生态基础设施的定义、内涵及其服务能力研究进展

生态基础设施是保持、改善和增加生态系统服务必备的一系列条件和组合,其类型包括城市绿地、湿地、农田、生物滞留池、绿色屋顶等自然和半自然系统,是城市可持续发展的重要保障和支撑。生态基础设施的功能是保障城市生态功能正常运行,并且其居民持续地获得生态服务。对生态基础设施的定义和内涵进行了辨析,分别从区域与城市/社区尺度对生态基础设施提供的调节服务、支持服务、文化服务和供应服务4个方面的生态系统服务进行了梳理,并针对生态基础设施的径流滞蓄、水质净化和气候调节能力与提升技术进行了具体讨论。对生态基础设施服务评估的物质量评估、价值量评估、能值分析以及模型模拟方法的适用性与局限性进行了总结与比较。基于上述分析提出了生态基础设施未来几点研究方向:(1)生态基础设施的多尺度协调规划;(2)基于物联网技术的生态基础设施智能监测体系;(3)基于景感生态学的生态基础设施服务能力综合评估方法。     

城市小尺度生态基础设施的设计方法——以雄安新区启动区为例

高速的城市化进程带来一系列生态破坏和环境污染等可持续发展挑战，需要在城市规划阶段尽量规避这些风险。生态基础设施建设倡导生态系统修复和环境协同治理的理念，是新兴城市化背景下指导城市规划的一种有效手段。目前，国内外生态基础设施建设在宏观尺度研究比较系统，而在小尺度的研究相对欠缺。我国社区等小尺度生态基础设施建设，由于规模较小，缺乏网络化构建，导致了建设后雨水内涝、面源污染问题仍层出不穷。构建了一种城市小尺度生态基础设施的设计方法和技术流程，以雄安新区启动区为研究区开展生态基础设施设计：（1）基于实际调研与理论研究分析场地现状，综合考虑自然要素、物理感知、心理感知、生态过程等相关因素构建"廊道为骨，斑块为节"的生态基础设施体系；（2）辨识区域主要动物活动、迁徙以及保护植物多样性等功能生态斑块，构建串联全城提供多种功能的系统性廊道、增加城市内部生态系统服务的结构性廊道、将生态系统服务渗入城市肌理的局部功能性廊道；（3）从景感满意度和年径流总量控制率2个方面进行生态基础设施建设预期效果评估。研究结果有助于缓解雄安新区建设所面临生态环境问题，保障人居生活环境品质，并为今后城市建设工作提供参考。     

基于GISP模型的城市绿色基础设施多功能性评估

绿色基础设施建设是加强城市生态弹性力的重要手段之一。绿色基础设施多功能性是实现城市生态系统服务功能综合效益最大化的前提,这一点已被众多学者认可。构建绿色基础设施规划(GISP,Green Infrastructure Spatial Planning)模型,基于绿色基础设施的雨洪管理、绿色空间可达性、净化空气、缓解热岛效应、景观连通性五大功能指标,开展城市绿色基础设施多功能性评估,明确合肥市绿色基础设施的高需求地区,探讨绿色基础设施不同功能之间的权衡和协同关系。结果表明:合肥市东北部对于绿色基础设施缓解城市热岛效应、净化空气的需求最强烈,城市一环区域对于绿色基础设施的雨洪管理需求最为强烈,城市东部、南部对于绿色基础设施的绿色空间可达性需求显著;总体而言,绿色基础设施选址的热点区域为城市一环内及东北区域;绿色基础设施的雨洪管理、缓解城市热岛和净化空气间存在着协同关系,与景观连通性之间存在着权衡关系;运用GISP模型评估合肥生态空间体系控制规划以及合肥市域空间绿道网络系统建设总体规划,规划中绿地选址不在绿色基础设施的高需求区域,也没有在战略上整合绿地多功能的生态系统服务、获得更大的生态弹性力。     

