基于ESEF的水生态承载力:理论、模型与应用

以流域综合管理为核心的水环境管理理念要求人们从更高的角度认识水生态系统相对于人类的承载能力.水生态承载力将水资源和水环境问题统一考虑,将社会经济发展与水生态系统联系起来,为实现流域综合管理提供了有力支撑.本文以基于生态系统服务的生态足迹(ESEF)方法为基础,提出了基于ESEF的水生态承载力评估方法,构建了基于ESEF的水生态足迹与承载力模型,实现了足迹方法对水生态系统承载能力的有效表征;并建立了太湖流域水生态足迹与承载力模型,以流域上游城市常州市为例,评估了现状发展水平下水生态系统所能承载的人口与经济规模.结果表明:常州市对水生态系统服务的消费需求超出了水生态系统的供给能力,需求与供给的显著差距对水生态系统的可持续性造成影响;综合考虑水产品供给、水量支撑和水质保障3方面因素,常州市水生态系统可承载的人口与经济规模仅为现状水平的54%.     

水生态功能分区研究中的基本问题

重点流域水生态功能一级二级分区研究是当前我国正在开展的一项重要工作,如何进行科学、合理的分区是值得深入探讨且亟待回答的重要问题。从水生态功能分区与水生态区划的关系、水生生物在分区中的应用、以及如何选取合适的定量分析方法等方面入手,阐述了对分区目的、指标体系和技术方法等关键问题的理解。并建议:(1)统一选用流域水生态系统结构、功能空间差异的环境驱动因子作为分区指标体系;(2)用生境尺度的水环境、水生生物指标来验证分区结果;(3)尽可能统一定量分析方法,以便为不同流域间分区结果的比较,以及为将来在全国尺度上开展分区工作奠定基础。     

基于规划目标的京津风沙源治理区生态保护与修复效应

为改善和优化京津及周边地区生态环境状况,减轻风沙危害,2003年启动实施了京津风沙源治理工程。基于工程规划目标评估了京津风沙源治理区生态保护与修复效应,结果表明:(1)草地和林地作为京津风沙源治理区绿色生态屏障的主要组成,分别占治理区面积的57.3%和9.7%,而风沙策源地的耕地和沙地分别占17.2%和6.4%。(2)2003—2017年,京津风沙源治理区草地、耕地、沙地面积减少,而林地和其他类型面积增加。治理区植被覆盖度平均提高了2.3%,其中林地提高了4.3%,草地提高了2.4%。(3)沙尘天气发生的春季,治理区土壤风蚀量减少了54%。在防风固沙服务总量的贡献中,草地和沙地贡献了71%。因此,草地和沙地生态系统的植被恢复,对治理区生态系统防风固沙服务的提高发挥了最为重要的作用。(4)除治理区植被有所恢复外,由于气候整体变暖,近15年风场强度有所减弱,特别是沙尘天气易发生的春季风场强度减弱近45%,也是影响京津风沙源治理区风蚀量下降的一个重要原因。     

水生态空间红线概念、划定方法及实证研究

我国面临着多方面、复杂的水生态问题:洪涝、干旱、水质污染、水生生境丧失以及人水关系日益疏远等等。解决这些问题,不能依赖单一目标的灰色工程方法,而必须从维护和保育水生态系统的完整性出发,来系统地解决问题。为此,如何定义一个相对完整的水生态系统的边界、划定维护其安全和健康的底线,即水生态空间红线,是用生态方法综合解决水问题的基础性的工作。研究提出了以保护水生态系统的综合生态服务为核心的水生态空间红线概念;提出了以水生态安全格局构建为基础的水生态空间红线划定方法和"水生态问题分析-水生态过程模拟和评价-水生态安全等级划分-水生态安全格局判定-水生态空间红线的划定"技术流程,分别划定水资源供给保护、水文调节保护、水生命支持和水文化保护四种类型的水生态保护空间红线,在此基础上,整合为综合的水生态空间红线,它呈现为对水生态过程具有关键意义的点、线、面和空间联系所构成的空间格局,并以雁栖湖流域为例进行了实证研究。     

