黄淮海湿地生态系统服务与生物多样性保护格局的耦合性

研究生物多样性格局与生态系统服务格局之间的空间耦合效应,探讨以生物多样性保育为核心目标的自然保护体系同时能多大程度满足对生态系统服务功能的维护和支撑,已成为自然保护领域新的热点关注问题。目前研究多限于陆域生态系统,其方法难以适用于湿地生态系统。以黄淮海湿地——这一高强度人类活动的区域为研究区,基于湿地生态系统的横向连接度、纵向连接度(2D)以及结合地下水的垂向连接度(3D),对黄淮海地区湿地具有的生态系统服务功能进行了空间评估和分析,识别出具有重要意义的生态系统服务功能区域,结合现有保护区分布情况进行空间分析,评价现有保护区对生态系统服务功能的支持程度,即生物多样性保护与生态系统服务功能重点区域的空间耦合性。研究结果表明:目前湿地保护区并未有效覆盖湿地生态系统关键区域,湿地生态系统服务关键格局也存在大量明显的保护空缺。同时,随着2D到3D延伸,保护区对生态系统服务功能的支持程度也稍有提高,这与系统保护规划中选择不同保护目标后保护规划格局发生变化的情况类似,而生态系统服务功能的"热点地区"(重要区域)与保护生物学中所指的物种保护的热点地区类似,这表明生态系统服务功能的规划和保护也可以借鉴保护生物学中系统保护规划的理论和方法,为后续研究提供参照。     

湿地生态系统服务功能的价值评估

湿地生态系统服务功能的价值评估是目前生态学研究的热点领域之一。综述国内外湿地生态系统服务功能、价值相关研究成果,在此基础上,着重评述了湿地生态系统服务功能价值评估方法研究进程和价值评价2个方面的内容,给出了不同评估方法的特点,并对湿地生态系统服务功能价值评价涉及的价值排序、价值系数、价值动态各个侧面的研究分别予以评述,基于此对今后研究提出展望：明确主导服务功能价值、加强价值影响因素分析、开发价值动态模型、构建生态补偿机制、探讨人工湿地生态系统的服务功能价值流的变化。旨在加深对湿地生态系统服务功能价值的认知,为人类与湿地环境的可持续发展提供必要的理论支持。     

红树林生态系统服务功能研究综述

红树林湿地是热带亚热带地区陆地生态系统向海洋生态系统过渡的重要生态系统,具有重要的生态环境服务功能。由于其特殊的生态功能和较高的经济、社会价值,近年来成为湿地生态学研究的热点。本文对红树林生态系统在生产有机物、维持热带亚热带河口生态系统、降低风速以及海水流速、防治和减轻灾难、截留碎屑形成陆地、保护海堤、吸附污染物净化水体、提供多种生境、维护生物多样性,以及形成优美的环境开展生态旅游等几个方面的生态服务功能进行了综述,旨在为红树林资源的保护与合理利用提供参考。同时指出,对红树林的上述生态服务功能的内在生态学过程与效应及其价值评估尚需要开展更深入的研究。     

生物多样性与生态系统多功能性的关系研究进展

生物多样性与生态系统功能关系是生态学研究的热点之一,以往研究多关注生物多样性与单一生态系统功能之间的关系,然而生态系统能够同时提供多种功能和服务即生态系统多功能性(ecosystem multifunctionality, EMF),仅考虑单一生态系统功能会低估生物多样性的重要性。近年来,EMF研究的重要性受到更多重视,生物多样性与生态系统多功能性(biodiversity and ecosystem multifunctionality, BEMF)关系成为生态学研究新的热点。梳理近15年的研究发现,不同维度、不同尺度的单一或多营养级生物多样性均会对EMF产生显著的影响,并且在全球变化的背景下,自然干扰与人为干扰均会影响生物多样性与生态系统多功能性从而改变BEMF关系,EMF测度方法的差异也可能导致BEMF关系的不一致。生物多样性维度(尺度)选择的局限、不同EMF测度方法的认知差异、BEMF时空数据库的缺乏以及BEMF关系研究方法的单一等问题阻碍了BEMF关系的深入探究。未来研究应对现有测度方法进行深入比较并发展通用的新方法,深入探究多维度、多尺度生物多样性对EMF影响的综合作用。此...     

