Ecosystem services and their values: a case study in the Qinba mountains of China

Terrestrial ecosystem services can provide both direct and indirect economic benefits. In this case study, we estimated the annual economic value of some ecosystem services provided by terrestrial ecosystems in the Qinba mountains of Shaanxi Province of China, using both simulation models and a geographic information system that helps to analyze the effect of ecological factors on ecosystem functions. With respect to differences in vegetation types and their coverage, by combining the latest research, and using theory and methods for the value of terrestrial ecosystem services, we not only calculated goods produced by different types of vegetation but also estimated the value of various terrestrial ecosystem services. We also set up a database and an eco-account of a terrestrial ecosystem. The ecosystem services assessed relate to the following aspects: the vegetations primary productivity, soil and fertility conservation, water conservation, carbon fixation and oxygen supply. The total economic value of terrestrial ecosystem services in the Qinba mountains was estimated to be 968.33 billion renminbi per year, and represents a part of the actual ecosystem services. In addition, we analyzed the spatial distribution of the vegetation based on the economic values of the terrestrial ecosystem services. Our findings can contribute to the conservation of these terrestrial ecosystems and the effective use of these ecosystem services.     

Distinct ecosystem types respond differentially to grazing exclosure

Here, we evaluate the ecosystem functioning and the ecosystems services supply of different vegetation types (grasslands, shrublands and woodlands) under contrasting management regimes by comparing a protected area with the surrounding landscape, which has been subjected to human disturbance in the Eastern Hills of Uruguay. We propose, based on functional attributes and vegetation physiognomy, a State and Transition Model for the dynamics of the grassland–woodland mosaic. We used remote sensing techniques to: (i) develop a land‐cover map of the study area based on supervised Landsat imagery classification, and (ii) compare attributes of the ecosystem functioning (productivity and seasonality) and service supply derived from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) images provided by the moderate resolution imaging spectroradiometer (MODIS) sensor. The land‐cover map showed that grasslands and shrublands were the most extensive land covers in the study area. These vegetation types presented higher productivity, seasonality and ecosystem service supply, outside the protected area than inside it. On the other hand, woodlands showed higher productivity, ecosystem service supply and lower seasonality inside the protected area than outside of it. Two axes represented the grassland–woodland mosaic dynamic: (i) the mean annual and (ii) the intra‐annual coefficient of variation of the NDVI. Our results highlight that conservation of grasslands, shrublands and woodlands require different management strategies based on particular disturbance regimes like moderate grazing and controlled burns. Moderate disturbances may help to preserve ecosystem services provisioning in grasslands and shrublands. On the contrary, woodland conservation requires a more rigorous regime of protection against disturbances.     

长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素:基于子流域尺度分析

水文调节服务是流域生态系统所提供的重要服务之一,认识流域生态系统水文调节服务空间变异规律及其驱动力,对于流域生态系统保护与恢复、合理开发利用水资源具有重要意义。以洪涝灾害频发的长江流域为对象,运用变异系数法和多元统计方法,在子流域尺度上研究了长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素。结果表明,长江流域子流域生态系统水文调节服务呈现出明显的空间异质性,水利工程密集、自然植被覆盖率高达71%的金沙江和汉江水系各子流域水文调节服务最强,降雨与径流变异系数差为0.477;农田和人口密集的嘉陵江水系各子流域水文调节服务最弱,降雨与径流变异系数差为-0.474,其他子流域水文调节服务作用不明显。影响水文调节服务的主要因素是:水库库容、自然植被面积比例、农田面积比例、单位面积人口数,其中:水库库容和自然植被面积比例对水文调节服务具有正向促进作用,农田面积比例和单位面积人口对水文调节服务的作用正好相反。水库库容对子流域生态系统水文调节服务空间异质性的贡献最大(58.85%)。上述结果有助于科学认识长江流域生态系统水文调节服务空间分异规律,可为制定不同子流域生态保护与恢复措施、提升子流域生态系统水文调节服务提供科学依据。     

