江苏省县域森林生态安全评价及空间计量分析

通过考察生态区位因素对森林生态安全的影响,建立评价指标体系,研究其空间相关性的内在效应机制,从而实现森林生态安全的评价与监测。以江苏省80个区县为研究对象,基于2000—2015年面板数据,运用熵权法、专家法及模糊物元法计算森林生态安全指数,然后结合气象类指标及地形类指标计算生态区位系数,再用该系数修正森林ESI,同时结合ArcGIS技术、空间相关性分析、SLM与SEM模型得出如下结论:(1)人口密度、单位面积能源消耗量、退耕还林面积占比等指标权重最大;(2)生态区位系数高值区主要分布在江苏南部少数地区,低值区主要分布在江苏东北部;(3)苏南地区森林生态安全状况整体好于苏北及中东部地区;(4)2000—2015年,江苏省67.5%的区县森林ESI呈现出较明显下降趋势,反映出江苏省森林生态安全发展状况不容乐观;(5)江苏省县域森林ESI整体空间相关性显著(P≤0.01),但2000—2015年空间聚集程度有所下降,且Low—Low聚类显著性更强;(6)森林ESI在江苏省县域间为扩散效应与回流效应并存。     

北京市森林生态安全预警时空差异及其驱动机制

主要探讨森林生态安全预警指数演化的时空格局变化及其驱动力机制,以期为推进北京市森林生态安全决策提供理论参考。基于森林生态安全预警指标体系,运用SD模型从区县尺度对北京市2009—2015年森林生态安全预警的时空差异进行分析,并对2015—2030年森林生态安全演变趋势进行预测。结果表明:(1) 2009—2030年,北京市森林生态安全整体呈改善态势。其中,2009—2015年,北京市森林生态安全预警指数呈略有下降态势,但下降速度有限; 2016—2030年,预警指数呈上升趋势。(2)各区县内部差异显著,5个区县的森林生态安全预警指数有所下降,其中海淀区下降幅度最大。2016—2030年,各区县中除海淀区外,预警指数均小幅上升,森林生态安全状况有所改善;但石景山区仍为巨警,海淀和朝阳区为重警。(3)空间上,森林生态安全预警指数从功能拓展区到城市发展新区及生态涵养区,呈现出由低到高的变化趋势,其低值区随着城市化进程的加快而逐渐扩大。生态涵养区的森林生态安全状况明显优于其他地区,发展新区的森林生态安全改善显著,功能区个别地区则有退化迹象。(4)北京市森林生态安全预警指数时空演变特征主要受森林资源、社会经济、自然环境和林业政策等多种因素的综合影响,因而出现森林生态安全演进的阶段性及其区域性差异。     

基于生态区位系数的湖北省森林生态安全评价及重心演变分析

森林是地球生态系统中的重要组成部分,然而随着人类经济与社会的迅速发展,森林生态系统越来越脆弱,这会影响到人类的可持续发展,因此研究森林生态安全具有较强的现实意义。基于湖北省从1999年到2014年的面板数据,首先运用熵权法和模糊物元法计算出森林生态安全指数,然后结合气象类指标和地形类指标计算出生态区位系数,再用此系数来调整森林生态安全指数,还结合了Arc GIS软件和重心分析模型,得出如下结论:(1)生态区位系数最高的区域主要分布在湖北省东部和中部少数区域,最低的区域主要分布在湖北西部,而且生态区位系数与经济发达程度具有一定的耦合性;(2)从这16年间的森林变化来看,森林生态安全最差等级区域的县域增加了100%,反映湖北森林生态安全形势整体不太乐观;(3)丹江口市、松滋市的森林生态安全指数在这16年一直保持上升趋势;(4)森林生态安全重心在1999年至2007年间的迁移方向为从西北到东南;2007年至2014年从东往西迁移,移动速度较快。     

