北京市平谷区生态系统服务价值动态

以北京市平谷区1995年和2004年土地利用/覆被数据为基础,利用中国不同陆地生态系统单位面积生态服务价值表对平谷区生态系统服务价值进行了动态分析.结果表明：平谷区生态系统服务价值由1995年的3.291×10⁹元减少到2004年的3.044×10⁹元,变化幅度为-7.50%;耕地和水域面积的减少是该区生态系统服务功能丧失的最主要原因;研究区水域生态系统单位面积生态服务价值量最大,森林生态系统对平谷区生态系统服务价值的贡献最大;该区生态系统服务价值动态变化凸显出研究区土地利用结构的不合理性,应加大研究区森林、农田和水域面积的比重,严格控制耕地向建设用地的转化.作为北京市的应急水源地和生态涵养区,今后须加强对平谷区生态和环境保护力度,促进其经济社会可持续发展,以保障首都水资源和生态的安全.     

中国陆地生态系统服务价值测量

利用遥感技术,结合生态学方法,在对生态参数遥感测量的基础上,计算了中国陆地生态系统2000年的生态服务价值.结果表明,中国陆地生态系统2000年所产生的生态服务价值为9.17×10¹²元,总体空间分布由东向西递减、由中部向东北和南部递增,与植被的地带性分布梯度基本一致;森林的平均单位面积价值最高,为18789元·hm^-2,占总生态服务价值的40.80%;其次是灌丛(13789元·hm^-2)和耕地(13054元·hm^-2),分别占总生态服务价值的10.79%和24.23%.从生态系统服务功能来看,气体调节价值的贡献率最大,占总价值的45.16%;其次是水土保持价值(28.83%)和涵养水源价值(14.44%);有机物质生产和营养物质循环的价值最小,其贡献率为11.57%.生态遥感测量方法克服了传统生态统计方法以点代面的缺点,计算结果能更加客观地反映生态系统服务价值及其空间分布,但该方法本身也存在一些不确定性,对生态系统各项服务功能及其价值的评估只是保守和粗略的估计,有待于深入研究.     

潭江流域森林碳蓄积与能源燃烧碳释放

研究了潭江流域典型区中小尺度森林碳库与人类活动化石能源碳释放.结果表明,自1990年 以来,森林一直起着碳汇的作用,并且随着经济发展与时间延长,汇的作用得到加强,1990 年森林净吸收碳量为1.0579×10⁷ t,到2002年森林净吸收碳量增至1.28061×10⁷ t,年平均净吸收碳量为1.856×10⁵ t.化石能源的碳释放与经济增长呈正相关,1990年的化石能源碳排放为9.508×10⁵ t,2002年为1.8562×10⁶ t,年平均增加量7.0×10⁴ t,2003年达到2.1968×10⁶ t,比2002年增加3.406×10⁵ t.2002年,潭江流域万元GDP能耗为2.21 t标煤,高于珠江三角洲平均水平.如果提高能源利用效率,使能耗降低至平均水平,则可削减3.360×10⁵ t碳排放,大于2002年流域森林净吸收的碳量. 从流域净吸收与净增排放的碳量来看,流域碳平衡与人类活动的关系有待进一步研究.     

三江平原典型湿地土壤剖面有机碳及全氮分布与积累特征

研究了三江平原2类典型湿地(毛果苔草沼泽和芦苇沼泽)沉积物剖面有机碳、全氮的分布特征与积累现状.结果表明,2类沼泽剖面有机碳分布均具有明显的储碳层和淀积层;上层的储碳层厚度约为60 cm,有机碳平均含量分别为96和184 g·kg^-1,全氮平均含量分别为7.4和17.6 g·kg^-1;下层的淀积层内有机碳和全氮含量低而稳定.2类沼泽剖面有机碳和全氮含量随剖面深度增加而下降, 有机碳、全氮与容重之间相关均极显著(P＜0.01).2类典型湿地有机碳密度在20～40 cm剖面内最大.储碳层内,有机碳储量分别为1.83×10⁴和1.73×10⁴ t·km^-2,全氮储量分别为1.45×10³和1.67×10³ t·km^-2;100 cm以内,有机碳储量分别为2.86×10⁴和262×10⁴ t·km^-2,全氮储量分别为2.18×10³和2.49×10³ t·km^-2.植被类型对湿地剖面有机碳、全氮含量及储量均具有不同程度的影响.     

