中国陆地生态系统综合监测评价与决策支持系统-国家科技部
中国生态系统动态综合评估的理论与方法框架
理分析
基于地球空间信息技术的陆地表层系统科学 方法论框架
自下而上
自上而下
野外观 测实验
实验室 模拟与 理化分 析
微观机理 模型:
自然、人 文点过程 信息
数值
研究平台
参数反演
相互验
与多维分
RS
证、数据
析模型:
融合、尺
自然、人
度转换
文定量空 间信对象格局、过程规 律与机制的科学结论
GLP Science Plan,IGBP报告No. 53/IHDP报告No. 19
需要加速理解:人类活动如何影响陆地生物圈的自然 过程,更加需要评估这些变化产生的后果。 因此,GLP的目标是: 量测、模拟和理解人类-环境耦合系统。
GLP Science Plan,IGBP报告No. 53/IHDP报告No. 19
全球土地系统的主要科学问题
• 土地系统变化的现象和原因 • 土地系统变化导致的生态系统服务和地球系统功能
变化结果
• 支持土地系统可持续利用的综合集成分析与建模
“地球的变化主要源于人类对生态系统和景观的改 变,它们影响了生物圈维持生命的能力。 土地利用的多样化和高强度化及技术的先进化使得生 物地球化学循环、水文过程和景观动力学发生了显著 变化。 土地利用和土地管理的变化影响了生态系统的状态、 性质和功能,反之,它们又影响生态系统服务的供应 及人类的生存。”
1. 生态系统评估的科学问题与方法论前沿 2. 千年生态系统评估的概念框架 3. 中国生态系统动态综合评估的内容 4. 中国生态系统动态综合评估的方法框架 5. 我们可以实现什么目标
1、生态系统评估的科学问题与方法论前沿
背景: 现代生产力水平的提高导致人地关系的急剧变化,
973(中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全)
项目名称:中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全首席科学家:傅伯杰中国科学院生态环境研究中心起止年限:2009.1至2013.8依托部门:中国科学院一、研究内容围绕关键科学问题,选择对我国生态安全有重要意义的森林、湿地、草地和荒漠生态系统的重要生态服务功能,从以下四个方面开展研究。
(1)生态系统服务功能形成机理基于生态系统的长期监测和实验,研究森林、湿地、草地和荒漠生态系统水源涵养与水文调节、水土保持与防风固沙、生物多样性保育与碳固定等生态服务功能的形成和调控机制,分析生态系统支持功能与调节功能之间的依存关系,以及生态系统稳定性对生态系统服务功能的影响机理,揭示生态系统结构、过程和服务功能的相互关系。
研究生态系统服务功能对人类活动和环境扰动的响应与适应机制,揭示生态系统退化和生态系统服务功能降低的驱动因子,为准确认识不同类型生态系统服务功能特征提供理论基础。
(2)生态系统服务功能的区域集成和尺度转换基于生态系统定位研究站,研究所代表区域同一生态系统类型服务功能的尺度特征与尺度转换方法;选择典型区域,研究不同类型生态系统及其重要服务功能的区域集成方法,揭示景观和区域尺度生态系统服务的表征、相互作用和时空变异规律,分析区域生态系统服务功能传输过程的景观连通性和景观动态过程,建立生态系统服务功能的尺度转换构架和区域集成模型。
(3)中国主要陆地生态系统服务功能评估综合生态系统定位观测和遥感监测数据,建立生态系统服务功能评估数据库,应用地理信息系统技术,建立基于遥感反演与地面观测数据相结合的生态系统服务功能综合评估模型,分析近30年来中国主要陆地生态系统宏观结构变化和服务功能动态趋势,评估全国生态系统重要生态服务功能,确定生态系统服务功能对自然和人为活动的响应特征与空间格局,绘制中国主要陆地生态系统服务功能分布图。
基于生态经济学理论,建立生态系统服务功能价值化评价方法。
(4)生态系统服务功能变化对生态安全和人类福祉的影响研究人类福祉对生态系统服务功能的依存关系,建立生态安全的指标体系和评价准则,分析区域发展政策、土地利用变化和自然资源利用行为对生态系统服务功能的影响,以及生态系统服务功能的变化对生态安全的影响。
十一五国家科技支撑计划项目一览表
十一五国家科技支撑计划重点项目指南一览表
序号 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 项目名称 城市生态规划与生态建设关键技术综合研究与示范 重大工程建设区生态恢复整治技术研究 重点耗水行业节水技术开发与示范 超临界循环流化床 大田经济作物优质高效生产技术研究与示范 功能性食品的研制和开发 大型金属矿产基地资源综合利用关键技术研究 高效节能大型矿山成套设备研制 矿区复垦关键技术开发及示范应用 名老中医临床经验、学术思想传承研究 针灸诊疗方案和评价研究 中药资源可持续利用与产业共性技术研究 中医‘治未病’及亚健康中医干预研究 中医药标准规范技术体系研究 中医药国际化示范研究 中医药诊疗与评价技术研究 中医治疗常见病研究 科技文献信息服务系统关键技术研究及应用示范 特色杂粮生产及加工利用技术研究与开发 动力煤优质化技术与高效燃煤锅炉技术开发 煤炭资源高效采选关键技术与装备研发 残障人生活保障辅具研究 优质高效淡水养殖技术研究与示范 高效安全新型饲料研制与产业化开发 农业基因资源发掘与种质创新利用研究 草业高效发展关键技术研究与示范 耕地质量调控关键技术研究与示范 农田污染综合防控关键技术研究与示范 沃土工程关键支撑技术研究 畜禽健康养殖与新型工业化生产模式研究及示范 现代化农业与机械化耕作技术研究与示范 卤水资源综合利用技术研究 项目组织单位 科技部21世纪中心 科技部21世纪中心 科技部21世纪中心 科技部高技术中心 科技部农村中心 科技部农村中心 科技部社会发展科技司 科技部社会发展科技司 科技部社会发展科技司 科技部生物中心、国家中医药管理局科教司 科技部生物中心、国家中医药管理局科教司 科技部生物中心、国家中医药管理局科教司 科技部生物中心、国家中医药管理局科教司 科技部生物中心、国家中医药管理局科教司 科技部生物中心、国家中医药管理局科教司 科技部生物中心、国家中医药管理局科教司 科技部生物中心、国家中医药管理局科教司 科技部条件财务司 科学技术部、各省科技厅 煤炭科学研究总院 煤炭科学研究总院 民政部人事教育司 农业部渔业局 农业部、国家粮食局 农业部、国家林业局 农业部、教育部、中科院 农业部、中国科学院 农业部、中国科学院 农业部科教司 农业部科教司 农业部农业机械化管理司 青海省科技厅 课题(数 课题 数) 6 5 6 6 5 10 5 10 7 7 2 8 6 12 8 5 30 6 9 7 9 7 10 10 10 10 10 10 10 10 10 8 国拨(万元) 国拨(万元) 2500 3000 2000 4000 4500 4600 4000 3000 3000 2000 1000 4600 1000 2000 4000 3000 3000 3500 3500 4500 2500 1500 2500 2500 2800 1500 3500 3300 1600 4500 3500 1500
全国自然资源要素综合观测标准体系构建
学术研讨全国自然资源要素综合观测标准体系构建■ 王 梁1,2 * 刘晓煌2 刘玖芬2 贾丽琼3(1.中国地质调查局地球物理调查中心;2.中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心;3.中国地质调查局发展研究中心)摘 要:标准体系对于自然资源要素综合观测各项活动的开展具有规范和指导作用。
本文在分析国际资源-环境-生态观测领域标准化现状、发展趋势和我国多门类自然资源观测标准化存在问题的基础上,结合自然资源要素综合观测的特点,提出了标准体系构建的目标、原则,并借鉴霍尔系统工程方法,从标准性质、专业领域和适用阶段三个维度构建了适用于综合观测的标准体系框架,梳理出了一些基础标准规范,基本涵盖了观测站网建设及运行、观测技术方法和观测数据处理等观测工作重点环节,为观测工作标准研制和标准化建设提供了依据。
针对当前面临的一些问题,提出了健全组织管理机构、做好顶层设计和总体规划、加强自然资源综合区划研究、重视预研究和示范推广、加强人才队伍建设等加快自然资源要素综合观测标准化工作步伐的建议。
关键词:自然资源要素综合观测,标准体系,野外观测站,自然资源DOI编码:10.3969/j.issn.1002-5944.2021.12.002Construction of Standard System for Chinese Integrated Natural ResourceObservationWANG Liang1,2* LIU Xiao-huang2 LIU Jiu-fen2 JIA Li-qiong3(1. Center for Geophysical Survey, China Geological Survey;2. Command Center for Integrated Natural Resource Survey, China Geological Survey;3.Development and Research Center, China Geological Survey)Abstract: As the groundwork, standard system can regulate and guide the orderly obstruction of Chinese integrated natural resource observation system. Based on the present conditions, development trends and existing problems in the standardization of resource-environment-ecosystem observation, this paper proposed the objective and basic principles for Chinese integrated natural resource observation. According to Hall three-dimensional structure, we have constructed the standard system framework from three dimensions (standard features, professional field and application stage) and put forward some basic standards, which covers basis, observation station construction, observation technology and method, observation data and operational management. Finally, five important suggestions are provided to promote the standardization process of integrated natural resource observation.Keywords: integrated natural resource observation, standard system, field observation station, natural resource基金项目:本文受中国地质调查局项目“全国自然资源要素综合观测体系规划与部署”(编号DD20208063)资助。
中国通量网
收稿日期:2014-07;修订日期:2014-07。
基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2010CB833500);国家自然科学基金项目(31170422,30900198)。
作者简介:于贵瑞(1957-),辽宁大连人,研究员,主要从事陆地生态系统碳循环与气候变化研究,E-mail:yugr@ 。
903-917页1引言地球系统已经进入了人类世的新时代(Crut-zen et al,2003;Zalasiewicz et al,2010;Steffen et al,2011),人类以超越地球上所有生物的姿态,利用和开发着其力所能及的各类资源,影响和干预着支撑自身生存和发展的生物和环境系统(Vitousek et al,1997;Galloway et al,2004;Raupach et al,2010),并且这种干扰和影响也随着科技进步和人口规模的增大而与日俱增,已经造成了不可自我恢复或不可逆转的全球规模的生物圈结构和功能的改变,导致了人类生产、生活和生态环境的破坏(Millennium Ecosystem Assessment,2005;Brook et al,2013)。
以气候变化为标志的全球环境变化引发了人类社会的广泛关注,成为资源环境以及地球和生命科学研究的热点领域(IPCC,2007)。
碳循环是全球环境变化科学研究的基础问题之一。
评估全球、不同区域以及各国陆地碳收支和碳交换通量,既是全球变化成因分析和科学预测的重大科技需求,也是支撑IPCC 全球温室气体管理、国际社会联合减排和共同应对全球气候变化的科技需求(于贵瑞,方华军等,2011;Le Quërëet al,2013;Baldocchi et al,2014)。
近几十年来,在中国社会经济快速发展的同时,温室气体排放量的增长速率也跃居世界第一,不仅使中国面临着巨大的温室气体减排压力,而且也成为中国大气环境污染、威胁人类健康和社会经济可持续发展的瓶颈因素。
资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南(试行)(2019年7月版)
资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南(试行)自然资源部2019年7月前言按照《中共中央国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》要求,资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价是国土空间规划编制的前提和基础。
为指导各地开展资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价工作,保证评价成果的规范性、科学性和有效性,编制本技术指南。
本技术指南起草单位:中国科学院地理科学与资源研究所、中国国土勘测规划院、中国地质调查局、国家海洋信息中心、中国科学院生态环境研究中心、生态环境部环境规划院、水利部水利水电规划设计总院、清华大学、中国城市规划设计研究院、中国自然资源经济研究院、自然资源部经济管理科学研究所、同济大学、自然资源部城乡规划管理中心、国家气候中心。
目录1适用范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (2)4评价目标 (2)5评价原则 (3)6技术流程 (3)7成果形式 (8)8成果应用 (8)附录A数据准备要求 (10)附录B生态保护重要性评价方法 (14)附录C农业生产适宜性评价方法 (20)附录D城镇建设适宜性评价方法 (25)附录E承载规模评价方法 (33)附录F成果编制要求 (36)1适用范围本指南适用于省级(区域)、市县级国土空间规划编制中的资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价工作。
开展其他相关工作需进行评价的,可参照执行。
2规范性引用文件下列文件对于本指南的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本指南。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本指南。
GB3095-2012环境空气质量标准GB3838-2002地表水环境质量标准GB15618-2018土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)GB18306-2015中国地震动参数区划图GB50011-2010建筑抗震设计规范GB/T12343国家基本比例尺地图编绘规范GB/T13923基础地理信息要素分类与代码GB/T20481-2017气象干旱等级GB/T21010-2017土地利用现状分类GB/T21986农业气候影响评价GB/T50095-2014水文基本术语和符号标准GB/T50331-2002城市居民生活用水量标准DZ/T0286-2015地质灾害危险性评估规范TD/T1055-2019第三次全国国土调查技术规程DD2019-08地质灾害调查技术要求(1:50000)国海预字〔2015〕585号风暴潮灾害风险评估和区划技术导则环办生态〔2017〕48号生态保护红线划定指南(试行)环办环评〔2017〕99号“生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境准入负面清单”编制技术指南(试行)3术语和定义3.1资源环境承载能力基于一定发展阶段、经济技术水平和生产生活方式,一定地域范围内资源环境要素能够支撑的农业生产、城镇建设等人类活动的最大规模。
