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。     

生态系统服务价值评估的研究进展

自然资本、人力资本和人造资本是支持人类生存和发展的三大资本,与后两者对比而言,自然资本及由其提供的生态系统服务缺乏完善的经济价值评估系统。近年来,在生态学家和经济学家的共同关注下生态系统服务价值评估的研究已经取得较好的进展。本文从能量学和经济学两个方面介绍生态系统服务价值评估的理论基础,通过对研究案例的分析和总结,提出生态服务价值评估在方法和技术上的几个改进方面,主要包括生态服务单价的生物量订正法、空间尺度问题的转换、条件价值评估法的改进以及动态模拟模型的应用。生态系统服务价值评估还存在某些问题有待今后发展的理论和方法来改进和完善。     

生态系统服务评估方法研究进展

自然生态系统是人类生存不可或缺的支持系统,为人类提供了供给服务、调节服务、文化服务及支持服务,高质量的生态系统服务能促进人类社会的平稳、可持续发展,因此准确评估生态系统服务对生态系统多样性保护、区域规划以及管理整治有重要意义。文章在介绍生态系统服务概念及生态系统服务目前主要研究内容的基础上,重点总结回顾了国内外生态系统服务价值量和物质量评估方法,分别分析了当量因子法、功能价值法、能值法及模型法的利弊及适用范围,并对目前价值量评估忽视生态学机理、物质量方法模型构建不完善等问题进行了探讨,展望了建立信息共享平台以及充分利用数据处理技术,完善、综合利用价值量和物质量评估方法等未来拓展方向。     

辽宁省森林生态系统服务价值评估

基于森林生态系统的长期、连续定位观测,采用辽宁省2006年森林资源清查数据,利用中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范(LY/T1721—2008)》对辽宁省14个地市的主要植被类型生态系统功能进行了物质量和价值量评估.结果表明:2006年,辽宁省森林生态系统水源涵养、保育土壤、固碳制氧、营养物质积累、净化环境、生物多样性保护、森林游憩所提供的服务价值为2591.72亿元,分别为同年辽宁省林业总产值和同年辽宁省国内生产总值(GDP)的8.54倍和28.02%;涵养水源、生物多样性保护和固碳释氧价值合计占总服务价值的79.09%,是辽宁省森林主要的生态系统服务功能;经济林、灌木林的单位面积生态系统服务价值较小,但面积较大,其总生态系统服务价值不容忽视;冷杉林、水曲柳林、黄波罗林和核桃楸林是辽宁省典型地带性植被,具有较高的生物多样性价值;受气候等因素的影响,辽宁省西部森林面积及森林质量均低于东部.     

生态系统供给服务评估及经济价值测算

针对目前生态系统产品供给服务评估中缺乏空间表达、未考虑产品可获得性等不足,基于ArcGIS9.2,综合考虑生态系统产品的供、需两方面因素,构建了生态系统供给服务物质量和价值量的空间表达技术方法和评估模型,并对2000年丽江老君山地区的木材产品提供进行了分析.结果表明:2000年,老君山地区实际木材产品年供给服务总量为11.12×104m3.a-1,仅为年总蓄积增加量的3.2%;木材产品供给服务总价值为6669.27万元,其中以针叶林为主(90.41%).由于研究区东部人口及道路较密集,部分区域位于保护区外,且森林植被分布零散,供给服务物质量的空间分布呈"东高西低"格局.     

中国森林生态系统服务功能价值评估

森林作为陆地生态系统的主体,在全球生态系统中发挥举足轻重的作用,其服务功能价值的评估是研究的一个热点。本研究根据全国第5次资源清查资料(1994~1998年)及Costanza等人的计算方法估算了我国森林生态系统八项服务功能的总价值为30601.20×108yuan/a,其中间接价值是直接经济价值的14.94倍;在我国森林生态系统中,单位面积的各种森林生态系统所提供的年平均价值为23095.25yuan/(hm2·a)。在森林涵养水源、固碳释氧、营养物质循环、净化空气和保护土壤五项服务功能中,热带雨林、季雨林单位面积所提供的价值量最大为32417.45yuan/(hm2·a),温带荒漠单位面积所提供的价值最小为12507.90yuan/(hm2·a);在森林生态系统各项服务功能价值的贡献之当中,其大小顺序依次为:固碳释氧>净化空气>土壤保持>涵养水源>养分循环>林木、林副产品〉维持生物多样性〉森林游憩。该研究的目的在于尽快将自然资源和环境因素纳入国民经济核算体系而最终为实现绿色GDP提供基础,为我国可持续发展的政策与生态环境保护提供科学依据。     

