晋冀鲁豫接壤区生态环境现状评价

对“中国资源、生态环境预警研究”的有关方法,建立了晋冀鱼豫接壤区１１个地、市的生态环境质量评价指标体系,并用层次分析法,对１１个地市作出的生态环境质量进行了排序,以表征该区经济持续发展能力及其潜力。     

农村聚落生态环境预警——以万州区茨竹乡茨竹五组为例

论述了农村聚落生态环境预警的概念,提出农村聚落生态环境预警评价指标体系和指标分级。运用加权平均模型进行环境评价,确立不良状态预警、负向演化趋势预警、恶化速度预警的数学模式与参数。选择三峡库区中低山石灰岩山地典型聚落作实例研究,对该聚落自然演替状态和必要调控状态的生态环境质量及演化趋势进行预测和预警分析。     

吉林省西部生态安全评价

依据人类与生态环境系统的相互作用,建立了压力.反馈.调控的概念模型;基于GIS和RS,采用栅格运算的方法运用复合模型对吉林省西部2000年生态环境安全程度进行了评价.并以压力驱动下生态环境跃点的变化作为阈值,将研究区分为绝对安全、安全、预警和不安全4种状态.结果表明,吉林省西部大部分地区处于安全状况,且东部安全状况好于西部,预警状况及不安全状况的区域集中分布在中部和西部.10个县市中,绝对安全状态比例极小,安全状态区域所占比例最大的是乾安县,最小的是大安县.预警状态区域所占比例最大的是洮南市,已达到了县域面积的43.08%,最小的是乾安县,仅占1.56%.通榆县、镇赉县和大安县处于不安全状态区域的面积已达到了10%以上,是吉林省西部生态环境需要重点治理的区域.各县市平均安全程度的排序依次为乾安县＞前郭自治县＞镇赉县＞松原市＞长岭县＞白城市＞扶余县＞洮南市＞大安县＞通榆县.障碍因素分析结果表明,经济发展水平、土壤类型和区域开发指数是3种主要障碍因素.     

国际预警体系研究进展及其对国内生态环境预警研究的启示

从1990年联合国"国际减灾10年"倡导构建灾害预警系统以来，国际预警研究迄今已有30年历程。通过回溯国际预警研究发展历程，解析预警体系要素构成框架，探究各类缓慢性、突发性灾害与风险研究进展，探讨不同社会参与主体在预警体系中的职能，指出未来若干年，我国国内生态环境预警研究亟需强化"以人为本"的研究理念，突破"区域综合性生态环境评估"粗放化、模糊化处理研究区各类生态环境风险的传统窠臼，对不同类型生态环境问题开展精细化探索，同时重视风险受众对预警信息接收、接受和响应能力，并与相关机构和组织建立跨地域、跨行业的信息技术交流与协作机制，让利益相关者更广泛地参与预警体系建设，从而接轨国际研究，使研究成果可为精准化生态环境应急管理工作实践提供强有力支撑。     

基于3S技术的图们江流域湿地生态安全评价与预警研究

图们江是我国重要的国际性河流之一,随着我国经济的迅速崛起,图们江地区进入到多国合作联合开发阶段,该区环境也因此受到了不同程度的干扰和破坏,对该区域进行湿地生态安全评价与预警研究,可为图们江流域生态环境的可持续发展提供依据。以图们江流域湿地生态安全为出发点,基于PSR模型构建了适合该区域生态环境的生态安全评价指标体系,在3S技术支持下,通过解译1976年、1990年、2000年、2010年4个年份的TM/MSS影像,获取了这4个时期的景观格局指标数据,并运用层次分析法确定指标权重;在使用逻辑斯蒂增长曲线模型对各个指标进行单指标评价的基础上,使用综合评价法对各个时期的图们江流域湿地生态安全进行评价,最终得到1976年、1990年生态安全值分别为0.650、0.620,湿地生态系统比较安全,2000年、2010年生态安全值分别为0.536、0.454,湿地生态系统处于预警状态,应及时对该区域湿地生态系统进行保护。基于灰色预测模型构建湿地生态安全预测模型,经检验,模型精度较高,可以进行图们江流域湿地生态安全的预测研究。做出了图们江流域未来40a的湿地生态安全预测,分别为0.3903、0.3345、0.2866、0.2456,湿地生态系统处于中度预警状态,并有向重度预警发展的趋势,生态安全面临的威胁越来越严重,急需对本区域湿地生态系统进行保护与管理。     