中国陆地地表水生态系统服务功能及其生态经济价值评价
!""" 年我国国内生产总值的 %"B’-T。
关 键 词: 地表水; 生态系统;服务功能; 生态经济价值 文献标识码: L 文章编号: %"""$#"#- ( !""# ) "&$"&&#$%" 中图分类号: +%-/
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前言
生态系统服务功能评价是联合国千年生态系统评估( 的主要内容之一, 在全球生态 UL) 系统管理和可持续发展生态学研究中处于十分重要的地位,也是认识生态系统与人类相互 !W 作用的基础V%、 。!" 世纪 -" 年代以来, 生态系统服务功能开始成为一个科学术语及生态学与 生态经济学研究的分支。 直到 %’’% 年国际科学联合会环境问题科学委员会( 的生物 P*HX1) 多样性间接经济价值定量研究会议召开后,关于生物多样性与生态系统服务功能经济价值 到了 %’’- 年, 随着 Y456D 《 评估方法的研究和探索才逐渐多了起来 V#0/W, K4:E=<Z@ P<=[5><@7 PC2 >5<:46 Y<\<A]<A>< CA K4:E=46 1>C@D@:<3@》一书的出版和 *C@:4A84 等人对全球生态系统服务 功能进行的价值评价, 生态系统服务功能的价值评价逐渐成为生态、 经济学界的研究热点, -W 。!" 世纪 ’" 年代, 随着国际生态学界对生态系统服务功能及其 并进入一个新的发展时期 V%、 价值评价工作的重视,我国的一些生态学者也开始对生态系统服务功能及其评价方法进行 了系统的探索, 并对森林、 草地等典型生态系统的水源涵养、 生物多样性保护等重要服务功 V.0%%W 目前, 人们已经普遍认识到湿地生态价值的重要性V%!0%&W。 但是, 能进行了分析和经济核算 。 在区域湿地是否具有最高经济使用价值、应该在何种程度上对湿地进行保护和恢复等问题 上, 仍存在着持续的争论V%,W, 而将水生态系统作为整体进行综合评价在国内外还不多见。因
中国国家级自然保护地体系生态系统服务价值评估
测绘与空间地理信息GEOMATICS & SPATIAL INFORMATION TECHNOLOGY第44卷第2期2021年2月Vol.44,No.2Feb., 2021中国国家级自然保护地体系生态系统服务价值评估祁黄雄1,曹胜利1,荣 浩1,王 尧2,莫如聪-徐 娟1(1.五邑大学经济管理学院,广东江门529020;2.中国地质调查局发展研究中心,北京100037)摘 要:中国的自然保护地体系丰富,生态系统服务价值较高,对其评估具有重要的理论和实践意义。
以中国国家级自然保护地为研究对象,参考Costanza 等人的生态服务价值当量表,对自然保护地的生态系统价值进行整体 的估算和评价。
研究表明:1)中国国家级自然保护地生态系统服务经济价值约134.12千亿元,就保护地生态系统而言,自然保护区提供的总服务价值最高,占总价值的64.06% ;2)就生态功能类别而言,各类保护地均在娱乐休闲和文化等方面呈现出较高经济价值;3)就地理空间分布而言,中国国家级保护地生态系统效益空间分布体现为从西北向东南逐步增高,大体呈现高、中、低3个层次。
与以往文献相比,本文从研究范围上做了扩展,构建 了自然保护区生态价值计量数据库,估算了全国31个省市不同类型的国家级自然保护地的生态价值。
关键词:中国自然保护地;生态系统;生态服务价值中图分类号:P208文献标识码:A 文章编号:1672-5867( 2021) 02-0013-06Evaluation of Ecosystem Service Value of National NatureConservation Land System in ChinaQI Huangxiong ' , CAO Shengli 1 , RONG Hao ' , WANG Yao 2, MO Rucong ' , XU Juan '(1.School of Economics & Management , Wuyi University , Jiangmen 529020, China ;2.Development and Research Center of China Geological Survey , Beijing 100037, China )Abstract :China's natural conservation land system is rich , ecosystem service value is high , it has important theoretical and practicalsignificance for its evaluation. Based on the ecological service value equivalent table of Costanza and others , the ecosystem value ofnatural conservation land is estimated and evaluated. The research shows that : ( 1) The economic value of ecosystem service in China's national nature conservation area is about 134.12 hundred billion yuan. In terms of protected ecosystem , nature reserves provide the highest value of total services , accounting for 64.06% of the total value. (2) In terms of ecological functions , all types of protected are as are entertaining in terms of geographical distribution. ( 3) The spatial distribution of ecosystem benefits in China's national protectedareas is gradually increasing from northwest to southeast, and generally presents three levels : high, medium and low. Compared with the previous literature , this paper expands the research scope , constructs the ecological value measurement database of nature re serves, and estimates the ecological value of different types of national nature conservation sites in 31 provinces and cities in China.Key words : China nature conservation land ; ecosystem ; service value0引言据不完全统计,截至2017年底,中国国家级自然保护 地共有3 526个。
(完整版)国家开放大学电大本科《农业生态学》网络课形考网考作业及答案
(完整版)国家开放大学电大本科《农业生态学》网络课形考网考作业及答案(完整版)国家开放大学电大本科《农业生态学》网络课形考网考作业及答案100%通过考试说明:2021年秋期电大把该网络课纳入到“国开平台”进行考核,该课程共有4个形考任务,针对该门课程,本人汇总了该科所有的题,形成一个完整的标准题库,并且以后会不断更新,对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用,会给您节省大量的时间。
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课程总成绩=形成性考核×50%+终结性考试×50%形考任务1题目1根据人类对生态系统的干预程度不同,生态系统可分为自然生态系统、半人工生态系统和人工生态系统。
选择一项:对错题目2以农田为中心的农业生态系统中养殖业一般比较发达。
选择一项:对错题目3属于陆地生态系统的是()。
选择一项:a.海岸生态系统b.淡水生态系统c.航天器生态系统d.森林生态系统题目4农—果模式主要是以多年生的果树和农作物如粮食、棉花、瓜果、蔬菜等间作。
选择一项:对错题目5群落在演替的进程中最后到达的稳定群落,称为顶级或顶级群落。
选择一项:对错题目6农业生态系统中的分解者生物主要是土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)。
选择一项:对错题目7属于生态系统中生物组分的是()。
选择一项:a.土壤b.风c.玉米d.二氧化碳题目8农业生态系统是()。
选择一项:a.封闭性系统,净生产力低b.开放性系统,净生产力高c.封闭性系统,净生产力高d.开放性系统,净生产力低题目9高投入、高产出、高能耗的农业为()。
选择一项:a.石化农业b.自然农业c.生态农业d.有机农业题目10地球上最大的生态系统是()。
选择一项:a.生物圈b.森林生态系统c.草原生态系统d.农业生态系统题目11青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼四大家鱼同时养殖在一个水域,容易发生竞争而导致减产。
我国城市生态系统定位观测研究站的空间布局
㊀第21卷㊀第3期2023年6月中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业JournalofChineseUrbanForestryVol 21㊀No 3Jun 2023我国城市生态系统定位观测研究站的空间布局∗李世东1㊀王㊀成2㊀孙振凯21㊀国家林业和草原局科学技术司㊀北京㊀1007142㊀中国林业科学研究院林业研究所㊀北京㊀100091㊀收稿日期:2023-06-27∗基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(CAFYBB2020ZB008)ꎻ国家重点研发计划政府间国际科技创㊀㊀㊀㊀㊀㊀新合作重点专项项目(2021YFE0193200)㊀第一作者:李世东(1966-)ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授级高级工程师ꎬ研究方向为生态保护修复㊁林草发展战略㊁智慧林业等ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀E-mail:eastworld@sohu com摘要:城市生态系统定位观测研究站是国家陆地生态系统定位观测研究站网的重要组成部分ꎬ是监测城市生态系统发展演变的主要手段ꎬ与其他类型生态系统定位观测研究站既有共性也有独特性ꎬ其科学合理的空间布局是科学定位观测的基础ꎮ文章在分析城市生态站布局现状㊁差距的基础上ꎬ从自然㊁经济㊁社会因素全方位全要素研究城市生态站的横向总体布局设计ꎬ从国家大㊁中㊁小等不同城市规模角度研究城市生态站的纵向总体布局设计ꎻ同时ꎬ对城市内一站多点布局进行系统梯度布点㊁分类复合布点㊁区位特殊布点设计ꎻ最后提出城市生态站理想布局展望ꎬ这对推动城市生态站科学发展㊁推动人与自然和谐共生具有重要意义ꎮ关键词:城市生态系统ꎻ定位观测研究站ꎻ空间布局ꎻ总体布局ꎻ市内布局DOI:10.12169/zgcsly.2023.06.27.0003SpatialLayoutofUrbanEcosystemPositioningObservationandResearchStationinChinaLiShidong1㊀WangCheng2㊀SunZhenkai2(1 DepartmentofScienceandTechnologyꎬNationalForestryandGrasslandAdministrationꎬBeijing100714ꎬChinaꎻ2 ResearchInstituteofForestryꎬChineseAcademyofForestryꎬBeijing100091ꎬChina)Abstract:Urbanecosystempositioningobservationandresearchstationisanimportantpartofthenationalterrestrialecosystemresearchnetworkandthemainmeanstomonitorthedevelopmentandevolutionofurbanecosystem.Ithasbothsimilaritiesanduniquenesscomparedwithothertypesofecosystempositioningobservationandresearchstations.Itsscientificandreasonablespatiallayoutisthebasisforcarryingoutscientificpositioningobservation.Byanalyzingthecurrentsituationandgapsofurbanecosystemstationlayoutꎬthepaperstudiestheoverallhorizontallayoutdesignofurbanecosystemstationsfromall ̄aroundnaturalꎬeconomicandsocialaspectsandalsostudiestheoverallverticallayoutdesignforallsizesofcitiesfrombig ̄sizedꎬmedium ̄sizedtosmall ̄sizedcities.Forthemulti ̄pointlayoutofonestationincityꎬitisproposedtocarryoutthesystematicꎬclassifiedꎬandregionallayoutdesign.Attheendꎬtheideallayoutschemeforurbanecosystemstationsisputforwardꎬwhichisofgreatsignificancetopromotethescientificdevelopmentofurbanecosystemstationsandtheharmoniouscoexistencebetweenhumanandnature.Keywords:urbanecosystemꎻpositioningobservationandresearchstationꎻspatiallayoutꎻgenerallayoutꎻurbanlayout㊀第3期㊀李世东㊀王㊀成㊀孙振凯:我国城市生态系统定位观测研究站的空间布局㊀㊀㊀㊀建立长期定位观测研究站是揭示生态系统结构功能动态变化规律和开展生态系统服务功能科学评估的有效手段ꎬ欧美一些国家在这方面起步很早[1-2]ꎬ近年来在世界各国得到了迅猛发展ꎮ伴随着网络和信息技术的飞速发展ꎬ生态系统观测研究已从基于单个生态站的长期观测研究ꎬ向跨国家㊁跨区域㊁多站参与的全球化㊁网络化观测研究体系发展[3-4]ꎬ从单纯的科研过程发展成为政府决策或社会服务提供依据的信息渠道[5-6]ꎮ城市作为人类活动最为集中的地区ꎬ具有自然景观与人工景观相互交错㊁内部活动与周边活动相互影响的复杂性ꎬ是一个复合生态系统ꎬ同时也对区域生态系统有着重要的影响[7]ꎮ在应对全球气候变化㊁保护生物多样性和实现人与自然和谐共生的今天ꎬ亟需建立面向以城市生态系统为对象的长期定位观测研究站ꎬ以及时关注城市生态系统的功能变化和健康状况ꎮ我国林业部门开展森林㊁湿地㊁荒漠生态系统的定位观测研究比较早ꎬ从20世纪50年代就开始建立生态站ꎬ形成了覆盖全国㊁具有重要影响的中国陆地生态系统定位观测研究站网(ChinaTerristrialEcosystemResearchNetworkꎬCTERN)[4]ꎮ近年来ꎬ城市生态系统定位观测研究受到国家重视ꎬ2016年ꎬ原国家林业局发布了«国家陆地生态系统定位观测研究网络中长期发展规划(2008 2020)»(修编版)ꎬ新增了城市生态站建设内容ꎬ将上海㊁重庆㊁深圳㊁扬州等8个森林或湿地生态站纳入城市生态站管理[8]ꎬ截至2020年已批复建立了18个城市生态站ꎮ2021年ꎬ国家科技部负责组织建设的国家生态系统观测研究网络(NationalEcosystemResearchNetworkofChina)将69个野外站列入国家野外站择优建设名单ꎬ其中就有3个以城市化为背景进行长期定位研究的生态站ꎮ目前ꎬ我国城市生态系统的基础研究还需要全面提升ꎬ特别是对城市生态系统的结构㊁功能㊁价值和作用等方面缺乏系统㊁深入的研究[9-10]ꎬ对城市生态系统的生态㊁经济和社会效益价值评估研究较少ꎬ难以满足政府和社会公众对城市生态系统服务功能进行全面㊁系统㊁科学和准确评价的要求ꎬ也影响了对城市生态系统的保护和合理利用ꎮ我国城市生态系统建设范围和研究尺度还需要提前布局ꎬ以避免城市生态系统科学研究和建设管理中 你说你的ꎬ我干我的 