土壤病毒之奥秘:研究进展、挑战及未来展望

土壤病毒是土壤生物多样性的重要组成部分,数量繁多,在调控微生物多样性、群落组成和养分循环等方面具有重要的生态功能。然而,由于土壤自身的复杂性及其动态变化特征,病毒在土壤生态系统中发挥的功能及其作用机理,一直是该研究领域的薄弱环节,也是当前土壤生物学、微生态学和环境科学等领域的研究热点和前沿。近年来,分子生物学技术的突破及生态学理论的广泛应用极大地推动了土壤病毒研究领域的发展。为客观全面地分析土壤病毒研究领域的动态和热点,本研究借助文献计量分析方法,对土壤病毒研究现状及热点进行了综述,展示了土壤病毒研究的发展态势,并结合土壤环境特征,对土壤病毒研究领域未来发展方向进行了展望,主要包括土壤病毒多样性、生物学特征、环境影响因素、作用机制及其在农业上的应用。随着多学科交叉融合及研究技术手段的进步,土壤病毒研究迎来了一个高速发展阶段,而土壤病毒研究在养分循环、生态系统服务及生物调控等方面所取得的重要成果,可以更好地服务于土壤健康以及碳中和计划。     

我国湿地评价研究综述

湿地评价研究已成为新世纪湿地科学前沿研究领域的热点问题。近年来 ,随着对湿地认识的不断深入 ,我国湿地评价研究内容不断丰富 ,研究水平提高幅度较大 ,研究方法由过去仅局限于湿地特征描述的定性评价 ,发展到湿地价值评价、湿地生态系统健康评价、湿地环境影响评价以及湿地生态风险评价等方面 ,3S技术和数学方法在湿地评价研究中也得到了较为广泛的应用。今后我国湿地评价研究应侧重于湿地评价理论、湿地评价指标体系和模型、湿地对比评价研究、退化湿地评价研究、湿地与全球气候变化以及新技术和新方法应用等方面     

城市生态系统修复研究进展

城市生态系统是社会-经济-自然复合生态系统。城市生态系统修复的实质是协调好城市复合生态系统的自然过程、经济过程和社会过程之间的关系,促进复合生态系统的各方面协调高效可持续发展。以城市绿地、城市湿地、城市废弃地三类主要的城市生态空间为对象,论述了城市生态系统修复的研究进展,提出当前城市生态系统修复存在以人工修复技术为主、自然修复不足、机理和量化研究缺乏、理论和应用脱节、管理机制不健全、复合生态系统理论体现不足等问题。梳理了当前城市生态系统修复的研究热点,包括城市生态系统修复机理、城市生态资产与生态系统服务、城市生态系统质量和健康、问题导向的生态修复、面向人类福祉的生态修复、生态修复多学科融贯,以及新方法和新技术的应用等几个方面。提出了城市生态修复与管理的相关对策和建议,可为我国城市生态系统修复的研究和实践提供参考。     

红树林生态系统遥感监测研究进展

随着现代遥感技术的迅速发展,遥感监测已经成为红树林生态系统变化监测的重要手段和方法。从遥感技术在生态系统变化监测应用领域入手,综述了国内外红树林遥感监测的发展历程,系统总结了遥感技术在红树林湿地动态、种间分类、群落结构(叶面积指数、冠幅、树高等)、生物量、灾害灾情(病虫害、风暴潮等)、景观格局动态、驱动力、红树林湿地保护与管理等领域应用现状,归纳了不同应用领域遥感监测的理论、方法及研究现状。指出我国在红树林遥感监测中存在的不足。提出红树林遥感监测应在分类标准体系规范化、分类精度提升、红树林生态学特征参数(物种多样性、优势度等)、生态系统环境空间演变过程及遥感监测的尺度效应方面加大研究力度。充分发挥区域综合监测模型在红树林生态系统变化遥感监测中的作用。     

