基于DPSIR模型的国家大型煤电基地生态效应评估指标体系

国家大型煤电基地的规划建设是《中国国民经济和社会发展"十二五"规划纲要》中的重要内容,也是我国未来能源发展战略的重要举措。随着社会经济的不断发展,对人类活动生态效应的评估也越来越受到关注,对国家大型煤电基地生态效应的评估是确保煤电基地区域可持续发展的重要步骤。我国煤电基地多分布在北部干旱半干旱的生态脆弱区,区域生态环境直接影响到我国京津唐、东北城市群、华北东北两个主要粮食基地的生态安全,乃至直接影响到国家生态安全。因此,对国家大型煤电基地生态效应进行科学评估至关重要。基于DPSIR(驱动力Driving force—压力Pressure—状态State—影响Impact—响应Response)概念模型,以内蒙古锡林郭勒盟煤电基地为主要研究区域,从社会经济、资源能源、生态环境三个相关系统中梳理出43个评估指标,构建了国家大型煤电基地生态效应评估指标体系,以期科学评估国家大型煤电基地建设运营过程中的生态效应。     

东部草原区煤电基地开发生态修复技术研究

本项目为"十三五"国家重点研发计划批复项目(2016YFC0501100)。针对我国东部草原区大型煤电基地开发生态修复技术需求和工程实施难题,聚焦煤炭开发对草原生态(水、土壤、植被)的影响机理及累积效应、区域生态稳定性与生态安全协调机制两大科学问题,运用生态学、采矿学、环境科学、草叶科学等多学科方法,采用理论分析、调查监测、试验研究相结合的综合手段,厘清煤炭开发对地下水和植被种群的影响边界、程度及累计效应,研发生态效应评价、区域水资源动态监测、水资源保护利用、煤矿土地整治、微生物联合修复、景观生态恢复等15项关键技术,形成基础理论、关键技术和工程示范一体化体系,创立东部草原区生态修复模式,在呼盟和锡盟煤炭开发基地进行集中工程示范,为我国东部草原区煤炭开发与生态修复提供理论和技术支撑。     

锡林郭勒盟煤电基地开发生态脆弱性评价

内蒙古锡林郭勒盟国家大型煤电基地的建设,对我国华北和华东区域能源安全具有重要的作用。但随着锡盟大型煤电基地的开发,其对锡林郭勒盟这一具有重要生态屏障功能的典型草原区的生态环境造成不利影响。通过对区域生态敏感性、生态弹性及生态压力的系统研究,建立了基于生态敏感性、生态弹性及生态压力的生态脆弱性评价模型,对该区域生态脆弱性进行了评价。结果表明,锡盟地区总体生态环境质量较好,但呈现由东北向西南递减的特征。研究为锡林郭勒盟国家大型煤电基地的开发建设,区域协调发展与生态环境保护提供理论支持。     

基于解释结构模型的煤电一体化开发生态环境累积效应识别

为了对煤电一体化开发的生态环境累积效应进行识别与分析,从煤电一体化开发的主要开采建设活动、土壤环境、水资源、大气环境、生物、景观、生态7方面共筛选出29个生态环境因子,综合文献调查、专家调查问卷与访谈等方法,分析了各生态环境因子之间的相互作用关系.运用解释结构模型(ISM)分析了各因子间的关联关系与层次结构,揭示了不同开发建设活动产生累积效应的途径.结合具体的评价与管理需求,提出了煤电一体化开发生态环境累积效应研究与评估整体框架.研究结果可以为煤电一体化开发的规划与管理提供一定的理论基础与技术手段.     

