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1. chinaXiv:201707.00112 [pdf]

流域风化层雨洪调蓄生态机理

王晓军,郭妙玲,王兵
分类: 生物学 >> 生态学

风化层是陆地表面经各种风化作用而形成的疏松堆积层,是雨洪调蓄的天然场所,对流域水资源管理有着重要意义。从复杂开放系统论的观点出发,结合近年来国内外对风化层雨洪调蓄特征的研究,分析了风化层在流域雨洪调蓄中的生态机理。主要研究了风化层的概念、风化层雨洪调蓄的组成与时空结构;解释了风化层集水、蓄水、净水、养水、供水功能等方面的雨洪调蓄功能;分析了风化层与地形地貌、生境、地质、土壤、大气、能量以及人类活动等流域环境要素的生态关系。研究表明:(1)流域风化层具有重要的雨洪调蓄特征,是由其特有的物质组成与时空结构特征决定的,正常发挥风化层的雨洪调蓄功能,流域中的水为健康的"活水",不同流域风化层的物质组成和结构的时空变化极大,其雨洪调蓄功能的发挥机制也极其复杂,采用常规定量研究方法几乎不可能掌握其机理,应采用复杂开放系统理论和方法开展研究;(2)风化层是流域系统的一个子系统,与其它流域环境要素之间是相互联系和相互作用的,过去我们通常采用的"排水范式"解决局部问题以期改善整个流域系统问题的治理思路是行不通的,已不适应今后的风化层雨洪调蓄生态学研究,还极可能衍生新的系统问题;(3)将流域视为一个复杂开放系统,国外流域生态学家提出了生态结构(Ecostructures)的概念,强调流域系统自身生态能力的发挥,将土壤-植被-大气连续体(SVA)研究扩展到风化层-生境-能量连续体(RHE)的生态耦合研究。因此建议,采取"边学边做"(Learning by Doing)的流域适应性管理,应当是今后流域风化层雨洪调蓄管理的重要方向。

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2. chinaXiv:201707.00111 [pdf]

产业生态系统新型定量研究方法综述

范育鹏,乔琦,方琳
分类: 生物学 >> 生态学

产业生态系统研究已成为当今学术界、产业界的研究重点和热点,对于充分利用资源、减轻环境压力、改造升级传统产业都具有不可估量的科学指导意义。目前,国内外对产业生态系统的研究定性较多,包括概念,特点,建设原则和经营理念的描述,而定量较少。然而,产业生态系统在发展当中也出现了大量的实际问题,急需加强对其定量研究,从而发现、提高和改进产业生态系统的结构及效率,增强可持续性。从近些年生态学的先进理论成果入手探讨了定量研究产业生态系统的一些方法——能值、(火用)、生态足迹和生态信息的方法。对这些方法的理论基础、发展历程、实践应用和适用特点依次进行了详细的梳理和归纳,并基于3个基本原则(生态维度和经济维度的整合,系统长期的恢复力,系统的广度和强度性质)对各个方法进行了综合比较分析,旨在为产业生态系统研究提供方向和理论指导。

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3. chinaXiv:201707.00110 [pdf]

生命周期管理研究述评

黄和平
分类: 生物学 >> 生态学

生命周期管理起源于生命周期思想,它是生命周期思想在实践中的具体应用,是面向可持续生产和消费,对产品、工艺和服务的全生命周期环境影响进行的综合管理,是解决复合生态系统中结构无序、效率不高和代谢冗余的有效途径,是基于生命周期评价原则与框架的一种环境管理手段或环境管理体系。全面回顾了生命周期管理的起源与内涵,阐述了生命周期管理与生命周期评价的区别与联系,梳理了生命周期管理与环境管理体系的关系。对生命周期管理在产品、企业、行业及城市等层次上的具体应用进行了总结与述评,并对其今后需深入研究的方向进行了展望。

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4. chinaXiv:201707.00109 [pdf]

中国食品源氮消费环境排放及其城乡差异

赵宇,吝涛,葛汝冰,施亚岚,张国钦,叶红,李新虎,孙彩歌
分类: 生物学 >> 生态学

食品源氮消费是人居环境养分流动的重要环节,中国食品源氮消费产生的环境排放受城乡二元结构影响在时空变化上呈现显著分异。基于物质流分析方法,从中国城乡食品消费后产物不同处理过程及其对氮代谢的影响出发,模拟氮物质代谢过程,构建了一套氮素环境排放计算模型,借以研究中国近20年来城乡食品源氮消费环境排放趋势变化及其差异。研究结果发现1993-2012年间,我国城乡居民人均食品源氮排变化轨迹迥异。同时,城乡食品源氮消费在其所造成的水体、土壤、大气环境负荷中扮演的角色各不相同:在水体环境负荷中,农村水体氮排占据主导地位,但城乡间差异正逐步缩小;在土壤环境负荷中,城市土壤氮排主导优势明显;2010年以前全国食品源氮消费大气环境负荷主要受农村气体氮排的影响,而2010年以后,城市大气氮排成为影响全国大气氮负荷的主导因素。引入社会经济因素分析后发现,城镇居民人均可支配收入水平对城镇居民人均食品源氮排起显著促进作用;而农村食品价格指数对农村居民人均食品源环境氮排呈显著抑制作用。通过情景预测分析发现:随着我国城镇化进程的加快,未来全国居民人均食品源氮排将以更快速度继续增长。

