湖北梁子湖流域社会生态系统可持续发展的“安全公正空间”

近年来日益增强的人类活动正逐步威胁着地球生态系统的健康发展,给区域可持续发展及环境保护带来了巨大的挑战。如何在社会经济发展的同时维持安全的生态环境？这是可持续发展研究的一个重要问题。本研究借鉴“安全公正空间”理论框架,以长江中下游地区梁子湖流域为例,综合湖泊沉积记录、环境监测数据和社会经济数据,分析该区域内关键生态-环境过程的现状及居民社会福祉指标达成度(达成度指社会基础指标当前值相对于目标值的完成情况),构建了梁子湖流域社会生态系统可持续发展的“安全公正空间”。结果表明: 梁子湖流域内淡水利用、耕地资源、空气质量、水土保持和化学污染等指标超越了环境上限,处于“危险”状态,未来的环境管理中需重点调控;在社会福祉方面,清洁用水与卫生设施、产业创新维度的达成度相对较低;人均GDP与水土保持和空气质量呈显著负相关,体现了社会经济发展对水、土、气的负面效应。本研究借助多源环境数据,特别是湖泊沉积的长序列数据,有效再现了历史环境变化过程,揭示了流域社会生态系统管理中面临的环境及居民福祉短板,为区域可持续发展提供了重要的参考信息。     

湖南省大通湖百余年环境演化历史及营养物基准的建立

科学有效地治理退化湖泊需要知晓湖泊的演化历史, 并设立合理的参照目标(即环境基准)来及时评判治理效果。湖南省大通湖位于经济发达的长江中下游地区, 发挥着重要的湖泊水生态系统服务功能。在强烈的人类活动干扰下, 该湖近年来生态系统退化严重, 但其水环境演变的历史缺少详细的记录。研究对大通湖沉积钻孔的年代、烧失量、化学元素、沉积物总磷(TP)和沉积硅藻等沉积指标进行了分析, 重建了大通湖百余年来的环境变化历史。结果表明: 在人类干扰加强和气候变化的共同作用下, 大通湖生态系统及环境发生了显著的变化, 硅藻群落由中营养属种Aulacoseira granulata占优过渡到以富营养浮游类型Stephanodiscus hantzschii、S. minutulus占优的过程, 揭示了该湖自1980s以来显著的富营养化过程; 对应的, 其他沉积指标亦发生了显著的变化。冗余分析揭示出沉积物总磷(TP)和铅(Pb)含量是影响湖泊环境演化的2个显著变量, 这表明工农业发展带来的营养和重金属输入对大通湖环境演化影响巨大。利用区域-总磷转换函数重建了大通湖过去百余年湖水总磷变化历史, 选择1850s人类活动相对较弱时期的湖水总磷(50—60 μg/L)及沉积物磷的浓度(600 mg/kg)值作为该湖的基准环境, 为湖泊的富营养化治理提供修复目标。     

三江源地区环境足迹及居民福祉的动态变化特征评价

环境足迹表征人类发展过程对环境的影响程度。环境足迹和居民福祉水平是衡量区域可持续发展能力的重要指标。计算了2000—2018年三江源地区的环境足迹与环境边界，构建了三江源地区居民福祉评价框架，评估了2000—2018年三江源地区环境足迹及居民福祉的耦合协调关系及动态变化特征，得到了2000—2018年三江源地区环境足迹与居民福祉间的定量关系，可为有关部门制定合理的区域发展策略提供科学支撑。结果表明：(1) 2000—2018年三江源地区人均环境足迹呈一直超过环境边界限额的状态。(2)三江源地区居民福祉按重要性排序表现为社会文化福祉高于安全健康福祉和基本需求福祉。2000—2018年，三江源地区居民福祉总体呈波动式上升趋势，其中安全与健康福祉的波动最大且对居民福祉的贡献度最高。(3)三江源地区环境足迹与居民福祉的耦合度与耦合协调度呈现波动上升趋势，二者关联水平逐渐提高，逐步趋于协调发展。     

巢湖流域生态安全评价研究

目前,巢湖流域的生态安全问题非常突出,已严重影响流域社会经济的可持续发展。基于巢湖流域社会经济、水体环境质量及水生生态系统的数据资料,应用驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,提出了基于水环境和水生态的巢湖流域生态安全评价框架模型和指标体系,并采用熵权物元模糊评价法进行巢湖流域生态安全评价研究。研究结果表明,2003和2007年巢湖流域整体处于生态安全中度风险状态,水体环境质量的变化和水生生态系统的演替将严重威胁巢湖流域的生态安全,水体中的TP浓度、NH-N浓度以及TN浓度是决定巢湖流域生态安全的最关键因子。     

