RS与GIS在生态可持续性研究中的应用研究生学习课程

1、 历史背景从从1818世纪中下叶开始的工业革命，在带动社会生产力空前扩张的同时，由此所引发的工业污染对世纪中下叶开始的工业革命，在带动社会生产力空前扩张的同时，由此所引发的工业污染对环境的危害已危及整个地区、整个流域，以至危及邻国和全球。特别是环境的危害已危及整个地区、整个流域，以至危及邻国和全球。特别是2020世纪世纪5050年代以来，发生在年代以来，发生在发达国家的一系列重大环境污染事件使人类开始反思当前的发展方式，重新认识人类发达国家的一系列重大环境污染事件使人类开始反思当前的发展方式，重新认识人类与生态环境的关系，由此引发了可持续发展理论与实践的长足发展和不断进步。与生态环境的关系，由

2、此引发了可持续发展理论与实践的长足发展和不断进步。一、研究背景、目的及意义一、研究背景、目的及意义第1页/共96页第一页，编辑于星期六：十九点 十三分。 学科背景 近年来，在全球和区域可持续发展评价指标与评价方法方面已进行了许多研究（近年来，在全球和区域可持续发展评价指标与评价方法方面已进行了许多研究（Moldan B et Moldan B et al ,1997al ,1997；NRCNRC，19991999；IISDIISD，20002000；Swart R et al, 2002Swart R et al, 2002），但是仍然存在一些缺陷，例如：如），但是仍然存在一些缺陷，例如：如何

3、提高评价方法对可持续发展过程和长期变化趋势的表征能力，如何使评价方法便于各级决策者与非专何提高评价方法对可持续发展过程和长期变化趋势的表征能力，如何使评价方法便于各级决策者与非专业人士的理解和使用以及如何提高评价对象和指标选择的灵活性等。因此，如何监测和评价一个特定系业人士的理解和使用以及如何提高评价对象和指标选择的灵活性等。因此，如何监测和评价一个特定系统的可持续性趋势及其可能性是目前关于可持续发展研究的核心内容，是一项具有重要社会指导意义的统的可持续性趋势及其可能性是目前关于可持续发展研究的核心内容，是一项具有重要社会指导意义的研究任务。研究任务。一、研究背景、目的及意义一、研究背景、目的

4、及意义第2页/共96页第二页，编辑于星期六：十九点 十三分。一、研究背景、目的及意义一、研究背景、目的及意义 样带研究被认为是研究全球变化与陆地生态系统关系的最重要和有效的途径之一。中国东北森林样带研究被认为是研究全球变化与陆地生态系统关系的最重要和有效的途径之一。中国东北森林- -草原陆地样带是在全球变化研究中沿降水量梯度设立的一条样带，其土地利用格局在空间上草原陆地样带是在全球变化研究中沿降水量梯度设立的一条样带，其土地利用格局在空间上表现为森林区表现为森林区农林交错区农林交错区农业区农业区农牧交错区农牧交错区纯牧区的完整序列与过渡，土地利用强度也存纯牧区的完整序列与过渡，土地利用强度也存

5、在显著的变化。近年来，受全球气候变暖和人类活动的影响，该样带某些地区出现生态系统退化现在显著的变化。近年来，受全球气候变暖和人类活动的影响，该样带某些地区出现生态系统退化现象，制约了生态系统服务价值的发挥，严重影响了该区生态可持续能力的高低。象，制约了生态系统服务价值的发挥，严重影响了该区生态可持续能力的高低。第3页/共96页第三页，编辑于星期六：十九点 十三分。一、研究背景、目的及意义一、研究背景、目的及意义 目前，可持续发展已成为国际社会共同关注的热点话题，可持续性已成为生态学者密切关注的论题。目前，可持续发展已成为国际社会共同关注的热点话题，可持续性已成为生态学者密切关注的论题。目前的可

6、持续性评价基本上都属于现状评价，即当今社会的发展状态。实际上，可持续性评价应该以历史目前的可持续性评价基本上都属于现状评价，即当今社会的发展状态。实际上，可持续性评价应该以历史时期的某一时段为基期，通过系统发展演替过程分析来评价系统的可持续性。因此，可持续性评价应该是时期的某一时段为基期，通过系统发展演替过程分析来评价系统的可持续性。因此，可持续性评价应该是一个过程评价，而不仅仅是现状评价，当然这种评价离不开对现状的理解和把握。另外，当前的评价多采一个过程评价，而不仅仅是现状评价，当然这种评价离不开对现状的理解和把握。另外，当前的评价多采用统计数据，其评价不完全是客观的，存在着很多人为的干扰因

7、素，而且对区域分异的研究力度不够。用统计数据，其评价不完全是客观的，存在着很多人为的干扰因素，而且对区域分异的研究力度不够。第4页/共96页第四页，编辑于星期六：十九点 十三分。图1 中国东北样带及典型区的位置图中1、2、3、4、5分别代表巴林右旗、通榆县、公主岭市、磐石市和抚松县五个典型区 第5页/共96页第五页，编辑于星期六：十九点 十三分。 2.1 2.1 国内外关于可持续发展的研究国内外关于可持续发展的研究 2.2 2.2 生态可持续性评价研究进展生态可持续性评价研究进展 2.3 2.3 中国东北样带研究现状中国东北样带研究现状 二、国内外研究进展二、国内外研究进展第6页/共96页第六

