生态功能区划理论研究进展

作为生态系统管理的重要手段,开展科学合理的生态功能区划,已成为世界各国走向可持续发展所面临的关键挑战之一。生态功能区划针对一定区域内自然地理环境分异性、生态系统多样性、以及经济与社会发展不均衡性的现状,结合自然资源保护和可持续开发利用的思想,整合与分异生态系统服务功能对区域人类活动影响的生态敏感性,将区域空间划分为不同生态功能区的研究过程。生态功能区划反映了基于景观特征的主要生态模式,强调了不同时空尺度的景观异质性。通过梳理生态功能区划的概念与内涵、形成与发展及其理论基础,提出了生态功能区划是以恢复区域持续性、完整性的生态系统健康为目标,基于区域的自然地理背景,界定生态功能分区及其子系统的边界,结合区域水陆生态系统、社会经济与土地利用的现状评价与问题诊断,识别生态系统空间格局的分布特征、生态过程的关键因子以及动态演替的驱动因子,明确影响生态系统服务功能的景观格局与结构、景观过程与功能以及景观动态变化,构建生态功能区划的指标体系与技术体系,实现生态功能多级区划,并为决策者更为全面和综合地开展生态系统管理提供科学依据。     

面向居民生态福祉的国土空间生态网络构建——以临沂市为例

构建面向居民福祉的生态安全体系，统筹考虑生态安全格局中的生态系统要素连通关系和生态系统服务供需关系，是强化国土空间生态修复规划成果，提升居民生态福祉的重要途径。研究基于"源-汇"理论，构建景观生态安全维育网络与生态系统服务亲近网络。结果显示：（1）45%的生态系统服务保护目标是实现高生态系统服务供给和低机会成本的合理阈值，基于此识别的生态供给源地面积为1230.89km²，中心城区及部分主要街道的生态系统服务供需关系呈现高需求-低供给现象；（2）共识别景观生态安全维育廊道75条，其中重要廊道1054km，次重要廊道1154km，一般廊道1366km；（3）生态系统服务亲近廊道分为10个组团，网络化程度低，西北部主要由森林构成，中东部主要由沿河湿地提供服务；（4）构建临沂市"三区两带五廊多组团"的国土空间生态安全格局，在保障景观生态安全的同时有效协调区域生态系统服务供求关系，促进生态-社会协同可持续发展。     

湟水流域生态系统服务供需匹配关系

生态系统服务供需可以反映出区域生态经济发展协调水平，在空间上量化生态系统服务的供给和需求，识别生态系统服务的供需匹配关系，对区域生态系统可持续管理具有重要意义。湟水流域是西北生态屏障建设的重要组成部分，其生态系统服务供需平衡直接关系到青海东部地区的生态安全，为了识别流域生态系统服务供需匹配状况，综合集成多源数据，运用多种生物物理模型定量评估湟水流域食物生产、产水、土壤保持和碳固定服务，刻画流域内生态系统服务供需格局的空间特征，揭示各项生态系统服务供需的空间聚集模式，生成具有高度连通性的区域，为生态优先保护区划分提供参考。研究表明：（1）湟水流域生态系统服务供给和需求在空间分布上具有高度异质性，除去产水服务，其他三项生态系统服务整体上能够满足流域内部需求，但局部区域仍然呈现明显的赤字特征；（2）不同生态系统服务的供需比差异明显，由高到低依次为是碳固存（0.188）、食物生产（0.114）、土壤保持（0.026）和产水服务（-0.021），各项服务的供需比都具有显著的空间差异；（3）流域内生态系统服务供需的空间错配现象突出，除产水服务外，各项生态系统服务都有"高供给低需求"地区和"低供给高需求"地区，"高供给低需求"区主要分布在流域上游生态基底条件好的区域，"低供给高需求"区集中在流域中下游的河湟谷地；（4）土地利用类型影响生态系统服务供需平衡，流域实现供需平衡需要适度增加林草地比例，控制耕地和城市用地的扩张。研究系统分析了湟水流域生态系统服务供需盈亏状况，可为流域生态系统可持续管理与土地资源配置决策提供科学支撑。     

