基于基尼系数的中国水生态分区研究

提出了反映水生态系统空间分布规律和特征差异的水生态分区方案,并与国家现有的水资源分区、生态功能区划、水功能区划等相关区划成果相互衔接,为水资源综合利用、流域生态保护和经济社会发展规划提供实用的自然基础。以我国自然地理特征的空间变异与地域关联为依据,以流域为基本单元,进行水生态区划的初步研究,提出了分区的指标体系、步骤和区划方法,形成了两级的全国水生态分区体系。首先,划分为东部区、中部区、西北区和西南区4个水生态一级区;进行水生态二级区划时选取水资源量、降雨量、人口密度、NDVI作为分区的评价因子,根据洛伦茨曲线和基尼系数对分区合理性进行了检验。验证结果表明,各个水生态二级区的水资源量与降雨量、人口密度和NDVI值之间的基尼系数均不超过0.4,分区方案比较合理,从而形成34个水生态二级区,分布在东部13个,中部10个,西北6个,西南5个。     

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。     

洱海流域水生态分区

分区边界的确定是生态分区的重要步骤,但目前多数水生态分区的边界确定以定性分析、专家判断为主。本研究以洱海流域为例,建立了一套两级分区体系。该体系基于GIS技术,用子流域作为分区基本单元,并用相关分析法,定量筛选一、二级分区指标。其中,一级分区指标为高程、坡度和植被归一化指数(NDVI),二级分区指标为农田百分比和城镇百分比。通过指标图层的叠加和重分类,合并同质性子流域,从而将洱海流域划分为5个一级区和9个二级区。藻类群落分布的验证结果表明分区合理。本研究将定量分析和子流域边界应用于水生态分区,使分区边界的确定更科学,在实际管理中更具有可操作性。本研究结果为水生态分区研究提供了新的方法,为洱海流域水生态管理提供了基本管理单元。     

基于ESTDA模型的中国水生态足迹及水生态压力评价

基于水足迹视角,测度了中国31个省份2000-2018年的水生态足迹广度、深度及水生态压力,采用ESTDA框架对其时空动态特征进行分析。结果表明：①研究期内,中国水生态足迹总量呈波动上升态势;水生态承载力波动幅度较大,空间分布格局整体呈现自东南向西北逐渐较少的趋势。②水生态足迹广度与水生态承载力呈同步变化趋势,整体上已接近水资源可提供的流量资本上限,各省市水生态足迹深度差异较大。③研究期内,水生态压力指数小于1的区域与水生态足迹深度为1的区域相吻合,水生态压力指数大于1的区域主要分布在华北及西北地区。④LISA时间路径表明,水生态足迹广度、深度及水生态压力的整体空间格局均具有较强的稳定性;三者的局部空间结构在空间依赖方向上的稳定性依次加强;空间格局演化的空间整合性呈现水生态足迹深度 > 水生态压力 > 水生态足迹广度,空间上,水生态足迹广度正向协同增长省份主要集中于南方省份,而水生态足迹深度和水生态压力正向协同增长区则分布于华北、西北地区;各要素的空间分布格局表现出较强的路径依赖及锁定特征。     

地下水生态系统健康评价指标体系的构建

地下水生态系统是重要的生态系统类型,由于地下水资源不合理的开发利用和污染物排放强度的增大、并长期积累,已导致许多地方产生生态环境劣变,甚至酿成难以弥补的严重后果,地下水生态系统健康问题已经成为许多国家和地区重点关注的环境问题之一.在科学把握地下水生态系统健康的概念和内涵的基础上,从系统结构特征、生态功能、资源功能、系统保护以及社会环境等5个方面选取了29个典型指标构建了地下水生态系统健康指标体系,对关键评价指标的意义进行了具体分析.出于服务于地下水生态系统健康评价的目的,对重要指标的评价标准进行了划分,并探讨了地下水生态系统健康评价的主要方法及发展方向,研究成果在一定程度上可以丰富生态系统健康评价研究理论与方法体系.     