不匹配问题ꎬ要学会在个体㊁群落㊁建成区㊁城近郊区㊁市域行政区㊁城市群等多个尺度进行研究ꎬ回答不同利益相关者的问题与需求[7]ꎮ我国城市生态站建设起步晚㊁发展速度快ꎬ怎样科学合理布局全国范围内㊁单个城市内城市生态站建设ꎬ是我国城市生态系统定位观测研究健康发展的首要问题ꎮ本文通过分析我国城市发展特点和城市生态站建设现状ꎬ以服务全国城市可持续发展为目标ꎬ提出CTERN城市生态站空间布局建设的思路和对策ꎬ对于强化城市生态系统基础研究和实用技术研发ꎬ增强公众对城市生态建设成果的感知体验ꎬ进一步完善我国陆地生态系统定位研究站网ꎬ建设人与自然和谐共生的现代化城市具有重要意义ꎮ1㊀我国城市生态站布局现状1 1㊀城市生态站布局现状截至2020年ꎬ全国已批复建立18个城市生态站ꎬ其中有2个面向城市群ꎬ即广东珠江口城市群生态站和湖南长株潭城市群生态站(图1㊁表1)ꎮ其所在城市中ꎬ有2个为直辖市ꎬ即上海和重庆ꎻ有10个省会城市ꎬ即长沙㊁银川㊁杭州㊁广州㊁乌鲁木齐㊁西安㊁太原㊁郑州㊁南昌㊁合肥ꎻ有1个经济特区ꎬ即深圳ꎻ有1个国家级新区ꎬ即雄安新区ꎮ从表1可看出:按照城市城区人口规模划分ꎬ现有的18个城市生态站所在城市有超大城市4个㊁特大城市5个㊁大型城市7个㊁中等城市2个ꎮ按照海拔和地貌区分[11]ꎬ第三阶梯分布较多(13个)ꎬ所在城市地貌类型较为丰富ꎻ第二阶梯分布有5个ꎬ所在城市地貌地类大多为山地和高原ꎻ第一阶梯未有分布ꎮ从所属生态地理分区看[12]ꎬ中温带干旱地区分布2个ꎬ暖温带半干旱地区1个ꎬ暖温带半湿润地区3个ꎬ北亚热带湿润地区3个ꎬ中亚热带湿润地区5个ꎬ南亚热带湿润地区3个ꎬ中热带湿润地区1个ꎮ35㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第21卷注:中国地图来源于自然资源部ꎻ审图号:GS(2019)1831号ꎻ下同ꎮ图1㊀城市生态站现状分布表1 城市生态站现状信息序号生态站名称生态站简称是否省会城市城区人口/万人城市规模海拔梯度和主要地貌所属生态地理分区所属城市群规划分区1上海城市森林生态系统国家定位观测研究站上海城市生态站是1987 31超大第三阶梯平原(临海)北亚热带湿润地区长江三角洲城市群长三角一体化发展区2湖南长株潭城市群森林生态系统国家定位观测研究站湖南长株潭城市群生态站是554 64(长沙)特大第三阶梯丘陵中亚热带湿润地区长江中游城市群长江经济发展带3宁夏银川城市森林生态系统国家定位观测研究站宁夏银川城市生态站是151 92大型第二阶梯高原中温带干旱地区宁夏沿黄城市群黄河流域生态保护和高质量发展区4江苏扬州城市森林生态系统国家定位观测研究站江苏扬州城市生态站否150 39大型第三阶梯平原北亚热带湿润地区长江三角洲城市群长三角一体化发展区5广东深圳城市森林生态系统国家定位观测研究站广东深圳城市生态站否1743 83超大第三阶梯丘陵(临海)南亚热带湿润地区珠江三角洲城市群粤港澳大湾区6广东珠江口城市群森林生态系统国家定位观测研究站广东珠江口城市群生态站否955 76(东莞)特大第三阶梯丘陵南亚热带湿润地区珠江三角洲城市群粤港澳大湾区7新疆乌鲁木齐城市生态系统国家定位观测研究站新疆乌鲁木齐城市生态站是373 03大型第二阶梯山地中温带干旱地区天山北坡城市群陆桥通道8浙江杭州城市森林生态系统国家定位观测研究站浙江杭州城市生态站是874 17特大第三阶梯丘陵中亚热带湿润地区长江三角洲城市群长三角一体化发展区9重庆山地型城市森林生态系统国家定位观测研究站重庆山地型城市生态站是1634 4超大第二阶梯山地中亚热带湿润地区成渝城市群长江经济发展带10山西太原城市生态系统国家定位观测研究站山西太原城市生态站是404 97大型第二阶梯山地暖温带半干旱地区山西中部城市群黄河流域生态保护和高质量发展区11广东广州城市生态系统国家定位观测研究站广东广州城市生态站是1487 84超大第三阶梯丘陵南亚热带湿润地区珠江三角洲城市群粤港澳大湾区12陕西西安城市生态系统国家定位观测研究站陕西西安城市生态站是928 37特大第二阶梯半山半平原暖温带半湿润地区关中平原城市群黄河流域生态保护和高质量发展区13河南郑州城市生态系统国家定位观测研究站河南郑州城市生态站是534 48特大第三阶梯平原暖温带半湿润地区中原城市群黄河流域生态保护和高质量发展区14浙江温州城市生态系统国家定位观测研究站浙江温州城市生态站否238 18大型第三阶梯丘陵(临海)中亚热带湿润地区粤闽浙沿海城市群沿海通道15江西南昌城市生态系统国家定位观测研究站江西南昌城市生态站是334 75大型第三阶梯平原中亚热带湿润地区长江中游城市群长江经济发展带16河北雄安新区城市森林生态系统定位观测研究站河北雄安新区城市生态站否56 72中等第三阶梯平原暖温带半湿润地区京津冀城市群京津冀协同发展区17海南三亚城市生态系统定位观测研究站海南三亚城市生态站否69 66中等第三阶梯山地(临海)中热带湿润地区无海南全面深化改革开放区18安徽合肥城市生态系统定位观测研究站安徽合肥城市生态站是377 76大型第三阶梯平原北亚热带湿润地区长江三角洲城市群长三角一体化发展区㊀㊀注:生态站按照批复建设时间排列ꎻ城区人口数据来自2020中国人口普查ꎮ45㊀第3期㊀李世东㊀王㊀成㊀孙振凯:我国城市生态系统定位观测研究站的空间布局㊀㊀1 2㊀城市生态站建设差距截止2020年ꎬ全国已有10个省会城市建设城市生态站ꎬ还有17个省会城市未布局城市生态站ꎬ即石家庄㊁呼和浩特㊁沈阳㊁长春㊁哈尔滨㊁南京㊁福州㊁济南㊁武汉㊁南宁㊁海口㊁成都㊁贵阳㊁昆明㊁拉萨㊁兰州㊁西宁ꎻ这些省会城市所在的省仅有江苏省㊁河北省㊁海南省已有城市生态站ꎬ其他省还未有城市生态站ꎻ4个直辖市中ꎬ北京和天津还未建设城市生态站ꎮ从城镇化空间格局来看ꎬ每个发展区基本都有城市生态站分布ꎬ但是兰州-西宁城市群㊁呼包鄂榆城市群㊁哈长城市群㊁辽中南城市群㊁山东半岛城市群㊁黔中城市群㊁滇中城市群㊁北部湾区城市群等8个城市群还没有城市生态站分布ꎬ尽管都有省会城市分布在其中ꎮ从城市规模看ꎬ由于省会城市本身中等规模较少ꎬ没有小规模城市ꎬ所以目前的城市生态站所在城市中等和小规模城市较少ꎮ从地理分区看[12]ꎬ寒温带㊁高原温带㊁高原亚寒带㊁赤道热带未有城市生态站分布ꎬ其他生态地理分区中ꎬ中温带的湿润区㊁半湿润区和半干旱区未有城市生态站分布ꎮ特别是西北干旱㊁半干旱地区的城市生态站建设比较滞后ꎮ根据城市生态站资料分析ꎬ从具体每个城市生态站的观测点布设来看ꎬ主站和辅站设置情况较为合理ꎬ但是观测点网络的设置未能系统开展ꎬ未能充分体现城市化梯度以及水土气生等数据一体化ꎮ2㊀城市生态站总体布局设计城市生态站建设数量和地点直接关系到观测研究的理论科学性和实践指导性ꎮ因此ꎬ需要综合考虑城市的自然条件㊁经济条件㊁社会条件和规模大小等多种因素ꎬ建设总量适宜㊁类型全面㊁布局合理的城市生态站ꎮ2 1㊀按照自然㊁经济㊁社会因素进行横向布局2 1 1㊀自然因素:按照雨热条件和地势海拔布局㊀㊀根据降雨评价法ꎬ年降雨量是划分干湿区的指标ꎬ我国干旱区㊁半干旱区㊁半湿润区的年降雨量划分上线分别为200㊁400和800mmꎬ年降雨量>800mm为湿润区[13]ꎮ除了年降雨量划分干湿区方法外ꎬ考虑水面年蒸发量换算干燥指数来判断干湿区也得到了广泛应用[12-14]ꎮ根据ȡ10ħ的天数与积温值㊁最暖月平均温度等指标ꎬ杨勤业等[12]将全国划分为11个温度带ꎬ分别为寒温带㊁中温带㊁暖温带㊁北亚热带㊁中亚热带㊁南亚热带㊁边缘热带㊁中热带㊁赤道热带㊁高原亚寒带及高原温带等ꎬ同时考虑年干燥指数㊁天然植被等指标划分4类干湿地区(图2)ꎮ在城市生态站建设过程中ꎬ要均衡布局㊁综合考虑雨热条件差异ꎬ建立不同雨热条件下的城市生态站ꎬ提高城市生态站网研究成果的指导性和全面性ꎮ中国是一个多山的国家ꎬ地势西高东低ꎬ大致呈三级阶梯状分布ꎮ青藏高寒区平均海拔4500m左右ꎬ内蒙古高原㊁黄土高原㊁云贵高原㊁准噶尔盆地㊁四川盆地㊁塔里木盆地等平均海拔在1000~2000m间ꎬ东北平原㊁华北平原㊁长江中下游平原㊁辽东丘陵㊁山东丘陵㊁东南丘陵等平均海拔在500m以下[11]ꎮ需要针对不同海拔地区ꎬ选择山地㊁高原㊁盆地㊁平原㊁丘陵等不同地形ꎬ以及河谷㊁滨江㊁沿海城市等不同地理位置ꎬ设立不同类型城市生态站ꎮ2 1 2㊀经济因素:按照经济发展梯度布局城市是社会经济发展的产物ꎬ经济发展水平也是支撑城市长期稳定发展的条件ꎮ我国的经济区域划分为东部㊁中部㊁西部和东北四大地区ꎬ不同经济区的城市发展水平和面临的生态环境问题需求不一样[15]ꎬ要考虑城市经济发展水平的差异ꎬ在合理布设经济发达城市㊁一般城市和欠发达城市生态站基础上ꎬ优先选择基础条件好的城市ꎬ积累研究成果和建设经验ꎮ2 1 3㊀社会因素:按照城市区位价值布局首先ꎬ优先选择省会城市ꎬ在全国23个省㊁5个自治区的省会级城市以及4个直辖市进行站点布局ꎬ发挥对当地城市生态建设的示范引领作用ꎮ其次ꎬ重点加强城市群地区的城市生态站建设ꎮ城市群是我国城市集中发展的一个特点ꎬ要关注主要城市群生态建设(图3)ꎮ继续完善京津冀㊁长三角等城市群区域的城市生态站布局ꎬ加强东北㊁西北㊁西南㊁东南沿海等城市群地区的建站步伐ꎬ并在各城市群内进行多站点布局ꎬ为国家城市群的健康发展和生态空间建设管理提供生态基础数据和技术服务ꎮ55㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第21卷㊀㊀注:A湿润区ꎻB半湿润区ꎻC半干旱区ꎻD干旱区ꎮ生态地理分区数据来源于资源环境科学与数据中心(https://www.resdc.cn/data.aspx?DATAID=125)ꎮ图2㊀中国生态地理分区注:参考«中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要»绘制ꎮ图3㊀中国城镇化空间格局2 2㊀按照省-市-县(城市规模大小)纵向布局城市规模也是设立城市生态站需要考虑的因素之一ꎮ根据2022年中国统计年鉴(数据截至2021年底)ꎬ我国有293个地级市㊁977个市辖区㊁394个县级市㊁1301个县和117个自治县[16]ꎮ根据2020中国人口普查数据ꎬ在全国293个地级市及4个直辖市中ꎬ50万以下的小型城市85个ꎬ50~100万人口的中等城市111个ꎬ100~500万的大型城市有80个ꎬ50~1000万的特大城市有14个ꎬ1000万以上的超大城市有7个(含4个直辖市)ꎮ城市生态站建设除了关注特大㊁大型城市以外ꎬ还要选择一些代表性的中小城市㊁县城乃至典型城镇开展定位观测研究ꎬ为中小城镇健康发展服务ꎮ65㊀第3期㊀李世东㊀王㊀成㊀孙振凯:我国城市生态系统定位观测研究站的空间布局㊀㊀3㊀城市生态站观测站点布局设计根据«城市生态系统定位观测研究站建设技术规范»(LY/T2989-2018)要求ꎬ城市生态站需要设置站点和观测点ꎬ站点即主站和辅站ꎬ而观测点定义为在典型城市生态系统中为开展气象㊁大气㊁游憩康养环境㊁水文㊁水质㊁土壤㊁植物群落等方面的综合观测和研究设置的观测位点[17]ꎮ主站和辅站投入大ꎬ属于研究基础平台ꎬ能够获取的数据有限ꎬ真正能够回答科学问题的数据来自于数量充足的观测点ꎮ因此需要合理布局观测点ꎬ增强数据的系统性和代表性ꎮ城市生态系统的监测样地布局需要综合考虑自然和人类活动因素ꎬ针对拟研究的生态环境问题或生态过程特点ꎬ可以按分层布点㊁按流域㊁按风向或按人类活动强度布点[5]ꎮ比如从北京城市中心向西北远郊方向ꎬ多点位连续测定地表臭氧浓度ꎬ以监测研究臭氧浓度的梯度变化[18]ꎮ本文同样基于梯度和代表性考虑ꎬ提出系统梯度布点㊁分类复合布点㊁区位特殊布点三种具有普适性和互补性的观测布点方法ꎬ使得每个城市生态站的观测站点布设ꎬ既考虑观测内容的需要ꎬ也兼顾城市森林㊁湿地㊁草地等多种生态空间类型ꎬ以及城乡环境梯度的变化等因素ꎮ3 1㊀系统梯度布点从市中心向城市郊区放射状系统布点ꎮ一般沿城市化梯度 十字形 或 米字形 设置轴线ꎬ沿轴线延长线的不同方向ꎬ等距离选择观测点ꎬ在城区内部至少有3个梯度ꎬ在城区外围至少有近郊和远郊两个梯度ꎮ例如广州城市生态站已建成以白云山主站点(梅花谷㊁麓湖)㊁越秀公园㊁海珠湿地公园㊁黄埔科学城体育公园㊁南沙滨海公园㊁浔峰山生态公园㊁马鞍山生态公园㊁花都湖湿地公园㊁石门国家森林公园9个长期定位观测站点及7个流动监测辅助站点ꎬ形成 一站多点 梯度分布的广州城市生态系统长期定位观测研究网络ꎮ上海城市站在崇明岛观测点的基础上ꎬ增加了城区公园㊁外环和滨海的观测点ꎬ形成中心城区-近郊-远郊观测梯度[19]ꎮ3 2㊀分类复合布点在沿着城市化梯度系统布点时ꎬ由于城市是一个森林㊁湿地㊁草地㊁沙地㊁农田㊁街区等多种类型生态系统构成的复合生态系统ꎬ市域内不同类型生态系统的空间异质性较强ꎬ观测点的布设在生态系统类型上可能会有遗漏ꎮ本着能够反映城市生态系统整体状况以及城市化梯度变化状况布点原则ꎬ要有目的地在森林㊁湿地㊁草地㊁沙地㊁农田㊁街区等不同类型生态系统布设观测点ꎬ以便于全面认识城市生态系统的整体状况ꎮ比如ꎬ美国巴尔的摩城市生态站在设置城市森林长期监测点时ꎬ结合不同土地利用权重及网格法ꎬ建立商业区㊁工业区㊁林地㊁单位㊁居住区㊁公园㊁交通㊁未利用地等8类样地[20]ꎮ3 3㊀区位特殊布点区位布点是关键区域布点ꎬ是对系统布点和分类布点的进一步补充ꎬ是基于城市的社会㊁经济㊁生态㊁文化发展背景等自然和人类活动特点考虑[5]ꎬ针对城市热点区㊁敏感区㊁重要区等特殊关键点布设观测点ꎬ服务于城市居民休闲游憩和生态旅游的发展需求ꎬ增强生态感知的服务能力ꎬ比如旅游城市需要在人流量较多的景点设立观测点ꎮ4㊀展望4 1㊀城市生态站的理想数量和布局我国城市生态站布局要综合考虑自然条件㊁经济发展水平和社会条件等因素ꎬ优先选择全国22个省㊁5个自治区㊁4个直辖市的省会级城市ꎬ发挥对当地城市生态建设的示范引领作用ꎬ需要建设31个城市生态站ꎻ在京津冀㊁长三角㊁珠三角㊁环渤海等主要城市群需加大布局密度ꎬ增加10个生态站ꎻ为服务中小城市生态建设ꎬ需按照中国四大经济区域及气候带分区ꎬ选择山地㊁丘陵㊁平原㊁绿洲等不同类型城市设20个生态站ꎮ因此ꎬ总体上我国城市生态站建设数量达到61处比较理想(图4)ꎬ四大经济区域和三级阶梯的每个省㊁自治区至少有2处城市生态站(宁夏除外)ꎬ并且每个城市群均有城市生态站ꎬ各级城市规模数量也较为均衡ꎮ4 2㊀近期城市生态站建设十四五 时期ꎬ继续完善省会级城市布局ꎬ重点从东中西部㊁南北方㊁海拔高低㊁地貌类型㊁大中小规模㊁发展速度等多个角度综合考虑ꎬ并75㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第21卷图4㊀城市生态站理想布局图5㊀ 十四五 时期城市生态站建设布局图(参考«国家陆地生态系统定位观测研究站发展方案(2023 2025年)»绘制)根据城市群发展战略ꎬ完善京津冀㊁长三角等城市群生态站布局ꎬ增强全国城市生态系统研究的均衡性和代表性ꎮ重点建设北京㊁石家庄㊁哈尔滨㊁呼和浩特㊁福州㊁厦门㊁南宁㊁昆明㊁贵阳㊁成都㊁武汉等省会级城市生态站ꎬ推进岳阳㊁吉林等中小城市的城市生态站建设ꎬ建议新建16个ꎬ使城市生态站的总量由2020年的18个ꎬ增加到34个(图5)ꎮ4 3㊀每个城市生态站的站点布设国家林业和草原局从2016年开始单独设立城市生态站ꎮ前期的上海㊁深圳㊁重庆等生态站是由传统的森林生态站改建ꎬ因此需要按照城市生态站的建设要求㊁观测指标持续完善ꎬ特别是要增加完善不同类型观测点的数量和空间布局ꎬ按照城乡梯度㊁涵盖多种绿色生态空间类型等要求加密布设观测点ꎬ增加观测内容ꎮ对于新建的城市生态站ꎬ要结合城市自身特点和需求ꎬ突出服务所在城市生态建设和市民美好生活的总体定位ꎬ科学布设观测站点ꎬ加快完善基础设施和仪器设备ꎬ增加研究力量和完善团队人才结构ꎮ85㊀第3期㊀李世东㊀王㊀成㊀孙振凯:我国城市生态系统定位观测研究站的空间布局㊀㊀4 4㊀城市群地区生态站的协作研究城市群是我国城市发展的主要特色和重要方向ꎬ其生态建设需要有中国自己的科学理论和技术ꎮ目前城市群生态站只有珠江口城市群和长株潭城市群2个ꎬ京津冀㊁长三角两个城市群还没形成面向城市群的研究体系和布局ꎬ是传统意义上单类森林问题的研究ꎬ在研究内容和区域耦合上比较欠缺ꎬ所做的研究工作还未能体现城市群特色ꎬ需要加强城市群监测点布局㊁基础数据构建ꎬ以反映城市群生态系统过程与功能ꎮ4 5㊀城市生态站的研究力量城市生态系统是一个复合生态系统ꎬ城市生态站关注的重点是森林㊁湿地㊁草地等城市生态空间ꎬ需要生态站的人才队伍拥有森林㊁湿地㊁生态学㊁风景园林㊁动物学㊁昆虫学㊁社会学㊁美学等多学科知识和研究技能ꎬ因此生态站建设要尽量选择科研机构数量多㊁科研人员充沛的城市ꎬ并在后期不断强化生态站的技术力量ꎮ4 6㊀城市生态站的服务能力城市生态站既是一个科学研究站ꎬ也是一个科普教育㊁自然体验站ꎬ是一座城市生态建设的窗口ꎮ要围绕城市可持续发展㊁绿色生态系统建设㊁居民生态福祉需求㊁森林感知服务㊁政府决策需求等开展针对性的研究[21]ꎬ提供接地气的理论㊁可落地的技术㊁易感知的服务ꎬ更多地把论文写在大地上ꎬ写在公众的心里ꎮ城市生态站是国家林业和草原局管理的八类国家陆地生态系统定位观测研究站网之一ꎬ是直接服务于城市可持续发展和居民美好生活的科学研究站ꎬ对于全面支撑我国建设人与自然和谐共生的中国式现代化具有重要意义ꎬ随着城市生态站建设布局的不断完善ꎬ理论和技术成果的不断应用ꎬ将会为中国城镇化绿色发展和美丽中国建设做出重要贡献ꎮ参考文献[1]GRIMMNBꎬGROVEJGꎬPICKETTSTAꎬetal.Integratedapproachestolong 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中国城市群生态系统及其定位观测研究站点的科学布局