基于生态保护红线的生态安全格局构建

生态保护红线是国家依法在重点生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区等区域划定的严格管控边界, 是国家和区域生态安全的底线。随着生态保护红线理念正式上升为国家战略, 以及划定技术与方法的发展完善, 生态保护红线正成为生态安全领域的核心议题。由于生态保护红线具有明显地理边界, 合理整合了多部门的生态保护成果, 并更加全面地关注了多种生态过程, 为生态安全格局的构建与优化提供了新思路。本文在梳理生态安全格局研究进展和生态保护红线划定科学本质与内涵的基础上, 探索将生态保护红线区作为生态安全格局的源地, 并以此为基础进一步构建生态廊道、生态战略节点等, 从而形成涵盖重要生态功能保护格局、人居环境安全格局、生物多样性维系格局的生态安全格局体系。以生态保护红线为基础的生态安全格局建设, 将有效保护、恢复和重建自然生态系统的完整性, 维持重要生态服务功能的可持续性。今后需深入探讨生态保护红线区内生态过程-功能-格局之间的内在联系, 并在生态安全格局海陆统筹保护、配套相应管控措施、建立监督评估机制等方面做进一步研究。     

基于生态保护目标的疏勒河中游绿洲生态环境需水研究

以疏勒河中游绿洲为研究对象,基于RS和GIS技术,选择1990年、2000年和2013年Landsat TM/ETM影像解译成果作为中游绿洲生态演变研究的基础资料,并确定了中游绿洲2020年和2030年生态保护目标。根据疏勒河中游绿洲生态环境需水特征,建立了基于天然植被、河流、湿地和防治耕地盐碱化的疏勒河中游绿洲生态环境需水定量化模型,并估算了现状和保护目标下流域中游绿洲生态需水量,从而为区域水资源合理配置和生态系统的协调发展提供参考依据。通过计算得出了疏勒河中游绿洲2013、2020和2030年天然植被、河流基本生态、河流输沙、河流渗漏补给、水面蒸发、湿地生态和防治耕地盐碱化生态环境需水量。同时得出疏勒河中游绿洲2013、2020和2030年疏勒河中游绿洲最大、最小和最适生态环境需水量分别为7.42×10~8、7.09×10~8、7.29×10~8,8.24×10~8、7.91×10~8、8.11×10~8m~3和9.12×10~8、8.79×10~8、8.99×10~8m~3。2013、2020和2030年疏勒河中游绿洲生态环境需水量年内变化主要集中于5—8月,累积生态环境需水量占全年的比例分别为58.01%、58.08%和58.13%;疏勒河中游绿洲生态环境需水量瓜州所占比例相对较大,玉门相对最小,敦煌介于二者之间。     

生物保护的景观生态安全格局

景观中有某些潜在的空间格局,被称为生态安全格局,他们由景观中的某些关键性的局部,位置和空间联系所构成,ＳＰ对维护或控制某种生态过程中有着异常重要的意义。ＳＰ的组分对过程来说具有主动,空间联系和高效的优势,因而对生物保护和景观改变具有重要的意义。生物的空间运动和栖息地的维护需要克服景观阻力来完成,所以,阻力面（流动表面）反映了生物扩散和维持的动态,ＳＰ可以根据流动表面的空间特性来判别。一个典型的生物     

应用生物完整性指数评价水生态系统健康的研究进展

生物完整性指数(IBI)法是评价水生态系统健康的一种重要且被广泛应用的方法.本文综述了生物完整性指数的指示物种选择原因、构建方法以及在水生态系统健康评价中的应用,并总结了现阶段生态系统评估常用的鱼类完整性指数（F_IBI）、底栖无脊椎动物完整性指数（B_IBI）和着生藻类完整性指数（P_IBI)中候选生物状况参数指标,提出了使用微生物完整性指数(M_IBI)评价水生态系统健康的可行性和必要性.     

