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文献导读:太湖流域生态系统服务风险评价及对长三角一体化发展的启示

凤凰平台时间:2020-03-17 09:18

来源:中国水网

作者:李弘

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近几十年来,太湖流域及环太湖长三角地区,城市化、工业化步伐加快,土地供需矛盾加剧,土地利用模式失当,生态系统服务功能面临退化风险。笔者在近几年太湖流域水生态环境治理、、农业面源污染治理的实践中,对此深有体会,感同身受。近日阅读文献,偶见《1985-2020年中国太湖流域生态系统服务的生态风险评估》一文,深感共鸣,遂有意作一推荐导读。

《1985-2020年中国太湖流域生态系统服务的生态风险评估》文章报道的研究成果,由中、美、澳三国科学家合作完成,并以中科院南京地理及湖泊研究所为通讯作者单位发表在2016年554-555期的《总体环境科学》(Science of the Total Environment,2018 年影响因子5.589)上。利用基于生态、社会过程的偶合关系的生态系统服务(ES)风险评估及预测模型,文章对太湖流域生态系统服务退化的现状、决定因素及近期前景进行了分析、模拟和预测。本文建立的生态-社会综合模型,可用于太湖流域以外的类似地区。在长三角高质量一体化建设全面展开的今天,这一研究的结果和提出的应对建议,可作为政策制定者、生态环境治理从业者进行生态与治理、工业产业布局调整、农业生产管理、国土空间土地利用优化、规划等方面决策的重要参考。

1 研究背景

“我们这个时代面临的最大的挑战之一,就是在维持生态系统的功能及其多样性,维系其可持续供应能力的前提下,向人类提供食品、木材、能源、住房及其他的物品及服务。全世界大约60%的生态系统服务功能面临退化,或者被以不可持续的方式利用。2005 年由联合国发起的《千年生态环境评估》指出:在21世纪上半叶,生态系统服务的退化将进一步加剧。直接、严重影响生态系统服务的主要因素主要有5个方面:土地利用、外来物种入侵、过度开发利用、污染及气候变化。其中,土地利用是生态系统服务空间格局和总体供应的主要驱动力量。生态系统服务受土地利用的影响主要通过两个途径:土地利用及管理模式(例如农业、林业生产、肥料利用)。鉴于生态系统服务之间存在的时、空间相互耦合及相互依存关系,全面分析由于土地利用变化引起的生态系统服务退化风险,具有重要意义。土地利用的变化,是影响地区、乃至全球的发展可持续性的严重障碍。”(译自原文)

太湖,我国第三大淡水湖泊,自古至今,太湖流域承载了华夏民族太多的梦想。宋代诗人陆游的《常州奔牛闸記》中有“苏常熟,天下足”之说,言其生产力之高、经济地位之重。作为我国第三大淡水湖,太湖地处长江下游,是典型的冲击型富营养化大型浅水湖泊。太湖流域是我国人口最为稠密、经济发展最为集中的地区之一。太湖流域以占全国0.38%的土地面积,贡献了占全国11.6%的GDP。根据2010年人口普查结果,在截至2010年的25年期间,太湖流域城市建筑面积增长了2.5倍,年均城镇化速度9.2%, GDP年均增速15.7%。

然而,超出常规的增长速度和规模,伴随的是巨大的生态、经济代价。城镇化过程引起的土地利用及土地覆盖模式剧烈改变,耕地被蚕食,水域、林地面积缩小,水质退化,洪涝灾害加剧、加频,给本地区生态安全及社会、经济的可持续发展造成严重威胁。分析、评价土地利用变化引起的生态系统服务退化风险,对促进基于科学的政策制定,保障该地区可持续发展,显得十分重要。

生态风险评估(ERA)是对人类活动以及人类引起的对生态系统及其要素的胁迫进行估算的过程。一直以来,生态风险评价主要涉及化学物质导致的的生态毒理效应和健康风险评价。保护生态实体而不考量与实体功能属性密切相关的人类福祉袁难以落实到具体的决策层面上。生态服务功能作为联系生态系统过程与人类福祉的重要纽带,是生态系统物化价值的直接体现,有关其退化风险的研究,在全世界正受到各学科领域的重视,因为受外界驱动因素扰动的生态系统结构和过程变化,最终还是体现在对与人类生活质量息息相关的生态系统服务的影响和改变。

因而,近年来随着对人类社会这一生态-经济-技术耦合体的再度认识,一方面,生态系统过程与服务之间的关系、人类对生态系统的反馈作用,越来越多地被纳入社会、经济管理决策中。生态系统服务退化风险评价,不仅为生态系统保护,更是为社会管理者提供决策支持;另一方面,生态系统服务风险评价也应更多地考虑人类活动这一主导效应。特别是太湖流域(TLB)这样城市化程度较高的地区,土地利用变化所产生的风险评价,尤为重要。此外,除了生态系统服务某一个方面终端产品的风险评价,有必要将生态系统的服务作为一个整体进行综合评价。

对生态系统服务的整体综合风险评价,有利于揭示在流域、区域尺度上生态系统服务退化的深层次原因及其环境健康风险。生态风险评价面临的两大挑战,一是对生态过程与生态系统服务终端产品之间复杂的相互联动关系的理解认识尚很肤浅,二是需要引入多专业视角,才能阐明多个生态系统服务之间的相互作用、相互依存关系。基于先进的数字模拟方法,综合生态模型与土地利用模型,能够对生态过程与社会经济过程、生态系统服务与评价终点之间复杂的内在联动关系进行模拟表征,是一个强有力的生态风险评价方法。现代信息技术,尤其是地理信息技术(GIS)、卫星遥感技术、互联网技术的进步,为基于模型的生态系统服务风险评价带来了坚实的支撑。

2 研究方法

本文报道的研究,对过去的25年(1985-2010)由于土地利用变化产生的生态系统服务退化风险进行了模拟评价,同时也对太湖流域未来(到2020年)生态系统服务风险的变化进行了预测。根据退化风险威胁的显著性,本研究选取与城市、人口、经济有直接关系的生态系统服务项目作为研究对象,尤其重点考虑三个调节服务(水质净化、水量调节、碳捕捉)和一个供应服务(粮食生产),建立用于度量生态系统服务风险的四个关键指示因子(氮排放、水量调节系数、生态系统净产出、粮食亩产),通过建立整合生态模型和经济模型的地理加权多项式对数网格自动模型(GWML-CA),对各项服务及综合各项服务的综合退化风险进行评价。同时对2020年土地利用情景进行了预测,重点指出了主要风险发生区域、城市,强调了今后10年内太湖流域乃至长三角地区保持甚至强化该地区生态系统服务,促进可持续发展的政策意义。

编辑:王媛媛

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