Forest ecosystem services of changbai mountain in china

The forest ecosystem of the Changbai Mountain is the most typical upland temperate forest ecosystem in eastern Asia. It is also of the most primitive vegetation type that came into being through the natural succession of soil and vegetation following volcanic eruption. The forest ecosystem has great importance for maintaining the structures and functions of the watershed ecosystems of the Songhua River, the Yalu River and the Tumen River. We combined physical assessment method (PAM) with the value assessment method (VAM) to evaluate the forest ecosystem services of the northern slope of the, including eco-tourism, forest by-products, timber, soil and water conservation, air purification, and the recycling of nutritive elements. We also assessed the integrated forest ecosystem service and analyzed its dynamics. The service value provided by the Changbai Mountain forest ecosystem amounts up to RMB 3.38 × 10¹² yuan, of which, water conservation is 66%, water conservation and air purification together make up 80%, while the timber value is only 7%. Therefore, developing the ecosystem services besides timber is the best way to exert the integrated value of the forest ecosystem services of Changbai Mountain.     

贵州草海湿地生态系统服务价值评估

贵州草海是中国三大高原淡水湖泊之一,其湿地生态系统能给人类提供产品和服务,为社会可持续发展提供基础,由于其价值没有被量化,人们对其重要性缺乏直观认识,导致了湿地的不合理开发及利用。根据草海湿地的特征,运用市场价值法、影子工程法、问卷调查法等定量评估了2010年草海湿地生态系统最终服务价值,包括供给服务、调节服务和文化服务。结果表明,草海湿地生态系统服务总价值为4.39×108元,其中供给服务价值为0.74×108元,调节服务价值为1.14×108元,文化服务价值为2.51×108元;所计算的10项服务按其价值大小排序为:休闲娱乐生物多样性与景观资源保护水资源供给调蓄洪水气候调节补给地下水大气组分调节原材料生产水质净化食物生产;单位面积服务价值为16.40×104元/hm2,是2010年贵州省威宁县单位面积GDP产值的16.91倍。从研究结果来看,草海湿地生态系统服务价值较大,为草海湿地的管理及保护提供了一定参考依据。     

Forest ecosystem services of changbai mountain in china

The forest ecosystem of the Changbai Mountain is the most typical upland temperate forest ecosystem in eastern Asia. It is also of the most primitive vegetation type that came into being through the natural succession of soil and vegetation following volcanic eruption. The forest ecosystem has great importance for maintaining the structures and functions of the watershed ecosystems of the Songhua River, the Yalu River and the Tumen River. We combined physical assessment method (RAM) with the value assessment method (VAM) to evaluate the forest ecosystem services of the northern slope of the Changbai Mountain, including eco-tourism, forest by-products, timber, soil and water conservation, air purification, and the recycling of nutritive elements. We also assessed the integrated forest ecosystem service and analyzed its dynamics. The service value provided by the Changbai Mountain forest ecosystem amounts up to RMB 3.38×1012 yuan, of which, water conservation is 66%, water conservation and air purificatio     

西安市景观格局演变对生态系统服务价值的影响

研究快速城市化地区景观格局演变对生态系统服务价值的影响,对城市空间格局调控、健康稳定城市生态系统的构建、区域土地资源优化利用和生态环境的保护及区域可持续发展具有重要意义.本文基于西安市3期(1999、2006和2015年)TM遥感影像的解译结果和社会经济统计数据,利用景观生态学和生态系统服务相关理论,分析了城市化影响下西安市景观格局特征和生态系统服务价值的时空变化特征,并定量分析了景观格局演变对生态系统服务价值的影响.结果表明: 随着城市化进程的加快,西安市景观格局发生了很大变化,其中,建设用地和园地景观不断增加,耕地、林地、水域景观减少;研究区景观呈现出愈加破碎化、多样化和不规则化的趋势.1999—2015年,西安市生态系统服务总价值减少19.03亿元.耕地、林地和水域景观生态服务价值下降,园地景观生态服务价值增加;气候调节对生态系统服务的价值贡献率最大,气体调节的价值减少量最大,水源涵养的价值减少率最大.西安市生态系统服务价值中心城区低、南部山区高;1999—2015年,生态服务价值在空间上呈下降趋势,低值区的范围由中心城区逐渐向周边区县扩展.景观格局变化会对区域生态系统结构、功能及过程产生重要影响.城市建筑景观的扩张与蔓延、交通道路网的延伸与交织使各景观类型被严重分割,破碎化增强;对区域生态服务价值贡献率较大的林地、耕地、水域等生态型景观类型减少,最终导致区域生态系统服务价值减少.     