中国河口湿地研究现状及展望

河口湿地由于其发育和形成过程较为特殊,加上其丰富的动植物资源以及重要的经济地位,已成为我国湿地研究领域的一个新热点.本文在分析中国河口湿地分布与特征的基础上,从河口湿地生物多样性、河口湿地生态过程及动态变化、河口湿地的形成和发育机制、河口湿地景观格局及动态演变、河口湿地恢复与重建、河口湿地的人地关系、河口湿地与全球变化、河口湿地评价以及数字河口湿地建设等方面总结了我国河口湿地研究现状.尽管中国河口湿地研究的方向和成果已经比较丰富,但与国外相比,在技术和理念上还存在一定差距.结合国外河口湿地研究的最新动态,提出了中国河口湿地未来研究的4个重要方向：河口湿地的人地关系、河口湿地的恢复和重建、河口湿地与全球变化以及河口湿地综合信息系统建设.     

植物功能性状与湿地生态系统土壤碳汇功能

湿地生态系统碳平衡对气候变化极为敏感,是陆地生态系统碳循环响应全球变化的重要环节。然而,湿地生态系统碳汇调节机制仍不十分清楚,并且对影响因子的研究多集中在非生物因子上。综述了植物功能性状和功能性状多样性对湿地生态系统土壤碳汇功能的影响,阐明了生物因子对生态系统碳循环响应全球变化的重要性,介绍了植物功能性状对生态系统碳输入和输出过程的影响,简述了植物功能性状多样性的研究现状及其在指示生态系统碳汇功能现状和预测未来趋势等方面的应用。从优势植物、植物种间关系和植物-微生物种间关系3方面总结了植物功能性状多样性直接和间接影响生态系统碳循环的途径。展望了植物功能性状和功能性状多样性与湿地生态系统土壤碳汇功能的研究前景。     

A review of methodologies and success indicators for coastal wetland restoration

Coastal wetlands are considered to be amongst the most productive ecosystems and can provide invaluable ecological services. However, coastal wetlands are listed amongst the most threatened ecosystems suffering from anthropogenic activities. The loss or degradation of coastal wetlands has drawn a high level of attention to wetland restoration. Improvement of the structure and function of degraded, damaged and destroyed wetlands may be achieved through ecological restoration. Large numbers of restoration projects have been conducted worldwide based on different restoration goals and different methods. It is undoubtedly important to evaluate whether coastal wetland restoration is successful. However, coastal wetland restoration assessment has become challenging because of current disagreement on definitions and concepts of restoration evaluation. We reviewed the methodology of coastal wetland restoration and criteria for success evaluation, and then summarized the issues for current wetland restoration and success evaluation based on literature review. Moreover, we used an estuarine wetland affected by urbanization as a sample to demonstrate how to establish a success indicator system for guiding wetland restoration and evaluating the success of wetland restoration.     

湿地退化研究进展

受经济发展、城市扩张、气候变化的影响,湿地退化已经成为全球性现象,是当前国际湿地科学前沿领域的热点。从湿地退化标准、退化特征、退化分级、退化过程、退化机理、退化监测体系、退化评价指标与指标体系、退化监测新技术及其生态恢复理论与技术9个方面系统地介绍了当前湿地退化研究进展。结果表明湿地退化过程、退化机理、退化评价指标体系和退化湿地监测、恢复与重建研究是当前研究的重点,在未来相当长的时间内,全球气候变化、湿地退化的微观过程与机理、湿地生态系统的可持续利用将会是重要的研究方向。最后就我国当前湿地退化研究存在的问题进行了分析,并提出近期湿地退化研究亟待开展的11项研究工作,供我国湿地退化研究工作者参考。     

基于CiteSpace的湿地恢复研究进展

由于人类活动、气候变化等影响,全球湿地退化不断加剧,关于湿地恢复的相关研究也越来越多,但缺乏系统的文献梳理,对研究领域的热点演变特征及发展趋势认识不足。基于文献计量学软件CiteSpace.5.5R2及中国知网(CNKI)和Web of Science核心数据库检索的文献数据,对湿地恢复领域的发文量、作者群、发文机构、文献共被引、高频关键词及突现等进行可视化分析。结果表明：(1)国内外关于湿地恢复研究的发文量总体上均呈现增长趋势,2008年之后发文量均显著提升,国内研究较国外晚了近10年,但发展迅速,国际影响力提升较快;(2)国外主要研究机构包括United States Geological Survey、Louisiana State University、University Florida、University Wisconsin等,均为美国机构,形成了以William JM-John WD、Zedler JB、Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers、Jeffrey WM等核心研究团队;国内以中国科学院、北京师范大学、中国林业科学研究院为主,形成了崔保...     