基于BP人工神经网络的小城镇生态环境质量评价模型

针对中国小城镇生态环境质量综合评价存在的问题,以生态环境质量指标体系作为神经网络的输入、以生态环境等级评分作为输出,基于BP人工神经网络,建立了具有20个隐含层节点、3层网络的小城镇生态环境质量评价模型;以生态环境指标的各级评价标准作为模型的训练样本,以训练样本数量的10%以及各指标各等级的临界值、中间值作为检验样本,以研究区生态环境质量的实际监测值作为预测样本,利用MATLAB软件对BP人工神经网络进行训练,并对鄂州市杜山镇生态环境质量等级进行了模式识别.结果表明：利用BP人工神经网络方法对小城镇生态环境质量进行预测是可行的、可靠的,它不仅能很好地评价区域生态环境质量,而且能够与区域生态环境的实际特征相结合.     

大庆市生态环境脆弱性空间格局

以石油资源开采及加工为主要扰动,从敏感性及其应对能力两个方面建立了大庆市生态环境脆弱性评价指标体系,采用改进的熵值法确定各评价指标的权重,根据脆弱性评价模型函数分析了大庆市生态环境脆弱性空间格局.结果表明： 2009年,大庆市生态环境敏感性较强区域集中分布在石油开采加工及石化产业密集区,土地盐碱化等生态问题是导致区域敏感性较高的次要原因;应对不利扰动能力的整体水平较高,在一定程度上起到了缓解生态环境脆弱性的作用;研究区脆弱性空间差异较大,其中红岗区、萨尔图区和龙凤区的脆弱性较高,脆弱度分别为0.80、0.71和0.68,让胡路区和大同区的脆弱性较低,脆弱度分别为0.20和0.04.     

区域可持续发展能力评价及其在山东五莲的应用

在分析、评价当前关于区域可持续发展评价研究成果的基础上,从可持续发展的内涵和对可持续发展评价的基本要求出发,尝试利用区域复合生态系统场力分析理论,构造了用于区域可持续发展评价的综合评价指数-可持续发展度,并给出了其具体计算式,最后以山东省五莲县为例,对区域可持续发展能力的变化及其原因进行了分析。     

滨海快速城市化地区土地生态安全评价与预警——以曹妃甸新区为例

对滨海快速城市化地区进行土地生态安全评价和预警是保障土地可持续利用和有效维护土地生态安全的重要内容.基于“压力-状态-响应”(P-S-R)模型,构建了滨海快速城市化地区土地生态安全评价指标体系.借助遥感数据和GIS方法,以1 km×1 km网格为评价单元并通过空间插值,获取了基于像元大小30 m×30 m的曹妃甸新区2005和2013年土地生态安全评价结果.并采用分类树方法对未来曹妃甸新区土地生态安全(LES)进行预警,共分为4种预警类型：安全但有退化趋势预警、亚安全且缓慢退化预警、亚安全且快速退化预警、不安全预警.结果表明：曹妃甸新区2005年土地生态安全平均值为0.55,处于中等安全水平,而2013年为0.52,处于中下安全水平,区域土地生态安全呈下降趋势.曹妃甸新区不安全预警及亚安全且快速退化预警区域主要分布在城市建设用地快速扩展区域,说明城市建设用地的快速扩张是导致区域土地生态安全恶化的最主要因素.工业区、十里海和南堡盐场3个乡镇处于高度危险预警状态,其不安全预警、亚安全且快速退化预警及亚安全且缓慢退化预警3者之和分别占其总面积的58.3%、98.9%和81.2%,未来应加强这些区域的土地生态管理调控.研究结果可为曹妃甸新区土地规划和生态保护提供一定参考.     

