区域水安全格局构建:研究进展及概念框架

随着全球变化背景下生态安全问题的日益严峻,生态安全格局研究成为宏观生态学关注的热点领域;水作为重要的自然生态要素,其安全格局的构建也是区域生态安全格局优化的重要组成部分,但目前其基本内涵、构建理论与方法、指标体系等尚未受到足够重视,缺乏系统梳理。在对比分析资源、环境与灾害等多学科视角下水安全概念异同的基础上,明晰了区域水安全格局的概念内涵,将其定义为保障区域水安全目标的土地利用空间格局;系统探讨了水安全格局构建历程与方法研究进展,指出水安全研究正由定量评价向空间管控转型,水环境安全格局构建严重滞后,缺乏水安全格局与自然生态过程、社会经济过程的耦合关联分析;最后,基于景观生态学格局-过程互馈理论和地理学区域综合视角,以GIS空间分析、In VEST模型等为技术支撑,构建了水资源安全、水环境安全和水灾害规避安全3个单一维度的水安全格局,并提出基于空间多准则分析模型的区域综合水安全格局构建概念框架,以期有效提升中国城市化进程的水安全格局保障。     

城市景观格局演变的生态环境效应研究进展

快速城市化过程剧烈影响着下垫面变化,直接带来了交通拥挤、资源短缺、环境污染、生态恶化等诸多问题,所有这些问题的出现均与景观格局演变密切相关,研究城市景观格局演变及其生态环境效应正在成为全社会关注的热点.系统总结了城市化过程对景观格局演变的影响,分析了城市景观格局演变的热环境效应、水环境效应、生态服务效应,以及城市生态用地与生态安全格局设计等方面的研究进展.指出了目前城市景观演变与生态环境效应研究中存在的问题与不足:(1)现有研究侧重于景观格局演变的量化分析和景观格局指数的计算,较少关注景观格局演变对生态环境及其区域生态安全的影响;(2)城市景观格局演变与热岛效应研究多局限于两者数理统计关系的分析,对于城市热环境形成的机理缺乏深入研究;(3)城市景观格局演变与大气环境效应方面更多研究关注绿地及其空间布局在吸收和降解大气污染物、固体颗粒物方面的作用,对城市景观格局演变的大气环境综合效应以及大气灰霾效应影响机理重视不够;(4)如何通过合理设置生态用地,有效提高城市生态服务功能和保障城市生态安全,目前仍缺乏深入而又系统的研究.下一步的研究中,需要综合多尺度的景观信息来揭示城市景观的演变机理和环境效应,构建基于城市空间扩展和生态服务效应评价的城市生态空间优化决策模型,探讨城市生态空间优化模式与安全格局.     

土地利用生态安全格局研究进展

土地生态安全格局研究不仅可以为有效解决水土流失、土壤退化等区域生态安全问题提供新的思路，而且对提高区域土地生态系统的安全性和可持续性具有重要的现实意义。从土地利用生态安全评价、面向生态的土地利用格局和土地生态安全格局构建方法3个方面，综述了土地利用生态安全格局的研究现状和最新进展，并对今后的研究方向进行了展望，以促进土地生态安全格局研究的继续深入开展。提出近期的研究重点主要包括：（1）面向生态安全格局设计的生态安全评价方法与模型；（2）不同类型生态脆弱地区的土地生态安全格局；（3）土地生态安全格局的空间显示模型；（4）区域土地生态安全格局情景模拟。     

尺度整合视角下伊犁河谷地区生态安全格局构建——以昭苏县为例

构建生态安全格局是一种协调区域生态保护与经济发展关系的有效途径。由于生态系统服务供需差异，不同等级的行政区在生态安全格局构建中出现了空间结构错位脱节的问题。从整合视角出发，尝试整合伊犁河谷地区州级和县级两级尺度构建昭苏县生态安全格局。首先基于生态系统服务评价确定生态源地，再构建综合阻力面并采用电路理论模型识别生态廊道。研究结果显示，整合州级和县级两级尺度昭苏县共确定了24个生态源地，面积2504.47km²，主要分布于昭苏中部盆地以及北部、南部山区，土地利用类型主要为耕地、草地和林地；识别生态廊道50条，总长度200.17km。与单一尺度下生态安全格局构建相比，整合不同尺度构建生态安全格局能显著改善区域生境破碎化的问题，提高区域景观连通性。本研究提供了一种整合不同尺度下生态安全格局构建的技术框架，研究结果可为伊犁河谷地区国土空间格局优化提供有效参考。     

