生态恢复中生态系统服务的演变:趋势、过程与评估

经过10余年的发展,生态系统服务已经成为生态恢复研究关注的前沿和热点。生态恢复改变了生态系统格局与过程,对生态系统服务的产生和提供具有重要影响。但是目前对于生态系统服务在生态恢复过程中的演化仍缺少系统性研究。对国内外相关研究的最新成果进行综述,总结了生态系统服务评估中框架的构建和方法的选择(参数转移法、系统模型法和定量指标法),介绍了生态恢复对生态系统服务的促进作用、生态系统服务的演变过程以及不同生态系统服务间的协同与权衡关系,分析了社会经济因素对生态恢复和生态系统服务维持的影响。最后结合我国生态恢复实践,提出未来生态恢复和生态系统服务研究可以从深化作用机制研究、推动服务评估创新、增强研究成果应用3方面深化和拓展。     

生态系统服务供给和需求研究评述及框架体系构建

生态系统服务供给和需求联系着自然生态系统与社会经济系统,对生态系统服务供给和需求的研究有助于加强生态系统管理和实现资源优化配置,从而保障区域生态安全与社会经济可持续发展。本文在系统梳理国内外相关研究的基础上,对生态系统服务供给和需求的概念内涵、评估方法和实践应用等方面进行全面综述。从理论发展的角度看,虽然目前已取得较为丰富的研究成果,但是现有研究仍较为分散,缺乏统一的生态系统服务供需研究框架体系。鉴于此,本文在对生态系统服务供给和需求的研究范畴进行拓展的基础上,按照“理论-方法-实践”相统一的研究脉络,构建了“定性-定位-定量-定策”的生态系统服务供给和需求研究框架体系,最后提出未来研究应围绕“重点关注生态系统服务供给和需求的空间转移规律、加强生态系统服务供给和需求的定量方法研究、深化生态系统服务供给和需求应用管理实践和建立生态系统服务供给和需求应用评价机制”等方面展开,以期促进生态系统服务供给和需求的理论与实践研究。     

生态效益及其特性

生态效益从1980年代提出以来,在我国得到了广泛的应用。但到了1990年代,随着外来词—生态系统服务(功能)的引进,生态效益在生态学界的使用不像从前普遍。将探讨生态效益的定义、与生态系统服务的关系、形成机制和主要特征,为国家将落实生态效益纳入到社会经济发展评价指标体系提供理论基础。将生态效益定义为生态系统及其变化引起的人类生存和社会经济发展条件的改善程度,并指出了生态效益形成机制及其特性的范围,其中机制包括:生态系统功能发挥机制、生态系统内部稳定机制以及人与自然耦合机制;生态效益特性包括:生态系统介导性、人类福祉相关性、区域环境依赖性、持续再生性、多维性、跨尺度性、外部性、基础性和非市场性。这将为生态效益监测评价方法的建立和不同研究成果比较提供科学基础。     

植物功能性状对生态系统服务影响研究进展

全面认识和理解生态系统服务的形成机制是维持其持续供给的前提。植物功能性状直接参与多种生态系统过程, 影响生态系统服务供给, 探讨植物功能性状与生态系统服务的关系是揭示生态系统服务形成机制的重要途径。该文采用系统的文献综述方法, 分析了植物功能性状与生态系统服务关系的研究特点, 总结了影响不同生态系统服务的主要植物功能性状, 阐述了可能的影响途径。结果表明: 植物功能性状与生态系统服务关系研究以草地和森林等自然生态系统为主; 大部分研究集中在生态系统供给服务和支持服务, 包括生物量、净初级生产力、土壤肥力等; 根据植物功能性状对不同生态系统服务的影响程度, 植物功能性状可以聚类为土壤保持服务相关性状、水分循环相关性状、多功能相关性状、产品提供服务与养分循环相关性状以及授粉与生物控制服务相关性状; 并阐述了植物功能性状指标影响不同的生态系统服务途径。围绕植物功能性状对生态系统服务的影响, 今后尚需进一步探讨生态系统多功能性、植物功能性状相关性、气候变化和人类活动不确定性、时空尺度差异等因素对二者关系的影响。     

