基于能值分析的城市生态系统健康评价——以包头市为例

城市生态系统健康是城市生态学界近年来的研究热点和前沿.采用能值评价方法,结合城市生态系统作为复合系统所具有的生态服务功能,明确提出基于能值进行城市生态系统健康评价的理论框架和技术路线,得出表征城市健康程度随时间的变化走向和比较意义.针对城市生态系统健康表征特性,采用4个要素,即活力(V)、组织结构(O)、恢复力(R)和服务功能维持(F), 构建了评价城市生态系统健康的新的能值指标--城市健康能值指标(EUEHI),并将EUEHI应用于包头城市生态系统健康评价中,并比较了其他5个城市的EUEHI.结果显示2000～2004年包头健康程度总体呈现上升状态,健康等级不断提高,但同中国其他城市之间尚有距离,健康程度仍处于较低水平.这说明近几年包头重视改变资源结构和利用效率,使得城市生态系统在生态系统服务功能维持方面得到不断改善.同时,包头作为老工业城市组织结构尚不完善,环境负荷大,生态系统承载力逐年降低,因此仍需从降低环境胁迫入手,逐步降低城市生态系统干扰,使其恢复力得以提高,增加系统反弹恢复的容量,使之恢复维持结构与格局的能力,实现城市健康和谐发展.     

基于能值分析的福州与厦门城市生态系统比较研究

能值分析方法(Emergy Analysis)为综合评价城市复合生态系统提供了新的手段和方法。以福州和厦门为研究对象,对其城市各种生态流进行计算和归类,建立了相应的城市复合生态系统与可持续发展能值指标,并对两城市复合生态系统中自然、经济、社会三大子系统进行了综合评价与对比分析。结果表明:厦门在经济发展水平和社会人均福利方面优于福州,在生态安全和可持续发展能力方面落后于福州。从能值角度出发,福州应加快城市基础设施建设,加强城郊地区能值反馈,科学引导人口转移;厦门应积极发展绿色产业,降低生产能耗物耗,提高废弃物循环利用率;两城市应加强区际资源互补和消除技术壁垒,促成两城市互补、互利、可持续发展。     

城市生态风险评价研究进展

随着城市化发展和城市人居环境的恶化,城市生态风险越来越受到关注,但尚缺乏有关城市生态风险评价的深入系统研究.本文依据城市生态学原理及生态风险评价框架从驱动力、风险源、风险受体与评价终点,以及生态风险综合评价方法等方面对城市生态风险评价研究进行综述.指出城市经济社会活动类型与程度是城市生态风险产生的主要驱动力;城市生态系统不同等级功能实体和城市整体是城市生态风险评价中的风险受体;城市生态风险评价终点包括城市生态系统结构、过程、功能要素,以及城市整体水平的性质和功能变化;耦合了社会经济需求的生态系统模型是城市生态风险评价方法的发展方向.未来城市生态风险评价研究应明确生态风险管理具体目标,确定综合性评价终点,建立多指标评价体系和综合评价方法.     

城市病诊断与城市生态系统健康评价

在总结国内外城市病现象和病因的基础上,提出了城市生态系统健康的五大功能,即承载力、支持力、吸引力、延续力和发展力,概括为CSAED模型,分析了与此相对应的限制城市功能的瓶颈因子,将城市病的各项病征与城市功能相联系,并以此为基本框架,构建了城市病诊断和城市生态系统健康的评价体系.基于城市生态系统的发展目标,将梯度型隶属度函数、改进均方差法、加权欧氏距离算法等进行综合集成,建立了一套便于推广比较的城市生态系统健康评价模型算法.以北京市为案例,进行了城市病的单因子诊断和城市生态系统健康评价,计算了北京市1999～2005年的城市生态系统健康指数,并分析了北京市发生城市病的原因、城市病所处的阶段等.研究对于我国城市病诊断与解决,以及城市生态系统健康评价具有重要参考意义.     

