集成生物多样性和生态系统服务对象的系统保护规划方法研究

In recent years, conservation biologists have widely recognized that integration of ecosystem services in conservation planning has significant implications for improving biodiversity conservation. However, the systematic conservation planning method for integrating biodiversity and ecosystem services and the related mechanisms are still new research topics. With Three Parallel Rivers Region as a case, this research will select representative biodiversity surrogates at multiple organization levels and many types of ecosystem services as conservation targets. We will develop an integrated systematic conservation planning approach for biodiversity and ecosystem services based on a spatial optimization algorithm. Multiple scenarios of priority conservation area network, which use biodiversity, single ecosystem service and their different combinations as conservation targets, will be generated by implementing this approach, respectively. We then explore the spatial relationships between these priority conservation area scenarios, and investigate the impacts of social-ecological factors, planning approach and the spatial patterns of biodiversity and ecosystem services. Through such analyses, this research aims to (1) systematically reveal the trade-offs and synergies between biodiversity and ecosystem services in systematic conservation planning as well as their formation mechanisms, and (2) clarify the driving mechanisms of ecosystem services for biodiversity priority conservation areas and their significance for on-ground conservation actions. This research should provide crucial scientific support for the establishment of a comprehensive and effective system of protected areas in China.

近年来，国际保护生物学界普遍认为在保护规划中考虑生态系统服务对象，对于提高生物多样性保护成效具有重大意义。但集成生物多样性和生态系统服务的保护区网络系统规划方法与相关机制研究，还是一个全新的课题。本课题拟以“三江并流”区为案例，在多层次上选择代表性的生物多样性指示对象和生态系统服务类型作为保护对象，建立基于空间优化选址算法的系统保护规划方法，判识出分别以生物多样性、单个生态系统服务及其不同组合为保护对象的多个优先保护区网络情景；然后，首先明晰基于不同保护对象的优先保护区网络情景之间的空间分布关系，再结合生物多样性和生态系统服务的空间分布特征、保护规划方法及生态环境与社会经济因子的影响分析，系统地揭示生物多样性与生态系统服务在系统保护规划中的权衡与协同关系及其形成机制，阐明生态系统服务对生物多样性优先保护区网络的驱动作用机制与保护管理意义，为我国建立功能完整的、高效的保护区系统提供科技支撑。

生物多样性是生态系统服务产生的基础，但二者的空间分布往往并不一致。集成生物多样性和生态系统服务的系统保护规划方法与相关机制研究，对于提高生物多样性保护成效具有重大意义，也是推动自然资源优化管理的重要科学基础。本项目以全球生物多样性热点地区——“三江并流”区为核心案例区，通过野外调查、数据资料系统收集和生态模型模拟等手段，在重要动植物物种、重要植被类型、关键栖息地和气候多样性等多层次上构建了代表性生物多样性保护对象空间分布数据；创新性地开展了传统信仰-自然圣境、知识与教育-科研支持和旅游休憩等三类文化生态系统服务的空间格局研究；基于面向生物多样性保护的传统规划方法，构建了集成生物多样性与生态系统服务保护对象的系统保护规划方法框架；进而采用多情景模拟分析和空间格局评估，揭示了生物多样性与生态系统服务在系统保护规划中的权衡与协同关系，阐明了生态系统服务对生物多样性保护优先区网络的驱动作用。研究表明，不同生态系统服务类型之间及其与生物多样性的空间分布一致性较低，在保护规划中不能互相作为替代指示对象，优化的保护优先区网络规划应该同时集成所有生物多样性与生态系统服务保护对象。集成生态系统服务会导致保护优先区面积大幅增加，极大地提升对生物多样性的覆盖率；但同时，也加剧了与人类活动用地矛盾，降低了生境适宜性。生态系统服务能够极大地驱动保护优先区网络在水平与垂直生态环境梯度上和社会经济背景中的空间分布格局。研究显示，与研究区域内自然生态环境和社会经济背景相适应的，生物多样性与生态系统服务的空间分布格局、形成机制与相互作用关系，是解释二者在系统保护规划中的权衡与协同关系及生态系统服务对保护优先区网络驱动作用的关键因素。本项目所构建的生物多样性与生态系统服务空间模型及其分布数据、系统保护规划方法和所揭示的相关科学规律，能够为保护地体系建设与国土空间规划等领域的相关研究和决策提供科学参考与实践指导。