㊀第21卷㊀第6期2023年12月中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业JournalofChineseUrbanForestryVol 21㊀No 6Dec 2023中国城市群生态系统及其定位观测研究站点的科学布局∗李世东1㊀王㊀成2ꎬ3㊀孙振凯2ꎬ31㊀国家林业和草原局科学技术司㊀北京㊀1007142㊀中国林业科学研究院林业研究所㊀北京㊀1000913㊀广东珠江口城市群生态系统国家定位观测研究站㊀广东东莞㊀523109㊀收稿日期:2023-12-08∗基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(CAFYBB2020ZB008)㊀第一作者:李世东(1966-)ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授级高级工程师ꎬ研究方向为生态保护修复㊁林草发展战略㊁智慧林业等ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀E-mail:eastworld@sohu com摘要:城市是人类活动的中心ꎬ城市群是城市化发展的高级形态ꎬ城市群生态系统是城市群共同体协同发展的基础ꎬ城市群生态系统定位观测研究站的科学布局是城市群生态系统良性发展的基础保障ꎮ文章在分析我国城市群时空发展及其特点的基础上ꎬ论述了我国城市群生态系统的基本概念㊁发展演变㊁主要特点ꎬ并提出我国城市群生态系统定位观测研究站点的布设原则㊁布设方法㊁布设措施㊁布设展望ꎬ为我国城市生态文明和美丽中国建设提供重要科学依据ꎮ关键词:城市群ꎻ生态系统ꎻ定位观测研究ꎻ空间布局DOI:10.12169/zgcsly.2023.12.08.0002EcosystemsinCityClusterandScience ̄basedLayoutofEcosystemPositioningObservationandResearchStationsinChinaLiShidong1㊀WangCheng2ꎬ3㊀SunZhenkai2ꎬ3(1 DepartmentofScienceandTechnologyꎬNationalForestryandGrasslandAdministrationꎬBeijing100714ꎬChinaꎻ2 ResearchInstituteofForestryꎬChineseAcademyofForestryꎬBeijing100091ꎬChinaꎻ3 GuangdongPearlRiverEstuaryCityClusterUrbanEcosystemNationalObservationandResearchStationꎬDongguan523109ꎬGuangdongꎬChina)Abstract:Citiesarethecentersofhumanactivities.Cityclustersaretheadvanceddevelopmentformofurbanizationꎬandthecityclusterecosystemisthefoundationforcityclustertoengagecoordinateddevelopment.Thescience ̄basedlayoutofpositioningobservationandresearchstationsofcityclusterecosystemisthebasicassuranceforthevirtuousdevelopmentofcityclusterecosystem.Afteranalyzingthespatio ̄temporaldevelopmentandcharacteristicsofcityclustersinChinaꎬthispaperdiscussesthedefinitionꎬevolutionꎬandmaincharacteristicsofcityclusterecosysteminChinaꎬandproposestheprinciplesꎬmethodsꎬmeasuresandprospectsofthelayoutofpositioningobservationandresearchstationsofcityclusterecosysteminChina.ThestudywouldprovideanimportantscientificbasisfordevelopingurbanecologicalcivilizationandbuildingabeautifulChina.Keywords:cityclusterꎻecosystemꎻpositioningobservationandresearchꎻspatiallayout㊀㊀城市是人类活动的中心ꎮ2022年6月29日ꎬ联合国人居署(UN ̄Habitat)发布了«2022年世界城市报告:展望城市未来»(WorldCitiesReport2022:EnvisagingtheFutureofCities)[1]ꎬ报告表㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第21卷明:2021年城市人口占全球人口总数的56%ꎬ到2050年ꎬ预计将增长至68%ꎻ城市的人口随着出生率的增长仍然保持着自然增长ꎬ尤其是在低收入国家ꎬ许多高收入国家城市化率上升速度减缓ꎮ报告的结论显示 城市将持久存在ꎬ人类的未来仍然是在城市 ꎮ我国城镇化率在2022年末已达到65 22%[2]ꎬ低于美国(83 08%)和欧洲(75 33%)ꎬ人口向城市地区聚集的趋势仍将持续ꎮ在城市发展中ꎬ随着城市个体规模不断扩大和城市数量不断增加ꎬ城市的发展形态也发生了变化ꎬ其中很重要的就是城市群ꎮ城市群是由多个生态㊁经济㊁社会条件相近的城市逐渐发展聚合而来ꎬ是城市化发展的高级形态ꎮ城市群概念是由法国地理学家戈特曼(JeanGottmann)在其1961年发表的«城市群:美国城市化的东北部海岸»中第一次明确提出[3]ꎬ1983年引入到中国ꎬ相关研究也受到重视ꎬ城市群从而成为我国城市发展和区域经济发展关注的重要形态[3-4]ꎬ在我国形成了京津冀㊁长三角㊁珠三角等有重要区域影响力的城市群ꎬ近年来更是成为引领区域经济发展的重要途径ꎮ但是这其中引发的大气污染㊁水污染等生态环境问题也引起了广泛关注ꎬ城市群尺度上维持健康稳定的自然生态系统成为城市群健康发展的重要保障ꎮ城市群生态系统是城市群良性发展的生态基础㊁解决城市居民需求的重要条件㊁促进城市社会发展的必然要求ꎮ2002年版的«中国大百科全书 环境科学»将城市生态系统定义为 以人类生产活动和生活为中心的ꎬ由居民与城市环境组成的自然㊁社会㊁经济复合生态系统 [5]ꎮ城市群生态系统则是在城市生态系统基础之上ꎬ通过城市间物流㊁人流和能流高度融合而形成的区域性复合生态系统[6]ꎮ2018年ꎬ原国家林业局发布的«全国森林城市发展规划(2018 2025年)»提出了建设森林城市群任务[7]ꎬ主张在城市群尺度上构建和修复森林㊁湿地等自然生态系统ꎮ目前各个城市群的发展规划注重城市群地区生态系统结构优化ꎬ增强连续性㊁整体性ꎬ有力推动了城市群生态系统建设良性发展ꎮ开展城市群尺度上的生态系统定位监测研究对支撑城市群生态建设非常重要ꎮ城市群生态系统定位观测研究站(以下简称城市群生态站)科学布局是城市群生态系统良性发展㊁满足人们不断增长的对优良生态环境需求的基础保障ꎮ目前ꎬ国家林业和草原局组织建设的国家陆地生态系统定位观测研究站包括长株潭和珠江口2个城市群生态站ꎬ而国家科技部负责组织建设的国家生态系统观测研究网络包括长三角㊁粤港澳大湾区㊁京津冀3个面向城市群的区域生态环境变化与综合治理国家野外站[8]ꎮ但是目前关于城市群生态站布局和建设的技术方法文献还较为有限ꎬ本文拟在梳理我国城市群发展特点基础上ꎬ重点提出城市群生态站的布设技术和方法ꎬ以期为我国城市群生态站建设提供支撑ꎮ1㊀我国城市群的时空发展概况及其特点1 1㊀我国城市群的时空发展概况1)由城市到城市群ꎮ从新中国成立到改革开放前ꎬ尽管是我国城市缓慢曲折发展时期ꎬ但是也发展出了城市比较密集的地区[3]ꎮ1949年ꎬ新中国刚成立时ꎬ全国仅有城市132个ꎬ城镇人口占全国总人口的比重为10 64%[9]ꎮ到1960年ꎬ我国城镇人口比例发展到19 75%ꎬ由于国民经济进入调整时期ꎬ一直到1978年我国城镇人口比例均未超过1960年ꎮ即便是在这样的社会背景下ꎬ我国也发展出了以上海为中心的城市密集区ꎬ并且戈特曼在其«全球大都市带(城市群)体系»文章中将该区作为了世界六大城市群之一[3]ꎮ1978年ꎬ尽管上海的城市化率在全国仅排名第三ꎬ小于北京和天津[10]ꎬ但也初步具备了城市群的空间形态和主要内核ꎮ2)由一个城市群到多个城市群ꎮ我国城市群的正式发展最早可以追溯到20世纪80年代长三角㊁珠三角㊁环渤海等经济区的提出和布局ꎮ改革开放以来ꎬ我国东部沿海地区率先开放发展ꎬ形成了京津冀㊁长江三角洲㊁珠江三角洲等一批城市群ꎮ到2006年ꎬ«中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议»提出 把城市群作为推进城镇化的主体形态 [3]ꎬ首次明确了我国的城镇化要走城市群发展道路ꎬ城市群得到快速发展ꎮ46㊀第6期㊀李世东㊀王㊀成㊀孙振凯:中国城市群生态系统及其定位观测研究站点的科学布局㊀㊀3)由多个城市群到全国科学布局全覆盖ꎮ在全国城镇化发展背景下ꎬ中西部地区与东部沿海地区相比ꎬ发展相对滞后ꎮ针对城镇化发展不平衡的问题ꎬ早在2011年ꎬ国务院印发的«全国主体功能区规划»提出构建 两横三纵 为主体的城市化战略格局[11]ꎬ以均衡城镇化发展ꎬ而关于城市群发展的具体要求为:推进环渤海㊁长江三角洲㊁珠江三角洲3个地区的优化开发ꎬ形成3个特大城市群ꎻ推进哈长㊁江淮㊁海峡西岸㊁中原㊁长江中游㊁北部湾㊁成渝㊁关中 天水等18个地区的重点开发ꎬ形成若干新的大城市群和区域性的城市群ꎮ«国家新型城镇化规划(2014 2020)»也是以«全国主体功能区规划»确定的城镇化战略格局为基础[3]ꎬ继续优化提升东部地区京津冀㊁长江三角洲和珠江三角洲等城市群ꎬ加快培育成渝㊁中原㊁长江中游等中西部地区城市群ꎮ2021年ꎬ«中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要»继续提出完善新型城镇化战略[12]ꎬ提升城镇化发展质量ꎬ发展壮大城市群ꎬ分类引导大中小城市发展方向和建设重点ꎬ形成疏密有致㊁分工协作㊁功能完善的城镇化空间格局ꎬ在全国布局建设19个城市群ꎮ同时提出优化提升京津冀㊁长三角㊁珠三角㊁成渝㊁长江中游等城市群ꎬ发展壮大山东半岛㊁粤闽浙沿海㊁中原㊁关中平原㊁北部湾等城市群ꎬ培育发展哈长㊁辽中南㊁山西中部㊁黔中㊁滇中㊁呼包鄂榆㊁兰州 西宁㊁宁夏沿黄㊁天山北坡等城市群(图1)ꎮ注:中国地图来源于自然资源部ꎻ审图号:GS(2019)1831号ꎮ图1㊀中国城市群空间演变格局1 2㊀我国城市群的结构特点根据我国各个城市群的发展规划ꎬ按照城市群中心(核心)城市和副中心(极)城市布局特点ꎬ可以将城市群划分为一核多极㊁双核多极和多核多级3种类型(图2㊁表1)ꎮ1)一核多极ꎮ是指核心城市在城市群中占有主导地位和作用ꎬ具有极强的带动辐射功能[2]ꎬ主要有京津冀城市群㊁粤闽浙沿海城市群㊁中原城市群㊁关中平原城市群㊁北部湾城市群㊁山西中部城市群㊁呼包鄂榆城市群㊁黔中城市群㊁滇中城市群㊁宁夏沿黄城市群㊁天山北坡城市群11个城市群ꎮ56㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第21卷图2㊀中国城市群发展布局类型表1㊀中国城市群发展布局城市结构类型序号类型㊀名称㊀核心㊀㊀多极㊀㊀㊀参考文件1一核多极京津冀北京天津㊁石家庄等«京津冀协同发展规划纲要»2粤闽浙沿海福州泉州㊁厦门㊁温州等暂无3中原郑州洛阳㊁开封等«中原城市群发展规划»4关中平原西安咸阳㊁渭南㊁宝鸡等«关中平原城市群规划»5北部湾南宁北海㊁防城港等«北部湾城市群建设 十四五 实施方案»6山西中部太原晋中㊁忻州㊁吕梁㊁阳泉等«山西中部城市群高质量发展规划(2022 2035年)»7呼包鄂榆呼和浩特包头㊁鄂尔多斯㊁榆林等«呼包鄂榆城市群发展规划»8黔中贵阳遵义㊁毕节㊁安顺㊁凯里等«黔中城市群高质量发展规划»9滇中昆明曲靖㊁玉溪㊁楚雄㊁蒙自等«滇中城市群发展规划»10宁夏沿黄银川固原㊁中卫㊁石嘴山等«宁夏回族自治区国土空间规划(2021 2035年)»11天山北坡乌鲁木齐石河子㊁克拉玛依㊁伊犁等«天山北坡城市群发展规划(2017 2030)»12双核多极成渝重庆㊁成都绵阳㊁乐山㊁宜宾㊁南充等«成渝城市群发展规划»13山东半岛济南㊁青岛烟台㊁威海等«山东半岛城市群发展规划(2021 2035年)»14辽中南沈阳㊁大连鞍山㊁抚顺㊁葫芦岛等«辽中南城市群发展规划»15哈长哈尔滨㊁长春齐齐哈尔㊁牡丹江㊁延边等«哈长城市群发展规划»16兰州-西宁兰州㊁西宁白银㊁定西㊁海东等«兰州 西宁城市群发展规划»17多核多极长三角上海㊁南京㊁杭州合肥㊁宁波㊁无锡㊁苏州等«长江三角洲城市群发展规划»18珠三角香港㊁广州㊁深圳东莞㊁佛山㊁珠海等«粤港澳大湾区发展规划纲要»19长江中游武汉㊁长沙㊁南昌宜昌㊁岳阳㊁株洲㊁九江等«长江中游城市群发展 十四五 实施方案»㊀㊀2)双核多极ꎮ是指城市群有2个城市规模和吸引能力方面相差无几的核心城市ꎬ共同起到辐射带动作用ꎬ主要有成渝城市群㊁山东半岛城市群㊁辽中南城市群㊁哈长城市群㊁兰州 西宁城市群5个城市群ꎮ3)多核多极ꎮ是指城市群中有3个及以上核心城市ꎬ各核心城市发展较为平衡ꎬ主要有长三角城市群㊁珠三角城市群㊁长江中游城市群3个城市群ꎮ2㊀我国城市群生态系统的演变及其特点2 1㊀我国城市群生态系统的基本概念城市生态系统是一个由森林㊁湿地㊁草地㊁沙地㊁农田㊁街区等多种类型生态系统构成的复合生态系统[8]ꎬ具有自然景观与人工景观镶嵌㊁内部活动与外部活动相互影响的复杂性[13]ꎮ城市群是多个生态㊁经济㊁社会条件相近的城市的聚合体ꎬ从空间上来看ꎬ城市群生态系统是城市群范围内所有城市生态系统的集合ꎻ从生态上来看ꎬ城市群地区一般会处于同一个山系㊁同一个流域[14]ꎬ城市群生态系统也是各类生态系统的有机组成ꎬ即包括城市群森林生态系统㊁城市群草地生态系统㊁城市群湿地生态系统㊁城市群沙地生态系统㊁城市群农田生态系统㊁城市群街区生态系统等ꎮ2 2㊀我国城市群生态系统的发展演变1)由城市森林到城市群森林ꎮ城市森林的提法源于美国和加拿大ꎬ最早出现于1962年美国政府户外娱乐资源调查报告中ꎬ是指城区及其周边所有森林㊁树木及其相关植被[15]ꎮ我国20世纪90年代才引入城市森林相关概念ꎬ而随着城市化进程加快导致城市生态环境问题突出ꎬ城市森林建设逐渐受到重视ꎮ2004年ꎬ全国绿化委员会㊁原国家林业局启动了 国家森林城市 创建活66㊀第6期㊀李世东㊀王㊀成㊀孙振凯:中国城市群生态系统及其定位观测研究站点的科学布局㊀㊀动ꎬ开创了科学推动和提倡以城市森林为主的城市生态建设模式[16]ꎮ建设森林城市顺应了人民群众对改善生态环境的新需求ꎬ契合了中国新型城镇化生态建设的新趋势ꎮ2016年习近平总书记提出 要着力开展森林城市建设ꎬ搞好城市内绿化ꎬ使城市适宜绿化的地方都绿起来ꎮ搞好城市周边绿化ꎬ充分利用不适宜耕作的土地开展绿化造林ꎻ搞好城市群绿化㊁扩大城市之间的生态空间 [17]ꎮ2018年国家林业和草原局发布了«全国森林城市发展规划(2018 2025年)»ꎬ在推动森林城市建设基础上ꎬ首次提出森林城市群建设ꎬ要求依托河流㊁湖泊㊁山峦等自然地理格局ꎬ构建互联互通的森林生态网络体系ꎮ城市森林在建成区㊁郊区㊁市域行政区及城市群等不同管理范围尺度的建设已经全面铺展开来[13]ꎮ2)由城市群森林到城市群生态ꎮ我国生态类型多样ꎬ森林㊁湿地㊁草原㊁荒漠㊁海洋等生态系统均有分布ꎮ随着城市社会经济的不断发展ꎬ人们对美好生态环境的需求不断增长ꎬ由关注城市群森林到关注城市群生态ꎮ«全国主体功能区规划»对生态空间进行了归纳ꎬ包括天然草地㊁林地㊁湿地㊁水库水面㊁河流水面㊁湖泊水面等绿色生态空间ꎬ以及荒草地㊁沙地㊁盐碱地㊁高原荒漠等其他生态空间ꎮ城市群的每个城市在政治㊁经济上相对独立ꎬ但生态环境问题没有行政边界ꎬ传统上每个城市单打独斗开展环境治理和生态建设ꎬ已经不能从根本上解决区域环境污染㊁生态系统破碎化㊁生物多样性威胁等问题ꎬ需要跨城市解决城市的污染㊁生态㊁文化等问题和需求[14ꎬ18]ꎮ而城市群作为一种跨区域的合作模式ꎬ早已开展了生态协同建设ꎬ比如为了遏制京津地区沙尘暴灾害ꎬ改善生态环境ꎬ我国于2000年启动了京津风沙源治理工程ꎬ在2012年又启动了工程二期ꎬ涉及北京㊁天津㊁河北㊁山西㊁内蒙古等省(区㊁市)[19]ꎬ从工程治理范围上已经是城市群内部和之间的生态协同建设ꎮ3)由城市群生态到城市群生态系统ꎮ随着生态文明和美丽中国建设的深入推进ꎬ以及人们科学意识的提高ꎬ从中央到地方ꎬ逐步认识到城市群生态问题的解决需要上升到生态系统的高度ꎬ进行城市群生态系统的系统治理ꎮ特别是2017年ꎬ习近平总书记在中央全面深化改革领导小组第三十七次会议上提出ꎬ坚持山水林田湖草是一个生命共同体ꎮ2021年全国 两会 期间ꎬ习近平强调 统筹山水林田湖草沙系统治理ꎬ这里要加一个 沙 字 ꎮ2021年ꎬ国务院办公厅印发«关于科学绿化的指导意见»ꎬ明确了 践行绿水青山就是金山银山的理念ꎬ统筹山水林田湖草沙系统治理 的指导思想[20]ꎮ2016年以来ꎬ我国陆续实施44个山水林田湖草沙一体化保护和修复工程(简称 山水工程 )ꎬ2022年ꎬ中国山水工程被联合国评为首批 世界十大生态恢复旗舰项目 