构建大尺度绿色廊道, 保护区域生物多样性

生境破碎化可导致物种数量减少、死亡率增加及迁移率下降, 是生物多样性降低与物种灭绝的重要影响因素。构建绿色廊道可将彼此隔离的植被斑块连接起来, 有助于减少甚至消除景观破碎化对生物多样性的影响。国外的生态环境保护组织较早地意识到了建立大尺度绿色廊道对于景观连通性、生物多样性保持和恢复的重要性, 已经在区域尺度、国家尺度或洲际尺度陆续构建了若干大型绿色廊道。我国于20世纪70年代起开展的“三北防护林工程”, 在干旱区的大部分地区已建成连片的大型防护林体系, 构成了三北地区大型廊道网络体系。然而, 现阶段我国的绿色廊道建设多集中在小尺度的城市绿化建设方面, 而在区域、国家、洲际尺度绿色廊道的构建方面尚属空白。本文对目前国外典型大尺度绿色廊道的建设目的、发展历程和空间分布作了介绍, 回顾了我国绿色廊道发展的三个主要阶段。本文提出我国绿色廊道发展的趋势应由城市尺度的点、线状向区域、国家尺度的片、面、带状过渡, 并将部分地区廊道的规划建设重点引向体现其生态功能的方向, 发挥其野生生物线状开放系统的潜在疏导功能, 从而为景观多样性、生物多样性的保护奠定基础。在借鉴国际经验的同时结合我国实际情况, 提出了我国大尺度绿色廊道可依托于现有的自然保护系统、城市绿色廊道网络及特定自然景观进行构建。     

基于土地利用分析的兰州市城市区域生态安全格局研究

中尺度区域生态安全的研究针对区域的实际生态安全问题展开,处于各尺度生态安全概念的核心地位.作为特殊的区域,以生态基础设施建设为核心的城市区域生态安全格局的构建成为城市可持续发展的基础内容.基于土地利用分析的定性、定量相结合的景观格局研究,生态价值评估以及社会经济驱动分析为城市区域生态安全格局的构建提供了一种可能.兰州市区域生态安全格局由生态保障体系、生态缓冲体系以及生态过滤体系所构成,经过分析,认为生态缓冲体系的建设成为兰州市区域生态安全格局构建的关键.城市未来扩展格局的定量分析成为兰州市区域生态安全格局安全级别的判别函数,根据不同的响应,把区域生态安全格局化分为低级、中级和高级3个级别.     

基于生态系统服务的城市生态基础设施:现状、问题与展望

城市生态基础设施是城市可持续发展的重要基础,也是建设生态城市的重要保证。生态系统服务是城市生态基础设施建设的核心与关键。在快速城市化的背景下,保障生态基础设施的结构完整性和功能完善性尤为重要。在阐述生态系统服务的基础上,对生态基础设施的概念与类型进行了概述;从城市湿地生态基础设施、绿地生态基础设施以及城市地表硬化的生态工程改造3个方面对城市生态基础设施研究现状进行综述;对生态基础设施结构与功能评估方法进行了总结,对基于生态系统服务的城市生态基础设施研究进行了综合评述,首次提出了城市表面生态学的概念与研究展望,为城市生态系统服务的强化与调控提供了方法论指导。城市生态基础设施与表面生态学的整合研究将对城市水文效应(内涝)、灰霾效应(PM2.5)、热岛效应、水体污染与富营养化等备受关注的重大问题提供新的解决思路与科学方法。     

