济南市生态弹性力评价研究

城市生态弹性力是指城市生态系统的自我维持、自我调节及其抵抗外界各种压力和扰动能力的大小, 是城市生态承载力研究的基础。以济南市为研究对象, 采用主成分分析法, 对济南市生态弹性力现状进行了综合评价。结果表明: 2000-2011 年间, 济南市的生态弹性力虽有所波动, 但总体呈现上升趋势, 生态弹性力指数由2000 年的–0.45增至2011 年的0.26, 表明济南市的生态环境质量得到很大改善。论文最后根据生态弹性力的影响因素提出了提高生态弹性力的相关治理对策。     

陕北煤炭基地榆神矿区生态系统弹性力时空演变分析

陕北榆神矿区是我国重要的煤炭生产基地,生态环境脆弱,分析煤炭开采对该区域生态系统稳定性的影响对矿区生态修复具有重要意义。以榆神矿区所在流域为研究对象,基于近10年土地利用确定了工矿活动直接和间接影响区的时空演变特征,通过建立生态弹性力指标体系,结合空间主成分分析法综合评估了工矿活动对矿区生态系统弹性力的影响。结果表明：（1）近10年研究区生态环境明显改善,林地草地面积明显增加,但是煤炭开发用地也大幅增加,从8.4 km²增加至14.2 km²;（2）榆神矿区生态系统弹性力主要受植被覆盖度和地下径流量的影响,2009-2015年,煤炭开发直接影响区和间接影响区生态弹性力呈下降趋势,相比之下,2018年煤炭开发不同影响区生态弹性力明显增加;（3）煤炭开采活动引发的地质环境问题致使矿区生态环境退化,导致煤炭开发直接影响区生态弹性力低于间接影响区,平均低9.23%,因此及时采取修复治理措施降低煤炭开发引起的地质环境问题对改善矿区生态环境至关重要。研究结果可为榆神矿区的生态保护管理与健康可持续发展提供决策参考。     

鄂尔多斯市生态弹性力评价研究

生态弹性力是研究区域生态承载力的基础, 它反映了生态系统的自我维持和调节能力, 是区域可持续发展的生态支持要素。以鄂尔多斯市为研究对象, 采用目标分层法从气候、水文、植被和土壤4方面选取年降水量、年平均气温、日照时数、地表水资源量、地下水资源量、森林覆盖率和土地生产力7个指标构建生态弹性力评价指标体系, 运用主成分分析法确定影响生态弹性力动态变化的3个主成分, 通过各主成分的贡献率及各指标的特征向量确定各主成分及指标权重, 对鄂尔多斯市生态弹性力状况进行评价, 研究2008—2015年生态弹性力变化特征。结果表明, 鄂尔多斯市生态弹性力指数整体具有上升趋势, 由2008年的0.372升至2015年的0.401, 但波动幅度较大并呈现阶段性变化, 2011年前基本呈下降状态, 2011年降至研究时段内的最低值0.233, 随后上升, 2013年达到0.737为研究时段内的最高值, 2013年后又呈下降状态。第一主成分整体呈上升趋势与生态弹性力变化趋势相似, 第二、三主成分变化波动强烈且呈下降状态。生态弹性虽有所提高, 但生态系统稳定性较差, 区域生态系统的抗干扰和自我调节能力不稳定。水资源供给能力是影响生态弹性力波动的首要影响因素, 生态环境质量的上升是生态弹性力提高的主要驱动因素。建议未来应合理配置资源, 提高水资源利用率, 增强区域生态系统自我调节能力; 继续提高生态环境质量, 调整产业结构, 以实现鄂尔多斯可持续发展。     

水电梯级开发对陆域生态弹性力的影响研究

基于秋香江2000、2005、2010和2015年四个时期的遥感影像及气象、水文数据,利用生态弹性力模型,对其流域及200米、500米岸边带的景观格局和生态弹性力进行分析比较,揭示水电梯级开发对其陆域生态弹性力的影响。结果表明:2000—2015年期间秋香江流域的生态弹性力呈现逐渐下降趋势,尤其在2010—2015年间更为明显,说明其生态系统的自我调节能力不断弱化;岸边带的生态弹性力呈现先下降后上升再下降的趋势,表明研究期间岸边带生态系统的自我调节能力有所提高;同期相比,秋香江200米岸边带的生态弹性力最高,其次是500米岸边带,最低的则是整个流域。2000—2015年秋香江流域及岸边带的生态弹性力有所波动,但总体变化不大,水电梯级开发建设未对研究区的陆域生态产生明显影响。     