8、页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.1.1 2.1.1 可持续发展概念的提出及其内涵可持续发展概念的提出及其内涵 2.1 国内外关于可持续发展的研究国内外关于可持续发展的研究 可持续发展是在人类社会发展过程中，根据当今世界的时代特点，为解决人口、资源可持续发展是在人类社会发展过程中，根据当今世界的时代特点，为解决人口、资源和环境矛盾而提出来的。原始社会时期，人类对环境并无大的影响，基本上是受环境的主和环境矛盾而提出来的。原始社会时期，人类对环境并无大的影响，基本上是受环境的主宰。到了农业社会时期，随着生产力的发展，进入了人类改造环境的初级阶段。工业文明宰。到了农业社会时期，随着生产力的发展，

9、进入了人类改造环境的初级阶段。工业文明的兴起，开始了大规模的人作用于自然的时代。工业文明所带来的各种环境问题，激化了的兴起，开始了大规模的人作用于自然的时代。工业文明所带来的各种环境问题，激化了人与环境之间的矛盾，引发了全球性的生态环境危机（朱晓华，人与环境之间的矛盾，引发了全球性的生态环境危机（朱晓华，20022002）。正是这些环境问）。正是这些环境问题的出现，人类开始认真反思传统经济模式的弊端，积极寻求既能提高经济效益，又能保护资题的出现，人类开始认真反思传统经济模式的弊端，积极寻求既能提高经济效益，又能保护资源，改善环境的发展模式和发展战略，可持续发展理论应运而生（张宗坪，源，改善环境

10、的发展模式和发展战略，可持续发展理论应运而生（张宗坪，20022002）。）。第7页/共96页第七页，编辑于星期六：十九点 十三分。v 从经济学角度给出的可持续发展定义，例如：从经济学角度给出的可持续发展定义，例如：HawkenHawken（19931993）认为可持续发展是一种经济状况，）认为可持续发展是一种经济状况，即经济活动必须做到不降低环境承载能力以便将其流传给后代。即经济活动必须做到不降低环境承载能力以便将其流传给后代。v 从资源与环境角度阐述可持续发展的目标和原则，例如：从资源与环境角度阐述可持续发展的目标和原则，例如：SchultinkSchultink（19921992）认为可

11、持）认为可持续发展是具有环境影响可接受的自然资源的开发与管理，以保证或提高资源基础的长期生产续发展是具有环境影响可接受的自然资源的开发与管理，以保证或提高资源基础的长期生产能力，并改善系统确保长期财富和福利。能力，并改善系统确保长期财富和福利。到目前为止，世界上已有到目前为止，世界上已有100100多个关于可持续发展的定义或内涵的解释，综合起来可分为四多个关于可持续发展的定义或内涵的解释，综合起来可分为四种类型：种类型：第8页/共96页第八页，编辑于星期六：十九点 十三分。v从社会学角度出发，世界自然保护同盟、联合国环境署和世界野生生物基金会共从社会学角度出发，世界自然保护同盟、联合国环境署和

12、世界野生生物基金会共同发表的同发表的保护地球保护地球 可持续生存战略可持续生存战略中提出的可持续发展的定义是：中提出的可持续发展的定义是：“在生存于在生存于不超过维持生态系统蕴涵能力的情况下，改善人类的生活品质不超过维持生态系统蕴涵能力的情况下，改善人类的生活品质”。v 从系统的角度出发，刘培哲等（从系统的角度出发，刘培哲等（19961996）认为可持续发展就是综合调控经济）认为可持续发展就是综合调控经济社社会会自然三位结构的复合系统，以期实现世世代代的经济繁荣、社会公平和生态安全。自然三位结构的复合系统，以期实现世世代代的经济繁荣、社会公平和生态安全。第9页/共96页第九页，编辑于星期六：十

13、九点 十三分。 从以上概念可以看出，这些定义仅仅是对可持续发展进从以上概念可以看出，这些定义仅仅是对可持续发展进行战略或宏观上的表述，不能表征和评估当前的发展状态，无行战略或宏观上的表述，不能表征和评估当前的发展状态，无法对可持续发展战略的实施进行监控，因此必须以此作为建立法对可持续发展战略的实施进行监控，因此必须以此作为建立可持续发展评价指标体系的指导目标和原则，建立一个具有可可持续发展评价指标体系的指导目标和原则，建立一个具有可操作性的、符合实际情况的可持续发展评价指标（或指标体操作性的、符合实际情况的可持续发展评价指标（或指标体系），以便客观的评价当前发展模式的优缺点，为今后的发展系），

14、以便客观的评价当前发展模式的优缺点，为今后的发展提出改进的建议和意见，促进可持续发展进程的加速。提出改进的建议和意见，促进可持续发展进程的加速。 第10页/共96页第十页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.1.22.1.2 可持续发展定量评价研究综述可持续发展定量评价研究综述 v 经济学方法：其基本思想是利用经济学中的效益经济学方法：其基本思想是利用经济学中的效益- -费用分析法进行资源核算和环境核算，并将其纳费用分析法进行资源核算和环境核算，并将其纳入国民经济核算体系。其中比较有代表性的指标包括世界银行于入国民经济核算体系。其中比较有代表性的指标包括世界银行于19951995年提出的年提出的

15、“真实储蓄真实储蓄” (GS)(GS)和和绿色绿色GDPGDP（GGDPGGDP），这两种方法是典型的弱可持续评价方法，），这两种方法是典型的弱可持续评价方法，GGDPGGDP是用资源耗竭和环境污染来校正是用资源耗竭和环境污染来校正传统的国内生产总值，从而对传统的国内生产总值，从而对GDPGDP进行绿色化。进行绿色化。v 社会学方法：即从社会学角度出发，衡量人类自身发展和社会福利的评价方法，例如：联合国社会学方法：即从社会学角度出发，衡量人类自身发展和社会福利的评价方法，例如：联合国开发计划署开发计划署(UNDP)(UNDP)于于19901990年提出的人文发展指数（年提出的人文发展指数（HD