雄安新区多尺度生态基础设施规划

生态基础设施是保持、改善和增加生态系统服务的条件和过程，对于提升区域生态系统服务能力具有重要意义。已有的生态基础设施规划方法主要针对单一尺度进行，不能体现生态系统服务在不同尺度间的相互影响。基于ArcGIS、最小累积阻力（MCR）模型和层次分析法（AHP）构建了一种"宏观-中观-微观"多尺度生态基础设施核心区识别和生态廊道辨识的方法体系框架。以雄安新区为例，提出生态基础设施规划方案：宏观尺度需维持气候调节、固碳释氧、保护生物多样性、防风固沙等功能的稳定，生态核心区斑块面积建议大于10 km²，生态廊道宽度设置为100-200 m；中观尺度生态核心区斑块面积不小于5 km²，宽度设置为50-100 m，可改善区域水源涵养、文化休闲、净化环境、减弱噪声等生态系统服务功能；微观尺度生态核心区斑块需大于1 km²，宽度为10-30 m，可有效控制径流、净水调蓄。得出以下结论：（1）不同尺度生态基础设施规划目标不同，规模有所差别，其中宏观尺度规模最大，微观最小；（2）多尺度规划方法，可以科学有效的指导生态基础设施建设，提高区域生态系统服务能力；（3）多尺度生态基础设施规划建设需要向多学科理论和方法的交叉融合方向发展。研究结论可为今后全面推进雄安新区的可持续发展提供科学基础和决策参考。     

生态韧性视角下绿色空间时空演变及优化研究进展

在快速城镇化以及全球气候变化的背景下,城市面临着严重的生态环境挑战。如何提升生态系统韧性,增强城市抵抗内外干扰的能力对区域可持续发展至关重要,已引起学界及社会各界的高度重视。绿色空间是协调生态环境与城乡发展的重要抓手,也是落实生态韧性提升的重要载体,结构完整、功能完善的绿色空间能够有效提升城市应对环境风险的能力。因此,在梳理多学科背景下绿色空间研究视角与研究内容的基础上,阐述绿色空间时空演变、驱动机制、情景模拟等方面的研究进展。此外,基于对生态韧性理论发展历程以及国内外相关研究的梳理,总结不同尺度下以生态韧性提升为导向的绿色空间优化路径,探讨各尺度绿色空间生态韧性分析及优化与现行绿地系统规划、国土空间规划体系的衔接。最后,对比国内外研究进展,提出国内未来研究应更加关注多层级生态韧性评价体系构建、社会-生态系统的整体分析以及阈值视角下不同生态韧性绿色空间的分区治理,以期扩展绿色空间规划与建设的思路,助力自然和社会空间的协调配合与共同发展。     

可持续生态学

可持续生态学系用生态学原理和方法解决自然与社会经济协调发展问题,或者说生态学不断将人类及其社会经济活动纳入研究范畴而形成的自然科学与社会科学的交叉学科。40年来,我国在可持续生态学研究和实践领域取得了丰硕的成果,一是提出了"社会-经济-自然"复合生态系统理论;二是构建了适应中国国情的可持续发展评价指标体系;三是推进实施了国家可持续发展战略,并在不同时空尺度进行了试点示范;四是将可持续发展的区域生态安全格局和生态风险管理理论与方法应用于城市与区域发展规划中,并利用生态补偿机制推进跨域的生态安全格局建设;五是为国家生态文明建设规划纲要的出台提供了重要的科学支撑,有力地推进了生态文明建设战略的实施;六是系统地研究了全球气候变化对中国生态系统的影响,科学评估了气候变化的现状、趋势及其影响,提出了气候变化的生态适应对策;七是不断推进国家和地方层面的生态省、生态市、生态县建设,创建了不同层次和规模的可持续发展实验区、国家可持续发展议程创新示范区、生态农业试点示范县、生态工业示范园区等。本文从宏观生态学与可持续发展、生态城市与可持续发展、生态产业与可持续发展三个方面评述可持续性生态学的研究进展。可持续生态学的重点研究内容随着时代发展而不断更新,生态文明建设、生态安全格局构建、落实联合国2030可持续发展目标、应对全球环境变化、新型城市化和工业化对生态系统的影响等是当前和未来一段时间的研究热点。     