安徽省生态弹性力时空变化及影响因素研究

社会经济快速发展带来的环境问题使人们日益重视生态环境保护与修复。基于生态弹性力的概念, 从生境、水文及 气候等 3 个方面构建了生态弹性力评价指标体系, 并运用层次分析法(AHP)得到各个指标在生态弹性力评价中的权重。以安徽省为例, 对生态弹性力的时空变化及影响因素进行了分析和评价。结果表明, 在 1995—2014 年间,安徽省生态弹性力呈现下降趋势, 主要是受土地利用变化如耕地和林地减少、建设用地增加的影响, 同时地下水资源量的减少对生态弹性力下降有很大作用。从空间分布来看, 安徽省生态弹性力由南向北呈现递减规律, 空间上的差异主要受水资源量和土地利用类型的影响。该研究结果可为安徽省生态弹性力的治理与保护提供科学参考。     

河流生态系统健康及其评价

概括了河流生态系统健康概念的涵义,详细介绍了以着重藻类、无脊椎动物、鱼类为主要指示生物的河流生态系统健康的评价方法,并就其评价管理将这些方法分为预测模型法（predictive models）和多指标法（multimetrics两大类,提出了河流健康评价方法的发展方向,以及我国应尽快开展的研究工作。     

生态系统综合评价的内容与方法

生态系统综合评价是系统分析生态系统的生产及服务能力,对生态系统进行健康诊断,做出综合的生态分析和经济分析,评价其当前状态,并预测生态系统今后的发展趋势,为生态系统管理提供科学依据。从总体上讲,综合评价更强调生态系统一系列产品与服务功能之间的权衡,具有很强的实践意义。许多学者对不同的生态系统服务功能进行了经济价值评估,但缺乏对生态系统的产品、服务、健康与管理之间关系的进一步探讨。对生态系统服务功能评价、健康评价的生态管理与预测进行了系统论述,目的是提出生态系统综合评价的框架,指导生态系统评价行动及生态系统管理。     

基于GIS的榆林地区景观格局动态变化

采用陕西省1982和1998年2期土地利用图(1∶500 000)截取榆林地区的部分,借助相关地形图和野外实地调查资料,利用地理信息系统软件ArcView 3.2和ArcInfo 7.1,对其景观分类进行处理与分析。结果表明,1982~1998年,草地和林地的面积显著增加,沙地的面积减少最大。破碎化程度仍然较为严重,景观形状趋于复杂,多样性和均匀度有所降低,但幅度不大,其中灌溉水田、旱地、园地、林地、水体、盐碱地、沙地、裸土岩地主要向草地转变;水浇地、草地主要向旱地转变;居民地的增加主要来自旱地;工矿用地的主要增加来自盐碱地。     

基于案例的中国森林生态系统服务功能评价

基于《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008),搜集得到全国101个案例点的森林生态系统服务功能价值评估数据,并依据价值系数对森林生态系统服务功能进行综合分析.结果表明:中国森林生态系统服务功能单位面积总价值为6.11万元·hm^-2,各项服务功能单位面积价值高低排序为涵养水源(2.44万元·hm^-2)>保育土壤(1.15万元·hm^-2)>生物多样性保护(1.00万元·hm^-2)>固碳释氧(0.98万元·hm^-2)>净化大气环境(0.28万元·hm^-2)>森林游憩(0.23万元·hm^-2)>森林防护(0.19万元·hm^-2)>积累营养物质(0.16万元·hm^-2),其中,涵养水源、保育土壤、生物多样性保护和固碳释氧是中国森林生态系统的主导服务功能.保护区森林生态系统服务功能单位面积价值高于县域,保护区的建立对于生物多样性保护和服务功能的发挥具有促进作用,但其在森林游憩功能上还存在不足,需要进一步提升.不同自然地区森林生态系统的主导服务功能存在差异,各项服务功能在空间上表现出不同的分异特征,其中,华南地区森林生态系统的单位面积总价值最高,为11.36万元·hm^-2.服务功能总价值与森林面积、森林蓄积量之间的幂回归相关系数(R²)分别为0.905(P<0.01)、0.860(P<0.01),说明森林面积和蓄积是影响森林生态系统服务功能及其总价值的两个重要因素;此外,纬度和年均降水量都对服务功能单位面积价值存在显著影响.     