基于核算目的的生态系统服务估价方法研究进展

开展生态系统服务价值评估不仅是健全生态系统核算方法、完善已有核算体系的重要环节之一,也是加快生态文明体制改革、建设美丽中国的关键技术之一。然而,已有文献少有根据核算目的对生态系统服务的估价方法进行系统梳理并加以区分,这将会从需求侧造成对生态系统服务价值的高估,使不同部门之间的测度结果产生不一致。本文基于生态系统核算目的,对生态系统服务的估价方法展开综述。首先,从生态系统服务的内涵与价值入手,对生态系统服务价值的分类方法进行梳理,总结了生态系统服务经济单位的途径,以识别生态系统服务纳入国民经济核算体系的程度;其次,系统阐述了已有生态系统服务估价方法的内涵、适用范围和数据需求;再次,从生态系统核算的角度,探讨不同类型生态系统服务所适用的估价方法;最后,分析了当前研究存在的不足,并对未来研究予以展望。     

生态质量与生态系统服务功能

生态系统服务功能是自然生态过程对人类的贡献。文章阐述了生态系统服务功能的定义、内涵及其与生态质量和生态系统键康三者间密不可分的关系。迅猛的人口增长、社会变化和技术发展,已使承载人类社会的生命之舟——大自然受到严重破坏和巨大威胁,减少这些破坏和威胁是整个社会特别是生态学工作者面临的重大挑战。只有深入认识三者之间的关系及其重要性,才能自觉防止和减少带有自我毁灭性的经济和社会活动。     

生态质量与生态系统服务功能

生态系统服务功能是自然生态过程对人类的贡献。文章阐述了生态系统服务功能的定义、内涵及其与生态质量和生态系统健康三者间密不可分的关系。迅猛的人口增长、社会变化和技术发展,已使承载人类社会的生命之舟－大自然受到严重破坏和巨大威胁,减少这些破坏和威胁是整个社会特别是生态学工作者面临的重大挑战。只有深入认识三者之间的关系及其重要性,才能自觉防止和减少带有自我毁灭性的经济和社会活动。     

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。     

基于生态系统服务簇的深圳市生态系统服务时空演变轨迹研究

明晰生态系统服务的演变特征,有助于针对性的提出区域生态系统服务提升决策,对于维持和改善人类福祉、促进城市可持续发展具有重要意义。以深圳市为例,选取11种生态系统服务,以街道为基本空间单元,对生态系统服务结构特征进行分类,进而探究生态系统服务的长时序演变轨迹。结果表明,深圳市生态系统服务簇有6种类型,分别为水文调节主导型、文化支持潜力型、服务枯竭型、水文调节控制型、水源消耗型、生态保育型;1980—2015年深圳市大部分地区的生态系统服务簇结构稳定,变化明显的地区大多毗邻香港;生态系统服务簇的时空演变轨迹类型有8种,以持续型轨迹为主;生态系统服务簇的时空演变轨迹与城市扩张具有一定的一致性,表明城市扩张对生态系统结构和功能影响的主导性。     

珊瑚礁生态系统服务及其价值评估

珊瑚礁生态系统以其极高的生物多样性和美丽的水下景观而被人类过度利用,为了有效地管理和可持续利用珊瑚礁,对其生态系统服务及价值的评估就显得十分重要。本文介绍了珊瑚礁生态系统服务及其价值。以及评估方法的研究动态。珊瑚礁生态系统服务是指珊瑚礁生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与其效用,珊瑚礁生态系统服务分为经济性服务、生态性服务和社会性服务3部分,给出相应于珊瑚礁生态系统服务内容的价值分类以及常用的生产效益法、替代费用法、损害费用法、旅行费用法和条件价值法5种评估方法。文中还介绍了中国珊瑚礁的分布与特点,并根据国内珊瑚礁生态系统的状况,指出了中国开展珊瑚礁生态系统服务及其价值评估的迫切性。     

Experimental warming alters the relative survival and emigration of two dung beetle species from an Australian dung pat community