ꎬ向世界贡献了人与自然和谐共生的中国智慧㊁中国方案ꎮ但是«全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021 2035年)»指出[21]ꎬ尽管我们持续推进了大规模国土绿化㊁湿地与河湖保护修复㊁防沙治沙㊁水土保持㊁生物多样性保护等重点工程ꎬ并取得了显著成效ꎬ但是生态保护和修复系统性不足ꎬ对于山水林田湖草沙作为生命共同体的内在机理和规律认识不够ꎬ落实整体保护㊁系统修复㊁综合治理的理念和要求还有很大差距ꎮ城市群作为能源㊁资源和利益共同体ꎬ在国家战略政策背景下ꎬ更应该全面贯彻 山水林田湖草沙是一个生命共同体 理念ꎬ将城市群生态系统看作是内外衔接的一个整体ꎬ统筹保护和修复ꎮ2 3㊀我国城市群生态系统的主要特点1)大尺度ꎮ城市群最主要的特点就是空间体量大ꎮ«中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要»提出了19个城市群ꎬ按面积排名前6的城市群分别是长江中游城市群㊁哈长城市群㊁粤闽浙沿海城市群㊁成渝城市群㊁中原城市群和京津冀城市群ꎬ其中京津冀城市群面积为21 9万km2[22]ꎬ大于北美的大多数世界级城市群ꎮ同时ꎬ这些城市群往往处在同一个流域或者盆地ꎬ在生态上具有很强的整体性ꎮ我国城市群生态系统是一个大尺度的区域生态系统ꎮ2)优势互补ꎮ城市群不只是简单的城市集合体ꎬ 群 的概念蕴含着城市群内部各个城市之间相互整合和协同ꎬ进而产生 1+1>2 的聚合效应[23]ꎮ除了经济互补ꎬ城市群大尺度地域带来76㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第21卷的更加多样的地形地貌和生态系统ꎬ使得城市群地区很容易同时拥有山川㊁大江大河㊁平原丘陵㊁海洋等自然资源ꎬ城市群内部生态资源更容易互补和自足ꎮ3)复合叠加ꎮ同样由于城市群集中连片发展ꎬ有些生态问题会呈现出复合叠加的特点ꎬ比如城市建设用地迅速扩张ꎬ压缩了生态用地空间ꎬ造成区域城市热岛效应更加严重ꎻ大量的地下水使用ꎬ导致地下水位越来越低ꎻ从上而下的水环境污染ꎬ下游河段水质越来越差ꎻ颗粒物㊁有毒气体等大气环境污染由于空气扩散也容易复合叠加[4]ꎮ3㊀我国城市群生态系统定位观测研究站点布设3 1㊀布设现状根据«国家陆地生态系统定位观测研究站发展方案(2023 2025年)»ꎬ截至2022年ꎬ已有22个城市生态站纳入国家陆地生态系统定位观测研究站体系ꎬ其中有2个城市群生态站ꎬ即珠江口城市群和长株潭城市群ꎮ尽管大部分城市群地区均有城市站建设ꎬ仍有呼包鄂榆城市群㊁哈长城市群㊁黔中城市群㊁滇中城市群㊁北部湾城市群5个城市群未有城市站建设[5]ꎮ城市群是我国城镇化的一个主要特色和趋势ꎬ也是生态环境问题比较突出的重点区域ꎬ加强城市群生态系统状况的定位观测研究尤为必要ꎬ需要结合省会城市㊁典型中小城市生态站建设ꎬ完善城市群生态站点布局ꎬ强化城市群基础数据构建ꎬ以反映城市群生态系统过程与功能ꎬ并为提升城市群生态系统的整体性㊁多样性和持续性提供依据ꎮ3 2㊀布设原则1)遵循城市生态站观测点布局方法ꎮ对于城市生态站的观测点布局ꎬ李世东等[8]提出了3种具有普适性和互补性的观测布点方法ꎬ即系统梯度布点㊁分类复合布点㊁区位特殊布点ꎬ适用于每个城市生态站所在城市生态系统观测站点布局ꎬ同样也适用于城市群生态站的主站和辅站观测点布局ꎬ此时可以将城市群作为一个大号的城市ꎮ按照系统梯度布点ꎬ有 十字形 和 米字形 布局2种方式ꎬ其中 十字形 至少布设17个观测点ꎬ 米字形 至少布设33个观测点(图3)ꎮ图3㊀城市生态站观测点 十字形 和 米字形 布局㊀㊀2)统筹城市群生态系统的整体性ꎮ城市群生态系统可以看作是一个放大的城市生态系统ꎬ其内部也是包含着森林㊁湿地㊁草地㊁沙地㊁农田㊁街区等多种类型生态系统ꎬ每类生态系统都要进行科学布点ꎮ如果某一类生态系统在城市群范围内占有重要地位ꎬ比如山地森林生态系统ꎬ假设城市群生态站主站位置在平原区ꎬ其观测点并没有落在山地森林生态系统中ꎬ那么从城市群生态系统整体性考虑ꎬ需要在该生态系统类型中重点布设观测点ꎬ这跟城市生态站观测点布局方法分类复合布点 理念相同ꎮ3)兼顾城市群的个性化特点ꎮ城市群既有共性ꎬ每个城市群又有其鲜明的个性ꎬ特别是城市群往往包括多个城市ꎬ除了在主要城市设置主站和辅站外ꎬ还有一些具有特色的中小型城市ꎬ或者特殊的生态环境㊁旅游风景区等地点ꎬ也要考虑纳入观测点布局系统ꎬ这跟城市生态站观测点布局方法 区位特殊布点 理念相同ꎮ86㊀第6期㊀李世东㊀王㊀成㊀孙振凯:中国城市群生态系统及其定位观测研究站点的科学布局㊀㊀3 3㊀布设方法3 3 1㊀新建城市群生态站1)一主多辅多点ꎮ 一主多辅多点 式城市群站点布局ꎬ即设置一个主站ꎬ多个辅站ꎬ若干个观测点ꎮ主站适宜选择科研机构数量多㊁科研人员充沛的核心城市ꎬ辅站应根据城市群的城市空间布局ꎬ选择自然㊁社会㊁经济等方面具有代表性的城市ꎬ辅站应安排有长期合作的机构单位ꎬ以已经开展生态监测工作的单位优先ꎮ 一主多辅多点 式布局适用于一核多极㊁多核多极城市群ꎮ2)双主多辅多点ꎮ 双主多辅多点 式城市群站点布局ꎬ即设置两个主站ꎬ多个辅站ꎬ若干个观测点ꎮ主站和辅站的设置要求跟 一主多辅多点 式布局一致ꎮ在城市群核心城市均建有城市生态站的条件下ꎬ比较适宜建设 双主多辅多点 式城市群站ꎬ有利于统筹现有生态站建设资源ꎬ集合监测数据成果提供区域性生态服务ꎮ 双主多辅多点 式布局适用于双核多极㊁多核多极城市群ꎮ3 3 2㊀已建城市群生态站1)已建一个城市生态站的城市群ꎮ截至2022年ꎬ我国有10个城市群已经建设了1个城市生态站ꎬ分别为宁夏沿黄城市群(银川站)㊁天山北坡城市群(乌鲁木齐站)㊁成渝城市群(重庆站)㊁山西中部城市群(太原站)㊁关中平原城市群(西安站)㊁中原城市群(郑州站)㊁粤闽浙沿海城市群(温州站)㊁山东半岛城市群(济南站)㊁辽中南城市群(沈阳站)㊁兰州 西宁城市群(西宁站)ꎮ在后续的城市群生态站建设中ꎬ需要依托省会城市㊁中小典型城市补充建设城市站ꎬ明确主辅站ꎬ均衡布局观测点ꎮ2)已建多个城市生态站的城市群ꎮ截至2022年ꎬ我国有3个城市群建设了2个及以上城市站ꎬ分别为长江三角洲城市群(上海站㊁扬州站㊁杭州站㊁合肥站)㊁珠三角城市群(深圳站㊁珠江口城市群站㊁广州站)㊁京津冀城市群(雄安站㊁北京站)ꎬ其中珠江三角洲城市群已建设了珠江口城市群站ꎬ另外两个城市群需要在城市群生态站建设过程中明确主辅站ꎬ补充并合理布局观测点ꎮ3)已建城市群生态站的城市群ꎮ截至2022年ꎬ我国有2个城市群已建设了城市群生态站ꎬ分别是长江中游城市群(长株潭城市群站)㊁珠三角城市群(珠江口城市群站)ꎮ由于两个城市群均是多核多极型城市群ꎬ涉及范围大㊁重点城市多ꎬ需要进一步科学布局补充辅站点ꎬ提升城市群生态站监测区域代表性和科学性ꎮ3 4㊀布设措施1)城市联合ꎮ加强城市群内部城市之间的合作ꎬ利用各方的金融经济优势ꎬ把申请到的经费放到生态站统筹使用ꎬ与其他城市已有的生态站做好合作ꎬ建立完善的合作机制ꎬ共同参与课题研究ꎬ互相学习交流ꎬ为城市群及其各个城市提供服务ꎮ2)专业耦合ꎮ城市群生态站研究的是一个复合生态系统ꎬ需要加强林业㊁草原㊁湿地㊁荒漠㊁生物㊁农业㊁城市等多个专业的合作ꎬ以及多专业人才引进和培养ꎬ逐步增加高学历高水平人才比例ꎮ3)部门聚合ꎮ即多个部门做好协作ꎬ比如林草㊁气象㊁水利㊁国土㊁环境㊁城建㊁科技等ꎬ各个部门都在自己的职能范围内开展了一些监测和预报工作ꎬ可以通过数据共享等共同提高观测研究水平ꎮ4)上下配合ꎮ城市群生态站涉及国家㊁地方㊁城市㊁街区等多个层次ꎬ在生态站规划建设㊁运行管理㊁经费来源等方面ꎬ需要在国家林业和草原局的统一协调下ꎬ互相配合完成各项任务ꎮ3 5㊀布设展望根据我国城市群发展趋势ꎬ结合国家陆地生态系统定位观测研究站发展规划ꎬ城市群生态站的建设进度大体上可以分3个阶段:1)到2025年ꎬ全国19个城市群中ꎬ建设50%左右的城市群生态站ꎬ长三角㊁珠三角㊁京津冀等重点城市群全覆盖(图4)ꎮ2)到2030年ꎬ争取完成100%的城市群生态站建设ꎬ即建设19个城市群生态站ꎮ3)到2035年ꎬ我国基本实现现代化的时候ꎬ城市群生态站建设水平和影响力显著提高ꎬ使得部分城市群生态站全国领先ꎬ1~2个城市群生态站全球领先ꎮ96。
何浩_中国陆地生态系统服务价值测量_
中国陆地生态系统服务价值测量3何 浩 潘耀忠 朱文泉33 刘旭拢 张 晴 朱秀芳(北京师范大学资源学院资源技术与工程研究所,环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京100875)【摘要】 利用遥感技术,结合生态学方法,在对生态参数遥感测量的基础上,计算了中国陆地生态系统2000年的生态服务价值.结果表明,中国陆地生态系统2000年所产生的生态服务价值为9.17×1012元,总体空间分布由东向西递减、由中部向东北和南部递增,与植被的地带性分布梯度基本一致;森林的平均单位面积价值最高,为18789元・hm -2,占总生态服务价值的40.80%;其次是灌丛(13789元・hm -2)和耕地(13054元・hm -2),分别占总生态服务价值的10.79%和24.23%.从生态系统服务功能来看,气体调节价值的贡献率最大,占总价值的45.16%;其次是水土保持价值(28.83%)和涵养水源价值(14.44%);有机物质生产和营养物质循环的价值最小,其贡献率为11.57%.生态遥感测量方法克服了传统生态统计方法以点代面的缺点,计算结果能更加客观地反映生态系统服务价值及其空间分布,但该方法本身也存在一些不确定性,对生态系统各项服务功能及其价值的评估只是保守和粗略的估计,有待于深入研究.关键词 生态系统 服务 价值 遥感 测量文章编号 1001-9332(2005)06-1122-06 中图分类号 Q149 文献标识码 AMeasurement of terrestrial ecosystem service value in China.HE Hao ,PAN Y aozhong ,ZHU Wenquan ,L IU Xulong ,ZHAN G Qing ,ZHU Xiufang (Key L aboratory of Environmental Change and N atural Disaster of Edu 2cation Minist ry ,College of Resources Science and Technology ,Beijing Norm al U niversity ,Beijing 100875,Chi 2na ).2Chin.J.A ppl.Ecol .,2005,16(6):1122~1127.With the measurement of net primary productivity and vegetation coverage fraction based on remote sensing da 2ta ,the terrestrial ecosystem service value of China in 2000was quantitatively estimated as 9.17×1012yuan (RMB ).The spatial distribution of the ecological service value showed a decreasing trend from southeast China to northwest China ,which was consistent with the regional distribution of vegetation types.The service value varied with different vegetations ,e.g .,forests had the highest service value of 18789yuan ・hm -2,accounting for 40.80%of the total terrestrial ecosystem service value ,and bushes and farmlands had a higher service value of 13789yuan ・hm -2and 13054yuan ・hm -2,which was 10.79%and 24.23%of total value ,res pectively.The ser 2vice value was also varied with different ecos ystem functions ,i.e .,gas regulation contributed the highest value of 45.16%to the total service value ,and the contribution of soil conservation and water conservation was28.83%and 14.44%,res pectively.The integrated approach coupling ecology and remote sensing data provided a new method to measure the ecological service value ,which could estimate the value ob jectively and spatial 2explicitly.However ,some uncertainties still existed in this a pproach ,which should be improved in the future studies.K ey w ords Ecosystem ,Service ,Value ,Remote sensing ,Measurement.3国家自然科学基金项目(40371001)和国家高技术研究发展计划资助项目(2002AA133060).33通讯联系人.2004-06-07收稿,2004-10-22接受.1 引 言 生态系统及整个生物圈是地球的生命支持系统,是人类赖以生存和发展的物质基础.生态系统服务不仅为人类的生产生活提供必需的生态产品,而且为生命系统提供必需的自然条件和效用.但是,在目前的市场经济机制中,人们往往只注重生态系统作为自然资源所提供的直接消费价值,而忽略了难以货币化的生态系统服务功能价值.生态系统提供的大多数服务具有“公用”特征,其价值没有市场化,因此得不到应有的补偿.为了真正改善生态环境,实现人类的可持续发展,必须开展生态系统服务价值的评估,在生态系统服务与市场价值体系之间建立桥梁.近年来,随着世界范围的资源、环境和人口问题日益加剧,生态系统服务功能效益评估引起了世界各国的普遍关注[1,2,14].生态系统服务及其价值评估已经成为当今生态学、生态经济学发展的一个重要分支.国外许多专家、学者、政府部门和国际组织都致力于此问题的研究,开展了对生态系统服务效益的价值评估,并试图将其纳入国民经济核算体系[8,10].国内许多学者参考国外研究,也尝试了对全国或区域的生态系统服务价值进行估算,取得了一系列的研究成果[5,11,16,24,28,31].可以说,及时、准应用生态学报 2005年6月 第16卷 第6期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un.2005,16(6)∶1122~1127确和动态地掌握国家生态系统效益的价值,对国民经济发展、生态环境建设与保护、各级政府进行宏观决策都具有重要的科学意义.然而,目前国内外有关生态系统服务价值估算方面的研究成果,基本上是利用单位面积价值对总量的静态估算,对生态系统类型、质量状况的时空差异缺乏考虑,估算结果难以反映生态系统服务价值在空间分布上的真实状况.潘耀忠等[22]的估算方法尽管考虑了这种差异,但在实际计算时,仍是参照Costanza等[8]的单位面积生态系统服务价值,再利用生态参数加以调整.这种通过生态参数调整后的生态系统服务价值能在一定程度上反映生态系统内部的质量和时空差异,但还不是严格意义上的生态遥感定量模型.本文采用自下而上的方式,利用遥感技术,结合生态学方法,在对生态系统类型、植被净初级生产力和植被覆盖度测量的基础上,建立生态系统服务价值生态遥感定量计算模型,并结合前人的研究成果,对中国陆地生态系统2000年的生态系统服务价值进行了测量,以期得到中国陆地生态系统服务价值的真实空间分布状况.2 研究方法211 数据来源与预处理21111遥感数据 本研究所利用的遥感数据是SPO T2V GT 的NDV I数据,图像空间分辨率为1km×1km,时间分辨率为月,时间序列为2000年1月~2000年12月.所有数据经投影变换处理,选取的投影方式为Albers等面积投影. 21112气象数据 气象数据来源于中国国家气象局,时间为1961~2000年,数据内容为月降水量、月平均气温、月总太阳辐射以及各气象站点的经度、纬度和海拔高度,共涉及726个气象站点.对数据进行精度验证,剔除不可替代的错误数据后,实际使用了725个站点的资料.计算植被净初级生产力需要栅格化的气象数据,并要求在空间上与遥感数据相匹配.利用GIS的插值工具,根据各气象站点的经纬度信息,通过对气象数据进行Kringing插值和基于DEM的插值[21],获取像元大小与NDV I数据一致、投影相同的气象要素栅格图.21113其它地理地图 1∶400万《中国土壤质地图》[9],经ARC/INFO数字化、投影变换,投影同NDV I影像.2000年1 km的SPO T2V GT中国土地覆盖分类数据来源于欧盟联合研究中心(The Joint Research Centre,J RC).212 生态系统服务价值遥感测量的技术体系Costanza等[8]将全球生物圈分为16个生态系统类型,并将生态系统服务分为17大类,列举了生态系统服务与生态系统功能之间的对应关系.