河西走廊生态经济系统协调度评价及其空间演化

基于1985、1995、2000、2011年的Landsat TM影像解译数据,以河西走廊20个县(市、区)为基本研究单元,运用生态系统服务价值估算法,依据生态系统服务价值指数(ESV)和生态经济协调度指数(EEH),对河西走廊1985—2011年生态经济系统协调度进行评价.结果表明: 研究期间,研究区土地类型结构发生了较大变化,林草地面积减少幅度较大,建设用地和耕地面积增加较快.ESV整体呈下降趋势,研究区东、中部石羊河流域和黑河流域中游ESV变化幅度较大,经济开发方式在本时段发生过显著变化,研究区西部疏勒河流域ESV变化不大.2000年后,研究区经济增长速度明显加快,资源型城市和区域性中心城市是经济增长的热点区,整体上沿走廊中心向两侧递减.研究区生态经济关系整体上经历了“初步恶化-进一步恶化-低度协调”的演变过程,研究区东、中部的石羊河流域和黑河流域中游EEH有较大幅度的变化,生态经济经历了“冲突-进一步冲突-小幅度缓和”的过程,西部疏勒河流域EEH变化幅度较小,石羊河流域和黑河流域高强度的开发模式以及随后的流域综合治理对区域生态经济协调性产生了较大影响.
     

取样尺度对亚高寒草甸物种多样性与生产力关系的影响

植物物种多样性与生产力之间的关系是群落生态学的一个热点问题, 目前仍存在着很多争议。为探究自然群落中二者之间的关系, 对青藏高原亚高寒草甸3个样地的自然植物群落分别进行了不同取样面积的抽样调查。结果显示, 取样样地和取样尺度均对物种丰富度有显著影响, 取样样地而非取样尺度对群落地上生物量有显著性影响。在某一时刻对某一样地进行取样, 其单位面积生产力并不因取样面积的增加而提高, 而是保持恒定的, 尽管物种数随取样面积的增加而有明显增多。物种多样性与生产力之间的回归关系因样地与取样尺度不同而不同, 有U型、单峰型、正线性相关和无相关性, 其中无相关性出现的最多。据此推测, 亚高寒草甸群落物种多样性与生产力之间不存在某种确定性关系, 或者说, 亚高寒草甸物种多样性和生产力之间不存在必然的因果联系。     

森林固碳释氧服务价值与异养呼吸损失量评估

固碳释氧是森林最重要的生态系统服务之一,将森林碳收支与固碳释氧服务价值评估相结合对于准确评估生态系统服务价值具有重要意义。应用森林碳收支模型(CBM-CFS3),分别基于净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)评估了2009—2030年湖北省兴山县森林生态系统总、净固碳释氧服务价值的时空动态,量化了异养呼吸造成的固碳释氧服务价值损失。模拟期间兴山县森林生态系统NPP逐渐增加(0.46—0.70 Tg/a),NEP由0.12 Tg/a先增加至0.21 Tg/a,然后逐渐下降至0.18 Tg/a;所对应的森林总、净固碳释氧服务价值范围分别为7.59—11.53亿元/a和2.21—3.70亿元/a。异养呼吸逐年增加,导致固碳释氧价值每年损失平均值为7.29亿元/a或4509元hm~(-2) a~(-1),约占总价值的68.6%。兴山县东南部异养呼吸造成的森林固碳释氧服务价值损失较高,而中部及西南部森林净固碳释氧价值较高。模拟期间兴山县森林为碳汇,稳定地提供固碳释氧服务。与NPP相比,使用NEP评估固碳释氧服务价值更为合理。忽视异养呼吸将严重高估森林生态系统固碳释氧服务价值;因而必须将物质循环过程与生态系统服务评估相结合,以降低评估结果的不确定性、提高生态系统服务的评估能力。     

Hyposensitive canopy conductance renders ecosystems vulnerable to meteorological droughts

Increased meteorological drought intensity with rising atmospheric demand for water (hereafter vapor pressure deficit [VPD]) increases the risk of tree mortality and ecosystem dysfunction worldwide. Ecosystem-scale water-use strategy is increasingly recognized as a key factor in regulating drought-related ecosystem responses. However, the link between water-use strategy and ecosystem vulnerability to meteorological droughts is poorly established. Using the global flux observations, historic hydroclimatic data, remote-sensing products, and plant functional-trait archive, we identified potentially vulnerable ecosystems, examining how ecosystem water-use strategy, quantified by the percentage bias (δ) of the empirical canopy conductance sensitivity to VPD relative to the theoretical value, mediated ecosystem responses to droughts. We found that prevailing soil water availability substantially impacted δ in dryland regions where ecosystems with insufficient soil moisture usually showed conservative water-use strategy, while ecosystems in humid regions exhibited more pronounced climatic adaptability. Hyposensitive and hypersensitive ecosystems, classified based on δ falling below or above the theoretical sensitivity, respectively, achieved similar net ecosystem productivity during droughts, employing different structural and functional strategies. However, hyposensitive ecosystems, risking their hydraulic system with a permissive water-use strategy, were unable to recover from droughts as quickly as hypersensitive ones. Our findings highlight that processed-based models predicting current functions and future performance of vegetation should account for the greater vulnerability of hyposensitive ecosystems to intensifying atmospheric and soil droughts.     