生态保护与修复理论和技术国外研究进展

人类进入的21世纪,是一个人类真正需要进行生态反思的世纪。反思我们与自然的关系,反思我们与地球生命支持系统中植物、动物、抑或微生物的关系,反思我们与地球环境保障系统中的江河湖海、山川大地、森林草原、城镇乡村的关系。地球生物圈尚存的完整自然生态系统愈来愈少,人类未来生存、发展及适应全球变化的珍贵缓冲区（buffers）正快速萎缩,地球表面随处可见的3D系统（degraded,damaged and destroyed ecosystems）正快速增加,人类生命支撑系统中最为重要的生物多样性也正以前所未有的速度丧失,人类生存与发展之基失稳,亟待从生态保护理念出发,探索生态技术解决方案。在辨析生态、生态保护与生态修复内涵的基础上,基于文献计量学方法,以生态保护（ecological protection）和生态修复（ecological restoration）为主题词在Web of Science上检索了生态保护与生态修复近70年发文量及国际主流杂志发文量,分析了生态系统退化机制及驱动力,总结了国外生态保护与生态修复所依托的先进理论和技术方法,以期为我国生态系统保护与退化生态系统修复提供一定的理论指导。     

全国重要生态功能区生物多样性保护成效区域对比评估

国家重要生态功能区是国家主体功能区战略实施和生态保护红线划定的基础,关系到全国乃至全球范围的生态安全。开展大尺度生物多样性保护成效区域对比评估对促进物种栖息地科学管理、提升国家生物多样性保护水平具有较为重要的意义。本研究以2015年《全国生态功能区划》修编版划定的24个生物多样性保护生态功能区为研究对象,选取生态功能区内或邻近生态功能区的国家级自然保护区核心区作为参照区,利用InVEST模型计算多年参照区生境质量指数,并从中筛选出最大值,构建全国尺度的生境质量指数参照基准,在此基础上,采用空间叠加分析方法建立保护成效指数,定量分析了24个重要生态功能区生物多样性保护成效空间对比差异。研究结果表明:(1)基于参照基准的生物多样性保护成效区域对比评估方法可以较好地应用于全国尺度,全国重要生态功能区生境质量指数参照基准呈现明显的"西北低,东南高"的分布格局,而重要生态功能区生物多样性保护成效则表现出"西北高,东南低"的空间差异;(2)位于华东和华南地区的重要生态功能区生态环境本底状况较好,东北和华中地区的重要生态功能区居中,而西北和西南地区的重要生态功能区生态环境本底状况较差;(3)2015年西北和西南地区的重要生态功能区生境质量指数基本与参照基准持平,表现为生物多样性保护成效较好,华中和华南地区的重要生态功能区生境质量指数小幅度低于参照基准,体现保护效果居中,保护效果较差的重要生态功能区则位于东北与华东地区,其生境质量指数大幅度低于参照基准。通过对全国尺度重要生态功能区生物多样性保护成效区域对比评估,为进一步完善国家生物多样性保护成效的绩效考评机制和转移支付提供科学依据。     

水生态功能区划流程:双关系树框架与概念模型

水生态区划和水生态功能区划是流域水环境管理与水生态系统合理利用的重要基础,国内已经研究十年有余.本文针对该领域的一些共性问题,通过对水生态区划分与水生态功能类型划分的系统分析,探讨了水生态区划与水生态功能区划的关联性,提出了基于双树结构的RFCH流程和钻石概念模型;并以辽河流域为例,参照其他研究者的区划方案,开展了以水生态三级区为基础的水生态功能分类,为流域水生态功能区划提供了一种可借鉴的流程框架.     

生物完整性指数与水生态系统健康评价

生物完整性指数是目前水生态系统健康评价中应用最广泛的一个生态指标。本文扼要介绍了生物完整性指数的概念、水生态系统健康评价的原理以及大型底栖无脊椎动物完整性指数的构建方法,介绍了生物完整性指数在水生态系统健康评价中的应用及我国开展这方面工作的建议。     