海湾生态系统健康评价方法构建及在大亚湾的应用

根据海洋生态系统的压力-结构-响应框架模型,从压力指标、结构指标、响应指标等几个方面构建了海湾生态系统健康评价的指标体系,提出了基于GIS的海湾生态系统健康综合指数法.以春季大亚湾海洋生态系统为例进行实证研究.结果表明:大亚湾海湾生态系统春季的健康综合指数平均值为0.57±0.08,从总体看来,生态系统健康状态处于“较好”水平,浮游植物丰度、浮游植物多样性和生态缓冲容量是其主要健康负面因子,健康状况可能面临着向“临界”状态转化的危险.实证研究表明该方法适用性强、结果客观准确、形象生动,是一种值得推广的定量评价方法.     

基于属性理论的城市生态系统健康评价——以重庆市北部新区为例

确定了城市生态系统健康评价指标体系,提出了基于属性理论的城市生态系统健康评价模型及评价方法。以重庆北部新区为对象,运用该模型和方法对重庆北部新区生态系统健康现状进行了评价。结果表明:重庆北部新区城市生态系统现状属于一般健康类;基于评价结果识别健康限制因素,提出了生态系统健康调控措施。     

一种城市生态系统现状评价方法及其应用

生态城市建设是未来城市发展的最终趋势。从结构、功能、活动、发展演化规律等方面来看,城市生态系统都可以被看作一个动态变化的系统。将可持续发展理论引入到城市生态系统现状评价中,提出和解释了城市生态系统可持续发展概念;从可持续发展的角度,评价城市生态系统的现状,建立城市生态系统可持续发展评价指标体系。在此基础上,利用集对分析方法,将评价城市生态系统可持续发展水平的多个指标系统合成一个与最优评价集的相对贴近度,用来描述城市生态系统可持续发展水平,并将该方法应用于兰州市城市生态系统现状评价。结果表明,在2004—2010年间,兰州市城市生态系统可持续发展水平呈现折线型关系,而且有明显的陡降现象。具体变化趋势是从2004年的0.5081平缓上升到2005年的0.5581、然后陡降到2006年的0.4073、接着平缓上升直到2009年的0.5010、最后平缓下降到2010年的0.4706。尽管不同时期城市生态系统可持续发展水平有所变化,但是总体来说,一直处在基本可持续发展的水平,协调程度一般;该评价方法能够很好的反映城市生态系统的发展现状,为建设生态城市提供科学依据。     

基于能值分析的合肥城市生态系统健康动态评价

随着城市化和城市环境问题的日趋突出,城市生态系统健康评价成为近年来生态学领域研究的热点.本文运用能值分析方法,采用活力、组织结构、恢复力和服务功能维持4个要素,构建了评价城市生态系统健康的能值指标--城市健康能值改良指标,并用于合肥市生态系统的健康评价,然后将评价结果与天津、芜湖、上海、宁波、福州等6座国内城市进行比较...     

基于投影寻踪的城市生态系统健康评价

掌握城市生态系统的健康水平,对城市实施可持续发展具有重要意义.采用一种新型的多指标数据处理方法-投影寻踪模型,选取典型指标,利用基于实数编码遗传算法优化求取最佳投影方向,对广州市2000年、2005年的城市生态系统健康状况进行评价.评价结果表明:2000年,广州市对应的等级值为2.95,处于亚健康状态,符合其客观状况,该结果与采用模糊综合评价法所得结论一致;2005年,广州市对应的等级值为3.48,仍处于亚健康状态,但其等级值大于2000年的数值,等级值在增大,表明经过5a的建设,广州市的生态系统健康状况在不断好转.此外,与模糊综合评价法相比,该模型能精确地刻画出生态系统的具体健康水平,具有较高的评价精度和区分度.     