景感生态学在煤电基地生态建设与管理中的应用

煤电基地的开发对中国能源利用格局具有深远的影响,是煤炭行业发展的重要方向,但也对生态环境提出了严峻的挑战。在我国煤电基地的生态建设中,基于景观生态学的应用研究较多,缺乏对居民感知、愿景和福祉等方面的联系和研究。以内蒙古锡林郭勒煤电基地为例,在分析因煤电基地的开发建设而导致的生态环境问题基础上,运用景感生态学的理论和方法,从煤电基地的景感营造、景感修复、景感保护监测管理、生态文明的建设共4个方面进行了分析,为煤电基地的生态建设、保护与管理提出了具有建设性的措施和建议。结合生态环境物联网对所选景感指标的监测、谜码数据平台的评价分析及预警系统,对实现煤电基地的生态健康保障、生态服务提升、以及居民愿景和福祉的提高有着重要意义,为实现区域可持续发展的目标提供了有效措施。本研究为煤电基地相关区域的生态建设、保护与管理提供科学依据和有效对策,为后续相关研究打下基础。     

多元驱动下水生态承载力评价方法与应用——以京津冀地区为例

水生态承载力通常是指在维持水生态系统自身及其支持系统健康的前提下,基于一定的生态保护和承载目标,自然水生态系统所能支撑的人类活动的阈值。从水生态承载力的概念出发,基于水资源、水环境和社会经济等要素,筛选出水资源利用率、污水处理率、万元GDP用水量等16个指标对水生态承载力评价的多元耦合作用进行分析,量化驱动因子与水生态承载力之间的关联度,建立了具有多元驱动功能的粒子群引力搜索算法-投影追踪(PSOGSA-PP)水生态承载力评价模型。并以京津冀地区为例,解析了区域水资源和水环境的生态效益,以及经济社会效益最大化的内在驱动,评价了水生态承载力并阐明其影响因素。进一步设定不同时间段的水生态承载力情景方案,通过具有较高寻优精度和较好算法执行能力的粒子群引力搜索算法,利用最佳投影方向a→分别计算分级标准阈值的投影值z'(i)和评价实例的投影值z″(i),基于投影值z'(i)构造水生态承载力评价等级,实现了水生态承载力的分级评价,结果表明,在多元因子共同驱动下,2008年—2030年京津冀所属13个地区的水生态承载力在波动中呈好转趋势,逐步由Ⅳ级(超载)、Ⅴ级(严重超载)向趋于Ⅱ级(比较理想)状态的演变,张家口市始终保持着Ⅱ级水平,并在2030年达到Ⅰ级(理想)的临界值。研究成果将为京津冀一体化的水资源开发利用与水源生态涵养提供重要的决策支持。     

我国大型煤炭基地建设的生态恢复技术研究综述

煤炭能源是我国的主体能源,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。煤炭工业是关系我国经济发展和能源供应安全的重要基础产业。由于受传统发展观的影响,煤炭工业一直存在生产粗放、安全事故频发、资源浪费严重、环境治理和管理滞后等问题。我国大型煤炭基地的建设对提高煤炭供应保障能力起到了关键支撑作用。因此,从区域可持续发展的角度出发,加强矿区的生态恢复,深化煤炭资源的开发利用和环境保护,对促进国家和区域生态环境与社会经济的可持续发展,构建和谐矿区,确保区域乃至全国的生态安全特别是能源安全具有重要的意义。介绍了国家大型煤炭基地的发展历程、分布和开发现状,以及煤炭开采利用带来的一系列生态环境问题,重点阐述了当前我国煤炭基地建设的关键生态恢复技术体系,并从生态恢复与环境管理的角度提出我国大型煤炭基地的可持续发展建议。     

基于四象限模型的生态系统服务与人类活动强度关联性分析--以皖南国际旅游文化示范区为例

运用空间热点分析定量分析了生态系统服务在不同尺度上的空间分异特征,基于四象限模型对生态质量进行评价,并采用地理探测器探讨影响其空间分异的主要驱动因素。结果表明:(1)生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)存在显著的空间异质性,分布格局呈现空间自相关性,冷热点分布具有明显尺度效应。(2)示范区人类活动强度与ESV耦合程度基本协调一致,生态质量总体状况较好。人类活动强度与ESV耦合程度因研究尺度不同而存在一定差异。(3)各探测因子的解释力在县域和乡镇尺度上存在显著差异,社会经济驱动因素在县域尺度上解释力大于乡镇尺度。各驱动因子之间存在明显的协同增强效应,双因子交互作用增强了对ESV空间分异的解释力。     

