不同发展模式对城市生态系统调节服务价值的影响

快速城市化加快了城市生态系统格局的改变,导致生态系统服务价值下降,对城市可持续发展造成阻碍。为了探究何种城市发展模式能够创造更高的生态系统服务价值,以深圳为案例,利用2010年、2015年和2020年生态系统类型数据,设置经济、惯性和生态3种不同的发展模式,并使用CA-Markov模型对2025年深圳市各类生态系统变化进行预测。在此基础上创新性地核算了不同模式下的关键生态系统服务价值。结果显示：（1）2015年到2020年,各类生态系统呈现不同变化趋势,人类聚落生态系统快速增长,对各类自然生态系统造成侵占,城区绿地呈现自然减少人工增加趋势。（2）2025年3种发展模式对生态系统类型变化影响显著,惯性发展模式下人类聚落、城区绿地出现扩张,经济发展模式下进一步增长,自然生态系统面积显著减少,生态发展模式下自然生态系统面积得到恢复。（3）3种模式下的生态系统服务价值变化差异显著,惯性和经济发展模式下,生态系统服务价值显著下降,分别较2020年下降2.67%和5.25%。生态发展模式下,生态系统服务价值提高,较经济发展模式提升5.5%,3种模式生态系统调节服务总价值差最高达到38.1亿元。综合来看,未来的发展模式应当选择以生态保护为优先的发展模式,通过制定有效的生态空间保护措施如生态保护红线划定、城市潜在开发区调整,实施生态工程等提高城市生态空间面积和质量,维持和提高生态系统服务价值,实现经济发展与生态保护的协调并行。     

基于土地利用变化和生态系统服务的海岸带生态安全综合评价——以胶州湾为例

以土地利用为主的陆域开发活动能改变近海环境质量,并影响和改变原有海岸带生态系统服务功能的供给模式,对海岸带生态安全产生一定的负面影响.目前在海岸带生态系统研究领域较多采用陆地生态系统研究模式,未能真正体现海岸带作为海陆结合的独立的环境体系的特点,并缺乏对陆域活动驱动与生态系统服务功能响应和生态安全实现之间复杂关系的科学解释.本研究基于海岸带生态系统服务的空间异质性和流动性特点,以“土地利用变化(LUCC)-生态系统服务(ES)-生态系统安全”为研究主线,构建海岸带生态安全评价模型,探讨以土地覆被变化为主的陆域活动对海岸带生态系统服务功能和区域生态安全的影响机理及其时空变异规律.从模型的评价结果上看,作为生态安全系统中主要压力表征的胶州湾陆域土地利用变化,与相应海域内的生态系统服务状况和生态安全状态呈现出一定的相关性和趋势性.随着环胶州湾地区城市化进程中大量用地流转为城乡建设用地,胶州湾中相应海域的生态系统服务状态下降,进而带来该海域生态安全状态恶化.本文所提出的基于压力-状态-响应(PSR)框架的海陆结合的生态安全评价模型,以探讨陆域活动对海岸带生态系统服务功能和区域生态安全的影响及其时空变异规律为目的,可以克服目前研究中只关注陆域部分而忽视陆域活动与海域部分之间的联系和相互影响的缺陷,对海岸带生态安全评价研究具有一定的改进作用.     

国家公园生态产品价值实现的机制及模式——以神农架国家公园为例

探究生态产品价值实现的机制及模式是国家公园加快生态文明建设、推动"绿水青山"向"金山银山"转化的关键。构建了国家公园社会-经济-自然复合生态系统,分析国家公园生态产品特征并划分类别,以神农架国家公园试点为例,探究了国家公园生态产品价值的实现路径与机制,建立了国家公园生态产品价值实现模式。结果表明:(1)国家公园复合生态系统由社会、经济和自然生态系统构成,形成一个相互影响、相互关联的整体。(2)国家公园生态产品具有生物生产性、资源稀缺性、人类收益性、地域整体性、政策依赖性、利益平衡性等特征,识别与分类生态产品有助于复合生态系统的平稳运行与健康发展,进而实现生态产品价值。(3)国家公园生态产品总体分为公共性、准公共性和经营性三类,并由政府主导、社区主导、市场主导与多主体复合型路径组成的价值实现路径体系完成价值实现。(4)国家公园生态产品价值实现机制由生态保护机制、经济发展机制、社区进步机制和协调保障机制四部分构成,服务于生态保护、产业发展和社区振兴三个目标。(5)国家公园生态产品价值实现过程中存在一定问题,以生态保护为首要任务、旅游发展为实现路径、社区振兴为核心目标,构建神农架国家公园"生态保护-旅游发展-社区振兴"共生模式,并进一步提出生态产品价值实现的生态旅游模式,以协调处理神农架国家公园复合生态系统结构内的矛盾,实现国家公园生态产品价值的最大化。综上所述,丰富了生态产品价值实现理论,并为国家公园生态产品价值实现模式提供了重要的科学依据与决策参考。国家公园"生态保护-旅游发展-社区振兴"的共生模式以及国家公园生态产品实现的生态旅游模式,将为国家公园生态产品价值的实现提供更加全面与有效的路径与模式。     