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5. chinaXiv:201707.00108 [pdf]

基于生态系统服务供需的广东省绿地生态网络建设分区

彭建,杨旸,谢盼,刘焱序
分类: 生物学 >> 生态学

绿地生态网络是城市地域生态持续性的重要保障,分区管控则是实现省域绿地生态网络差异化建设目标的基本原则。考虑到生态系统服务的供给和需求能够有效表征绿地生态网络建设的生态本底与生态需求,以县域为研究单元,采用修正的生态系统服务价值量核算生态系统服务供给量,以土地利用开发程度、人口密度和地均GDP表征生态系统服务需求量,基于供需分析提出广东省绿地生态网络建设分区方案。研究结果表明,按照各区县生态本底和生态需求差异分为四大类型区:Ⅰ城市生态节点保育型,包含13个区县,包含潮州市湘桥区、汕头市金平区、佛山市顺德区、广州市南沙区、黄埔区、荔湾区、越秀区、海珠区、深圳市盐田区、罗湖区、南山区、肇庆市端州区、珠海市金湾区等,为生态本底好-生态需求高的区域,在建设中应重点关注城市大型绿地游憩、科教等社会-生态复合功能;Ⅱ城市生境斑块修复型,包含34个区县,主要分布在珠三角核心区及粤东沿海地区,为生态本底差-生态需求高的区域,在建设中需要加大资金投入、完善城市绿色基础设施;Ⅲ为城郊潜在节点重构型,包含21个区县,主要分布在珠三角的江门、惠州、粤西沿海区域以及粤东中部,为生态本底差-生态需求低的区域,应以生态经济为导向,在产业空间重构的基础上,以城市反哺乡村,推进区域生态空间优化;Ⅳ城郊源地网络连通型,包含55个区县,主要分布在广东省北部地区,为生态本底好-生态需求低地区,应强化生态源地的保护,保障生态系统服务流向周边区域的持续输送。分区方案基本表征了广东省县域生态本底和生态需求的空间差异,能够为绿地生态网络建设提供规划指引。

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6. chinaXiv:201707.00107 [pdf]

面向生态文明的超循环经济:理论、模型与实例

张智光
分类: 生物学 >> 生态学

在全球气候变化背景下,研究适应生态文明要求的新的经济运行模式——超循环经济的基本原理、结构模型、运行机理和实际应用。首先,运用系统结构分析方法梳理不同时期经济运行模式的演进过程:由"从摇篮到产品"的粗放经济,到"从摇篮到坟墓"的末端治理经济,再到"从摇篮到摇篮"的循环经济。延续这一绿色发展趋势,根据文明演化的共生理论和艾根创立的超循环理论,提出超循环经济的理论构想,并描绘"从孕育到孕育"的超循环经济的概念结构。其次,将超循环经济思想应用于林纸拓展系统(EFPS)。在分析中国造纸工业的发展现状和瓶颈及其与林业和生态环境相互关系的基础上,按照资源链、生态链和价值链(简称"三链",或3C)逐层拓展的逻辑顺序,研究EFPS超循环经济的系列结构模型。具体来说,依次建立起各层次的超循环结构模型——制浆造纸系统的资源链核心层模型、供应链系统的资源链拓展层模型、生态环境系统的生态链拓展层模型,以及社会经济系统的价值链拓展层模型。然后将各层次的结构模型综合起来,形成EFPS超循环经济的多重拓展-嵌套整体模型。该模型既能展示EFPS超循环经济系统的全貌,又包含其各层次的系统结构。因此既能为各级政府在制定国家和地区的循环经济总体发展规划时提供参考,又能为制造企业、营林组织、供应链、行业协会等各类经济主体的绿色经营决策提供支撑。最后,在上述实证研究的基础上进行理论提升。一方面提出超循环经济的5R原则:减量化、再循环、再利用、再分配和再培育。另一方面基于5R原则和3C循环链,构建5R-3C理论模型,并研究其5R-3C共生运行机理。研究表明,在超循环经济模式下,产业与生态系统可以实现互利共生的良性循环。以上研究成果的主要创新之处在于:在原理上,揭示了面向生态文明的超循环经济的概念结构、本质属性和5R原则;在机理上,创立了超循环经济的5R-3C模型及其共生运行机理;在实施上,以林纸拓展系统为例,为超循环经济理论的"落地生根"和推广应用构建了具体的多重拓展-嵌套模型。

