海峡两岸16个沿海城市生态系统功能比较

城市是一类社会-经济-自然复合生态系统,辨识其复杂的功能特征,需要一套科学的评价指标体系。选择北京、上海、深圳、广州、宁波、温州、天津、厦门、大连、无锡及台北、高雄、新竹、台南、台中、基隆16个中国大陆东部沿海与中国台湾岛西部沿海典型城市为研究区,结合城市生态系统理论、国家生态市建设指标、国内外生态城市评价指标及两岸沿海城市特色指标,构建两岸沿海典型城市生态系统功能评价指标体系,评价其社会、经济、自然子系统各自的功能及其协调发展程度。在自然子系统方面,由生态空间为基础,通过量化其提供的服务与自身代谢能力,说明自然子系统功能;社会子系统则通过其自身基本的人口承载能力、安全保障相关的社会稳定性及城市文化延续性进行判断;经济子系统功能需涉及当前的状态与未来的发展潜力,在此分别由生活富裕度与产业竞争力两方面进行探讨。基于3个子系统标准化后的数值构建协调系数,借以量化子系统间的协调发展情况。研究结果表明,由于台湾地区城市发展阶段相对超前,演化过程也相对成熟,于社会、经济子系统及整体功能上都有较高的功能值。依据本研究现有数据分析结果,16个典型城市中,单就各个子系统功能得分,自然子系统功能以台湾地区基隆市及大陆地区温州市较佳,社会子系统以台湾地区台北市及大陆地区厦门市较佳,经济子系统以台湾地区台北市及大陆地区北京市较佳。由于子系统间的协调发展有助于城市生态系统整体功能的提升,因此,台湾地区的基隆市及大陆地区上海市在社会、经济及环境保护的协调发展上亦有另一方面的借鉴意义。     

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。     

海岸带生态系统健康评价中能质和生物多样性的差异——以江苏海岸带为例

生态系统健康评价是生态系统保护和监测研究的重要内容,该过程迫切需要综合性强、准确性高的指标,能质和生物多样性指标都是生态系统健康评估中的有效指标.以江苏省海岸带游泳和底栖生物群落为对象,沿海岸线从海州湾到长江入海口北岸选取15个站点,调查研究江苏省海岸带生态系统能质和生物多样性及其空间分布格局.结果表明:江苏海岸带除了中部地区能质和结构能质值较一致(都偏小)外,南北差异明显,生物多样性指数空间分布情况为南部Margalef指数略大于北部,中部较小,Shannon Wiener和Simpson指数空间分布都为南部＞中部＞北部;能质与生物多样性指标在高级生态系统中反映的生态系统健康状态一致,在中低级生态系统中差异明显;能质与生物多样性指标关联程度低,前者的测算侧重于生态系统中物种的等级,后者的测算侧重于物种的数量;总结能质和生物多样性指标在理论支撑、建立理论视角、与生态系统健康对应关系、应用模型以及局限性等方面的差异,研究结果在一定程度上可以丰富和完善生态系统健康评价研究理论与方法体系.     

基于能值分析法的矿区循环经济系统生态效率分析

从系统的角度界定了循环经济和矿区循环经济的内涵,提出了煤炭矿区循环经济系统的基本框架,并以能值分析法为基础构建了矿区循环经济系统生态效率评价指标体系与方法。运用所构建的评价指标体系与方法对山东某矿区进行了研究,得出该矿区循环经济系统2007—2011年5年间的能值效率变化趋势图和生态效率指数趋势图,研究结果与该矿区的实际发展趋势基本一致。表明运用能值分析法所建立的评价指标体系具有较强的有效性,并且对煤炭矿区发展循环经济、提高生态效率具有重要指导意义和参考价值。     

京津唐城市生态系统能值比较

运用能值(emergy)分析方法,以京津冀地区的北京、天津、唐山为研究对象,建立了复合生态系统与可持续发展的能值指标,对3个城市1991～2005年自然环境与社会经济可持续发展状况进行了比较分析.研究结果表明:1991～2005年期间,由于北京、天津的本地资源能值对经济发展的驱动力不足,城市发展对外部输入能值的依赖程度越来越高;北京、天津、唐山社会子系统的能值指标均呈上升趋势,城市居民生活水平和经济发展水平不断提高;北京经济子系统的各项指标均优于天津和唐山,但环境子系统和能值可持续指标体现出,北京的环境压力最大、可持续发展能力低于天津和唐山.在此分析基础上,对北京、天津、唐山的可持续发展提出了几点建议,为制定城市发展策略和产业调整提供科学依据.     