基于能值的沼气农业生态系统可持续发展水平综合评价——以恭城县为例

近年来,农村传统的粗放式发展模式对资源和环境造成了巨大的压力,严重阻碍农村的可持续发展进程,为此,国家在农村大力推行以沼气为重点的农村生态建设,加快建立以沼气为纽带的可持续农业发展模式。因此,对沼气农业生态系统的可持续性进行评价对农村能源生态建设和沼气工程的推广具有重要意义。本文选取广西恭城瑶族自治县沼气农业生态系统作为案例,将种植业、养殖业和生态旅游业作为一个复合生态系统,应用能值分析方法将不同能质的能量折算为统一的能值单位,分析了复合农业生态经济系统的可持续发展现状,通过能值分析发现案例区域恭城县沼气农业生态系统具有以下特点:(1)与传统农业生态系统相比,有机肥所占比重较大;(2)水果生产为当地主导产业,生态旅游业有了初步发展;(3)农业的快速发展使人民具有较高物质生活水平;(4)科技水平相对落后,生产率低;(5)沼气替代传统能源,大大减小了环境压力。通过对恭城县农业生态系统发展中的问题进行识别,提出相应政策建议,能够对其未来的发展模式提供参考,对沼气农业生态系统的推广具有重要意义。     

青藏高寒区退化草地生态恢复:退化现状、恢复措施、效应与展望

青藏高寒区属于独特而典型的高原生态系统,草地生态系统作为其重要组成部分,在对高寒区生态安全以及农牧民生计的维系中,占有举足轻重的地位。目前,青藏高寒区的草地生态系统退化严重,因此该区退化草地的生态恢复工作是国家生态工作的重中之重。近年来,已有大量研究提出了各种有效的恢复手段,但缺乏因地制宜的系统性总结和论述。基于此,在已有研究的基础上,阐述了青藏高寒区退化草地现状,总结了高寒区各生态类型分区的主要生态问题,明确了不同集成技术与模式的适用区域和范围,同时对这些技术、措施和模式的恢复效果和恢复机制进行分析和讨论。并对未来高寒草地生态系统的研究进行了展望,以期为青藏高寒区退化草地的恢复治理、高寒草地生态系统结构和功能稳定性维系提供系统的理论基础与技术支撑。     

西北干旱荒漠区生态系统可持续管理理念与模式

结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生态水位与生态阈值,阐述了荒漠-绿洲过渡带生态融合以及绿洲生态系统安全的生态防护梯度等干旱区生态系统管理理念;结合干旱区极端环境自然条件,在多年现场试验基础上,研发集成了退化群落改造与生态多样性构建技术、植物群落结构优化配置、组装与生态融合技术、生态系统恢复水分利用与生态自维持技术以及胡杨萌蘖更新技术等多种适宜荒漠植被恢复与重建的技术模式,并进行了成功实践和试验示范,为干旱荒漠区生态系统可持续管理提供了重要科技支撑。     

优劣势两阶段随机方法应用于东营市生态系统规划

东营市经济主要以石油化工产业为主,其占据大量的土地资源,产生大量污染物,对于当地的生态系统可持续发展产生了极大的负面影响。 土地交易模式是一种有效的规划方法,可促进土地的使用价值从低向高转变。 在实际的生态系统管理规划中,由于不可避免的误差、数据缺失而使输入参数具有不确定性,这将超出现有确定性优化方法的研究范围。 本研究将采用优劣势两阶段随机优化方法处理系统中的模糊集和概率分布的不确定信息;同时将交易机制引入到区域生态系统规划中,通过对交易模式和不交易模式的对比,得到两种模式下的土地交易量、生态服务价值以及工业污染物排放量等。 结果表明交易模式适合当前东营市生态系统的可持续发展战略;方法的提出可作为分析和处理系统中不确定性的一种有效的工具。 此外,不同生态保护等级的情景分析,能够帮助决策者更深入的分析生态服务价值和经济效益之间的关系。 本研究通过区域生态系统的土地交易机制,探索可持续发展途径,为当地的经济、生态发展提供可行性建议。     