南水北调中线工程水源地南阳市生态安全评价研究

以南水北调中线工程水源地南阳市为研究区，结合统计数据与遥感数据，基于GIS平台和压力-状态-响应（Pressure-State-Response，PSR）模型，选取了16个关键指标，从生态压力、生态状态和生态响应3个方面构建了生态安全评价体系。对2000年、2010年和2015年南阳市-丹江口水库汇水区-水渠缓冲区3个维度的生态安全水平进行评价，并对其时空演变特征进行分析。结果表明：（1）2000年、2010年和2015年，南阳市生态安全指数（Ecological Security Index，ESI）均值分别为48.88、49.76、50.60，丹江口水库汇水区ESI均值分别为51.52、52.80、53.70，干渠周边ESI均值分别为47.98、49.57、51.02，均呈现缓慢增加的趋势，总体上南阳市生态安全水平有所改善。（2）从空间来看，南阳市生态安全水平总体上呈现出西北高、东南低的空间分布特征。2000—2015年，南阳市西部地区整体呈现增加趋势，而东部地区整体呈减小趋势。（3）南阳市各行政单元生态安全水平具有明显的区域差异。2000—2015年，ESI均值最大的是淅川县，最小的是新野县，处于一般安全的区县共6个，较低安全水平的县区共6个。淅川县、内乡县、邓州市和市辖区生态安全水平有所提高，社旗县生态安全水平明显下降。（4）南阳市生态安全水平与生态状态指标的相关性整体较高，与生态响应指标的相关性较低。研究结果可为南水北调水源区其他城市的生态安全建设和规划提供参考。     

基于DPSIR模型的森林生态安全时空间变化研究——以浙江省79个县区为例

森林生态安全对于维持生物多样性、促进经济可持续发展、保障人类生存具有重要影响,本文主要探讨森林生态安全的影响因素以及森林生态安全指数时间与空间变化情况,以期为提高浙江省森林生态安全状况提供理论参考。基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应,Driving force-Pressure-State-Impact-Responses)模型,运用专家法、熵权法等确定浙江省森林生态安全指数,从县区角度对浙江省2000—2015年森林生态安全指数进行计算与分析,并通过绘制森林生态安全指数空间分布图观察森林生态安全空间变化状况。研究结果表明:(1)响应指标权重最大,政府政策作用显著,财政支持效果明显。(2)浙江省森林生态安全等级为较安全,森林生态安全指数分布在0.4—0.5之间,呈现波动式上升趋势。(3)状态指标的影响最明显,其次是压力指标、影响力指标、驱动力指标与响应指标;天然林面积减少是造成状态指标作用下降的主要原因;响应指标受其他指标的相互作用,上升趋势明显;经济发展一定程度上抑制了浙江省森林生态安全环境的改善与指数的提高。(4)浙江省森林生态安全指数地区分布不均匀,西南部地区森林生态安全指数高于东北部地区,县区指数差异明显,受自然环境与经济发展的双重影响。针对上述时空变化情况得出,浙江省应加大政策的扶持力度,增加林业生态建设投资;加快产业转型,实行循环经济,延长企业产业链;加强森林保护区的建设力度,制定相关条例规范人们行为的对策建议。     

中国县域森林生态安全指数——基于5省15个试点县的经验数据

生态安全与国防安全、经济安全、金融安全等已具有同等重要的战略地位,并成为未来社会经济安全的主要约束。森林作为陆地生态系统的主体,其安全程度将影响地球的生态平衡,并决定人类社会经济的可持续发展和未来资源的永续利用。基于森林生态系统与人类社会系统交互的内在机理,从森林生态的自身状态(生态状态指数ECI)与人类活动产生的压力(生态压力指数EPI)两个视角全面考量森林生态系统的安全程度,在此基础上提出森林生态安全状态—压力框架模型,最终设计了森林生态安全指数(ESI)的方法体系。为验证森林生态安全指数理论,本研究选取了5省15个县为森林生态安全评价试点县域,对其1999—2013年森林生态安全状况进行评价,以期为县域森林生态安全评价以及在空间和时间维度上的对比研究提供帮助。     

