土壤生态系统服务功能表征与计量

2015年是世界土壤年,健康的土壤是地球可持续发展的基石。然而,由于人类直接或间接的干扰,如土地利用变化、土壤管理和土地退化,使得土壤在全球变化压力下变得愈加脆弱。土壤在生态系统服务供应中发挥着至关重要的作用,土壤所提供的各种生态系统服务之间的相互协同或抵消作用是土壤生态系统服务功能研究的主要内容。土壤的碳、氮、水三大生物地球化学循环以及土壤的生物多样性与供给、调节、支持和文化四个生态系统服务紧密相关。为探索土壤可持续管理途径,提升土壤的生态系统服务能力,从碳、氮、水循环与生物多样性出发进行土壤生态系统服务功能表征与计量方法学研究亟待进行。开发用于评价土地利用和土壤管理可持续性的生态系统服务指标体系,采用多尺度、多目标、多因素集成分析探讨各生态系统服务之间的协同或抵消效应是研究的难点,而模型模拟可以在土壤生态系统服务功能计量研究中扮演重要的角色。     

生态系统服务研究文献现状及不同研究方向评述

生态系统服务研究是生态学研究的前沿和热点。对生态系统服务文献发表情况和生态系统服务主要研究方向进行阐述分析。(1)通过Thomson Reuters公司ISI Web of knowledge 信息平台提供的Science Citation Index Expanded 数据库为数据源检索分析得到:生态系统服务研究从文献数量、作者、国家和机构上近年来都表现出陡增的趋势;最主要的研究国家为美国、英国、德国、澳大利亚和中国;涉及54 个学科,不同的国家侧重的研究领域不同;来自258 个期刊,55% 的文献集中在24 个主要期刊上,主要期刊平均影响因子5.976。(2)从生态系统服务评价方法、生态系统内部和生态系统外部驱动因素、基于生态系统服务的生态系统管理4个方面来评述生态系统服务的研究进展。其中生态系统内部驱动主要是指生物多样性和土地利用变化,生态系统外部驱动因素包括自然因素和人为活动。最后,对生态系统服务研究的发展做了展望。     

基于文献计量的铬污染土壤修复领域研究进展与前沿分析

为明确铬污染土壤修复领域的发展历程和研究前沿,本研究以Web of Science(WoS)核心数据库的相关文献为研究对象,运用文献共被引、关键词共现和突现探测的文献计量分析法,从发文量、参考文献和关键词3个角度分别对该领域的受关注程度、知识基础和研究前沿进行分析与讨论。结果表明：铬污染土壤修复领域共发表论文1 972篇,发文量总体呈逐年上升趋势,表明该领域受到越来越广泛的关注。通过文献共被引分析得出该领域的知识基础主要包括以下几个方面：自然条件土壤中铬的生化反应(环境生化)、含铁物质还原(铁化合物和纳米零价铁)、有机物质还原(官能团和生物炭)、铬胁迫(抗铬细菌、植物毒性和铬胁迫)和生物修复,同时微生物修复、植物毒性和纳米零价铁也是目前该领域的研究前沿,应该受到重点关注。本研究结果有望为土壤污染修复和农业安全生产提供理论依据。     

基于CiteSpace的土地增值收益及其分配研究进展与演化趋势

以中文社会科学引文索引(CSSCI)中1998—2015年285篇土地增值收益分配相关文献作为研究对象,通过CiteSpaceⅢ可视化分析软件对文献研究知识基础及研究前沿进行共被引网络、关键词共现网络及突现词分析,对土地增值研究现状、研究前沿进行分析,理清土地增值收益及其分配的发展脉络、热点分布、演化路径和未来发展趋势。结果表明,土地增值及收益分配研究已完成基本理论和研究体系的构架,但存在研究网络交叉性研究较多、缺乏系统性、收益分配测算模型研究相对较少等方面的不足,这为我国土地增值及收益分配研究体系的重新规整提供了理论支撑。     

农业可持续发展研究热点与趋势——基于文献计量的可视化分析

农业直接关系到粮食安全和农户收入,既高度依赖于资源环境又反作用于资源环境.农业可持续发展是实现可持续发展目标的关键.通过CiteSpace对Web of Science和中国知网在2000—2019年发表的关于农业可持续发展评价的1174篇英文和1043篇中文文章进行文献计量分析,总结出农业可持续发展的研究前沿、热点和趋势,以期为农业可持续发展研究和决策管理提供参考.结果 表明:农业可持续发展的研究前沿聚焦在食物系统弹性与粮食安全、农业生态集约化与可持续集约化、都市农业与农业多功能性、农业生态系统服务权衡与协同4个方面.研究热点主要关注气候变化对农业系统的影响及其适应性管理、农业生态系统服务管理、农业活动的环境影响和农业系统可持续性综合评价.建议在今后的研究中进一步解析"气候-土地-水-能源-粮食"耦合机制,系统开展农业生态系统的"影响因素-作用机理-调控方法"研究.     

