已成为生态学的研究热点之一.在2005年举行的千年生态系统评估之后,生态系统服务的衍生研究,如生态系统服务分类、评估、权衡与协同、传递和生态系统服务流等也迅速增加,使生态系统服务的研究步入崭新阶段.为更好地了解生态系统服务并加深对其的研究,及时梳理生态系统服务的形成机制很有必要,然而目前对这方面的研究仍未形成一个恰当的研究范式.本文在查阅大量中、英文文献的基础上,主要总结了近10余年与生态系统服务形成机制相关的研究;并从“内因”和“外因”两个方面出发,重点对生物多样性及人类参与活动在生态系统服务形成过程中所起到的作用进行分析和梳理,并提出了研究展望.     

重点脆弱生态区生态系统服务权衡与协同关系时空特征

目前,有关生态系统服务权衡与协同关系的研究多集中在局地尺度,在宏观尺度上的研究较少。重点脆弱生态区是我国改善生态环境的主要目标区域,在定量评估我国重点脆弱生态区1990—2015年土壤保持、植被净初级生产力(NPP)和产水服务的基础上,利用相关系数法并结合植被分布场数据对生态系统服务权衡与协同关系进行研究。结果表明:(1)26年间,重点脆弱生态区的土壤保持服务、NPP、产水服务呈现出南多北少的分布格局,且3种服务的年际变化较小,但均有上升的趋势;(2)重点脆弱生态区的3种生态系统服务之间是整体上协同,局部权衡的关系,并且协同关系呈减弱的趋势;(3)生态恢复区的生态系统服务的协同程度大于非生态恢复区,权衡关系减弱的动态变化趋势高于非生态恢复区。定量评估生态系统服务权衡与协同关系的时空特征,有利于研究生态系统服务之间相互关系在时间上的非线性和空间上的异质性,对重点脆弱生态区生态系统的可持续发展具有重要意义。     

基于文献计量的自然资本研究现状及热点

文章以Web of Science数据库中检索的自然资本相关文献为数据源,利用文献计量方法,分析相关文献按年份的数量变化特征、世界各国中主要研究力量和高产作者发文情况,探究目前的研究现状。之后利用Bibexcel得出高频关键词共词矩阵,导入Ucinet和NetDraw得出共现网络可视图,最后对关键词进行聚类分析。研究表明,①自然资本相关文献数量整体呈上升趋势,可大体分为萌芽发展、加速发展和成熟发展3个增长阶段;②从研究力量上看,发达国家的影响力明显强于发展中国家,美国处于遥遥领先的地位,中国起步晚,影响力较小,国际合作需要加强;③根据共词分析得出生态系统服务的价值化和可持续发展是当前的研究热点;④利用聚类分析将高频关键词分成了生态脆弱性与适应性、资本经济与自然资源、生态系统服务和资本经济管理四类。分析结果表明,未来自然资本的研究将集中于生态系统服务的价值化研究、InVEST模型的应用、绿色经济发展与区域绿色经济转型、小尺度区域服务功能价值评估及自然资本的动态评估等方面。     

新疆生态系统服务时空变化及权衡协同关系

基于CASA模型、RUSLE模型和InVEST模型定量测算了新疆1982—2015年的净初级生产力(NPP)、土壤保持和产水三种生态系统服务物质量。使用空间分析和热点分析方法对生态系统服务的分区差异进行了刻画,并使用Sen趋势度方法分析了生态系统服务的时空变化趋势,进一步基于逐像元偏相关分析,对三种生态系统服务之间的权衡与协同关系及时空变化进行了分析。结果表明:1982—2015年,新疆NPP年际变化较为稳定,呈现逐渐增加的趋势,土壤保持和产水量的年际变化波动较大; NPP与土壤保持、产水之间为协同关系;土壤保持与产水之间呈现明显的协同关系,且主要是强协同关系; NPP与土壤保持的协同关系在全省范围内有弱化趋势,NPP与产水之间由权衡关系过度到协同关系,土壤保持和产水协同关系先强化后弱化。     

新疆生态系统服务时空变化及权衡协同关系

基于CASA模型、RUSLE模型和InVEST模型定量测算了新疆1982-2015年的净初级生产力(NPP)、土壤保持和产水三种生态系统服务物质量。使用空间分析和热点分析方法对生态系统服务的分区差异进行了刻画,并使用Sen趋势度方法分析了生态系统服务的时空变化趋势,进一步基于逐像元偏相关分析,对三种生态系统服务之间的权衡与协同关系及时空变化进行了分析。结果表明:1982-2015年,新疆NPP年际变化较为稳定,呈现逐渐增加的趋势,土壤保持和产水量的年际变化波动较大;NPP与土壤保持、产水之间为协同关系;土壤保持与产水之间呈现明显的协同关系,且主要是强协同关系;NPP与土壤保持的协同关系在全省范围内有弱化趋势,NPP与产水之间由权衡关系过度到协同关系,土壤保持和产水协同关系先强化后弱化。     