太湖地区长期施肥条件下水稻-油菜轮作生态系统净碳汇效应及收益评估

以太湖地区水稻-油菜轮作系统长期施肥处理试验田为研究对象,利用历年作物产量、凋落物固碳和农田CO₂排放等实测资料,以及生态系统的物质投入和管理投入等调查资料,估算了该系统的年碳平衡和经济收益.结果表明：不同施肥处理的年碳汇量在0.9～7.5 t C·hm^-2·a^-1,有机无机肥配施的净碳汇量是单施化肥的3倍.系统物质投入的碳成本在0.37～1.13 t C·hm^-2·a^-1,人工管理的碳成本在1.69～1.83 t C·hm^-2·a^-1,年度经济收益在5.8×10³～16.5×10³ CNY·hm^-2·a^-1,有机无机肥配施下的经济效益是单施化肥下的1.1倍.与单施化肥相比,有机无机肥配施单位碳汇的边际成本为217.1 CNY·t^-1 C,与欧盟碳交易市场的碳价格每吨20欧元相近.与单施化肥相比,有机无机肥配施下生态系统不仅生产力较高,而且表现出更高的碳汇效应和经济收益.     

巨牡蛎对长江口环境的净化功能及其生态服务价值

牡蛎礁生态系统是河口环境的天然污染处理厂.本文分析了长江口导堤巨牡蛎对重金属的生物富集作用,并评估了其对河口环境的净化功能和生态服务价值.结果表明：巨牡蛎对Cu、Zn和Cd的富集能力较强,其生物富集系数BCFs (bio-concentration factors)分别为(14.28±2.41)×10³、(12.75±2.02)×10³和(14.51±3.71)×10³,Cu、Zn和Cd的沉积物生物富集系数BSAFs (biota-sediment accumulation factors)分别为26.78±4.53、23.24±3.69和16.62±4.25,巨牡蛎对6种重金属富集能力的大小顺序为Cu>Zn>Cd>As>Pb>Hg.整个长江口导堤巨牡蛎的现存量约为1.07×10⁶ t,鲜肉约为1.75×10⁵ t,其对养分和重金属的总累积量分别为：N 1.462×10⁶ kg、P 1×10⁵ kg、Cu 24 745 kg、Zn 58 257 kg、Pb 609 kg、Cd 254 kg、Hg 0.18 kg和As 329 kg.长江口导堤巨牡蛎去除营养盐和重金属所产生的环境效益价值约为每年317万元,等同于每年净化合流污水7.31×10⁶ t,相当于一个日处理能力约为2×10⁴ t的大型城市污水处理厂;巨牡蛎提供的栖息地价值约为每年510万元,合计生态服务价值约为每年827万元.     

东台市滩涂生态系统服务价值研究

采用卫星遥感技术以及Costanza等的生态系统服务价值评价方法对江苏省东台市滩涂生态服务系统的面积和服务功能价值变化进行研究.结果表明,在1984～2003年的19年间,东台市滩涂各类生态系统的总面积从108.54 km²自然淤积增加到171.31 km²,增加了57.83%,其中自然生态系统的总面积从60.82 km²减少到21.64 km²,下降64.42%;人为生态系统的总面积从47.72 km²上升到195.23 km²,增加了309.12%.同期,各类滩涂生态系统每年提供的服务总价值上升了76.96%,其中自然生态系统的服务价值从56.26×10⁴美元减少到17.19×10⁴美元,下降69.45%;人为生态系统的服务价值从40.55×10⁴美元上升到154.13×10⁴美元,增加了280.10%.在滩涂生态系统中,自然生态系统面积逐年减少,人为生态系统面积逐年增加,说明东台市滩涂生态系统逐年退化,其自然生态系统服务功能价值的下降与生态系统的退化和面积减少有关.     