生态环境承载力评价研究——以河南省为例

测度人类活动是否处于生态环境的承载力范围之内是生态环境承载力评价的核心内容,是区域国土开发科学决策规划的需要,但是生态环境可承载能力的阈值和人类活动对生态环境施加压力的大小均是难以定量计算的,为了解决生态环境承载力评价面临的这一难题,本文研究提出了一种生态环境承载力评价的新方法,即"生态环境质量指数动态评价法"。该方法依据生态平衡理论和生态稳定性原理,将承载力评价转化为运行状态评价,以"生态环境系统是否处于良性运行状态"作为生态环境是否处于可承载状态的评价标准;首先应用生态环境质量指数(EI)模型计算出评价区多年的EI值,然后再依据EI的动态变化趋势对"生态环境系统的运行状态"进行评定,以达到对区域生态环境承载力进行评价之目的,以河南省为例,介绍了评价的方法与过程。结果表明:(1)生态环境质量现状评价不是承载力评价,但是可通过对生态环境质量的动态变化趋势进行回归分析以达到承载力评价之目的;(2)该方法紧扣生态环境承载力的内涵,避开了生态环境系统承载力阈值测算的难点,方法简明易行,结果意义明确、实用性强,为承载力评价提供了一种新思路和新方法;(3)生态环境系统质量现状不能反映其承载状态,信阳市的生态环境质量在河南是最好的,目前却处于超载、退化状态,而濮阳和安阳市的情况则与信阳市正好相反,应引起政府决策部门的重视。     

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。     

武陵源风景区生态承载力预警

随着人类面临的严重环境挑战,可持续发展模式作为全人类共同的选择变得越来越重要。生态承载力作为可持续发展的衡量指标,通过生态承载力水平与生态荷载状况表现出来。可持续承载力预警是以可持续发展为目标进行生态承载力调控。利用主成分分析法、层次分析法构建了武陵源风景区的生态承载力评价指标体系,作为模型的输入层预警指标,并利用状态空间法求算的生态承载指数进行警度区间的划分,通过样本训练、建立BP神经网络模型,进行生态承载预警。从风景区的资源承载、环境承载、生态弹性和生态承压等方面来考虑,析出17个资源类、环境类、社会经济类指标作为评价指标体系。对于武陵源风景区的承载状态,从时间上看,2000年曾出现超载状态,主要是风景区的核心区范围内出现城市化现象所致;从空间上看,协和乡出现超载状态,其主要原因在于资源的开发利用上。基于BP网络模型实现的生态承载力预警,用于预测预报未来的可持续发展的发展状态,可以及时反映可持续状态的调控效果,为区域系统的可持续发展提供科学依据。     

中国丝绸之路经济带沿线省份生态足迹时空差异及公平性分析

评价区域自然资源的公平分配程度是权衡社会经济系统与生态系统可持续发展之间关系的基础。在测算2005—2016年我国丝绸之路经济带沿线省份生态足迹的基础上,分析生态承载力、生态压力指数及足迹深度、足迹广度的时空差异特征,采用基尼系数、经济贡献系数与生态承载系数构建生态足迹的公平性评价模型。结果表明,沿线省份人均生态足迹增长趋势存在较大差异,新疆、宁夏、青海等省份增长较为显著,甘肃、陕西、广西、云南、重庆、四川等省份增长相对较小。结果显示,西北省份较西南省份生态足迹增长较快,但人均生态承载力未发生显著变化。沿线省份生态压力指数均呈缓慢上升的趋势,但差异性正逐步扩大。足迹深度呈缓慢增长的趋势,均大于1,足迹广度变化平缓。经济贡献基尼系数和生态承载基尼系数分别置于[0.15,0.23]和[0.23,0.30]区间,均低于"0.4的警戒线"。其中,陕西、四川和重庆属于"高经济贡献、低生态承载贡献"的省份,青海、云南和甘肃属于"低经济贡献、高生态承载贡献"的省份,新疆、广西和宁夏属于"低经济贡献、低生态承载贡献"的省份。为此,提出对不同经济贡献与生态承载贡献的省份制定适宜的生态建设与环境保护政策,加强空间管控能力,推动重点开发区的区域一体化和合作协同发展,促进省际间产业协作,利用双(多)边合作机制,提高区域自然资源的配置水平。     

Community assembly is a race between immigration and adaptation: eco‐evolutionary interactions across spatial scales