差异化的生态公益林生态补偿标准——以北京市为例

生态补偿本质是生态系统服务的购买,因此生态补偿标准的制定必须基于生态系统所提供的生态服务价值。2004年开始,北京市逐步对生态公益林进行生态补偿,但补偿项目仍然采用了一刀切的标准制定模式。森林生态系统因树种和林龄的不同,提供的生态系统服务存在较大差异。另外,生态公益林所处的区域位置也决定着其生态系统服务价值发挥的稳定性和相对重要性,是生态补偿标准的制定中必须要考虑的因素。因而,有必要基于生态系统的生态服务价值量核算,并综合考虑生态系统的立地环境、区域定位和资源稀缺度因素,构建差异化的生态公益林生态补偿方案。依据该方案计算的北京生态公益林补偿标准范围在176元/hm~2到2168元/hm~2,其中延庆区和怀柔区的生态公益林补偿标准较高,中心城区和房山区的补偿标准较低。补偿标准的全市平均值为1265元/hm~2,与北京现行山区生态林生态补偿项目的补偿标准相当。构建的公益林生态补偿标准,体现了生态系统的生态服务价值以及生态服务的区位相对重要性差异,为动态化、多元化的公益林生态补偿方案建立提供了可能。     

基于空间扩张互侵过程的土地生态安全动态评价——以(中国)苏锡常地区为例

从景观单元水平过程出发,通过采用生态用地和建设用地两种不同源空间扩张互侵过程的方法,提出了以分区形式的土地生态安全动态评价方法。以快速城市化苏锡常地区为研究区域,分别以生态系统服务价值高的水域和林地及建设用地现状为扩张源,生态系统服务价值和生态风险值为阻力赋值依据,在模拟不同生态安全格局水平和城市发展模式的基础上测算互侵结果并进行区划。结果表明:1)不同城市发展模式下建设用地空间扩张随生态用地从底线到满意到理想水平变化呈空间集聚收敛趋势;生态用地呈似圈层状空间集聚趋势。2)城市发展模式对土地生态安全水平具有显著影响;高等级源优先发展模式下土地资源利用更集约。3)将研究区划分为生态核心区(面积占比35.27%)、生态安全区(29.07%)、缓冲区(7.76%)及建设区(27.90%),提出相应土地用途管制措施。探讨了新方法不足和未来研究方向。     

城市地域生态调控的空间途径——以深圳市为例

城市地域的可持续发展必须以生态环境的可持续发展为前提和保障。景观生态学主要研究地表各种景观空间格局与生态过程及其相互作用,其原理和规律为在实践中通过优化景观格局,提高生态系统稳定性提供了理论框架。以深圳市为例,尝试综合运用生态敏感性与适宜性分析和景观格局整体优化的方法,通过对生态系统的格局分析与问题诊断,构建合理、稳定的生态系统结构,保障生态系统服务功能的正常发挥。案例研究将深圳市域的整体生态结构分为自然生态空间、城镇发展空间和生态廊道3部分。城镇发展空间具有文化支持的生态功能,自然生态空间具有环境服务和生物生产的生态功能;生态廊道主要起到加强生态联系,提高生态系统稳定性,并防止城市发展空间无序蔓延的功能。城镇景观斑块镶嵌于自然生态景观基质中,并通过多种类型的生态廊道相连,形成区域生态系统的良性循环。案例研究表明,景观生态规划方法的综合应用,可以将景观生态学原理和规律比较合理的运用于实践。     

Phenotypic diversity and stability of ecosystem processes.

The resistance of an ecosystem to perturbations and the speed at which it recovers after the perturbations, which is called resilience, are two important components of ecosystem stability. It has been suggested that biodiversity increases the resilience and resistance of aggregated ecosystem processes. We test this hypothesis using a theoretical model of a nutrient-limited ecosystem in a heterogeneous environment. We investigate the stability properties of the model for its simplest possible configuration, i.e. , a system consisting of two plant species and their associated detritus and local resource depletion zones. Phenotypic diversity within the plant community is described by differences in the nutrient uptake and mortality rates of the two species. The usual measure of resilience characterizes the system as a whole and thus also applies to aggregated ecosystem processes. As a rule this decreases with increased diversity, though under certain conditions it is maximum for an intermediate value of diversity. Resistance is a property that characterizes each system component and process separately. The resistance of the inorganic nutrient pools, hence of nutrient retention in the ecosystem, decreases with increased diversity. The resistance of both total plant biomass and productivity either monotonically decreases or increases over part of the parameter range with increased diversity. Furthermore, it is very sensitive to parameter values. These results support the view that there is no simple relationship between diversity and stability in equilibrium deterministic systems, whether at the level of populations or aggregated ecosystem processes. We discuss these results in relation to recent experiments.     