16、IHDI）、真实发展指数（）、真实发展指数（Jason VenetoulisJason Venetoulis等，等，20042004）和由）和由DalyDaly和和CobbCobb于于19891989年提出的可持续经济福利指数（年提出的可持续经济福利指数（Jon MatthewsJon Matthews等，等，20032003）等，）等，这些指标侧重于对社会经济发展程度的衡量，忽略了人类活动对环境造成的影响。这些指标侧重于对社会经济发展程度的衡量，忽略了人类活动对环境造成的影响。 第11页/共96页第十一页，编辑于星期六：十九点 十三分。v 生态学方法：生态学家从保护整个生态系统的状态和功能的

17、角度出发，提出了基于生生态学方法：生态学家从保护整个生态系统的状态和功能的角度出发，提出了基于生态学的方法，其中具有代表性的评价方法有：生态足迹法，能值分析法和生态系统服务态学的方法，其中具有代表性的评价方法有：生态足迹法，能值分析法和生态系统服务价值评价方法。价值评价方法。v 系统学方法：如由加拿大政府提出的、后由欧洲经合组织（系统学方法：如由加拿大政府提出的、后由欧洲经合组织（OECDOECD）和）和UNEPUNEP发展起来的压力发展起来的压力一状态一响应模型一状态一响应模型(PSR(PSR模型模型) )，19961996年由联合国可持续发展委员会（年由联合国可持续发展委员会（UNCSDU

18、NCSD）提出的）提出的“驱动力驱动力状状态态响应响应”指标体系（叶文虎等，指标体系（叶文虎等，19971997）等。这些指标体系主要反映了对环境目标的关注，）等。这些指标体系主要反映了对环境目标的关注，对社会、经济和人口等子系统及其与环境系统之间的关系没有反映出来，而且所选取的指标对社会、经济和人口等子系统及其与环境系统之间的关系没有反映出来，而且所选取的指标数目庞大，且粗细分解不均，这些都影响了指标体系的推广应用及其效果。数目庞大，且粗细分解不均，这些都影响了指标体系的推广应用及其效果。 第12页/共96页第十二页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.2 生态可持续性评价的研究进展生态可持续

19、性评价的研究进展 2.2.1 2.2.1 基本概念及内涵基本概念及内涵v 第一类是按其表面含义，理解为永续存在下去的意思。这种理解仅考虑时间上的延续，而第一类是按其表面含义，理解为永续存在下去的意思。这种理解仅考虑时间上的延续，而尚未涉及实现这种延续性的方式，也没有涉及延续性的质量，即系统状态的演化趋势。尚未涉及实现这种延续性的方式，也没有涉及延续性的质量，即系统状态的演化趋势。v 第二类解释强调系统状态的维持第二类解释强调系统状态的维持(Maintenance)(Maintenance)。这种解释可以维持资源环境系统，却。这种解释可以维持资源环境系统，却难以满足经济发展的要求。难以满足经济发

20、展的要求。v 第三类认为可持续性是对系统状态的限制第三类认为可持续性是对系统状态的限制(1imitation)(1imitation)，这种，这种“限制限制”一般情况下被解释为人类一般情况下被解释为人类生存的环境对社会的经济行为施加的限制。生存的环境对社会的经济行为施加的限制。v 第四类将其解释为第四类将其解释为“不减性不减性”(Non(Nondeclining)declining)，将可持续增长表达为生产总输出或消费不减，将可持续增长表达为生产总输出或消费不减，将可持续发展表达为效用不减或最低人均消费水平的提高（将可持续发展表达为效用不减或最低人均消费水平的提高（PezzeyPezzey，1

21、9921992）。）。第13页/共96页第十三页，编辑于星期六：十九点 十三分。 综上所述，可持续性的内涵至少应包括：综上所述，可持续性的内涵至少应包括： （1 1） 自然资源的存量和环境的纳污能力是有限的，因此自然资源的开发利用速度不应超过其再生自然资源的存量和环境的纳污能力是有限的，因此自然资源的开发利用速度不应超过其再生或创造替代资源的速度，废物的排放不超过生态系统相应的自净能力；或创造替代资源的速度，废物的排放不超过生态系统相应的自净能力； （2 2）在经济发展过程中，当代人不仅应考虑自身的利益，而且应考虑到后代人的利益，）在经济发展过程中，当代人不仅应考虑自身的利益，而且应考虑到后代

22、人的利益，即要保证人均福利水平要随着时间的变化不断增加（许国根等，即要保证人均福利水平要随着时间的变化不断增加（许国根等，20052005）。）。 第14页/共96页第十四页，编辑于星期六：十九点 十三分。一般来说，生态可持续性主要是指一般来说，生态可持续性主要是指生态环境对社会经济生态环境对社会经济的持续发展所具有的生态适应性。的持续发展所具有的生态适应性。生态持续性旨在说明自然资生态持续性旨在说明自然资源及其开发利用程度间的平衡，强调的是系统整体功能状况，源及其开发利用程度间的平衡，强调的是系统整体功能状况，生态可持续性寻求的就是一种最佳的生态系统，以支持生态生态可持续性寻求的就是一种最佳

