基于“源-汇”理论的生态型市域景观生态安全格局构建

生态型市域是随着我国生态文明建设不断深入而产生的一批以生态输出为己任,支撑区域乃至全国生态安全的重要生态型区域,该类区域景观生态安全格局的构建是协调域内社会经济与生态环境保护的基础。选取典型生态型市域张家口市,基于"源-汇"理论构建景观生态安全格局,划定不同保护重点的五大生态功能区,识别重点生态保护区、重点生态修复区和廊道系统,以此作为保障城市生态安全的基础,逐步形成"点-线-面"三位一体的立体保护体系,同时提出了生态安全格局构建的优先次序,为张家口市生态安全格局分步骤建设提供依据。研究结果表明,张家口市景观生态安全格局重点保护区缺失严重,缺失区域总面积达1555.77 km~2,占生态保护核心区面积的75.60%,重点生态修复区域比例较大,占全区面积的24.27%,生态廊道存在3个主要缺失区域,针对张家口市生态安全格局建设任务艰巨的现状,提出了分步骤建设的构建思路,即优先进行重点生态修复、重点生态保护缺失区域和生态廊道缺失区域建设,针对重点生态修复区域面积比例较大提出了分步修复的优先次序,即水域修复区林草水修复区林草修复区林水修复区水草修复区林地修复区草地修复区,并提出了优先建设冬奥会场及沿途生态廊道的思路,此外,为实现张家口区域生态系统的支撑作用,需在完成重点区域建设的基础上不断扩大生态保护范围。研究为欠发达生态型市域景观生态安全格局构建及生态环境保护体系建设提供了范例。     

高原湖泊流域国土空间生态修复优先区诊断及修复研究

高原湖泊流域是高原地区人类活动的重要载体,兼具高生态价值和高脆弱性的特点。随着高原湖泊流域城市化和工业化发展加速,湖泊面积萎缩,污染加剧,流域生态环境受损严重,引发了一系列生态环境问题,如水土流失、水污染、湿地退化、生境质量下降等。亟需开展生态修复以平衡经济发展与生态环境保护之间关系,而基于整体保护与系统治理思维诊断并修复生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态保护与修复的重要抓手。基于此,研究以高原湖泊流域典型代表滇池流域为例,利用人类足迹和景观生态风险模型定量评估生态系统所受负向干扰,以最小累积阻力模型和电路理论构建流域生态网络;提取生态网络受负向干扰较高的关键区域为生态修复优先区并提出针对性修复措施。研究表明：(1)滇池流域人类干扰和生态风险整体较高,人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,中高生态风险占据了绝大部分区域。人类交通网络大幅扩展了人类干扰和生态风险的强度和深度;(2)区域生态网络呈典型湖泊生态网络特点,38条生态廊道呈放射状或环状分布,连通湖区、山区两大生态空间内共23块生态源地,保障区域生态安全;(3)研究共提取生态源地修复优先区73.83km²     

基于最小累积阻力模型的崩岗侵蚀危险性分区——以安溪县小流域为例

为在风险评价中体现出崩岗侵蚀产生的可能性和空间趋势、分清崩岗防治中的主次区域,本研究以安溪县小流域为研究区,以崩岗为源地,通过最小累积阻力模型构建崩岗扩张阻力面并划分危险性分区。结果表明: 研究区内崩岗周围区域阻力值较低,西北部及东南部阻力值较高,崩岗扩张阻力面形态为岛屿型。依据阻力面将研究区域分为高危险区、较高危险区、中等危险区、较低危险区和低危险区,并由此提出相应的崩岗治理建议。基于阻力面形态提取出鞍部战略点共21个,较低安全区中战略点应作为预防崩岗重点区域。将基于最小累积阻力模型和信息量法的危险性结果进行比较,两者在空间分布态势上一致,证明通过最小累积阻力模型进行危险性分区的结果可靠。     

海河流域面源污染风险格局识别与模拟优化

面源污染是海河流域面临的主要水生态环境问题,如何通过流域景观格局优化实现对面源污染的控制一直是研究的热点问题。通过最小累积阻力模型,以海河流域为研究对象,将流域景观要素及影响流域景观过程的外部因子相结合,对海河流域面源污染风险格局进行了识别,并将阻力格局与海河流域实测水环境指标进行相关性分析及验证,在此基础上对流域污染风险进行识别与优化模拟。结果表明海河流域有40%以上(130380 km2)区域面临高污染风险,集中分布在中南部平原地区以及山区河谷地带;对此设置河流植被缓冲带进行格局优化模拟分析,通过比较不同措施格局优化阻力值变化趋势表明,对于二级河流水系,加强河流两岸600—1600 m范围的人类活动管控,可以有效降低污染物输出,显著降低流域面源污染发生的风险。在面源污染风险等级较高的平原地区,设置300—400 m植被缓冲带,可将风险等级降低50%,设置700—800 m岸边植被缓冲带即可达到最佳效果;而在山区地区因风险较低,设置400—500 m的植被缓冲带即可达到最佳效果,能够将污染风险在现有基础上降低30%—40%。这一研究结果对海河流域景观格局优化和面源污染风险控制提供科学参考。     