基于生态供需视角的生态安全格局构建与优化——以长三角地区为例

生态安全格局构建是保障区域生态安全与提升人类福祉的基本途径之一。以长三角地区为案例区,通过生境质量评估、生态系统服务重要性评价和景观连通性分析识别区域生态源地,在利用生态系统服务价值化方法辨别高生态需求区的基础上,运用最小累积阻力模型提取源地与高需求地之间的生态廊道,以构建并优化区域生态安全格局。研究结果表明:长三角地区生态源地总面积64911km~2,占全区的32.51%,主要分布于皖南和浙中;区域中高与较高生态需求斑块总面积占全区46.60%,主要位于上海市和江苏省;区域生态廊道总长度11188.85km,源间廊道主要分布于长江沿岸和区域南部,需求廊道主要位于区域东中北部。研究首次将生态需求评价纳入生态廊道建设框架,为生态安全格局构建提供新思路,结果可为生态空间保护规划提供参考。     

夷陵地区异质景观对松材线虫病的抵抗力及生态风险分析

以宜昌市夷陵地区为研究区域, 探讨在疫区通过异质性的景观控制松材线虫病扩散流行的方法及当前疫区的生态风险。结合景观生态学和森林保护学理论, 基于松材线虫病生物学特征和现有土地利用类型, 经过重分类, 构建了夷陵区景观格局, 并以景观格局指数为评价指标, 通过空间分析和克里金插值法对夷陵区生态风险进行评价。结果表明, 研究区异质性景观对松材线虫病的相对抵抗力从大到小依次为水域及水利设施景观、人为活动景观、其他林园地景观和耕地景观, 马尾松等针叶林景观最弱。风险评价结果表明夷陵区中部, 沿长江流域带生态风险值较高。预防策略上应通过景观格局的合理配置, 优化土地利用现状、合理规划利用, 采取重点生态保护措施和综合治理对策控制松材线虫病的扩散。     

基于生态-经济比较优势视角的建设用地空间优化配置研究——以扬州市为例

随着生态空间日益萎缩,生态环境不断恶化,经济发展与生态保护矛盾日趋加剧。为了协调经济发展空间与生态保护空间的矛盾问题,促进生态、经济协调持续发展,综合运用景观生态学方法与经济学原理,从"生态-经济"比较优势视角对建设用地指标进行空间优化配置。运用景观安全格局方法构建区域综合生态安全格局,据此计算空间单元的生态重要性指数,采用最小累积阻力模型对区域建设用地开发经济适宜性进行评价,计算空间单元的建设用地开发经济适宜性指数;其次运用生态重要性指数与经济适宜性指数计算建设用地开发比较优势度,以比较优势约束性满足程度为目标函数构建建设用地空间优化配置模型,并用蒙特卡洛(Monte Carol)法对之求解。以江苏省扬州市为例作了实证研究。结果显示,未来扬州市建设用地向南部经济发达地区集中,北部地区主要承担生态保护功能;建设用地配置结果呈现出经济发展与生态保护的错位格局,有助于扬州市生态保护与经济发展。从"生态-经济"比较优势视角提出了建设用地空间优化配置方法,为土地利用规划及生态保护规划编制提供了科学依据。     

基于景观生态风险评价的涪江流域景观格局优化

以流域为尺度进行景观生态风险评价以及景观格局优化，有利于为流域生态系统服务的提高和人类活动管控提供科学依据。以涪江流域为研究区域，从"自然-社会-景观格局"3个维度选取10个评价因子建立评价指标体系，采取空间主成分分析法（SPCA）对流域景观生态风险进行综合评价，再基于生态风险评价的结果和生态源地利用最小累积阻力模型（MCR）和网络分析等方法实现流域景观格局优化。研究结果表明：①涪江流域景观生态风险等级在空间分布上呈西北部高于东南部地区，主要是受自然和景观格局因子影响较大。②涪江流域所面临的生态风险问题较为严重，生态风险等级为中度及以上的区域面积总和为25596.51 km²，占研究区总面积比例的65.35%。③生态源地以林地和水域为主，面积为11194.28 km²，占流域总面积比例为25.58%。④构建生态廊道共41条，总长度为5229.04 km，其中原有廊道29条，新添廊道12条，提取生态节点53个；利用网络分析形成了以主廊道为"中轴"，构建的生态廊道为"辅助"，提取的生态节点为"枢纽"的较为完整的网络生态结构。对研究区景观格局优化前后的连通度进行对比，优化后的整体景观格局连通度得到较大幅度提升。     

