城市群生态安全格局构建:概念辨析与理论思考

城市群是城市发展到一定阶段通过城市间物流、人流和能流高度融合而形成的区域性复合生态系统，如何保障城市群生态安全与健康发展成为当前关注的热点问题。本研究系统分析了生态安全、城市生态安全与城市群生态安全的内涵。认为狭义上城市群生态安全侧重于城市群内部生态空间优化和生态系统服务功能提升，重点关注城市群地区生态用地空间优化与"三生空间"（生态、生活及生产空间）的合理布局。广义上的城市群生态安全不仅需要考虑城市群内部生态系统结构和功能协调及其生态系统服务的供需平衡，也需要从区域尺度考虑城市群与其他区域之间的协调关系。城市群生态安全格局构建的目的则是保障城市群内部区域一体化协调发展，满足人们日常生活的基本需求，实现城市群与区域之间物流、能流和人流的有序流通。在城市群生态安全格局构建时，除了遵循生态安全一般性原则外，还需要遵循以下原则：①生态系统服务供需平衡尺度效应；②生态安全保障的阈值效应；③生态安全格局的空间联动效应。最后文章提出了城市群生态安全格局构建的基本思路和技术路径。     

基于生态系统服务供需的城市群生态安全格局构建框架

近年来,生态系统服务供需失调引发了一系列问题,诸如城市热岛、生态用地流失、环境污染、生物多样性减少等生态风险问题,已成为威胁生态安全、制约社会经济可持续发展的重要因素,因此维持生态系统服务供需平衡是生态安全健康发展的保障和关键。梳理了生态系统服务评价、生态安全格局构建的研究现状,指出了存在的不足,同时构建了基于生态系统服务的城市群生态安全格局基本框架,并提出了生态安全格局未来的研究重点:城市群区域和城市内部生态系统服务的多尺度综合评价、城市功能区的划分及对生态安全的胁迫作用、生态过程与生态系统服务与生态安全的耦合、基于生态系统服务流的生态安全格局构建、模拟和优化。通过耦合社会经济数据、卫星遥感数据、城市地图大数据,评价城市内部和外部不同尺度的生态系统服务,保障城市群生态系统服务流畅通传输,实现城市群生态安全格局评价和优化。     

雄安新区多尺度生态安全格局构建框架

维持城市所处的生态系统格局与过程,使得城市生存和发展所依赖的关键生态系统服务实现供需平衡是保障城市生态安全的根本要求和基本前提。因此,城市生态安全不仅是城市本身的问题,还涉及到城市所处的流域、区域、国家等多个不同的空间尺度,具体由支撑城市及其发展的关键生态系统服务所涉及的生态过程所决定。对生态安全概念及研究进展进行了梳理和分析,在此基础上,提出了一个城市生态安全保障的生态系统服务研究框架,将维持城市生态安全的关键生态系统服务需求分为3个层次：一是水资源供给、食物生产、水质净化等城市生存所依赖的基础资源与基本环境维持相关的服务,二是土壤保持、水源涵养、防风固沙、固碳释氧、生物多样性等生态系统稳定和可持续性维持相关的生态系统稳定和调节类服务,三是生态休闲、微气候调节、降尘减噪、文化审美等人居环境与文化类服务。进而利用该框架,从不同需求层次分别对雄安新区生态安全保障的生态系统服务需求进行了分析,结合其自然地理特征和新区建设的社会经济发展情景,从新区城市、大清河流域和京津冀区域三个尺度提出了雄安新区生态安全格局构建框架,以及相应的保障对策和建议,包括从多尺度进行生态环境调控和管理,打破行政和地域边界限制;关注各尺度各关键生态系统服务的过程,加强生态环境要素的监测和预警;重视新区在人居环境改善层次的生态系统服务需求等。     