陕北黄土高原景观格局对生态系统服务权衡关系的影响

揭示景观格局对生态系统服务权衡关系的作用机理对于开展多种ES的可持续管理具有重要意义。在评估陕北黄土高原2000—2020年粮食供给、水源涵养、土壤保持、生境质量和景观美学等5种生态系统服务的基础上,利用相关系数和均方根误差测度其权衡强度,结合R指数模型、变异划分法定量表达景观组分和景观配置对生态系统服务权衡关系的影响差异。结果表明：1)2000—2020年陕北黄土高原5种生态系统服务整体呈上升趋势,空间上粮食供给北高南低,水源涵养、土壤保持、生境质量和景观美学则为南高北低的分布格局;2)粮食供给与其他4种服务为权衡关系,而水源涵养、土壤保持、生境质量和景观美学之间呈协同关系;3)斑块丰富度对各组权衡关系具有正向影响,而斑块面积和景观百分比则具有负向影响;4)景观组分对各组权衡关系的单独贡献度高于景观配置,多数情况下,权衡关系更多由组分和配置的联合作用主导。研究从景观管理角度为改善陕北黄土高原生态系统服务间的权衡关系、提升ES的潜在供给能力提供了科学依据。     

都市生态旅游区土地利用碎片化对生态系统服务价值的影响——以武汉东湖生态旅游区为例

都市生态旅游区是都市生态系统重要的组成部分,聚焦其土地利用碎片化对区域生态系统服务价值的影响,有助于促进都市生态旅游区的保护与合理开发,维护都市生态系统服务的稳定。结合RS、GIS技术量化评估2000—2015年武汉东湖生态旅游区土地生态系统服务价值,并通过景观格局指数测定土地利用碎片化程度,进而理清土地利用和生态系统服务价值的时空演化趋势,最后剖析土地利用碎片化对生态系统服务价值的影响。结果表明:(1)2000—2015年,主要地类向建设用地转换量较大;土地景观明显碎片化趋势,斑块密度由1.67升至1.96,景观多样性指数则由1.59增至1.71。(2)15年间,土地生态系统整体及各项服务价值均呈逐年下降趋势,总价值减少6248.81万元,水域占总体服务价值的80%左右。(3)草地和耕地的面积变化与部分调节性和供给性功能的价值变化呈显著正相关,水域的面积变化对部分支持性和文化性功能的价值和总体价值的下降具有显著推动作用;区域景观斑块密度指数、景观多样性指数和林地、水域的破碎度指数变化与部分支持性和文化性功能的价值变化存在显著相关;水域的碎片化成为东湖观光游憩等文化性功能的价值及生态系统服务总价值下降的关键因素。     

湿地生态系统服务价值评估的空间尺度转换研究进展

湿地生态系统服务取决于一定空间尺度中的生态系统结构和生态过程,而人类从湿地生态系统获得利益的大小也与其空间尺度有着密切联系。同时,湿地生态系统服务价值评估的空间尺度转换问题也一直是整个湿地生态学研究中的热点和难点之一。在分析湿地生态系统服务空间尺度特征的基础上,提出了湿地生态系统服务价值评估研究中空间尺度转换的概念,即是指通过一个已经有的、与被估算湿地生态系统相似的更大空间范围的或更小空间范围的另一湿地生态系统的价值来估算该湿地生态系统的价值量的过程。介绍了常用的空间尺度转换的方法,主要包括成果参照法和空间模型分析两种方法,成果参照法又包括数值直接外推法和调整函数参照法(Meta分析法)。对目前空间尺度转换研究中存在问题进行总结,并对未来的研究进行了展望。     