Both ecological and evolutionary mechanisms have been proposed to describe how natural communities become assembled at both regional and biogeographical scales. Yet, these theories have largely been developed in isolation. Here, we unite these separate views and develop an integrated eco‐evolutionary framework of community assembly. We use a simulation approach to explore the factors determining the interplay between ecological and evolutionary mechanisms systematically across spatial scales. Our results suggest that the same set of ecological and evolutionary processes can determine community assembly at both regional and biogeographical scales. We find that the importance of evolution and community monopolization effects, defined as the eco‐evolutionary dynamics that occur when local adaptation of early established immigrants is fast enough to prevent the later immigration of better pre‐adapted species, are not restricted to adaptive radiations on remote islands. They occur at dispersal rates of up to ten individuals per generation, typical for many species at the scale of regional metacommunities. Dispersal capacity largely determines whether ecological species sorting or evolutionary monopolization structure metacommunity diversity and distribution patterns. However, other factors related to the spatial scale at which community assembly processes are acting, such as metacommunity size and the proportion of empty patches, also affect the relative importance of ecology versus evolution. We show that evolution often determines community assembly, and this conclusion is robust to a wide range of assumptions about spatial scale, mode of reproduction, and environmental structure. Moreover, we found that community monopolization effects occur even though species fully pre‐adapted to each habitat are abundant in the metacommunity, a scenario expected a priori to prevent any meaningful effect of evolution. Our results strongly support the idea that the same eco‐evolutionary processes underlie community assembly at regional and biogeographical scales.     

Spatiotemporal evolution for early warning of ecological carrying capacity during the urbanization process in the Dongting Lake area,China

Early warning of ecological carrying capacity (ECC) is essential for the urbanization process. It provides information on the deterioration of the urban ecological environment and potential hazards and promotes sustainable development. However, research on early warning of ECC in the urbanization process has been limited and mainly focused on a single aspect of ECC, a comprehensive early warning system based on the three perspectives of ecological elasticity (EE), resource carrying (RC), and environmental carrying (EC) is still lacking. Additionally, previous studies did not effectively predict the future evolution trends of ECC and failed to reveal the spatiotemporal evolution characteristics. To address these shortcomings, in this study, we propose a comprehensive early warning indicator of ECC incorporating EE, RC, and EC. The state space technique and back-propagation (BP) neural network model were applied to analyze the spatiotemporal evolution of the warning state in the Dongting Lake area. The results showed that the ECC index decreased from 0.5383 to 0.5364 in 2001–2020, and the risk status was in the range of medium risk. This result was consistent with an analysis of the three subsystems, which indicated that urbanization exceeded the ECC. The early warning index of ECC is predicted to be 0.6257 in 2025. The risk status is predicted to be low risk. From 2001 to 2020, the risk status of counties were significantly different. Most counties in the central area had a low-risk status, and peripheral counties had a medium-risk status. The counties with the most serious risk status were mostly distributed along the edge of the area, in places with higher urbanization rates. Neither the spatial pattern nor the risk status is predicted to change substantially before 2025. Therefore, some targeted measures should be taken to improve the ECC and mitigate the risk.     

北疆牧区雪灾预警与风险评估方法

在分析北疆牧区畜牧业生产与雪灾分布特征的基础上,利用RS、GIS和地面监测资料,从草地抗灾力、家畜承灾体和积雪致灾力3个子系统中选择9个因素作为预警参评因子,用家畜死亡率作为风险评估因子,构建了一个在完全放牧状态下的牧区雪灾预警与风险评估体系和模式.采用多层次综合法和目标线性加权函数法,建立了雪灾预警分级模型、判别模型和风险评估模型,据此可对草地和家畜抵御雪灾的强度和雪灾的风险期望损失进行动态预警与评估.北疆牧区雪灾预警与风险评估模型的精度分别达85%和72%.     