长江经济带森林生态安全评价及时空演变研究

由于森林生态系统的安全关系到人类的生存与发展,因此本文以长江经济带1107个区县为研究对象,运用熵权法、ArcGIS和GeoDA软件、重心分析模型、空间相关分析来分析长江经济带森林生态安全指数（ESI）,结论如下：（1）森林状态指数中,权重最高的指标为森林火灾受灾率,其次为森林有害生物成灾率和林地面积比率;在森林压力指数中,权重最高的指标为政府林业投入强度,其次为年度造林比例和自然保护区占比。（2）从全域来看,森林ESI值长江上游 > 中游 > 下游,长江南岸高于北岸。长江经济带森林ESI值总体水平较低,但在2000-2015年间总体呈上升趋势。从各省看,云南省森林ESI值最高,上海市森林ESI值最低。在此15年间,湖南省森林ESI值提高幅度最大（19.77%）,江苏省提高幅度最小（0.76%）。（3）各支流流域森林ESI值排序：赣江 > 沅江 > 金沙江 > 乌江 > 湘江 > 汉江 > 嘉陵江 > 岷江。从2000-2015年,八大流域的森林ESI值总体呈上升趋势,其中湘江流域增长幅度最大（20.87%）,而金沙江流域增长幅度最小（3.6%）。（4）森林ESI值的重心先后经历了在从南往西、从西往东北和从东北往南等过程。（5）长江经济带森林ESI值有较为显著的集聚性,森林ESI值High-High集聚区域主要分布在四川省和云南省,Low-Low集聚区县主要分布在上海、江苏和安徽,其次在湖北江汉平原、四川成都平原较为集中。（6）基于以上分析,本文建议：①应注重森林火灾、病虫害防治、林业投资、植树造林等工作。②从全域看,生态修复的重点应放在长江下游。从支流流域来看,岷江、嘉陵江和汉江流域应重点加强森林修复工作。③应在上海、江苏、安徽等Low-Low集聚区域加强植树造林和退耕还林的力度,而在四川、云南、江西和浙江等High-High集聚区域适当发展木材加工和林下种植等产业。     

基于“三生空间”的土地利用功能演变及生态环境响应——以桂西资源富集区为例

分析土地利用功能演变及生态环境响应是区域"三生空间"划定和管控以及生态环境保护的重要依据。以桂西资源富集区为例,基于1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期遥感数据,构建"三生空间"土地利用主导功能分类体系,运用转移矩阵、重心转移和生态环境响应模型分析研究区20年土地利用功能演变特征及生态环境响应情况,结果表明:(1)研究区生态生产空间和生活生产空间面积呈上升趋势,生产生态空间和生态空间面积呈下降趋势。(2)生态生产空间重心转移距离最大,其次是生活生产空间重心,生产生态空间和生态空间重心转移距离较小。(3)研究区生态环境质量指数从1995年的0.6337持续降至2015年的0.6323,整体质量有所下降。(4)以林草地为主要地类的县域生态环境质量较高,重点矿产资源型县域和农产品生产基地生态环境质量较低,城镇化重点县域生态环境质量最低。     

基于探索性空间数据分析和地统计分析的湾区生态安全空间分异及差异化管理——以浙江大湾区为例

湾区是世界一流滨海城市的显著标志，生态安全是湾区可持续发展的基本保障。以浙江大湾区为研究区域，基于生态安全评价，采用探索性空间数据分析(ESDA)和地统计分析(GA)方法揭示生态安全的空间相关性与异质性。结合大湾区生态安全空间特征、未来土地利用管理和行政单元的空间分布提出生态保护的差异化管理策略，为大湾区经济社会发展及生态安全保障提供理论支撑。结果表明：(1)生态安全呈现出“北低南高”的分布格局，生态安全区占比71.7%,生态系统整体较安全。(2)生态安全莫兰指数Moran′I值达0.878,“热点”区域占比50.65%,空间正相关性显著。结构性变异在生态安全空间分布中占据主导，宁波、绍兴受结构性变异和随机性变异的综合影响，人口密度、产业布局是影响生态安全空间异质性的主要随机因素。(3)城市发展类型分为优先发展区、综合开发区和生态保护区，其中优先发展区和综合开发区是大湾区经济发展重点区域，生态保护区是保障大湾区生态安全的关键区域，未来城市管理者应对生态环境分区管理，落实差异化管控措施。     