基于生态系统服务视角的山水林田湖草生态保护与修复——以洞庭湖流域为例

山水林田湖草系统保护与修复的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。基于山水林田湖草生命共同体理念,以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,提出生态系统服务视角下的山水林田湖草系统治理框架,以实现流域生态系统整体保护、质量提升和格局优化。基于该框架,以洞庭湖流域为例,通过流域生态系统格局、生态系统质量状况分析、流域生态系统服务重要性评估和生态问题识别,构建流域生态安全格局,为实现可持续的山水林田湖草生命共同体提出系统保护与修复布局建议。通过洞庭湖流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复重要区域的识别提供了可借鉴的指标和定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

基于土地利用/覆被变化的伊河流域生态系统服务供需风险时空演变

生态系统服务的供需矛盾造成土地利用方式不合理,引发各种生态环境问题,制约和影响流域可持续发展和居民福祉提升,加强生态系统服务供需关系的研究具有重大意义。以具有“山地—丘陵—平原”景观的河南省伊河流域为研究区,首先利用基于土地利用的生态系统服务矩阵对生态系统服务的供给与需求进行制图,分析生态系统服务供需的时空变化;其次,结合供给动态趋势、需求动态趋势、供需比及供需比趋势比4个指标对伊河流域生态系统服务供需风险时空演变特征分析。结果表明：(1)1980—2018年伊河流域生态系统服务需求水平持续增加,供给水平持续降低,上游调节服务供给水平较强,中下游的供给服务提供水平较高,下游生态系统服务需求远大于上游。(2)栅格尺度下,1980—2018年流域生态系统服务供需高、低风险区占比分别为3.57%、96.43%,2000—2018年高风险等级面积较1980—2000年有所增加。(3)1980—2018年伊河流域7.69%的子流域高风险等级面积大于10%,7号和26号子流域风险等级相对本流域而言处于较高风险程度,2000—2018年的子流域这一比例达15.38%,且都分布于下游,整体上看,近20...     

生态环境保护与福祉

结合能力框架探讨了福祉的内涵,界定了生态系统服务及其功能对人类福祉的内涵,指人类在生态系统生产和利用中的自由选择和能力,而贫穷指能力和发展的受限即福祉的下降.生态系统的退化和破坏将严重威胁人类福祉(尤其是穷人的福祉),生物多样性作为生态系统的核心,生物多样性的保护将促进生态系统服务的保护,进而提高人类福祉.关注强烈依赖于生态系统服务的贫困人群的福祉,并科学有效地实施生态补偿将可能实现生态保护和人类福祉改善的双赢.     

陇中黄土丘陵区土地利用强度-生态系统服务-人类福祉时空关系研究——以安定区为例

基于土地利用和社会统计数据,构建了“土地利用强度-生态系统服务-人类福祉”多尺度分析框架,从县区和乡镇尺度探讨了定西市安定区1990—2015年土地利用强度-生态系统服务-人类福祉的时空权衡/协同关系。结果表明:1990—2015年安定区土地利用强度-生态系统服务-人类福祉关系变化存在区域整体相似性和乡镇局部差异性;土地利用强度的增加,提高了供给服务和生产资料供给福祉,但弱化了调节和支持服务;供给与支持服务权衡主要集中于安定区北部和西南部。该区生态系统服务间的权衡程度较高,不利于生态系统服务保育和居民福祉的持续提升。区域的脱贫致富因立足于提高居民福祉,退耕还林还草、发展特色高效产业、劳务输出等是实现该区社会生态系统的经济收益与生态效益共赢的有效途径。     

陇中黄土丘陵区土地利用强度-生态系统服务-人类福祉时空关系研究——以安定区为例

基于土地利用和社会统计数据,构建了"土地利用强度-生态系统服务-人类福祉"多尺度分析框架,从县区和乡镇尺度探讨了定西市安定区1990—2015年土地利用强度-生态系统服务-人类福祉的时空权衡/协同关系。结果表明:1990—2015年安定区土地利用强度-生态系统服务-人类福祉关系变化存在区域整体相似性和乡镇局部差异性;土地利用强度的增加,提高了供给服务和生产资料供给福祉,但弱化了调节和支持服务;供给与支持服务权衡主要集中于安定区北部和西南部。该区生态系统服务间的权衡程度较高,不利于生态系统服务保育和居民福祉的持续提升。区域的脱贫致富因立足于提高居民福祉,退耕还林还草、发展特色高效产业、劳务输出等是实现该区社会生态系统的经济收益与生态效益共赢的有效途径。     