基于改进TOPSIS-灰色GM(1,1)模型的张家界市旅游生态安全动态预警

旅游生态安全预警对旅游地协调生态环境保护与旅游产业快速发展的矛盾,推进区域社会经济持续健康发展具有重要意义.本文基于DPSIR模型,从驱动力、压力、状态、影响、响应5方面构建了张家界市旅游生态安全预警指标体系,在此基础上,运用改进TOPSIS法对2001—2014年张家界市的旅游生态安全警情格局进行评估,并运用灰色GM(1,1)模型对其2015—2020年的警情演变趋势进行预测.结果表明: 总体上,2001—2014年,张家界市的旅游生态安全贴近度呈略微上升态势,警度处于“中警”.就各子系统而言,2001—2014年,张家界市旅游生态安全驱动力系统和压力系统的警度呈上升趋势,由“轻警”演变成“重警”;状态系统和影响系统的警度变化不大,一直处于“中警”;响应系统的警度呈下降趋势,由“巨警”转变成“无警”.按现状发展态势,2015—2020年,张家界市的旅游生态安全贴近度将进一步上升,警度将由“中警”向“轻警”转变,但协调旅游发展与生态建设和环境保护关系的任务依然较艰巨.     

三峡库区生态敏感区土地生态安全预警测度与时空演变——以重庆市万州区为例

以三峡库区生态敏感区典型区万州区为研究对象,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建土地生态安全预警指标体系,运用熵值法进行土地生态安全预警分析,并通过空间统计学方法对研究区土地生态安全警度的空间分布特征、变异规律及空间关联格局进行研究分析,旨在为区域土地资源利用的规划、管理及其生态保护提供决策参考。结果表明:(1)研究区2000-2014年土地生态安全警度呈连续上升趋势,土地生态安全警度较高区域由万州区中心城区不断向四周扩散,但2000-2009年期间研究区土地生态安全警度提升幅度比2009-2014年期间更为明显,2000-2009年期间是区域土地生态安全警度变化的关键时段。(2)研究区2000-2014年C_0/(C_0+C)呈不断上升趋势,表明非结构性因素对区域土地生态安全警度的影响程度在不断加大,这与研究区14年来经济高速发展、人类对土地资源利用强度加剧以及区域自然灾害频发的实际情况相符。(3)研究区2000年、2009年、2014年全局Moran's I值分别为0.7823、0.7772、0.775,表明土地生态安全预警指数在空间上存在较强的正相关关系,区域土地生态安全警度在空间上具有较强聚集性。(4)研究区"高-高"、"低-低"值区均呈现出2000-2009年范围逐渐增加,而2009-2014年范围逐渐缩小的趋势;且"高-高"值区主要集中分布在中心城区及其邻近区域,"低-低"值区则主要集中分布在研究区西北部和东南部等土地利用程度相对较弱、植被覆盖相对较好地区;中心城区周边的"低-高"值区将是城市发展中优先被占用的区域,在未来的土地利用中,尤其需加强对区域"低-高"值区的重点保护。     

宏观生态系统科学整合研究的多学科知识融合及其技术途径

综合认识大尺度的宏观生态系统结构功能、空间变异和动态演变的过程机理和模式机制,实现对生态系统变化及其对人类福祉影响的定量模拟、科学评估和预测预警,服务生态系统的利用保护及调控管理,是当代宏观生态系统科学的重要发展方向,正在孕育并形成大尺度的宏观生态系统科学整合生态学(IEMES)研究新领域。本研究通过对宏观生态系统科学整合生态学研究的基础理论、多学科知识融合途径及其关键技术问题的系统分析,形成以下几个基本认识: 1)宏观生态系统科学整合生态学研究是以区域、大陆和全球尺度的宏观生态系统为研究对象,采用多学科知识融合方法和技术,致力于解决人类社会发展的食物安全、资源安全、生态安全、环境安全等重大资源环境问题。2)宏观生态系统科学整合生态学研究的基本科技任务是: 理解宏观生态系统的结构功能基本属性,监测生态系统状态变化,解释生态系统时空演变规律,认知生态系统运维过程机理,定量评估生态系统功能状态及服务能力,预测生态系统动态演变及地理格局,预警生态系统变化及生态环境灾害。3)宏观生态系统科学整合生态学研究需要重新构造“多源数据分析-多模型模拟-多学科知识融合”的理论和方法学体系,发展“多尺度观测、多方法印证、多过程融合、跨尺度模拟”的多学科知识融合关键技术。4)大陆尺度的地基-空基-天基多时空尺度生态系统观测试验网络是承载多学科知识深度融合研究的基础科技设施,需要围绕区域、大陆和全球尺度的宏观生态系统科学问题,发展多要素-多过程-多界面-多介质-多尺度-多方法的多学科维度生态学知识融合关键技术。