23、的生态系统，以支持生态的完整性和人类愿望的实现的完整性和人类愿望的实现( (崔保山，崔保山，2001)2001)。因此，真正的生。因此，真正的生态可持续性应当满足生态环境系统在态可持续性应当满足生态环境系统在“时间上的可持续性时间上的可持续性” 、“空间上的可持续性空间上的可持续性”和和“资源优化上的可持续性资源优化上的可持续性”。 第15页/共96页第十五页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.2.2 2.2.2 生态可持续性评价与生态环境质量、生态安全及生态可持续性评价与生态环境质量、生态安全及生态系统健康评价之间的关系生态系统健康评价之间的关系 v生态环境质量评价生态环境质量评价是指在特定

24、的时间和地域条件下，对生态环境进行分等定级，将生态环境监是指在特定的时间和地域条件下，对生态环境进行分等定级，将生态环境监测得到的信息进行量化，定量或比较精确地描述生态环境的质量和存在问题。生态环境质量评价重点测得到的信息进行量化，定量或比较精确地描述生态环境的质量和存在问题。生态环境质量评价重点是是生态环境质量优劣的状态生态环境质量优劣的状态，是以一定质量为标准进行相对质量的评估与比较，强调因地制宜地，是以一定质量为标准进行相对质量的评估与比较，强调因地制宜地利用资源。利用资源。v 生态系统健康生态系统健康是指一个生态系统所具有的是指一个生态系统所具有的稳定性和可持续性稳定性和可持续性，即在

25、时间上具有维持其组织结，即在时间上具有维持其组织结构、自我调节和对胁迫的恢复能力。生态系统健康一般可通过对活力、组织结构和恢复力的构、自我调节和对胁迫的恢复能力。生态系统健康一般可通过对活力、组织结构和恢复力的测定来进行评价，也有学者介绍了能质、结构能质和生态缓冲能力作为衡量生态系统健康的测定来进行评价，也有学者介绍了能质、结构能质和生态缓冲能力作为衡量生态系统健康的指标。指标。第16页/共96页第十六页，编辑于星期六：十九点 十三分。v 所谓生态可持续性，从发展经济学角度理解，是要比以往的经济获得更大的效益；从所谓生态可持续性，从发展经济学角度理解，是要比以往的经济获得更大的效益；从生态环境

26、角度理解，是要使以往的生态环境得到进一步的改善；从社会发展角度理解，是生态环境角度理解，是要使以往的生态环境得到进一步的改善；从社会发展角度理解，是使人的生活质量得到更大的提高。使人的生活质量得到更大的提高。 v 生态安全评价生态安全评价是在生态环境质量评价和生态系统健康诊断的基础上发展起来的，是对生态环境质量评是在生态环境质量评价和生态系统健康诊断的基础上发展起来的，是对生态环境质量评价的继续和深化。它主要通过脆弱性分析与评价，寻找生态环境问题的主导因子和敏感因子，并利用各种价的继续和深化。它主要通过脆弱性分析与评价，寻找生态环境问题的主导因子和敏感因子，并利用各种手段不断改善其脆弱性，降低

27、生态风险。手段不断改善其脆弱性，降低生态风险。第17页/共96页第十七页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.2.3 2.2.3 生态环境质量评价研究综生态环境质量评价研究综述述 区域生态环境质量评价区域生态环境质量评价 生态环境质量评价是确定环境承载力和区域规划的前提和基础，因此不同地区根据各自生态环境质量评价是确定环境承载力和区域规划的前提和基础，因此不同地区根据各自社会经济发展的需要，分别从不同尺度进行了生态环境质量评价，概括起来可分为以下四类：社会经济发展的需要，分别从不同尺度进行了生态环境质量评价，概括起来可分为以下四类： 第一类是县域生态环境质量评价第一类是县域生态环境质量评价 第二

28、类是城市生态环境质量评价第二类是城市生态环境质量评价 第三类是省域生态环境质量评价第三类是省域生态环境质量评价 第四类是国家级生态环境质量评价第四类是国家级生态环境质量评价特定生态类型区生态环境质量评价特定生态类型区生态环境质量评价 第18页/共96页第十八页，编辑于星期六：十九点 十三分。 目前关于生态环境质量的研究已由过去侧重于污染、灾害等方目前关于生态环境质量的研究已由过去侧重于污染、灾害等方面，转向对资源、环境、社会经济等方面的综合分析，但是目前对面，转向对资源、环境、社会经济等方面的综合分析，但是目前对人文社会因子的研究仍然不够深入，社会经济数据空间化的技术还人文社会因子的研究仍然不

29、够深入，社会经济数据空间化的技术还不成熟；过去开展的大量生态环境质量研究工作主要依赖于定点观不成熟；过去开展的大量生态环境质量研究工作主要依赖于定点观测数据，随着遥感与测数据，随着遥感与GISGIS技术的不断发展，研究方法逐步转为定技术的不断发展，研究方法逐步转为定点观测和遥感与点观测和遥感与GISGIS技术相结合，但是遥感数据时空分辨率不技术相结合，但是遥感数据时空分辨率不一致、数据量大、研究成本高等限制了它在生态环境质量评一致、数据量大、研究成本高等限制了它在生态环境质量评价中的应用。另外，缺乏统一的生态环境质量评价标准，使价中的应用。另外，缺乏统一的生态环境质量评价标准，使得对区域和时间

30、序列的比较研究难以具体化，特别是对生态得对区域和时间序列的比较研究难以具体化，特别是对生态环境质量的动态监测研究不足。环境质量的动态监测研究不足。 第19页/共96页第十九页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.2.4 2.2.4 生态可持续性评价研究进展生态可持续性评价研究进展 目前常用的生态可持续性评价方法主要有四种：目前常用的生态可持续性评价方法主要有四种： 生态足迹法生态足迹法 能值分析法能值分析法 生态服务价值核算法生态服务价值核算法 指标体系法指标体系法第20页/共96页第二十页，编辑于星期六：十九点 十三分。v生态足迹法生态足迹法 创始人：加拿大生态经济学家创始人：加拿大生态经济学