符合经济生态效益的农田化肥施用量

在洞庭湖区研究了农田化肥的外部成本和经济生态施用量.采用环境影响经济评价方法,估算了化肥的外部成本;运用外部不经济性原理和生产函数模型研究了兼顾农户经济效益、生态效益的农田适宜施肥量.结果表明,2002年洞庭湖区粮食生产中因化肥施用不当而带来的外部成本约为1.35×10⁸元,每千克纯氮的外部成本约为0.3元.在洞庭湖区目前生产条件下,兼顾生产、经济、生态三效益的适宜施肥量是208.26～210.65 kg·hm^-2,相应的粮食产量为5528～5539 kg·hm^-2.2002年洞庭湖区粮食生产实际施肥量已超过农户经济最优施肥量和生态适宜施肥量,建议政府在一些化肥高投入、高污染的地区征收环境污染税.     

城市化背景下广佛都市圈农林生态系统服务价值

从广佛都市圈1990、1995、2000、2005和2010年5期土地利用矢量数据中提取出耕地、林地、园地和水域4类农林业用地.基于Costanza等生态系统服务价值计算方法,在对谢高地等提出的“中国陆地生态系统单位面积生态服务价值”进行区域修正及功能性和经济性调整的基础上,估算了1990—2010年间广佛都市圈农林生态系统的生态服务价值.结果表明: 1990—2010年间,随着经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高,居民对农林生态系统服务的支付意愿和支付能力逐年增强,使得广佛都市圈农林生态系统服务价值总体上呈波动上升趋势,1990、1995、2000、2005和2010年的服务价值分别为413.74×10⁸、612.83×10⁸、582.88×10⁸、773.44×10⁸和698.67×10⁸元,20年间提高了284.93×10⁸元,平均年增幅为2.7%.研究期间,总服务价值增加最多的为水域,达 166.74×10⁸元,其次为林地和园地,分别增加了103.01×10⁸和47.74×10⁸元.耕地的服务价值则降低了32.56×10⁸元,降幅达23.1%.在空间分布上,广佛都市圈各年的农林生态系统服务价值均表现为从东北和西南部向中部减少的趋势.各类型农林生态系统服务价值所占比例在年际间变化不大,总体表现为:涵养水源>废物处理>生物多样性保护>气候调节>土壤形成与保护>气体调节>娱乐休闲与文化>原材料提供>食物生产.     

“一江两河”中部流域植被净初级生产力估算

基于中分辨率成像光谱仪（MODIS）的遥感数据以及地面实际观测资料,采用数学模型方法,对西藏“一江两河”中部流域地区2000和2006年的植被净初级生产力（NPP）进行了估算.结果表明：研究区NPP由河谷向山脊逐渐递减,这与该区的水热梯度基本一致;该区单位面积年NPP平均为86.8 g C·m^-2·a^-1,2006年比2000年高2.15 g C·m^-2·a^-1,不同植被类型的单位面积年NPP以农田(243.1 g C·m^-2·a^-1)最大,荒漠(35.6 g C·m^-2·a^-1)最小;研究区两年平均总NPP为512.8×10¹⁰ g C·a^-1,2006年比2000年高12.7×10¹⁰ g C·a^-1,不同植被类型的总NPP以草甸(194.4×10¹⁰ g C·a^-1)最高,荒漠(30.3×10¹⁰ g C·a^-1)最低.研究期间,人类活动强烈区域（道路缓冲区0～4 km）的植被NPP呈下降趋势,而人类活动较难到达区域的植被NPP呈增加趋势.     

