长江中下游湖泊生态系统服务时空变化特征及其权衡/协同机制研究

Understanding the spatiotemporal process and tradeoff/synergy mechanism of ecosystem services (ES) has been a research hotspot, given its important role in enhancing the overall ecological benifits and human wellfares. Its major chanllenge lies in how to quantify the various ES and how to reconstruct the ES process, including the ES tradeoffs and synergies over a large spatiotemporal scale. This project will establish the pattern, process and drivers of such ES tradeoffs and synergies over large spatial and temporal scale through a modern lake survey and sedimentary records from typical lakes from the middle and lower reaches of Yangtze River. It will focus on the tradeoffs and synergies between the provisioning and regulating ES and elucidate the patterns of such interactions during the ecosystem experiences a regime shift. This project will promopt the interdisplinary research and widen the application of paleolimnogical techniques. Its outcomes will also meet the national demand on building an ecological-friendly society, fostering lake ecosystem serive and sustainable natural resource exploitation.

揭示生态系统服务的时空变化特征及权衡/协同机制，对提升生态系统服务总体效益和人类福祉至关重要，已成为当前生态环境研究的热点。研究的重点在于如何定量表征各种生态系统服务，及如何揭示生态系统服务间权衡/协同关系在不同时空尺度上的动态变化规律。本项目选择生态系统服务功能退化严重的长江中下游地区典型湖泊作为研究对象，通过面上湖泊的环境要素-生态系统服务调查及2个典型湖泊过去百余年来沉积记录的分析，分别建立湖泊生态系统服务的空间变化模式和时间变化序列，揭示在不同驱动要素影响下湖泊生态系统服务，尤其是调节服务与供给服务间的权衡/协同关系，探讨在生态系统发生状态转换前后生态系统服务效应和机制。本项目研究将在学科层面上，将促进多学科交叉研究，为古湖沼学技术的应用拓展新的研究方向；在国家需求上，研究成果将为研究区湖泊生态系统服务的保育、资源的合理利用及生态文明建设提供科学依据。

本项目以生态环境显著退化的长江中下游浅水湖群为研究对象，分别针对两个典型湖泊和面上60个不同类型湖泊展开主要湖泊生态系统服务分析，从时间和空间两个角度探讨并对比了主要的湖泊生态系统服务变化特征、驱动因素以及权衡、协同关系。研究结果表明：1）空间上，长江中下游地区现代湖泊生态系统服务功能总体以淡水供给服务和气候调节服务-II（碳埋藏）为主，其次是土地供给和水质净化-I服务，鱼类供给和初级生产服务功能的发挥相对较弱。2）时间尺度上，近百年来，尤其是1950年以来，两个典型湖泊生态系统服务变化十分显著，主要表现为支持服务（初级生产服务和生物多样性维持服务）和部分供给服务（主要是鱼类供给和土地供给服务）的增加，以及调节服务（包括气候调节和水质净化服务）的整体衰退。人类活动的干扰被揭示为影响两个湖泊生态系统服务发生变化的主要原因。3）重点探讨了特征服务功能（碳埋藏）及多样性指标（枝角类）的古今对比研究工作，并结合最新的“安全公正空间”理论，对典型湖泊的生态系统服务功能以及人类活动干扰下的安全空间进行了定义，揭示出大的时空尺度上生态系统服务、关键环境要素-社会福祉间的权衡/协同关系。本项目为今后湖泊生态系统服务长期过程的定量重建提供了有益思路，进一步丰富生态系统服务研究的理论体系。同时，研究结果对应对国家生态文明建设，优化社会生态安全格局，构建生态补偿机制等方面具有非常重要的实践意义。