大都市区生态源地识别体系构建及国土空间生态修复关键区诊断

构建生态安全格局是保障城市生态安全的必要手段，科学识别生态源地是构建生态安全格局的基础。以高度城市化的大都市区--上海市为研究对象构建生态源地识别体系，探究不同土地利用数据源与指标权重对生态源地识别的影响。在此基础上，基于最小累积阻力模型(MCR)与电路理论构建生态阻力面，识别生态保护与修复优先区域，对已有研究仅关注保护/修复的情况进行补充。结果表明：(1)自然生态本底仍是识别生态源地的重要指标，加入人类需求指标可填补已有研究对高度城市化源地识别针对性和丰富性的不足。生态系统服务格局、生态环境安全格局与环境友好格局权重为5 ∶ 2 ∶ 1时，源地识别效果最佳。(2)上海市生态源地空间和数量分布极不均匀，破碎化是首要问题。上海市现有(2017年)生态源地202个，共920.96 km²，占总面积14.53%，其中微型源地(面积<3 km²)数量高达82.67%。城市化水平影响生态源地分布，外环是源地数量与总面积的分水岭，郊环是源地平均面积的重要界线。(3)上海市以"面(源地)-线(廊道)-点(优先点)"组成生态保护网络，其中生态廊道442条，生态保护优先点306个，重要点线分布集中于中心城区边界。上海市生态修复优先区域325.47 km²，其中障碍点309.78 km²，需优化的非生态斑块95个(15.69 km²)，大都市区的生态修复重点区域应聚焦于城市化扩散的阻力区域，且应多关注生态价值适中的草地与耕地。研究工作可为其他高度城市化区域，以及处于高速城市化发展进程城市的国土空间生态修复关键区识别提供借鉴与参考。     

生态约束下的湖泊旅游用地布局

为防止不合理的湖泊旅游开发引起湖滨湿地的侵占与破坏、湖泊水体污染等生态问题,以梁子湖旅游开发用地布局为例,采用GIS构建了基于最小累积阻力模型的湖泊景观生态安全格局,提出优先生态安全格局的湖泊旅游用地空间布局.研究区被划分为4类生态功能区.其中,核心保护区为“源地”景观区域,区内禁止新增旅游用地,现有的旅游基础设施用地应大部分拆除,其余需进行升级改造;生态缓冲区的阻力值在0 ～4562,区内禁止新增旅游用地,原有旅游用地需缩减规模,并尽可能将区内人文环境转换为自然环境,实现人类活动和“源地”保护的隔离;生态过渡区的阻力值在4562 ～30797,区内现有旅游用地呈片状分布,可适度增加旅游用地,重点发展沿湖生态农林观光旅游;人类活动区的阻力值在30797～97334,可作为湖泊旅游用地布局的重点区域.优先考虑景观安全格局的旅游用地布局是湖泊可持续发展的最佳选择.     

干旱内陆河流域生态安全格局的构建及优化——以石羊河流域为例

生态安全格局识别及构建是保障干旱区生态安全、实现可持续发展的基本空间途径。石羊河流域是典型的干旱内陆河流域，其生态环境极为脆弱、敏感。基于石羊河流域生态本底特征，选取并定量评估水资源、生物多样性、水土保持和沙漠化4种生态系统服务，识别生态源地；以建筑物指数和植被净初级生产力为阻力因子，应用加权叠加法构建基本阻力面，并运用最小累积阻力模型及水文分析法识别生态廊道和生态功能节点，进行生态安全格局构建及优化。结果表明：（1）2005-2015年，石羊河流域生态源地增加，生态环境质量趋于好转，特别是下游民勤绿洲区及上游祁连山区源地面积增加明显。2005、2010、2015年生态源地面积占流域总面积的比重分别为16.7%、14.7%、19.8%；（2）2005-2015年，生态廊道明显增加，流域整体生态安全格局网络趋向复杂完善。2005年和2010年提取的生态节点都为36个，2015年的生态节点为35个，生态廊道从2005年的23条增加到2015年47条，部分潜在廊道发展演化为廊道；（3）基于2005-2015年生态安全格局分析，构建了以"二带区、三绿洲、五廊道、多中心"为核心的"绿洲廊道功能区"的优化格局模式，以期为石羊河流域生态环境治理与恢复以及区域可持续发展规划提供借鉴与决策依据。     