中国2002年省域生态足迹分析

采用中国实际单产法计算和分析了2002年中国各省市生态足迹及其构成,发现各省市生态足迹及其构成差异较大,其中人均耕地足迹由陕西的0.078 hm²增加到北京的0.126 hm²,人均草地足迹由江西的0.020 hm²增加到西藏的0.372 hm²,人均林地足迹由贵州的0.020 hm²增加到北京的0.209 hm²,人均水域足迹由西藏的0.001 hm²增加到上海的0.011 hm²,人均建筑用地足迹由贵州的0.013 hm²增加到内蒙古的0.054 hm²,人均化石能源足迹由广西的0.251 hm²增加到山西的2.854 hm².东部、南部省市各地类多处于生态赤字状态,北部、西部省市各地类多处于生态盈余状态.从生态足迹、人均GDP和万元GDP足迹的相互关系来看,各地区存在较大的差异,如人均生态足迹为1 hm²·cap^-1的省份包括福建、河南、四川、安徽、云南、陕西和贵州,其人均GDP由福建的1.35万元降至贵州的0.3万元,而万元GDP足迹却由福建的0.74 hm²增至贵州的3.51hm².因此,要缓解中国资源短缺与经济发展之间的矛盾,要首先从人均生态足迹大、经济发展落后、万元GDP足迹高的省市入手,改变其经济增长方式和产业结构,使经济的发展对资源的依赖性逐渐降低,提高资源利用效率,提高其足迹经济产出率,大力发展经济,实现生态、资源、经济的可持续发展.     

Spatial characteristics of land uses and ecological compensations based on payment for ecosystem services model from 2000 to 2015 in Sichuan Province,China

The ecosystem services provision is constantly under threat by anthropogenic pressures, especially which is mainly related to land use changes. A solution proposed to address these issues is the implementation of spatial characteristics of land uses and ecological compensation (based on Payment for Ecosystem Services) programs. In this study, we developed a framework for analyzing the spatial characteristics of land uses and calculating ecological compensation from 2000 to 2015 in Sichuan Province, China. We firstly examined the utility of lacunarity analysis for detecting spatial characteristic scales of pattern of land uses. Due to large-scale and regular distribution, the spatial heterogeneity of cropland, woodland and grassland were higher than that of water body, construction land and unused land. We then investigated changes in ecosystem services in response to land use change through assignment of per unit area ecosystem service value method. The total ecosystem service value is about 10,780 billion yuan·year⁻¹, and the woodland and grassland ecosystems contributed more to the total ecosystem service value. The critical areas (with higher ecosystem service value) for management purpose were identified depending on the heterogeneity of use services learned from spatially explicit measures. Considering the changed relationship between social and economic indicators and ecosystem service value based on spatial visualization and analysis, we finally constructed a quantitative estimate model for ecological compensation taking city (state) as study unit, and determined standard value so as to evaluate ecological compensation from 2000 to 2015. Spatial differences of the ecological compensation were significant among all the cities (states). The average payment standards of ecological compensation based on the population, ecological compensation based on city (state) area, and corrected ecological compensation were − 117.10 billion yuan, 4.41E-13 billion yuan, and − 58.55 billion yuan, respectively. The negative values suggested that the stakeholders of Sichuan Province should pay for ecological compensation, and the positive value meant the residents in the Sichuan Province can obtain the amount of ecological compensation. This proposed innovative framework provides a better understanding of spatial characteristic scales of land uses and enables evaluation of the ecological integrity of landscapes. It also fills up the gap in the field of quantitative evaluation of regional ecological compensation and provides a feasible way to reconcile the conflicts among benefits in the economic, social and ecological sectors.     

陆地生态系统碳汇评估方法研究进展

“碳中和”是我国作出的一项重大的国家战略决策,陆地生态系统碳汇作为碳增汇的重要组成部分,在碳中和目标实现的过程中发挥着重要的作用。但当前基于不同观测数据和方法的陆地碳汇计算仍有很大的不确定性,为了全面了解陆地生态系统碳汇分布特征,提高陆地生态系统碳汇评估的准确性,梳理了近年来关于陆地生态系统碳汇评估的国内外研究进展,从“自下而上”和“自上而下”两类途径阐述了陆地生态系统碳汇评估的主要方法(样地清查法、涡度相关法、模型模拟法和碳同化反演法)的主要原理和特征,优势和缺陷,及在不同尺度碳汇研究中的应用,并从土地利用/覆盖变化、气候因素(大气CO₂浓度、氮沉降)、环境因素(太阳辐射、温度、降水)等因素阐述了陆地系统碳汇主要驱动因子;分析了我国陆地生态系统碳汇的主要特征及时空变化趋势,并从人类活动(生态工程)和环境因素阐述了中国陆地生态系统碳汇的驱动因素;最后,展望了新的监测手段和评估方法在提升陆地生态系统碳汇评估精度中的作用,从而更好的服务于我国“碳中和”的长远目标。     