半干旱区生态恢复关键生态系统识别——以内蒙古自治区和林县为例

我国土地退化严重,且大部分发生在干旱半干旱地区.恢复为何种生态系统类型是生态学研究的重要课题.采用生态功能区划,根据各个生态功能区主体生态系统功能,推导发挥此功能的生态系统类型的方法,识别关键生态系统类型.以内蒙古自治区和林县为例,采用文献调研、实地调查、3S技术等方法,在评价该县生态敏感性、生态服务功能重要性的基础上,将该县划分为3个一级生态区,11个二级生态功能区.根据各个生态功能区的主体生态系统服务功能,分析发挥该功能的可能生态系统类型.再根据全国自然植被区划、气候变化趋势模型以及现状植被类型,识别各个生态功能区的关键生态系统类型.     

国家公园生态系统生产总值核算——以海南热带雨林国家公园为例

海南热带雨林国家公园拥有我国最具代表性、连片面积最大的热带雨林,生态产品丰富,在开展国家公园生态产品价值实现机制探索上具有得天独厚的优势。本研究基于《陆地生态系统生产总值(GEP)核算技术指南》框架,构建符合热带雨林国家公园特色的GEP核算体系,对2019年海南热带雨林国家公园GEP进行核算。结果表明: 2019年,海南热带雨林国家公园GEP为2045.13亿元,单位面积GEP为0.46亿元·km^-2。其中,物质产品价值为48.50亿元,占国家公园GEP总量的2.4%;生态系统调节服务价值为1688.91亿元,占82.6%;文化服务价值为307.72亿元,占15.0%。从不同生态系统类型来看,以山地雨林、低地雨林、落叶季雨林、热带云雾林等为代表的热带雨林生态系统的单位面积价值量远高于人工林及其他生态系统,表明热带雨林生态系统在提供生态系统服务功能方面具有显著作用。此外,本研究还基于国家公园GEP核算结果,提出进一步探索生态产品价值实现路径和实现机制的相关建议。     

生态系统服务多样性与景观多功能性——从科学理念到综合评估

生态系统和景观是构成地球表层系统的基本功能单元。从对人类生存和发展支撑作用以及人类对环境合理利用和保护的角度,逐渐形成了生态系统服务和多功能景观的科学概念,相关的理论和应用研究也很快成为学术热点。但是从国内外主要进展上看,生态系统服务和景观多功能性的定量化研究都还比较薄弱。生态系统与景观具有等级关联性,前者是构成后者的基本要素,生态系统服务和景观功能具有同源性。因此,将生态系统服务与景观多功能性研究紧密结合既有现实基础又能够深化彼此研究的定量化水平,并进一步提出了生态系统服务与景观多功能性综合定量研究的整体性框架。从当前国内外研究文献看,该框架具有可行性,可以作为进一步深化生态系统服务和景观多功能性研究的现实途径。     

景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响

景观空间异质性与生态系统服务的关系极为密切,适当调整景观空间异质性有助于生态系统服务的持续形成与稳定供给。研究景观空间异质性和生态系统服务形成与供给之间的相互影响作用及响应机制具有重要的理论与现实意义,是保护生物多样性、管理生态系统服务与优化景观空间配置的基础。现有研究大多在不同尺度上探讨了景观格局与生态过程或生态系统服务间的相互影响关系,而缺乏景观格局-生态过程-生态系统服务三者间有效联结等方面的研究。景观空间异质性是怎样直接或间接地作用于生态系统服务形成与供给的,目前还没有一个较为明确的解释。因此,通过分析国内外文献,回顾了景观格局或景观空间异质性与生态系统服务之间关系的研究进展、研究内容和研究方法;从景观组成、景观构型的变化入手,讨论了景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响及其强度,并认为景观组成异质性变化能够直接影响生态系统服务,而景观构型异质性变化会通过改变生态过程而间接影响生态系统服务;阐述了景观空间异质性在影响生态系统服务形成与供给的同时,也使生态系统服务在空间上产生了异质性分布,并从自然因素和人为因素两个方面对其进行解释;强调了尺度问题在景观空间异质性与生态系统服务研究中的重要性;最后,明确了对生态系统服务形成与供给的景观空间异质性影响研究不仅有助于生态系统服务的维持与调节,也能更深层次地揭示其中的生态学意义。     

