2000—2018年内蒙古沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性演变及关键影响因素

在气候变化和人类活动共同影响下,沙区“生态-经济-社会”复合系统快速变化,为沙漠化治理及区域可持续发展带来了严峻的挑战。因此,揭示沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性演变规律,辨识影响脆弱性演化的关键因素及区域差异对沙区可持续管理具有重要意义。以内蒙古自治区为研究区,利用“暴露-敏感-适应”评估模型构建沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性评价指标体系,将空间主成分分析与时空地理加权回归模型相结合,探讨2000—2018年内蒙古“生态-经济-社会”复合系统脆弱性时空演变及关键因素作用机制。结果表明：(1)脆弱性及暴露度、敏感性和适应性三个维度在空间上均有较强的异质性特征,脆弱性具有整体分散、局部聚集的分布格局;暴露度的空间分布为中部高,两边低;敏感性的空间分布为西部高,东部低;适应性的高低值分布与脆弱性相反。(2)脆弱性的变化在总体上呈现大部分区域降低,局部区域升高的趋势,显著升高区域主要聚集在内蒙古南部地区。(3)影响脆弱性分布的因素在每年均有所不同,但总体上植被覆盖度、沙漠化程度、气象指数等生态指标是影响脆弱性显著变化区域的主要因素。     

山区社会-生态系统转型测度——以三峡典型库区为例

三峡库区是集农村和山区为一体的社会-生态系统，研究其系统内部的相互作用和系统间的耦合转型有利于推动库区高质量的可持续发展。通过构建社会-生态系统耦合转型研究框架，采用地形位指数、耦合协调度模型等方法，以库区腹地草堂溪流域为例，揭示其社会-生态系统转型与否、转型路径的多样性及其驱动机制。结果表明：(1)2000—2020年三峡库区社会-生态系统数量-结构-功能均发生了显著变化，表明库区社会-生态系统发生了转型；(2)库区低地形位社会-生态系统表现为由社会生态型向生态经济型转变，中地形位表现为由生态社会型向生态主导、生态经济为辅转变，高地形位则表现为由生态调节型愈加趋向于生态主导型；(3)农户和政府需求变化是驱动社会-生态系统由传统耕地种植系统向新型经果林种植系统转型的根本因素；(4)研究方法证实对山区具有普适性，构建的研究框架较适合刻画山区社会-生态系统转型路径，在其他地方也能同样适用。     

社会-经济-自然复合生态系统生态位评价模型——以四川省为例

在深入分析区域资源、环境、社会、经济综合系统基础上,建立了四川省2001—2010年社会-经济-自然复合生态系统生态位评价指标体系,复合生态系统综合生态位包括资源、环境、经济和社会4个子系统生态位。将耦合投影寻踪模型应用于复合生态系统生态位评价,其中,采用并行模拟退火算法对评价模型参数进行优化。研究结果表明:2001年—2010年四川省复合生态位呈现先降后升的趋势,复合生态位评价值从2001年3.1325下降到2005年的2.8499,从2005年开始,复合生态位逐渐增加,到2010年增加到3.3304。表明环境重视程度的提高,环保意识的加强,促进了复合生态位的提高,区域自然生态和环境得以改善。最佳投影方向各分量的大小反映了各评价指标对生态位评价等级的影响程度,值越大则对应的评价指标对生态位评价等级的影响程度越大。区域生态位评价等级指标的影响程度最大的10项中有4项是环境生态位子系统指标,表明环境生态位子系统对综合生态位影响最大。发展过程中经济生态位子系统和社会生态位子系统指标值相关系数为0.9957,表明两子系统基本上是保持同步发展。而经济生态位和环境生态位子系统指标值相关系数为-0.9346,呈现明显的负相关关系。资源子系统呈现上升趋势。模拟退火优化的投影寻踪耦合模型应用于复合生态位评价,具有实用性和可行性,为区域生态管理科学决策提供重要依据。     

社会-经济-自然复合生态系统

当代若干重大社会问题,都直接或间接关系到社会体制、经济发展状况以及人类赖以生存的自然环境。社会、经济和自然是三个不同性质的系统,但其各自的生存和发展都受其它系统结构、功能的制约,必须当成一个复合系统来考虑,我们称其为社会-经济-自然复合生态系统。本文分析了该复合系统的生态特征,提出了衡量该复合系统的三个指标:(1)自然系统的合理性;(2)经济系统的利润;(3)社会系统的效益。指出复合生态系统的研究是一个多目标决策过程,应在经济生态学原则的指导下拟定具体的社会目标,经济目标和生态目标,使系统的综合效益最高,风险最小,存活机会最大。文中还提出了一些复合生态系统的研究方向和具体决策步骤。最后给出了三个复合系统的事例。     