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7. chinaXiv:201707.00106 [pdf]

基于土地利用变化的福建省生境质量时空变化研究

刘智方,唐立娜,邱全毅,肖黎姗,许通,杨丽
分类: 生物学 >> 生态学

地利用变化引起的生态效应已经成为生态学研究的核心问题,分析土地利用变化引起生境质量时空变化可以为生态保护和土地规划提供科学依据。以福建省为例,利用InVEST模型对福建省生境质量进行评估,根据生境质量指数将其生境划分为低、中、良好、优等。同时分析了福建省土地利用变化对其生境质量时空格局的影响。研究结果表明:2000-2010年,福建省景观破碎度指数逐渐降低,斑块之间连通性好,生境破碎化程度降低,整体生境得分值在0.9以上。林地是福建省的优势景观,其覆盖面积达到了福建省的86%以上, 并且林地的破碎化程度低,人类活动对它的干扰较小,所以福建省大部分地区生境质量处于良好、优质等级。但是福建省东南沿海地区生境值低于0.6,处于中、低等级之间,主要因为建设用地的急剧扩张增加了对生境质量的破坏强度。东南沿海地区的GDP占到福建省的65%以上,形成了以二、三产业为主导的产业格局, 对基础设施建设、工业、居住用地等的需求急剧增加。所以,福建省的57%以上的建设用地主要集中于东南沿海地区。东南沿海地区高度聚集的建设用地,侵占了大量的裸地和耕地,严重干扰了该地区整体生态格局,破坏了生境质量,导致其生境质量低于福建省其他地区。

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8. chinaXiv:201707.00105 [pdf]

基于生态适应性理论的川东民居传统聚落景观分析

肖娟,杨永清
分类: 生物学 >> 生态学

以川东地区传统聚落为研究对象,基于现代生态适应性理论,探索了川东传统聚落空间格局的构建方法和驱动因素,以期为传统聚落的生态适应性和空间结构演变提供理论依据。研究表明:传统聚落实质体现了其对自然地理要素及生态系统完整性的适应。在聚落选址方面具体化为山、河、路、池等环境要素,形成理想聚居模式以适应环境。传统聚落营建风水林以弥补原自然环境的不足,这不仅起到了维持生物多样性的作用,且使人和其它生物及环境要素一起构成一个完整的生态系统。在房屋形式的选择上,传统聚落建筑极富地域特色,反映了对自然的尊崇和适应。传统聚落是一种以人类行为为主导,自然环境为依托,资源流动为命脉,社会、文化为经络的人工复合生态系统。经济、文化和制度三者相辅相成构成社会系统的原动力。

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9. chinaXiv:201707.00104 [pdf]

基于三维景观指数的城市景观美学特征定量表达——以深圳市为例

吴健生,袁甜,王彤
分类: 生物学 >> 生态学

城市景观由自然元素与人工元素构成,以建筑为主体,辅以外部空间环境。对城市景观美学价值的研究有利于探讨如何提升城市形象及居民生活环境,为城市规划设计纳入了感性与理性结合的合理途径。景观美学特征以不同方式影响整体景观质量,合理运用景观指数对城市景观美学特征进行量化表达,是评估景观质量的重要前提。在整理借鉴景观美学相关研究的基础上,结合景观生态学理论基础,以城市空间内部审美者的角度将城市景观五大美学特征,包括自然性、开阔性、多样性、奇特性和协调性,转化为可定量表达的二维及三维景观指数。量化指标易使用数据进行快速评估,对于城市规划设计有着积极意义。

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10. chinaXiv:201707.00103 [pdf]

江苏省陆地和生态红线区域生态系统服务价值

燕守广,张慧,李海东,唐欢欢
分类: 生物学 >> 生态学

生态红线是最为关键的生态保护区域边界,是生态安全的底线。以2013年江苏省划定的生态红线区域为研究对象,在土地利用现状分析的基础上,对生态系统服务价值进行了评价。结果显示:江苏省陆域生态红线区域的生态系统服务价值为564.15亿元/a,占全省陆地生态系统服务总价值的48.69%,其中水体的生态系统服务价值最大,占生态红线区域的比例高达78.34%;生态红线区域的土地平均生态系统服务单位面积价值为2.47万元/ hm2,是全省平均的2.18倍,其中湿地最高,生态系统服务单位面积价值达5.55万元/ hm2,是全省平均的4.89倍,其次是水体、林地和草地;在已划定的生态红线区域中,各类生态系统占全省相应土地类型的面积比例排序与生态系统的单位面积价值排序完全一致,显示出生态系统类型的单位面积价值越大,受保护的程度越高。

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