Structural and functional loss in restored wetland ecosystems

Wetlands are among the most productive and economically valuable ecosystems in the world. However, because of human activities, over half of the wetland ecosystems existing in North America, Europe, Australia, and China in the early 20th century have been lost. Ecological restoration to recover critical ecosystem services has been widely attempted, but the degree of actual recovery of ecosystem functioning and structure from these efforts remains uncertain. Our results from a meta-analysis of 621 wetland sites from throughout the world show that even a century after restoration efforts, biological structure (driven mostly by plant assemblages), and biogeochemical functioning (driven primarily by the storage of carbon in wetland soils), remained on average 26% and 23% lower, respectively, than in reference sites. Either recovery has been very slow, or postdisturbance systems have moved towards alternative states that differ from reference conditions. We also found significant effects of environmental settings on the rate and degree of recovery. Large wetland areas (>100 ha) and wetlands restored in warm (temperate and tropical) climates recovered more rapidly than smaller wetlands and wetlands restored in cold climates. Also, wetlands experiencing more (riverine and tidal) hydrologic exchange recovered more rapidly than depressional wetlands. Restoration performance is limited: current restoration practice fails to recover original levels of wetland ecosystem functions, even after many decades. If restoration as currently practiced is used to justify further degradation, global loss of wetland ecosystem function and structure will spread.     

地形因子对盐城滨海湿地景观分布与演变的影响

地形作为景观结构和空间格局的重要影响因子,不仅为景观格局的形成提供基础,其空间特征也影响着景观的演变过程.基于2002、2011年地形高程信息和遥感影像,运用GIS技术,并结合分布指数,分析了盐城滨海湿地景观分布与演变对地形因子的响应特征.结果表明:①盐城淤泥质滨海湿地总体地形变化平缓,海拔0-2.5m的区域占整个研究区面积的97％以上.其中,米草带主要分布于0.9-1.5m,碱蓬带主要分布于1.5-2.lm,而芦苇带则主要分布于2.1-2.7m.②2002-2011年9年间湿地景观时间变化明显,其中,芦苇面积增加了3倍,碱蓬面积由26.80％骤降至11.51％,同期,米草面积则增加了50％之多.③湿地景观空间分布特征与地形关系比较明显.其中,米草空间分布向0.6-1.2m区间演变,显示出强烈的向低海拔区间扩张的趋势;碱蓬分布范围随地形的升高总体上呈下降趋势;芦苇在地形较高区间上的分布指数增长迅速,其优势分布区间向2.1-3.0m扩展.     

A method to prioritize and monitor wetland restoration for water-quality improvement

Wetland restoration can improve water quality by reducing concentrations of sediment, total phosphorus, and nitrate in runoff. Managers need a simple method to choose among many possible restoration sites, particularly in large agricultural basins covering thousands of square kilometers. The purpose of this paper is to outline a method for prioritizing and monitoring wetland restoration sites in light of the factors that affect water-quality improvement by wetlands. These factors are categorized as loading factors, path factors, and process factors. The method for prioritizing wetland restoration sites depends primarily on assessing the potential effectiveness of the wetland for improving water quality. Three types of effectiveness are considered: problem effectiveness (is the site in an area with known water-quality problems?), function effectiveness (is the site likely to improve water quality more or less than other sites?), and information effectiveness (does the site fit within an overall research plan to gain information on how wetlands improve water quality?). The variables of hydraulic residence time, hydraulic flux, and wetland area, volume, and average depth are combined into a single variable termed and used as a proxy for estimating the relative function effectiveness of potential restoration sites. Monitoring restoration sites is targeted at establishing a minimum data set that can be collected consistently at different sites over time, and that can be used for inter-site comparison with simple statistical techniques. The Minnesota River Basin is used as an example throughout to demonstrate the types of data that are available to plan wetland restoration. While this paper focuses on the water-quality benefits, wetland restoration should be a multi-disciplinary effort to integrate other benefits of restoration, such as improvement of wildlife habitat and flood abatement.     

