广东省生态安全状态及趋势定量评价

为研究区域生态安全在不同时期的动态变化及发展趋势,在国内外已有的研究基础上,根据压力-状态-响应模型框架,提出了一套完整的区域生态安全水平度量的指标体系和基于熵权法赋权的综合指数评价方法,从时间尺度上（1990～2004年）对广东省生态安全进行定量评估和动态趋势分析.结果表明,广东省生态安全综合指数从1990年的0.125增加至2004年的0.402,生态安全整体水平呈逐年上升趋势,但发展过程中存在的问题是区域生态压力在不断加大及生态安全现状水平仍处于“较不安全”状态.对广东省环境规划的实施效果进行预测评估,得出在实现环境目标的情景下,2010规划年和2020规划年的生态安全综合指数将分别达到0.533（临界安全）和0.691（较安全）.评价方法简单直观,评价结果客观合理.     

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。     

基于变权-物元分析模型的老工业基地区域生态安全动态预警研究——以吉林省为例

生态安全预警是生态安全研究的重要内容,对维护区域生态安全具有重要的意义。老工业基地区域生态安全预警研究具有一定的特殊性和典型性,选取吉林省为研究区,基于压力、状态、响应(P-S-R)和生态、环境、经济、社会(E-E-E-S)框架模型构建生态安全预警指标体系,运用变权-物元分析模型对1991—2011年吉林省区域生态安全的预警等级进行了测度,并结合灰色系统GM(1,1)预测模型对2015年、2020年区域生态安全态势进行预测预警。研究结果表明:(1)1991—2011年,吉林省生态安全总体水平呈逐步上升的趋势,区域生态安全预警等级从"巨警"上升为"轻警",指示灯由"红色预警"逐步变为"蓝色预警";(2)2015年,吉林省的生态安全预警等级属于"轻警",指示灯为"蓝色预警",到2020年,吉林省的生态安全预警等级属于"无警",指示灯为"绿色预警",但具有向"轻警"变化的态势;(3)制约吉林省生态安全水平提升的主要因素包括单位面积耕地化肥负荷量、城镇化、人均水资源量、GDP增长率、第一产业占GDP比重等,这些因素应是今后生态环境保护调控的重点,本研究为吉林省经济-生态-社会可持续发展提供参考。     

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.     

基于能值-生态足迹模型的东北老工业基地生态安全评价——以辽宁省为例

采用能值-生态足迹模型,对辽宁省2003—2012年生态安全状况进行时间序列的定量分析与评价,并采用灰色动力学模型预测其动态变化趋势.结果表明: 研究期内辽宁省人均能值生态承载力从3.13 hm²下降到3.07 hm²,人均能值生态足迹由13.88 hm²增加到21.96 hm²,处于生态赤字状态,且赤字增大趋势明显;生态压力指数由4.43增长到7.16,生态安全预警等级由轻警过渡到中警程度.照此发展,2013—2022年辽宁省人均能值生态承载力将由3.04 hm²下降到2.98 hm²,人均能值生态足迹将由22.72 hm²上升到35.87 hm²;生态赤字将越来越大,生态压力指数将由7.46上升到12.04,生态安全等级将由较安全变为轻度不安全状态,并呈现由中警到重警的生态安全预警等级,生态安全问题亟待解决.     

基于能值分析的唐山市生态安全评价

基于“压力-状态-响应(PSR)”模型,运用能值分析方法构建了城市生态安全评价体系和城市生态安全指数（EUESI）,并评价了1995-2005年间唐山市生态安全水平的变化.结果表明：1995-2005年间,唐山市生态安全水平呈先升高后降低的趋势;基于能值分析的研究区城市生态安全指数由1995年的0.017增加到1996年的0.022后逐年降低,2003年进入不安全状态.基于能值分析的城市生态安全评价方法克服了传统评价体系的指标繁多、重复、单位不统一和可比性差等缺点,更加真实客观地反映了城市生态安全状态,为城市生态环境的管理和决策提供了科学依据.     