沙坡头地区人工林生态系统健康的评价分析

生态系统健康是生态环境管理的一个新问题。健康的生态系统意味着生态系统能正常发挥功能,实现生态系统的最佳服务。生态系统健康可以通过活力、组织和恢复力3个特征来测定。以沙区植物为研究对象,选择植物的新生枝长、株高、基径、冠幅和水分生态位适宜度等,作为评价生态健康的主要指标,建立了新的评价方法。依据试验进行计算,结果表明：油蒿与柠条混播下,具有较高的健康指数;单播情况下,以密度为2500株／hm^2的柠条样地具有较高的健康指数。该结果为沙区人工植被生态健康与可持续发展提供定量依据。     

Species richness facilitates ecosystem resilience in aquatic food webs

1. Many studies indicate that biodiversity in ecosystems affects stability, either by promoting temporal stability of ecosystem attributes or by enhancing ecosystem resistance and resilience to perturbation. The effects on temporal stability are reasonably well understood and documented but effects on resistance and resilience are not. 2. Here, we report results from an aquatic mesocosm experiment in which we manipulated the species richness and composition of aquatic food webs (macrophytes, macro‐herbivores and invertebrate predators), imposed a pulse disturbance (acidification), and monitored the resistance (initial response) and resilience (recovery) of ecosystem productivity and respiration. 3. We found that species‐rich macroinvertebrate communities had higher resilience of whole‐ecosystem respiration, but were not more resistant to perturbations. We also found that resilience and resistance were unaffected by species composition, despite the strong role composition is known to play in determining mean levels of function in these communities. 4. Biodiversity’s effects on resilience were probably mediated through complex pathways affecting phytoplankton and microbial communities (e.g. via changes in nutrient regeneration, grazing or compositional changes) rather than through simpler effects (e.g. insurance effects, enhanced facilitation) although these simpler mechanisms probably played minor roles in enhancing respiration resilience. 5. Current mechanisms for understanding biodiversity’s effects on ecosystem stability have been developed primarily in the context of single‐trophic level communities. These mechanisms may be overly simplistic for understanding the consequences of species richness on ecosystem stability in complex, multi‐trophic food webs where additional factors such as indirect effects and highly variable life‐history traits of species may also be important.     

Assessment of ecosystem resilience to hydroclimatic disturbances in India

Recent studies have shown an increasing trend in hydroclimatic disturbances like droughts, which are anticipated to become more frequent and intense under global warming and climate change. Droughts adversely affect the vegetation growth and crop yield, which enhances the risks to food security for a country like India with over 1.2 billion people to feed. Here, we compared the response of terrestrial net primary productivity (NPP) to hydroclimatic disturbances in India at different scales (i.e., at river basins, land covers, and climate types) to examine the ecosystems’ resilience to such adverse conditions. The ecosystem water use efficiency (WUE_e: NPP/Evapotranspiration) is an effective indicator of ecosystem productivity, linking carbon (C) and water cycles. We found a significant difference (p < .05) in WUE_e across India at different scales. The ecosystem resilience analysis indicated that most of the river basins were not resilient enough to hydroclimatic disturbances. Drastic reduction in WUE_e under dry conditions was observed for some basins, which highlighted the cross‐biome incapability to withstand such conditions. The ecosystem resilience at land cover and climate type scale did not completely relate to the basin‐scale ecosystem resilience, which indicated that ecosystem resilience at basin scale is controlled by some other ecohydrological processes. Our results facilitate the identification of the most sensitive regions in the country for ecosystem management and climate policy making, and highlight the need for taking sufficient adaptation measures to ensure sustainability of ecosystems.     

Linking remotely sensed ecosystem resilience with forest mortality across the continental United States

Episodes of forest mortality have been observed worldwide associated with climate change, impacting species composition and ecosystem services such as water resources and carbon sequestration. Yet our ability to predict forest mortality remains limited, especially across large scales. Time series of satellite imagery has been used to document ecosystem resilience globally, but it is not clear how well remotely sensed resilience can inform the prediction of forest mortality across continental, multi-biome scales. Here, we leverage forest inventories across the continental United States to systematically assess the potential of ecosystem resilience derived using different data sets and methods to predict forest mortality. We found high resilience was associated with low mortality in eastern forests but was associated with high mortality in western regions. The unexpected resilience–mortality relation in western United States may be due to several factors including plant trait acclimation, insect population dynamics, or resource competition. Overall, our results not only supported the opportunity to use remotely sensed ecosystem resilience to predict forest mortality but also highlighted that ecological factors may have crucial influences because they can reverse the sign of the resilience–mortality relationships.     