生态系统服务价值评估的研究

随着自然资本和生态系统服务等概念的提出,生态系统服务价值评估已成为生态管理和保护的重要工具,可为管理者提供重要信息和决策参考。综述了生态系统服务价值评估的起源、意义、方法,并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

生态系统服务价值评估研究进展

生态系统服务价值评估是当前生态经济学和环境经济学的研究热点和焦点。在系统回顾国内外生态系统服务价值评估研究进展的基础上,从研究对象、价值构成、研究方法、时空过程等4个方面对生态系统服务价值评估的当前特征进行了分析,探讨了价值评估中评估基础、评价方法以及结论应用等问题。指出国内必须加强生态系统服务理论和方法研究。展望了未来生态系统服务价值评估研究和工作的重点领域。     

草地生态系统服务价值评估研究综述

草地生态系统是兼有生产和生态两个功能的特殊生态系统,随着社会经济的发展,草地资源过渡开发利用,导致的区域生态问题日益突出.评价草地生态系统服务功能价值,对于保护和恢复草地生态系统,制定合理的经济开发决策,维护国家生态安全具有重要意义.文章基于相关研究文献,首先概述了草地生态系统服务价值内涵及功能分类;其次,介绍了草地生...     

生态系统服务供需评估方法研究进展

生态系统服务供需评估可为识别地区均衡状况、生态权衡、生态管理、生态补偿提供依据,是生态系统服务研究的热点之一。本文收集与梳理国内外生态系统服务评估方法,将其归纳为生态模型法、价值法、参与法和经验统计模型法四大类,从供需评估角度、适用尺度范围和数据要求等方面,比较了各类方法在生态服务评估中的应用情况及优缺点。四类方法应用以评估服务供给为主,而在需求评估中的应用较少。生态模型法与价值法适用尺度范围广,涵盖从局地尺度到全球尺度,参与法与经验统计模型法则多用于中小尺度。生态模型法所需数据种类多,对数据要求高,评估精度也相对较高,在方法适用尺度、数据获取、推广应用等方面更具优势。未来生态系统服务供需评估方法研究需重点考虑以下三个方面:构建多样、标准供需指标体系,加强生态系统服务评估精确性研究,加强模型集成与开发。     

果园生态系统生产力调控

以黄土沟壑区果园生态系统为研究对象,针对黄土高原果业生产波动性大,生态系统恶化等问题,通过调控果树的生殖生长量,研究了果园生态系统生产力调控及系统响应.结果表明:生产力水平高的处理对土壤深层的水分利用增强,但降低了土壤深层贮水量,从而进一步加重土壤干燥化程度;以生殖生长调控为手段的生产力调控能够显著改善果实的单果重、果实硬度、着色指数等外在品质,果品优果率可提高12.9%～23.5%;通过生产力调控,果业生产经济效益显著提高,果园生态系统健康状况得到维持,果树生产波动性缓解.确定挂果2.25×10~5个/hm~2的生产力水平为黄土沟壑区盛果期果园生态系统的适宜生产力水平.     

黄土高原两种树形苹果园花期温度垂直变化特征及预测

温度是苹果花期最为敏感的生态因子,选择两种在黄土高原区具有代表性的不同树龄和树形结构（盛果期小冠开心形和初挂果期自由纺锤形）的富士苹果园,利用小气候梯度自动测定系统在2011—2014年苹果花期进行定位观测,分析花期不同天气类型下（晴天、阴天或多云、雨天）的果园温度梯度及树体温度的变化特征,并基于气象站温度（TM）建立了果园冠下温度（TL）的推算模型.结果表明： 花期果园温度的垂直分布及与园外的差异主要取决于树形结构,而不同天气类型下的差异不显著.平均温度、日最低温度从树冠下到顶部递增,日最高温度、日较差递减.小冠开心形冠层下部晴天日较差最大,多云或阴天冠层中部和顶部日较差较自由纺锤形小.园内外温差的日变化自由纺锤形呈现高 低 高的单波谷形态、而小冠开心形呈单峰形态,园外最低温度高于冠层下部而与冠层中部的温度接近,小冠开心形冠层下的最低温度较园外最低温度更低,特别是多云或阴天更明显,而冠层中部和顶部与园外的温度差异则较自由纺锤形小.线性模型能够较好地推算树冠下部的温度,误差绝对值在1 ℃以内,特别是自由纺锤形果园和雨天条件下效果更好.     