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。     

区域生态安全格局:概念与理论基础

提出区域生态安全格局概念的提出 ,适应了生态系统恢复和生物多样性保护的发展需求。针对区域生态环境问题 ,通过干扰排除以及空间格局规划和管理 ,能够保护和恢复生物多样性 ,维持生态系统结构、功能和过程的完整性 ,实现对区域生态环境问题的有效控制和持续改善。区域生态安全格局的研究对象具有针对性、研究尺度具有区域性、研究问题具有系统性、研究手段具有主动性。它强调区域尺度的生物多样性保护、退化生态系统恢复及其空间合理配置、生态系统健康的维持、景观生态格局的优化、以及对社会经济发展需求的满足。它更加强调格局与过程安全及其整体集成 ,将生态系统管理对策落实到具体的空间地域上 ,实现管理效果的直观可视。相关理论 ,景观生态学、干扰生态学、保护生物学、恢复生态学、生态经济学、生态伦理学、和复合生态系统理论等为其提供了坚实的理论基础。区域生态安全格局不存在一个固定标准 ,人类对生态系统服务功能需求的不断变化是生态系统管理的根本原因。实现区域生态安全不但要以社会、经济、文化、道德、法律、和法规为手段 ,更要以其不断发展对生态系统服务功能的新需求为目标逐步进行。区域生态安全格局研究对于解决区域生态环境问题具有不可替代的作用 ,具有广阔应用前景。     

基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建——以厦门市为例

城市化进程的快速发展加剧了生态系统的退化。如何扭转生态系统的退化,同时满足人类日益增长的生态系统服务需求,成为当前的一个研究热点。生态安全格局的构建在一定程度上可平衡城市发展与生态环境保护之间的关系,对于保障区域生态安全、提升生态系统功能具有重大意义。以厦门市为例,基于“生态源地识别—阻力面构建—生态廊道提取”的基本框架构建陆域生态安全格局。结合生态系统服务重要性评价和形态学空间格局分析识别生态源地,该方法兼顾了生态结构和功能,使得所识别的生态源地更具全面性。选取土地利用类型、高程和坡度构建生态综合阻力面,并用人类居住合成指数修正生态综合阻力面,以减少主观赋值的影响,识别各土地利用类型内部的差异,使生态阻力面的构建更加合理。在此基础上通过最小累积阻力模型提取生态廊道,利用重力模型量化潜在生态廊道的相对重要性,并根据重力模型结果划分重要性等级。研究结果表明,厦门市的生态安全格局由14个生态源地、21条生态廊道、15个生态节点及若干个踏脚石所组成。生态源地主要集中在研究区的西部和北部,以林地和草地为主,面积合计为558.64 km²。生态廊道长约159.40 km,其...     

整合多重生态保护目标的广东省生态安全格局构建

构建生态安全格局是缓解生态保护与经济发展之间的突出矛盾，保障可持续发展的有效空间途径。但目前生态安全格局的构建过于强调综合，简单叠加多种生态系统服务的方法忽视了不同服务间的权衡与协同关系，难以直接支撑不同目标下的生态保护决策。以广东省为例，重点关注生境维持、水源涵养、水质净化、粮食生产、土壤保持、洪水调节、沿海灾害缓解七种重要的生态系统服务，面向生物多样性保育、水资源利用、粮食生产、自然灾害防范等单一生态保护目标分别构建生态安全格局。研究结果表明，面向生物多样性保育目标的生态安全格局呈“双屏障带”式分布，生态源地主要分布在粤北生态发展区；面向水资源利用目标的水安全格局呈“五江一带”式分布，重点保护区主要位于河湖水库及周边绿地；面向粮食生产目标的生态源地主要分布在广东省东西两翼；面向自然灾害防范目标的生态源地在珠三角、湛江市、汕头市少有分布，集中在粤北生态发展区。基于多种生态系统服务综合重要性判定生态源地，并整合单一生态保护目标下的多重源地，识别综合生态源地共49536.10 km~2,主要分布在珠三角外围和粤北生态发展区。基于最小累积阻力模型和电路模型，识别了总长度2268.07 km...     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于GIS的沿海地区生态安全时空测度与演变——以大连市瓦房店为例