国家重点生态功能区2010-2015年生态系统服务价值变化评估

国家重点生态功能区是国家重要的生态安全屏障，其生态保护价值对维护国家生态安全具有重要意义。基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值化方法，采用模型运算和地理信息空间分析，定量分析了25个国家重点生态功能区在实施转移支付后（2010-2015年）生态系统服务价值的时空分布格局及其变化特征。研究结果表明：（1）2015年，全国重点生态功能区生态系统服务价值呈现明显的"西北低，东南高"的分布格局。从25个重点生态功能区来看，中高值区的面积占比31.60%，个数占比60%。4类自然生态功能区的生态系统服务价值大小排序为水土保持型功能区 > 生物多样性维护型功能区 > 水源涵养型功能区 > 防风固沙型功能区。（2）2010-2015年，全国重点生态功能区的生态系统服务价值整体呈明显增加趋势，增幅为16.46%。从空间分布来看，80.14%面积的生态系统服务价值基本持衡；从分级变化特征来看，高值区、较高值区的面积增加，中值区面积减少，较低值区面积增加，低值区面积减少。（3）近5年来，25个重点生态功能区的生态系统服务价值呈增加的有21个，占比84%，而生态系统服务价值出现减少区域的变化幅度均小于1%；4类自然生态功能区生态系统服务价值均呈增加趋势，其变化幅度从高到低依次为水土保持生态功能区（1.44%） > 水源涵养生态功能区（0.22%） > 防风固沙生态功能区（0.21%） > 生物多样性生态功能区（0.08%）。生态系统服务价值整体呈上升趋势，反映出生态保护与工程建设成效明显。本文研究成果可为分类分区开展生态系统保护、改善及其效果的定量综合评估提供科学依据，为重点生态功能区管理和国家生态安全格局的构建提供有效参考依据。     

基于要素-结构-功能的生态功能分区——以大理白族自治州为例

生态功能分区综合反映了区域自然生态功能的特征差异,是自然资源开发和生态环境保护空间差异化管治的重要依据。针对以往生态功能分区分析框架复杂多样、权重设定人为主观等问题,本文以云南省大理白族自治州为例,基于要素-结构-功能系统分析框架,从基底要素-干扰结构-主导服务三方面构建指标体系,运用自组织特征映射(SOFM)神经网络依次进行流域主导生态系统服务分区、基底要素分区、干扰结构分区和生态功能综合分区,最终将大理州划分为4个生态功能区和10个生态功能亚区。不同要素分区对比结果表明,大理州生态功能综合分区主要受主导生态系统服务制约,二者重叠率达79.98%。本研究基于要素-结构-功能分析框架,系统刻画了区域生态系统结构与功能特征及其空间差异,为生态功能分区提供了新的方法指引。     

重庆市生态功能区的划分

生态功能又称生态服务功能,是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用.生态功能区划是研究生态系统生态功能,判断生态系统分异和变化特征,提出生态退化恢复策略的基础.重庆市生态功能区划采用3级分区（自然生态区、生态亚区和生态功能区）的等级体系,采用定性与定量相结合的方法进行区划.其中,自然生态区的划分以自然环境因素中的地貌因子为主要指标,采用聚类分析法与图形叠置法来进行;生态亚区的划分采用选取形成生态系统特征、影响生态服务功能的特征因子进行聚类分析,并辅之以主成分分析法来完成;生态功能区的划分以生态敏感性评价和生态服务功能重要性的评价结果为依据,采用主导标志法进行区域划分.区划界线的拟订采用专家智能集成、数理统计分析与GIS的空间表达相结合的方法.最后将重庆市生态功能区划分为4个自然生态区,7个生态亚区,13个生态功能区.     

