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。     

美洲森林群落beta多样性的纬度梯度性

Beta多样性度量不同时空尺度物种组成的变化,是生物多样性的重要组成部分;理解其地理格局和形成机制已成为当前生物多样性研究的热点问题。基于Alwyn H. Gentry在美洲收集的131个森林样方数据,采用倍性和加性分配方法度量群落beta多样性,检验beta多样性随纬度的变化趋势,并分析其形成机制。研究表明:(1) 美洲森林群落beta多样性随纬度增加显著下降,热带和亚热带地区beta多样性高于温带地区;此格局可由物种分布范围的纬度梯度性和不同粒度(grain)下物种丰富度与纬度回归斜率的差异推论得出;(2) 加性分配方法表明beta多样性对各个温度带森林群落gamma多样性的相对贡献率平均为78.2%,并且随纬度升高而降低;(3) 美洲南半球森林群落beta多样性高于其北半球,这可能反映了区域间物种进化和环境变迁历史的差异。此外,还探讨了不同beta多样性计算方法的适用情景,首次证实了森林生态系统群落水平beta多样性的纬度梯度性,这对研究生物多样性的形成机制和生物多样性保护都具有重要的意义。     

新疆玛纳斯河流域景观格局变化及其生态效应

根据1976、1989、2000和2005年遥感影像以及新疆玛纳斯河流域气象站的数据,利用GIS技术和景观结构分析软件FRAGSTATS,分析了1976—2005年新疆玛纳斯河流域的景观格局变化及其生态效应. 结果表明：1976—2005年间,玛纳斯河流域景观变化主要表现为农田、草地、居民地面积的增加以及森林、湿地、沙漠、冰雪面积的缩减;从景观水平上看,研究区斑块个数、景观形状指数、蔓延度指数均有所增加,香农多样性指数减小;从类型水平上看,该区各景观组分的异质性指数及其变化过程均有较大差异,体现了研究区景观生态系统的复杂性;玛纳斯河流域景观格局变化的生态效应主要表现在湿地面积萎缩的负效应以及流域蒸发量减小和空气湿度增加的正效应. 1976—2005年间,研究区湿地面积由415.7 km²降至297.4 km²,降幅达28%;蒸发量的年均降幅为0.91 mm;空气相对湿度的年均增幅为0.037%.     

新疆玛纳斯河流域冰川生态系统服务功能价值评估

冰川在干旱区内陆河流域中具有极其重要的生态作用,为流域发展提供着巨大的服务功能.然而,在全球气候变暖的影响下,冰川退缩将导致冰川生态系统服务功能降低.应用GIS空间分析技术分析了玛纳斯河流域从1964年至2006年冰川面积变化,并评估其生态系统服务功能价值变化.结果表明,在全球变暖的影响下,流域冰川生态系统服务功能总价值急剧下降.流域冰川面积从1964年557.1km2退缩到2006年的464.1km2,面积减少了16.7%.冰川生态系统服务功能价值从1964年的1228.5×108元下降到2006年的960.1×108元.冰川退缩改变了流域的水资源分布特征,导致冰川生态系统服务功能价值下降.在未来的流域发展规划中,应高度重视冰川变化产生的生态效应.     

流域生态空间与生态保护红线规划方法——以长江流域为例

生态空间是指以提供生态系统服务为主要目标的地域范围,确定生态空间范围是协调保护与发展、保障生态服务持续供给的基础。长江流域是中华民族的摇篮与中国文化发祥地之一,是中国经济发展的重要增长极,以及具有全球意义的生物多样性热点区。以长江流域为对象,探讨面向流域生态空间规划的方法与管理对策。研究中,选择生态系统服务指标(水源涵养、洪水调蓄、水质净化、水土保持和生物多样性维护)和生态敏感性指标(水土流失、石漠化和土地沙化),基于流域水文路径分析和与其关联的生态系统服务的受益人口,提出一种流域尺度的生态空间规划方法。研究结果显示,长江流域生态空间面积为102.25万km^2,占长江流域总面积的57.42%,森林占52.87%,灌丛占19.51%,草地占18.96%,湿地占4.26%,保护了79.47%的水源涵养功能,86.99%的洪水调蓄功能,78.09%的水质净化功能,80.60%的水土保持功能,以及86.49%的自然栖息地。在生态空间规划的基础上,进一步探讨了长江流域生态保护红线的格局,现阶段生态保护红线面积为59.25万km^2,占长江流域总面积的33.27%,其中上游占比59.24%,中游和下游分别占比38.05%和2.71%。本文提出的规划方法与研究结果,不仅可以为长江流域生态空间规划、保障流域生态安全和促进流域经济社会可持续发展提供依据,还可以为其他流域的生态空间的规划提供参考。     