以大连瓦房店市2000年、2005年和2010年Landsat TM遥感影像(轨道号为120/32,120/33)作为数据源,在景观格局分析的基础上,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建沿海地区生态安全评价体系,在GIS格网技术下量化多源数据,创建区域生态安全格网数据库,采用加权-模糊隶属度评价方法进行生态安全状态评价,并通过空间统计学方法对研究区生态安全格局时空演变进行分析,揭示沿海地区生态安全时空演变特点。结果表明:12000—2010年瓦房店市生态安全指数平均值分别为0.4636、0.3878和0.3980,说明研究区生态安全恶化后又有缓升趋势,但西部沿海地区生态安全依然需要重视。2Moran's I从2000年到2010年分别为0.9015、0.8738和0.8703,表明瓦房店市生态安全指数在空间上存在较强的正相关关系,生态安全格局表现为高值区域倾向于与生态安全程度高的区域相毗邻,而生态安全程度低的区域倾向于与生态安全程度低的区域毗邻,2000—2005年表现极为明显。32000—2010年瓦房店市生态安全指数的块金值分别为0.0030、0.0007和0.0009,表明非结构因素对研究区生态安全空间分布影响效应逐渐增强,这与10年来瓦房店城市建设用地扩张、人类活动频繁的实际情况相符。CO/(CO+C)值也是先增加后减少,表明非结构因素对研究区生态安全空间分异的影响效应先增强后减弱,2005年以来随着大连市土地政策的实施与管理,城镇建设、人类活动等非结构因素对生态安全演变影响有所消减。     

京津冀城市群地区生态安全格局构建与保障对策

京津冀城市群健康与可持续发展是保障我国国家安全的重要基础,但因其城市化过程缺乏区域间协同联动,产业布局各自为政,导致生态用地流失、水生态失衡等问题,由此带来生态系统服务下降、生态风险加剧、生态安全受到威胁。因此,如何从区域角度构建科学合理的生态安全格局,成为保障京津冀城市群区域一体化协同发展的关键。在国家重大专项(典型脆弱生态修复与保护研究——京津冀城市群生态安全保障技术研究,项目编号为2016YFC0503000)的支持下,该研究将围绕"区域生态安全保障"这一核心主题,揭示京津冀城市群生态安全格局的维持机制与影响因子,重点研发关键生物栖息地生态修复、受损生态空间生态重建、生态监管与生态风险预测预警技术,进而构建区域协调与空间联动的生态安全保障决策系统和预测预警平台,并开展示范应用研究,为京津冀城市群地区生态安全保障提供技术支撑。     

生态空间区划体系的理论内涵及关键技术研究

生态空间是维护区域可持续发展的重要组成部分,是国土空间规划体系的核心领域。生态空间区划是国土空间管控的重要内容,是解决区域供需矛盾,维护国土安全的重要手段。研究在系统总结现有生态区划理论、技术和方法的基础上,探讨了目前生态区划存在的不足,进一步提出新时代生态空间区划的理论、内涵和国土空间规划背景下生态空间区划技术要点。生态空间区划是以生态空间提供生态系统服务,维系生态安全为基础,从区域尺度以山水林田湖草生命共同体理念综合辨识分类生态空间。评价指标体系应基于生态功能区划和环境功能区划,结合政策目标、居民需求并参考区域城镇化特征及未来发展定位,以生态系统服务、生态敏感性、生态质量、生态健康等多因子评价为主。生态空间区划的目的是对生态空间开展保护、修复、和高质量开发建设,因此生态空间区划阈值的选取要立足于政策目标、居民需求和可持续发展,按照生态系统服务供需耦合机制划定生态空间分区,并及时调整。研究还基于现阶段区域尺度下生态空间区划的难点,从加强生态空间区划体系的应用、加强生态空间基础数据库的构建、加强命名规范等方面进行了工作展望。     

Regional Eco-Security Assessment Based on the Perspective of Complex System Science: A Case Study of Chongming in China