基于生态系统服务的广西水生态足迹分析

针对传统生态足迹对于水域仅考虑渔业生产功能的缺陷,研究者提出了水生态足迹.但当前水生态足迹基础理论与模型均存在较大不足.为此,提出了基于生态系统服务的水生态足迹概念和模型,并以2003-2010年的广西为例进行了计算与分析.结果表明:(1)水域-渔业账户中,淡水渔业生态足迹呈上升趋势,淡水渔业生物承载力较高且比较稳定,淡水渔业生态盈余较多同时淡水渔业生态压力较小;(2)水资源账户中,淡水生态足迹先较快上升随后缓慢下降,水资源承载力较高但2007-2010年波动幅度较大,水资源生态盈余较多同时水资源生态压力较小;(3)水环境账户中,水污染生态足迹先缓慢上升随后大幅下跌之后逐渐回升,水环境承载力变化趋势与水资源承载力相同,绝大多数年份表现为水环境生态赤字和水环境生态不安全;(4)淡水渔业生态压力＜水资源生态压力＜水环境生态压力,淡水生态系统基本已处于生态不安全状态.模型克服了传统模型的诸多缺陷与不足,是对广西近年来淡水生态系统服务供需及水生态安全状况的较客观全面的反映.     

基于PSR 模型的河南省水生态安全综合评价研究

基于河南省水环境现状, 从“压力-状态-响应”(PSR)指标体系框架出发, 建立河南省水环境生态安全评价指标体系, 利用变异系数法确定各指标权重, 运用综合指数评价法对河南省水环境生态安全水平予以评价。结果表明:2007-2013 年河南省水环境生态安全综合指数值整体呈上升趋势, 其生态安全水平已处于预警状态; 压力状态曲线呈逐年下降趋势, 状态曲线与综合指数曲线变化趋势基本一致, 表明河南省水环境综合评价值在很大程度上是状态系统的贡献, 此外响应系统的贡献率逐年增幅显著, 有效促进了河南省水环境生态安全的逐渐改善。     

1998年以来长江经济带旅游生态安全时空格局演化及趋势预测

旅游生态安全是旅游业可持续发展的基础。基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应,Driving force-Pressure-State-Impact-Response)模型,构建长江经济带旅游生态安全评价指标体系,综合采用熵权TOPSIS(逼近理想解排序法,Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法、空间变差模型、标准差椭圆模型、灰色动态模型等方法分析长江经济带1998—2017年旅游生态安全水平的时空动态演变特征,并对其未来空间分布格局进行合理预测。研究发现:(1)长江经济带旅游生态安全水平均值为0.305,综合指数由0.207上升至0.439,呈稳步提升态势,安全状态由较不安全级上升至临界安全级;(2)经济带旅游生态安全为不安全级和较不安全级的省区数量逐渐减少,而处于临界安全级的省区数量持续增加,整体正介于由中低级向高级过渡的关键阶段;(3)旅游生态安全空间变异程度不断增强,空间分异特征显著,整体呈现出"东部>西部>中部"的空间演变格局,同时低值区域具有明显的西南迁移现象;(4)旅游生态安全空间分布格局呈东北-西南走向,移动路径呈"西北→东北→东南"变化趋势,空间分布范围经历了"分散-集聚"的过程。预测结果显示:2018—2030年旅游生态安全重心将向东北方向移动,空间分布格局在东西和南北方向上均呈敛缩态势,空间溢出效应不明显。     

世界双遗产地生态安全预警体系构建及应用——以武夷山风景名胜区为例

基于遗产地内涵与标准的深入分析,提出符合世界遗产地保护目的的双遗产地生态安全概念,构建“压力-状态-调控”遗产地生态安全预警框架模型并筛选预警指标.在此基础上,以受自然和人类生态过程作用最强烈且频繁的武夷山风景名胜区为研究对象,引入可拓学中的物元模型理论对景区生态安全进行预警.结果表明： 景区生态安全预警准确率达84%;1997和2009年景区总体生态安全等级均处于Ⅰ级安全水平,即属于无警状态,但2009年生态安全系统风险增加,较1997年更趋于向更低水平的安全等级(Ⅱ)转变.2个时期处于敏感预警等级的单项预警“重警源”指标（限制因子）有所差异;1997-2009年间景区生态安全系统压力增加的同时其调控能力也在增强,但系统仍面临生态安全压力.人口密度、人口自然增长率、茶园面积指数、人均耕地面积、干旱程度、生态环保建设投入是制约景区未来（2009年之后）生态安全状态的主要限制因子.总体而言,景区生态安全状态较好（无警水平）,但就个别预警指标而言,依然存在风险,需要针对上述限制因子采取有效防控措施,维持景区生态安全的良好状态.     

