生态系统服务权衡最新研究进展

生态系统服务权衡研究对协调生态环境保护和社会经济发展至关重要。为推动生态系统服务管理和提升人类福祉,本文以Web of Science核心合集(WOS)和中国科学引文数据库(CSCD)为数据源,运用文献计量分析法,系统梳理和总结生态系统服务权衡研究的学科知识基础、科学领域结构和热点变化等发展现状以及最新研究进展。研究表明:1)不同研究层面上,生态系统服务间的权衡关系受外部风险和人类需求、参数选取和服务提供者及区域差异性和不均衡性的影响。2)研究方法主要有基于关系识别和具体表征的权衡分析、权衡模拟和预测的模型量化分析和生态系统服务权衡管理优化的多准则分析3类。3)生态系统服务权衡关键驱动因子为城市化、生态工程和气候变化。基于此,我们认为把握生态系统服务权衡不同研究层面的关联特征、创新和优化生态系统服务权衡研究方法、准确甄别生态系统服务权衡关键驱动因子以及充分整合多维生态系统服务权衡资源搭建数据共享平台是未来研究的重点。     

黄土残塬沟壑区不同林龄与坡向人工刺槐林生态系统服务协同关系

[目的] 通过权衡关系的研究探索不同林龄与坡向人工刺槐林多项生态系统服务间的差异及动态变化关系，为黄土残塬沟壑区人工刺槐林的经营管理提供理论依据。[方法] 按照不同林龄阶段和坡向共设置36个样地，对所选林分的涵养水源、土壤碳储量、土壤氮储量、年均生产力、生物多样性5个方面的生态系统服务进行测算，利用均方根偏差（RMSD）对该区人工刺槐林生态系统服务的权衡与协同关系进行研究，对生态系统服务与林分因子进行冗余分析。[结果] ①不同林龄、坡向人工刺槐林的生态系统服务差异显著（p<0.05）；随林龄增加，涵养水源量和年均生产力从幼龄林到中龄林增加达到最大值，随后逐渐减小；而生物多样性则呈先增后减趋势，在成熟林时期最高；土壤碳、氮储量随林龄增加呈逐渐增加趋势；阴坡的各生态系统服务价值均高于阳坡。②林龄是引起生态系统服务权衡关系变化的主导因子（p<0.05），坡向对生态系统服务权衡关系的影响不显著（p > 0.05），土壤碳固存与土壤氮固存呈协同关系，涵养水源与其他生态系统服务的权衡关系相比程度较高。③人工刺槐林5项生态系统服务与盖度、郁闭度、凋落物厚度呈现不同程度的正相关，与坡度呈现不同程度的负相关。[结论] 人工刺槐林生态系统服务在中龄林和过熟林时期权衡度高，不利于整体生态系统服务效益的发挥。应在中龄林时期引入耐旱灌木或乡土草本，在过熟林经营过程中，在满足涵养水源的前提下，合理控制林分密度，促进其他生态系统服务的作用，提高整体效益。     

The use of compensatory and non-compensatory multi-criteria analysis for small-scale forestry

Small-scale farm forestry has the potential to offer many benefits both to landholders and the wider community. As with all changes in land-use practices, there are associated benefits and costs and these are not uniformly distributed. They have varying impacts on the different values, aspirations, goals and objectives that exist within the community. Furthermore, the community does not consider these values, aspirations, goals and objectives of equal importance. The degree of concern can vary from minor to high and overriding all other considerations. When evaluating farm forestry options it is necessary to address all of these concerns. This paper examines the combined use compensatory and non-compensatory multi-criteria analyses to evaluate forestry options, in a case study for the Darling Downs region of Queensland, Australia. These aggregation techniques are found to be highly complementary and together provide a comprehensive analysis. The compensatory technique provides a sound measure of overall performance of a forestry system, whereas the non-compensatory technique alerts decision-makers to presence of particularly poor performance with respect to individual criteria. The compensatory technique used is simple and understandable even for those with non-mathematical backgrounds. This analysis can identify and aid communication of the relative benefits and costs, and trade-offs, between economic, environmental and social considerations.     