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。     

人类福祉研究进展——基于可持续科学视角

人类福祉的研究兴起于20世纪50年代。在过去的十几年中,人类福祉与生态系统服务一并成为可持续科学的核心概念,发展迅速。不同学科背景的研究者逐渐认识到仅仅依靠经济指标无法恰当地评估人类福祉,经济发展只是实现可持续发展目标的手段,而提高人类福祉才是其核心所在。人类福祉研究为评估个人福祉和国家社会的群体福祉提供概念框架和测量方法,服务于政府决策。自2005年联合国组织的《千年生态系统评估》报告明确提出生态系统服务与人类福祉的关系以来,人类福祉的研究进入了快速发展的新阶段。近年来,国内外越来越多的学者从可持续科学的视角对人类福祉开展研究。与国际同行的工作相比,我国人类福祉研究集中于可持续科学视角下对福祉的定量化评估,而各学科之间,尤其是自然科学和人文与社会科学之间的交流合作相对较少。回顾了人类福祉研究的历史发展,及其在可持续科学视角下的新进展,具体包括:客观福祉,主观福祉,生态系统服务与人类福祉关系。最后,讨论了人类福祉研究的主要议题,以及我国人类福祉研究未来的发展方向。     

“世博”背景下上海经济与环境的耦合演化

综合运用社会经济统计与环境监测数据,揭示了"世博"背景下,上海城市内部经济发展和环境保护关系的耦合演化特征。结果发现,2002-2010年各区县经济差异明显扩大。在总体差异中,主要表现为主城区内部和郊区内部差异,主城区和郊区间的差异较小;2006年后,主城区内部差异贡献进一步增加,郊区内部差异贡献开始下降,但各区环境质量有明显改善。2006年和2010年经济环境耦合关系都满足环境库兹涅兹曲线规律,但2010年拐点处的经济水平与环境质量都明显优于2006年,各区县分布格局差异较大。研究揭示了经济结构调整与全球化、多层次城市规划体系以及世博会影响是区域经济差异及环境库兹涅茨曲线演化的主要驱动因素。建议快速发展的城市应该加速产业转型升级、发挥产业布局与城市规划作用、抓住举办城市重大活动机遇,优化经济环境耦合关系,实现城市的可持续发展。     

结合生态系统服务供需和人类福祉的区域规划

生态系统服务与人类福祉的和谐关系是区域规划的基石。现有的区域规划较少同时考虑生态系统服务的供需和流域居民的福祉差异。以城市化流域——官厅水库流域为例,应用改进后的CASA模型、IPCC清单法、SolVES模型和问卷调查量化食物供给、碳固持和文化服务以及人类福祉,再结合服务的供需关系及人类福祉水平开展聚类分区,并针对各区情况提出规划建议。结果显示,官厅水库流域内食物供给和文化服务供大于求,而碳固持服务供不应求。流域福祉位于中等水平,分值为3.44(满分5分)。其中,居民的基本物质需求分值最高(3.64),收入分值(3.00)明显低于流域整体水平。除此之外,居民认为供水、医疗条件和收入这些福祉要素仍有待改善。流域可分为城市发展区、城郊休闲区、生态涵养区和文化建设区。在各区需采用因地制宜的方式,通过增大植被覆盖面、开展文旅产业和推动冰雪项目等形式,提高居民生活质量和维持区域可持续性。     

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。     

农户生计与生态系统服务关系的区域差异及驱动机制——以密云水库上游流域为例

深入揭示生态系统与农户福祉之间的关系,对实现农户差异化管理及区域可持续发展具有重要意义。本研究以密云水库上游流域(包括北京市和河北省的部分区域)为研究区域,基于1754份农户调查问卷数据,通过统计计量方法对比分析了流域内北京市、河北省农户福祉水平(以家庭总收入表示)与生态系统服务依赖性(以生态系统依赖性指数表示)的关系。结果表明: 流域内京冀农户生计与生态系统的互作模式均可分为4类,但京冀两地不同模式占比差异较大。北京农户样本中,占比最高的是高福祉-低依赖模式(33.9%),农户人均年收入显著高于河北农户,农户的各项生计资本也较河北省农户高;河北农户中,不提倡的低福祉-高依赖模式仍占比39.1%,对提升农户福祉水平至关重要的人力资本素质、社会资本、金融资本等均显著低于北京农户;河北农户主要依赖农业生产收入(41.2%),对土地的开发利用程度显著较高;相对于北京农户,河北农户的自然资源条件、人力资本素质对农户生计的影响更加显著。保持适当家庭规模、不断提高劳动力教育水平、提高低收入家庭的生态补偿标准是形成农户与生态系统良好互动关系(高福祉-低依赖型)的关键因素。     

黑河流域生态系统服务空间协同与权衡变化

黑河流域是西北地区重要的生态功能区,流域内生态系统服务变化对当地社会经济发展和流域生态安全具有重要影响,其社会-生态-环境问题一直受到高度关注,因此开展黑河流域生态系统服务评估及协同/权衡关系研究对该区域的可持续发展具有重要意义.本文采用基于时间序列的双变量逐像元相关分析,对黑河流域1990-2015年的各项关键生态系...     