An aquatic ecotone and its significance in conservation

Aquatic invertebrates were sampled throughout an area of transition between a well-established reservoir and a perennial stream in the KwaZulu-Natal Midlands of South Africa. The visibly obvious separation of stream and reservoir was not reflected by the invertebrates. Communities overlapped in species, ranging from fast-flowing stream and moderate-flowing stream, through a transitional ecotone, which ran along the exposed reservoir edge and stream edges, to sheltered edges of reservoir and stream then to open reservoir. These features reflected the degree of water movement (whether from waves or riffles) and type of substratum, rather than visibly lotic or lentic conditions. The main aquatic ecotone between the open reservoir and the main stream was therefore not at the mouth of the stream but along the edges of both systems. The centre of the reservoir and centre of the stream, although physically connected, were quite different in their invertebrates and were separate patches with a sharp boundary. They were faunistically connected through the communities of the edge ecotone. The ecotone acted like a semi- permeable membrane to the drifting stream fauna with movement back again apparently mostly in the air, suggesting a patchy metapopulation model. Both the river continuum and boundary concepts were applicable to this multi-system. The ecotone did not show any edge effect and accords more with the variegation than fragmentation model. The great difference in patterns of pelagic, littoral and terrestrial communities has important implications for zoning of water bodies for different conservation and recreation activities.     

《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》核心目标与我国的保护行动建议

在中国作为主席国的引领下,联合国《生物多样性公约》(以下简称《公约》)第十五次缔约方大会(以下简称COP15)第二阶段会议通过了62项决定,特别是达成了以变革理论为基础的《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》(以下简称《昆蒙框架》),为全球生物多样性治理擘画了新的蓝图。该文就《昆蒙框架》的三个核心目标——保护地“3030目标”、资源调动、遗传资源数字序列信息进行解读,对保障《昆蒙框架》落地的相关决议进行简要介绍,并就我国未来的保护行动提出了相关建议:(1)加强生物多样性保护的主流化;(2)进一步制定详细的保护计划,明确保护区域的范围、目的和管理措施,并落实实施计划的责任部门和具体措施;(3)根据框架目标的监测要求,制定可操作的指标体系和监测计划;(4)继续加强生物多样性保护的意识和教育,提高公众对生物多样性保护的认识和重视程度,促进全社会的可持续生产和可持续消费;(5)大力推进国际合作,在更大尺度上探索和促进基于自然的解决方案,寻找对自然产生正面、积极效果的经济和社会发展路径。     

川滇生态屏障区景观生态风险评价及影响因素

探究重点生态功能区景观生态风险时空演变特征,揭示人类活动对景观生态风险恶化的潜在影响,对防范和化解景观生态风险、促进区域可持续发展具有重要意义.以2000、2010、2020年土地覆被数据为基础,运用ArcGIS 10.8和Fragstats 4.2等软件,基于景观格局指数和脆弱度指数构建景观生态风险评价模型,借助空间...     

城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变——以常州市为例

生态用地是城市社会-经济-自然复合生态系统重要的组成部分,为城市提供多种显著的生态系统服务。应用遥感、地理信息系统技术和生态系统服务评估等方法,针对城市生态用地的空间结构与服务功能演变科学问题,通过对常州市区1991、1996、2001和2006年4个时段遥感图像的处理与比较分析,揭示了常州市区15a来城市空间景观格局的演变规律,评估了由城市生态用地改变所导致的生态系统服务的变化。研究结果表明,1991-2006年间,常州市区生态用地占市区面积的比例由89.2%降低至65.1%。1991-2001年,林地、农田和水体的面积都呈不同程度的下降趋势。2001-2006年,林地面积增加基本回到1996年水平。常州市区生态用地主要为城市提供了农林产品生产、气候调节、涵养水源、水土保持、生物多样性保护等生态系统服务。在过去15a间,由于城市化占用生态用地,常州市区生态用地生态系统服务的经济价值总体降低了19.3%。其中,农田的生态服务价值减少最大,减少了32.3%。研究结果表明,常州城市空间景观格局演变与生态系统服务变化之间存在着密切相关性,研究可为城市生态系统服务强化、城乡土地利用规划与管理、城市可持续发展等提供科学方法与决策参考。     