我国梯田农业生态系统文化服务研究热点与趋势

梯田农业生态系统是全球和中国重要农业文化遗产的重要组成部分。为探讨国内梯田农业生态系统文化服务的研究热点和发展态势,本研究利用CiteSpace软件,以CNKI数据库中我国2001—2020年1 403篇与梯田农业生态系统文化服务相关的文献为研究对象,讨论其研究现状、进展和热点。结果表明,发文量整体呈现波动式上升趋势,涉及新工科、新文科等多学科交叉领域研究。研究热点演化具有缓慢发展、快速发展、提升和优化发展的3个阶段性特征,并与国家相关政策及学科发展等有很大关联。梯田文化多样性、服务管理与应用、价值评估等宏观与微观研究主题讨论不断深化,研究态势从早期相对独立的稻作文化和梯田文化,转变为赋能乡村振兴的梯田农业生态系统文化服务,同时梯田可持续管理的研究力度有所加大。本研究回顾和梳理了我国梯田农业生态系统文化服务的研究进展与核心议题,以期为该领域研究和乡村振兴战略实施提供参考依据。     

可持续土壤管理:土壤学服务社会发展的挑战

国际土壤年唤醒了全社会对土壤变化的关注。地球环境与生命发育历史赋予了土壤自然资源资产价值,提供了生命和生态系统发育的多种服务,从而惠及全人类,支撑了社会的可持续性发展。全球土壤的这种支撑能力建立在"体-质-量"统一的土壤属性基础上。然而,在人类快速发展的驱动下,全球土壤已经或正在发生十分普遍和严重的土壤退化,土壤连续体遭到破坏,土壤功能严重削弱,且地表土壤覆盖被大面积固封。因此,必须充分认识土壤变化对于人类长远发展的潜在风险,着力构建可持续土壤管理体系,致力于保持土壤自然资产价值、平衡和最大化土壤的生态系统服务、优化兼顾农业安全(粮食安全-环境安全-生态安全)的土壤利用与保护。保持土壤自然资产、保持土壤的生态系统服务和保持土壤对全人类的惠利应该纳入生态文明的土壤观。而管控土壤变化势必成为可持续土壤管理的核心任务。这需要在政策上,推行生态补偿机制来处理利用者与受益者的利益关系;在行动上,实施区域土壤可持续管理工程,应对土壤变化;而在技术上,创新兼效多赢的管理实践措施,特别是有利于自然养育或恢复的土壤保护和培育技术。推进土壤可持续管理研究,探索可持续土壤管理途径,对于中国社会经济的可持续发展具有至关重要的意义。     

黑龙江农田生态系统服务权衡与协同

为促进农田生态系统可持续发展,亟需探究旱改水背景下黑龙江省农田生态系统服务变化。本研究基于1995年、2005年、2015年、2020年4期遥感影像解译结果,分析黑龙江省农田分布、农田生态系统服务变化,评估其权衡与协同关系,识别热点区域并划分生态功能管理分区。结果表明:1)黑龙江省旱地改为水田趋势明显,全省水田面积增长162.45%,主要位于三江平原;2)研究区的粮食产量、碳固定量、土壤保持量呈上升趋势,水分亏缺量也随之增长;3)粮食供应和碳固定具有空间协同关系,而与水文调节、土壤保持存在显著的权衡关系。研究发现1995—2020年农田生态系统服务具有一致的权衡/协同关系,但相关程度存在差异。依次,全省可划分为农产品供给区、土壤保持区和生态保护区3类生态功能区,从而实现区域生态系统服务最大化。     