生态系统服务供给和需求研究评述及框架体系构建

生态系统服务供给和需求联系着自然生态系统与社会经济系统,对生态系统服务供给和需求的研究有助于加强生态系统管理和实现资源优化配置,从而保障区域生态安全与社会经济可持续发展。本文在系统梳理国内外相关研究的基础上,对生态系统服务供给和需求的概念内涵、评估方法和实践应用等方面进行全面综述。从理论发展的角度看,虽然目前已取得较为丰富的研究成果,但是现有研究仍较为分散,缺乏统一的生态系统服务供需研究框架体系。鉴于此,本文在对生态系统服务供给和需求的研究范畴进行拓展的基础上,按照“理论-方法-实践”相统一的研究脉络,构建了“定性-定位-定量-定策”的生态系统服务供给和需求研究框架体系,最后提出未来研究应围绕“重点关注生态系统服务供给和需求的空间转移规律、加强生态系统服务供给和需求的定量方法研究、深化生态系统服务供给和需求应用管理实践和建立生态系统服务供给和需求应用评价机制”等方面展开,以期促进生态系统服务供给和需求的理论与实践研究。     

Interactions between changes in land cover and potential of ecosystem services in Lithuania at temporal and spatial scale

The growing interest in ecosystem services is mainly related to land use changes. The aim of the study is to analyse spatial-temporal changes in the capacity to supply of ES in Lithuania based on land use changes in 1990–2018. The results show some balance between loss and gains of ecosystem services capacity due to land use changes. Decrease in heterogenous agricultural areas had negative impact on provision of ecosystem integrity and services. Considerable increase in scrubland and herbaceous vegetation areas significantly increased the ecosystem service potential. The conversion of former agricultural land to less intensively managed ecosystems enhance the potential of valuable habitats for biodiversity and ecosystem services associated with natural grasslands, moors and heathland, transitional woodland shrubs. The urbanization process along with increase in urban fabric areas had little effect on ESs potential since artificial vegetated areas had compensated the loss of ESs due to increased areas of urbanized ecosystems. Despite the area of open spaces slightly increased, this led to decrease of provision of ESs. Temporal changes in overall ESs capacity indicated an increase in Lithuania over the last two decades. Given the observed dynamic context of land cover, the structure of ecosystem services may face potential threats from land use change due to urban development and agricultural activities.     

基于文献计量的绿色基础设施水生态系统服务供需评价研究进展

作为国家的自然生命支持系统，区域、城市和社区尺度的绿色基础设施可提供多种水生态系统服务。然而，服务在传递过程中存在空间错位与时间滞后效应。绿色基础设施水生态系统服务供需评价能够识别供需时空异质特征，促进服务供给与需求的均衡。研究利用Citespace对国内外相关研究展开分析，阐明了绿色基础设施水生态系统服务的供需内涵，对供需评价内容、评价方法与均衡分析方法进行了综述。研究发现：(1)融合生态系统服务供需评价与绿色基础设施规划设计的研究有了初步进展，但针对绿色基础设施水生态系统服务的系统性研究并不多见。(2)供给评价研究丰富，测度指标多依赖客观的生物物理数据；需求评价热度上升，测度指标多基于消费、偏好、感知和社会经济价值；测度单元有行政单元、流域/生境等环境单元与土地利用单元等。(3)评价方法有生态模型法、公众参与法、价值评价法与经验统计模型法，生态模型法逐渐普及，提出了评价方法的选用与关键参数确定的原则。(4)供需均衡研究多聚焦数量、空间的静态均衡研究，动态均衡研究有待进一步探索。基于当前研究动态，未来应重点关注多尺度下供需评价指标体系构建，探索供需评价的集成方法，提高供需评价精度，加...     

旅游生态学研究进展

作为生态学和旅游学相交叉的一门新兴分支学科,旅游生态学关注旅游发展中的生态环境问题,以生态学原理指导旅游生态系统管理,是促进旅游业可持续发展的重要理论支撑。论文采用引文可视化分析软件CiteSpace5.3和文献阅读相结合的方法分析旅游生态学研究的国际进展。分析发现,文献数量在进入21世纪后快速增长,文献来源地集中在北美和欧洲国家,研究方法呈现多学科综合性和最新科学技术成果应用及时等特点,研究内容主要集中在旅游活动的生态环境影响、旅游生态系统管理和旅游可持续发展的测度及实现途径3个方面。基于国际进展的分析,论文最后提出我国旅游生态学研究应在学科的基础理论、旅游影响的系统性和持续性、旅游生态修复、旅游开发活动的生态环境影响、生态环境变化对旅游业发展的影响和本土性旅游生态系统管理方法等方面加强。     

Mapping ecosystem services demand: A review of current research and future perspectives

Mapping the demand for ecosystem services (ES) has received increased attention in scientific research and is seen as a relevant tool to inform conservation planning, land use planning and management. Yet, there is a varying understanding of the concept of ES demand, which has implications on how and where ES demand is being mapped. In this paper we review the current conceptual understanding of ES demand, indicators to measure demand and the approaches used to quantify and map demand. We identified four distinct “demand types”, which relate to different ecosystem service categories. These demand types include demand expressed in terms of (1) risk reduction, (2) preferences and values, (3) direct use or (4) consumption of goods and services. Each of the demand types was linked to specific methods applied in the reviewed literature. We found that operationalization of ES demand in policy, planning and management requires a more consistent understanding and definition of ES demand, its drivers and its temporal dynamics. Furthermore, the impact of demands for multiple ecosystem services on land use change needs to be investigated. This will allow for the consideration of temporal and cross-level interactions between supply and demand of ecosystem services and its impacts in land use change modelling.     

