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。     

全球四大湾区生态环境综合评价研究

全球四大湾区既是经济发达区,也是生态环境脆弱区,对全球可持续发展至关重要。粤港澳大湾区的生态环境问题正在限制其可持续发展,有碍于全面建成国际一流湾区目标的实现。然而,过去的研究对生态环境方面关注较少,缺少湾区生态环境综合评价体系的构建。通过综合国内外统计和遥感多源数据,建立四大湾区生态环境评价数据库;围绕生态质量,环境质量和资源利用效率建立指标体系,构建湾区生态环境综合评价指数。结果表明：2015年,生态环境综合评价,东京湾区 > 旧金山湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区;生态质量,纽约湾区 > 旧金山湾区 > 粤港澳大湾区 > 东京湾区;环境质量,旧金山湾区 > 东京湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区;资源利用效率,东京湾区 > 旧金山湾区 > 纽约湾区 > 粤港澳大湾区。2005-2015年,粤港澳大湾区环境质量增速缓慢,在生态质量和资源利用效率增幅排名首位。旧金山湾区和纽约湾区优势在生态和环境质量,短板在资源利用效率;东京湾区在资源利用效率方面优势明显,短板在生态质量;综合来看,粤港澳大湾区与其他湾区都存在差距。研究建议粤港澳大湾区从生态空间、生态环境治理和资源利用方面,吸取发达国家湾区的经验。     

粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架

粤港澳大湾区是全球四大湾区之一，也是我国重要的战略发展区，具有极强的开放性、经济性、生态性、社会性、海洋性和系统性特征，具有重要的理论和实践研究价值。海岸带生态系统是粤港澳大湾区重要的生态系统类型之一。受快速城市化的影响，粤港澳大湾区海岸带生态系统存在诸多问题，这些问题已成为影响陆海生态安全的重要因素。海岸带生态系统修复是国土空间生态修复的重要组成部分之一。为加快促进粤港澳大湾区海岸带修复，在分析粤港澳大湾区海岸带主要类型与特征基础上，通过剖析其现状海岸带生态修复存在的主要问题，依托山水林田湖草海生命共同体和陆海统筹等系统理念，提出粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架设计思路。基于粤港澳大湾区海岸带生态系统受植被、湿地、水文地质、人类活动、经济发展水平、产业发展特征、香港和澳门特别行政区等影响因素，构建了粤港澳大湾区海岸带生态系统分区、分类、分级修复框架，形成了由珠三角核心区、粤港澳大湾区、珠三角滨海城市群、珠江流域构成的粤港澳大湾区"一核一区一群一流域"海岸带生态系统修复新格局。在此基础上提出了粤港澳大湾区海岸带生态系统修复"十条"。以流域作为生态修复治理的基本单元，将影响海岸带生态系统平衡的多种因素进行分类整理，从生态系统整体性和流域系统性出发，坚持水陆联动、陆海统筹，实施以水为核心的山水林田湖草海一体化修复，从而实现粤港澳大湾区海岸带生态系统修复新目标。通过优化湾区海岸带生态环境，维护湾区海岸带生态平衡，提高湾区海岸带生态安全格局，进而促进粤港澳大湾区的可持续发展和生态文明建设。     

自然生态空间格局构建与规划理论研究

广义的生态空间是指具有自然属性,以提供生态系统服务为主导功能的空间,包括自然生态空间、城镇生态空间和农业生态空间。自然生态空间是指与城镇空间、农业空间并列的,分布在城镇空间与农业空间之外的国土空间,在分布上具有完整性和连续性。探讨了自然生态空间的定义、内涵以及自然生态空间格局构建的理论和技术要点,提出以重要生态功能维护格局、人居环境屏障格局和生物多样性保护格局为主体,构建自然生态空间格局体系的思路。自然生态空间格局构建的最终目的是对国土空间开发行为进行管控,理顺保护与发展的关系,最终达到保护重要生态空间及促进区域可持续发展的目的。在落实生态文明战略、维护国家生态安全的背景下,构建自然生态空间格局对于优化国土空间开发格局,指导生态保护与建设具有重要意义。     

国内外主要湾区生态系统特征、修复理论与技术模式

通过总结粤港澳大湾区、东京湾区和旧金山湾区等国内外主要湾区的生态系统特征、生态修复理论和实践研究进展,在辨析生态修复概念内涵的基础上,基于Meta-Analysis及综合分析方法,分析了生态系统退化机制及驱动因子,归纳总结湾区生态修复的主要理论基础、技术模式及案例。结果表明：（1）国内外三大主要湾区的生态系统特征为森林占比最高,其次是农田和草地占比,城镇占比第三。森林一般分布在湾区外围,城镇分布在湾区内核河口三角洲附近。（2）湾区生态修复理论包括以恢复生态学、景观生态学和复合生态系统生态学为基础的三种修复理论,生态修复的类别分为补救修复、改善修复、生态恢复和复垦等。（3）湾区生态修复技术模式包括主动修复、被动修复和重建等三类技术模式。在总结梳理生态修复理论和技术模式的基础上,结合当前国内生态修复存在问题,本文提出我国和广东省开展生态修复实践的建议和展望,以期为粤港澳大湾区生态修复提供一定的理论指导。     