基于主导生态功能的抚河流域国土空间生态安全格局分析

从主导生态功能的角度分析探讨生态安全格局，是明晰流域内生态安全、保护生物多样性的重要途径。以抚河流域为研究对象，采用多源空间数据，根据研究区自然条件和生态状况，基于主导生态功能定量评估水源涵养、水土保持、生物多样性3个生态系统服务功能，结合粒度反推法和热点分析选取生态源地，综合自然条件和人类活动影响因素构建阻力面，运用电路理论构建生态廊道，识别生态修复关键区域，提出生态安全格局优化对策。研究结果表明：（1）抚河流域内有25块生态源地，主要为林草地，共5574.63km²，60条生态廊道，共1126.91km；（2）基于生态安全格局识别生态修复关键区域，包括生态夹点26处、总长度为182.99km，生态障碍点19处、总面积为167.09km²，生态断裂点146处，破碎生态空间3283.79km²；（3）结合生态安全格局和生态修复关键区域，构建"三轴六区"生态安全空间布局优化体系。研究对维护抚河流域的生态安全、实行国土空间生态系统修复具有指导意义。     

基于生态系统服务能力提升的干旱区生态保护与修复研究——以额尔齐斯河流域生态保护与修复试点工程区为例

科学实施山水林田湖草生态保护与修复工程是我国态文明建设的必经之路,也是解决生态环境问题的重要举措之一。从额尔齐斯河流域山水林田湖草的生态特征与功能出发,对生态系统服务价值、生态系统质量和生态功能稳定性进行了分析。依据研究区的生态特点和地形地貌特征,基于最小阻力模型构建生态网络,结合识别出的退化生态源,构建了整个流域的生态格局。结果显示：（1）流域生态系统服务价值及生态质量的降低主要是人为活动导致的林草植被覆盖度下降造成的。（2）流域内有20.67%的地区生态质量严重恶化,亟需进行生态修复。（3）流域生态源呈现“西北到东南带状延伸,东北向西南交替出现”的空间格局,结合构建的21条各级生态廊道和9个重点生态节点,构成了全流域生态格局。（4）在流域生态保护与修复过程中,应按照以北部山区涵养生态功能、中部区域维护生态安全、南部荒漠保育生态环境的方式施行。（5）生态保护与修复应遵循自然规律,注重“山水林田湖草-人”生命共同体的整体保护与系统修复,坚持科学管理,推动生态系统的良性发展。     

基于生态安全格局的山水林田湖草生态保护修复优先区识别——以四川省华蓥山区为例

优先区识别,是科学有序推进山水林田湖草生态保护修复工作的重要基础。以山水林田湖草生态保护修复工程之一的四川华蓥山区为例,基于生态系统服务重要性提取生态源地共1392.63 km²,占华蓥山区总面积的35.60%;结合土地覆被类型与地质灾害敏感性构建生态阻力面,并利用最小累积阻力模型与电路模型提取生态廊道共84条,夹点区域0.1 km²,含夹点廊道10条;生态保护优先区主要分布在景观破碎化较为严重的广安区境内,以及华蓥山西南端的夹点廊道。以生态修复模拟方法识别障碍点,确定生态修复优先区93.86 km²,大致分两片。其中,广安区境内受到人类活动干扰的破碎化生态空间,主要生态修复策略为植被恢复与退耕还林;华蓥山、铜锣山、明月山等滑坡、泥石流地质灾害频发区,主要生态修复策略是矿山地质修复与植被恢复。本研究提出生态安全格局构建与生态修复模拟的思路,为山水林田湖草生态保护修复工作提供了可行的定量方法。     

南方丘陵山区生态安全格局构建与优化修复——以瑞金市为例

构建科学合理的生态安全格局、落实生态保护修复与空间优化是促进区域生态系统健康运行和社会经济可持续发展的重要途径。以南方丘陵山区瑞金市为例，综合生态敏感性评价与最小阻力模型，解构瑞金市生态安全格局及其自然生态与社会经济特点，并提出生态保护修复与空间优化方案。结果显示：(1)瑞金市生态源地共有123.22km~2,占总国土面积5%,主要为重要山林地和水域，环绕中部盆地呈卫星状分布；(2)潜在廊道119条，生态节点72个，在周边山地呈闭合网络状，但中部盆地廊道单一、节点密集，网络连通性较低；(3)瑞金市是典型的高原型阻力面，中部盆地城镇发展区、沟域经济延伸带、西部工矿挖采点生态阻力高、源地辐射弱，应生态预警与重点修复。瑞金市生态保护修复与空间优化应宏观统筹、分区推进、精细落实，划分生态修复核心区、生态监测预警区、生态保护缓冲区和生态保护重点区，明确空间管控原则、分区推进生态保护，围绕“源地-廊道-节点”落实生态修复。     