31、家William ReesWilliam Rees及其博士生及其博士生WackernagelWackernagel 该方法以生态空间利用作为限制性因子，评估人类对生态系统的资源供给、废弃物消纳和基该方法以生态空间利用作为限制性因子，评估人类对生态系统的资源供给、废弃物消纳和基础建设空间支持等三类服务功能的消费与利用程度，揭示生态系统产品和服务在不同人群的分配础建设空间支持等三类服务功能的消费与利用程度，揭示生态系统产品和服务在不同人群的分配和人类对生产性空间的排他性占用情况。它从需求方面计算生态足迹的大小，从供给方面计算生和人类对生产性空间的排他性占用情况。它从需求方面计算生态足迹的大小，从供

32、给方面计算生态承载力，通过二者的比较评价研究对象的生态可持续发展状况。态承载力，通过二者的比较评价研究对象的生态可持续发展状况。 第21页/共96页第二十一页，编辑于星期六：十九点 十三分。 生态足迹法的优点：生态足迹法的优点： 可以反映生态服务生产、流动、消费的全过程，反可以反映生态服务生产、流动、消费的全过程，反映生态系统服务的滥用和不充分利用；映生态系统服务的滥用和不充分利用； 可以分析其他资源对生态系统服务的替代性，合理配置可以分析其他资源对生态系统服务的替代性，合理配置生态系统。生态系统。第22页/共96页第二十二页，编辑于星期六：十九点 十三分。 土地土地“空间互斥性空间互斥性”假

33、设完全忽略了各类土地功能的多样假设完全忽略了各类土地功能的多样性和一定程度的功能替代性，导致生态足迹供给计算结果偏低的系性和一定程度的功能替代性，导致生态足迹供给计算结果偏低的系统误差；统误差； 基于全球平均产量为基于全球平均产量为1 1基础上计算出的生物资源消费生态基础上计算出的生物资源消费生态足迹完全忽视了生物生产过程中人类对环境的巨大破坏和掠夺，足迹完全忽视了生物生产过程中人类对环境的巨大破坏和掠夺，抹杀了科技进步对承载更多人口的支撑作用，掩盖了某种消费商抹杀了科技进步对承载更多人口的支撑作用，掩盖了某种消费商品的世界平均产量下降导致的全球生态足迹供给的实际下降，并品的世界平均产量下降导

34、致的全球生态足迹供给的实际下降，并造成类似造成类似“货币幻觉货币幻觉”的的“生态足迹幻觉生态足迹幻觉”。 该模型只是一种关于现实情况的衡量，无法反映未来该模型只是一种关于现实情况的衡量，无法反映未来的趋势，不足以监测变化过程。的趋势，不足以监测变化过程。 生态足迹法的缺陷：生态足迹法的缺陷：第23页/共96页第二十三页，编辑于星期六：十九点 十三分。v能值分析法能值分析法 创始人：美国著名生态学家创始人：美国著名生态学家H. T. Odum H. T. Odum 能值定义：形成任何资源、产品、劳务、资讯直接或间能值定义：形成任何资源、产品、劳务、资讯直接或间接所需的某种能量的总量。接所需的某种

35、能量的总量。 能值分析就是以能值为基准，把生态系统或生态经济系统中不能值分析就是以能值为基准，把生态系统或生态经济系统中不同种类、不可比较的能量通过能值转换率转换成同一标准的能值同种类、不可比较的能量通过能值转换率转换成同一标准的能值( (如太阳能能值如太阳能能值) )来衡量和分析，来衡量和分析，第24页/共96页第二十四页，编辑于星期六：十九点 十三分。v能值分析法能值分析法 能值分析的基本步骤包括：能值分析的基本步骤包括：p收集研究对象相关的自然环境、地理和社会经济各种资料数据收集研究对象相关的自然环境、地理和社会经济各种资料数据p绘制能量系统模型图，绘制能量系统模型图，p编制各种能值分析

36、表，编制各种能值分析表，p构建系统能值综合结构图，构建系统能值综合结构图，p计算能物流量与各种能值指标、建立能值指标体系，计算能物流量与各种能值指标、建立能值指标体系，p系统模拟和发展评价与策略分析。系统模拟和发展评价与策略分析。 第25页/共96页第二十五页，编辑于星期六：十九点 十三分。 能值分析的优点：能值分析的优点： 它把居于不同等级的能转换成同一质量的能来进行分析，它把居于不同等级的能转换成同一质量的能来进行分析，克服了传统的能量分析把不同形式、不同等级的能量简单相加减所造克服了传统的能量分析把不同形式、不同等级的能量简单相加减所造成的评价结果的偏差，避免了传统可持续发展分析中各指标

37、量纲不一，成的评价结果的偏差，避免了传统可持续发展分析中各指标量纲不一，以及难以计算和比较的缺陷；以及难以计算和比较的缺陷； 其分析评价涵盖了所有的投入来源，包括难以用货币或其分析评价涵盖了所有的投入来源，包括难以用货币或能量表示的投入能量表示的投入( (如环境资源的投入如环境资源的投入) )，为客观评价一切自然与经，为客观评价一切自然与经济活动的产品及服务提供了一个统一的平台。济活动的产品及服务提供了一个统一的平台。第26页/共96页第二十六页，编辑于星期六：十九点 十三分。 由于系统的地域性及发展水平的差异性，能值转换率在地区由于系统的地域性及发展水平的差异性，能值转换率在地区之间仍有一定