社会-经济-自然复合生态系统生态位评价模型——以四川省为例

在深入分析区域资源、环境、社会、经济综合系统基础上,建立了四川省2001—2010年社会-经济-自然复合生态系统生态位评价指标体系,复合生态系统综合生态位包括资源、环境、经济和社会4个子系统生态位。将耦合投影寻踪模型应用于复合生态系统生态位评价,其中,采用并行模拟退火算法对评价模型参数进行优化。研究结果表明:2001年—2010年四川省复合生态位呈现先降后升的趋势,复合生态位评价值从2001年3.1325下降到2005年的2.8499,从2005年开始,复合生态位逐渐增加,到2010年增加到3.3304。表明环境重视程度的提高,环保意识的加强,促进了复合生态位的提高,区域自然生态和环境得以改善。最佳投影方向各分量的大小反映了各评价指标对生态位评价等级的影响程度,值越大则对应的评价指标对生态位评价等级的影响程度越大。区域生态位评价等级指标的影响程度最大的10项中有4项是环境生态位子系统指标,表明环境生态位子系统对综合生态位影响最大。发展过程中经济生态位子系统和社会生态位子系统指标值相关系数为0.9957,表明两子系统基本上是保持同步发展。而经济生态位和环境生态位子系统指标值相关系数为-0.9346,呈现明显的负相关关系。资源子系统呈现上升趋势。模拟退火优化的投影寻踪耦合模型应用于复合生态位评价,具有实用性和可行性,为区域生态管理科学决策提供重要依据。     

矿区生态产业评价指标体系

论述了煤炭矿区生态产业评价指标体系设置的理论依据,针对煤炭矿区生态产业链的特点和发展模式,从自然资源、经济效益、环境效益和社会效益四个角度出发选择筛选指标,构建了煤炭矿区生态产业评价指标体系.建立了模糊综合评价模型,探讨了运用层次分析法并通过熵值法修正的确定评价指标权重的新方法,构建了各因素指标的模糊隶属度函数.应用龙口矿区2010年的指标数据对所建模型和方法进行检验,对龙口矿区生态产业发展及生态产业链延伸提出了具体建议.     

陕北煤炭基地榆神矿区生态系统弹性力时空演变分析

陕北榆神矿区是我国重要的煤炭生产基地,生态环境脆弱,分析煤炭开采对该区域生态系统稳定性的影响对矿区生态修复具有重要意义。以榆神矿区所在流域为研究对象,基于近10年土地利用确定了工矿活动直接和间接影响区的时空演变特征,通过建立生态弹性力指标体系,结合空间主成分分析法综合评估了工矿活动对矿区生态系统弹性力的影响。结果表明：（1）近10年研究区生态环境明显改善,林地草地面积明显增加,但是煤炭开发用地也大幅增加,从8.4 km²增加至14.2 km²;（2）榆神矿区生态系统弹性力主要受植被覆盖度和地下径流量的影响,2009-2015年,煤炭开发直接影响区和间接影响区生态弹性力呈下降趋势,相比之下,2018年煤炭开发不同影响区生态弹性力明显增加;（3）煤炭开采活动引发的地质环境问题致使矿区生态环境退化,导致煤炭开发直接影响区生态弹性力低于间接影响区,平均低9.23%,因此及时采取修复治理措施降低煤炭开发引起的地质环境问题对改善矿区生态环境至关重要。研究结果可为榆神矿区的生态保护管理与健康可持续发展提供决策参考。     

旅游生态系统能值研究进展

能值分析是以能值为基准,通过能值转换率,有效测度与评价生态系统及经济系统中不同类型的物质流、能量流、货币流及其相互关系的方法。旅游生态系统是特殊类型的人地关系地域系统,是以旅游活动为中心的"自然、经济、社会、旅游"复合系统,利用能值方法进行旅游能值研究可以为旅游可持续发展提供科学建议。通过对国内外相关研究重要文献的梳理,从旅游能值研究尺度与类型角度,分析了国内外相关研究进展,并通过与农业、工业系统的能值研究对比分析,目前研究在理论推进、要素选择、指标构建、方法集成等4个方面,旅游生态系统能值研究存在特殊性,并从理论、方法、内容等3个角度,提出了今后旅游能值研究的方向,以期推动旅游系统能值研究的深入。     