干旱区内陆流域区域景观生态风险分析--以阜康三工河流域为例

本文以新疆阜康三工河流域为研究区域,分析了干旱区内陆流域的景观生态的基本特点。在此基础上,基于景观格局构造了景观损失指数和综合风险指数作为区域景观生态风险评价指标,并利用空间分析方法对风险指数进行变量空间化,通过对生态风险指数采样结果进行半方差分析和空间插值,揭示了该区域的生态环境状况的空间分布特征。结果表明：研究区内的生态风险有不断扩大的趋势,区域内形成三个高的景观生态风险区域。根据评价结果,提出了内陆流域生态环境的重点保护与治理区以及合理的保护与综合整治对策。     

北京市生态安全格局及城市增长预景

在快速城市化和城市生态安全面临巨大挑战的时代背景下,构建生态安全格局是实现区域和城市生态安全的基本保障和重要途径.在梳理国内外生态安全格局研究进展的基础上,提出基于景观安全格局理论的北京市生态安全格局网络和城市发展空间格局.通过对北京市水文、地质灾害、生物多样性保护、文化遗产和游憩过程的系统分析,运用GIS和空间分析技术,判别出维护上述各种过程安全的     

大尺度区域生态环境治理及国家生态安全格局构建的技术途径和战略布局

陆地生态系统是地球生物圈系统的核心组分,是人类生活、生产及社会经济活动的场所。然而,人类文明发展和科学技术进步在不断地扩大对资源的利用规模和强度,也导致了严重威胁社会可持续发展的全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染、资源枯竭、生态系统退化等环境问题。社会公众期望生态学研究能够为区域、大陆及全球尺度的生态系统的利用和保护、维持人类社会可持续发展提供科学理论及系统性的解决方案。本研究以服务中国生态文明建设、生态安全格局构建、区域生态环境治理,以及宏观生态系统科学发展为目标,回顾了中国的区域生态环境治理成效及经验;分析了我国生态文明建设对大尺度生态系统科学研究的科技需求与时代特征,提出了利用基于自然的宏生态系统途径的新思路提升区域生态环境治理及安全格局构建的设想。在此基础上,讨论了中国的大尺度区域安全格局构建及生态环境治理的新思路、战略布局、技术途径与科技支撑体系,为中国安全、健康和美丽的国土空间利用及生态文明建设进步提供理论参考。     

景感生态学:生态安全研究与实践的重要途径

景感生态学是指以可持续发展为目标,基于生态学的基本原理,将自然要素、物理感知、心理感知、社会经济、过程与风险等相关因素综合考虑,来研究土地利用规划、建设与管理的科学。不合理的资源和土地开发利用活动常常会带来各种生态风险,从而导致生态安全方面的问题;而景感生态学的主要研究内容涉及土地利用,其目标是与可持续发展相关的人类愿景和社会需求。在追求的目标、遵循的原理、研究尺度及内容上,景感生态学与生态安全研究有许多契合的地方,有必要将景感生态学研究与生态安全研究结合起来。在简要解析生态安全内涵及其主要特点的基础上,探讨了如何将景感生态学思想与方法应用于生态安全研究,重点说明了作为景感生态学主要研究手段的趋善化模型、迷码数据以及物联网如何在生态安全研究中应用于数据获取、评价与预警、以及趋善化模型的构建。随着景感生态学研究的深入,其关注点可以从土地规划和利用扩展到生态安全格局构建与维护,从而更好地将人的愿景及福利与土地利用、生境质量和生态安全结合起来,为区域可持续发展提供科学参考。     

Landscape ecological safety assessment and landscape pattern optimization in arid inland river basin: Take Ganzhou District as an example

Abstract

Landscape ecological security assessment aims to make a comprehensive evaluation of regional landscape ecological security through the construction of regional ecological security evaluation indicator system. According to the theory of landscape ecology, spatial principal component analysis (SPCA) and GIS techniques, we obtained the distribution of landscape ecological security pattern of Ganzhou District, Gansu province, China. We obtained the ecological sources, corridors, and nodes according to the minimum cumulative resistance (MCR) model to optimize the structure and function of ecological function network. The following results were found: the comprehensive landscape ecological security situation of the research area was on the average. The spatial distribution pattern of landscape ecological security level indicated that the low level of safety were mainly distributed in the Gobi and desert areas in the north, accounting for 19.9% of the study area, while the high safety level was mainly distributed in the northwest and southeast of the Heihe River basin, accounting for 24.8% of the study area. With points, lines, and surfaces being interlaced, a regional ecological network was constructed, which was consisted of six ecological corridors, 14 ecological nodes, a large ecological source area and a plurality of small source areas, and could effectively improve landscape ecological security level of the study area.     