间伐改形对陇东高原密闭富士苹果园冠层微域环境及叶片生理特性的影响

为了研究间伐改形对成龄乔化密闭红富士苹果园冠层微域环境、叶片显微结构、叶片生理特性和光合能力的影响,以16年生密闭红富士苹果园为研究对象,对果园冠层相对光照强度、温度、相对湿度、叶片叶绿素含量、显微结构、叶片光合和荧光等参数进行了测定。结果表明: 间伐改形后树体冠层相对光照强度、温度得到显著改善,分布更均衡,>30%的有效光强是对照(未间伐改形,CK)的1.57倍,温度比CK平均高1.1 ℃;间伐树体叶片叶绿素、叶片厚度、栅栏组织厚度显著提高,分别比CK提高了8.7%、5.4%、9.2%;叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度也显著提高,分别比CK提高了12.6%、17.1%和7.3%。间伐果园和密闭果园叶片光合作用均受非气孔因素限制,间伐树体叶片的PSⅡ最大荧光产量和非光化学猝灭系数比CK提高了1.5%和2.1%。间伐改形后,叶片并未发生强光抑制,叶片单位反应中心吸收的光能、捕获的用于电子传递的能量和用于还原Q_A的能量得到显著提高。叶片生理特性与所处的光照、温度环境密切相关,密闭果园间伐改形后,果园冠层光照、温度得到改善,促进了叶片生长发育,改善了叶片显微结构,提高了叶片光合效能,是适宜陇东高原苹果产区密闭红富士果园调整和优化的关键措施。     

黄土高原典型苹果园地深层土壤氮磷钾养分含量与分布特征

测定了黄土高原6个苹果生产基地县21个果园0-300 cm土层土壤氮磷钾养分含量,分析和比较了不同县区果园土壤氮磷钾养分含量差异及其土壤剖面分布特征.结果表明:(1)6个试点21个果园0-300 cm土层土壤氮磷钾全量分别为0.54、0.53和6.79 g/kg,土壤氮磷钾速效量分别为102.66、7.95和102.75 mg/kg,不同苹果产区果园土壤氮磷钾全量和速效量差异明显,除全氮含量外均以中部高塬黑垆土苹果产区氮磷钾全量和速效量最高,而以北部丘陵黄绵土苹果产区最低.(2)不同苹果产区果园0-300 cm土层土壤氮磷钾全量和速效量剖面分布特征类似,除全钾和速效氮外其余养分全量和速效量剖面分布具有明显“表层积聚效应”.(3)6个试点果园土壤全氮含量呈现缺或较缺,土壤速效氮含量丰富或中等或缺,土壤速效磷含量中等或缺,土壤速效钾含量丰富或较丰富,应该增施有机肥,氮磷肥配合,适当增施钾肥.     

陕北黄土高原植被恢复与生态系统服务的时空关系

陕北黄土高原作为退耕还林还草核心区域,是地表格局及植被显著变化的区域之一。评估植被恢复成果及其对生态系统服务的影响,对促进区域生态环境提升具有重要作用。本研究选择植被覆盖度作为指标评估区域植被恢复状况,以碳固定服务、土壤保持服务、生境质量及产水服务作为指标表征区域生态系统服务,分析权衡协同关系及不同尺度的时空变化,同时运用双变量空间自相关分析植被恢复对生态系统服务的影响。结果表明: 2000—2020年,陕北黄土高原植被覆盖度呈波动上升趋势,年均值由31.7%升至47.1%,植被改善显著;研究区碳固定服务、土壤保持服务呈明显上升趋势,生境质量几乎保持不变,产水服务先升后下降总体呈上升趋势,各生态系统服务时空变化存在明显的尺度效应;4种生态系统服务间的关系主要为协同;植被覆盖与生态系统服务之间存在显著的空间依赖性,相关程度存在一定差异,植被覆盖度对土壤保持服务影响最明显,其次为碳固定服务,而植被覆盖增强条件下林草耗水增多则导致区域产水量下降,造成一定的负效应。总的来说,陕北黄土高原地区植被建设已取得显著成效,生态环境得到明显改善。     

苹果园主要害虫生态调控体系的研究

通过在果园地面种植牧草或花生、油菜等覆盖作物,改善了生态环境,为天敌种群提供了良好的栖息条件和充足猎物,促进天敌群落的早期发展,在4－6月份使树上天敌总量增加60％,地面捕食性天敌增加20倍以上,不仅使苹果蚜、螨高峰期推迟,并使高峰值分别降低39％和1倍以上,使前中期害虫得很好控制。良好的果园生态环境也可促 使周围农田生态系中的天敌因季节性变动向果园迁移,并通过不同生态系之间的运动,扩大天敌种群,达到控制中后期害虫的效果,对优势天敌因季节性变动向果园迁移,并通过不同生态之间的运动,扩大天敌种群,达到控制中后期害虫的效果,对优势天敌在果园生态系中的作用亦做了研究和评价,认为在天敌－害虫相互作用系统中,天敌群落的综合功能是最重要的,针对不同害虫,小花蝽、草蛉、六点蓟马、赤眼蜂等也具有各自的重要作用。通过天敌的人工操纵和补充释放技术以及选择性药剂的筛选运用,在地面覆草,增强天敌功能的基础上,建立起果园主要害虫的生态调控体系,每年可使苹果园比通常减少用农药40％－50％,使果园生态逐步形成良性循环。     