基于生态系统服务供需平衡的宁夏固原生态修复分区与优化策略

科学开展生态修复分区是落实差异化修复策略和促进区域提质建设的重要前提。本研究以宁夏固原市为例,基于多源数据,运用InVEST模型、耦合协调度模型、空间自相关等方法,以乡镇为尺度单元量化区域生态系统服务供给量和需求量,构建供需匹配与协调关系,划定生态修复分区,并根据分区内部自然资源和社会经济发展特征提出相应优化策略。结果表明: 固原市产水、固碳、土壤保持和生境质量4种服务供给较高的地区主要位于南部乡镇,人口密度、经济发展水平较高且对生态系统服务需求较大的地区主要位于中心城区和各县城政府驻地所在乡镇。各乡镇生态系统服务供需匹配关系以低供给-高需求和高供给-低需求的空间错配型为主导,且平均协调度指数为0.5,表现为供需关系基本协调。结合生态系统服务供需关系和区域自然地理格局,将固原市划分为生态重点修复区、生态潜在修复区、生态经济重整改造区、特色农业发展区、生态核心保护区和生态产业提质建设区6类,同时提出差异化生态修复路径,为针对性开展生态修复实践提供科学支撑。     

京津冀地区城市化对典型生态系统服务供需关系的影响

京津冀地区是中国经济最发达、人口最密集的地区之一,快速的城市化进程严重影响了生态系统服务的供需关系。为了使京津冀地区在未来的城市化进程中实现社会经济发展与生态环境保护中的可持续协调发展,需要正确理解城市化对生态系统服务供需的影响,为京津冀地区生态环境管理提供参考依据。因此,基于Pearson相关性、随机森林、双变量局部空间自相关等方法探究京津冀地区不同城市化强度区域内生态系统服务供需的匹配关系以及对城市化对生态系统服务供需的影响特征。研究发现：2000-2020年间,京津冀地区城市化综合水平涨幅达到148.15%;碳储存和生境质量服务赤字区域扩增明显,食物生产与PM_2.5去除服务盈余区域有所增加,但各项生态系统服务供需空间错配性较强;城市化对生态系统服务供需比具有显著的负相关关系;既有城市化区域生态系统服务对空间城市化和人口城市化敏感性较强,城市化扩张区域和农村区域对空间城市化敏感性较强,空间城市化是影响生态系统服务供需关系的主要因素;不同城市化水平区域内城市化与生态系统服务供需比的错配特征具有显著差异。因此,本文探究了不同城市化强度区域内城市化指标对生态系统服务供需影响的差异性,为实现京津冀地区的城市化与生态系统服务的协同发展提供科学依据。     

基于动态当量的彝汉交错深度贫困区生态系统服务价值时空演变研究

生态系统服务价值是生态保护、主体功能区划定、三生空间确定和生态补偿标准制定的重要依据和基础。以彝汉交错深度贫困区的峨边彝族自治县、马边彝族自治县和金口河区为研究区域,基于2000-2015年土地利用数据,运用生态服务价值动态当量法,揭示不同地区的生态系统服务价值的时空演变特征。结果表明：（1）2000-2015年研究区内土地利用变化较为强烈,汉居区、彝汉混居区、彝居区的土地利用强度均呈现增强的趋势,但变化幅度较小;（2）研究区生态系统服务价值整体呈现出下降的趋势,仅在2010年略有回升,且不同生态系统和生态服务功能的价值存在差异;（3）从空间分布上来看,生态服务价值总量呈现出中部和西部高、东部低的特征,且各区域变化方向存在差异,上升区域主要集中在东部的彝汉混居区和汉居区,下降区域主要集中在中西部的彝居区和彝汉混居区。基于动态当量进行生态服务系统价值时空演变研究,立足于变化过程,着眼于现状,可为区域的生态补偿机制的建立与生态保护规划提供科学辅助决策。     

京津冀地区生态系统服务供需测度及时空演变

生态系统服务供需状况深刻影响地区生态安全与经济社会的可持续发展。以京津冀为研究区,选取产水、碳固持以及粮食生产3项生态系统服务,应用InVEST模型、ArcGIS空间分析模块,定量测度2005年与2015年京津冀地区生态系统服务供需水平,探索京津冀地区生态系统服务供需时空格局及类型演变特征。结果表明：（1）在2005年与2015年,京津冀地区产水服务处于供需赤字状态,碳固持服务和粮食生产服务处于供需盈余状态,且各项生态系统服务供需状态呈显著的空间异质性;（2）2005年与2015年京津冀地区生态系统服务综合供需状况呈赤字状态,主要赤字范围以京津为中心呈环状分布,并在此期间范围有所扩大。（3）基于生态系统服务供需状况,将京津冀各县区划分为生态涵养区、生态保育区、生态改良区、生态恢复区以及生态控制区,并针对各类型区生态系统供需状况及其时空演变规律,提出了相应的政策建议。     