山西省生态安全时空演变特征及影响因素

基于压力-状态-响应模型（PSR），运用综合权重法对山西省2000-2018年的生态安全水平进行综合评价并分析其时空演变特征，采用Dagum基尼系数测度生态安全水平的区域差异与来源，利用空间计量模型进行影响因素探究。研究发现：2000-2018年山西省生态安全综合指数呈逐年增长趋势，生态环境改善明显，总体生态安全水平较低，不同行政单元尺度下增幅表现为省域 > 市域 > 县域。县域生态安全在空间上呈"带状"分布，呈现由中部向南北两侧递减的非均衡化空间格局，空间上集聚程度在增强。县域生态安全水平空间上存在非均衡性特征，非均衡性程度不断下降，空间差异的主要来源是子群间差异，并呈现明显的空间溢出效应，经济规模、人口密度、城镇化率、NDVI、高程是影响县域生态安全空间演变的关键因素。生态安全水平空间特征存在尺度效应，研究尺度越大，尺度效应的作用越大，需要在更大范围内维持生态系统功能的完整与可持续性的平衡。县域生态安全水平演化存在路径依赖现象，需创新发展模式摆脱路径依赖，实现路径突破。在经济发展的基础上维持生态系统相对稳定状态与人类社会经济持续发展之间的平衡，是促进区域生态安全水平提升，维持人与自然和谐相处的关键。     

基于生态网络的江苏省生态空间连通性变化研究

经济社会高速发展背景下,人类土地利用强度加大,部分地区生境斑块趋于破碎,生物交流通道趋于阻断,研究生态空间连通性变化,有针对性的进行保护和修复,对区域可持续发展意义重大。研究以江苏省为例,采用形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA）方法分析景观格局变化并识别重要生态源地破碎与新增情况,利用最小累积阻力（Minimum Cumulative Resistance,MCR）模型构建生态网络并分析生态空间连通性。研究选取整体连通性指数量化斑块/廊道的相对重要性;结合生态网络结构,具体分析廊道连通性的变化、原因及其影响;并运用电路理论、障碍改善方法识别廊道维护与疏通关键点,提出生态网络保护和修复建议。研究结果表明：（1）2000-2015年,江苏省生态网络呈现西密东疏的格局,局部地区生态节点破碎12处,新增5处,源地斑块整体趋于破碎;（2）新沂市马陵山风景区等6处节点的破碎使北部生态网络多条廊道结构功能下降,亟须修复;（3）因沿河防护林及道路林网建设,中部网络与北部网络间廊道连通性有所改善,但缺乏中间节点;（4）丹阳市打雁山丘陵节点的破碎使南部网络与长江湿地间联系削弱,宁镇山脉的结构重要性相对凸显;（5）东部沿海滩涂节点与其他节点间的联系尚处于薄弱状态,有待改善;（6）建议修复生态节点7处,新增生态节点7处,建设踏脚石44处,维护廊道关键点18处,疏通其中5处。     