Forest ecosystems of an Arizona Pinus ponderosa landscape: multifactor classification and implications for ecological restoration

Aim We developed an ecosystem classification within a 110,000‐ha Arizona Pinus ponderosa P. & C. Lawson (ponderosa pine) landscape to support ecological restoration of these forests. Specific objectives included identifying key environmental variables constraining ecosystem distribution and comparing plant species composition, richness and tree growth among ecosystems. Location The Coconino National Forest and the Northern Arizona University Centennial Forest, in northern Arizona, USA. Methods We sampled geomorphology, soils and vegetation on 66 0.05‐ha plots in open stands containing trees of pre‐settlement (c. 1875) origin, and on 26 plots in dense post‐settlement stands. Using cluster analysis and ordination of vegetation and environment matrices, we classified plots into ecosystem types internally similar in environmental and vegetational characteristics. Results We identified 10 ecosystem types, ranging from dry, black cinders/Phacelia ecosystems to moist aspen/Lathyrus ecosystems. Texture, organic carbon and other soil properties reflecting the effects of parent materials structured ecosystem distribution across the landscape, and geomorphology was locally important. Plant species composition was ecosystem‐specific, with C₃Festuca arizonica Vasey (Arizona fescue), for instance, abundant in mesic basalt/Festuca ecosystems. Mean P. ponderosa diameter increments ranged from 2.3–4.3 mm year^?1 across ecosystems in stands of pre‐settlement origin, and the ecosystem classification was robust in dense post‐settlement stands. Main conclusions Several lines of evidence suggest that although species composition may have been altered since settlement, the same basic ecosystems occurred on this landscape in pre‐settlement forests, providing reference information for ecological restoration. Red cinders/Bahia ecosystems were rare historically and > 30% of their area has been burned by crown fires since 1950, indicating that priority could be given to restoring this ecosystem's remaining mapping units. Ecosystem classifications may be useful as data layers in gap analyses to identify restoration and conservation priorities. Ecosystem turnover occurs at broad extents on this landscape, and restoration must accordingly operate across large areas to encompass ecosystem diversity. By incorporating factors driving ecosystem composition, this ecosystem classification represents a framework for estimating spatial variation in ecological properties, such as species diversity, relevant to ecological restoration.     

郑州市生态服务价值评价及空间分布模拟

生态系统服务价值评估对维持地区生态平衡、建立可持续的土地利用模式具有重要意义.以郑州市域空间尺度为研究区域,基于生态系统服务价值当量因子表,利用GIS格网尺度法、Moran's I、Getis-Ord Gi*热点分析空间统计分析方法,对郑州市生态服务价值空间格局进行定量可视化分析.结果表明:(1)郑州市生态服务总价值为...     

生态系统保护现状及保护等级评估——以江西省为例

基于生态系统的保护是防止生物多样性丧失的重要手段,已成为保护生物学研究的热点。对生态系统保护等级进行划分,确定局域、区域和全球尺度上生态系统保护的优先性,可为制定生态系统保护方案提供重要依据。目前,生态系统保护等级划分的常用指标包括面积流失率、幅度和代表性。以江西省生态系统为例,基于20世纪80年代的江西省植被图、生态系统图、2010年土地利用图和自然保护区图,在GIS环境下进行图层叠加运算和重分类,再进行定量评估和归一化,将江西省生态系统划分为极重要、重要和一般3个级别。结果表明:过去的30年间江西省自然生态系统面积共减少了82613.83km2,减少率超过了60%。全省的37个自然生态系统类型中有19个类型建有国家级自然保护区,但得到保护的面积比例较低。森林生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占省国土面积的16.7374%、5.5310%和3.8242%,受国家级自然保护区保护的比例分别为0.51%、3.73%和5.76%;灌丛生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.0975%、0.9335%和0.0100%,保护比例分别为1.72%、0.17%和0.70%;草地生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.2647%、0.0005%和0.1064%,保护比例分别为0.21%、0.00%和3.49%;湿地生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.3532%、0.0345%和1.5650%,保护比例分别为1.87%、0.00%和18.01%。从各级生态系统空间分布来看,极重要生态系统分布范围最广,主要分布在江西省的东南部和西北部;重要生态系统主要分布在西北部和东北部;一般生态系统分布范围最小,主要分布在北部。中部地区的自然生态系统多数由于经济发展而退变为农田、城市等人工生态系统。结合江西省生态系统现状,将极重要的生态系统作为重点保护范围,因而占江西省国土面积17.46%的生态系统应该得到优先保护。这一结果为有效地开展生态系统管理,制定有针对性的生态系统的保护规划具有重要参考价值。     