城市绿色基础设施生态系统服务供给与需求的空间关系——以西安市为例

城市绿色基础设施(Urban Green Infrastructure,UGI)是城市自然景观和生态环境的主要营造者,为居民提供关键的生态系统服务。探讨UGI生态系统服务供给及其需求之间的空间关系,对城市生态建设和绿地系统规划具有重要科学意义。本文运用生态系统服务测算的方法基于人口、GDP以及土地利用数据构建需求测算模型,对西安市建成区UGI的生态系统服务供给与需求的空间格局进行研究,并分析了城市各功能区内UGI生态系统服务供给与需求的空间关系。结果表明:西安市建成区UGI生态系统服务供给总价值为4.23亿元;生态系统服务供给从研究区边缘向中心区逐渐减少,而生态系统服务需求表现出相反的格局,在空间上明显不一致,并且在城市各功能区内差别显著;西安市建成区UGI生态系统服务供给与城市对生态系统服务需求在空间分布上不相匹配。因此为了实现城市的生态环境与经济社会的可持续发展,迫切需要通过合理的UGI建设使生态系统服务供需趋于协调。     

基于生态系统服务供求评价的空间分异特征与生态格局划分——以长三角城市群为例

生态系统服务供给与需求能力存在显著的空间异质性与空间失衡,对区域经济发展与环境保护产生巨大影响。以长三角城市群区县为研究单元,分别核算其生态系统服务供给与需求值,引入梯度分析,分析生态系统服务供给与需求的空间特征,并基于供求分析提出长三角城市群生态格局分区方案,且针对性地提出相应片区的发展策略,为长三角城市群土地利用规划、区域协调发展提供科学依据。研究结果表明:(1)长三角城市群生态系统服务供给能力与土地利用类型密切相关,呈现从北到南逐渐升高趋势;(2)长三角城市群生态系统服务需求能力与社会经济发展联系紧密,在长江入海口附近形成生态系统服务需求高值区,然后向外围递减;(3)沪宁杭庐发展梯度带上,生态系统服务供需大致呈现负相关趋势;(4)基于生态系统服务供需关系构建,得到长三角城市群生态格局四大分区:生态保育区(高供给-高需求),生态修复区(低供给-高需求),生态重塑区(低供给-低需求),生态开发区(高供给-低需求)。     

市县级限制开发区环境功能区划研究——以河北省张家口市为例

限制开发地区是我国主体功能区划中划定的提供重要生态功能和农产品的地区,对其进行环境功能区划对于推动环境功能区划制度落地与实施,以及限制开发区的保护与发展有着重要意义。当前国家及省级的环境功能区划研究已经相对成熟,而市县尺度的限制开发地区环境功能区划相关研究较少。在总结现有环境功能区划研究方法的基础上,以河北省张家口市为例,探讨了市县级限制开发地区环境功能区划体系设计和技术方法,提出了以公里格网作为分析单元,结合县域行政边界,基于环境功能综合评价的结果,从自然生态安全、维护人群健康和区域环境支撑能力等3个方面,开展环境功能区划。基于该方法,将张家口市分为自然生态保留区、生态功能保持区、生态功能恢复区、农产品安全保障区、环境开发准入区、聚居发展维护区6类环境功能区,并根据各环境功能区的主要功能及生态环境特点提出相应的发展建议,以期为该区域管理提供可行的操作手段。本文提出的方法也可为其他限制开发地区的环境功能区划提供参考。     

雄安新区生态系统服务需求空间分布格局预测

设立雄安新区是千年大计、国家大事。明晰生态系统服务需求的空间分布及时间变化趋势，有助于探究雄安新区生态系统服务对社会经济发展的促进和制约作用，支持生态系统服务管理和政策的执行。在已有对单一时间维度的生态系统服务研究基础上，增加了对时空变异性的关注，对雄安新区未来时间节点生态系统服务需求的时空分布特征进行预测，首先选取土地利用开发程度、人口密度、经济密度3个指标建立了生态系统服务需求预测模型，然后根据综合增长率法和地区类比法预测土地利用格局、人口密度和经济密度，最后叠加分析得到雄安新区2035年和2050年生态系统服务需求空间分布格局。预测结果表明，2035年起步区人口密度和经济密度将大幅增加，进而带动生态系统服务需求的增加；本世纪中叶，新区人口密度和经济密度的绝对值将大幅度提高，生态系统服务需求高值区主要集中在"一主、五辅"城区范围，与城乡空间布局相呼应。基于研究结果，提出优化土地利用结构、加强白洋淀保护与修复和建设宏观-中观-微观多尺度生态基础设施几条建议，以期为未来的生态系统服务供给、生态基础设施建设和城市规划布局等提供指导。     