基于空间距离指数的中国西北干旱内陆河流域生态敏感性时空演变特征——以石羊河流域为例

生态敏感性是生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的反映程度及生态环境问题发生难易程度和可能性大小的重要因素之一。以中国西北地区典型的干旱内陆河流域-石羊河流域为例,通过借鉴前人研究成果及实地调查研究,将石羊河流域生态敏感性分为生态风险敏感性、水土流失敏感性和生物多样性敏感性三个方面,并系统构建生态风险敏感性指数、水土流失敏感性指数和生物多样性敏感性指数三个定量评价指标,对石羊河流域综合生态敏感性进行研究。并通过格网编码、圈层分析,探讨近30年石羊河流域生态敏感性的时空变化。研究结果表明:(1)1987—2016年间石羊河流域生态敏感性总体上逐年降低,综合生态敏感性指数(Comprehensive ecological sensitivity index,CESI)值从1987年的1.143上升到2016年的1.287,反映出流域生态环境当前还是向着可持续发展的方向发展;(2)流域生态敏感性整体偏高,常年极度敏感区和常年重度敏感区占流域总面积的42.26%。此外,敏感性空间分异明显,流域上游及下游荒漠区敏感性相对稳定,中下游绿洲区敏感性波动变化较为频繁,且波动变化区占总面积的51.24%,这表明流域生态敏感性与人类活动及工农业生产有较为密切的关系;(3)目前流域生态敏感性整体趋于好转,但局部地区有恶化的趋势,敏感性波动降低的区域面积为11693.57km~2,占流域总面积的28.82%,敏感性波动升高的区域面积为9099.66km~2,占流域总面积的22.43%,这表明一方面在国家宏观政策的引导下,当地在生态环境保护方面做了大量工作,另一方面也表现出在全球生态环境逐渐恶化的大背景下,当地的生态环境治理工作仍然任重道远。     

西北干旱区生态脆弱性时空演变分析

西部大开发政策实施以来,随着社会经济的发展和环境政策的调整,西北干旱区生态环境发生深刻变化。基于西北干旱区生态本底特征,选取土壤、地形、气候并结合夜间灯光数据构建西北干旱区生态脆弱性评价体系,运用空间主成分分析法（SPCA）、地理探测器对西北干旱区2000、2007、2012、2018年生态脆弱性时空演变及驱动力进行分析。结果表明：（1）从西北干旱区生态脆弱性时空演变特征来看,研究区生态脆弱性以重度脆弱性为主;从不同土地利用脆弱性来看,微度脆弱区以草地、林地为主,轻度脆弱区以草地为主,中度脆弱区和重度脆弱区以未利用地为主,18年来研究区生态脆弱性整体保持不变;（2）影响西北干旱区生态脆弱性分异的主导因素包括土壤有机质含量、地形位指数、气温、降水、夜间灯光指数,各因素对生态脆弱性的平均决定力分别为0.63、0.36、0.27、0.26和0.22。（3）基于生态脆弱性监测结果和驱动因素分析,将西北干旱区划分为5个生态功能区：生态核心保护区、生态综合监测区、生态优化关注区、生态恢复治理区、生态潜在治理区,并提出相应管理方案。研究可以为干旱区生态环境保护提供借鉴。     

流域景观结构的城市化影响与生态风险评价

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003、2009年两期遥感影像数据为基本信息,在构建生态风险指数的基础上,利用ARCGIS的空间分析功能,揭示了城市化对研究区景观结构的影响,生态风险的时空变化以及城市化与生态风险之间的关系。结果表明：2003-2009年,城市化过程使流域的景观结构发生较大变化,建设用地大幅增加,分离度降低,而耕地则大幅减少,耕地、水域、草地等景观类型的分离度、破碎度增加;流域生态风险程度从中度/低风险向中度/较高风险转变,生态风险有增加的趋势;生态风险的空间差异明显,生态风险较低的区域主要集中在流域南部青龙山一带,较高的区域主要集中在西北部地区,中度风险区集中在流域中部的平原农业区;城市化对生态风险的正效应明显,生态风险随着城市化水平的增加而升高。     

北京市域生态敏感性综合评价

区域生态敏感性评价对于制定区域环境政策,有效进行环境管理具有重要作用.在综述当前生态敏感性评价研究的基础上,综合考虑自然和人文两大类影响因子,构建了反映对水土流失、河流水量水质、土地沙化、泥石流、采矿、路网、濒危物种不同敏感程度的7个指标,运用地理信息系统和遥感技术,综合分析和评价了北京市域生态敏感性程度及其空间分布状况.结果表明,高生态敏感区主要有两类,分别分布于北京东北-西南走向的山区-平原过渡地带和永定河、潮白河、北运河、大石河河岸带,此外,大兴南部也有集中分布.中敏感区除分布于上述高敏感区外围以外,还集中分布于怀柔中部的红螺山、云蒙山地区和门头沟妙峰山地区.不敏感区则主要集中在怀柔、延庆的北部山区,其余地区为低敏感区.敏感性程度的空间变化基本规律是:在山区,从平原-山区过渡地带沿西北方向朝低山区和中山区衰减,在平原,则沿河道两侧向外围衰减.在评价的基础上,尝试提出了环境保育和生态建设的相关对策.     