基于生态系统服务层级关联性的景感营造实现途径

生态系统服务是建设人类与生态系统和谐共处的桥梁,景感营造是维持可持续发展的重要途径。然而两者之间的关系并不清晰,这限制了景感营造的实践和功能发挥。从人类需求的角度论证了生态系统服务的层级关联性,生态系统所提供的支持服务、供给服务、调节服务和文化服务具有依次发展的层级关系并且各服务之间相互协同。生态系统服务为景感营造提供愿景与载体,景感营造保持、改善与增强生态系统服务,景感营造的作用与生态系统服务的效能相辅相成。最后基于生态系统服务的层级关联性与可持续发展的建设路径提出景感营造的实现途径：（1）生态系统服务供给的物质愿景与载体通过农业景观、大地艺术的建造方式体现物质的精神内涵;（2）生态系统服务提供的精神愿景与载体通过建设文化景观、展现生态文化的方式把精神内涵物质化。不同景感营造途径的构建其目的都是通过生态系统各类型服务之间的协同作用来实现景感的整体化表达从而增强可持续发展。本研究分析结果有助于为生态系统服务价值衡量和景感生态规划提供理论基础。     

北京边缘地区景观格局变化及对生态系统服务的影响评价——以牛栏山-马坡镇为例

北京边缘区正处于经济快速发展阶段,人类活动对景观格局产生了显著影响,造成生态服务功能发生巨大变化,因此,研究北京城市边缘区景观格局变化及其生态系统服务价值影响对未来城市边缘区的发展具有重要意义。基于Fragstats 4.2软件,以生态系统服务当量因子表为基础,探讨北京边缘地区牛栏山-马坡镇在1992—2015年间景观格局和生态系统服务价值变化;并进行景观指数与生态系统服务价值的相关性分析。结果表明:1992—2015年间,牛栏山-马坡镇景观格局发生了显著变化,破碎度增加,异质性增高,优势景观类型由农田变为建设用地;生态系统服务价值由11609.34万元增长到14992.07万元,其中,林地对生态系统服务价值增加的贡献率最大;提高最大斑块指数、斑块密度和多样性指数有利于生态系统服务价值的增加。综上所述,快速城镇化背景下人为干扰造成的景观格局变化不一定会使城市边缘地区生态系统服务价值降低,科学的生态环境规划和保护政策是牛栏山-马坡镇生态系统服务价值增加的主要原因。     

贵州省生态系统服务价值时空演变及其对景观格局变化的响应

贵州省是我国生态文明试验区,也是世界上岩溶地貌发育最典型的地区之一,探明其生态系统服务价值变化及其与景观格局在空间上的相关性分布特征,有利于因地制宜地制定生态环境治理和保护措施。本研究分析了2005—2018年间贵州省景观格局和生态系统服务的时空变化,并构建二者之间的地理加权回归模型,探讨其相关系数在空间上的变化。结果表明: 2005—2018年间,贵州省景观类型的转移主要发生在建设用地、森林、水域、草地和农田5种景观之间,景观破碎度和多样性增加;生态系统服务价值逐年增长,森林是贵州省生态系统服务价值的主要贡献者,生态系统服务以调节服务为主;对于高价值景观类型而言,多样性提升和破碎度降低有利于生态系统服务价值增长;而在低价值景观类型集中的区域,则呈现出相反的影响效果。应根据贵州省不同区域的生态环境特征,调整景观转移方向和不同景观类型的多样性和破碎度空间分布,从而实现生态系统服务价值增长。