本研究从宏观生态学角度出发,根据基于遥感手段的区域生态系统服务价值计算特点,考虑数据获取的可能性和可靠性以及我国在这方面的研究情况[15,18~20,29,32],最终确定的基于遥感手段的区域生态系统服务价值评估指标见表1.生态系统服务价值遥感测量的技术体系如图1所示.模型的数据来源主要有三条途径:气象数据、遥感数据、地面观表1 基于遥感手段的生态系统服务价值评估指标T able1Ecosystem services and functions used in this study序号Number生态系统服务Ecosystem services生态系统功能Ecosystem functions1太阳能的固定与食品生产Solar power fixed and foodproduction有机物质生产Organic matter production2促进营养元素循环Nutrient recycle营养物质循环与贮存Nutrient recycle and storage3水调节与供水Water supply and regulation涵养水源Water conservation4控制侵蚀和保持沉积物Erosion control and sedimentretention水土保持Soil conservation5气体调节G as regulation释放氧气和吸纳二氧化碳O2released and CO2fixed图1 生态系统服务价值遥感测量的技术路线Fig.1Steps of measurement for ecological service value based on remote sensing.1)Meteorological data;2)Precipitation;3)Evapotranspiration;4)Wa2 ter conservation;5)Remote sensing image;6)Land cover types;7)Or2 ganic matter production;8)Vegetation coverage;9)Net Primary Pro2 ductivity;10)Nutrient recycle,including N,P and K;11)CO2fixation;12)O2release;13)Ground observation and statistic data;14)The quan2 tity of soil erosion;15)Surface soil loss reduction;16)Soil fertility pro2 tection;17)Bedload reduction;18)Water and soil conservation;19) Shadow engineering approach;20)Direct use value approach;21)Ener2 gy fixation substitution approach;22)Market value approach;23)Car2 bon tax approach;24)Market price of O2;25)Opportunity2cost ap2 proach;26)Substitute expense approach;27)Ecosystem service value.32116期 何 浩等:中国陆地生态系统服务价值测量 测与统计资料.各项量化的生态效益均是在生态参数遥感测量的基础上获得,最后通过影子工程法、市场价值法、机会成本法、替代价值法等转换成生态系统服务价值.213 生态参数遥感定量测量21311植被覆盖类型遥感分类 考虑到本文所用的NDV I 数据为2000年1km的SPO T2V GT遥感数据.因此,本研究采用与NDV I数据源一致的2000年中国土地覆盖分类数据,此分类结果为22类(表2).表2 不同生态系统的生态参数统计值T able2Ecological p arameters of different ecosystems编号Code 土地覆盖类型Land cover types面积Area(×106hm2)年平均植被覆盖度Meancoverage(%)年净第一性生产力NPP(g C・m-2・yr-1)1落叶针叶林Needleleaf deciduous forest19.6141.81078.0 2常绿针叶林Needleleaf evergreen forest93.3555.51074.2 3常绿阔叶林Broadleaf evergreen forest40.8464.21627.4 4落叶阔叶林Broadleaf deciduous forest45.3648.11057.3 5灌丛Bush71.7645.2750.3 6稀疏林地Sparse woods 5.9853.2844.3 7海边湿地Seaside wet lands 1.5730.2370.1 8高山草甸Alpine meadow68.0027.2385.2 9坡面草地Slope grassland26.2446.7619.8 10平原草地Plain grassland42.2219.1210.3 11荒漠草地Desert grassland55.3411.280.4 12草甸Meadow59.3428.3400.6 13城市City0.4230.1228.8 14河流River 5.8232.8219.0 15湖泊Lake7.0919.4146.6 16沼泽/湿地Swamp 4.9139.2606.5 17冰川G lacier10.81 5.822.9 18裸岩Bare rocks25.019.847.7 19砾石Gravels72.54 6.921.1 20沙漠Desert68.79 6.114.3 21耕地Farmland170.2340.5482.9 22高山草地Alpine grassland64.7613.1116.5 21312植被覆盖度的定量测量 植被覆盖度(f v)被定义为植被投影面积在单位面积上所占比例,它和叶面积指数可以作为衡量地表植被数量的指标.据Gutman等[12]研究,区域植被覆盖度与植被指数存在以下关系:f v=NDV I-NDV I minNDV I max-NDV I min(1)式中,NDV I max和NDV I min分别为各植被类型NDV I的最大值和最小值.本文计算植被覆盖度所用的NDV I数据时间段为2000年1月到12月,先计算得到各像元每月的植被覆盖度,然后对12个月的植被覆盖度求平均得到年平均植被覆盖度.国内有学者利用此方法对区域植被覆盖度作过估算[3,6,7],通过与实测数据对比表明,该方法为大面积植被覆盖度估算提供了一种有效的途径,基本能够满足大尺度生态及气候模型研究的需要.21313植被净第一性生产力的定量测量 计算植被净第一性生产力(NPP)时采用改进的光能利用率模型[26,27].模型公式如下:NPP=ε×f1(T)×f2(β)×PAR×FPAR-R(2)式中,R表示呼吸消耗碳元素量,ε表示最大光能利用率, f1(T)和f2(β)分别表示温度和土壤水分对ε的影响,PAR 表示到达地表的光合有效辐射,由气候学方法确定;FPAR 表示植被所吸收的光合有效辐射比例,由植被指数确定[25].模型的具体描述和测量过程中不同土地覆盖类型各参数的确定参见文献[26,27].214 生态系统服务功能及其间接价值评估方法21411有机物质生产 净第一性生产力是反映有机物质生产的一个重要指标,因此可以根据生态遥感测量得到的净第一性生产力和有机物质的单位质量价值(元・g-1C)换算得到生态系统有机物质生产的价值.本文根据标煤的价值来替代(标煤为354元・t-1),其取值为2.3718×104元・g-1C[17]. 21412营养物质循环与贮存 生态系统中的营养物质通过复杂的食物网而循环再生,并成为全球生物地化循环不可或缺的环节,在评估生态系统在营养物质循环中的作用时,仍以生态系统的净第一性生产力为基础,估算其重要营养物质氮、磷、钾在生态系统中的年吸收量[19].根据目前的统计资料,氮、磷、钾肥的平均价格分别为400、350和350元・t-1;对应的纯氮、磷、钾元素折算率分别为79/14、506/62、174/ 78.21413涵养水源 涵养水源是生态系统的一个重要功能,本文主要参照李金昌等[17]的研究方法来评价生态系统对涵养水源的间接经济价值.森林涵养水源类似于水库蓄水,通过建立相同蓄水量水库的费用来估算涵养水源的价值,我国每建设1m3库容的成本花费为0.67元.21414水土保持 水土保持价值的估算比较复杂,本文首先利用遥感数据反演得到植被覆盖度,然后在此基础上结合植被覆盖类型求得各类生态系统的土壤侵蚀量,最后根据欧阳志云等[19]的研究成果进行各项参数的求取,获得研究区的水土保持价值.21415释放氧气和吸纳二氧化碳 在评估生态系统对固定CO2与释放O2的作用时,根据光合作用和呼吸作用的反应方程式推算每形成1g干物质,需要1162g CO2,释放O21.2 g.CO2的单位质量价值借用瑞典碳税率0.15美元・kg-1 (碳)来计算,换算成吸收CO2的税率为4.094×105美元・g-1(CO2),如果按8.2元人民币/美元的汇率计算,即3.36×104元・g-1(CO2).O2的单位质量价值按工业制氧价来计算(4×104元・g-1).3 结果与分析311 生态参数根据2000年的中国土地覆盖类型,利用公式(1,2)和遥感、气象数据,计算得到不同生态系统类型的年平均植被覆盖度和净第一性生产力.测量结果见表2.2000年,中国陆地植被N PP为4.94×109t C・yr-1,平均值为493.7g C・m-2・yr-1.全国N PP分布的总趋势是东南高、西北低,与植被的分布紧密相关.受气候的影响,N PP高值区分布在西南、华南南4211 应 用 生 态 学 报 16卷部和台湾;偏高值区分布在年降水1200~1600 mm的长江下游以南、云贵高原以东、南岭山地以北地区;中值区分布在年降水400~1200mm的大兴安岭、小兴安岭、太行山以东、长江流域中游、四川大部、西藏的东南部地区以及新疆天山、阿尔泰山山地;低值区主要分布在年降水400mm以下的内蒙古、新疆、青藏高原的大部,以及陕、甘、宁、晋的部分地区.N PP的这种空间分布趋势与其他人的研究成果基本一致[4,23].从表2可以看出,N PP在不同植被类型中的差异相当明显:针叶林的平均N PP为1074.9g C・m-2・yr-1(实测值范围为273~1488g C・m-2・yr-1);阔叶林的平均N PP为1327.4g C・m-2・yr-1(实测值范围为320~1869g C・m-2・yr-1);草地和草甸的平均N PP较低,在339g C・m-2・yr-1左右.总体来看,N PP的估算值均在观测值的范围之内,与陈利军等[4]的研究结果也比较一致.受气候和植被类型的双重影响,年平均植被覆盖度的空间分布与N PP的空间分布基本一致(图2).常绿阔叶林和常绿针叶林一年四季常青,植被本身的变化相对较小,它们的年平均植被覆盖度较高(分别为64.2%和55.5%);其次为稀疏林地(53. 2%),该类型的植被覆盖度较高可能与它的空间分布有关,从植被类型图上来看,稀疏林地主要分布在云南、广西以及广东等南部地区,它的形成可能与人为破坏造成的森林退化有关,尽管因高大乔木较少而划分为稀疏林地,但这些地方气温较高、雨水充沛,下层的灌木与草本植被生长茂盛;坡面草地主要分布在南方,植物的生长期较长而且长势较好,其植被覆盖度也较高;平原草地则主要分布在内蒙古、甘肃等北方平原地区,这些地方的草本植物主要集中在6~9月份生长,而其它月份的植被覆盖度则比较低,甚至为0,因此它的年平均植被覆盖度较低;耕地在东北平原、黄河与长江流域的平原地区均有大面积分布,受种植结构、耕作方式等人为因素影响强烈,它的年平均植被覆盖度较高.一般情况下,冰川、裸岩、砾石等无植被地带,其植被覆盖度和N PP均应为0,河流、湖泊的植被覆盖度和N PP也应该非常低.而本文的研究结果表明:无植被地带的年平均植被覆盖度为7.5%,N PP 为30.6g C・m-2・yr-1;河流和湖泊的年平均植被覆盖度也达到了26.1%,平均N PP为18218g C・m-2・yr-1.这可能与两方面的原因有关:1)植被分类精度的问题,在1km的尺度上,一些面积较小的斑块可能被忽略而无法反映出来,而且由于存在同谱异物现象,由遥感数据所获得的植被分类本身也存在着混分的情况.正因为植被分类不可能做到完全准确,由此所估算的植被参数和最终的统计分析都会存在一定的误差.2)数据的地理配准问题,尽管本文对所用的遥感数据、气象数据和植被覆盖分类数据做了严格的地理配准,但最大也只能保证在一个像元的误差之内,这也可能给最后的统计带来误差.312 生态系统服务价值陆地生态系统服务价值测量结果的空间分布如图2所示.中国陆地生态系统2000年的生态服务总价值为9.17×1012元人民币.从生态系统服务价值的空间分布来看,中国陆地生态系统服务价值总体空间分布呈现由东向西递减、由中部向东北和南部递减的趋势,这与植被和生物多样性的地带性分布梯度基本一致(图2).最低值区位于西北的干旱和半干旱地区,这里主要分布着荒漠,气候恶劣,生态环境非常脆弱,单位面积生态服务价值在1300元・hm-2以下.次一级的低值区主要分布于北方草原区、青藏高原西南部地区、四川盆地以及东北、华北和长江中下游的农业区,单位面积生态服务价值介于1300~14000元・hm-2,这些地区农牧业比较发达,人类的长期过度开发损害了自然生态系统原有的功能,这是导致生态服务价值较低的主要原因[22].中值区主要分布在丘陵和部分的山区,如青藏高原东部、四川盆地周边、江南丘陵、大小兴安岭的大部分地区,单位面积生态服务价值介于14000~25000元・hm-2.这些地区水热条件配置较为合理,在北方主要为森林分布区,在南部主要为高覆盖的高灌丛,拥有较高的生物量和植被覆盖度,而且由于地形地貌的原因受人类活动影响较轻,因此其生态服务价值较高.高值区主要分布于长江流域以南和山区,如秦岭山区、横断山区、长白山、武夷山、五指山及台湾山等,单位面积生态服务价值介于25 000~47000元・hm-2.该区域与热带、亚热带和温带森林分布区相吻合,是我国水热条件配置最好的地区. 从不同生态系统类型的生态服务价值分布来看(表3),森林的生态服务价值占了总生态服务价值的40180%;其次为耕地(24123%)和灌丛(10179%),三类共占中国陆地生态系统生态服务价值的75.82%.从单位面积价值来看,森林的平均单位面积价值最高,为18789元・hm-2,其次是灌丛52116期 何 浩等:中国陆地生态系统服务价值测量 (13789元・hm -2)和耕地(13054元・hm -2).这说明森林、灌丛和耕地对生态服务价值的贡献率最大.从各项生态系统服务功能所产生的价值来看(表3),气体调节价值(固定CO 2与释放O 2的价值)的贡献率最大,它占了总价值的45.16%;其次是水土保持价值(28.83%);涵养水源价值的贡献率为14.44%;有机物质生产和营养物质循环与贮存的价值较低,其贡献率最小(11.57%).图2 2000年中国陆地生态系统服务价值空间分布图Fig.2Terrestrial ecosystem service value of China in 2000.表3 不同生态系统类型各项生态服务价值T able 3Ecological service values of different ecosystems编号a )Code面积Area (×106hm 2)各项生态服务价值Ecosystem service value (×108yuan )气体调节G as regulation 涵养水源W ater c ons ervation水土保持W ater and s oil c ons e 2rvation 其他服务b )Other s ervices单位面积价值Value per unit area (yuan ・hm -2)总价值T otal value (×108yuan )119.611817.00120.62607.54452.93152892998.09293.358692.772522.053592.422173.411819016980.65340.845654.311261.391679.341409.722449710004.76445.364118.70589.621700.441027.11163937435.87571.764741.401626.672290.381236.69137899895.146 5.98443.14186.85214.51112.0615996956.567 1.5751.5652.2239.7713.5210004157.07868.002313.82744.211597.34613.6477495269.01926.241463.65549.22952.45381.65127553346.971042.22785.66257.77710.91209.1946511963.531155.34393.78304.36434.34105.2222371237.701259.342116.03390.681575.09556.4678164638.26130.428.8310.12 4.75 2.30619026.0014 5.82124.90114.06148.9631.727210419.63157.09101.16138.9880.8525.464886346.4516 4.91267.9958.10125.1969.7310611521.011710.8125.3885.4220.23 6.351271137.391825.01111.40138.9566.7129.371385346.431972.54137.60214.9961.4436.62621450.662068.7987.93172.5631.5223.43459315.4421170.237300.503062.259930.971927.591305422221.312264.76660.11639.72572.87176.5431642049.24a )见表2See table 2;b )其他服务价值包括生产有机物质和营养物质循环与贮存的价值Other services include organic matter production and nutrient recycle and storage. 