38、差别，引用之间仍有一定差别，引用OdumOdum等的研究成果难免会产生一定偏差等的研究成果难免会产生一定偏差 单项能值分析指标虽然可从某一方面来衡量生态经济系统的持单项能值分析指标虽然可从某一方面来衡量生态经济系统的持续发展态势，但仍缺乏能综合各单项能值分析指标，以综合衡量区域续发展态势，但仍缺乏能综合各单项能值分析指标，以综合衡量区域生态经济系统可持续发展水平的复合指标；生态经济系统可持续发展水平的复合指标； 能值反映的是物质产生过程中所消耗的太阳能，不能反映人能值反映的是物质产生过程中所消耗的太阳能，不能反映人类对生态系统所提供的服务的需求性，也不能反映生态系统服务的类对生态系统所提供的服

39、务的需求性，也不能反映生态系统服务的稀缺性。稀缺性。 能值分析的缺陷：能值分析的缺陷：第27页/共96页第二十七页，编辑于星期六：十九点 十三分。v生态服务价值核算法生态服务价值核算法 1977 1977年年WestmanWestman提出了提出了“自然的服务自然的服务”(nature(natures services)s services)概念及其价值评估问题。概念及其价值评估问题。19971997年，年，DailyDaily及及ConstanzaConstanza等综合了国际等综合了国际上已经出版的用各种不同方法对生态系统服务价值的评估研究结果，将上已经出版的用各种不同方法对生态系统服务价

40、值的评估研究结果，将全球生物圈分为全球生物圈分为1616个生态系统类型，并将生态系统服务分为个生态系统类型，并将生态系统服务分为1717种类种类型，在世界上最先开展了对全球生物圈生态系统服务价值的估算。型，在世界上最先开展了对全球生物圈生态系统服务价值的估算。同年，同年，PimentelPimentel等也对国际上有关自然资本与生态系统服务价值等也对国际上有关自然资本与生态系统服务价值的研究结果进行了汇总分析，对世界生物多样性与美国生物多样的研究结果进行了汇总分析，对世界生物多样性与美国生物多样性的经济价值开展了比较研究性的经济价值开展了比较研究. .估算出世界生物多样性在废物处理、估算出世界

41、生物多样性在废物处理、土壤形成、氮固定、化学物质的生物去除、授粉等土壤形成、氮固定、化学物质的生物去除、授粉等1818个方面的年度个方面的年度经济价值为经济价值为2928029280亿美元，该估算结果不到亿美元，该估算结果不到ConstanzaConstanza等所估算结果等所估算结果的的1/101/10。第28页/共96页第二十八页，编辑于星期六：十九点 十三分。v生态服务价值核算法生态服务价值核算法 现有的生态服务价值评估方法有：现有的生态服务价值评估方法有： 生产率变动法生产率变动法 人力资本法人力资本法 机会成本法机会成本法 有效成本法有效成本法 防护费用法防护费用法 置换成本法置换成

42、本法 旅行费用法旅行费用法 享受价值法享受价值法 意愿评估法意愿评估法第29页/共96页第二十九页，编辑于星期六：十九点 十三分。 首先，运用价值量评价方法计算生态系统服务能力所得的结果都是货币值，因此既首先，运用价值量评价方法计算生态系统服务能力所得的结果都是货币值，因此既能将不同生态系统与同一项生态系统服务进行比较，也能将某一生态系统的各单项服能将不同生态系统与同一项生态系统服务进行比较，也能将某一生态系统的各单项服务综合起来；务综合起来； 其次，人们对货币值有明显的感知，因此运用价值量评价方法得出的结果能引起人们对其次，人们对货币值有明显的感知，因此运用价值量评价方法得出的结果能引起人们

43、对区域生态系统服务足够的重视，促进人们对生态系统服务的持续利用；区域生态系统服务足够的重视，促进人们对生态系统服务的持续利用； 另外，生态系统服务价值量评价研究能促进环境核算，将其纳入国民经济核算体系，最终实现绿色另外，生态系统服务价值量评价研究能促进环境核算，将其纳入国民经济核算体系，最终实现绿色GDPGDP。生态服务价值核算法的优势生态服务价值核算法的优势 第30页/共96页第三十页，编辑于星期六：十九点 十三分。生态服务价值核算法的缺陷：生态服务价值核算法的缺陷： 首先，由于生态系统的结构具有复杂性，其生态系统服务功能也是复杂的，不同功能的系统组分之间首先，由于生态系统的结构具有复杂性，

44、其生态系统服务功能也是复杂的，不同功能的系统组分之间彼此相互作用、相互影响，致使生态系统服务的分类本身就缺乏严格的标准，同时存在着时间和空间上复彼此相互作用、相互影响，致使生态系统服务的分类本身就缺乏严格的标准，同时存在着时间和空间上复杂的尺度转换问题，从而使生态系统服务的价值评估容易出现重复计算，直接影响到对生态系统定量研究杂的尺度转换问题，从而使生态系统服务的价值评估容易出现重复计算，直接影响到对生态系统定量研究的准确性。的准确性。 其次，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其次，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

45、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。生态系统服务价值在空间分布上的真实状况。第31页/共96页第三十一页，编辑于星期六：十九点 十三分。生态服务价值核算法的缺陷：生态服务价值核算法的缺陷： 再次，由于经济学方法本身存在着一定的局限性，对于不同的评估对象和评估目标往再次，由于经济学方法本身存在着一定的局限性，对于不同的评估对象和评估目标往往需要选取不同的评估方法，每一种生态系统服务通常可以有几种不同的评估方法，评往需要选取不同的评估方法