An integrated ecological security early-warning framework in the national nature reserve based on the gray model

Nature reserves (NRs) play a pivotal role in minimizing habitat loss and protecting wild animals and plants, which are critical for human ecological security. However, focusing only on the construction of ecological security patterns of NRs without understanding their ecological security early-warning situations and their driving factors may fail to achieve protection goals. This study constructed an ecological security early-warning framework and index system based on the Driving force-Pressure-State-Impact-Response (DPSIR) framework model. The gray model (GM) was used to predict the ecological security early-warning situation, and the Geo-detector model was applied to explore the driving factors of the ecological security early-warning system in the Baishuijiang National Nature Reserve (BNNR). The results showed that the average ecological security index (ESI) value increased from 0.2796 in 2005 to 0.3171 in 2017, with an average increase of 11.82%. The ecological security early-warning index (ESEWI) value increased from 0.3171 in 2018 to 0.3622 in 2030, which was an average increase of 12.46%. These results indicated that the ecological security situation continually improved from 2005 to 2030. By 2030, the number of towns with a “no warning” grade increased to four, the number of towns with an “extreme warning” grade was zero, and the proportion of areas with early-warnings decreased from 100% to 33%. The q values of per capita forest land areas and per capita grassland areas were both 0.9334, which indicated that environmental characteristic factors were the primary driving factors in ecological security early-warning. Our results demonstrated that the ecological security early-warning index system based on the DPSIR model and grey model can well prediction ecological security situation and provide scientific support for the ecological protection and management of NRs.     

生态安全评价研究述评

生态安全评价是可持续发展研究的一个新领域,也是建立生态安全预警系统及进行环境管理的基础。首先介绍了与生态安全评价相关的几个概念:生态风险评价、生态系统健康评价、生态系统服务功能评价及生态承载力分析,进而对当前生态安全评价的指标体系进行了评述,并在此基础上总结了国内外生态安全评价的方法,包括数学模型法、生态模型法、景观生态学法及数字地面模型法;最后,提出在评价实践中存在的问题及今后发展的3个方向,静态的现状评价转向动态的预测和预警、与现代科学技术相结合、与基础理论相结合。     

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.     

能源预测预警理论与方法研究进展

能源作为一种稀缺性的战略资源是国民经济增长和社会进步的物质基础,但是随着化石能源耗竭及能源使用造成的环境问题日趋严重,能源安全问题逐渐成为关注的焦点,而能源预测预警也成为能源系统科学领域的新兴学科,其内容包含能源安全理论、基于模型的能源供需预测和基于安全评价指标体系的能源预警等方面内容。通过系统回顾能源安全的理论及其演变的历程,重点综述了自上而下、自下而上和混合建模3种建模思路的能源预测模型,探讨了三类模型的优点和局限性,并根据能源安全预警评价指标浓缩信息的程度,将现有预警评价体系划分单个型指标评价体系和聚合型指标评价体系两大类。通过对以上研究内容的总结分析,明确了当前能源预测预警研究各领域的研究进展,及其在理论和应用方面的优势与不足。在未来研究中,建议从供应链的角度出发,考虑能源系统内部各因素及与外部因素的相互作用,构建基于链式的预警体系,以有效弥补现有研究中的不足。     