辽河流域生态系统服务权衡与协同研究

辽河流域是我国7大流域之一,是重要的防风固沙和生态屏障区,明晰流域生态系统服务变化及其权衡与协同关系对实现区域可持续发展具有重要意义。该文在评估辽河流域2000—2015年土壤保持服务、防风固沙服务和生境质量的基础上,利用相关性分析和均方根偏差对生态系统服务权衡与协同关系进行研究。结果表明:1)土壤保持服务由2000年5.5×10~(8 ) t增至2015年的6.0×10~(8 ) t,防风固沙服务由2000年1.29×10~(8 ) t增长至2015年1.35×10~(8 ) t,土壤保持服务、防风固沙服务和生境质量均呈现整体增加、局部减少的趋势,生态系统服务空间异质性较大;2)土壤保持服务与防风固沙服务、防风固沙服务与生境质量为权衡关系,土壤保持服务和生境质量表现为协同关系;3) 2000—2015年辽河流域生态系统服务整体表现为权衡程度减弱的趋势,对比不同土地覆被类型权衡与协同的关系,发现林地权衡程度较低,而人工表面权衡程度较高;通辽市和赤峰市东北部权衡程度较高,流域东部生态系统服务权衡程度较低。定量评估辽河流域生态系统服务权衡与协同关系可以为该区域环境治理和区域可持续发展提供参考。     

基于CiteSpace的国内外道路绿化对比

以中国知网（CNKI）和Web of Science（WOS）的核心期刊数据作为文献来源,基于文献计量学方法,利用Citespace图谱分析软件对2000—2020年有关道路绿化研究的中英文文献进行可视化分析,结合文献内容分析法,得出国内外关于该领域的研究热点、内容与前沿。结果表明:目前国内有关道路绿化的研究处于衰减阶段,2010—2011年为国内发展的高峰时期,而国外正处于一个良好发展阶段;研究内容方面,国内主要关注规划设计与景观评价、植物配置模式及养护管理、植物多样性及生态效益,国外主要针对道路绿化植物多样性与土壤理化性质、道路环境健康风险评估与研究、动植物入侵与扩散机制;研究前沿方面,国内外均倾向于道路绿化生态服务功能研究。     

白洋淀流域生态系统服务评估及其调控

政策制定者在制定土地利用相关政策时需要权衡各方面的利益关系,协调资源保护和经济发展之间的关系.由于缺乏有效的评价与权衡办法,目前对这方面研究还较少.采用InVEST模型,评价了白洋淀流域7种服务功能指标,分析了其空间分布特征.通过情景(政策情景与保护情景)分析,较好的反映了农业直接经济收入与服务功能之间的关系.结果表明:生物多样性、水源涵养、土壤保持和固碳重要区域主要分布在流域西部、北部和流域中部山区;水质保护和授粉重要区域主要分布于流域东部、南部和中部平原区.政策情景下,产水量第二,农业产出有所下降,固碳能力较保护模式差,N/P输出最少.保护情景下产水量最大,农田产出价值不变,氮磷保持与政策情景差不多,但固碳效果最好.通过权衡不同情景下服务功能得失,筛选既不损害流域居民实际经济收入,又能使得水文服务功能得到提高的管理模式.研究表明InVEST模型可以很好的用于对自然资本评估和空间化特征分析,通过建立不同情景,评价结果可以用于权衡不同管理策略下服务功能得失,是一种评价和预测自然资本变化的有效方法,对政策制定和策略筛选具有重要的指导意义.     

风景园林学科中生态系统服务领域研究动态

风景园林学动态研究是为明确风景园林学某一阶段的专业研究动向及重点关注领域所进行的分析研究。通过SCI、Science Direct及中国知网3个数据库检索2004~2014年与风景园林学相关的文章,利用NE软件对文章进行期刊统计、关键词统计,分析文章,归纳当今国内外风景园林学十大研究热点。其中,生态系统服务作为当前风景园林学重要研究领域之一,其研究内容主要集中在以下3个方面:生态系统服务的调节功能,如生物防治、授粉服务、碳汇调节;生态系统服务的景观评估研究;生态系统服务在土地利用、城市规划、景观管理方面的运用。笔者着重于通过研究相关文章,归纳国内外生态系统服务研究的异同,以期为今后的研究提供参考。     

生态系统服务功能管理研究进展

生态系统给人类提供了自然资源和生存环境两个方面的多种服务功能,这些服务功能的可持续供给是经济社会可持续发展的基础.然而,生态系统服务功能从认知走向管理实践面临着严峻挑战,包括:定量测度、多种服务功能权衡、生态系统服务功能多尺度关联、生态系统服务功能与政策设计的结合.针对这些难点,近年来生态系统服务功能管理研究主要集中在以下领域:生态系统服务功能度量;生态系统服务功能与人类福祉的关系;多种生态系统服务功能权衡;生态系统服务功能保护规划;基于生态系统服务功能的生态补偿机制.为了进一步推动生态系统服务功能管理实践,应该进一步加强生态系统服务功能供给的理论研究;增加生态系统服务研究结果表达的多样性;增加与社会学、经济学、人口统计学等领域跨学科研究;进一步探索生态系统服务功能研究的结果如何运用到管理决策中,促进在管理实践中的应用.     