闽江流域生态安全格局及其生态保护修复措施

流域及其生态环境问题受到国内外的广泛关注,我国面临的流域生态环境问题突出亟待解决,体现流域生态系统完整性的山水林田湖草生命共同体理念对我国流域生态保护修复工作具有重要意义。以福建省山水林田湖草生态保护修复试点的工程区——闽江流域为例,在介绍其生态环境特征的基础上,通过梳理分析,根据区域生态功能的重要性构建“一江一带一区一屏”的闽江流域总体生态安全格局,面临的主要生态环境问题包括闽江水环境污染、流域岸带水土流失、矿区生态破坏、森林屏障和生物多样性退化等一系列威胁;分析提出了闽江水环境综合治理、干支流沿岸带水土流失防治、矿区废弃土地修复、武夷山地等重要生态屏障森林和生物多样性保护等主要任务及相应工程措施,体现了流域整体性、系统性的保护修复需求和内在逻辑;讨论了监测、评价等保障措施,为改善闽江流域生态系统和开展山水林田湖草生态保护修复工程提供科学依据和实践经验。     

粤港澳大湾区水生态修复及展望

水是生态系统物质循环和能量流动的重要纽带,水生态系统修复在区域生态系统修复中起到关键作用。粤港澳大湾区剧烈人类活动对江河湖库生态系统造成破坏和干扰,江河湖库污染严重,水生物减少,导致流域水生态服务功能退化甚至丧失;从生态修复科学内涵出发,判断湾区水生态系统健康状况已处于非生物控制跃迁阈值之下;针对该形势,从工程建设、水环境治理、空间规划和管理机制四个方面,梳理湾区近期开展的与水生态修复相关的水生态文明建设、水污染防治行动计划、水生态空间划定和推进河长制等工作,并对其中用到的技术、指标和制度进行条理;然后以茅洲河流域综合治理和广东万里碧道作为水生态修复的点、面代表,从水生态修复的整体目标、采用的技术措施、效果评价的指标体系和管理制度方法等方面分析当前的工作现状;总结湾区现状水生态修复工作,认为湾区水生态系统的非生物修复阶段基本结束;基于生态系统修复理论结合湾区江河湖库生态系统特点,提出适合湾区的水生态修复框架,讨论水生态系统修复面临的问题和未来工作的展望,为大湾区水生态修复提供直接依据。     

基于生态安全格局的粤港澳地区陆域空间生态保护修复重点区域识别

区域和景观尺度的生态保护修复应以保障生态安全、促进生态过程实现为目标。将生态安全格局构建、生态连通性修复方法引入国土空间生态修复识别领域,以粤港澳大湾区外延范围——粤港澳地区为研究区,基于生态系统服务重要性和敏感性评价、最小阻力模型、电路理论模型,识别了生态源地、生态廊道及障碍点、生态夹点、生态敏感区,提供了一种中尺度的国土空间生态保护修复重点区域识别研究案例。结果表示:(1)研究区生态源地总面积5.27万km~2,潜在生态廊道138条,共同构成了环绕粤港澳大湾区的环形生态屏障,但局部区域仍存在一定的保护空缺。(2)研究区生态障碍点、生态夹点面积分别为442.7、9.1 km~2,对其进行针对性修复可显著改善生态连通性。(3)研究区生态敏感区共4302.48 km~2,青云山、九连山、起微山等重要生态源地内存在部分生态退化区域,对其进行修复可防范生态风险、提升生态功能。未来应通过空间规划途径对重要源地和生态廊道加强保护监管,对生态节点、生态敏感区、生态退化区进行分区分类修复。研究结果可为未来粤港澳地区生态保护修复工作提供科学参考。     