实现城市可持续发展的系统转型

城市在为人类提供各种生态系统服务的同时,其发展中的各类问题限制着城市生态系统本身的可持续发展。首先概述了城市发展过程中面临的挑战,主要包括城市化过程中人与自然的关系问题及社会生态问题等;其次从可持续发展的内涵、社会-经济-自然复合生态系统和驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)的理论出发,分别从城市水供给和污水处置系统、消减城市废弃物排放、城市交通和区域规划、城市发展与粮食系统供求关系、城市清洁能源系统等5个方面对如何实现城市的转型进行了系统的论述。结合我国城市可持续发展的研究进展,指出城市的可持续发展问题不仅是城市自身的问题,也是城市与周边区域的协调发展问题。为此,文章提出必须基于五个"转向"来研究和建立城市化与区域生态的耦合和协调机制。     

河流景观生态服务供给与需求/消费的互馈机制

河流景观系统孕育了人类文明,为人类社会提供类型多样的生态系统服务。其本身是一个自然景观过程和社会经济过程高度耦合的社会-生态系统,具有极高的空间异质性、时间动态和鲜明的组织尺度等级结构。当前,对河流景观系统这种特点所决定的生态系统服务供给与需求/消费互馈的机制研究不够深入,普遍缺乏从过程角度刻画生态服务供给与需求/消费互馈关系及其时空异质性和尺度特征。生态服务供给、需求和消费产生于社会-生态系统,是社会-生态耦合的纽带。阐述了河流景观生态服务供给和需求/消费的时空异质性,阐释了它们时空耦合机制和尺度特征,梳理了当前对生态服务供给、需求/消费互馈机理研究的不足。认为未来需要在社会-生态系统的框架下,从景观结构和生态过程出发,融合景观生态过程和社会过程来深入认识河流景观系统的生态服务供给与区内人类对生态服务的需求/消费之间的互馈机制。未来应重点关注：（1）河流景观结构和过程决定的生态服务供给和消费的空间分异及驱动机制;（2）河流生态服务传输的自然和人文载体及其耦合格局;（3）将生态服务需求/消费通过景观结构和生态过程对生态服务供给的反馈融入生态服务评估的方法框架,研发基于生态服务供给和需求/消费的社会-生态互馈过程模型。     

石化基地生态环境系统脆弱性演化机理——以连云港为例

通过梳理国内外文献,挖掘脆弱性本质,提出普遍适用于生态系统脆弱性的PIR理论框架,并从人-环境耦合角度构建演化模型探究石化基地生态环境系统脆弱性演化机理。研究发现：生态系统脆弱性来源于压力扰动,体现在暴露性与敏感性的联合效应,而最终取决于弹性应对影响的状态。石化基地是一个多层次闭环系统,在压力影响下,暴露性、敏感性及弹性彼此间的双重导向作用决定着脆弱性的演化进程;内外部人文与环境因素变化是脆弱性的潜在驱动力,而压力源增多、暴露比例扩大、敏感性上升、弹性退化以及缺乏环境治理能力是加剧脆弱性的具体表征。以欠发达地区连云港石化基地为例,模拟其系统脆弱性演化过程,并从压力、暴露性、敏感性、自我恢复能力和人工修复能力方面构建评价指标体系。结论与建议不仅对石化基地所在欠发达地区的可持续发展具有启示意义,还为其生态环境系统脆弱性的进一步评价提供理论依据。     

三峡库区生态脆弱性评价

基于遥感和地理信息系统技术,采用"压力-状态-响应"评价模型,选取18个指标,利用空间主成分分析对2001—2010年三峡库区(重庆段)生态脆弱性进行综合定量评价,对生态脆弱性时空分布及动态变化进行分析。根据计算得到的生态脆弱性指数,将生态脆弱性划分为5个等级:微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱。通过统计不同脆弱性等级面积,求算得到生态脆弱性综合指数。结果表明:三峡库区(重庆段)2001—2010年生态脆弱性指数标准化平均值为4.23±1.29,整体处于中度脆弱。生态脆弱性空间分布呈现西高东低的格局特征,高度脆弱地区主要分布在中西部,低度脆弱地区主要分布在东北部和东南部。近10年生态脆弱性综合指数最小值为2002年的2.37,最大值为2008年的2.99,三峡水库蓄水后生态脆弱性综合指数逐年递增,2008年到达峰值后有所降低。三峡库区生态脆弱性是人类活动与自然环境相互作用的结果,城市生活污染、水土流失、植被状况等为主要的驱动因子。研究时段内三峡库区(重庆段)生态脆弱性呈现两极化趋势,高度脆弱地区的脆弱性显著增加,低度脆弱地区脆弱性明显降低。     