佛山市高明区生态安全格局和建设用地扩展预案

城市生态环境问题已上升到生态安全的层面.以人类生存安全和理想人居环境为目标,基于空间数据和统计资料,利用景观安全格局原理和地理信息系统空间分析方法,构建了包含基本保障格局-缓冲格局-最优格局3个级别的水安全格局、地质灾害安全格局、大气安全格局、生物保护安全格局和农田安全格局,叠加得到高明区综合生态安全格局,在此基础上提出了高明区建设用地扩展最优方案和生态功能分区.结果显示,并非生态安全格局水平越高,城乡发展模式越优,缓冲生态安全格局下的高明区建设用地扩展模式,最可能实现生态安全保护与城镇扩展的和谐发展.综合生态安全格局明确了区域的生态环境敏感区和生态服务功能重要区,为区域生态功能分区提供了新的思路.     

高原湖泊城市生态安全格局构建——以大理市为例

合理构建生态安全格局是高原湖泊城市健康发展的重要保障。以大理市为研究区，将生态系统健康和生态系统服务统筹到生态安全评估，尝试采用土地发展概率修正生态阻力面，运用电路理论构建生态安全格局，并提出优化方案。结果表明：大理市生态安全水平呈现出“高-低-高”圈层结构空间分布特征；确定生态源地53块，生成顾及未来土地发展的生态阻力面，识别生态廊道111条，筛选生态夹点23处，划分三级生态改善区。提出以洱海为一核，以苍山和南部林区为两屏，以大理市东北部生态保护区、海东生态修复区和满江—凤仪生态城市建设区为三区，以城镇区之间的多个生态修复区为多组团共同构成“一核、两屏、三区、多组团”的生态安全优化格局。将生态系统健康和生态系统服务统筹到生态安全评估及利用土地发展概率修正阻力面所构建的生态安全格局，能更加真实的反映未来发展趋势下生态安全格局构建的需要，为城市生态安全格局构建方法提供了新视角和新方法，以期为城市生态文明建设的区域理论提供借鉴，助力高原湖泊城市的生态宜居。     

城市生态安全格局构建:目标、原则和基本框架

随着人口增长和经济快速发展,城市化已经成为人类社会发展的必然趋势。快速城市化必将导致生态用地流失、生态系统服务下降和环境健康风险加剧,由此影响到城市生态安全。尽管生态安全的概念已经为社会广泛接受,但对生态安全的内涵和如何构建生态安全格局仍然缺乏统一认识。在分析生态安全内涵、生态安全概念辨析和生态安全格局构建基本原则基础上,结合城市生态系统特点,提出了城市生态安全格局构建的目的、基本原则和基本框架。认为城市生态安全格局构建是一个涉及多尺度的区域性、综合性问题,除了要遵循生态安全格局构建的一般性原则外,还必须考虑以下原则:以人为本原则、流域适应原则、区域协调原则和有限目标原则。同时,需要重点关注宏观与微观尺度之间的关系协调、城市内部与外部之间的关系协调、理想与现实目标之间的权衡、人类生存需求与生态服务需求之间的权衡关系。通过城市生态安全格局构建,需要实现以下目标:控制城市化过程中出现的问题、维持城市地区正常的物质循环与代谢功能、维持城市生态系统健康运行与可持续发展、保证城市人居环境健康和居民的正常生活,以及满足现有城市居民可预见时期内生态服务需求。从景观、城市和区域三个尺度上,分析了城市生态安全格局构建需要面对的实体、解决的问题和实现的目标。     