中国县域森林生态安全指数——基于5省15个试点县的经验数据

生态安全与国防安全、经济安全、金融安全等已具有同等重要的战略地位,并成为未来社会经济安全的主要约束。森林作为陆地生态系统的主体,其安全程度将影响地球的生态平衡,并决定人类社会经济的可持续发展和未来资源的永续利用。基于森林生态系统与人类社会系统交互的内在机理,从森林生态的自身状态(生态状态指数ECI)与人类活动产生的压力(生态压力指数EPI)两个视角全面考量森林生态系统的安全程度,在此基础上提出森林生态安全状态—压力框架模型,最终设计了森林生态安全指数(ESI)的方法体系。为验证森林生态安全指数理论,本研究选取了5省15个县为森林生态安全评价试点县域,对其1999—2013年森林生态安全状况进行评价,以期为县域森林生态安全评价以及在空间和时间维度上的对比研究提供帮助。     

全球人类福祉提升的碳强度差异测度：影响因素及空间溢出效应

实现低碳化的人类福祉提升是可持续发展的根本要求，人类福祉提升的碳强度指标是衡量可持续发展程度的新指标。论文使用了人类福祉碳强度指标，应用探索性空间数据分析法分析了全球人类福祉碳强度的时空演进格局，运用空间杜宾模型揭示了全球人类福祉碳强度的影响因素及其空间溢出效应。研究发现：(1)1980—2016年全球人类福祉碳强度明显降低，但在北美洲、欧洲和大洋洲国家与其他区域国家(地区)之间存在显著差距。(2)经济增长、能源消费结构、工业化、资本积累、死亡率等因素提高了全球人类福祉碳强度，贸易依存度则是不断降低全球人类福祉碳强度的主要驱动力。(3)影响全球人类福祉碳强度差异的因素呈现区域异质性，能源消费结构、贸易依存度、工业化、资本积累、死亡率等因素对全球人类福祉碳强度的影响，因其经济发展水平和阶段不同而体现出明显的“南北差异”和不同的空间溢出效应。(4)周边国家的能源消费结构、工业化、资本积累和死亡率等因素会增加本国人类福祉碳强度，但本国人类福祉碳强度也会随着周边国家的经济增长和贸易依存度而降低。     

密云水库上游流域生态系统服务功能空间特征及其与居民福祉的关系

生态系统管理的一个重要挑战是在区域尺度上管理生态系统服务并提高当地居民福祉。以2009年土地利用数据和社会经济数据为基础,利用InVEST模型和空间制图在乡镇尺度上对密云水库上游流域水资源供给服务、土壤保持服务、水质净化服务、产品供给服务以及居民福祉进行了定量评估和空间特征刻画,并探讨了生态系统服务与居民福祉的不同关系模式。结果表明,流域内各乡镇土壤保持服务从上游到下游呈逐渐递增的趋势,水质净化服务从上游到下游整体上也呈逐渐递增的趋势,流域内水质净化服务功能与水资源供给服务、粮食供给服务、蔬菜供给服务以及畜牧产品供给服务在空间上呈显著负相关;基于生态系统服务与居民福祉在空间上的聚集特征,可将56个乡镇划分为低服务低福祉模式、供给服务依赖模式和高服务高福祉模式,针对这3种关系模式特点,可分别提出改善生态系统服务功能和居民福祉的管理措施。案例研究可为其他区域实施分区管理、协调生态系统服务功能保护与居民福祉的关系提供借鉴。     

生态系统服务需求、供给和消费研究进展

生态系统服务的持续供给是社会和自然可持续发展的基础,人类通过对生态系统服务的消费来满足需求和提高自身福祉。研究人类对生态系统服务的需求、消费,分析生态系统服务的供给与需求关系,对生态系统的管理、土地发展规划和资源的合理有效配置具有重要意义。首先分析了生态系统服务需求、供给和消费的内涵与特征,辨析了生态系统服务的有效需求和潜在需求、有效供给与潜在供给,进而提出了生态系统服务需求与供给研究框架,指出应研究生态系统服务供给和需求的空间关联以及生态系统服务需求弹性差异,进而因地制宜地调控生态系统服务供给使得生态系统服务效用最大化。梳理并比较了对生态系统服务供给和需求的量化指标和研究方法,包括基于土地利用和土地覆被的生态系统服务供需关系矩阵法、生态足迹法、公众参与法、模型计算法等。提出了未来的相关研究主要应从不同群体的需求弹性差异、跨学科与多源数据结合的需求定量评估方法、供需关系的多尺度分析、生态系统服务需求与人类福祉的耦合机制拓展等方面展开,为生态系统服务调控管理和社会的可持续发展提供切实可行的科学依据。