城市生态系统健康综合评价

生态系统健康是生态学领域的研究热点之一.文中提出了对城市生态系统健康概念的理解; 从状态空间的角度, 解释了城市生态系统健康的内涵,并以此为基础,提出了目前研究中存在的不足; 从复合生态系统的角度,提出了一种新的城市生态系统健康评价方法——综合评价方法; 构建了城市生态系统健康综合评价模型,并将该方法应用于佛山市城市生态系统的健康评价.结果表明, 在研究时段内,佛山市城市生态系统健康水平逐年上升;综合评价方法不仅能反映城市整体健康状况,而且能辨别各子系统的相对健康水平,具有一定的理论价值和可操作性.     

顺德产业生态系统能值动态分析

虽然当前的产业生态学研究多集中于生产线、企业和产业生态园尺度,但城市无疑是产业系统基本组合单元,城市区域尺度的产业生态学研究是产业生态学研究尺度上推的必经阶段。我国产业生态系统及城市化进程的空间分布不均,以顺德等为代表的东南沿海市(县)产业生态系统的发展历程对中西部地区有拉动和借鉴的双重作用。以能值理论方法为基础,结合环境经济学和区域经济学方法,从系统开放性、本土性、闭路循环性和经济性4个方面,投入和产出端2个角度,对顺德市产业生态系统改革开放22a的发展动态进行分析研究。结果发现,22a系统能值总用量增加15.65倍,能值密度增加16.31倍,人均能值使用强度增加9.70倍,外部不可更新资源用量增加16.32倍。能值废弃率在20世纪80年代不断上升而在90年代迅速下降,但环境负载率则表现为无规律的波动状态。20世纪90年代,系统能值出口率上升至1978年的4.10倍,但能值交换率小于1。结果表明,改革开放22a,顺德产业生态系统自组织能力明显提高,土地资源利用率不断提高,但系统对周边负熵资源,尤其是不可更新资源的依赖性不断提高,人力资源生产力水平提高相对较慢。20世纪90年代污染物处理产业发展迅速,但在系统资料消耗端的绿色化方面则无显明进展。系统对不可更新资源的利用效率不高,产出商品在市场交换中处于表面繁荣背景下的生态经济不利地位。系统已到了向知识密集型发展道路转变的拐点域。能值理论方法与环境经济学和区域经济学分析的整合可以满足产业生态系统分析评价要求,针对产业生态系统特点,进行多尺度、多方面联立评价,实现系统发展现状、动态与动因的整合分析,对产业生态系统优化点的发现与优化方向的确定有直接的意义。     

H. T. 奥德姆与中国的能值研究

简要论述了由霍华德.汤姆.奥德姆创立的能值理论与方法在中国的传播并综述了多年以来中国的能值研究进展。能值理论与方法在中国的传播始于1990年霍华德·汤姆·奥德姆第二次访华.在此期间,即1990年8月1日至1990年8月21日他访问了台北、广州、北京和沈阳,并作了多个学术报告,如“自组织与系统生态学”和“能值分析与环境评价”等。从此以后,我国的广州、北京、南京和沈阳、佛山等多座城市的大学和科研机构先后开展了10多年的能值研究,能值理论应用于多个领域,包括国家、省、市、自然保护区等生态经济系统的能值评估、农业生态系统、城市生态系统、环境与资源、废水处理、生态工程和工业的能值评价。用中文或英文发表关于能值的学术论文60多篇,由霍华德.汤姆.奥德姆所著的3本关于能值的书被翻译为中文,能值概念、理论和方法被10多部中文书刊引用,2本关于能值的中文专著已发表。能值分析的研究工作已得到国家自然科学基金资助,其中有些课题已结题,有些课题正在进行中。能值理论与方法已被许多中国生态学家所接受,但在应用过程中仍存在许多问题。     