生态安全评价研究中的若干问题

生态安全评价是对生态系统完整性以及对各种风险下维持其健康的可持续能力的识别与研判,以生态风险和生态健康评价为核心内容,并体现人类安全的主导性．生态风险识别和生态脆弱性是生态风险评价的构成要素,生态健康则表现在生态完整性、生态系统活力与恢复力三方面．生态安全评价的准则与指标体系应将生态风险与生态健康有机结合。同时兼容不同空间尺度并能体现动态变化,其中在EDI、REI和IRI分类基础上叠加暴露分析指标是较大空间尺度生态安全指标体系建立的发展方向．文中综述了现阶段主要的生态安全评价方法,表明暴露-响应综合评价模式在现阶段应用最为广泛,生态模型法评价不同尺度的生态安全则是未来主要发展领域,并注重生态过程安全评价．生态安全评价研究需要与生态安全预测及预警研究相结合,并将生态安全的保障、维护与管理研究纳入其范畴．     

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。     

京津冀特大城市群生态安全格局时空演变特征及其影响因素

京津冀特大城市群的快速发展显著提升了地区生活水平,但也对生态环境造成了负面影响。以2000—2015年京津冀城市群面板数据为研究样本,建立"压力-状态-响应(PSR)"城市群生态安全协同会诊指标体系,采用TOPSIS和灰色关联组合方法计量其生态安全综合指数(Comprehensive Index of Ecological Security,CIES),运用因子分析法提取关键因素,并通过多元线性回归方法计算上述因素对生态安全的影响程度。结果表明:(1)京津冀城市群生态安全指数已经达到了预警状态,呈现"北高南低,西高东低"的空间格局,亟需建立三地协同联防联控的生态安全防治机制;(2)2000—2015年京津冀城市群的生态安全指数呈小幅波动状态,规划与政策对城市群生态安全指数具有显著影响效应;(3)13地市生态安全指数的演变趋势存在显著的差异,承德、廊坊仍呈下降趋势;(4)城镇化、社会发展以及技术进步对京津冀城市群生态安全具有显著的正相关性,开发水平、经济发展以及生态病理度则呈负相关性。由此,需要划定并严守城市群生态保护红线,控制空间开发强度与速度,以遏制生态恶化;完善并落实京津冀城市群协同发展的规划体系与相应的配套政策支撑体系,以保障城市群生态安全稳定提升;控制经济发展速度,提升社会发展水平,构建城市群一体化社会服务保障体系;提升生态技术研发水平,加大生态空间保护与修复,以降低生态安全风险,保障城市群生态安全格局。     

区域生态安全概念及评价体系的再认识

生态安全概念的提出已有十多年,但是至今还未有一个统一的定义。在“生态”涵义上的分歧导致了“生态安全”的许多种解释：强调生物（系统）与环境或与其他生物之间可持续发展关系的生态安全理解;强调生态环境涵义的生态安全理解;强调环境安全的生态安全理解;强调复合生态系统的生态安全理解。在生态安全评价体系上大多学者沿用“压力-状态-响应（P—S—R）”概念框架,但是通过本人实践和综合各位学者研究,反映出基于P—S—R框架的生态安全评价在生态安全状态研究上有余,安全趋势研究不足;总体研究有余,空间差异研究不足;现象研究有余,安全机理研究不足;结果理论性有余,实践指导性不足。在实际生产生活中人们更加关注的不仅是生态安全的现时状态,而是生态安全未来发展趋势。在安全科学中影响安全的因素是隐患,它在一定条件下触发或由量变累积到质变,安全状态就发生改变甚至突变。生态安全从诞生时起就孕育着各种隐患,而且无时无刻不受到隐患及危害的威胁,隐患因素的跨边界性传递作用又导致了生态安全空间差异性。因此生态安全是一个空间概念,区域生态安全是人与环境复合系统保障由于自然因素和人类活动或二者共同作用而产生的生态安全隐患对人类生态安全空间不构成威胁的状态或演变趋势的可能性。由于生态安全的动态性和空间性,仅仅基于“压力-状态-响应”（P—S—R）框架的状态评价研究是远不能全面客观解释与分析生态安全过程。为全面剖析生态安全的内涵,完善生态安全的理论,生态安全评价体系需要在不同区域的生态安全（特殊）机理研究,生态安全隐患研究,生态安全趋势预测研究,生态安全预警系统研究4个方面进一步深入地发展,使之更好地指导实践工作。