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。     

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。     

粤港澳大湾区海岸带生态系统保护和修复策略

粤港澳大湾区是我国海岸带高强度开发区域,面临着生态环境质量不高、生态系统受损严重的压力,开展海岸带生态系统保护修复是绿色湾区发展的必然需求。在分析大湾区海岸带基底、生态环境现状及问题的基础上,提出大湾区海岸带生态系统保护修复规划的策略,从以下5个方面构筑粤港澳大湾区海岸带生态系统保护修复规划的体系：一是从陆海污染统筹治理来恢复海域生物生存环境;二是从自然岸线保护、自然保护地体系重构与规范化建设、珍稀濒危物种栖息地保护来加强海岸带生态的保护;三是通过岸线生态修复、典型滨海湿地生态系统（红树林、珊瑚礁、海草床）修复、受损海岛生态修复来构筑生态安全屏障;四是从海堤生态化改造与建设、沿海防护林体系建设和海岸带综合防护工程建设来促进生态减灾协同增效;五是打造智慧海岸带管理服务平台来保障海洋命运共同体健康发展。本研究提出大湾区海岸带生态保护修复策略,期望为大湾区生态建设和环境保护提供参考。     

粤港澳大湾区生态系统服务时空演化及其权衡与协同特征

打造国际一流湾区和世界级城市群的粤港澳大湾区,生态保护、环境优化与城市发展、经济开放具有同等重要地位,掌握其城镇化过程中生态系统及其服务变化状况有助于科学合理、有针对性的制定生态保护修复相关政策。基于2000-2015年粤港澳大湾区生态系统宏观格局变化,分析了大湾区生态系统生产力、水源涵养、土壤保持服务的时空演化特征,进而探讨了供给与调节服务之间的权衡与协同关系。结果表明：（1）森林与农田是大湾区的主体生态系统,面积占大湾区国土面积的54.1%和22.8%,近15年由于城镇面积快速增长（增幅达68.6%）,导致森林、农田、湿地面积不断减少。（2）基于净初级生产力的供给服务量和土壤保持量整体上均呈现轻度增加趋势,特别是江门、肇庆等生态服务主要提供区域;东南部最高、北部次之、中部偏低的水源涵养量,除西北部呈现增加趋势以外,其它区域皆呈现减少趋势;城镇扩张是生态系统供给、调节服务明显减少的主要影响因素。（3）大湾区生态系统供给服务与水源涵养、土壤保持调节服务之间的相关关系均以协同为主,然而,在大湾区东北部和南部的广州、惠州、江门等区域呈现明显的权衡关系,提示大湾区发展过程中,需要在这些呈现权衡关系的区域实施有针对性的生态保护修复措施,优化绿地结构、保护生态空间,减少城镇扩张和不合理的人类活动对生态系统服务的消极影响,建设生态优美、文化繁荣的美丽湾区。     

生态文明理念下长沙市自然生态空间用途管制探索

自然生态空间用途管制, 既是建设美丽国土, 也是发展绿色经济, 更是塑造美好生活。以新时代生态文明理念为指导, 对市域尺度自然生态空间用途管制的关键技术进行深入探索。创建了以“双评估”为基础, 空间聚合优化模型为载体的自然生态空间边界划定方法, 形成了“自上而下”的自然生态空间用途管制二级分区模式, 两项技术在长沙市的实证研究中得到了科学验证。结果表明: (1)长沙市自然生态空间总量约为5791.08 km2, 占国土面积的48.96 %, 主要由林地、草地、湿地、荒地等地类构成; (2)自然生态空间边界范围内, 刚性区域共1116.79 km2, 弹性区域共4674.29 km2, 两者分别占国土面积的9.44 %及39.52 %; (3)刚性自然生态空间下, 生态红线核心区共565.51 km2, 生态红线重要区共551.28 km2, 刚性区域实行正面清单管控, 严禁开发建设; (4)弹性自然生态空间下, 生态保育缓冲区共2625.96 km2, 生态复合发展区共2724.72 km2, 弹性区域实行负面清单管控, 允许适度利用。     