水生态一、二级分区技术框架

水生态功能分区是流域水环境分类、分级、分区、分期管理的基础。回顾总结国内外水生态功能分区工作的基础上,针对我国流域水生态功能一、二级分区工作,提出了一个可供参考的分区指标体系,探讨了流域尺度水生态分区技术框架的构建以及可能存在的问题。该技术框架主要由3部分内容组成:环境要素对水生态因子的驱动机制、分区指标体系和分区技术。作为技术框架的理论依据,驱动机制分析首先以水-陆生态水文耦合模型为框架对环境要素如何影响水生态系统功能进行阐述。指标体系是技术框架的基础部分,主要包括水生态因子和环境要素两大类,其中一级分区指标包括气候、水文和地貌等要素,二级分区指标包括水质、水生动植物、藻类、土壤、植被、土地利用和社会经济要素。针对一、二级水生态功能区采用"自上而下"和"自下而上"的分区方法,为技术框架付诸现实提供了保障。为正在进行的各大流域水生态功能分区工作提供一定的参考依据,同时也希望在这些具体分区工作的基础上能进一步完善本分区技术框架。     

基于ArcView-WOE的下辽河平原地下水生态系统健康评价

地下水生态系统是生态系统的重要类型,随着社会经济的发展,地下水资源与环境压力日益增大,地下水生态系统健康问题已经成为人类重点关注的环境问题之一。以ArcView为平台,以下辽河平原硝酸盐氮浓度为响应因子,并从地下水系统结构特征、区域自然条件、外界压力、资源与保护和生态环境5个方面建立证据因子的图层数据库,利用证据权重法(WOE)对下辽河平原地下水生态系统健康进行评价,得到硝酸盐氮后验概率分布图。结果表明:下辽河平原的西北、东北部、东南部及抚顺和辽阳地区地下水生态系统健康处于相对高和较高概率区,东部山前冲洪积平原及下辽河平原的周边地区处于中等概率区,下辽河平原的中部平原、南部滨海平原地区处于相对低和较低概率区。将地下水水质监测点硝酸盐氮含量与后验概率分布图进行对比分析,发现二者对应性较好,这说明WOE可以用于地下水生态系统健康评价,其概率表现形式能够有效的弥补传统生态系统健康评价结果是一个具体值(或等级)而无法反映生态系统健康不确定性的不足。     

面向湖泊生态系统健康维护的生态管控分区研究——以红枫湖流域为例

以湖泊生态系统健康维护为目标的生态管控分区成为水环境保护与治理的重要手段,有助于全面掌握流域生态状况,对流域生态经济可持续发展具有重要参考价值。以红枫湖流域为例,从水文水资源、物理结构、水质、生物、社会服务功能5个方面对湖泊生态系统健康进行评价。运用ArcGIS空间分析工具,以200 m×200 m格网为评价单元辨析流域生态敏感性和生态服务功能空间分异特征,进而运用SOFM聚类方法优选聚类方案,划定生态管控分区。结果表明：1）红枫湖湖泊生态系统健康评分为68.4分,属健康状态,物理结构是当前威胁红枫湖湖泊生态系统健康的主要因子;2）红枫湖流域生态敏感性及生态服务功能空间差异明显,生态环境脆弱,生态服务功能较低;3）红枫湖流域生态管控分区划为优先控制区、重点控制区、缓冲控制区及一般控制区,应实施差异化管理,重点任务是调结构、转方式,逐步修复生态系统。     

巢湖流域生态安全评价研究

目前,巢湖流域的生态安全问题非常突出,已严重影响流域社会经济的可持续发展。基于巢湖流域社会经济、水体环境质量及水生生态系统的数据资料,应用驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,提出了基于水环境和水生态的巢湖流域生态安全评价框架模型和指标体系,并采用熵权物元模糊评价法进行巢湖流域生态安全评价研究。研究结果表明,2003和2007年巢湖流域整体处于生态安全中度风险状态,水体环境质量的变化和水生生态系统的演替将严重威胁巢湖流域的生态安全,水体中的TP浓度、NH-N浓度以及TN浓度是决定巢湖流域生态安全的最关键因子。     

太湖流域圩区水生态系统服务功能价值

以遥感图像、气象水文资料和实地水生态状况调查数据为基础,利用构建的评价指标体系对太湖流域圩区的水生态系统服务功能进行了评价,并分析其空间差异性。结果表明:太湖流域的圩区水生态系统服务功能价值为325.93×108元,以对生态系统的调节、维持功能等间接使用价值为主,是直接使用价值的6.18倍。主要受水域分布面积大小的影响,圩区水生态系统服务功能价值总量呈现出杭嘉湖区阳澄淀泖区湖西区浙西区武澄锡虞区浦西区太湖区浦东区的特点。太湖流域单位面积圩区水生态系统服务功能的平均价值为22.73元m-2a-1,整体表现为南高北低,西高东低的空间分布格局。     