基于生态系统服务的生态安全格局构建与生态韧性评估——以长株潭城市群为例

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义,科学评估生态韧性是城市高质量发展的重要议题之一。以长株潭城市群为研究对象,基于"源地识别-阻力面构建-廊道提取"的生态安全格局构建模式,定量评估固碳释氧、土壤保持和水源涵养三项生态系统服务功能以识别源地,结合自然和人为因素构建阻力面,使用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道,提出了一套基于生态安全格局构建过程的生态韧性评估框架,并结合Fragstats和Conefor Sensinode软件对其进行综合评价。研究结果显示:(1)长株潭城市群共55块生态源地,面积为7747.75km²,占城市群总面积的27.58%,东部和南部源地较为集中,西部较分散,林地是生态源地的主要组成部分;生态廊道共113条,廊道总长度为1458.97km,平均长度为12.91km,主要分布于研究区西部和北部。(2)结合生态源地和生态廊道构建了长株潭城市群"一心一环"生态安全格局,可有效缓解长株潭城市群中部生态用地 "空心化"的格局。(3)研究区55块生态源地的韧性指数介于0.1265-0.4682之间,空间上呈现出东高西低,南高北低的特征;113条生态廊道的韧性指数介于0.0027-0.8002之间,韧性指数较高的廊道主要分布在研究区东部和南部,韧性指数较低的廊道分布在西部、中部和北部。西部和中部或将成为影响长株潭城市群生态安全的关键区域,在城市规划过程中应重点关注。研究结果对优化城市空间布局、维护区域生态安全和促进区域一体化发展具有重要意义,并为区域生态韧性的评估提供了新的思路。     

长三角城市群城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调关系

厘清城市洪涝韧性与生态系统服务之间耦合协调关系,可为城市防洪减灾和生态文明建设提供重要决策参考。综合运用基于麻雀算法的投影寻踪模型、InVEST模型和耦合协调度模型,在分析2000-2020年长三角城市群的城市洪涝韧性与水源涵养、水质净化、土壤保持和气候调节四种生态系统服务时空格局基础上,尝试探索两者耦合协调关系及其时空演变特征。研究发现:(1)长三角城市群的城市洪涝韧性水平呈现"N"型增加趋势,并呈现"上海>江苏>浙江>安徽"的空间格局,表明经济水平越高的城市展现出更强的洪涝韧性,经济是影响城市洪涝韧性波动的主要因素,而自然韧性成为城市洪涝韧性提升的关键短板;(2)生态系统服务存在显著的空间异质性,高植被覆盖的南部地区提供了更高的生态系统服务,从时间维度看其空间分布是稳定的,水源涵养和水质净化服务总体呈向好趋势,土壤保持服务整体呈现倒"N"型增加,气候调节服务呈现微弱的下降趋势;(3)城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调度在研究期内较为稳定,且与生态系统服务的时空变化趋于一致,呈现"南高北低、由西南向东北逐渐减弱"的趋势,生态系统服务较高的城市,表现出更好的耦合协调性,且随着生态系统服务的增加而改善。因此,长三角城市群有必要从提高生态系统服务功能的角度出发,因地制宜、分类施策,促进城市洪涝韧性与生态系统服务的协调发展。     

水坝对河流生态系统服务功能影响评价

客观评价水坝对河流生态系统服务功能的影响问题,对完善我国水利工程环境影响评价和保护河流生态系统具有重要意义。根据水坝对河流生态系统服务功能影响的特点,建立了评价指标体系,以2002年为评价基准年份,对全国水坝对河流生态系统服务功能影响进行了评估。结果表明,防洪和水力发电是水坝的主要功能,两者分别占其正面影响的53．94％和26．77％;供水、减少有害气体排放和内陆航运等,也是水坝的重要功能。水库泥沙淤积的负面影响最大,年损失值为-508．63×10^8元;其次是水库淹没,从生态系统的角度进行核算,年损失值为-56．65×10^8元;水坝对河流生态系统的占据也是其重要的负面影响,年损失值为-10．43× 10^8元。     

