社会-生态系统:研究态势、主题演进与地域实践

社会-生态系统综合了人类社会治理与自然环境利用研究视角,为解决全球生态问题提供新途径,是人地系统研究的热点。梳理和归纳社会-生态系统研究的发展历程和近今态势,总结前沿议题和地域实践,对人地系统耦合研究和可持续发展具有重要意义。主要发现如下：社会-生态系统研究领域整体发文量较少,发展阶段受国际重要研究计划和组织的直接影响;欧洲、北美洲和澳大利亚的高校、研究所和政府机构是领域内的主要研究力量,核心作者间合作紧密;我国社会-生态系统研究受资助力度逐年增加,研究内容不断深入,但在国际相关学术话语体系构建和关键作用发挥上仍有较大提升空间。社会-生态系统具有复杂性、地域性和动态性等特点,研究内容涵盖自然生态系统、气候变化、土地利用、社会治理与管理政策等主题,是综合了环境科学、生态学、地理学等自然科学与经济学、政治学和社会学等社会科学的多学科交叉领域;以脆弱性和韧性研究为起点,社会-生态系统研究的发展受到诸多人地关系研究工作的启发和推动,Olsson的动态连接分析、Redman的社会模式与过程和生态格局与过程、Ostrom的公共资源治理是目前影响较广的三个社会-生态系统研究框架。扰沌为解释社会-生态系统快速与慢速交互作用、局部与全球适应性变化提供理论基础,干扰响应机制、系统自组织过程、学习与适应性治理成为社会-生态系统研究核心。海岸带、干旱区和城市等生态环境与社会环境敏感区是社会-生态系统研究最受关注的地域。未来的工作应注重结合我国广泛的地域实践,推动社会-生态系统的理论与方法体系的完善。相关发现为社会-生态系统领域凝炼研究方向和深化科学问题提供了参考。     

基于SD模型的上海市湿地生态系统服务变化过程与情景研究

湿地是上海市城市生态系统的重要组成部分,但其面积在过去几十年间显著减少,影响了城市生态系统服务的供给。通过构建系统动力学模型模拟上海市湿地生态系统服务变化的过程与未来情景。研究表明:(1)该模型有效且具有实际仿真的可操作性,并可根据政策要求设定参数,对上海市湿地生态系统服务价值的变化进行模拟与预测,结果可为上海市制定湿地保护或生态规划政策提供可行性分析。(2)对4种不同"湿地面积增长率"的情景进行模拟,结果显示了未来经济以不同增速条件发展时湿地生态系统服务价值的变化:无论哪种情景,文化服务价值最高,占总价值的64%以上,且在研究时段内呈增长趋势;调节服务价值次之,呈增长趋势;供给服务价值最低,呈下降趋势。(3)到2025年,按照现行的政策,上海市湿地面积将减少至37.92×10~4hm~2,届时湿地生态系统服务价值为4711.56×10~8元,占上海市国内生产总值的20%,人均1.95×10~4元。     

三种Ts/VI指数在UCLA土壤湿度降尺度法中的效果评价

微波遥感土壤湿度产品是目前在大尺度水资源或气候变化研究中比较常用的地表土壤湿度数据,但其空间分辨率一般都较粗,不能满足区域或流域尺度相关研究要求.因而,在这些尺度的相关研究中需要对土壤湿度产品进行空间降尺度.UCLA法是一种土壤湿度降尺度方法,该方法使用地表温度和植被指数特征空间指数(Ts/VI指数)作为降尺度因子.本文以AMSR-E土壤湿度产品作为土壤湿度粗分辨率数据,使用MODIS地表温度产品(MYD11A1)和植被指数产品(MYD13A2)计算3种指数——土壤湿度指数(SW)、温度植被干旱指数(TVDI)和条件温度植被指数(VTCI),对比了3种Ts/VI指数分别作为UCLA法降尺度因子的效果.这3种指数均能得出合理的降尺度结果,但使用TVDI和VTCI的降尺度结果稍优于SW,说明TVDI和VTCI更适合作为UCLA法的降尺度因子.最后讨论了UCLA法的误差来源,如粗分辨率土壤湿度产品的测量误差、降尺度因子的计算误差以及UCLA法自身的误差,并对未来的研究做出展望.     