Emergy as a Life Cycle Impact Assessment Indicator

Founded in thermodynamics and systems ecology, emergy evaluation is a method to associate a product with its dependencies on all upstream environmental and resource flows using a common unit of energy. Emergy is thus proposed as an indicator of aggregate resource use for life cycle assessment (LCA). An LCA of gold mining, based on an original life cycle inventory of a large gold mine in Peru, is used to demonstrate how emergy can be incorporated as an impact indicator into a process‐based LCA model. The results demonstrate the usefulness of emergy in the LCA context. The adaptation of emergy evaluation, traditionally performed outside of the LCA framework, requires changes to the conventional accounting rules and the incorporation of uncertainty estimations of the emergy conversion factors, or unit emergy values. At the same time, traditional LCA boundaries are extended to incorporate the environmental processes that provide for raw resources, including ores. The total environmental contribution to the product, doré, is dominated by mining and metallurgical processes and not the geological processes forming the gold ore. The measure of environmental contribution to 1 gram (g) of doré is 6.8E + 12 solar‐equivalent Joules (sej) and can be considered accurate within a factor of 2. These results are useful in assessing a process in light of available resources, which is essential to measuring long‐term sustainability. Comparisons are made between emergy and other measures of resource use, and recommendations are made for future incorporation of emergy into LCA that will result in greater consistency with existing life cycle inventory (LCI) databases and other LCA indicators.     

基于生态脆弱性与发展潜力的矿区搬迁村庄识别

矿区村庄搬迁成为煤炭产业发展极为重要的一环,弄清“谁要搬、搬去哪”,对煤矿区的产业发展和生态建设工作尤为重要。选取位于鲁西基地巨野矿区的山东省郓城县作为研究区域,从生态状况和发展状况两角度,基于VSD模型选取表现矿区特点的12个指标构建矿区生态脆弱性评价体系,并以建设水平、经济发展水平和人居环境为准则层选取13个指标构成村庄发展潜力评价体系,结合两者构建矿区搬迁村庄识别体系。结果标明：平原矿区的生态脆弱性受塌陷及煤炭资源储量分类的影响较大,村庄发展潜力整体受交通以及与镇区、中心城区辐射的影响较大;矿区290个村庄划分为优先搬迁、暂缓搬迁、原址保留及安置点选区4个等级,每级分别有72、80、91和47个村庄,占比24.82%、27.59%、31.38%和16.21%。该体系能较细致地识别村庄间差别,为郓城县矿区村庄合理搬迁安置提供借鉴,并具有较好的适用性,为平原煤矿区村庄的搬迁理论发展提供科学有效的参考。     

露天煤矿区生态风险受体分析——以内蒙古平庄西露天煤矿为例

煤矿露天开采行为导致矿区岩体剥离、植被破坏和土壤物理化学性质的巨大改变,对采矿区土壤生态系统造成剧烈扰动,使其成为水土流失、滑坡等矿区潜在生态风险的主要受体。以内蒙古平庄西露天煤矿区土壤生态系统为研究对象,通过分析矿区主要景观单元的土壤理化性质、植被演替规律与土壤线虫群落结构特征,研究其生态脆弱性分布与变化规律。结果表明矿区土壤系统的成熟度与稳定度与其形成年限具有相关性,但与农田生态系统和未受扰动的自然生态系统相比,煤矿开采区与排弃物堆放区的土壤结构较差、土壤肥力偏低、动、植物群落成熟度和稳定性较差。受土壤养分条件及土壤微生物数量等因素的限制,其植被自然恢复速度慢,生态系统脆弱,需通过土壤改良、合理选种适生植物、改善土壤养分条件,促进植被重建。     

中国蚕桑生态系统能值分析

蚕桑生态系统是我国农业生态系统的重要组成部分.本文采用能值评估原理和方法,系统研究了中国蚕桑生态系统的内部结构及其与外界自然、环境、经济之间的关系,定量计算了反映中国蚕桑生态系统的能值指标,并与中国农业生态系统相比较.结果表明,中国蚕桑生态系统能值投入率(EIR)为3.78,能值产出率(EYR)为4.68,环境负载率(ELR)为0.18,系统能值可持续指标(ESI)为26.0,表明中国蚕桑生态系统环境压力小,生态效益良好,但需进一步提升科技水平,以降低劳动力投入,促进蚕桑资源综合利用.