秦岭森林生态系统服务价值的时空演变

以1984、2000、2005和2014年的Landsat TM影像为数据源,使用ERDAS软件中的监督分类方法获得秦岭土地利用类型分布图;从时间和空间角度对单位面积生态系统服务价值当量因子进行区域修正,并利用植被覆盖度进行逐像元二次修正后,运用RS和GIS技术计算1984—2014年秦岭森林生态系统服务价值,所得结果利用敏感性指数进行验证.结果表明: 1984—2014年,研究区森林面积约占总面积的77%,耕地和建设用地面积变化最明显;秦岭生态系统总服务价值逐年增长,研究期间共增长1.68×10¹⁷元,增长速率最快的森林生态系统服务价值的贡献率为93.8%,水域和草地的贡献率分别为1.6%和1.3%;生态系统服务价值在空间分布上呈现出随距研究区边界距离增大而增长的状态,且与秦岭土地利用类型的空间分布和单位面积价值基本一致;各项服务功能的年变化率相差不显著,4大生态系统功能中,调节服务价值对生态系统总服务价值的贡献最大(62.7%～65.8%),而气候调节服务价值变化最大,增加4.91×10¹⁶元;敏感性指数均小于1,表明修正后的服务价值指数较稳定,估算结果较可靠.秦岭森林生态系统服务价值巨大,加强森林生态系统的保护是维持秦岭生态系统稳定的有效措施.     

海河流域森林生态系统服务功能评估

森林生态系统在流域中发挥着极其重要的生态作用,为流域发展提供着巨大的服务功能。本研究根据生态系统服务功能的内涵,建立了流域森林生态系统服务功能评价指标体系,利用市场价值法、影子工程法和生产成本法等,定量评价了海河流域森林生态系统服务功能的经济价值。结果表明：海河流域森林生态系统总价值2349.4亿元,其中直接价值358.7亿元,间接价值1990.7亿元。从不同的服务功能类型来看,其价值量大小依次为：涵养水源>固碳释氧>环境净化>提供产品>土壤保持>营养元素循环;从不同的森林类型来看,其价值量大小依次为：松柏类>灌丛>栎类>桦木类>混交林>杨树类>松杉类。但是从各种森林类型单位面积价值量来看,大小依次是：松杉类>松柏类>桦木类>混交林>栎类>杨树类>灌丛。从研究结果来看,海河流域森林生态系统服务功能价值巨大,该结果有利于加强人们对森林生态系统的认识,可以为流域生态系统管理、生态保护和生态补偿提供依据。     

生态系统稳定性定义剖析

生态系统稳定性是理论生态学的焦点问题之一 ,综述和剖析生态系统稳定性的定义 ,对已有的定义进行了改进。生态系统稳定性是不超过生态阈值的生态系统的敏感性和恢复力。在这个概念中涉及到 3个概念 :生态阈值、敏感性和恢复力 ,阈值是生态系统在改变为另一个退化 (或进化 )系统前所能承受的干扰限度 ;敏感性是生态系统受到干扰后变化的大小和与其维持原有状态的时间 ;退化生态系统的恢复力就是消除干扰后生态系统能回到原有状态的能力 ,包括恢复速度和与原有状态的相似程度。在保护生态学中 ,阈值与恢复力的定义具有广泛的应用 ,特别是生态系统受到负面的干扰后而退化 ,退化的生态系统逐步恢复的过程可以利用恢复力来测定 ;而保护的成果就是力图避免干扰超过系统的阈值而达到一个实际的演替     

中国北方草地生态系统服务评估

北方草地是我国天然草地主体部分,其生态功能对提升生态系统稳定性、保障国家生态安全具有重要的作用。在北方草地生态功能分区基础上,开展2011-2015年不同功能区内防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态功能评估,探明其现状和空间格局,为北方草地生态功能分区研究提供评估数据,也为推进草地生态系统保护与修复工作提供科技支撑。结果表明：（1）北方草地防风固沙能力为32.44 t hm^-2 a^-1,防风固沙量为89.22亿t/a。半干旱草原区防风固沙能力和固沙量最大,分别为68.76 t hm^-2 a^-1和29.16亿t/a,其固沙量占北方草地固沙总量的32.68%。（2）北方草地土壤保持能力为124.5 t hm^-2 a^-1,土壤保持量为243.59亿t/a。土壤保持功能的空间异质性较大,暖性灌草丛区土壤保持能力最大,为431.52 t hm^-2 a^-1;高寒草甸区土壤保持量最多,为105.36亿t/a,占北方草地土壤保持总量的43.19%。（3）北方草地水源涵养能力为93.03 m³ hm^-2 a^-1,水源涵养量为288.98亿m³/a。高寒草甸区和高寒草原区水源涵养能力较大,分别为211.09 m³ hm^-2 a^-1和118.04 m³ hm^-2 a^-1。两个区域的水源涵养量也较多,分别为125.36亿m³/a和72.13亿m³/a,合占北方草地水源涵养总量的68.34%。整体上,北方半干旱草原区、暖性灌草丛区、高寒草甸区和高寒草原区对发挥我国草地防风固沙、土壤保持、水源涵养等生态多功能效益、提升生态系统服务和稳定性具有极其重要的作用。