济南市森林生态系统服务功能的维持机制

森林作为陆地生态系统的重要组成部分,在维持生物多样性、固碳、水源涵养和木材供应等方面起着不可替代的作用。依据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721—2008),以济南市12个林分类型为研究对象,对济南市森林生态系统服务功能维持机制进行研究,得出济南市年森林生态系统涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护的价值为251.80亿元。其中,涵养水源、固碳释氧、生物多样性保护排在前3位;不同林分类型生态系统服务功能价值量中黑杨类和柏类占绝对优势,而泡桐、落叶松和竹林生态系统服务功能较弱;不同林龄生态系统服务功能价值量以中幼龄林为主;济南市森林生态系统服务功能的维持机制,受到森林资源面积、林龄结构、森林起源以及自然保护区建设等诸多因素的影响。     

基于生态系统服务供需的广东省绿地生态网络建设分区

绿地生态网络是城市地域生态持续性的重要保障,分区管控则是实现省域绿地生态网络差异化建设目标的基本原则。考虑到生态系统服务的供给和需求能够有效表征绿地生态网络建设的生态本底与生态需求,以县域为研究单元,采用修正的生态系统服务价值量核算生态系统服务供给量,以土地利用开发程度、人口密度和地均GDP表征生态系统服务需求量,基于供需分析提出广东省绿地生态网络建设分区方案。研究结果表明,按照各区县生态本底和生态需求差异分为四大类型区:Ⅰ城市生态节点保育型,包含13个区县,包含潮州市湘桥区、汕头市金平区、佛山市顺德区、广州市南沙区、黄埔区、荔湾区、越秀区、海珠区、深圳市盐田区、罗湖区、南山区、肇庆市端州区、珠海市金湾区等,为生态本底好-生态需求高的区域,在建设中应重点关注城市大型绿地游憩、科教等社会-生态复合功能;Ⅱ城市生境斑块修复型,包含34个区县,主要分布在珠三角核心区及粤东沿海地区,为生态本底差-生态需求高的区域,在建设中需要加大资金投入、完善城市绿色基础设施;Ⅲ为城郊潜在节点重构型,包含21个区县,主要分布在珠三角的江门、惠州、粤西沿海区域以及粤东中部,为生态本底差-生态需求低的区域,应以生态经济为导向,在产业空间重构的基础上,以城市反哺乡村,推进区域生态空间优化;Ⅳ城郊源地网络连通型,包含55个区县,主要分布在广东省北部地区,为生态本底好-生态需求低地区,应强化生态源地的保护,保障生态系统服务流向周边区域的持续输送。分区方案基本表征了广东省县域生态本底和生态需求的空间差异,能够为绿地生态网络建设提供规划指引。     

基于生态系统多维特征的粤港澳大湾区国土空间生态保护修复分区研究

我国国土空间生态保护修复已进入“山水林田湖草”系统治理和建设阶段。开展生态保护修复的分区研究，正确认识生态系统的地域组合特征及其分异规律，可以为落实系统治理理念提供空间指导。当前生态保护修复分区研究逐渐重视生态系统的完整性，但对于生态系统表征维度相对单一，导致对国土空间系统性综合认知受限。基于此，基于生态安全理论以及生态系统综合评估框架，构建生态保护修复分区的多维度指标体系，以提升对国土空间的系统性综合认知。以流域为基本单元，在评估粤港澳大湾区生态现状本底和退化特征的基础上，采用空间聚类方法划分两级生态保护修复分区。结果表明：(1)各流域生态现状质量和退化程度空间分异较为明显。生态现状质量呈现出外部高、中部低的圈层式分异特征。而生态退化空间分布则相对分散。(2)以生态现状综合指数与一级分区指标数据的空间异质性为基础，可将研究区划分为5个在空间上连续的生态保护修复一级区。以生态退化综合指数与二级分区指标数据的空间异质性为基础，可在一级区内部划分出11类29个生态保护修复二级区。研究方案可为国土空间的“山水林田湖草”系统治理提供生态分区优化路径。同时也为研究区生态保护修复提供了空间决策支持...     