生态系统服务价值时空变化和权衡及其与人类活动强度关联性分析——以慈利县为例

为了探究以林业为主的县域生态系统服务价值时空变化与权衡特征,分析生态服务价值与人类活动强度的关联性,为今后林业县域生态保护和恢复政策的制定和实施以及生态文明建设的推进提供依据。应用修正的生态系统服务价值估算模型、相关性分析法和双变量空间自相关分析法,评估及分析了慈利县长时间序列下生态系统服务价值时空变化以及生态系统服务内部和生态系统服务与人类活动强度之间的权衡协同关系。结果表明:(1)慈利县生态系统服务价值总量呈增长趋势,林地对于生态系统服务价值的贡献相对较高。(2)生态系统服务价值较高的区域主要集中在慈利县的东部、中部、西北部和南部,价值较低的地区主要集中于中东部; 中部、南部和西北部区域价值上升较为明显。(3)协同关系在慈利县生态系统服务权衡协同关系中占主导地位。生态系统服务价值和人类活动强度呈负相关关系。综上,近40年来慈利县实现了经济发展与生态保护的双赢局面,未来应将生态保护重心放在林地的生态质量上。     

2000-2015年黄土高原生态系统水源涵养、土壤保持和NPP服务的时空分布与权衡/协同关系

生态系统服务评估决定区域可持续发展,对人类福祉至关重要。以黄土高原为研究区域,基于CASA、InVEST和RUSLE模型,结合土地利用类型、归一化植被指数、气象等数据,分析了2000年、2005年、2010年和2015年的NPP、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务的时空分布特征,识别了3种生态系统服务的热点区,并基于相关系数法分析了黄土高原地区和不同气候区(干旱气候区、半干旱气候区、高原气候区、半湿润气候区)不同生态系统服务间的权衡/协同关系。结果表明:(1)2000—2015年,黄土高原地区的土地利用类型变化剧烈,其中林地(2.8%)和建设用地(43.1%)显著增加,耕地(-2.7%)明显减少;(2)2000—2015年,净初级生产力(NPP)、产水量和土壤保持均呈现增长趋势,分别增加14.1%,5.3%和101.3%;(3)黄土高原的4类热点区(非热点区、一类热点区、二类热点区、三类热点区)所占面积变化不显著,分布具有明显的地带性,从西北到东南依次为非热点区、一类热点区、二类热点区和三类热点区;(4)在整个黄土高原地区,土壤保持与NPP、水源涵养之间为协同关系,NPP与水源涵养为权衡关系;在4个气候区,NPP与土壤保持之间的权衡/协同关系与黄土高原地区一致,但土壤保持和水源涵养在半干旱气候区和半湿润气候区呈权衡关系,NPP与水源涵养在高原气候区和半湿润气候区为协同关系。为促进区域生态系统可持续管理,应在土地规划过程中考虑生态系统服务之间的相互关系,尽可能减少权衡,增加协同。     

Ecosystem services in Swedish forests

We identify, describe qualitatively, quantify biophysically and, if possible, monetarily valuate the most important ecosystem services in Swedish forests. Existing Swedish and Nordic research and statistics within this area are reviewed and used to develop a first framework for the valuation of ecosystem services in Swedish forests. We base our analysis on the CICES framework and the Cascade-model. Despite the rather long occurrence and use of the concept of ecosystem services, we do not yet have enough information on the status and economic value of services in Swedish forests. The value of the forest ecosystem services is at best an indication of the different multifunctional objectives that should be met in the management of the Swedish forests. The five most central ecosystem services in Swedish forests according to annual flow are timber and pulpwood, bioenergy, game, climate regulation and recreation and training, each estimated to have a monetary value of several billion SEK. The different ecosystem services in multipurpose forests interact with each other and may lead to conflicts between use and conservation. We identified a number of trade-offs and synergies between services focusing on the five above ecosystem services.     