锡林郭勒盟煤电基地大气环境容量分析及预测

内蒙古锡林郭勒盟国家大型煤电基地既是我国经济发展和区域能源安全的重要基地,又是近首都生态重要屏障保障区域,该区域的生态环境建设直接关系到国家生态安全。选取锡林郭勒盟煤电基地为研究对象,以研究区内各大气污染物排放数据为基础,对照大气环境功能区划,研究大气环境容量。首先绘制了各主要污染物的区域空间分布图,结合功能区大气质量标准得到了锡林郭勒盟环境容量和承载力的空间分布结果。在此研究基础上,按不同目标情景(低标准、中等标准、高标准)进行了区域大气环境承载力的预测,分析了各区域的环境保护对策。为锡盟国家煤电基地建设和生态保护及区域可持续发展提供科学依据。     

厦门海湾型城市发展累积生态效应动态评价

港湾地区的快速城市化使港湾湿地生态系统及其生产功能和服务功能发生急剧改变并在时间和空间上产生累积效应。以具有典型意义的厦门港湾湿地为研究对象，采用系统动力学方法，定性分析系统因子因果反馈关系，筛选港湾湿地水动力环境、水质环境、生物生态环境、地形地貌、景观环境作为厦门海湾型城市发展的累积生态效应指示因子。通过调整模型的相关政策变量及组合，仿真模拟了不同发展策略下厦门港湾湿地的累积生态效应，并结合灰色评估模型对累积生态效应进行量化，得出不同发展策略的累积生态效应指数，并对模型进行了模型验证与敏感性分析。设计三大未来发展情景，即基准情景（BS）、发展规划情景（S1）、生态城市发展情景（S2）。模型模拟结果表明：基准情景下2020年厦门城市发展对港湾湿地的累积生态效应指数为0.61;发展规划情景下对港湾湿地的累积生态效应指数为0.37;生态城市发展情景下对港湾湿地的累积生态效应指数为0.30，相对基准情景下可减少累积生态效应50%，建议厦门市按照海湾型生态城市模式进行发展。     

基于系统动力学的重庆三峡库区生态安全情景模拟及指标阈值确定

根据重庆三峡库区生态系统的特征,建立了经济子系统、人口子系统和环境子系统的系统动力学模型,并在此基础上确定了其模型的主要参数和反馈关系,通过历史值与仿真值的对比进行了检验。选择了可持续发展型、资源衰竭型和自然状态型3种情景进行模拟最终确定其生态安全的指标阈值,并将其确定的阈值应用于生态安全评价指标,得出重庆三峡库区生态安全指标的综合得分,由此看出库区生态安全呈逐年递增的趋势,但仍然处于较为敏感的时期,需要相关部门的配合,从而最终实现库区的可持续发展。     

河西走廊山地-绿洲-荒漠复合系统耦合的景观生态学机制

系统耦合的基础为非生物环境的空间异质性,基本条件为具有类型相同并且相互连通的廓道,系统耦合的景观生态学机制为非生物环境的空间分异和各种干扰导致的景观异质化,各种干扰是系统耦合的介质,系统耦合从本质上可以被看作尺度变大过程中景观组分的融合与性质转换的过程,系统耦合根据干扰的性质可以分为自然耦合和人为耦合2类,自然耦合是人为耦合的基础,系统生态生产力的提高取决于人为耦合的优化过程。     

提升生态系统质量和稳定性的生态学原理及技术途径之探讨

提升生态系统质量和稳定性是国家生态环境建设的迫切任务,但生态系统质量及其稳定性的生态学原理是亟待阐述的生态学难题。本文在梳理生态系统质量和稳定性的影响因素及其相互作用关系基础上,从生物集聚与结构嵌套的自组织、生态要素关联及生态过程耦合、生态系统整体性及功能涌现、生态服务外溢及功效权衡、资源供给能力和环境适宜性的协同互作、自然变化和人类活动交互影响等视角,论述了生态系统质量及其稳定性演变的生态学原理,并围绕生态系统宏观格局调整、自然保护地体系建设、区域复合生态系统综合管理、退化生态系统恢复、受损生态系统重建、典型生态系统过程管理等层级,提出了提升生态系统质量及其稳定性的技术途径与管理策略。     