The objective of this study is to evaluate eco-security of Chongming in China and identify eco-security grades of the relevant subareas. In addition, the study aims to put forward the framework for a regional eco-security assessment system that is suitable for the analysis and evaluation of a man–land complex ecosystem. From the perspective of complex system science, this study puts forward the ANP-PRS-SENCE framework for a regional eco-security assessment. Based on the framework, a compressive assessment index system and a spatial variation assessment index system for Chongming's eco-security were established. Additionally, the eco-security threshold of Chongming was determined through the approach of system dynamics simulation. The assessment results show that in recent years the comprehensive score of eco-security has been on a gradual rise. With respect to the second-grade indices, the ecological risk and ecological protection indices are still relatively low. Therefore, in order to reduce the ecological risk, ecological construction needs to be strengthened and management measures need to be improved. The spatial variation assessment of eco-security shows that although the eco-security levels of most subareas remain between 0.3 and 0.6, regional variations are still quite obvious.     

突变级数法在厦门城市生态安全评价中的应用

针对港湾快速城市化地区存在的潜在突变特性,基于P-S-R(压力-状态-响应)框架和突变级数法,构建了评价城市生态安全的突变模型,并对1996—2006年厦门城市生态安全进行了评价.结果表明：1996—1998年,快速城市化对厦门市区域生态安全的影响不大,研究区生态安全状况呈上升趋势;1998—2001年,由于大范围高强度的填海造地、人口激增等生态干扰远远超过了生态系统自身的修复能力,导致厦门城市生态安全状况呈快速下降趋势;2001—2006年,厦门城市生态安全整体水平回升,主要受其海湾型生态城市重大战略转变的影响;2006年,研究区系统压力安全级别为Ⅲ,说明厦门市还存在着生态安全隐患.突变级数法反映了单一指标极值情况对生态系统突变的影响,弥补了现有方法在此方面的不足,它既减小了权重赋值的主观性,又避免了主观判断安全标准的不确定性,可准确地反映城市生态安全的发展趋势.     

基于景观安全格局的建设用地管制分区

旨在探索如何构建一种生态与经济发展兼顾的建设用地管制分区工作体系.以扬州市为例,选择防洪、水土保持、生物保护、乡土文化保护和游憩安全5个要素构建区域多层次综合生态安全格局,利用神经网络CA模型模拟无生态约束下的区域城镇建设用地扩展格局,将二者耦合得到优先建设区、有条件建设区、调整建设区、限制建设区和禁止建设区,并为每类管制区编制相应的管制规则.结果表明:①利用景观安全格局与城镇建设用地扩展格局耦合来进行建设用地管制区划分,优先考虑生态环境保护,再进行建设用地的安排,实现了生态与经济的双赢;②通过调整建设区的划定,为地方政府提供了新增建设用地适宜调整的区域,在建设用地管制的基础上,给予地方政府充分的自主权.     

城郊生态系统土壤安全:问题与挑战

土壤作为地球表层系统物质和能量迁移转化的关键节点,其生态功能受到城市化快速发展的严重影响,土壤安全面临严峻的挑战。城郊生态系统受到城市和乡村的双重影响,具有复杂的景观结构和剧烈的动态变化,土壤安全问题更为突出和复杂。基于文献计量学方法,对1990—2017年发表的相关文献进行了统计,梳理和总结了城郊生态系统土壤安全研究的趋势和热点问题,对城郊生态系统中土壤安全面临的问题,及其特殊性、复杂性进行了重点论述,明确了当前快速城市化发展过程中城郊土壤安全研究面临的问题和挑战。建议今后的城郊生态系统土壤安全研究应加强区域尺度上的综合和不同城市发展模式下地区之间的比较,明确城市扩张对城郊生态系统土壤安全的影响机制;建立和完善基于"土壤安全"的城郊生态系统服务评价框架,深入研究城郊生态系统格局-过程-服务之间的关系;明确解析城郊土壤主要污染物来源及其复合污染状况,并结合区域特征,因地制宜开展科学的生态规划,优化城郊景观格局,提升城郊地区土壤安全与生态系统服务功能;明确土壤安全在城郊生态系统可持续发展目标中的重要性,建立科学合理的管理政策。