基于空间优先级的快速城市化地区绿色基础设施网络构建——以南京市浦口区为例

绿色基础设施是一个由自然区域和其他开放空间相互联系的网络。在城市空间极为有限的情况下,如何有效构建城市绿色基础设施网络并识别那些具关键性景观生态功能的网络要素显得极为重要。为了给城市绿色基础设施网络的建设和管理提供新的建模与分析理念,以快速城市化的南京市浦口区为例,采用MSPA方法并结合景观连通性指数,遴选出了对维持景观连通性贡献最大的生境斑块作为绿色基础设施网络的网络中心,进而采用最小路径方法构建了研究区潜在的绿色基础设施网络,并尝试利用空间句法分析,基于结构优化视角对绿色基础设施网络进行优先级的识别,从而使绿色基础设施网络的构建更科学。研究结果可为快速城市化地区绿色基础设施网络的构建提供一种研究思路与方法,对绿色基础设施网络要素的优先级评价也具有一定的借鉴意义。     

绿色基础设施的洪水调节服务供需测度研究进展

绿色基础设施(green infrastructure, GI)可提供高效且可获取的洪水调节服务,其供需测度是提升服务水平的基础与前提,可为城市土地利用与绿色基础设施规划提供决策依据。以GI洪水调节服务供需为研究对象,梳理GI洪水调节服务供需的概念内涵、主体构成和尺度关系。回顾了GI洪水调节服务供需测度方法,包括土地利用测度法、生态系统测度法和洪水调蓄模型法等供应水平测度方法,以及风险评估法、洪水淹没模型法和经济损失法等需求水平测度方法。基于生态系统服务的供需关系,构建了GI洪水调节服务供需分析框架,通过供需数量均衡和空间匹配将供需关系分为四种情景,对应服务动态平衡、调整服务供需水平和服务流动机制3种调控手段。从服务测度重点、动态变化分析、供需阈值效能、服务流动机制等四个方面提出了未来研究方向,以期对绿色基础设施规划研究和生态系统服务管理与决策研究有所启示。     

西南地区生态系统服务供需历史变化与SSP-RCP情景预测

生态系统服务的供需平衡对实现可持续发展至关重要。为了更好地了解过去气候变化和社会经济发展对生态系统服务的影响,并对未来不同气候和社会经济发展情景做出正确响应,有必要对生态系统服务的供需变化进行系统的评估和预测。研究对我国西南地区2000、2010、2015年的水源涵养、食物生产和固碳3项生态系统服务的供给和需求进行了定量的空间评估,然后基于IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)提出的社会经济发展和气候变化联合情景框架,即SSP-RCP情景(Shared Socio-economic Pathways-Representative Concentration Pathways),对此3项生态系统服务在未来2035年和2050年的供给和需求进行了SSP1-RCP2.6、SSP2-RCP4.5、SSP4-RCP6.0和SSP5-RCP8.5 4个情景下的预测。结果显示,西南地区水源涵养和固碳服务的供给和需求具有显著的空间不匹配特征,且其需求从2000—2015年分别增长了11.49%和252.41%。根据SSP-RCP情景预测结果,水源...     

雄安新区多尺度生态安全格局构建框架

维持城市所处的生态系统格局与过程,使得城市生存和发展所依赖的关键生态系统服务实现供需平衡是保障城市生态安全的根本要求和基本前提。因此,城市生态安全不仅是城市本身的问题,还涉及到城市所处的流域、区域、国家等多个不同的空间尺度,具体由支撑城市及其发展的关键生态系统服务所涉及的生态过程所决定。对生态安全概念及研究进展进行了梳理和分析,在此基础上,提出了一个城市生态安全保障的生态系统服务研究框架,将维持城市生态安全的关键生态系统服务需求分为3个层次：一是水资源供给、食物生产、水质净化等城市生存所依赖的基础资源与基本环境维持相关的服务,二是土壤保持、水源涵养、防风固沙、固碳释氧、生物多样性等生态系统稳定和可持续性维持相关的生态系统稳定和调节类服务,三是生态休闲、微气候调节、降尘减噪、文化审美等人居环境与文化类服务。进而利用该框架,从不同需求层次分别对雄安新区生态安全保障的生态系统服务需求进行了分析,结合其自然地理特征和新区建设的社会经济发展情景,从新区城市、大清河流域和京津冀区域三个尺度提出了雄安新区生态安全格局构建框架,以及相应的保障对策和建议,包括从多尺度进行生态环境调控和管理,打破行政和地域边界限制;关注各尺度各关键生态系统服务的过程,加强生态环境要素的监测和预警;重视新区在人居环境改善层次的生态系统服务需求等。     

