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国家生态科学数据中心在陆地生态系统生态质量评估方面取得重要进展
来源:国家生态科学数据中心        2022-05-13 09:50:21        阅读:40
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       国家生态科学数据中心的王军邦团队,长期致力于生态遥感过程模型发展与应用。近期该团队一方面进一步发展模型,提出了基于草牧业的牧民收入分析与诊断模型,另一方面将模型结果应用于区域生态系统生态质量监测与评价,研究成果分别在Land Use Policy、Ecological Indicators和Journal of Environmental Management 等期刊发表。

       生态文明建设和生态环境保护作为我国社会经济高速健康发展的核心问题,已经上升为国家发展战略,迫切需要对我国生态质量进行监测和评价。在科技部国家重点研发计划“中国陆地生态系统生态质量综合监测技术与规范研究”项目资助下,开展了基于生态系统功能的生态质量监测与评价方法体系研究。

       首先通过在江西地区的案例研究,提出了基于生态系统服务支持、供给和调节功能的生态系统生态质量指标体系,发展了应用投影寻踪模型基于数据客观确定指标权重的方法,进而构建了区域尺度生态质量指数(EQI)。本研究论证了该方法应用于区域生态质量综合评估具有客观性和可行性的优势,可以进一步应用于区域甚至全国尺度定期生态质量监测和评价(Ouyang et al., 2021)。

       在此基础上,构建了以像元尺度历史为基准的基于生态系统的多功能性的生态系统功能生态质量指数EQI(Wang et al., 2022)。理论上可能存在的未受人类活动干扰的顶级最优的生态系统可作为本底参照,但实际上人类活动影响较为广泛(王军邦等,2021;左婵等,2022),加之陆地生态系统的空间异质性,而本研究提出的像元尺度的历史基准方法,以像元自身的历史最小值和最大值为基准相对比,以评价时刻的相对变化作为指标,避免了确定最优生态系统所带来的主观性和空间上的不可比。例如荒漠化治理、造林等区域的生态质量,可能就会优于受到干旱等影响的森林,也就是能够更为客观和科学地反映生态系统的状况变化。

       生态系统的生物多样性、生物地球化学循环和生物地球物理过程形成了生态系统的多功能性,进而表现为生态系统服务而为人类提供惠益。本研究从生态系统的维持功能角度量化了维持生物多样性的生境质量,从不同角度量化了生态系统支持功能、调节功能,更全面地考虑了生态系统的多功能性。应用该方法,利用2000-2018年1公里空间分辨率的遥感和模型数据,诊断了中国陆地生态系统的生态质量变化。结果表明,生态质量指数(EQI)表现出了与植被分布非常不同的空间模式,在多数地区EQI呈整体上升趋势,46.95%的EQI变化可以由气候变化解释,另外10.64%由人口密度量化的人类活动解释。

       这项研究提供了一种量化和评估生态质量的实用和客观的方法,它在从地方到区域和国家的生态系统评估中具有应用潜力,而且将为政府的宏观生态系统管理和决策提供新的科学概念和范式。

       团队在模型发展和应用中的重要成果列表

[1]Wang Junbang, Yuefan Ding, Shaoqiang Wang, Alan E. Watson, Honglin He, Hui Ye, Xihuang Ouyang, Yingnian Li. Pixel-scale historical-baseline-based ecological quality: Measuring impacts from climate change and human activities from 2000 to 2018 in China. Journal of Environmental Management, 2022, 313: 114944 (IF = 6.789).

[2]Ouyang Xihuang, Junbang Wang*, Xing Chen, Xuanlan Zhao, Hui Ye, Alan E Watson, Shaoqiang Wang. Applying a projection pursuit model for evaluation of ecological quality in Jiangxi Province, China. Ecological Indicators, 2021, 133: 108414 (IF = 4.958).

[3]王军邦*, 杨屹涵, 左婵, 顾峰雪, 何洪林. 气候变化和人类活动对中国陆地生态系统总初级生产力的影响厘定研究. 生态学报, 2021, 41(18): 7085-7099.

[4]王军邦*, 赵烜岚, 叶辉, 张志军, 何洪林. 基于贝叶斯模型平均的蒸散遥感产品集成——以三江源国家公园为例. 应用生态学报, 2021, 32(6): 2119-2128 [网络首发日期:2021-03-16].

[5]Qian Qian, Junbang Wang *, Xiujuan Zhang *, Shaoqiang Wang, Yingnian Li, Qinxue Wang, E. Watson Alan and Xinquan Zhao. Improving herders’ income through alpine grassland husbandry on Qinghai-Tibetan Plateau. Land Use Policy. 2021, 113: 105896 (IF = 5.398).

[6]Wang Chunyu, Junbang Wang*, Fawei Zhang, Yongsheng Yang, Fanglin Luo, Yingnian Li*, Jiexia Li. Stability response of alpine meadow communities to temperature and precipitation changes on the Northern Tibetan Plateau. Ecology and Evolution, 2022, 12: e8592 (IF = 2.912).

[7]Zhao Xuanlan, Junbang Wang*, YE Hui, Muhammad Amir, WANG Shaoqiang. The Bowen Ratio of an Alpine Grassland in Three-River Headwaters, Qing-Tibetan Plateau, from 2001 to 2018. Journal of Resources and Ecology, 2021, 12(3): 305-318.

[8]SUN Ziyu, Junbang WANG*. The 30m-NDVI-based Alpine Grassland Changes and Climate Impacts in the Three-River Headwaters Region on the Qinghai-Tibet Plateau from 1990 to 2018. Journal of Resources and Ecology, 2022, 13(2): 186–195.

[9]左婵,王军邦*,张秀娟,芦光新,叶辉,王春雨,张志军,李英年. 三江源国家公园植被净初级生产力变化趋势及影响因素研究. 生态学报, 2022, 42(14): 1-15[网络首发日期:2021-03-23].

[10]朱躲萍,叶辉,王军邦*,赵烜岚,左婵,芦光新,张法伟,李英年. 青海三江源区高寒植被地表反照率变化及其辐射温度效应. 生态学报, 2022, 待刊.

[11]钱前,张秀娟,王军邦*,叶辉,李英年,张志军. 2005-2017年青海三江源区草地家畜承载力时空格局研究. 草地学报, 2021,29(6): 1311-1317.

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