粤北南岭典型矿山生态修复工程技术模式与效益预评估——基于广东省山水林田湖草生态保护修复试点框架

广东粤北南岭山区地处国家生态安全格局“两屏三带”中的南方丘陵山地带的核心区,由于历史上有色金属矿产无序开采、选矿和冶炼等活动,导致区域生态环境问题突出,并造成下游区域土壤、水、农作物污染。修复历史遗留矿山、做好源头控制是解决区域生态环境问题的关键所在。以典型矿山废弃地单元（废土堆）为例,提出其生态修复工程技术模式与关键技术,开展修复效益预评估方法和实践研究。研究结果表明：粤北南岭山区矿区生态环境问题主要包括矿山植被破坏和水土流失问题突出、地质灾害风险隐患较大、矿山周边水土污染严重几个方面;矿山生态修复应以防控安全隐患为基础,以恢复生态功能为主要目标,同时治理矿山水土污染。构建了遵循山水林田湖草系统共治的“依山就势”重塑地形、“因势利导”疏导水流、“柔性防护”稳定边坡的粤北南岭废土堆立体生态修复模式,提出了相应的场地平整、清污分流、土壤改良、边坡生态袋植生、立体植被配置等生态恢复关键技术;建立了包括涵养水源、保持水土、净化环境及净化水质4个方面的生态效益评估模型,废土堆修复后生态效益预计可达到66754.25元/a。研究结果可为粤北南岭山区及类似区域山水林田湖草系统共治提供技术支撑。     

基于生态系统服务供需平衡的宁夏固原生态修复分区与优化策略

科学开展生态修复分区是落实差异化修复策略和促进区域提质建设的重要前提。本研究以宁夏固原市为例,基于多源数据,运用InVEST模型、耦合协调度模型、空间自相关等方法,以乡镇为尺度单元量化区域生态系统服务供给量和需求量,构建供需匹配与协调关系,划定生态修复分区,并根据分区内部自然资源和社会经济发展特征提出相应优化策略。结果表明: 固原市产水、固碳、土壤保持和生境质量4种服务供给较高的地区主要位于南部乡镇,人口密度、经济发展水平较高且对生态系统服务需求较大的地区主要位于中心城区和各县城政府驻地所在乡镇。各乡镇生态系统服务供需匹配关系以低供给-高需求和高供给-低需求的空间错配型为主导,且平均协调度指数为0.5,表现为供需关系基本协调。结合生态系统服务供需关系和区域自然地理格局,将固原市划分为生态重点修复区、生态潜在修复区、生态经济重整改造区、特色农业发展区、生态核心保护区和生态产业提质建设区6类,同时提出差异化生态修复路径,为针对性开展生态修复实践提供科学支撑。     

基于景观生态安全格局的低丘缓坡土地资源开发利用——以四川省泸县为例

低丘缓坡土地资源开发是缓解人地矛盾、优化土地配置的有效途径。以四川省泸县为例,首先界定了低丘缓坡土地资源的范围,提取低丘缓坡土地资源面积共计331.71km~2。然后基于Arc GIS空间分析模块,以生态用地保护为目的,选取土地覆盖类型与地形坡度为阻力因子,应用最小累计阻力模型建立泸县景观生态安全格局。通过与泸县低丘缓坡土地资源现状的叠加分析,对位于不同景观安全水平的低丘缓坡土地资源进行分类,将低丘缓坡土地资源分为优先开发型、适度开发型、限制开发型、禁止开发型4种类型,其面积分别为108.72、97.03、68.36、57.60km~2,并分析各类型特征,提出了相应的低丘缓坡土地资源开发利用规划,旨在为研究区生态安全策略以及低丘缓坡土地资源的合理开发与利用等提供科学参考。     

基于MCE的饶河流域国土空间生态质量综合评价及其空间分异

开展国土空间生态调查与评价,摸清区域三类空间生态现状与问题所在,是进行区域国土空间生态修复、空间格局优化等工作的必要前提。基于城镇、农业和生态空间自身的结构、功能和效应,构建国土空间生态质量综合评价体系,以饶河流域所涉县市为研究区域,采用多目标综合评价法开展国土空间生态质量综合评价研究并进行分区,探究结果的空间分异特征。结果表明:(1)研究区国土空间生态质量整体水平良好,中等以上区域占比70.6%。(2)Ⅰ级和Ⅱ级分区主要分布于研究区东北部,该区域的生态环境、生态效益与社会经济呈协同发展态势。(3)研究区国土空间生态质量存在较强的空间相关性和聚集性特征,冷点和热点区域面积基本持平。(4)结合综合评估及障碍度诊断结果,建议依据研究区自然优势,调整社会经济结构,推进工业健康转型,改善城镇空间人居环境,整体提高生态效益水平。研究可为研究区国土空间规划、生态修复、生态-经济-社会可持续发展等提供科学依据和参考价值。