城市内涝调节服务供需关键区识别与优先级划分

在全球气候变化和城市化背景下,城市内涝灾害频发,严重危及城市居民的人身安全、财产安全及公共安全。如何精准施策,针对关键区域进行城市内涝调节治理已成为社会各界关注并亟需解决的重要问题。基于生态系统服务供需视角,以径流调节率表征城市内涝调节的供给水平,以胁迫性、暴露性和脆弱性指标表征城市内涝调节的需求水平,构建了完整的技术路线和指标体系,从而识别城市内涝调节供需失衡的关键区,并确定规划干预的优先级。基于此,以岛屿型城市厦门岛为例,使用遥感数据和人口、社会、经济数据,运用ArcMap10.8、ENVI5.3和GeoDA平台,模拟评估了城市街区尺度下城市内涝调节服务的供需水平及空间分布特征。通过供需匹配将研究单元划分为:高供-高需,低供-高需,低供-低需和高供-低需4种类型,并识别出114个供需严重失衡的关键区,该类关键区面临城市内涝调节服务供给短缺的严峻挑战,是未来城市规划过程中需要重点优化的对象。在此基础上,使用优先级指数将关键区划分为5个规划干预优先级,明确了城市内涝治理的优先次序。研究结果为开展具有针对性的城市内涝调节治理实践提供了新的科学依据,同时在解决城市内涝灾害问题,推进以人为核...     

北京城市绿地调蓄雨水径流功能及其价值评估

随着城市化进程的加快,城区不透水面积急剧增加,改变了城市自然水循环。充分认识与发挥城市绿地调蓄雨水径流的积极作用,对于城市生态环境的改善和绿地资源的建设管理具有重要意义。本文以2009年北京城市园林绿地调查数据为基础,采用径流系数法和影子价格法评估了绿地调蓄雨水径流的功能及其价值。结果表明：2009年北京城市绿地生态系统调蓄雨水径流1.54亿m3,单位面积绿地调蓄雨水径流2494 m3/hm2;绿地年调蓄雨水径流价值13.44亿元,约合2.18万元/hm2;不同区县绿地调蓄雨水功能主要受其面积影响,朝阳区绿地调蓄雨水径流及其价值量最高,其次为海淀区、顺义区、丰台区区和通州区绿地,而密云县、怀柔区和门头沟区绿地调蓄雨水径流能力及其价值较低。本研究对于认识北京城市绿地的功能与价值、促进城市绿地的科学管理和建设维护具有一定的指导意义。     

基于SWAT模型的图们江流域蓝绿水资源供需平衡分析

随着经济快速发展和工农业各类用水量大幅增加,对河流的开发程度随之加强,流域水资源可持续利用受到不利影响。从蓝绿水视角出发,基于SWAT模型量化了图们江流域2015—2020年不同时间尺度下的蓝绿水资源并探讨了研究区水资源供需平衡情况。结果表明：研究时段内流域蓝绿水资源均具有明显的季节特征,年均蓝绿水资源量为117.16亿m³,其中蓝水资源量30.14亿m³,绿水资源量87.02亿m³,绿水占水资源量的74.27%。以年为尺度,蓝水资源供需评估指数>1,可利用蓝水资源量基本不能满足其需求量,降水少的年份蓝水资源供需矛盾突出,而绿水资源可以达到供需平衡,其供需评估指数集中在0.1—0.2之间。在月尺度分析中研究区蓝水供需评估指数出现极端值的频率较高,表明该地区蓝水供需不平衡,尤其是可利用蓝水资源一般在每年的7—8月才较为丰富,而蓝水需求用水集中分布于作物生长期,导致蓝水供应与蓝水需求在时间分配上不均衡,且在实际水资源分配中忽略了生态用水;月尺度绿水供需评估指数集中在0.1—0.4之间,有明显的季节变化特征,整体上绿水资...