基于“源-汇”理论的生态型市域景观生态安全格局构建

生态型市域是随着我国生态文明建设不断深入而产生的一批以生态输出为己任,支撑区域乃至全国生态安全的重要生态型区域,该类区域景观生态安全格局的构建是协调域内社会经济与生态环境保护的基础。选取典型生态型市域张家口市,基于"源-汇"理论构建景观生态安全格局,划定不同保护重点的五大生态功能区,识别重点生态保护区、重点生态修复区和廊道系统,以此作为保障城市生态安全的基础,逐步形成"点-线-面"三位一体的立体保护体系,同时提出了生态安全格局构建的优先次序,为张家口市生态安全格局分步骤建设提供依据。研究结果表明,张家口市景观生态安全格局重点保护区缺失严重,缺失区域总面积达1555.77 km~2,占生态保护核心区面积的75.60%,重点生态修复区域比例较大,占全区面积的24.27%,生态廊道存在3个主要缺失区域,针对张家口市生态安全格局建设任务艰巨的现状,提出了分步骤建设的构建思路,即优先进行重点生态修复、重点生态保护缺失区域和生态廊道缺失区域建设,针对重点生态修复区域面积比例较大提出了分步修复的优先次序,即水域修复区林草水修复区林草修复区林水修复区水草修复区林地修复区草地修复区,并提出了优先建设冬奥会场及沿途生态廊道的思路,此外,为实现张家口区域生态系统的支撑作用,需在完成重点区域建设的基础上不断扩大生态保护范围。研究为欠发达生态型市域景观生态安全格局构建及生态环境保护体系建设提供了范例。     

重大工程建设中生态安全格局构建基本原则和方法

随着人类活动的日益加强,生态安全成为全球关注的话题.生态安全的状态受到人类干扰活动的影响,而区域生态安全演变也会影响人类活动的功效.20世纪90年代以来,我国先后开展了长江三峡大坝、青藏铁路、西气东输、西电东送、南水北调等重大工程项目的建设.这些重大工程建设对区域生态安全的影响,以及区域生态系统演变对工程安全运行的影响成为我国政府关注的重要课题.如何在强度干扰下开展生态恢复与区域生态安全格局的构建,不仅关系到区域生态环境的保护,也关系到各项重大工程的顺利运行.本文系统分析了工程建设的类型、特征及其对区域生态环境的影响,在此基础上,提出了重大工程建设中生态恢复与安全格局构建的基本原则和方法.认为在工程建设中构建生态安全格局需要从6个方面着手：区域生态环境现状分析与评价、工程建设生态干扰与风险评价、生态安全格局预案构建、区域生态环境效应情景分析、区域生态恢复与安全格局再优化和生态系统管理方案的建立.讨论了我国重大工程建设中生态安全格局构建面临的突出问题.     

基于地质灾害敏感性的山地生态安全格局构建——以云南省玉溪市为例

区域生态安全格局构建作为景观生态学的研究热点之一,为区域可持续发展和国土生态屏障建设提供了重要途径,尤其对于灾害频发、生态脆弱的滇中地区,其能够有效规避自然灾害、促进区域生态系统和社会经济系统协调发展.本文以玉溪市为例,针对区域生态环境基底特征,选取水源涵养、固碳释氧、土壤保持和生物多样性等生态系统服务评估自然生境重要性,综合考虑单一类型生态系统服务质量和多功能性识别生态源地;并采用地质灾害敏感性修正基于地类赋值的基本阻力面,运用最小累积阻力模型识别生态廊道,从而构建玉溪市生态安全格局.结果表明: 玉溪市生态源地斑块数量为81个,占玉溪市土地总面积的38.4%,与各级自然保护区重合率达75.2%,主要分布在市域西部的山林地和东部的湖泊湿地区域;玉溪市生态廊道总长度1642.04 km,呈“一横三纵”的空间分布格局,沿河谷、断陷盆地等植被覆盖较好的区域延伸.本文针对滇中山地生态脆弱区地质灾害频发特征,构建山地生态安全格局,对于区域山地开发与生态保护能够提供决策指引.     

基于斑块复合属性特征的城市生态安全格局构建——以杭州市为例

城市生态安全格局构建是保障国家与区域生态安全的基础与核心,是实现城市可持续发展的重要途径。生态源地识别与空间阻力面判断一直是生态安全格局构建中的技术难点。以杭州市为例,从城市生态斑块的复合属性特征出发,提取生态源地并判别空间阻力关系,运用最小累积阻力模型构建综合生态安全格局,明确城市关键性生态廊道的空间分布。结果表明：杭州城市生态安全格局围绕生态源地向周围辐射递减,整体呈东部低、西部高态势。源间连接通道对城市生态斑块维护具有较大影响。根据生态安全格局的不同等级划分了城市生态保障空间、城市生态缓冲空间以及城市生态过滤空间,并提出相应的格局优化策略,为城市生态网络建设提供参考,从而有效引导城市空间发展与规划。