长白山高山冻原植被生物量的分布规律

从物种生物量、优势种器官生物量和植被生物量角度,探讨了长白山高山冻原生态系统生物量的空间变化规律．结果表明,在调查的43种长白山高山冻原植物中,单物种生物量排序前5种植物分别是牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum)(159．01kg·hm^-2)、笃斯越桔(Vaccinium jiliginosum var．alpinum)(137．52kg·hm^-2)、高山笃斯(Vaccinium uliginosum)(134．7kg·hm^-2)、宽叶仙女木(Dryas octopetala var．asiatica)(131．5kg·hm^-2)圆叶柳(Salix rotundifolia)(128．4kg·hm^-2)．它们是长白山高山冻原生态系统的优势种．地下与地上生物量和地下与总生物量之比随海拔升高逐渐增加．植被生物量随海拔升高。总体呈逐渐减小的趋势。植被生物量与海拔高度呈显著负相关．长白山高山冻原生态系统平均生物量为2．21t·hm^-2,对调节长白山小气候、涵养水源、水土保持等生态服务功能的发挥有着重要的作用。同时对固定大气CO2起着汇的作用。     

中国陆地生态系统净初级生产力时空变化特征及影响因素

为揭示气候变化背景下我国各陆地生态系统净初级生产力(NPP)的时空分布特征与驱动机制,引入重心模型分析2000—2017年我国NPP的空间分布格局变化,并利用相关分析方法结合Thornthwaite Memorial模型定量区分气候变化与人类活动影响NPP的相对作用。结果表明：(1)2000—2017年全国NPP均值为325.86 g C/m²,整体呈现出南方高北方低,东南向西北逐渐递减的特点。(2)近18年全国与各陆地生态系统NPP均呈现增长趋势,全国NPP增长速率为4.4597 g C m^-2 a^-1,总净增加约0.391 Pg C。空间上全国与森林、草地、荒漠生态系统的NPP重心向东北方向移动,农田与城市生态系统的NPP重心向西北方向移动,表明NPP在该方向上的增速和增量最大。(3)全国NPP在华北、西北地区与四川盆地主要受降水的影响,在青藏高原与云贵高原的东部主要受气温的影响,各陆地生态系统之间城市生态系统NPP对降水响应的敏感度相对最高,荒漠生态系统NPP对温度响应的敏感度相对最高。(4)气候变化和人类活动对全...     

乌兰布和沙漠生态系统服务价值时空动态

以乌兰布和沙漠为研究区,基于1990—2018年4期土地利用类型数据,以"当量因子法"为基础,运用网格分析、热点分析、权衡协同分析等方法,探究乌兰布和沙漠近30年生态系统服务价值的时空动态特征。结果表明:(1)生态系统服务价值总量以2000年为拐点先下降后逐期上升,由1990年17.03亿元上升至2018年25.94亿元,其中调节服务价值贡献量最大,4期平均占71.34%,供给服务增幅最大,近30年间增加85.04%;(2)生态系统服务价值呈东部和东北部高、中部和西南部低的空间分布特征,1990—2010年空间格局基本不变,但2018年高值区有所扩展;(3)1990—2018年间生态系统服务冷点区面积占比由2.85%增至4.23%,热点区面积占比由0.22%增至10.45%,热点区分布在黄河沿岸及部分生态恢复区,但东南部冷点区逐渐增大,生态治理时应着重关注;(4)1990—2018年生态系统服务间以协同关系为主,权衡关系存在于初期供给服务与其他类型服务之间。     