基于景观生态的城市土地开发适宜性评价——以丹东市为例

城市土地开发适宜性评价是城市总体规划中的一项重要基础性工作,其核心是合理分配利用有限的土地资源。在进行耕地适宜性评价和建设用地适宜性评价的基础上,针对丹东市不同的发展目标,提出3个城市土地开发适宜性评价方案,包括经济发展优先方案、生态保护优先方案以及协调发展方案,并按照3个方案对丹东市进行城市土地开发适宜性评价。通过选择适当指标,构建了由景观稳定度和景观干扰度组成的景观生态质量评价体系,并对3个适宜性方案进行对比与优选。结果表明,丹东市按照经济发展优先的城市土地开发适宜性方案进行开发,则景观干扰程度最高,景观稳定程度最低,景观生态质量最低;按照生态保护优先方案进行开发,则景观干扰程度居中,景观稳定程度最高,而景观生态质量居中;按照协调发展方案进行开发,则景观干扰程度最低,景观稳定程度居中,并且具有最高的景观生态质量。通过综合比较,应选择协调发展方案作为丹东市城市建设空间布局的首选方案。     

退化天坑倒石堆阴坡植物群落垂直分布特征——以云南沾益深陷塘为例

以深陷塘退化天坑倒石堆阴坡乔灌层植物群落为对象,研究倒石堆不同坡位的物种多样性变化特征及其主要影响因子。结果表明: 深陷塘南侧乔木层物种有13科17属21种,灌木层物种有14科20属20种,群落属于亚热带湿润针阔混交林类型;微气候环境使坑口与坑坡植被差异明显,倒石堆上的二次崩塌使中坡位能够涵养更多的水分,为需水性植物提供了优质的生态位。各α多样性指数均在坑底边缘坡位达到最大值,Margalef丰富度指数、Shannon指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数分别为3.58、2.47、0.79、0.86,但整体上差异较小,变异系数最高仅为0.226;β多样性指数波动较大,沿坑口、坑坡和坑底边缘间,Routledge指数、Whilson-Shmida指数均呈现减小-增大-减小趋势,其最大值分别为15.95、1.20,物种更替率总体呈上升趋势,共有种的数量逐渐减少。土壤是各坡位间差异最主要的影响因子,各坡位上植物多样性主要与土壤全氮、全磷、有效磷、有机碳含量有关。     

藏中联网工程生态系统服务功能重要性评价

对电网工程沿线区域的生态系统服务功能进行评价是规避和降低工程对沿线区域生态破坏的重要前提。本研究选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性保护等4项生态系统服务功能为主体,基于遥感与GIS技术对藏东南地区生态系统服务功能的重要性进行评价,在此基础上分析了不同电网工程标段影响区的生态系统服务功能重要性。结果表明:藏东南地区生态系统服务功能重要性总体上呈现出"东西部高、中部低"的空间分布格局,极重要区面积为74843 km²,占区域总面积的18.47%,主要分布在藏东南的森林区,包括澜沧江沿线及其以东地区、雅鲁藏布江沿线及错那县、墨脱县南部。藏中联网工程东、西两端标段影响区内的生态系统服务功能重要性相对较高,在施工过程中应根据影响区内主导的生态系统服务功能分布状况采取相应措施加强生态环境保护。本研究方法可为其他输电工程的设计和施工提供生态标准及科学依据。     

Seasonal dynamics of leaf C,N and P stoichiometry in plants of typical steppe in Nei Mongol,China