农牧交错带禁牧草地生态系统服务空间权衡与协同关系

为明确农牧交错带禁牧草地生态系统主要服务间的相互作用关系,以宁夏盐池县草地为研究对象,借助本地化的InVEST模型,对禁牧以来(2000-2015年)草地碳储存、水源涵养、土壤保持3项关键服务进行精准测度,明确其时空变化特征,以此为基础,通过逐像元相关系数法对3种服务间的权衡作用进行定量可视化表达,分析乡镇尺度各服务间的空间权衡与协同关系。结果表明:1)禁牧以来,草地生态系统碳储存、水源涵养和土壤保持功能显著增加,但增加过程存在一个显著的"N"型波动,碳储存总量及单位面积均值由217.46万t、5.78t/hm~2增加到263.12万t、6.19 t/hm~2;水源涵养总量及单位面积均值由2 884万t、76.69 t/hm~2增加到6 118万t、143.92 t/hm~2;土壤保持总量及单位面积均值由1 383万t、36.78 t/hm~2增加到3 474万t、81.71 t/hm~2。碳储存功能与草地覆被关系密切,年际波动小、增长稳定,水源涵养和土壤保持功能受降水和地形显著影响,年际波动大、空间差异显著。2)草地土壤保持与水源涵养功能呈显著的空间协同关系(面积占86.34%),碳储存与水源涵养功能关系复杂,空间权衡与协同关系不显著(面积分别占47.66%和52.34%),碳储存与土壤保持功能呈空间协同关系(面积占69.55%)。通过定量可视化评估草地生态系统各服务间的空间权衡与协同关系,可为草地生态系统优化提供科学依据,为草地资源管理提供参考。     

泾河流域生态系统服务权衡/协同关系的尺度异质性研究

[目的]探究泾河流域生态系统服务权衡/协同关系的尺度异质性,阐明权衡/协同关系在子流域尺度发生变化的主要原因,为黄土高原地区的生态保护和高质量发展提供科学参考。[方法]利用SWAT模型、CASA模型、InVEST模型等量化粮食供给、土壤保持、产水、固碳、生境质量5种生态系统服务,并采用空间相关性统计方法从全流域和子流域两个尺度上进行生态系统服务及两两之间权衡/协同关系的尺度异质性研究。[结果](1)泾河流域粮食供给服务在流域东南部较强;土壤保持服务在流域北部、中部较弱,在西南部、东南部较强;产水服务在流域西部、南部以及东南部较强,在北部、东北部及东部地区较弱;固碳服务流域南部强于北部,东部强于西部;生境质量以中值区和高值区为主,其高值区主要分布在流域东部、东南部及西部,低值区主要分布在建设用地。(2)从全流域尺度来看,粮食产量和土壤保持、产水量、NPP和生境质量以权衡关系为主;土壤保持和产水量、NPP和生境质量以协同关系为主;产水量和NPP是协同关系为主,和生境质量是权衡关系为主;NPP和生境质量是以协同关系为主。(3)泾河流域生态系统服务之间的权衡/协同关系在部分子流域发生改变,土地...     

Non-market forest ecosystem services and decision support in Nordic countries

The need to integrate non-market ecosystem services into decision-making is widely acknowledged. Despite the exponentially growing body of literature, trade-offs between services are still poorly understood. We conducted a systematic review of published literature in the Nordic countries (Denmark, Norway, Sweden and Finland) on the integration of non-market forest ecosystem services into decision-making. The aim of the review was two-fold: (1) to provide an overview of coverage of biophysical and socio-economic assessments of non-market ecosystem services in relation to forest management; (2) to determine the extent of the integration of biophysical and socio-economic models of these services into decision support models. Our findings reveal the need for wider coverage of non-market ecosystem services and evidence-based modelling of how forest management regimes affect ecosystem services. Furthermore, temporal and spatial modelling of ecosystem impacts remains a challenge. We observed a few examples of multiple non-market services assessments. Integration of non-market services into decision support was performed with either biophysical or socio-economic models, often using proxies and composite indicators. The review reveals that there is scope for more comprehensive and integrated model development, including multiple ecosystem services and appropriate handling of forest management impacts.