不同恢复措施对南滇池湿地冬季水禽多样性的影响

恢复受损湿地生态功能是国家湿地公园建设中的重要内容,修复措施的选用会对恢复效果产生重要影响。滇池是国内重要候鸟越冬区,受长期围垦以及城市扩张的影响,湖滨区域破坏严重,近年来湿地公园建设为滇池湖滨带恢复带来了契机,但各种恢复措施的效果仍有待明确。2017年冬季以昆明南滇池国家湿地公园及临近湿地为研究区域,设置了人工重建湿地、人工恢复湿地、自然恢复湿地以及自然湖泊湿地4个对照样区,基于冬季水禽多样性进行了湿地恢复效果评价,并从景观生态学角度对结果进行了分析。结果表明：自然湖泊湿地具有最高物种丰富度,其次为自然恢复湿地、人工恢复湿地和人工重建湿地。以Simpson多样性指数评价,自然恢复湿地的水禽多样性最高（0.60±0.03）,其次为自然湖泊湿地（0.46±0.04）和人工恢复湿地（0.34±0.04）,人工重建湿地水禽多样性最低（0.17±0.03）,由此可见自然恢复措施效果优于人工恢复和人工重建。从景观格局上分析,水禽多样性与道路面积（r=-0.735,P<0.01）、景观形状指数（r=-0.461,P<0.01）和景观分离度指数（r=-0.661,P<0.01）负相关,这也表明人为干扰程度、景观形状以及破碎化程度均会对水禽造成重要影响。建议在国家湿地公园规划和建设中,降低非湿地类景观尤其是道路对整体湿地景观的分割作用,提高湿地斑块的连接性和完整性以满足水禽的空间需求,对于湖泊型的湿地公园应加强对湖滨带沼泽生境的营造,以满足涉禽的生存需求,从而增加区域的鸟类多样性。     

A legacy of climate and catchment change: the real challenge for wetland management

Wetland managers are faced with an array of challenges when restoring ecosystems at risk from changing climate and human impacts, especially as many of these processes have been operating over decadal–millennial timescales. Variations in the level and salinity of the large crater lakes of western Victoria, as revealed over millennia by the physical, chemical and biological evidence archived in sediments, attest to extended periods of positive rainfall balance and others of rainfall deficit. The recent declines in the depth of these lakes have been attributed to a 15% decline in effective rainfall since AD 1859. Whilst some sites reveal state shifts following past droughts, the response of most wetlands to millennial-scale climatic variations is muted. Regional wetland condition has changed comprehensively, however, since European settlement, on account of extensive catchment modifications. These modifications appear to have reduced the resilience of wetlands limiting their capacity to recover from the recent ‘big dry’. These sedimentary archives reveal most modern wetlands to be outside their historical range of variability. This approach provides a longer-term context when assessing wetland condition and better establishes the restoration challenge posed by the impact of climate change and variability and human impacts.     

Biomanipulation: a useful tool for freshwater wetland mitigation?

1. Natural wetlands have traditionally been considered as efficient ‘ecological engineers’ for waste water treatment. However, the structure and function of many natural wetlands have been severely altered by the chronic exposure to pollutants, especially nutrients. 2. Despite the similarity of symptoms of eutrophied shallow lakes and wetlands, restoration strategies differ distinctly between these rather similar aquatic systems. Many of the tools applied in shallow lake restoration programs, for example biomanipulation, have received little attention in wetland management and restoration. 3. Although a strong conceptual basis for food web management exists, biotic interactions as influences on wetland communities have been largely neglected by wetland scientists and managers. 4. In this paper we show that biomanipulation may have a strong potential for wetland eutrophication abatement. This potential will be demonstrated by reviewing studies carried out in different wetland types in contrasting climatic regions. 5. We propose four different scenarios for when, where and why biomanipulation may be used to rehabilitate freshwater wetlands. These scenarios reflect different settings of hydrological variability, eutrophication sources and gradients of wind exposure and water colour.