区县生态系统健康评价方法——以东莞市各镇区为例

现有城市生态系统健康研究多集中在城市及城市群层面，未能深入探究城市内部特征。鉴于此，聚焦区县生态系统健康状况，进一步探究城市内部的健康分布特征；提出了"发展水平-服务功能-抵御干扰-自我维育"四维区县生态系统健康评价框架，并建立了相应的多层级指标体系，构建了区县生态系统健康评价模型；在分析区县生态系统健康变化过程及空间分异特征的基础上，识别区县生态系统健康的主要贡献因子。针对东莞各镇区的研究结果表明：1995-2015年间，各镇区生态系统健康状态总体趋于恶化，其中西南地区生态系统的退化比东南地区更为明显。自我维育对各镇区生态系统健康变化具有重要影响，主要瓶颈在于快速发展过程中土地资源的稀缺及较低的利用效率。对区县生态系统健康的研究可以帮助决策者了解城市生态系统复杂的内部特征，在此基础上更好地平衡区域发展、维护城市生态系统健康。     

长江中游城市群生态系统健康时空演变特征分析

城市群地区生态系统健康状况关乎城市群的可持续发展,科学测度城市群地区生态系统健康水平对城市群地区生态系统健康宏观调控政策制定具有重要的实践意义,然而当前生态系统健康评价仍存在不足之处。生态系统服务是反映生态系统健康状况的重要组成部分,如何把生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,成为了当前研究讨论的热点话题。拟把基于InVEST模型评估的生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,构建了基于"生态系统活力-生态系统组织力-生态系统弹性-生态系统服务"的评估框架,结合多源数据对1995—2015年长江中游城市群生态系统健康水平时空特征进行测度。结果显示:(1)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康状况总体有所恶化,恶化区域主要分布在城市群的核心地区;(2)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康存在显著的空间依赖性,生态系统健康高值区主要分布在周边山区以及中部的罗霄山脉,生态系统健康低值区主要分布在平原地区、大城市周边地区以及主要的交通线路沿线地区。本研究结果可以为其他地区生态系统健康评估以及长江中游城市群地区生态系统健康保护政策制定提供科学借鉴。     

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评价——以长株潭城市群为例

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评估框架为城市群生态风险管理和国土生态修复提供新的视角。以生态风险评估框架为基础,综合运用生态系统服务、生态系统健康评估模型以及相关分析法对长株潭城市群展开生态风险评价,并对风险程度进行分类。结果表明:(1)城市群的城市化水平提升,区域生态风险也随之增加。生态系统服务价值、生态系统组织、生态系统活力、生态系统弹性等生态指数呈现下降趋势。(2)人工表面比率和生态指数之间的Pearson相关系数表明,人工表面比率与生态指数之间存在负相关关系,人工表面比率是生态风险提升的关键因素。(3)城市群人工表面比率要控制在36%以下,以进行生态风险管理和国土生态修复。总的来说,评价框架可以作为区域生态风险的评价终点。     

Relative Urban Ecosystem Health Assessment: A Method Integrating Comprehensive Evaluation and Detailed Analysis

Regarding the basic roles of urban ecosystem health assessment (i.e., discovering the comprehensive health status, and diagnosing the limiting factors of urban ecosystems), the general framework integrating comprehensive evaluation and detailed analysis is established, from both bottom-up and top-down directions. Emergy-based health indicators are established to reflect the urban ecosystem health status from a biophysical viewpoint. Considering the intrinsic uncertainty and relativity of urban ecosystem health, set pair analysis is combined with the emergy-based indicators to fill the general framework and evaluate the relative health level of urban ecosystems. These techniques are favorable for understanding the overall urban ecosystem health status and confirming the limiting factors of concerned urban ecosystems from biophysical perspective. Moreover, clustering analysis is applied by combining the health status with spatial geographical conditions. Choosing 26 typical Chinese cities in 2005, relative comprehensive urban ecosystem health levels were evaluated. The higher health levels of Xiamen, Qingdao, Shenzhen, and Zhuhai are in particular contrast to those of Wuhan, Beijing, Yinchuan, and Harbin, which are relatively poor. In addition, the conditions of each factor and related indicators are investigated through set pair analysis, from which the critical limiting factors of Beijing are confirmed. According to clustering analysis results, the urban ecosystems studied are divided into four groups. It is concluded that the proposed framework of urban ecosystem health assessment, which integrates comprehensive evaluation and detailed analysis and is fulfilled by emergy synthesis and set pair analysis, can serve as a useful tool to conduct diagnosis of urban ecosystem health.     