湿地的平均单位面积价值也较高,达到了10611元・hm -2.但相关研究表明,湿地具有极高的生态系统服务价值[13,30],在陈仲新和潘耀忠等人的计算结果中,单位面积价值最高的也都为湿地[5,22].造成湿地生态系统服务价值估算偏低的原因,主要在于评价指标的选取,本文所选指标主要是从生态系统的质量状况出发,很大程度上依赖于植被净初级生产力和植被覆盖度,反映的是生态系统的植被特性,主要体现在气体调节、水土保持、涵养水源等方面,并没有考虑生态系统的生物多样性、休闲娱乐等价值;湿地作为具有多功能的独特生态系统,其生物多样性价值极高,另外还具有庇护、遗传资源等生态系统效益,而本文并没有将其列入评价指标之列.4 讨 论 全球和区域生态系统服务价值测量方面的研究仍然处于探索阶段,本文利用遥感技术结合生态学方法,参考前人的研究成果,对中国陆地生态系统服务价值进行了定量测量.生态系统服务价值的这种生态遥感测量方法,可以反映生态系统本身的质量状况;同时,采用的遥感技术克服了传统的生态统计方法以点代面的缺点,部分解决了生态学上的尺度扩张问题,测量结果可以更加客观的反映中国陆地生态系统服务价值及其空间分布.但生态遥感测量方法本身也存在一些不确定性:1)对生态系统服务功能价值评估指标体系的研究还不够完善,本文只选择了5项比较常见且影响较大的指标,而实际上生态系统的服务功能远不止这些,仍须作进一步的研究.2)遥感测量本身也存在精度问题,如遥感数据获取、基于遥感技术的各生态系统类型及面积的确定、生态参数遥感测量等.因此,本文对生态系统各项服务功能及其价值的评估只是保守和粗略的估计,所得结果也不可能是一个完全绝对的值.参考文献1 Bjorklund J ,Limburg K ,Rydberg T.1999.Impact of production in 2tensity on the ability of the agricultural landscape to generate e 2cosystem services :An example from Sweden.Ecol Econ ,29:269~2912 Bolund P ,Hunhammar S.1999.Ecosystem services in urban areas.Ecol Econ ,29:293~3013 Chen J (陈 晋),Chen Y 2H (陈云浩),He C 2Y (何春阳),et al .2001.Sub 2pixel model for vegetation fraction estimation based on land cover classification.J Remote Sensi ng (遥感学报),5(6):416~422(in Chinese )4 Chen L 2J (陈利军),Liu G 2H (刘高焕),Feng X 2F (冯险峰).2001.Estimation of net primary productivity of terrestrial vegetation in6211 应 用 生 态 学 报 16卷China by remote sensing.Acta Bot Si n(植物学报),43(11):1191~1198(in Chinese)5 Chen Z2X(陈仲新),Zhang X2S(张新时).2000.Value of ecosys2 tem services in China.Chi n Sci B ull(科学通报),45(10):870~875(in Chinese)6 Chen Y2H(陈云浩),Li X2B(李晓兵),Shi P2J(史培军),et al.2001.Estmating vegetation coverage change using remote sensing data in Haidian District,Beijing.Acta Phytoecol Si n(植物生态学报),25(5):588~593(in Chinese)7 Chen Y2H(陈云浩),Li X2B(李晓兵),Shi P2J(史培军).2001.Regional evapotranspiration estimation over northwest China using remote sensing.Acta Geogr Si n(地理学报),56(3):261~268(in Chinese)8 Costanza R,d’Arge R,Groot R,et al.1997.The value of the world’s ecosystem services and natural capital.N at ure,387:253~2609 Deng S2Q(邓时琴).1986.Map of soil texture of China.In:Insti2 tute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences(中国科学院南京土壤研究所),eds.The Soil Atlas of China.Beijing:Cartographic Publishing House.(in Chinese)10 Gretchen C,Daily T,Soderqvist D,et al.2000.The value of nature and nature of value.Science,289:395~39611 Guo Z2W(郭中伟),Li D2M(李典谟),Yu D(于 丹).1998.The assessment of the water regulation of ecosystem-A case study of Xingshan.J N at Resour(自然资源学报),13(3):242~248(in Chinese)12 Gutman G,Ignatov A.1998.The derivation of the green vegetation fraction from NOAA/AVHRR data for use in numerical weather prediction models.Int J Remote Sensi ng,19(8):1533~154313 He C2Q(何池全),Cui B2S(崔保山),Zhao Z2C(赵志春).2001.E2 cological evaluation on typical wetlands in Jilin Province.Chi na JA ppl Ecol(应用生态学报),12(5):754~756(in Chinese)14 Holmund C,Hammer M.1999.Ecosystem services generated by fish populations.Ecol Econ,29:253~26815 Huang X2W(黄兴文),Chen B2M(陈百明).1999.The theory and application about the regionalization of Chinese ecological assets.Acta Ecol Si n(生态学报),19(5):602~606(in Chinese)16 K ong F2W(孔繁文),Dai G2C(戴广翠),He N2H(何乃蕙).1994.Accounts and Polices of Forest Environment Resource.Beijing:Chi2 nese Environmental Science Press.(in Chinese)17 Li J2C(李金昌),Jiang W2L(姜文来),Jin L2S(靳乐山).1999.E2 cological Value.Chongqing:Chongqing University Press.112~114 (in Chinese)18 Ouyang Z2Y(欧阳志云),Wang R2S(王如松),Zhao J2Z(赵景柱).1999.Ecosystem services and their economic valuation.Chi na J A ppl Ecol(应用生态学报),10(5):635~640(in Chinese)19 Ouyang Z2Y(欧阳志云),Wang X2K(王笑科),Miao H(苗 鸿).1999.A primary study on Chinese terrestrial ecosystem services and their ecological2economic values.Acta Ecol Si n(生态学报),19(5):607~613(in Chinese)20 Pan W2B(潘文斌),Tang T(唐 涛),Deng H2B(邓红兵),et al.ke ecosystem services and their ecological valuation-A case study of Baoan Lake in Hubei Province.Chi n J A ppl Ecol(应用生态学报),13(10):1315~1318(in Chinese)21 Pan Y2Z(潘耀忠),G ong D2Y(龚道益),Deng N(邓 磊),et al.2004.Smart distance searching2based and DEM2assisted interpola2 tion of surface air temperature in China.Acta Geogr Si n(地理学报),59(3):366~374(in Chinese)22 Pan Y2Z(潘耀忠),Shi P2J(史培军),Zhu W2Q(朱文泉),et al.2004.Measurement of ecological capital of Chinese terrestrial e2 cosystem based on remote sensing.Sci Chi na(Series D)(中国科学・D辑),34(4):374~384(in Chinese)23 Piao S2L(朴世龙),Fang J2Y(方精云),Guo Q2H(郭庆华).2001.Application of CASA model to the estimation of Chinese terrestrial net primary productivity.Acta Phytoecol Si n(植物生态学报),25(5):603~60824 Ren Z2Y(任志远).2003.Theories and method of evaluating re2 gional ecosystem environment service economic value.Econ Geogr (经济地理),23(1):1~4(in Chinese)25 Sellers PJ,Tucker C J,Collatz G J,et al.1994.A global10by10 NDVI data set for climate studies part2:The generation of global fields of terrestrial biophysical parameters from the NDVI.Int J Remote Sensi ng,15(17):3519~354526 Sun R(孙 睿),Zhu Q2J(朱启疆).1998.A remote sensing based net primary production model and the distribution of net primary production in China.J Beiji ng Normal U niv(北京师范大学学报),34:132~137(in Chinese)27 Sun R(孙 睿),Zhu Q2J(朱启疆).2000.Distribution and season2 al change of net primary productivity in China from April,1992to March,1993.Acta Geogr Si n(地理学报),55(1):36~45(in Chi2 nese)28 Xiao H(肖 寒),Ouyang Z2Y(欧阳志云),Zhao J2Z(赵景柱),et al.2000.The spatial distribution characteristics and eco2economic value of soil conservation service of ecosystems in Hainan Island by GIS.Acta Ecol Si n(生态学报),20(4):552~558(in Chinese)29 Xiao Y(肖 玉),Xie G2D(谢高地),An K(安 凯).2003.Eco2 nomic value of ecosystem services in Mangcuo Lake drainage basin.Chi na J A ppl Ecol(应用生态学报),14(5):676~680(in Chi2 nese)30 Xin K(辛 琨),Xiao D2N(肖笃宁).2002.Wetland ecosystem service valuation-A case researches on Panjin area.Acta Ecol Si n (生态学报),22(8):1345~1349(in Chinese)31 Xue D2Y(薛达元),Bao H2S(包浩生),Li W2H(李文华).1999.A study on tourism value of biodiversity in Changbaishan Mountain Biosphere Reserve(CMBR)in Northeast Chin.J N at Resour(自然资源学报),14(20):140~145(in Chinese)32 Zhao J2Z(赵景柱),Xiao H(肖 寒),Wu G(吴 刚)2 parison analysis on physical and value assessment methods for e2 cosystems services.Chi na J A ppl Ecol(应用生态学报),11(2): 290~292(in Chinese)作者简介 何 浩,男,1980年出生,硕士.主要从事遥感与地理信息系统在生态学和资源环境方面的应用研究.E2 mail:hehao@72116期 何 浩等:中国陆地生态系统服务价值测量 。
陆地生态系统保护与恢复
科技创新
推广生态农业,发展生态旅游,实现经济发展与生态保护的双赢。
生态农业和生态旅游
加强公众教育和宣传,提高公众的生态保护意识,引导公众积极参与生态保护与恢复工作。
公众参与
加强国际合作,共同应对全球环境问题,分享生态保护与恢复的经验和成果。
国际合作
资金和技术支持
发达国家应向发展中国家提供资金和技术支持,帮助其开展生态保护与恢复工作。
陆地生态系统是地球上最重要的生态系统之一,具有生物多样性高、生产力和稳定性强、提供生态服务功能等特征。
特点
定义
组成
陆地生态系统由生物群落和无机环境组成,生物群落包括植物、动物和微生物,无机环境包括土壤、水、气候等。
功能
陆地生态系统具有维持生物多样性、调节气候、净化空气和水源、提供食物和栖息地等重要功能。
汇报人:可编辑
2023-12-27
CONTENTS
陆地生态系统概述陆地生态系统面临的问题陆地生态系统保护措施陆地生态系统恢复技术陆地生态系统保护与恢复的挑战与前景陆地生态系统保护与恢复案例研究
陆地生态系统概述
陆地生态系统是指地球上以陆地环境为主体的生物圈,包括森林、草原、沙漠、山地等多种类型。
生态修复与恢复是针对受损生态系统采取的措施,旨在恢复其正常的结构、功能和生物多样性。
总结词
生态修复与恢复的方法包括土壤改良、植被恢复和水资源管理等。这些措施有助于改善土壤质量、增加植被覆盖和提高生物多样性,使受损生态系统逐渐恢复健康。