分析植物叶片(C)、氮(N)、磷(P)含量及其比值的季节动态, 不仅有助于认识植物生长发育和养分吸收利用等生理生态过程, 也有利于认识植物化学计量的动态平衡关系。该文选择内蒙古典型温带草原18种常见植物, 在生长季的6-9月, 每半月一次进行连续采样, 在此基础上分析了叶片C、N、P含量及其比值在生长季内的变化。主要结果: 1)植物叶片C、N、P含量及其比值的季节性变化在不同功能类群间不同步, 其中叶片N、P含量的季节变化体现了明显的稀释作用。2)叶片C、N、P含量及其比值在不同功能类群间差异显著, 单子叶、多年生禾草类的叶片N、P含量显著低于双子叶和多年生杂类草植物, 而其叶片C:N、C:P则高于双子叶和多年生杂类草植物。3)叶片N、P含量显著正相关, 叶片C:N和C:P分别与N和P含量显著负相关, 可能体现了植物体内营养元素间的内在耦合机制。4)叶片N含量与C:N, 叶片P含量与C:P以及叶片N含量与P含量均呈现等速生长关系, 且等速生长关系在生长季保持稳定。     

城市屋顶绿化资源潜力评估及绿化策略分析——以深圳市福田中心区为例

屋顶绿化是现代城市改善生态环境条件,缓解高密度建成区人为活动负面影响的重要策略选择。以深圳市福田中心区为工作区,利用高精度遥感数据结合设计资料查询和实地调查构建基础数据源;在总结国内外研究成果的基础上,筛选适宜的屋顶绿化约束影响因子,构建资源潜力评估方法;对工作区进行城市屋顶绿化资源潜力评估和绿化策略探讨。结果表明:(1)建筑年代、承重结构、屋顶属性、屋顶小气候是城市屋顶绿化4个方面的主要适建要素,其所涵盖的建筑年代、建筑结构、屋面构造、屋顶功能、屋顶坡度、设备面积、建筑高度和遮荫状况等8个影响因子是决定城市屋顶绿化资源潜力的关键性指标;(2)把城市屋顶绿化纳入城市生态结构和功能建设的整体考虑中,积极开展资源评估、规划研究和配套管理政策建设是推进我国城市屋顶绿化发展重要任务;(3)深圳市中心区现状屋顶绿化率仅9%,剩余构筑物中有51%适合进行全部或部分屋顶绿化覆盖,今后应考虑采取强制、引导和鼓励等不同政策手段,选择适宜的绿化技术方案,对于现有以及正在建设的并且条件适宜的构筑物进行屋顶绿化。     

叶脉网络功能性状及其生态学意义

叶脉网络结构是叶脉系统在叶片里的分布和排列样式。早期叶脉网络结构研究主要集中在其分类学意义上; 近年来叶脉网络功能性状及其在植物水分利用上的意义已成为植物生态学研究的热点。该文介绍了叶脉网络功能性状的指标体系(包括叶脉密度、叶脉直径、叶脉之间的距离、叶脉闭合度等), 综述了叶脉网络功能性状与叶脉系统功能(包括水分、养分和光合产物等物质运输、机械支撑和虫害防御等)的关系, 叶脉网络功能性状与叶片其他功能性状(包括比叶重、叶寿命、光合速率、叶片大小、气孔密度等)的协同变异和权衡关系, 以及叶脉网络功能性状随环境因子(包括水分、温度、光照等)的变化规律等方面的最新研究进展。此外, 叶脉网络功能性状的研究成果也被应用于古环境重建、城市交通规划、流域规划及全球变化研究中。由于叶脉网络功能性状是环境因子与系统发育共同作用的结果, 未来开展分子—叶片—植物—生态系统等多尺度的叶脉网络功能性状研究, 理清叶脉网络功能性状与气孔失水—茎干导水—根系吸水等植物水分利用的关系, 将为预测植物及生态系统对全球变化的响应提供新的启示。     

根系在凋落物层中的生长及其对凋落物分解的影响

凋落物分解是生态系统养分循环的重要过程, 直接影响着生态系统功能。植物根系作为重要的生物因子调控着凋落物分解过程, 然而这一重要作用却在凋落物分解的研究中长期被忽视。凋落物中下层养分充足、保水能力强, 为根系生长提供了良好环境; 同时, 生长进入凋落物层的根系通过激发效应、共生真菌、N吸收等方式对分解过程产生了重要影响。该文针对根系生长及其影响因素、根系对凋落物分解的影响及其内在机制等关键方面进行了综述, 并提出了根系生长与凋落物分解之间关系的概念模型, 以期引起大家对这个领域的关注, 并为根系与凋落物分解之间关系的研究提供良好的借鉴。