To preserve insect‐mediated ecosystem services under ongoing climate change, it is necessary to first understand the impact that warming will have on the insects that provide or mediate these services. Furthermore, because responses of a species may be modified by interactions with competitors, it is informative to examine warming effects on organisms and service provision under competition. Dung beetles provide numerous services to agriculture by burying the manure of other animals. To understand the potential impacts of climate warming on ecosystem service provision, we exposed two dung beetle species (Sisyphus rubrus and Euoniticellus fulvus (Coleoptera: Scarabaeidae)), occurring together in the same experimental pats, to warming and measured reproduction (dung ball production and burial, brood production, and egg laying), pat departure behaviour and survival of both species. These two species are likely competitors in pastures in northern New South Wales. To simulate climate warming, we used custom‐built chambers to add offsets (+0, +2 or +4°C) to field recorded, diurnally fluctuating baseline temperatures. There was no direct effect of increased temperature on any measured trait in either species. We did find however that the relative survival of the two species depended on temperature; S. rubrus had a higher probability (resulting in greater odds) of surviving than E. fulvus in the +0 and +4°C offset chambers, but not in the +2°C offset chambers. Likewise, the relative likelihood of the different species leaving a dung pat was temperature dependent; in the +2°C offset chambers, E. fulvus were more likely to leave than S. rubrus, but not in the +0 and +4°C offsets chambers. Our results highlight that it may be important for future studies to consider warming effects on relative survival and emigration because such effects could potentially lead to changes in dung beetle species composition.     

城市湖泊退化过程中水生态系统服务功能价值演变评估——以肇庆仙女湖为例

运用市场价值法、碳税法、造林成本法和工业制氧影子价格法、影子工程法以及价格替代等方法,以肇庆仙女湖为例,对城市湖泊水生态系统自然资产价值部分的演变进行了评估。结果得出,仙女湖水生态系统退化过程中,导致水生态系统有些服务功能的大幅度降低,如大气调节功能价值由1999年的460124元降低到2004年的8元、水质净化功能价值由1999年的11480元降到2004年的904元等;但并非各项生态系统服务功能价值都降低,有些项目的生态系统服务功能可保持不变,如水资源调节功能价值;甚至升高,如物质生产价值由1999年的152400元增加到2004年的241200元。该研究给退化生态系统的修复带来很大启示,即在退化生态系统的修复过程中要针对性的就退化生态系统的结构和功能进行修复,提高生态系统的总体服务功能价值,而并非退化生态系统的各项服务均需提高,有些项目的生态系统服务价值可以保持不变,甚至降低。     

河流生态系统服务功能及水坝对其影响

河流生态系统服务功能是指河流生态系统与河流生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用,包括河流生态系统产品与河流生态系统服务两个方面。文中分析了河流生态系统的15项服务功能,其中包括供水、水产品生产、内陆航运、水力发电、休闲娱乐和文化美学等6项河流生态系统产品与调蓄洪水、河流输送、蓄积水分、土壤持留、净化环境、固定CO2、养分循环、提供生境和维持生物多样性等9项河流生态系统服务;同时又分析了修建水坝对这此服务功能的影响。研究表明,使河流生态系统服务功能得到正常发挥,是水坝建设决策中应考虑的必要因素。     

盘锦地区湿地生态系统服务功能价值估算

随着湿地研究的展开和深入,湿地生态系统的服务功能价值越来越受到人们的重视,以辽河三角洲盘锦地区湿地为例,结合地理信息系统和野外调查及实验,综合运用环境经济学,资源经济学,模糊数学等研究方法,对该地区的湿地生态系统的服务功能进行了价值评估,得到该地区湿地生态系统的服务功能价值为62.13亿元,是该地区国民生产总值的1.2倍,并根据估算结果,讨论了不同方法在估算过程中存在的优缺点。     

天山北坡中段自然生态系统服务功能价值研究

以位于阜康市的天山北坡中段自然生态系统为研究对象,采用市场价格法、影子价格法、成本核算法、收益损失法等多种生态系统服务功能价值的研究方法,从直接使用价值和就间接使用价值两方面,对这里的生态系统服务功能价值进行了估算.结果表明,这里生态系统服务功能价值达6.32×108元人民币.其中有机物生产4.3016×1012元,涵养水源2.406×108元,观光旅游8.000×108元,土壤保护7.334×108元,调节大气成分4.951×108元,净化空气6.7152×108元,旅游收入8.0×108元,山地草甸1.38×108元.     