区域尺度生态修复空间辨识研究进展

区域尺度辨识生态修复空间是进行生态恢复与重建的重要前提,对区域生态文明建设和可持续发展具有重要作用。如何构建科学合理、面向政策和民众需求的生态修复空间辨识指标体系,目前已成为生态学研究的热点问题之一。系统梳理生态空间评价理论,综合构建生态修复空间辨识框架,包括评价对象的选择、评价指标筛选的原则、指标体系构建的主要方法和评价指标权重设定等方面,在区域生态评价的基础上,强调政策目标、民众需求,构建了生态质量、生态系统服务、生态系统健康3个方面18个指标,能够较全面反映区域生态空间主要特征,以期为构建区域尺度生态修复空间辨识指标体系提供参考,为生态恢复和重建提供科学依据。研究还展望了区域尺度下生态修复空间辨识的重点发展方向,即加强复合生态系统理论的应用,统筹社会、经济、自然因子开展综合评价,并推动多尺度评价结果的融合与应用。     

基于生态系统服务的城市生态基础设施:现状、问题与展望

城市生态基础设施是城市可持续发展的重要基础,也是建设生态城市的重要保证。生态系统服务是城市生态基础设施建设的核心与关键。在快速城市化的背景下,保障生态基础设施的结构完整性和功能完善性尤为重要。在阐述生态系统服务的基础上,对生态基础设施的概念与类型进行了概述;从城市湿地生态基础设施、绿地生态基础设施以及城市地表硬化的生态工程改造3个方面对城市生态基础设施研究现状进行综述;对生态基础设施结构与功能评估方法进行了总结,对基于生态系统服务的城市生态基础设施研究进行了综合评述,首次提出了城市表面生态学的概念与研究展望,为城市生态系统服务的强化与调控提供了方法论指导。城市生态基础设施与表面生态学的整合研究将对城市水文效应(内涝)、灰霾效应(PM2.5)、热岛效应、水体污染与富营养化等备受关注的重大问题提供新的解决思路与科学方法。     

Optimal conservation planning of multiple hydrological ecosystem services under land use and climate changes in Teshio river watershed,northernmost of Japan

Most anthropogenic activities impacted on water quality and quantity, and further impacted on ecosystem services (ESs) in watershed are related to land use and climate changes those may cause losses of ecosystem functions. Effective information regarding ESs and their optimal priority conservation planning responded to land use and climate changes provide useful support for diverse stakeholders in ESs planning, management and policies. This study integrated the approach of spatially explicit ESs (water yield, inorganic nutrient, organic nutrient and sediment retentions) by using hydrology and material flow model (Soil and Water Assessment Tools, SWAT model) into systematic conservation of hydrological ESs according to land use and climate changes in Teshio watershed located in the north of Hokkaido, Japan. We investigated the spatial patterns and the hotspots of ESs changes to determine the spatial pattern of changes in systematic conservation optimal area of ES protection in terms of ESs protection targets. Under the land use and climate change scenarios, the forest land use significantly affected on the water yield, sediment, organic-Nitrogen (N) and organic-Phosphorous (P) retentions. The agricultural land (paddy and farmland fields) impacted on the inorganic-N and inorganic-P retentions. We applied the systematic conservation model (MARXAN model) to optimize the area for management of hydrological ESs satisfied the protection targets (30% and 50% of potential maximum ESs values among all scenarios) in all and individual ecosystem services, respectively. The simulated results indicated that the areas of spatial optimal ESs protection for all hydrological ESs were totally different from those for individual ESs. For bundles of ESs, the optimal priority conservation areas concentrated in southwest, north, and southeast of this watershed, which are related to land use, topography and climate driving factors. These places could guarantee ESs sustainability from both environmental protection and agricultural development standpoints. The priority conservation area turned more compact under climate change because the increased precipitation and temperature increased ESs amount. For individual ESs, the optimal priority conservation areas of water yield, sediment retention and organic nutrient retention were traded off against those of inorganic nutrient retention (lower Jaccard's indexes and negative correlations of selection times). Especially, the negative correlation of selection times increased as the conservation target increased from 30% to 50%. The proposed approach provided useful information for assessing the responses of ESs and systematic conservation optimal planning to the land use and climate changes. The systematic conservation optimal areas of hydrological ESs provided an effective trade-off tool between environmental protection (sediment and organic nutrient retentions) and economic development (water yield and inorganic nutrient retention).