秦巴特困区生态脆弱性与经济贫困的耦合关系——以陕西省山阳县为例

以国家扶贫开发重点县山阳县为例,采用遥感与地理信息技术对研究区的生态脆弱性进行定量评价,并构建以行政村为单元的经济贫困评价指标体系,以此分析研究区生态脆弱性与经济贫困耦合协调度的空间分异特征。研究结果表明:①山阳县生态脆弱性整体处于中等偏高水平,生态脆弱性高的地区集中分布在人类活动频繁的河川地带和水土流失严重的低山区;②贫困程度整体较深,地形条件、资源丰度、交通通达性及经济区位的综合差异形成了山阳县经济贫困的空间分布格局;③将山阳县生态脆弱性与经济贫困的耦合关系分为失调共损型、失调环境滞后型、失调经济滞后型、协调同步型、协调环境滞后型及协调经济滞后型六种类型,协调同步型行政村比例仅为13.0%,生态脆弱性与经济贫困的耦合协调度整体较低;④失调共损型、协调同步型及协调环境滞后型空间分布较分散,失调环境滞后型、失调经济滞后型及协调经济滞后型有明显的集聚区,失调环境滞后型和协调经济滞后型集中分布在低山河谷区,失调经济滞后型集中分布在海拔1000 m以上的偏远山区。     

江苏省自然遗产地生态网络的构建与优化

自然遗产地是生物的重要栖息场所,而生态网络是连接自然遗产地的有效途径,如何有效和合理地构建自然遗产地之间的生态廊道,连接破碎生境,对保护自然遗产地生物多样性和区域生态安全具有重要意义。在Arc GIS 9.3的技术支持下,通过合理估算阻力阈值,采用最小耗费距离模型分析方法,构建江苏省省域范围内的自然遗产地生态网络保护体系,并在网络连通性指数分析方法的基础上对生态网络的连通性和有效性进行评价,针对性地提出自然遗产地生态网络的优化措施。研究结果表明:78.28%的林地、88.70%的滩涂滩地、94.37%的草地是自然遗产地生态网络的主要景观组成结构;自然遗产斑块本身对生态网络的构建有较大影响,其中面积较大、长条型的斑块对维持景观连通性的重要性程度贡献较大;研究区现状整体生态连通性指数仅0.001—0.003,连通性水平较差,通过构建生态网络,整体连通性水平可提高到0.044—0.046,可能连通性水平可达到0.074,表明自然遗产廊道的构建可提高景观的连通性水平;在现有生态网络结构的基础上,增加破碎斑块间的生态连接是优化生态网络体系的可行性策略。     

海岛生态物联网建设:概念和模型

海岛是自然资源的重要组成部分,但由于受海洋影响强烈、海岛空间有限而生态脆弱性明显,应加强保护。保护的前提则需要掌握海岛生态本底现状及未来发展、变化趋势等信息,海岛生态物联网监测则能够为实现这一需求提供重要支撑。本文在前人相关研究的基础上,概述了海岛生态物联网的概念,即基于物联网技术对海岛生态系统开展自动、实时、长期监测并获取海岛生物、非生物、生态安全等信息以掌握海岛生态系统在自然和人为活动干扰下的变化规律与机制,评估海岛生态状况以作出相应决策和开展海岛生态学研究的基础网络体系;结合海岛特点构建了海岛生态物联网概念模型,形成了由生态要素监测层、数据采集层、存储层、网络传输层、能源保障层、保密层、应用层等7部分构成的监测体系;海岛生态物联网在前期构建、监测内容、数据管理、建设及维护、数据应用等方面具有区别于其他物联网的特征。以广东典型小海岛——三角岛为例展示了海岛生态物联网概念模型在具体海岛上的构建应用,为下一步开展三角岛生态物联网的实践应用及管理提供基础参考,为海岛生态监测和生态物联网建设提供理论和实践参考,并有助于未来海岛生态物联网建设的研究。     

