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。     

长白山原始针叶林沼泽湿地生态系统碳储量

采用年轮分析及相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,测定温带长白山沿湿地过渡带环境梯度依次分布的5种典型原始沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、落叶松泥炭藓沼泽-LN、落叶松藓类沼泽-LX和落叶松苔草沼泽-LT)生态系统碳储量(植被和土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量,定量评价温带森林湿地固碳能力及其长期碳汇作用,并揭示其沿过渡带水分环境梯度的空间分异规律。结果表明:①5种天然沼泽类型的植被碳储量(3.18±1.70)—(112.2±18.3) tC/hm~2沿过渡带环境梯度总体上呈递增趋势,针叶林沼泽显著高于C和G 12.2—34.3倍,G高于C 0.6倍,且LX和LT显著高于LN 0.3—0.6倍;②土壤碳储量(296.3±42.2)—(824.50±50.79) tC/hm~2沿过渡带环境梯度总体上呈递减趋势,C显著高于G和针叶林沼泽30.8%—178.3%(P0.05),G显著高于针叶林沼泽38.7%—112.8%,且LN和LT显著高于LX 32.8%—53.4%;③生态系统碳储量(408.42±57.53)—(827.52±50.96) tC/hm~2沿过渡带环境梯度总体上也呈递减趋势,C显著高于G和针叶林沼泽30.2%—102.7%,G显著高于针叶林沼泽21.5%—55.6%,且LN和LT显著高于LX 18.8%—28.0%;④5种沼泽类型的植被净初级生产力与年净固碳量分布在(5.74±0.08)—(10.98±1.67) t hm~(-2) a~(-1)和(2.44±0.03)—(5.17±0.83)tC hm~(-2) a~(-1),其中,LX和LT的植被净初级生产力显著高于C、G和LN 61.2%—91.3%和34.5%—59.6%;而在植被年净固碳量方面,3种针叶林沼泽类型均显著高于C和G 28.7%—111.9%和19.4%—96.6%。故长白山5种天然沼泽类型的植被净初级生产力与年净固碳量沿湿地过渡带环境梯度总体上呈现出阶梯式递增趋势,且仅有LX和LT达到了中国陆地植被及全球陆地植被平均固碳水平。因此,温带长白山沼草丛沼泽和灌丛沼泽长期碳汇作用强于森林沼泽,湿地碳汇管理实践中应重视草丛沼泽和灌丛沼泽的保护与恢复。     

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。     

生物多样性与生态系统服务——关系、权衡与管理

生物多样性和生态系统服务是人类生存和社会经济可持续发展的物质基础,应对生物多样性丧失和生态系统服务退化问题已经成为继气候变化之后的又一个全球性环境热点问题。生物多样性是生态系统生产力、稳定性、抵抗生物入侵以及养分动态的主要决定因素,生物多样性越高,生态系统功能性状的范围越广,生态系统服务质量就越高越稳定。目的是探讨生物多样性和生态系统服务之间的关系:(1)明确了生物多样性与生态系统过程、功能、服务之间的关系;(2)生物多样性在生态系统服务中的角色:生物多样性在不同的空间尺度通过各种形式的运行机制与生态系统服务产生联系,生物多样性是生态系统过程的调节者,是巩固生态系统服务的一个重要因素,生物多样性也是一种终极的生态系统服务,并在遗传和物种水平上直接贡献了其利益和价值;(3)生物多样性与生态系统服务权衡和协同关系的研究可以更好的帮助管理人员做出有利的决策和保护工作,也是制定规划和适应策略以减少生物多样性危机带来的不利影响的基础;(4)生物多样性与生态系统服务的关系在不同的时间和空间尺度上是不恒定的,有必要共同确定生态系统服务和生物多样性的空间格局,以有效和可持续的进行生态系统管理;(5)虽然生物多样性保护和生态系统管理还存在许多不确定性,但相关理论应该在管理、保护和恢复生态系统中发挥重要作用。研究提出了进一步研究的领域,以促进生物多样性保护和生态系统服务提供之间的协同作用。希望对相关领域的研究有所帮助。     