详细描述
可持续的土地利用是指在不损害生态系统健康的前提下,合理利用土地资源,实现经济、社会和环境效益的统一。
植被结构优化
根据当地生态条件,选择适宜的植物种类和配置方式,优化植被结构,提高生态功能。
全球变化与陆地生态系统GCTE
全球变化与陆地生态系统GCTE地球系统:从系统科学的角度看,人类的生存环境,亦称地球环境,是由大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈组成的地球系统,是一个各部分相互作用着的、受到人类活动影响的、处于变化之中的整体。
生物圈:是对地球上所有动物、植物和微生物等生物有机体及其能够活动的空间区域的总称。
生态系统:是指在一定的时间和空间范围内,由生物群落及其环境组成的一个整体,该正台具有一定的大小和结构,各成员借助能量流动、物质循环和信息传递而相互联系、相互依存,并形成具有自组织和自调节功能的复合体。
全球变化:是指由于自然的和人为的因素而造成的全球性的环境变化,主要包括气候变化、大气组成变化(如CO2浓度及其他温室气体的变化),以及由于人口、经济、技术和社会的压力而引起的土地利用的变化三个方面。
土地利用:是指人类依据土地的特点,根据一定的经济与社会目的,通过采取一系列的生物技术手段对土地进行长期或周期性的经营活动,把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程。
土地覆盖:是指自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体,包括地表植被、土壤、湖泊、沼泽湿地及各种建筑物(如道路等),具有特定的时间和空间属性,其形态和状态可在多种时空尺度上变化。
温室气体:是指在10m附近(8-10m)的红外光谱波长上吸收辐射、对地表有一种遮挡作用的气体,他们会导致地球大气增温,如二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)臭氧(O3)、水汽(H2O)等。
温室效应:温室气体对太阳光几乎是透明的,但却能强烈地吸收地球向外发射的红外热辐射;他们在大气中的存在减少了地球表面向外空释放的能量,从而使地球大气地层和表面增暖,这就是所谓的温室气体效应,简称温室效应。
全球变化是指由于自然和人为因素造成的全球性的环境变化,主要包括气候变化、大气组成变化,如CO2浓度及其它温室气体的变化,以及由于人口、经济、技术和社会的压力引起土地利用的变化3个方面。
《国家陆地生态系统定位观测研究站管理办法(征求意见稿)》公开征求意见
《国家陆地生态系统定位观测研究站管理办法(征求意见稿)》公开征求意见文章属性•【公布机关】国家林业和草原局,国家林业和草原局,国家林业和草原局•【公布日期】2021.11.10•【分类】征求意见稿正文《国家陆地生态系统定位观测研究站管理办法(征求意见稿)》公开征求意见根据《国家林业和草原局行政规范性文件管理办法》(林办发〔2019〕35号)要求,我司对《国家陆地生态系统定位观测研究站网管理办法》(林科发〔2014〕98号)进行了修订。
现将《国家陆地生态系统定位观测研究站管理办法(征求意见稿)》向社会公开征求意见。
请于2021年11月25日前通过以下方式将意见、建议反馈至国家林业和草原局。
联系人:孙尚伟,联系电话:************,邮箱:**************。
附件:国家陆地生态系统定位观测研究站管理办法(征求意见稿)国家林业和草原局科学技术司2021年11月10日国家陆地生态系统定位观测研究站管理办法(征求意见稿)第一章总则第一条为加强国家陆地生态系统定位观测研究站(以下简称“生态站” )建设与管理,保障生态站科学持续发展和规范高效运行,结合相关发展规划,特制定本办法。
第二条生态站由国家林业和草原局建立,或由其他单位建立并纳入国家林业和草原局管理,根据主要观测研究对象分为森林、草原、湿地、荒漠、城市、竹林六大类型。
其主要职责是准确掌握国家生态状况、开展生态效益评价和支撑生态文明建设等国家战略需求,主要承担科学研究、监测评估、示范应用、科学普及、发布监测报告等任务。
(一)科学研究。
开展生态基础理论和应用技术研究,支撑生态建设;分析研究观测数据,形成专项研究报告,为国家在生态文明建设等方面决策及参与国际谈判与履约提供科学依据。
(二)监测评估。
基于生态站观测数据,依据相关技术标准,开展生态效益评价和生态服务功能量化评估;根据业务需要,监测、评价国家林业和草原重点工程生态效益,科学反映林业和草原生态建设成效。
中国陆地生态系统综合监测评价与决策支持系统-国家科技部
中国陆地生态系统综合监测评价与决策支持系统-国家科技部附件2:“十一五”国家科技支撑计划重点项目“中国陆地生态系统综合监测、评估与决策支持系统”课题申报指南随着我国人口增加和经济快速发展,20世纪90年代以来,我国生态状况呈现出“整体恶化、局部改善”与“边治理边破坏”的总体格局,这种状况还将持续。
对此,国务院极为重视,在2006年1月发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006~2020年)中,把生态脆弱区域生态系统功能的恢复重建列为全国62个优先主题之一,并明确提出了构建生态系统功能综合评估和技术评价体系的任务。
为贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要》精神,全面提升我国陆地生态系统监测与评估的科技创新能力,推动我国生态环境的有效保护、恢复与建设,科技部决定启动“十一五”国家科技支撑计划“中国陆地生态系统综合监测、评估与决策支持系统”研究重点项目。
本项目旨在针对国家生态保护与修复对我国生态系统状况与变化科学信息的需求,建立中国陆地生态系统综合监测、评估与决策支持滚动运行系统,分析国家生态系统退化的时空特征及其发生与演化的驱动机制,客观评价重点脆弱生态恢复区生态建设工程的生态效益,提炼有效的生态系统优化管理模式,模拟未来变化情景,为国家和区域尺度的生态系统保护、恢复与优化管理决策提供有效的科学支持。
为了公开、公平、公正地选择课题承担单位,充分调动各有关部门、地方政府、企业、科研院所和大专院校的主动性和积极性,依据《国家科技支撑计划管理暂行办法》,特制定本《课题申请指南》。
现将本项目课题申报指南发布如下:课题实施时间:2006年10月—2010年10月。
课题1:生态系统综合监测与评估总体框架、指标体系和标准规范在完成项目总体框架设计的基础上,建立生态系统综合监测与评估指标体系、生态补偿指标体系,制订相关技术流程和标准规范;在完成项目成果集成的基础上,完成中国陆地生态系统综合评估报告和决策咨询报告。
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附件2:“十一五”国家科技支撑计划重点项目“中国陆地生态系统综合监测、评估与决策支持系统”课题申报指南随着我国人口增加和经济快速发展,20世纪90年代以来,我国生态状况呈现出“整体恶化、局部改善”与“边治理边破坏”的总体格局,这种状况还将持续。
对此,国务院极为重视,在2006年1月发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006~2020年)中,把生态脆弱区域生态系统功能的恢复重建列为全国62个优先主题之一,并明确提出了构建生态系统功能综合评估和技术评价体系的任务。
为贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要》精神,全面提升我国陆地生态系统监测与评估的科技创新能力,推动我国生态环境的有效保护、恢复与建设,科技部决定启动“十一五”国家科技支撑计划“中国陆地生态系统综合监测、评估与决策支持系统”研究重点项目。
本项目旨在针对国家生态保护与修复对我国生态系统状况与变化科学信息的需求,建立中国陆地生态系统综合监测、评估与决策支持滚动运行系统,分析国家生态系统退化的时空特征及其发生与演化的驱动机制,客观评价重点脆弱生态恢复区生态建设工程的生态效益,提炼有效的生态系统优化管理模式,模拟未来变化情景,为国家和区域尺度的生态系统保护、恢复与优化管理决策提供有效的科学支持。
为了公开、公平、公正地选择课题承担单位,充分调动各有关部门、地方政府、企业、科研院所和大专院校的主动性和积极性,依据《国家科技支撑计划管理暂行办法》,特制定本《课题申请指南》。
现将本项目课题申报指南发布如下:课题实施时间:2006年10月—2010年10月。
课题1:生态系统综合监测与评估总体框架、指标体系和标准规范在完成项目总体框架设计的基础上,建立生态系统综合监测与评估指标体系、生态补偿指标体系,制订相关技术流程和标准规范;在完成项目成果集成的基础上,完成中国陆地生态系统综合评估报告和决策咨询报告。
一、研究内容(1)设计完成项目总体框架,编写实施方案和总体设计书(2)针对全国和生态脆弱恢复典型区尺度,研究并建立生态系统综合监测与评估指标体系。
其中,生态综合监测指标包括:遥感监测指标、台站长期观测指标、地面调查指标;生态综合评估指标包括:生态系统宏观结构评价指标、生态服务功能评价指标、生态系统健康状况评价指标、生态建设工程生态成效评价指标等。
研究并建立生态补偿核定指标体系。
(3)在收集和分析国际、国家和行业数据标准规范的基础上,针对全国和生态脆弱恢复典型区尺度生态系统综合监测与评估,研究并制定数据标准规范。
(4)在收集和分析国内外生态系统综合监测与评估已有技术流程的基础上,制订技术流程规范。
(5)在完成项目成果集成的基础上,完成《中国陆地生态系统综合评估报告》专著,以及《中国陆地生态系统状况咨询报告》。
(6)负责对第1至第5课题全部技术设计的审定,数据源及数据分析中间成果的测定与评价,各类监测与评估模型的测试和评价,以及运行系统的测试和评价。
二、考核指标(1)生态系统综合监测与评估指标体系(2)生态补偿核定指标体系(3)生态系统综合监测与评估数据标准规范(4)生态系统综合监测与评估技术流程规范(5)《中国陆地生态系统综合评估报告》(6)《中国陆地生态系统状况咨询报告》三、国拨课题经费330万元四、申报要求1.课题主持申报单位主持承担过联合国MA计划相关任务,熟悉MA 计划整体框架,具备代表中国牵头参加MA后续计划的能力;2.参加申报单位是国家生态系统管理部门下属科研事业单位,具备本项目完成的主运行系统的后续运行能力。
课题2:生态系统综合监测与评估运行平台以现代空间信息技术为支撑,建立30年以来全国完整的时间序列数据库,综合集成项目研究成果,研制数据-模型-软件一体化的生态参数遥感反演子系统、生态系统宏观结构分析子系统、生态系统服务功能评价子系统,开发数据/成果库管理与信息发布子系统,集成形成中国陆地生态系统综合监测与评估运行平台。
一、研究内容(1)配合课题1,研究并制订数据标准规范以及与本课题相关的技术流程规范,完成成果汇总;(2)生态系统综合监测评估数据库/元数据库的建设与集成建设全国尺度的基础数据库,包括:基础空间背景数据库;环境质量监测数据库;气象观测数据和气象灾害监测数据库;生态地面监测数据库;社会经济数据库。
集成课题3与课题4的遥感图像数据、遥感解译和反演数据,建成对地观测数据库,包括:覆盖全国的70年代MSS图像、2005年TM 图像,以及70年代、80年代、90年代、2000年、2005年土地利用/土地覆被遥感解译数据;1988年以来每天的NOAA/AVHRR 1KM图像,以及遥感生态参数NDVI、LAI、NPP、NEP、ET、气溶胶、波文比等。
集成课题4的水土流失数据、陆地水文过程数据、生态系统承载力数据,建成专题数据库。
集成课题5脆弱生态恢复区青海三江源区、江西鄱阳湖流域、黄土高原水土流失区、内蒙农牧交错带等典型区生态监测与评估综合数据库。
集成课题6的生态服务功能区划、生态补偿等数据,建成生态补偿数据库。
集成课题1、3、4、5、6的数据分析结果,结合本课题的数据插值、尺度转换、数据融合等,建成数据仓库/成果库。
配合课题3、4进行相关数据、模型、子系统和成果信息的集成,配合课题5、6进行相关数据和成果信息集成。
汇总课题1、3、4、5、6的野外照片、录像、政策法规、文献等,建成资料库。
完成所有数据库子的元数据库建设。
(3)生态参数遥感反演子系统开发与课题4结合,开发中国陆地生态参数遥感反演子系统。
课题4提供NDVI、LAI、生态模型CEVSA、GLO-PEM(反演NPP、NEP)、水热平衡模型、气溶胶、陆面温度等算法及其软件控件/模块,以及有关参数选择的知识。
本课题开发由模型输入参数预处理、图像预处理(去云)、NDVI 计算、LAI计算、NPP与NEP计算、ET与波文比计算、气溶胶计算、陆面温度计算等模块构成,并具有参数智能选择、适合一般专业人员操作的中国陆地生态参数遥感反演子系统。
(4)生态系统宏观结构分析子系统开发与课题3结合,开发中国陆地生态系统宏观结构分析子系统。
课题3提供陆地生态系统空间分布HLZ、生态系统时空变化等模型的算法及其软件控件/模块,以及陆地生态系统宏观结构分析技术流程。
本课题开发由生态系统时空变化、生态系统空间分布HLZ等分析模块,制图功能模块,森地、草地、农田、湿地、荒漠等空间分布与变化分析功能模块,以及生态系统宏观格局变化驱动力模块构成的中国陆地生态系统宏观结构分析子系统。
(5)生态系统服务功能评价子系统开发与课题4结合,开发中国生态系统服务功能评价子系统。
课题4提供生态系统支持、调节、供给功能分析模型算法及其软件控件/模块,提供分析技术流程。
本课题开发由中国陆地生态系统支持、供给、调节功能的时空变化分析模块,森林与草地生态系统支持、供给、调节功能时空变化分析模块,荒漠与湿地生态系统的支持与调节功能时空变化分析模块,农田生态系统供给功能的时空变化分析模块,生态系统服务功能变化驱动力分析模块,自然保护区生态系统的支持功能的时空变化分析功能模块。
(6)数据/成果库管理与信息发布子系统开发开发数据库管理系统,使数据库具有更新能力,并使各数据层相应数据库之间有监视、翻译、转换与更新连接功能。
开发成果库管理系统,具有有友好的用户界面,方便用户使用。
开发网上信息发布系统。
(7)中国陆地生态系统综合监测与评估系统集成与试运行完成中国陆地生态系统综合监测与评估系统集成、调试,技术手册、用户手册编写,用户培训,系统试运行。
二、考核指标(1)数据库实体,数据量大于5T;(2)中国陆地生态系统综合监测与评估系统,试运行一年;(3)具备WEBGIS功能的信息发布网站,2000人以上并发访问。
三、国拨课题经费450万元四、申报要求1.课题主持申报单位主持承担过国家级3S应用系统研发任务,具备国家级生态系统综合监测与评估主系统开发与集成能力,已经拥有上列数据基础和遥感/地面观测能力;2.参加申报单位是国家生态系统管理部门下属科研事业单位,具备本项目完成的主运行系统的试运行及后续运行能力。
课题3:中国陆地生态系统宏观结构及其变化过程以4到5期全国土地利用/覆盖遥感解译数据为基础,辅以主要生态系统类型内部宏观结构的遥感自动识别分析,结合观测、调查与统计资料,分析在经济转型、社会变革和生产力提高的背景下,30年来全国生态系统、主要生态系统类型(森林、草地、农田、湿地等)的宏观结构及其变化,以及国家自然保护区分布变化。
一、研究内容(1)配合课题1,研究并制订与本课题相关的指标体系和技术流程规范,配合课题2进行相关数据、模型和子系统的集成;(2)收集、处理70年代覆盖全国的MSS图像,并进行全国土地利用/土地覆被的遥感解译;(3)以90、95、2000、2005四期全国土地利用/覆被遥感解译数据为基础,进行修编;(4)开展主要生态系统类型内部宏观结构的遥感自动识别方法研究;(5)在70、90、95、2000、2005五期全国土地利用/覆被遥感解译结果的基础上,结合生态系统内部结构的遥感监测结果、台站长期观测资料、历史调查资料和统计资料,运用景观生态模型(生态系统空间分布HLZ、生态系统时空变化等模型)、GIS空间分析功能和空间统计功能,分析全国生态系统与主要生态系统类型(森林、草地、农田、湿地等)宏观结构及其变化,以及我国国家自然保护区的空间分布及其生态变化,分析生态系统宏观结构变化的驱动力,并模拟其未来变化情景。
二、考核指标(1)覆盖全国的70年代MSS夏季云量少于10%的图像,以及土地利用/土地覆被遥感解译数据,精度达到技术规定;(2)生态系统空间分布HLZ、生态系统时空变化等模型的算法及其软件控件/模块,可以集成到课题2的运行平台;(3)中国生态系统宏观结构变化驱动力模型,及软件模块,可以集成到课题2的运行平台;(4)70、90、95、2000、2005年全国生态系统及主要生态系统类型空间分布图,及其动态变化图;(5)森林、草地、农田生态系统内部宏观结构遥感监测算法,及软件模块。
提交相应的空间分布图。
三、国拨课题经费540万元四、申报要求1.课题主持申报单位具备国家尺度生态系统宏观结构时间序列数据库群,并具备上列遥感监测能力;2.参加申报单位具备生态系统宏观结构时间序列数据库群局部更新和时空数据分析能力;具备森林、草地、农田生态系统内部结构的遥感监测能力。
课题4:中国陆地生态系统服务功能及其变化过程在开展1988年以来连续的遥感反演生态参数的基础上,结合其它观测、调查、统计及遥感解译土地利用/覆盖等资料,分析评价20/30年来全国生态系统、主要生态系统类型以及自然保护区生态服务功能以及各类生态系统健康状况的变化,给出定量的时空序列分析结论。