生态阈值研究进展

生态阈值是指生态系统从一种状态快速转变为另一种状态的某个点或一段区间，推动这种转变的动力来自某个或多个关键生态因子微弱的附加改变。生态阈值现象普遍存在于自然生态系统中。主要有两种类型：生态阈值点（ecological threshold point）和生态阈值带（ecological threshold zone）。在生态阈值点前后，生态系统的特性、功能或过程发生迅速的改变。生态阈值带暗含了生态系统从一种稳定状态到另一稳定状态逐渐转换的过程，而不像点型阈值那样发生突然的转变。后者在自然界中可能更为普遍。在自然资源保护和生态系统可持续管理中，生态阈值研究有着重要的理论和实践意义，受到生态学和相关学科的密切关注。其研究已经在森林、草原、湖泊、海洋等生态系统，从不同角度，针对不同生态因子广泛开展。由于生态因子相互作用的复杂性，有关生态阈值的性质及其在不同空间尺度上的联系仍然存在很大的不确定性。在未来的研究中必须加强综合和定量化研究，进一步提高应用生态阈值的能力。在全球变化和生态响应研究领域，生态阈值研究将会有更大的发展空间。     

Modeling and Optimization of a Coal‐Chemical Eco‐industrial System in China

China is coal dependent, and this situation will persist for a long time. Because more and more attention has been paid to energy security, the coal‐chemical industry has become a hot topic and has developed quickly. To improve efficiency and reduce emissions, industrial symbiosis (IS) can be introduced when establishing a coal‐chemical eco‐industrial system to achieve harmonious development between nature, industry, and society. In order to learn the influence of IS on the current industrial system, a model of coal‐chemical eco‐industrial systems was built. Using scenario optimization and linear programming, the behaviors and optimal industrial structures of the system under different scenario settings were compared, and industrial ecological analysis was performed. By comparative analysis, results showed that the greatest proportional decrease in the use of coal for coking was 15% compared with actual data for 2005. The resource‐productivity and eco‐productivity were 828 yuan/ton and 2.51, which are much higher than the values of 548 yuan/ton and 1.23 in 2005. The symbiosis index and the link density were found to be 0.675 and 1.67, compared with 0.588 and 0.94 in 2005. Research results showed that the coal‐chemical eco‐industrial system achieved a high value‐added utilization of coal and an updated product profile. Such systems will constitute the main direction and the inevitable trend of China's coal utilization in the future, which will reduce the harm to the environment from increased coal use and benefit the energy industry, the economy, and society.     

山东省自然生态空间系统化识别与差异化管控研究

在城市化背景下,生态系统受到来自人类社会日益严重的威胁,自然生态空间遭到破坏。对自然生态空间进行识别与管控可以更好地建设和保护国土空间生态资源,促进生态保护与社会经济耦合协同发展,保障区域的生态安全。融合多源数据及方法,从生态服务重要性和生态环境敏感性两方面评价和识别生态源地的空间范围;基于最小累积阻力模型（Minimum Cumulative Resistance,MCR）提取关键和优化生态廊道,系统化识别山东省自然生态空间并进行差异化管控。研究结果表明：山东省生态源地集中分布在鲁中山区和胶东半岛地区,总面积为21165.10 km²,关键生态廊道和优化生态廊道长度分别为1078.32、511.25 km,土地利用类型以耕地和林地为主,主要分布在鲁中山区和鲁北平原区,可形成联系紧密的生态网络。本研究将自然生态空间划分为生态源地、生态保育区、其它生态用地三种类型,根据不同空间类型提出具有针对性的分类管控措施,为自然生态空间的系统化识别与管控提供理论参考和方法保障,能够更好地实现省级国土空间规划的战略性、协调性目标。