城市生态环境损害鉴定评估监测体系研究

我国城市生态环境损害事件频发,不但造成大气、地表水、地下水、土壤等环境质量下降,也造成城市生态系统结构和功能的退化,推进生态环境损害赔偿制度势在必行。由于城市生态系统的复杂性和特殊性,确认环境损害行为、说清因果关系、判定损害程度和计算赔偿金额等环节难度均比较大,开展城市生态环境损害鉴定评估技术研究迫在眉睫。根据城市地理学和城市生态学相关理论,在分析城市生态环境损害概念和特征基础上,从城市生态系统完整性角度出发,结合实例构建了一套测度城市生态系统损害状态监测的样方体系,通过形成城市生态环境整体水平评估框架为综合判定城市生态环境基线奠定基础;进一步提出充分利用既有生态观测样方、环境监测站点和社会公众参与式数据共享策略,以提高现场勘察效率、降低鉴定评估成本和提高评估结果质量的方法。研究所形成的样方体系、监测策略和方法对我国城市生态环境损害鉴定评估工作业务化具有指导意义。     

禁牧政策对宁夏盐池县农业生态系统服务影响的能值分析

农牧交错区农业可持续发展问题一直是我国区域农业研究的重要课题,以典型北方农牧交错区宁夏盐池县为例,利用农业生态系统能值分析框架,评估盐池县1991—2016年农业生态系统正反服务,揭示禁牧政策对农业可持续发展的影响。研究结果表明:(1) 1991—2016年盐池县农业投入能值和农业生态系统正反服务能值一直处于增长的趋势,禁牧政策实施以后增长速度高于禁牧之前,其中农业投入能值的增加主要是由于经济反馈能值投入的增加。(2)根据Pearson相关性分析,盐池县农业生态系统服务和反服务在0.01水平(双侧)呈显著的强正相关,农业生态系统服务和反服务具有相同的变化趋势。(3)生态环境的改善、经济反馈能值和农业灌溉面积的增加,可以增强北方农牧交错区农业抵御气候波动的能力。(4)盐池县农业可持续性高于全国和典型农区的平均水平,禁牧政策实施之前盐池县农业可持续性表现出稳定的下降趋势,而禁牧政策实施以后其可持续性表现为上升的趋势,禁牧政策的实施已初步实现农业生产的生态经济效益。     

赣南地区土地利用格局及生态系统服务价值的时空演变

江西省的赣南地区是典型的南方山地丘陵区,属于赣江流域重要的生态屏障区,生态保护的意义重大。以赣南为研究区域,基于1990—2015年间的6期遥感影像,利用遥感、地理信息技术和空间统计的方法,计算了该区域土地利用动态度,对不同生态用地所提供的生态系统服务价值进行评估,分析了生态系统服务价值时空差异的驱动因素,并将人均GDP、人口密度和城市化率3个因素与生态系统服务价值进行空间相关性分析。结果表明:(1)1990—2015年间,赣南地区综合土地利用动态度持续上升,各用地类型的综合土地利用动态度从0.06上升到0.13。(2)1990—2015年间赣南地区共减少生态系统服务价值20.42×10~8元,处于下降趋势,其中森林的生态系统服务价值损失最大。研究区调节服务价值最高,其供给服务较低,该地区森林覆盖率高,耕地分散是造成该结果的主要原因。(3)人均GDP、人口密度和城市化率3个因素是生态系统服务价值变化的主要驱动因素且与生态系统服务价值的局部空间相关性高度一致。城市化率越高,生态系统服务价值越低,并形成局部低-高型和高-高型集聚分布。本研究为合理布局和保护我国南方丘陵地区的生态用地,发挥赣南地区的生态屏障作用提供了理论依据和决策支持。     