厦门市生态安全格局识别与生态管控区分级管控

生态控制区是防止城市建设无序蔓延，保障城市生态安全的重要生态空间。对城市生态控制区进行分级管控能够充分发挥其在维护城市生态安全，促进城市建设与生态保护协同发展等方面的作用。研究基于多源数据融合手段，采用"生态系统服务重要性-生态敏感性-景观连通性"评价结果识别生态源地，采用最小累积阻力模型（Minimum Cumulative Resistance，MCR）判定生态廊道和生态节点，形成了点-线-面交汇的生态安全格局网络，并将其应用于厦门市生态控制区分级划定。研究结果表明，厦门市生态源地共有17处，面积为604.19 km²，约占厦门市陆域面积的35.54%，包括陆域生态保护红线、水源保护地、森林公园等区域；提取主要生态廊道15条，长度为152.84 km，主要为连接生态源地与海洋的山海生态廊道；设置生态节点22个，主要为生态源地范围外的小面积重要保护区域和具有明确生态保护目标的区域。依据生态安全格局将厦门市生态控制区划分为三级管控区域，其中，生态源地、生态廊道以及生态节点划入一级管控区，面积占比为69.48%；一级管控区外的生态重要区和林地划入二级管控区，面积占比为10.15%；生态控制区内的其他区域划入三级管控区，面积占比为20.37%。在此基础上提出了分级管控建议，以期为厦门市实现生态控制区高水平保护与城市高质量发展提供重要参考和借鉴。     

基于遥感和GIS的巢湖流域生态功能分区研究

生态功能分区是区域自然资源科学管理及可持续发展利用的基础。基于生态功能分区原则,考虑流域——子流域完整性进行巢湖流域生态功能分区。在综合分析巢湖流域生态环境基本特征的基础上,确定生态功能分区原则、依据、方法及命名,基于遥感与GIS在数据采集方面及多层面叠加功能的优势,通过遥感数据对研究区土地利用信息的提取以及利用DEM空间分析进行子流域划分等技术手段,探讨了遥感和GIS技术支持下的研究区子流域生态功能划分方法,形成了巢湖流域生态功能分区方案,将全流域分为5个生态功能区和12个生态功能亚区,并阐明了不同生态功能区的生态保护重点与经济社会发展约束。对于新调整行政区划的巢湖流域生态环境综合治理具有重要的现实意义,可为流域产业布局、生态防灾减灾、环境保护与建设规划等提供科学依据。     

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。     

珠三角城市群生态空间分区方法与管控对策

生态空间管控是维护区域生态安全,解决区域生态供需矛盾的重要手段。生态空间分区一直是生态管控的热点问题,对促进城市群可持续发展具有重要意义。以珠三角城市群为例,基于政策目标、民众需求、专家知识等方面综合构建评价体系,开展了基于生态空间质量和生态系统健康评价的生态空间分区的探索研究。结果表明：珠三角城市群生态空间约占城市群面积的82.8%,生态空间质量好,但生态系统健康水平低。城市尺度肇庆市、深圳市生态空间质量较高,珠海市、中山市生态空间质量较低;惠州市、肇庆市生态系统健康水平较高,佛山市、中山市生态系统健康水平较低。综合生态空间质量和生态系统健康,区域尺度将城市群生态空间分为重点保护区、重点修复区、潜在修复区和生态保育区。重点保护区占生态空间总面积的10.1%,是区域生态源地,应实行最严格的环境保护制度,划定生态保护红线和自然保护地,加强生态建设和生物多样性保护,并加强生态连通性建设,提升区域整体生态系统服务;重点修复区占生态空间总面积的21.6%,以生态修复,实施生态治理工程,推进生态产业为主;潜在修复区占生态空间总面积的13.1%,以保护优先、自然恢复为主,对生态空间进行全面的养护,保护和提升品质,重点提升生态系统服务;生态保育区占生态空间总面积的55.2%,重点实施生态廊道建设,同时加强区域高标准农田建设,在保护生态空间的基础上合理开展生产建设活动。对生态空间分区管控的研究可方便决策者对生态修复空间和生态保护空间进行识别和分类管理,有效指导国土空间规划和区域生态环境管理体系的完善。     