46、，每一种生态系统服务通常可以有几种不同的评估方法，评估结果在很大的程度上依赖于选择的不同方法从而使得到的结果间缺乏可比性。估结果在很大的程度上依赖于选择的不同方法从而使得到的结果间缺乏可比性。 最后，由于生态系统不同于经济系统。有时用经济学方法对生态系统进行评估时往往很难反映出自然系最后，由于生态系统不同于经济系统。有时用经济学方法对生态系统进行评估时往往很难反映出自然系统的价值，特别是当人类对生态系统服务的偏好随着时间和新信息的出现而发生变化时，可能会出现更大统的价值，特别是当人类对生态系统服务的偏好随着时间和新信息的出现而发生变化时，可能会出现更大的差异。的差异。 第32页/共96页第三十

47、二页，编辑于星期六：十九点 十三分。v 指标体系法指标体系法 Dalsgaard Dalsgaard等（等（19951995）建议使用多样性、循环性、稳定性和容量（）建议使用多样性、循环性、稳定性和容量（diversity, cycling, diversity, cycling, stability and capacitystability and capacity）四种生态属性进行种植系统的生态可持续性评价，并据此对菲律宾的四类种）四种生态属性进行种植系统的生态可持续性评价，并据此对菲律宾的四类种植系统进行了分析植系统进行了分析 。 KleinmanKleinman等人（等人（19951

48、995）认为真正评价农业可持续性，除了相关的生态指标外，还必须考虑）认为真正评价农业可持续性，除了相关的生态指标外，还必须考虑市场因素、土地使用期限、相关技术以及其他的社会经济变量。这些变量与农业生态系市场因素、土地使用期限、相关技术以及其他的社会经济变量。这些变量与农业生态系统的生态可持续性存在必然的联系，因为它们塑造农民的行为，并驱动（影响）决策。统的生态可持续性存在必然的联系，因为它们塑造农民的行为，并驱动（影响）决策。第33页/共96页第三十三页，编辑于星期六：十九点 十三分。 Johannes Peterseila Johannes Peterseila等（等（20042004）从景

49、观角度出发，运用多学科多尺度方法将遥感数据和景）从景观角度出发，运用多学科多尺度方法将遥感数据和景观生态领域的调查结合起来，把景观类型作为空间参考框架，对奥地利的农业景观进行了生态观生态领域的调查结合起来，把景观类型作为空间参考框架，对奥地利的农业景观进行了生态可持续性评价。可持续性评价。 Tony Prato(2005)Tony Prato(2005)认为评价生态系统强可持续性的传统方法是基于可持续性指标或生态系统属性认为评价生态系统强可持续性的传统方法是基于可持续性指标或生态系统属性的脆弱集得出的，这种方法认为生态系统管理者能够通过比较那些测量属性的可持续阈值明确的区的脆弱集得出的，这种方

50、法认为生态系统管理者能够通过比较那些测量属性的可持续阈值明确的区分出强可持续生态系统和弱可持续生态系统。分出强可持续生态系统和弱可持续生态系统。第34页/共96页第三十四页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.2.5 2.2.5 目前研究中存在的问题目前研究中存在的问题 过分注重生态要素的研究，对人文因素研究力度不够过分注重生态要素的研究，对人文因素研究力度不够 注重现状评价，缺乏对生态环境系统发展过程的研究注重现状评价，缺乏对生态环境系统发展过程的研究 忽视了区域差异，过分强调评价方法与模型的普适性忽视了区域差异，过分强调评价方法与模型的普适性 对生态可持续性的空间分异研究不足对生态可持续性的

51、空间分异研究不足 第35页/共96页第三十五页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.3 中国东北样带研究现状中国东北样带研究现状 中国东北样带是在全球变化研究中沿降水量梯度设立的一条样带，全长1600 km，位于东经112130.5，沿北纬43.5设置（见图1）。从地形地貌来看，NECT在北纬43.5一线上由东到西大致可分为三段：东部滨海的中低山区、中部的松嫩平原与西辽河谷地以及西段的大兴安岭南部山地和内蒙古高原；从气候来看，NECT由东到西分别属于温带湿润区、温带湿润半干旱区与温带半干旱、干旱区，存在一个明显的降水与湿润度梯度，这是控制样带植被结构、生产力与土地利用格局的关键自然因素，也是样带

52、全球变化的主要驱动因素； NECT的植被与土壤地带性亦可分为三段,即东部的温带针阔叶混交林-暗棕壤地带，中部的低地草甸、农田-暗色草甸土地带和西部温带草原黑钙土-栗钙土-棕钙土地带。 第36页/共96页第三十六页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.3.1 2.3.1 中国东北样带的气候中国东北样带的气候- -植被定量关系研究植被定量关系研究 2.3.2 2.3.2 中国东北样带土地利用相关研究中国东北样带土地利用相关研究 2.3.3 2.3.3 中国东北样带对全球变化的响应模拟研究中国东北样带对全球变化的响应模拟研究 自中国东北样带正式提出以来，国内学者对其进行了大量研究，包括古植被气候重建的

53、表土花粉与植被定量关系研究、气候植被定量关系研究、典型生态系统的生物地球化学循环过程研究、净第一性生产力和土地利用变化研究以及全球变化的动态模拟等，现就主要的研究领域总结如下： 第37页/共96页第三十七页，编辑于星期六：十九点 十三分。NDVINDVI季节变化及其与气候因子关系的遥感监测与模拟季节变化及其与气候因子关系的遥感监测与模拟 唐海萍等（2003）分析了分辨率为1km1km的NDVI年内季节变化的两个特征值：年均NDVI(NDVI.I)和NDV1年内极差（NDVI.MM）在样带内5种不同植被类型间的变化及其与年平均气温和降水量之间的相关关系。结果表明，NDVI具有明显的季节变化格局