基于生态系统服务的生态补偿政策制定探讨

生态补偿是促进生态保护、协调区域发展的有效手段,生态系统服务理论和方法为制定多元化生态补偿政策提供了科学基础,科学理解生态系统服务在解决生态补偿核心问题上的优势和不足,对于优化生态补偿政策具有重要意义,也是生态学、地理学与社会经济学等多学科交叉的研究前沿和热点。在综合分析相关研究成果的基础上,总结了基于生态系统服务的生态补偿研究技术方法,评述了相关研究和实践应用的进展和不足,并针对生态补偿的核心问题探讨了未来研究思路和方向,包括将生态系统服务流与生态补偿政策制定的结合研究,参照思路方向设计了基于生态系统服务的生态补偿政策制定流程框架,为后期相关研究提供了理论和方法参考。     

复合微生物菌剂对重茬苹果园土壤细菌群落的影响

【目的】了解抗重茬复合微生物菌剂对重茬苹果园土壤细菌数量及多样性的影响。【方法】对重茬苹果园土壤进行复合微生物菌剂处理后,采用自动核糖体内转录间隔区序列分析方法(Automated ribosomal intergenic spacer analysis,ARISA)对新茬苹果园、重茬苹果园土壤细菌群落多样性进行分析。【结果】经复合微生物菌剂处理2年后,重茬果园土壤OTUs总数和Shannon-Weiner指数分别为250和4.44,新茬果园OTUs总数和Shannon-Weiner指数分别为234和3.81,经One-Way ANOSIM法分析得到二者差异系数P分别为0.108 3和0.084 3。另外,重茬园和新茬园共享核心OTUs有89个,二者的Jaccard群落相似性系数为0.47,相似程度中等。【结论】复合微生物菌剂具有提高重茬果园土壤微生物多样性,促进重茬苹果园土壤微生物生态系统恢复的作用。     

果园生态系统服务价值评估——以莆田市为例

基于中国陆地生态系统服务价值当量表,通过生态系统服务价值评估模型对莆田市果园生态系统服务价值进行评估.结果表明:2002-2008年,莆田市果园生态系统服务价值总体呈大幅上升趋势.其中,气体调节和水源涵养的价值出现先升后降的波动趋势,其他功能的服务价值呈迅速上升(2002-2006年)而后平缓发展的趋势;莆田市果园生态系统调节功能的价值高于直接利用功能的价值,说明只有在维护好生态系统各项功能的基础上才能更好地对果园生态系统进行索取和利用;莆田市的果园大多是山地果园,在果园建设和生态保护上存在明显的脱节,使果园变为裸地等其他用地类型,导致了严重的水土流失和地力衰退,既破坏了果园生态,又影响了农业生产效益.莆田市未来果园的建设中,应实行山、水、田、林、路等综合规划治理,并根据国内外市场需求,因地制宜,利用高新技术降低果园建设成本,综合利用资源与调节生物间的关系,促进生态系统的良性循环,使果园系统结构趋于合理.     

黄土高原不同降水量区苹果园土壤干燥化效应及生产水足迹模

为探明黄土高原地区旱作苹果园深层土壤干燥化效应和生产水足迹动态变化,选择半湿润区洛川和半干旱区米脂两个典型苹果种植区,采用WinEPIC模型定量模拟分析两个区域1980—2020年旱作苹果园0～15 m土壤水分动态变化和苹果生产水足迹演变规律。结果表明: 洛川和米脂成龄果园年产量大致呈“S”型趋势变化,年均值分别为24.64和18.42 t·hm^-2;年均蒸散量分别为623.82和458.97 mm,年均干旱胁迫日数分别为20.4和52.73 d,年均水分过耗量分别为167.94和121.15 mm。洛川1～25龄、米脂1～23龄果树土壤有效含水量下降趋势明显,土壤干燥化速率分别为64.6和68.03 mm·a^-1;洛川和米脂深层土壤干层形成的时间为第13年和第7年,并分别于第23年和第22年后达到稳定,降水量高的地区形成和达到稳定土壤干层的时间较晚,如果土壤水分长期处于亏缺状态,最终会形成不可逆转的土壤干层。洛川和米脂苹果生产水足迹均呈前期低后期高的特征,年均生产水足迹值分别为0.187和0.194 m³·kg^-1。苹果产量和生产水足迹受降水影响,在水资源短缺的黄土高原地区,为了苹果产业能够持续健康发展,建议苹果树最佳种植年限为23年左右,最多不应超过25年。