流域水电开发对干热河谷社会-生态系统的影响及意义

西南干热河谷是我国重要生态脆弱区和经济发展落后区,流域大型水电开发是干热河谷重要的人类干扰活动,对生态脆弱区的社会-生态系统造成极大影响。社会-生态系统演变的方向和规律具有复杂性和非线性变化,又涉及到生态保护修复、能源安全、经济发展和乡村振兴等国家重大需求,因此,亟待加强流域社会-生态系统演变和驱动机制方面的研究。通过总结当前研究的进展和不足,提出了加强生态系统演变的长期监测和分析、深入研究流域社会经济演变规律和驱动机制、完善流域生态资产价值评估和生态补偿机制、构建流域社会-生态系统耦合理论与方法等对策建议,从而为脆弱生态区未来可持续发展提供科技支撑。     

城乡交错带的生态控制论分析──天津实例研究

本文应用人类生态学原理和复合生态系统理论,选择城市系统和乡村系统的交错过渡地域－城乡交错带为研究对象,对城乡交错带的概念内涵作了生态学分析。借助生态控制论原理和灵敏度模型方法,以天津城乡交错带为实例,探讨了一个具有典型社会、经济、自然复合生态边缘效应特征的人类生态系统的重庆控制论行为与机制。     

Assessing the vulnerability to climate change of a semi-arid pastoral social–ecological system: A case study in Hulunbuir,China

Covering approximately 15% of the Earth's land surface and home to 14% of the total global population, semi-arid pastoral areas are characterized by high climatic variability and ecological vulnerability. Recurring extreme weather prodoundly shapes decision-making in semi-arid pastoral social–ecological systems (SAPSES) and their traditional natural-resource-based livelihoods. This study developed a conceptual framework of climate-livelihood vulnerability in SAPSES and evaluated the vulnerability of SAPSES to climate change effects and environmental pressure in Hulunbuir, China using a questionnaire survey and remote sensing monitoring data. Results showed that the study area were impacted substantially by climate change (0.68). However, the vulnerability was relatively low because of the moderate adaptability (0.59) and medium sensitivity of the local socio–ecological system (0.61). Natural factors, including climate variation, natural disasters and ecosystem sensitivity, were the main causes of vulnerability. The increasing vulnerability had been largely slowed by adaptive capital, the traditional cultural organization system and the collective action mechanism. Degraded grassland cover, lack of technical training and high habitation stickiness were the main reasons for increased sensitivity. Natural capital and financial capital were important factors restricting regional adaptive capacity. Therefore, promoting local livestock cooperatives, improving the provision of public services and strengthening ecological governance can help to enhance the climate change resilience and increase the stability and sustainability of SAPSES.     

基于文化与政治生态学的社会生态系统演进机制研究 ——以杭州与西湖为例

科学认识社会生态系统演进机制是对其进行有效管理的重要基础。以文化与政治生态学为理论基础,提出适合杭州—西湖社会生态系统的综合研究框架,识别了杭州—西湖社会生态系统的5个演进阶段,并分析出系统演进中的3种潜在状态。自然、政治、经济以及社会驱动力是影响杭州—西湖社会生态系统的主导因素,人类行为影响整个生态系统中扰动的频率、大小和形式并改变西湖生态系统的结构与功能,进而影响西湖为城市提供生态系统服务的潜能。在不同历史时期,基于自然、社会、经济、文化等多层面的需求,西湖在不同系统状态下为城市供给不同类别和质量的生态系统服务,总体而言供给与调节服务比例逐渐下降,文化服务逐渐上升,并且后者逐步成为最主要的生态系统服务类别。杭州与西湖在长期的互馈共生中建立了社会生态系统的自适应性调节机制,其背后的生态智慧可为现代风景园林规划提供重要启示。     

南方丘陵区农业生态系统适应能力及其驱动因子——以衡阳盆地为例

全球变化背景下的适应性研究引起了广泛关注。南方丘陵区是典型的水稻农业区,研究其农业生态系统适应性尤为重要。采用主成分分析法对衡阳盆地农业生态系统适应能力进行了定量研究,分析不同适应能力区的适应性主要驱动因子。结果表明:适应能力的分布规律为衡阳市区最高,各县域适应能力呈现出盆地中部低、四周高的分布规律。不同适应能力区适应性驱动因子各异,高适应能力区主要驱动因子是经济条件,水热配合条件和灌溉设施是较高适应能力区的主要驱动因子,低适应能力区的主要驱动因子是人口规模和水土保持,热量和地形条件是极低适应能力区的主要驱动因子。高适应能力区因以农药和化肥的施用量为主要驱动因子具有短暂性,较高适应能力区以良好的水热配合条件和灌溉设施作为驱动因子具有可持续性,因而较高适应能力区的发展潜力超过高适应能力区。     