蛇伤溃疡创面细菌生态学调查及药敏分析

调查统计我院烧伤整形外科实验室1989年至1996年4月检测的蛇伤溃疡创面分泌物细菌培养及药敏情况,旨在为蛇伤后抗生素的选择提供最基本的参考依据.     

基于属性理论的城市生态系统健康评价——以重庆市北部新区为例

确定了城市生态系统健康评价指标体系,提出了基于属性理论的城市生态系统健康评价模型及评价方法。以重庆北部新区为对象,运用该模型和方法对重庆北部新区生态系统健康现状进行了评价。结果表明:重庆北部新区城市生态系统现状属于一般健康类;基于评价结果识别健康限制因素,提出了生态系统健康调控措施。     

基于BP神经网络的流域生态恢复度计算——以福建长汀朱溪小流域为例

以福建省长汀县朱溪小流域为研究对象,通过野外调查、室内分析以及遥感影像提取相结合的方法获取数据。利用Matlab7.0软件建立BP神经网络生态恢复模型,定量评价退化生态系统的恢复程度。选择土壤理化性质(有机质、全N、全P、全K、容重和p H)、植被结构(植被盖度)、物种多样性指数(Shannon-Wiener指数)和热环境(地表温度)等4个方面的9个指标建立退化生态系统评价体系,并作为生态恢复模型的输入层数据,生态恢复度作为输出层数据。使用Matlab7.0进行数据预处理、样本训练、样本检验并建立生态恢复模型。利用建立的生态恢复模型对整个朱溪小流域生态恢复度进行定量评价。结果表明,生态恢复模型预测结果与流域生态恢复的实际情况基本吻合,利用BP神经网络模型定量评价退化生态系统的恢复程度具有可行性。朱溪小流域内生态恢复程度极低的区域面积仅占0.94%,95.48%区域为中等恢复程度,说明生态保护措施已初见成效;生态恢复程度高的区域面积仅占3.62%,意味着未来仍需加强治理和保护工作。     

外域杂草的产生、传播及生物与生态学特性的分析

本文分析了浙江省境内较近期传入的外域杂草区系成分,介绍了我国一些常见外域杂草的产生及传播特点,并通过对北美车前（Ｐｌａｎｔａｇｏｖｉｒｇｉｎｉｃａ）繁殖机制,种群生态、分布及危害特点等方面的研究．阐述了外域杂草所具的生物与生态学特性．     

The EBM-DPSER Conceptual Model: Integrating Ecosystem Services into the DPSIR Framework

There is a pressing need to integrate biophysical and human dimensions science to better inform holistic ecosystem management supporting the transition from single species or single-sector management to multi-sector ecosystem-based management. Ecosystem-based management should focus upon ecosystem services, since they reflect societal goals, values, desires, and benefits. The inclusion of ecosystem services into holistic management strategies improves management by better capturing the diversity of positive and negative human-natural interactions and making explicit the benefits to society. To facilitate this inclusion, we propose a conceptual model that merges the broadly applied Driver, Pressure, State, Impact, and Response (DPSIR) conceptual model with ecosystem services yielding a Driver, Pressure, State, Ecosystem service, and Response (EBM-DPSER) conceptual model. The impact module in traditional DPSIR models focuses attention upon negative anthropomorphic impacts on the ecosystem; by replacing impacts with ecosystem services the EBM-DPSER model incorporates not only negative, but also positive changes in the ecosystem. Responses occur as a result of changes in ecosystem services and include inter alia management actions directed at proactively altering human population or individual behavior and infrastructure to meet societal goals. The EBM-DPSER conceptual model was applied to the Florida Keys and Dry Tortugas marine ecosystem as a case study to illustrate how it can inform management decisions. This case study captures our system-level understanding and results in a more holistic representation of ecosystem and human society interactions, thus improving our ability to identify trade-offs. The EBM-DPSER model should be a useful operational tool for implementing EBM, in that it fully integrates our knowledge of all ecosystem components while focusing management attention upon those aspects of the ecosystem most important to human society and does so within a framework already familiar to resource managers.     