广义森林生态效益货币量的空间模型分析

从广义森林生态效益计量概念出发,提出了广义森林生态效益货币量和森林生态环境空间的定义。根据广义森林生态环境的空间模型分析概念和实现空间模型分析的3个基本条件,采用Arcview和Autocad图形向GIS空间数据转换的方法对1986、1949和1896年黑龙江省森林资源空间图形资料和反推的小班资源数据库,通过环境图象叠置分析获得森林资源与环境的空间图象,建立广义森林生态效益经济计量模型,由此实现广义森林生态效益的GIS空间分析。结果表明：森林生态效益货币量的分布近似呈正态分布,各森林生态效益经济总量各占一定比重。利用GIS空间分析功能作出的黑龙江省森林生态效益主产区的空间分布图显示,黑龙江省森林生态效益的主产区主要分布在镜泊湖、兴凯湖、汤旺河、嫩江等江河的源头。通过分析黑龙江省森林生态效益货币总量的动态,得出1986年的黑龙江省森林生态效益比1949年下降38％,比原生状态的1896年下降59％。森林生态效益的下降与森林资源的数量和质量的下降呈正相关,森林生态效益的变化总是要滞后于森林资源的变化。     

基于GIS的石渠虫草气候生态适宜性区划

根据虫草生物学特性,结合当地农业气候资源时空分布特征与虫草资源调查资料,以海拔、年平均气温、年平均降水量、植被、土壤为主导指标,地形坡度为辅助指标,作为虫草资源适宜性区划的主要依据,应用数理统计分析法、集优法、地理信息系统(GIS)空间分析方法对石渠虫草的气候生态适宜性及空间分布进行分析.结果表明:石渠县大部分乡镇出产虫草,但是分布区破碎分散,呈零星片状和块状,主要分布在石渠县东部、西部的部分乡镇,以及中部扎曲流域两岸部分乡镇;石渠虫草分布的适宜区海拔4000~4700 m,年平均气温-2.5~3℃,年降水量550~850 mm,生长环境一般为疏水性好、坡度15°~50°的高山草甸、亚高山草甸,适宜区生长环境和气象条件有利于取食植物和蝙蝠蛾的生长发育;不适宜区在河流宽谷区、牧区、湿地或雪线以上的高山区.     

生态网络视角下武汉市湿地生态格局分析

城市湿地是城市发展的重要生态保障。快速城市化进程导致湿地景观破碎化,威胁湿地生态系统安全。生态网络通过廊道连接重要生境斑块,基于生态网络分析城市湿地生态格局,不仅可了解湿地的空间分布情况,还可反映湿地系统的结构与连通性特征。以武汉市为研究区,利用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis, MSPA)方法识别湿地源地,结合地表景观类型、地形坡度及人类活动强度因素构建综合阻力面,采用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance, MCR)提取生态廊道构建湿地生态网络,最后对网络进行重要性分级。分析网络的结构及区域特征,结果表明:武汉市湿地规模较大,但破碎化严重且空间分布不均;网络空间结构不完备但景观结构良好,重要廊道多位于城市边缘斑块间且集中分布在南部地区;各区域湿地格局特征不同,江夏区及汉南区湿地资源丰富且斑块质量高,廊道分布多且景观结构较好但重要性不高,黄陂区及东西湖区湿地总量少且形态破碎,区内廊道少、重要性低且景观结构有待改善,新洲区湿地规模小,廊道分布较少且景观结构不完善,但湿地及廊道重要性均较高。研究结果将为武汉市湿地保护与建设工作提供科学依据。