Carbon sequestration in arid-land forest

Rising atmospheric CO₂ concentrations may lead to increased water availability because the water use efficiency of photosynthesis (WUE) increases with CO₂ in most plant species. This should allow the extension of afforestation activities into drier regions. Using eddy flux, physiological and inventory measurements we provide the first quantitative information on such potential from a 35‐year old afforestation system of Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) at the edge of the Negev desert. This 2800 ha arid‐land forest contains 6.5 ± 1.2 kg C m^?2, and continues to accumulate 0.13–0.24 kg C m^?2 yr^?1. The CO₂ uptake is highest during the winter, out of phase with most northern hemispheric forest activity. This seasonal offset offers low latitude forests ～10 ppm higher CO₂ concentrations than that available to higher latitude forests during the productive season, in addition to the 30% increase in mean atmospheric CO₂ concentrations since the 1850s. Expanding afforestation efforts into drier regions may be significant for C sequestration and associated benefits (restoration of degraded land, reducing runoff, erosion and soil compaction, improving wildlife) because of the large spatial scale of the regions potentially involved (ca. 2 × 10⁹ ha of global shrub‐land and C4 grassland). Quantitative information on forest activities under dry conditions may also become relevant to regions predicted to undergo increasing aridity.     

生态保护项目绩效评估的技术方法体系

自20世纪90年代以来,以各种形式的生态补偿政策和工程项目为代表的生态保护项目在全球广泛实施。1998年长江大洪水之后,我国也陆续实施了天然林保护工程、退耕还林还草工程、京津风沙源治理工程、森林生态效益补偿基金、退田还湖还湿工程、生态转移支付等一系列生态保护项目。近年来,政府、研究人员和社会各界越来越重视这些项目产生的生态、经济和社会效益。不过,我国生态保护项目绩效评估还处于起步阶段,主要体现在定量化不足、研究设计不严密、基准线选取不规范、评估方法过于简易、因果推理证据不足、评估结果可信度较差。不管是从学术研究、国家战略,还是实际生态管理的角度,都迫切需要推动和完善我国生态保护项目的绩效评估。结合过去十多年的理论和案例研究经验,对绩效评估的研究设计、基准线选取、评估方法、以及评估分析中面临的问题和挑战进行了系统地归纳与梳理,以期为进一步开展生态保护项目绩效评估提供技术参考。     

磷元素扩散模型在水陆复合生态系统研究中的应用

以梅子垭村的一个小集水区及与之相邻的梅子垭水库为研究对象,根据降雨过程中集水区产生的径流输入及在水库库湾 不同取样点上所取水样的分析结果,初步建立了P元素在库湾 中的一维A.B.卡拉乌舍夫扩散模型。并对水库的水质状况与对应水流域的植被类型的特征之间的关系进行了分析。研究结果表明,水库水质与毗邻陆地生态系统的状况密切相关,以经济效益为主要目的的对陆地生态系统的过度开发将导致水库水质恶化;因此有必要将水陆生态系统综合考虑,以达到水陆复合生态系统的最大生态及经济效益。     

生物多样性与生态系统服务情景模拟研究进展

生物多样性和生态系统服务情景模拟是指对未来生物多样性和生态系统服务变化轨迹的定量估计,二者相互关联并为长期、稳定的保护和恢复生态系统提供了重要科学依据。梳理生物多样性以及生态系统服务预测情景的核心观点,讨论基于生物多样性和生态系统服务情景模拟的保护决策支持途径,以期服务于我国生物多样性与生态系统服务预测研究的发展和深化。研究凝练结果如下:物种分布模型需要进行更规范的评价以明晰其对具体对象的适用性,生态系统预测模型亟待在关系结构的基础上嵌入更多的生态系统过程和社会经济过程,生态系统服务评估模型有必要强化对生物多样性、生态系统服务、人类福祉级联特征的刻画;全球气候变化驱动了未来区域生物多样性的大幅改变;土地利用则是陆地生态系统服务预测中的核心驱动变量。生态区划与区域尺度情景模拟、景观尺度下的生态安全格局构建、基于社会生态网络的社区适应三点重要展望方向将对基于情景模拟的我国生态系统保护决策提供重要的理论和实践支持。     

拉萨河流域生态系统类型和质量变化及其对生态系统服务的影响

在气候变化和人类活动干扰驱动下,地表生态系统的类型和质量都在发生复杂的变化,进而对生态系统服务和人类福祉产生深远影响。青藏高原的生态重要性和生态敏感性显著,其生态系统和生态服务的变化对区域和我国的生态安全具有重要的影响和指示意义。为了揭示拉萨河流域近年来的生态系统变化导致的生态系统服务变化,尤其是生态系统质量变化及其对生态系统服务的影响,选择NDVI作为生态系统质量变化的指示因子,通过对In VEST模型中与植被相关的各参数进行计算和修正,结合生态系统类型变化,评估了1990—2015年间拉萨河流域土壤保持、水源涵养和固碳三项生态系统服务的变化,进而分析了生态系统类型和质量变化对其的影响。研究结果表明,1990—2015年拉萨河流域生态系统类型变化整体相对较小,但是人工表面和湿地面积变化速率较快; 1990—2000年生态系统质量整体有显著上升,2000年以后略有下降,其中2000—2015年草甸和草原NDVI分别下降了7.48%和5.44%,呈现明显退化趋势; 1990—2015年拉萨河流域土壤保持和固碳服务分别增加了3.98%和9.12%,而水源涵养服务降低了23.05%,各项生态系统服务变化主要发生在1990—2000年;总体来看,生态系统类型变化引起的生态系统服务变化相对较小,而生态系统质量变化对流域生态系统服务的影响显著,尤其是1990—2000年间;但2000年以后生态系统类型变化对生态系统服务变化的贡献有所加大。