基于生态系统服务价值重构的干旱内陆河流域生态安全格局优化——以张掖市甘州区为例

干旱区内陆河流域的生态环境极为脆弱,生态系统的微小变化也可能给流域生态安全带来巨大影响。甘州区位于干旱内陆河流域,生态问题突出,重视生态系统自身安全、构建合理的生态安全格局是保障该地区生态安全的有效措施。通过当量因子法估算2000、2005、2010年甘州区生态系统服务的静态价值,在充分考虑各项生态系统服务功能变化率及空间集聚程度对功能发挥影响的基础上,采用生态系统服务优先指数和空间丰富度指数,对甘州区2010年生态系统服务静态价值的估算结果进行动态重构。利用重构后的生态系统服务价值构建了甘州区3种不同安全水平情景下的生态安全格局。结果表明:1)甘州区生态系统服务价值总量逐步上升,各项服务多年变化率差异不大。2)重构后生态系统服务价值量为1438.21—390993元/hm~2,大部分地区为中低值。3)低、中、高安全水平生态安全格局中,生态源地面积分别为155.75 km~2,191.25 km~2和224.5 km~2。基于生态系统服务价值构建的生态安全格局是立足于生态系统服务现状提出的规划策略,可为区域生态保护规划和生态文明建设提供重要依据。     

Spatial patterns of China's carbon sinks estimated from the fusion of remote sensing and field-observed net primary productivity and heterotrophic respiration

Accurately assessing the carbon sink and spatial distribution pattern of China's terrestrial ecosystems is of great significance to the implementation of climate change and carbon neutrality strategy. However, the views of various studies are still very controversial due to the differences in carbon sink estimation methods and data sources. In this study, vegetation net primary productivity (NPP) and ecosystem heterotrophic respiration (Rh) estimation models were constructed based on machine learning methods by fusing multisource data, such as remote sensing and ground observation data. The magnitude and spatial pattern of carbon sink in China from 2000 to 2018 were then revealed, and the carbon sink capacity of various ecosystems was quantitatively assessed. The main conclusions include the following: (1) The use of scale-matched carbon input and output data can help reduce the system error in carbon sink estimation. (2) China's terrestrial ecosystem carbon sink since the twenty-first century is approximately 0.458 Pg C/yr, which is equivalent to 22.72% of China's anthropogenic carbon emissions. (3) Deciduous forest has a higher carbon sink capacity than evergreen forest, while coniferous forest has a more stable carbon sink capacity than broad-leaved forest. The magnitude and spatial distribution of carbon sink in China reported in this study provides a scientific reference for achieving carbon neutrality and sustainable development.     

黑河流域生态系统服务价值预测及权衡分析--以张掖市为例

土地利用变化将改变区域生态系统服务的稳定供给能力,进而对区域生态稳定和可持续发展构成威胁。中国西部地区快速城镇化背景下,扩张的经济发展需求对土地利用变化产生了重大影响。以丝绸之路经济带规划的重要节点城市张掖市为例,基于土地利用变化均衡分析(CGELUC)模型及土地利用动态模拟(DLS)模型,模拟了多情景下张掖市2010-2030年的土地利用变化时空分异特征,并通过生态系统服务价值(ESV)估算、空间自相关分析等方法分析并预测了ESV及其时空演变特征,集中分析了多情景下2030年张掖市ESV各项服务间的权衡与协同关系。结果表明:(1)2010-2030年张掖市土地利用格局变化显著,建设开发情景下城镇建设用地扩张最为剧烈,建设用地增长7.41%,耕地面积减少11.05%;生态保护情景下城镇扩张最为和缓,同时未利用地减少明显,面积降低1088km²,主要向林地、草地、水域等生态用地发生转化。(2)2010-2030年张掖市ESV在基准情景和生态保护情景下分别增长6.43、13.16亿元,建设开发情景则整体仅增加1.53亿元。(3)供给、调节、支持与文化4种单项ESV,基准和生态保护情景下均呈现显著上升趋势;建设开发情景下有3项呈现缓慢的增长趋势,且该情景下供给服务则始终呈现下降趋势。(4)各单项生态系统服务协同关系明显,东南-西北轴线南北两侧区域表现为协同关系,仅有少数区域表现为权衡关系,且供给-文化服务的权衡关系较为明显。本研究可为西部城镇化快速发展地区统筹经济发展与生态保护提供科学方案。