海洋生态系统服务价值评估研究综述

海洋生态系统服务是通过海洋生态系统的功能结构和生态过程,以物品和服务等方式直接或间接地给人类提供的效益。海洋生态系统服务价值衡量了海洋生态系统对人类经济社会的贡献度,加快海洋强国建设,急需加强海洋生态系统服务价值评价。通过对市场价值法、替代市场法和假想市场法三大类海洋生态系统服务价值评估方法进行比较分析后可知,各类方法各有利弊,但是,存在不同方法耦合和方法优化选择的空间。通过海岸带、近海、远洋等典型海洋生态系统服务价值评估的研究案例展现了海洋生态系统服务价值评估在海洋资源开发与保护的政策选择、海洋生态补偿与环境损害赔偿的价格决定中的重要作用。海洋生态系统服务价值评估研究前景广阔,在内涵认知深入化、评估方法科学化、评估指标体系化、结果应用广泛化等方面仍有进一步拓展空间。     

生态系统服务流研究进展

生态系统服务流是实现生态系统服务供给与人类需求耦合的重要桥梁,是当前生态系统服务研究的热点与前沿。科学理解生态系统服务从产生、传递到使用的全过程,明确区域生态系统服务供给与需求的平衡状况,对于实现区域可持续发展与提高人类福祉具有重要意义。在综合分析国内外相关研究的基础上,阐述了生态系统服务流的概念内涵,归纳总结了生态系统服务流的定量研究方法,并系统梳理了国内外生态系统服务流研究在理论探索与应用案例方面的研究进展;探讨了当前生态系统服务流研究中存在的问题和不足,包括:生态系统服务从供给区传递至需求区的空间转移规律尚不明晰、定量评估生态系统服务流的方法不成熟、面向应用的生态系统服务流的研究较为缺乏,以及人与自然耦合系统中生态系统服务流研究框架有待进一步完善。未来的研究需要重点关注复杂系统中生态系统服务流跨尺度、跨区域的传递过程,加强生态系统服务的空间流动过程与传递路径的定量分析与模拟,重视生态系统服务流的应用性研究,尤其是在生态恢复、生态补偿、城市规划等方面的应用,并完善人与自然耦合系统中生态系统服务流的研究框架,以期促进生态系统服务流研究的发展。     

县区生态系统服务分布图编制——以北京市延庆区土壤保持服务为例

地图是直观展示生态系统服务空间分布格局的手段,是确定重要生态保护目标和区域的主要方法。结合制图学理论方法及国家、行业相关制图规范,探讨生态系统服务分布图编制的目标、原则、流程和制图方法。以编制北京市延庆区1 ： 25万土壤保持服务分布图为例,分析了地理基础确定、地理要素取舍以及土壤保持服务分级等关键制图方法,提出了土壤保持服务分布图的编制规范。研究结果表明,编制的图件能够详尽的展示土壤保持服务的分布特征,精细的反映生态系统服务与自然、人文要素的关系。通过详实的图面信息可进一步判别土壤保持服务分布重要区域,这将为区域生态环境保护规划提供重要技术手段。     

不同年代冬小麦品种旗叶光合特性和产量的演变特征

选用20世纪50年代的望水白（WSB）和碧玛1号(BM1)、70年代的郑引1号(ZY1)和扬麦1号(Y1)及90年代的豫麦34(Y34)和宁麦9号(N9)冬小麦品种为材料,采用大田试验研究了小麦旗叶光合特性和籽粒产量的演变特征.结果表明：与其他年代品种相比,90年代品种灌浆期旗叶具有较高的叶绿素含量、净光合速率（P_n）、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m) 和实际光量子效率（Φ_PSⅡ）,以及较高的光化学淬灭(q_P)和非光化学淬灭(q_N),并且其光合叶面积功能期长,衰老较慢.90年代品种收获指数高于50和70年代品种,平均群体产量分别比50和70年代品种提高了25.90%和11.29%.因此,在小麦品种改良过程中,花后光合能力的提高及光合持续期的延长是小麦产量增长的重要生理基础.