基于地区GDP和人口空间分布的粤港澳大湾区生境质量时空演变研究

经济发展与人口集聚引起的土地利用变化对一个地区的生态环境影响显著,生境质量评价在一定程度上可以反映区域生物多样性的状况。分析地区生境质量与社会经济、人口密度的关系,能够为区域生态安全及可持续发展提供科学依据。运用InVEST模型,以粤港澳大湾区2005、2010、2015、2018年四期土地利用数据分析生境质量的时空演变特征,结合社会经济及人口分布数据探究各地区城市发展与生境质量的权衡关系,并预测2030年大湾区不同情景下生境质量状况。结果表明：（1）2005-2018年粤港澳大湾区整体生境质量逐年降低,呈现出中部低、四周高的环状分布,生境破碎、建设用地增加是生境质量下降的主要原因。（2）珠三角九市生境质量与地区总GDP呈弱负相关,与第一产业产值呈中等正相关,与第二产业产值呈中等负相关,与第三产业产值呈弱正相关。（3）粤港澳大湾区生境质量与人口密度存在较大的不平衡,最主要的空间为高生境质量-低人口密度、低生境质量-高人口密度两种类型。（4）通过空间管制分区,预测2030年大湾区规划保护情景下大湾区平均生境质量较2018上升0.04,达到0.599,生境质量有明显改善。     

基于灰色综合关联分析法的粤港澳大湾区生物医药产业效益研究*

生物医药产业是中国医药制造业的第三大产业,也是粤港澳大湾区重点扶持的新兴高技术产业之一。透视产业主营业务收入与各类指标的关联情况是进一步指导粤港澳大湾区生物医药产业建设规划的必要之举。而灰色综合关联分析法是探索指标间关联程度的重要工具。通过多种权威途径获得粤港澳大湾区生物医药产业规模以上企业数量、企业孵化器数量、新增专利数、自然科学基金立项投入总额、非自然科学基金立项数量、产学研合作项数量六大指标数据。采用灰色关联分析法,将所得数据进行建模并求解,得出这六大指标与粤港澳大湾区生物医药产业主营业务收入的关联度。结果显示,规模以上企业数量与粤港澳大湾区生物医药产业主营业务收入的关联度最高,其次为自然科学基金立项投入总额,再次为产学研合作项数量,非自然科学基金立项数量位列第四,企业孵化器数量、新增专利数分别位列第五、第六。因此,谋求粤港澳大湾区生物医药产业的进一步发展应着重从提高规模以上企业数量、重视自然科学基金投入、加强政产学研合作3个层面入手。     

基于生态安全格局的粤港澳地区陆域空间生态保护修复重点区域识别

区域和景观尺度的生态保护修复应以保障生态安全、促进生态过程实现为目标。将生态安全格局构建、生态连通性修复方法引入国土空间生态修复识别领域,以粤港澳大湾区外延范围——粤港澳地区为研究区,基于生态系统服务重要性和敏感性评价、最小阻力模型、电路理论模型,识别了生态源地、生态廊道及障碍点、生态夹点、生态敏感区,提供了一种中尺度的国土空间生态保护修复重点区域识别研究案例。结果表示:(1)研究区生态源地总面积5.27万km~2,潜在生态廊道138条,共同构成了环绕粤港澳大湾区的环形生态屏障,但局部区域仍存在一定的保护空缺。(2)研究区生态障碍点、生态夹点面积分别为442.7、9.1 km~2,对其进行针对性修复可显著改善生态连通性。(3)研究区生态敏感区共4302.48 km~2,青云山、九连山、起微山等重要生态源地内存在部分生态退化区域,对其进行修复可防范生态风险、提升生态功能。未来应通过空间规划途径对重要源地和生态廊道加强保护监管,对生态节点、生态敏感区、生态退化区进行分区分类修复。研究结果可为未来粤港澳地区生态保护修复工作提供科学参考。     

城市土地利用变化对生态系统服务价值影响的多情景模拟——以深圳市为例

深圳市作为粤港澳大湾区城市化水平最高、经济最为发达区域，其快速变化的土地利用方式对生态系统服务价值产生了深刻影响。基于1995—2015年深圳市土地利用和生态系统服务价值(ESV)变化规律，运用FLUS模型与ESV算法，设定自然发展、城市发展、耕地保护和生态保护4种情景，模拟不同情景下土地利用变化对ESV的影响。结果表明：(1) 1995—2015年转出量最高的地类是草地，草地与林地间存在密切相互转化关系，除建设用地外，其余地类均呈“入不敷出”态势；(2) 1995—2015年ESV总价值的下降趋势由迅猛变化为和缓，调节服务是深圳市最主要的生态系统服务功能，其次则是支持服务功能；(3)秉持粤港澳大湾区建设基本原则，以2035年为目标年，设定了自然发展、城市发展、耕地保护和生态保护四种情景，发现自然发展和城市发展的ESV总价值损失量较高，建筑面积的增加和草地面积的大规模减少成为两情景下生态系统服务价值减少的关键。生态保护情景下，虽然ESV总价值减少趋势并未有效遏制，但减少量明显少于其余三种情景，成为未来深圳市土地利用优化的最优情景。     