间作对桑树和谷子生长和光合日变化的影响

以桑树和谷子为研究材料,探讨了大田条件下,桑树-谷子间作对桑树和谷子的干物质生产、土地利用率和光合日变化的影响.结果表明：桑树-谷子间作条件下,间作桑树的株高、地茎、根长和枝条数分别比单作桑树增加了6.0%、13.7%、6.8%和14.8%,且间作桑树的产叶量比单作桑树增加了31.3%;间作谷子与单作比较,其株高和根长的变化不大.桑树-谷子间作增加了土地当量比,提高了土地利用率.单作、间作桑树和谷子叶片在12:00时均表现出明显的光合午休现象,且单作桑树的光合午休现象比间作桑树严重.桑树-谷子间作提高了中午时桑树叶片气孔导度和水分利用率,增加了桑树光合碳同化能力,抑制了桑树叶片实际光化学效率、电子传递速率和最大光化学效率的下降,从而减缓了桑树的“光合午休”现象.桑树 谷子间作能明显提高桑树叶片的光合生产能力.     

A method for lake ecosystem health assessment: an Ecological Modeling Method (EMM) and its application

Ecosystem health is a newly proposed concept that sets new goals for environmental management. Its definition, indexing and assessment methods are still being perfected. An Ecological Modeling Method (EMM) for lake ecosystem health assessment is proposed in this paper. The EMM's procedures are: (1) to analyze the ecosystem structure of a lake in order to determine the structure and complexity of the lake's ecological model; (2) to develop a model having ecological health indicators, by designing a conceptual diagram, establishing model equations, estimating model parameters and being integrated with ecological indicators; (3) to compare the simulated and observed values of important state variables and process rates (i.e. model calibration) in order to evaluate the applicability of the model to lake ecosystem health assessment; (4) to calculate ecosystem health indicators based on the developed model; and (5) to assess lake ecosystem health according to the values of the ecosystem health indicators. The EMM was applied, as a case study, to the ecosystem health assessment of a eutrophic Chinese lake (Lake Chao) between April 1987 and March 1988. A relative order of health states from poor to good was determined as follows: August–October 1987 > April–May 1987 > June–July 1987 > November–December 1987 > January–March 1988. These results compared quite favourably with the actual current conditions at Lake Chao. The EMM method, therefore, was suitable in assessing lake ecosystem health at Lake Chao.     

基于熵理论的城市生态系统服务流定量评估——以北京市为例

量化评价生态系统的服务功能是合理开发生态资源、实现可持续发展的重要前提.生态系统服务流能够为生态系统服务功能的量化评估提供解决方案.本文以四大生态系统服务类型为框架,构建了城市生态系统服务流评估体系;将生态系统服务流重新分类,引入熵理论,对指标及系统无序度、发展演变方向进行定量评价;并以北京市为研究对象,选择24个因子开展案例研究.结果表明:2004—2015年间,北京城市生态系统服务总熵值为0.794,总熵流为-0.024,系统无序度较大,濒临非健康状态;系统熵值3次取得极值,3个变化周期内系统熵值的年平均变化幅度逐渐增大,说明人为活动对城市生态系统干预强度增大;2007年熵流达到最小值,生态环境质量最高;北京市常住人口总数与城市生态系统熵流拟合函数的决定系数为0.921,说明人口数量与城市生态环境状态有很强的相关性.     

城市生态安全及其动态评价方法

城市生态安全是人类生存和发展的一个重大课题。当前,城市生态安全正严重威胁着城市的可持续发展。全面了解城市生态安全状况是维护城市持续发展的基础。而城市生态安全的研究仍处于起步阶段,在吸取现有的国内外相关研究成果的基础上,探讨了城市生态安全的内涵和动态特征,分析了城市生态安全问题。对城市生态安全的评价方法进行了研究,提出了城市生态安全状态评价的指标体系和评价模型,趋势分析模型,以及基于状态评价与趋势分析的城市生态安全动态评价方法。