中国生物多样性就地保护成效与展望

生物多样性就地保护是指通过开展自然保护地体系的建立与管理, 结合自然保护地以外其他有效的基于区域的保护措施(other effective area-based conservation measures, OECMs), 从而实现物种种群及其栖息地的保护与恢复以及保障和提升生态系统服务的目标。就地保护是实现2020年全球生物多样性保护目标最为重要的措施之一。本文从自然保护地数量与面积、代表性、有效性, 以及其他生物多样性就地保护措施等方面, 整理和综述了国内外近年来的相关报道。总体来看, 我国基本建立了具有中国特色的生物多样性就地保护与管理体系, 实施了各项生物多样性保护恢复措施, 取得了一系列重大进展。自然保护地的面积和数量均呈现上升趋势, 已覆盖陆域国土面积的18%, 对一些重要生态系统及重点保护物种的保护取得了一定成效。正在建设的10处国家公园体制试点提升了部分重点物种的保护连通性。自然保护区总体管理状况相对较好, 保护了90%以上的哺乳动物和97%的兰科植物。此外, 其他有效的基于区域的保护措施亦为生物多样性就地保护贡献了民间力量。在此基础上, 本文对照《中国生物多样性保护战略与行动计划(2011-2030年)》中对“加强生物多样性就地保护”的各项要求, 分析总结了当前我国生物多样性就地保护仍然存在的问题与不足, 具体表现在以下几个方面: 自然保护地整体保护能力仍有待提升; 生物多样性保护优先区域仍然存在保护空缺; 自然保护区管理质量有待提升; 缺乏公共协商机制; 自然保护地以外的其他就地保护工作仍在探索阶段等。在此基础上, 对将来我国生物多样性就地保护提出了进一步建议与展望: (1)制定更为具体和量化的生物多样性就地保护目标; (2)加大力度减少物种受威胁程度, 特别是受关注较少的物种; (3)以保障和提升生态系统服务为目标, 提升生态系统保护修复的系统性与整体性; (4)加强自然保护地以外的生物多样性就地保护; (5)完善长期监测体系, 为生物多样性就地保护成效评估提供数据支撑。本文可为“2020年后全球生物多样性框架”特别是就地保护目标的制定与实施提供参考。     

北京市生态涵养区生态资产时空格局及驱动因素

生态涵养区作为重要的生态屏障和水源保护地,是北京市实现绿色发展和生态保护的重要支撑。基于改进的生态资产估算模型,获得2000年、2005年、2010年和2015年4期北京市生态涵养区生态资产时空分布格局,基于栅格尺度数据进行面板固定效应回归和分位数回归,检验了生态资产时空格局的驱动因素。结果表明：（1）北京市生态涵养区4期生态资产呈先快速增长后缓慢降低的趋势,森林生态系统积累生态资产价值占比长期保持在70%以上,是生态涵养保护的重要支撑,但2015年其占比较2010年下降了3个百分点。（2）气候变化中年均降雨量对生态资产具有显著的促进作用,年均气温的升高对低分位水平下的生态资产具有显著的抑制作用,而对高分位水平的生态资产有正向推动作用;人为干扰度稳定在一定范围内时对生态资产具有显著的正向促进作用;像元单位空间人口的增加对生态资产有阻滞作用;像元单位空间GDP的增加对生态资产有显著的促进作用。（3）陡坡地和斜坡地的生态资产均在每年360亿元以上,远高于其他坡度的生态资产;南坡面积占比最大,其生态资产积累最高,东北坡次之;低山丘陵地带占比高达71.45%,生态资产的年均值远高于其他区域。     

关于“生态保护和建设”名称和内涵的探讨

主要针对在生态保护和建设方面用词和理解上存在的差异,着重对其范畴和内涵进行了详细的分析,提出生态保护和建设与环境保护之间既有紧密联系,又有明显差别,宜于分开并列为两个领域。生态保护和建设领域宽广,内涵丰富,不仅要面对各种自然生态系统,也要面对人工生态系统以及多种生态系统复合的景观、区域和全球层次的生态问题。建议在当前情况下可以把"生态保护"和"生态建设"在不同需要的场合分别使用,也可为全面表述而合并使用。