构建促进保护地社区资源使用与保护目标协调的社会情境分析工具——武夷山国家公园试点区实践

结合"公共池塘资源"、"环境权利"和"社会-生态系统"意义认知理论,从话语分析入手研究社会-生态系统中,制度如何作用于社区行为而最终影响生态系统,并以提供政策建议为终点,形成一个针对保护地社区资源利用的社会情境分析工具。研究以武夷山国家公园体制试点区社区为对象,从社区主体认知和研究者外部观察的知识合作入手,首先分析社区资源禀赋和环境权利的实现。研究发现,影响资源权属和使用的关键制度包括宏观层面的土地政策,中观层面的保护地规划和管理,以及微观层面的乡规民约,凸显了法律与民间规范的共同作用。影响生态产品和服务获取以及福利转化等环境权利的关键因素是中观层面的正式制度,包括市场机制和信用体系,以及非正式制度,主要是长期形成并与时俱进的社区集体行动机制等。其次,分析影响社区权利可得性的协商机制。协商需要注意程序合法,重视社区环境自主权;在内容上尊重历史和传统,提供充分信息;在实施上有明确的成本-收益分析。这样才能推动社区认知与保护管理目标相一致,以制度变迁促进生态系统服务持续。研究表明,这一社会情境分析工具以国家公园体制试点为契机,可以帮助提出改善社区的资源禀赋和完善环境权利的专门政策,促进自然生态系统和社区福利双赢。     

基于地形梯度的赣南地区生态系统服务价值对人为干扰的空间响应

赣南地区是我国南方山地丘陵带的重要组成部分,属于我国重要的生态屏障带,生态保护意义重大。以赣南为研究区域,基于1990—2015年间的6期遥感影像,利用遥感、地理信息技术和空间统计的方法,研究了赣南地区基于地形梯度变化的土地利用结构及生态系统服务价值的时空分异,基于网格法分析了全区人为干扰度空间分布及其与地形梯度的关系,并对人为干扰度与生态系统服务价值的空间相关性进行了分析。研究结果表明:(1)随着地形梯度的上升,赣南地区的林地面积比例逐渐上升,其他用地类型的面积比例逐渐下降;其中林地和耕地的变化最为显著;(2) 1990—2015年间赣南地区的生态系统服务价值均随着地形梯度的上升而下降;在地形位指数为0.2164—0.6826的梯度1区域下降最为显著;(3)人为干扰分析显示,90%的高人为干扰度网格分布在低海拔和低坡度的地形梯度1区域,在其他地形梯度分布较少;(4)赣南地区生态系统服务价值和人为干扰度值存在极为显著的空间集聚现象,高-低型集聚区主要分布在地形梯度1的大余县、南康市、赣州市区、信丰县、瑞金市、会昌县、兴国县、于都县等8个县市,低-高型集聚区主要分布在地形梯度较高的崇义县和上犹县。分析了赣南地区生态系统服务价值的地形梯度变化及其与人为干扰度的空间聚类效应,为合理布局和保护我国南方丘陵的生态用地,发挥赣南地区的生态屏障作用提供了理论依据和决策支持。     

木质纤维素的微生物降解

木质纤维素广泛存在于自然界中,因结构复杂,其高效降解需要多种微生物的协同互作,由于参与木质纤维素降解的微生物种类繁多,其协同降解机理尚不完全明确。随着微生物分子生物学和组学技术的快速发展,将为微生物协同降解木质纤维素机制的研究提供新的方法和思路。笔者前期研究发现,细菌复合菌系在50℃下表现出强大的木质纤维素降解能力,菌系由可分离培养和暂时不可分离培养细菌组成,但是可分离培养细菌没有降解能力。通过宏基因组和宏转录组研究表明,与木质纤维素降解相关的某些基因表达量发生显著变化,通过组学方法有可能更加深入解释微生物协同降解木质纤维素的微生物学和酶学机理。文中从酶、纯培养菌株和复合菌群三个方面综述了木质纤维素微生物降解研究进展,着重介绍了组学技术在解析复合菌群作用机理方面的现状和应用前景,以期为探索微生物群落协同降解木质纤维素的机理提供借鉴。