基于土地利用变化的热带植物群落功能性状与土壤质量的关系

为了明确热带天然林转变为橡胶林和槟榔后土壤质量变化,揭示土地利用变化下植物群落功能性状对土壤质量影响。在海南中部山区,以原始林(PF)、次生林(SF)、槟榔(Areca catechu)林(AP)、纯橡胶(Hevea brasiliensis)林(RP)和橡胶益智(Alpinia oxyphylla)林(RAP)为对象,探索天然林退化后土壤性质和质量变化,分析了植物群落功能性状(凋落物量、郁闭度、根长密度、细根密度和比根长)对土壤质量影响。结果表明:1)与原始林相比,其他土地利用类型凋落物量、根长密度、细根密度、土壤总孔隙度、最大持水量、土壤有机碳和总氮显著降低,土壤容重显著增加。人工林土壤碱解氮明显降低,但总磷、总钾和缓效钾明显升高(P0.05)。2)与原始林相比,次生林、槟榔林、纯橡胶林和橡胶益智林土壤质量指数分别降低63.4%、85.8%、81.2%和84.1%,随原始林、次生林和人工林梯度土地利用强度的增加,土壤质量显著降低(P0.05),但人工林间土壤质量无显著差异。3)凋落物量、郁闭度、根长密度和细根密度均与土壤质量指数显著正相关(P0.05),细根密度对土壤质量的直接影响效应最大,凋落物间接影响效应最大。天然林转变为橡胶和槟榔林显著改变土壤性质和质量,群落性状细根密度和凋落物可较好解释土壤质量变化,强化人工林林下植被和凋落物管理有利于土壤质量改善。     

海河流域农田生态系统环境损益分析

根据生态系统服务的内涵,建立了海河流域农田生态系统服务功能评价指标体系,并利用市场价值法、影子工程法和机会成本法等,定量评价了海河流域农田生态系统服务的经济价值和农田环境成本.结果表明：2005年,海河流域农田生态系统环境效益总价值为1802.64亿元;其中,调节功能的价值（794.16亿元）占44.06%,支持功能的价值（1008.48亿元）占55.94%,提供产品和文化功能未进行核算.从不同的功能类型来看,其价值量大小依次为释氧>涵养水源>营养元素循环>土壤保持>废弃物净化>环境净化>固碳>秸秆还田.2005年,海河流域化肥流失和温室气体排放的环境成本较大,为422.93亿元.其中,化肥流失量为427.42×10⁴ t,成本为151.91亿元;产生的温室气体折算为CO₂的量为3599.65×10⁴ t,成本为271.02亿元.     

粤港澳大湾区生态系统格局变化与模拟

快速城市化是导致粤港澳大湾区生态系统时空格局变化的主要驱动力之一,模拟生态系统变化趋势对于优化区域土地利用格局、防控城市化的生态风险具有重要意义。以2000、2005、2010、2015、2018年5期土地利用数据,分析该区域生态系统格局演变,并运用CA-Markov模型模拟2025年的生态系统格局。研究结果表明:(1)2018年大湾区的森林、农田和城镇为主要生态系统类型,分别占区域总面积的53.99%、22.67%和14.51%。(2)2000—2018年农田、森林、湿地面积分别下降了1983、740、278 km~2,城镇和草地面积分别上升了2896、103 km~2,城镇面积增长的主要途径是对周围农田、林地和湿地的侵占,草地面积增长是因为管理经营不善导致部分林地退化为草地。(3)大湾区的景观多样性和均匀度下降,景观正在向小斑块趋势发展,空间连通性下降,破碎度增加。(4)模拟2025年的生态系统格局发现,与2018年相比,城镇面积增长了609 km~2,农田和森林分别减少了309 km~2和316 km~2。基于大湾区生态系统格局变化与模拟发现,快速城市化区域中,落实耕地保护红线和生态保护红线制度、保护重要生态空间完整性,对于降低城市化的生态风险具有重要作用。