粤港澳大湾区水生态修复及展望

水是生态系统物质循环和能量流动的重要纽带,水生态系统修复在区域生态系统修复中起到关键作用。粤港澳大湾区剧烈人类活动对江河湖库生态系统造成破坏和干扰,江河湖库污染严重,水生物减少,导致流域水生态服务功能退化甚至丧失;从生态修复科学内涵出发,判断湾区水生态系统健康状况已处于非生物控制跃迁阈值之下;针对该形势,从工程建设、水环境治理、空间规划和管理机制四个方面,梳理湾区近期开展的与水生态修复相关的水生态文明建设、水污染防治行动计划、水生态空间划定和推进河长制等工作,并对其中用到的技术、指标和制度进行条理;然后以茅洲河流域综合治理和广东万里碧道作为水生态修复的点、面代表,从水生态修复的整体目标、采用的技术措施、效果评价的指标体系和管理制度方法等方面分析当前的工作现状;总结湾区现状水生态修复工作,认为湾区水生态系统的非生物修复阶段基本结束;基于生态系统修复理论结合湾区江河湖库生态系统特点,提出适合湾区的水生态修复框架,讨论水生态系统修复面临的问题和未来工作的展望,为大湾区水生态修复提供直接依据。     

城市群生态网络协同构建场景要素与路径分析——以粤港澳大湾区为例

城市群生态网络构建是城市与区域协同发展面临的重要场景之一,合理的生态网络能加强生态源地间的连通性,提高生态系统的生态功能,有效缓解生态环境问题,对保障城市与区域生态安全,提升人类福祉具有重要意义。以粤港澳大湾区城市群为例,以场景为依托开展生态网络协同构建场景要素与协同路径分析,结合景观连通性和形态学空间格局分析方法（MSPA）获得生态源地,并基于最小累积阻力模型识别生态廊道与生态节点,构建大湾区生态网络总体格局,最后从跨区域协作角度探讨城市群生态网络协同构建的潜在路径。研究结果表明：（1）研究区生态网络由40个生态源地、780条潜在生态廊道与892个生态节点构成,生态源地面积1.88万km²,占湾区总面积比例为33%,所识别的生态源地及生态廊道与自然保护区、广东省万里碧道、珠江三角洲绿道网重合程度较高;（2）识别跨区域生态廊道552条,其中,跨越佛山与广州市的生态廊道较多,一半以上的廊道跨越三个及以上城市,跨陆海区域的生态廊道连接了湾区南部主要沿海城市,构成陆海生态网络的关键组成部分;（3）提出城市群生态网络协同构建的潜在模式,应结合生态源地、生态廊道、生态节点等构建主体,分析城市内、城市间生态网络构建过程涉及的协同需求、协同对象,探索差异化的协同路径;（4）以场景为依托识别城市群生态网络构建场景的主题、时空特征、对象、路径和价值,可为进一步开展生态网络协同构建与应用示范过程提供指导。本研究是对城市群生态网络协同建设的有益探索,基于跨区域生态廊道协同构建场景模式的探讨能够为今后进一步探索区域统筹协同机制、实现景观格局协同构建和优化、促进区域生态共建共享提供理论依据。     

基于“空间形态-破碎化-聚集度”的粤港澳大湾区森林景观格局时空演变

森林景观格局的时空演变研究能够帮助理解区域森林变化过程。传统的景观指数方法多以均值为计算结果且空间信息表达不足，基于形态学方法能够从空间上直观辨别景观类型，综合破碎化和聚集度的定量分析有助于进一步认识森林景观格局的演变特征。以1990、2000、2010、2020年粤港澳大湾区土地利用数据为基础，建立基于“空间形态-破碎化-聚集度”的综合研究框架，开展大湾区森林景观格局的时空演变研究。结果表明：(1)近30年大湾区森林形态以核心区为主，森林面积逐渐减少，而2010—2020年减少速率降低，各类型森林斑块均有所恢复；(2)整体破碎化程度较低，中部破碎化地区表现为先上升后下降的变化趋势；(3)聚集度结果表明，距离森林边界500 m内的森林斑块面积最大，约占研究区总面积的30%,而距离大于4.5 km的非森林斑块面积几乎翻倍增加，应重点关注该区域的森林损失。研究有助于全面理解森林景观格局的变化特征，相关结果可为粤港澳大湾区的森林生态修复工程、国土空间规划以及城市可持续发展提供科学依据。