不同生态恢复方式下生态系统服务与生物多样性恢复效果的整合分析

发布时间：2019-10-13 18:37

【摘要】：全球范围内关键生态系统服务的减少使人类社会面临巨大的威胁,生物多样性是生态系统提供各种产品和服务的基础。生态恢复工程对退化的生态系统服务和生物多样性进行修复,对于缓解人类环境压力具有非常重要的意义。长期的理论和实践工作形成了多种生态恢复措施:(1)单纯基于生态系统自我设计的自然恢复方式,(2)人为设计对环境条件进行干预,反馈影响生态系统的自我设计,(3)人为设计对目标种群和生态系统进行直接干预和重建。这3类恢复方式可以在不同程度上定向的影响生态系统的恢复进程,反映了人类对生态系统的低度、中度和高度介入。哪种恢复方式和介入程度能够实现更好的恢复效果,是生态恢复学中的一个关键问题,但到目前为止,虽广有争议,却无定量的分析和结论。针对这个空白,通过对ISI Web of Knowledge数据库中生态恢复相关文献的整合分析,基于数学统计的方法定量比较在不同条件下低度介入(自然恢复)、中度介入(环境干预)和高度介入(直接干预)3种恢复方式对生态系统服务与生物多样性的恢复效果。论文从4个方面展开研究:(1)低度、中度、高度介入生态恢复方式的划分,(2)比较3大类介入方式对生态系统服务和生物多样性恢复效果的差异,(3)不同气候条件、生态系统类型和恢复时间等背景因素的影响,(4)生物多样性恢复和生态系统服务恢复之间的关系。研究结果揭示了不同生态恢复方式的适用条件,以及对生物多样性和生态系统恢复相互关系的作用,对生态恢复实践中恢复方式的选择有指导作用。对未来的研究也有启示意义,如针对特定生态系统服务或具体研究问题进一步探索低度、中度和高度介入生态恢复方式的作用规律和机制;将地区的社会经济水平、生态系统的受损程度等因素纳入生态恢复方式的考察,以最优化生态恢复成本-效率等。
【图文】：

生物多样性,生态恢复,系统服务,方式

http://www．ecologica．cn3．2生物多样性和生态系统服务及不同服务类型间的恢复效果比较首先，如图1，将恢复后生态系统与退化生态系统的响应比值换算为提升的百分比后发现，采用低度介入的恢复方式时，生物多样性较退化系统提升了25%，生态系统服务提升了31%。中度介入时，生物多样性和生态系统服务分别提升了22%和31%。高度介入时，两项分别提升了151%和45%。与参照系统相比较，采用低度介入的恢复方式时，生物多样性离参照系统的差距是13%，而生态系统服务较参照系统提升了16%。中度介入时，生物多样性和生态系统服务较参照系统分别提高了6%和51%。高度介入时，两项分别较参照系统提高了1%和22%。非参数检验的结果显示，低度介入、中度介入和高度介入的恢复方式对生态系统服务和生物多样性的提升效果之间的差异显著。相对于退化的生态系统，人类高度介入的时候恢复效果最好。与参照生态系统对比时，中度介入程度的恢复效果最好。图1不同生态恢复方式对生态系统服务与生物多样性的总体影响Fig．1Generaleffectsofrestorationapproachesonecosystemservicesandbiodiversity其次，针对不同生态系统服务类型，不同恢复方式的效果比较如图2所示。本研究的样本数据不涉及文化服务，因此只包括供给服务、支持服务和调节服务3种。图2中各响应值中位数都＞0，表明不同生态恢复方式对这3类生态系统服务类型都有明显的提升效果，且恢复后的水平超过未被破坏的参照生态系统(低度介入方式对供给服务的恢复除外，因本研究只有一个此类样本)。经非参数检验的结果(表3)证实，与退化生态系统相比，恢复目标是调节服务时，高度介入的恢复效果显著优于低度和中度介入;与参照系统比，恢复目标是支持服务时，中度介入的恢复效果优于低度和高度介入，其他情况不显著。3?

生态系统服务,生态恢复,方式,热带

http://www．ecologica．cn图2生态恢复方式对不同生态系统服务类型的影响Fig．2Effectsofrestorationapproachesondifferentecosystemservicestypes图内数字为样本量，数字下方*为Wilcoxon测试响应值中位数与0的差别;＊＊＊P＜0．001，＊＊P＜0．01，*P＜0．05表3不同介入程度/不同生态系统服务类型之间生态恢复效果差异的Kruskal-Wallis检验结果Table3TheresultsofKruskal-Wallistestsunderdifferentrestorationapproachesandecosystemservicetypes生态恢复类别Categoriesofrestoration生态系统服务(对比退化系统)Ecosystemservices(vsDegraded)生态系统服务(对比参照系统)Ecosystemservices(vsＲeference)不同生态系统服务类型之间的差异Amongecosystemservicetypes低度介入LowintensityN=48H=1．832P=0．400N=44H=4．321P=0．115中度介入IntermediateintensityN=213H=10．411P=0．005N=241H=0．074P=0．963高度介入HighintensityN=246H=8．583P=0．014N=337H=47．486P=0．014低、中、高介入恢复方式之间的差异Amongapproaches供给服务ProvisioningN=21H=0．502P=0．778N=29H=4．056P=0．132支持服务SupportingN=309H=0．225P=0．894N=384H=36．197P=0．000调节服务ＲegulatingN=177H=20．577P=0．000N=209H=0．962P=0．618N:样本量Samplesize;H:卡方值Chi-squarevalue温带与热带之间的恢复结果逐一比较表明，低度与中度介入方式所产生的恢复效果在温带和热带之间没有明显的差异(P＞0．05)，高度介入的恢复效果在温、热带之间有显著差异(表4)。其表现为，相对于退化生态系统，在热带的恢复效果优于温带;而采用参照生态系统作比较时，在温带的恢复效果优于热带。3．3．2不同生态系统类型本研究中的样本数据涉及到水生和陆生两种生态系统。
【作者单位】：北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京大学土地科学中心;
【基金】：国家自然科学基金项目(41371096,41130534)
【分类号】：Q16

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