基于“退化压力-供给状态-修复潜力”框架的国土空间生态修复分区——以珠江三角洲为例

综合考虑生态系统服务供给状态、城市化的生态系统压力以及经济发展支撑生态修复的潜力，开展国土空间生态修复分区，有助于提供自然生态系统和社会经济系统融合的空间途径，促进区域生态系统的整体保护与协同治理。基于"退化压力-供给状态-修复潜力"框架，系统评估珠江三角洲生态系统的压力、状态与潜力，开展国土空间生态修复分区。结果表明，压力指标在珠江三角洲核心区形成连片的高值区并逐渐向外部肇庆市、惠州市、江门市的中心城区辐射；供给指标空间分布差异较大，低值区与高值区之间缺乏自然过渡；潜力指标高值区主要位于各市高度发达的中心城区。珠江三角洲地区国土空间生态修复分区共划分出五大类型区，其中生态优先修复区（压力高-供给低-潜力低）位于广佛都市圈的交界地带，东莞市，珠海市与中山市的中心城区，占珠江三角洲土地总面积9.39%，亟待整合生态修复专项经费开展区际协同治理；生态治理调控区（压力低-供给低-潜力低）主要位于广州市的南沙区，佛山市、中山市与珠海市的非中心城区，占比12.98%，区域经济发展需强化资源环境承载力约束；生态自主修复区（压力高-供给低-潜力高）主要位于深圳市的宝安区、南山区与福田区，广州市的中心城区以及佛山市的禅城区，占比3.24%，应坚持地区生态保护修复政策、加大生态环境治理投资力度。研究结果明晰了珠江三角洲地区国土空间生态修复分区，将为生态修复工程的系统布局提供空间决策指引。     

基于景观安全格局理论的宜兴市生态用地分类保护

生态用地是区域生态服务功能的主要供给者,对控制区域生态环境起到关键作用,开展生态用地分类与保护,对实现经济与生态协调发展、保障区域生态安全具有重要意义。以江苏省宜兴市为例,基于前人对于生态用地分类与土地利用现状分类衔接研究成果,提取土地利用现状中的生态用地,借助景观安全格局理论方法,通过系统分析水土保持、生物多样性保护、乡土文化遗产保护以及自然景观保护4个与生态用地相关的重要生态过程,运用最小累积阻力模型构建区域综合景观安全格局,并将综合景观安全格局与现状生态用地进行叠加,得到低安全水平、较低安全水平、中等安全水平以及高安全水平4种类型的生态用地,各类型面积分别占研究区生态用地总面积的32.07%、44.38%、22.07%以及1.48%,针对不同等级的不同生态用地类型,提出了划定禁止建设区、防止水体污染、建设高标准基本农田等针对性的保护措施与对策。研究结果为宜兴市的土地利用规划与管理、城市可持续发展等提供决策依据,为其他类似地区生态用地保护规划编制提供参考。     

基于GIS的三峡库区生态风险评估及生态分区构建

快速城市化与土地利用变化导致的一系列问题不断影响着生态系统健康。开展生态系统服务供给和生态风险的空间量化研究，有助于科学管控区域生态用地，促进生态文明建设。采用GIS技术，利用生态系统服务价值核算模型、生态风险指数模型，研究了2000年以来三峡库区生态系统服务供给值和生态风险指数的时空演化特征，并利用Z-score标准化法进行生态功能分区构建。结果表明：(1)2000—2015年，三峡库区生态系统服务供给值总体变化较小，生态系统服务以调节服务为主且林地供给值最高。高供给值区主要分布于湖北省夷陵区、秭归县和兴山县等植被覆盖度高的区域，低供给值区分布在库区西南部的渝中区、渝北区和沙坪坝区等人口密集区。(2)三峡库区生态风险值总体呈小幅上升趋势，“西高东低”的分布特征明显，生态安全逐步向中等风险类型转移，其中低、较低生态风险区占区域总面积的55%以上，高风险区主要集中在重庆市主城区。(3)研究期间4种生态分区变化程度较小，表明生态分区处于较为稳定的状态。高供给值-高风险区(Ⅰ)的分布连续性最差，低供给值-高风险区(Ⅱ)和高供给值-低风险区(Ⅳ)分布较为集中。对三峡库区生态系统服务供给、生态风...