永利开户注册博士生武旭同在Science Advances發表論文揭示黃土高原社會-生態係統演變過程及效應

2020-10-09 來源:

      

社會-生態係統的動態演變是人地相互作用研究的核心內容,是地理學研究的前沿科學問題。穩態轉換是指係統的結構和功能發生巨大、突然和持續的變化,是理解社會-生態係統變化的重要視角。識別長時間尺度社會-生態係統的演變階段、驅動因素和效應對未來的係統管理十分重要。現有的穩態轉換研究主要基於社會或生態要素時間序列的突變點識別,對係統要素間相互作用關注較少,而對穩態轉換影響效應的研究主要集中在局地尺度,對其跨尺度的溢出效應研究有限。

 

針對這些問題,武旭同在傅伯傑院士的指導下發展了根據社會-生態係統要素相互作用變化識別係統演變階段的方法,揭示了近千年來黃土高原社會-生態係統的演變過程及效應。他們提出根據係統要素相互作用變化識別社會-生態係統穩態轉換,同時關注其驅動因素和本地與溢出效應的研究框架,並以黃土高原社會-生態係統近千年的演變為案例證明了該框架的適用性。框架假設在一個演變階段(穩態)內,社會-生態係統要素之間的相互作用保持不變,而要素之間相互作用的變化則表示係統從一個階段演變到另一個階段。人類活動和氣候變化等驅動因素決定了社會-生態係統要素之間的相互作用,進而對本地和遠程的係統產生影響和效應。

 

通過整合統計調查數據、曆史時期重建數據和相關文獻資料,該研究分析了黃土高原近千年來人口、耕地麵積和森林覆蓋率等要素的關係變化,將其社會-生態係統演變劃分為5個階段:“耕種快速擴張”(1100-1750年代)、“耕種持續擴張”(1750-1950年代)、“農田工程以增加糧食生產”(1950-1970年代)、“從糧食生產向生態保護轉型”(1980-1990年代)、“植被恢複以保護生態環境”(2000年代至今)。研究還建立了黃土高原社會-生態係統狀態與政策、氣候、社會經濟等驅動因素和本地糧食生產、黃河輸沙量、徑流量、三角洲麵積、下遊自然決堤次數等本地與溢出效應的經驗聯係。研究發現前三個階段對糧食生產的追求破壞了當地生態環境,加劇了土壤侵蝕,對黃河下遊和三角洲產生影響,而退耕還林還草等生態恢複和水土保持措施的實施減少了黃土高原土壤侵蝕和黃河泥沙,但同時也帶來了徑流減少、黃河三角洲蝕退等新的問題。

 

該研究為社會-生態係統的動態演變研究提供了新的視角,可為世界其他區域的相關研究提供借鑒。黃土高原案例分析表明,社會-生態係統管理需要從係統與綜合的角度,實現從追求單一目標到考慮要素相互作用,從關注局地到關注跨區域影響的轉型,這對人地係統管理與調控和政策製定具有重要意義。這一研究成果與10月7日發表在國際著名學術期刊Science Advances。永利开户注册博士生武旭同為第一作者,中國科學院生態環境研究中心傅伯傑院士為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金項目、中國科學院前沿科學重點研究計劃項目和國際合作項目等項目的資助。

 

論文鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/6/41/eabc0276

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黃土高原社會-生態係統演變階段

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