新安江流域生态系统服务演化过程及权衡协同关系

新安江流域作为长三角一体化发展的战略水源地与水源涵养区,其生态系统服务变化与权衡协同关系研究对于推进流域生态文明体制建设,促进人地关系协调发展具有重要意义。基于生态系统服务变化指数、相关系数及空间自相关等方法,对新安江流域1999-2019年生态系统服务价值及权衡协同关系进行定量分析。结果表明：（1）新安江流域生态系统服务价值整体呈波动下降态势,改善趋势渐显,生态补偿工作的系统实施强化了河流、湖泊的生态保护效应与地位;（2）新安江流域地均生态系统服务价值空间分布较为稳定,空间相关类型以正相关为主,生态系统服务价值增益相对明显地区多分布在上游安徽省境内;（3）协同关系是新安江流域生态系统服务间相关关系的主体,生态补偿试点工作实施后,水文调节服务与其他服务之间的相关关系发生明显转化,各乡镇单元生态系统服务的相关关系以协同关系为主。     

基于基尼系数的生态系统服务供需均衡研究——以广东省为例

生态系统服务供需研究尚不成熟,亟需建立一套适用于多数区域而数据要求不高的供需评价方法,因此,以广东省地级市为研究单元,以生态系统服务价值表征生态系统服务供给量,根据对生态系统服务的消耗量或期望获得量核算生态系统服务需求量,提出了一种基于基尼系数识别区域内各类生态系统服务供需状态,并据此评估各城市生态系统服务供需均衡状态的方法。研究结果表明：①广东省生态系统的水源涵养服务基尼系数为0.135,大部分地级市的供需系数位于0.75-1.25之间,整体空间供需高度均衡;食物生产、原材料生产和保持土壤服务基尼系数在0.293-0.423之间,供需系数东高西低,有一定程度的空间不均衡但在合理范围内;而气体调节和废物处理服务供需基尼系数大于0.6,在空间上出现两极分化;②广东省综合生态系统服务基尼系数为0.332,处于合理范围内,基于此,将城市按供需均衡状态分为低供给高需求、供需相对均衡和高供给低需求三类,处于不同状态的城市需要根据不同的策略对生态系统服务供需关系进行调整,维护区域生态安全。本研究可以为促进广东省及其他区域城市可持续发展,加快建设生态文明提供决策指引。     

基于生态系统服务功能和生态敏感性的自然生态空间管制分区研究

自然生态空间分区管制是国土空间管制的重要组成部分,也是国内外生态环境研究的热点。针对国内自然生态空间用途管制暂处于试点阶段,有关管制的方法有待进一步探究的情况下,旨在通过江西省自然生态空间管制分区,为实现合理保护自然生态资源,促进自然生态系统健康有序发展提供参考。以江西省为研究对象,借助GIS空间分析技术,通过生态系统服务功能重要性和生态敏感性评价,构建二维关联判断矩阵,进行自然生态空间管制分区,并以此提出相关的管制建议。结果表明:江西省自然生态空间总面积为117924.67 km~2,约占全省总面积的70.66%,从空间上可划分为高重要高敏感区、中度重要敏感区和低重要低敏感区3种类型区;其中,高重要高敏感区以生态保护和生态修复为主,实施严格的区域准入措施;中度重要敏感区可依托区域生态资源优势,合理开展以维护、改善生态系统服务功能为主要目的生态经营活动;低重要低敏感区允许在不破坏生态系统结构和功能的前提下,适度开展一定规模的生产建设活动,减少污染排放,增强区域生态功能。全省16个国家自然保护区基本位于高重要高敏感范围内。基于生态系统服务功能与生态敏感性的自然生态空间管制分区可以为自然生态空间管制提供新思路,从而有效推动管制工作的进行。