54、。 肖乾广等（1997）利用极轨气象卫星的归一化植被指数( NDVI)分析了样带上不同植被地带:荒漠草原、典型草原、草甸草原、农耕区和森林区的NDVI的年际变化特征以及旬NDVI 与旬降水量之间的关系, 指出根据NOAA/ AVHRR经平滑处理的NDVI的时间变化廓线可以用来监测植被的季节变化、植被生长状况和气候年际波动。 郭亮等（1997）提出了基于遥感信息估算中国东北样带蒸发散计算公式，基于这一公式分析了样带年实际蒸散量变化特征, ,指出在中国东北样带内蒸散量由西向东变化梯度较大, ,与植被类型由荒漠草原、典型草原、草甸草原、农耕区和森林区的变化相一致; ;而南北方向变化小。 第38页/共

55、96页第三十八页，编辑于星期六：十九点 十三分。遥感信息驱动的区域植被模型遥感信息驱动的区域植被模型 高琼等（高琼等（19971997）运用系统空间仿真方法，建立了遥感信息驱动的中国东北样）运用系统空间仿真方法，建立了遥感信息驱动的中国东北样带区域植被模型。该模型假定模拟区域的植被结构带区域植被模型。该模型假定模拟区域的植被结构( (植被类型植被类型) ) 不会发生改变不会发生改变, ,将将植被类型的生物量分成绿色和非绿色生物量两部分，利用植物绿色生物量与卫星遥植被类型的生物量分成绿色和非绿色生物量两部分，利用植物绿色生物量与卫星遥感植被指数的关系，将遥感数据作为模型参数化和校验的资料。感植被

56、指数的关系，将遥感数据作为模型参数化和校验的资料。 刘先华等（刘先华等（20002000）基于）基于NDVINDVI对内蒙古锡林河流域定居放牧方式下植被状况的空对内蒙古锡林河流域定居放牧方式下植被状况的空间变化特征进行了研究，结果表明：间变化特征进行了研究，结果表明：NDVINDVI随定居点距离的变化格局可划分为随定居点距离的变化格局可划分为3 3 个阶段，即草原处于原生阶段的第一阶段，个阶段，即草原处于原生阶段的第一阶段，NDVINDVI不随距离变化不随距离变化; ;定居点定居点附近开始局部退化的第二阶段，附近开始局部退化的第二阶段，NDVINDVI随距离增加而增大随距离增加而增大; ;退化

57、区域扩大的第退化区域扩大的第三阶段，三阶段，NDVINDVI不随距离变化。不随距离变化。 第39页/共96页第三十九页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.3.2 2.3.2 中国东北样带土地利用相关研究中国东北样带土地利用相关研究 杨利民等（1999）对松嫩平原5个主要群落类型放牧干扰梯度对植物多样性的影响进行了分析，结果表明：随着放牧干扰强度加重，从盐湿化草甸到典型草原，群落植物种的丰富度呈下降趋势。对于整个样带草地群落放牧干扰植物多样性变化的研究表明, ,中牧或重牧阶段指数达最大值, ,形成中牧( (重牧)重牧( (中牧) ) 轻牧 过牧的规律。 康慕谊等（2000）根据中国东北样带内农林

58、牧各部门用地结构、产值结构、劳动力结构等方面，将样带自西向东依次划分为牧区、农牧交错区、农区、林区4种土地利用类型区域，然后选取典型样点，从土地利用结构类型和土地利用强度等方面揭示出样带上土地利用发生变化较剧烈的区域为农牧交错带，变化的原因主要是人类活动强度的增加。 石瑞香等（2000）又从样带(NECT)内的农牧交错区选择典型样点作为研究单元，分析其近年来的耕地变化状况。第40页/共96页第四十页，编辑于星期六：十九点 十三分。2.3.3 2.3.3 中国东北样带对全球变化的响应模拟研究中国东北样带对全球变化的响应模拟研究 张新时等人(1997)在野外考察和数据采集的基础上，进行了NECT植

59、被类型结构和净第一性生产力的分析和模拟，并对样带对于全球变化的响应做出了初步模拟。动态仿真结果显示：在温度增加2而其他输入变量保持不变时，全样带区域内的绿色生物量在30年内下降25%；在当前气候条件下，30年内CO2加倍的直接效应将导致全样带平均绿色生物量增加30%。静态经验模型结果表明：由于气温和降水的变化，NECT区域内的森林和灌丛在全球变化后面积将减少。 高琼等（1997）关于中国东北样带对全球变化响应的预测模拟表明，在当前CO2浓度条件下，温度升高4导致的蒸散增加将可使全样带的自然植被的平均生物量和生产力分别下降32.11 %和41.19 %。而在降水仅增加20 %条件下，样带自然植被

60、的平均生物量和生产力分别上升12.12 %和17.11 %。 第41页/共96页第四十一页，编辑于星期六：十九点 十三分。 样带生物多样性各层次，景观与斑块水平的研究及其梯度分析，强化样带生物多样性各层次，景观与斑块水平的研究及其梯度分析，强化陆地生态系统生产力的时空格局、生态可持续性发展趋势及陆地生态系统陆地生态系统生产力的时空格局、生态可持续性发展趋势及陆地生态系统生态安全机制与调控研究。生态安全机制与调控研究。 采用采用ModisModis、MSSMSS、TMTM、SPOTSPOT等不同时空分辨率的遥感数据进行样带动等不同时空分辨率的遥感数据进行样带动态模型研究，促进尺度转换和参数化理论