森林生态系统服务功能价值评估与分析

森林生态系统作为陆地生态系统的主体,其服务功能价值评估是当前生态学和经济学交叉领域的一大研究热点,本文参考《森林生态系统服务功能评估规范》(以下简称《规范》)标准,利用白水江国家级自然保护区森林生态系统实测数据和基于GIS和RS技术获得的不同林分面积等数据,评估保护区森林生态系统服务功能的价值。结果表明:保护区森林生态系统年均服务价值总计178.90亿元,各项服务价值排序为:生物多样性(43.08%)固碳释氧(19.35%)固土保肥(16.17%)涵养水源(13.11%)林产品(5.16%)净化大气(1.55%)林木营养物质积累(0.96%)旅游休憩(0.62%);按照服务价值利用类型排序为:间接利用价值(51.14%)非利用价值(43.08%)直接利用价值(5.78%)。通过对《规范》体系下不同研究成果的横向比较,不但可以校核研究结果的准确度,也可以揭示森林生态系统服务功能之间的规律。价值评估的测算结果对当地森林生态补偿机制的建立及其他环保政策的制定具有重要参考价值,同时该价值评估也有利于政府建立可持续的环境与经济综合核算体系。今后森林生态系统服务价值的研究应着重于加强对服务功能机制的探讨,研究生态系统服务价值的空间分布,重点开展服务价值的动态评估以及相关政策的制定等。      

生态系统服务研究进展

在回顾国内外生态系统服务价值评估研究进展的基础上,重点对国外生态系统服务分类及方法、生态系统服务与生物多样性关系、模型模拟、应用研究和案例5方面的当前特征进行了分析。我国目前对生态系统服务的研究集中在介绍国外研究进展,和对国内生态系统等案例进行服务价值测算;国内应加强分类及其价值评估方法、多尺度多类型模型几个方向研究,尤其在服务管理及应用方面。     

漳江口红树林湿地生态系统现状分析

以福建省漳江口红树林湿地生态系统为研究对象,运用生态系统服务功能定量化估值方法,对该保护区湿地生态系统的主导生态服务功能进行分析评价,以此反映出漳江口红树林湿地生态系统的现状,并提出其可持续发展与保护对策,对同类型自然保护区的生态系统服务功能评价和可持续发展有一定的借鉴意义。     

近30 年吉林省西部生态系统服务价值动态变化研究

根据1980尧1995和2010年吉林省西部土地覆盖类型数据,利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对近30年吉林省西部生态系统服务价值的时空变化进行研究。结果表明,从1980-2010年,吉林省西部生态系统服务价值由5002413万元减少至4408862 万元,变化率-11.9%;由1980年中间高四周低的格局逐渐转变为北部高南部低的格局;生态系统服务价值空间格局由以高价值区为主导的状态逐渐转化为以低价值区为主导的状态袁高-高自相关类型呈减少趋势,而低-低自相关类型呈增加趋势,全局空间自相关指数先增加后减少;生态系统服务价值质心1980-2010年总体向东北移动了12.5 km。人为开垦活动是吉林省生态系统服务价值时空动态变化的主要驱动因素。     

环洞庭湖区域土地利用变化对生态系统服务功能价值的影响

为重大工程项目实施过程中定量地考虑对生态系统产生的影响,同时为环洞庭湖区域土地资源可持续利用、生态环境保护与建设提供决策支持,根据1996—2008年环洞庭湖区域土地利用/土地覆盖变化数据,应用Costanza生态系统服务价值计算公式和谢高地等的中国陆地生态系统单位面积服务价值研究成果,结合敏感性分析,研究了环洞庭湖区基本农田建设重大工程项目区涉及的14个县(市、区)土地利用变化对生态系统服务价值的影响。结果表明:环洞庭湖区域生态系统服务功能年度经济价值在1996—2008年期间呈先快速增加后缓慢下降的变化趋势,期间净增加19.01×107元,说明研究区域实施退田还湖还林宏观政策的调整是正确的;单项服务价值变化中食物生产减少量达到5.00×107元,主要是食物生产系数最高的耕地减少造成;敏感性系数分析表明,采用谢高地的生态价值系数是合理的。