土地利用和气候变化是生态系统功能和生态系统服务提供的主要驱动力,这对人类福祉至关重要。生态系统功能是自然过程(生物和地球化学),与生态系统服务的提供及其为生态系统管理者和整个社会产生的经济价值间接相关。生态系统多功能性描述了生态系统同时提供多种功能和服务的能力。由于不同功能的相互依存和重叠性质,多功能性不仅仅是其各个部分的总和,多功能研究领域越来越受到关注,并且越来越多地认识到不同生态系统功能和服务之间发生的权衡和协同作用。多功能性视角还允许更全面地评估全球变化对生态系统的影响以及利益相关者从生态系统中获得的利益。
方法:(1)GCEF实验:是一项气候正交操作的大型野外试验和在50块土地上的五种不同的土地利用类型,每块约400平方米。试验包括3种草地和2种农田土地利用类型,采用可持续管理(不施用矿物氮肥和农药)和集约管理(施用矿物氮肥和农药)。50个样地分为10个主样地,而每个主样地包含所有5种土地利用类型,5个主样地在环境气候下进行管理,5个主样地在未来气候下进行管理(即土地利用和气候类型的每种组合有5个重复)。
(2)生态系统功能归一平均法:对于每个生态系统功能,计算了多年来的平均值,与之前的生态系统多功能评估一致。利用14种生态系统功能归一化水平的加权平均值,计算了样地水平上的生态多功能性。权重是基于四个不同利益相关者群体的既定偏好。
(3)模拟情景分析法:使用了所有14种生态系统功能的权重情景,以及所有6种生态系统服务的权重情景,以确保与以往研究的可比性。为了计算经济多功能,将列出的生态系统服务货币化(景观美学除外,其中数据可用性不允许货币化)。测试了经济多功能性指数结果对产量的替代价格情景/社会成本情景以及二氧化碳和氮排放的敏感性。
数据:来自德国萨克森-安哈尔特州巴特劳赫施泰特亥姆霍兹环境研究中心现场研究站的全球变化实验设施(51°22'60 N,11°50'60 E,118 msl)。
1.气候和土地利用类型对生态多功能措施的影响
图1 不同土地利用类型下的生态多功能性
2.气候和土地利用类型对经济多功能性措施的影响
图2 不同土地利用类型下的经济多功能性
3.生物多样性对生态系统多功能性的作用
图3 土壤生物多样性与生态多功能性之间的关系