基于InVEST模型的生态系统服务功能应用研究进展

生态系统服务功能的模拟、评估、预测及其权衡关系的研究成为生态系统服务研究领域的热点。InVEST模型包含近20项生态服务模块,不仅涵盖了生态系统服务的众多方面,能满足不同功能的评价、模拟和预测需求;而且具有很强的空间化、动态化、可视化等特点。系统分析了该模型中应用最为广泛的生境质量、水土保持、产水模型和生态系统服务综合功能等四个方面的应用情况,介绍了生境风险评价模块的应用原理,探讨InVEST模型在生态系统服务功能评估中存在的问题以及未来的发展趋势。以期更准确、更全面地评估生态系统服务功能,更好地保护生态,也可为管理者和决策者提供参考。     

Does complementary resource use enhance ecosystem functioning? A model of light competition in plant communities

Recent experiments on grassland ecosystems have shown that biodiversity can enhance ecosystem processes such as plant biomass production. Functional complementarity is generally regarded as the main class of mechanisms generating these effects of biodiversity on ecosystem functioning. Although intuitively appealing and supported by some data, the complementarity hypothesis has been little explored theoretically using mechanistic approaches. Here, we present a simple dynamical model for a light-limited terrestrial ecosystem to assess the effects of species diversity on light competition and total biomass in plant communities. Our model shows that competitive relaxation (reduction in average light competition intensity) due to differences in foliar architecture among species enhances total plant biomass in mixtures, but that competitive imbalance (generated by the variance of the average light competition intensity experienced by different species) can either reinforce the effect of competitive relaxation or counteract it and contribute to reducing total plant biomass. Thus, complementary resource use is not enough to increase total plant biomass in species-rich communities; competitive balance among species also plays an important role. We propose an operational measure of light-use complementarity using empirical field data on light absorption to test the presence of complementarity in natural plant communities.     

Linking community size structure and ecosystem functioning using metabolic theory

Understanding how biogeochemical cycles relate to the structure of ecological communities is a central research question in ecology. Here we approach this problem by focusing on body size, which is an easily measured species trait that has a pervasive influence on multiple aspects of community structure and ecosystem functioning. We test the predictions of a model derived from metabolic theory using data on ecosystem metabolism and community size structure. These data were collected as part of an aquatic mesocosm experiment that was designed to simulate future environmental warming. Our analyses demonstrate significant linkages between community size structure and ecosystem functioning, and the effects of warming on these links. Specifically, we show that carbon fluxes were significantly influenced by seasonal variation in temperature, and yielded activation energies remarkably similar to those predicted based on the temperature dependencies of individual-level photosynthesis and respiration. We also show that community size structure significantly influenced fluxes of ecosystem respiration and gross primary production, particularly at the annual time-scale. Assessing size structure and the factors that control it, both empirically and theoretically, therefore promises to aid in understanding links between individual organisms and biogeochemical cycles, and in predicting the responses of key ecosystem functions to future environmental change.     

Implementing plant hydraulic architecture within the LPJ Dynamic Global Vegetation Model

Aim To implement plant hydraulic architecture within the Lund–Potsdam–Jena Dynamic Global Vegetation Model (LPJ–DGVM), and to test the model against a set of observational data. If the model can reproduce major patterns in vegetation and ecosystem processes, we consider this to be an important linkage between plant physiology and larger‐scale ecosystem dynamics. Location The location is global, geographically distributed. Methods A literature review was carried out to derive model formulations and parameter values for representing the hydraulic characteristics of major global plant functional types (PFTs) in a DGVM. After implementing the corresponding formulations within the LPJ–DGVM, present‐day model output was compared to observational data. Results The model reproduced observed broad‐scale patterns in potential natural vegetation, but it failed to distinguish accurately between different types of grassland and savanna vegetation, possibly related to inadequate model representations of water fluxes in the soil and wildfire effects. Compared to a version of the model using an empirical formulation for calculating plant water supply without considering plant hydraulic architecture, the new formulation improved simulated patterns of vegetation in particular for dry shrublands. Global‐scale simulation results for runoff and actual evapotranspiration (AET) corresponded well to available data. The model also successfully reproduced the magnitude and seasonal cycle of AET for most EUROFLUX forests, while modelled variation in NPP across a large number of sites spanning several biomes showed a strong correlation with estimates from field measurements. Main conclusions The model was generally confirmed by comparison to observational data. The novel model representation of water flow within plants makes it possible to resolve mechanistically the effects of hydraulic differences between plant functional groups on vegetation structure, water cycling, and competition. This may be an advantage when predicting ecosystem responses to nonextant climates, in particular in areas dominated by dry shrubland vegetation.