Ecological vulnerability indicators

Indicators provide easy and quick information on the status or condition of an object of interest and are therefore widely used in policy-making. In recent years, policy interest in vulnerability research has increased and a growing number of studies have been aimed at developing vulnerability indicators. Some of these studies have been done within the social–ecological system (SES) framework, taking into account both social vulnerability and ecological vulnerability. A particular challenged faced, however, is with regard to the incorporation of indicators to capture the latter, especially as the concept of vulnerability as applied in ecology is relatively new and not yet well-explored. This paper expounds on this problem by answering the following questions: (1) How are the concept of vulnerability and thereby ecological vulnerability currently understood? (2) What are the challenges in the development and use of ecological vulnerability indicators? (3) What are the current efforts to overcome these challenges? One insight gathered is that due to the complexity, nonlinearity, and multiplicity of dynamics of natural systems, development of sufficiently general indicators of ecological vulnerability may not be realizable. Rather, ecological vulnerability assessment and the development of indicators thereof, whether done independent of the human system or within the SES, should be conducted at smaller scales and must be context-specific.     

我国省域基础设施投入对社会-生态系统脆弱性的影响

基础设施投入对社会经济或生态系统的影响已被广泛讨论,但对社会-生态系统(SES)的作用如何仍不得而知。本研究梳理了基础设施投入对SES脆弱性的影响机理,并在核算省域人均基础设施资本存量及综合评估SES脆弱性的基础上,采用空间自相关与空间计量模型实证分析了我国省域基础设施投入对SES脆弱性的作用。结果表明: 2004—2017年,我国省域人均基础设施投入水平显著提高,且呈北高南低、东西高中间低的空间分布格局;省域SES脆弱性也在不断改善,却表现出由东向西逐步恶化的分布特点;我国省域人均基础设施投入与SES脆弱性具有空间正相关性,存在聚集性分布特征;两者呈倒U型曲线关系,即早期适量基础设施投入会降低SES脆弱性,而过度投入则会导致SES脆弱性逐步增加。本研究揭示了基础设施投入对SES脆弱性的影响机理与动态特点,可为宏观层面统筹协调基础设施建设与SES脆弱性治理提供理论与决策支持。     

Establishing an ecological vulnerability assessment indicator system for spatial recognition and management of ecologically vulnerable areas in highly urbanized regions: A case study of Shenzhen,China

The extensive use of modeling and technologies such as a geographic information system (GIS) in ecological vulnerability assessment and the recognition of eco-environmentally vulnerable areas from the perspective of spatial positioning provide important complements to urban ecological space management research. This study establishes an ecological vulnerability assessment indicator system containing nine elements and twelve indicators with respect to ecological sensitivity, ecological pressure, and self-resilience. The range of ecologically vulnerable areas in a highly urbanized region is spatially recognized. Management strategies are proposed with regard to institutionalization and marketization. The results show that the ecological vulnerability in Shenzhen is good overall and that most areas are moderately vulnerable; the goal of space management is to enhance ecological function and prevent further expansion of the city as a threat to ecological security. Highly vulnerable areas are mainly distributed in the west and agglomerate with urban functional areas; it is suggested to delimit an ecological red line in this region and implement the most stringent “steel wire” control following the existing ecological protection law in China. Furthermore, this study proposes an ecological preparedness system suited for the particularity of the highly urbanized region in Shenzhen and attempts to introduce marketization into ecological restoration to solve the economic and social plight of ecological reconstruction in highly urbanized regions. The vulnerability assessment results objectively reflect the condition of the regional ecological environment, and the space management policy has implications for ecological protection, resource utilization, and sustainable development in similar cities.     

基于生态适应性理论的川东民居传统聚落景观分析

以川东地区传统聚落为研究对象,基于现代生态适应性理论,探索了川东传统聚落空间格局的构建方法和驱动因素,以期为传统聚落的生态适应性和空间结构演变提供理论依据。研究表明:传统聚落实质体现了其对自然地理要素及生态系统完整性的适应。在聚落选址方面具体化为山、河、路、池等环境要素,形成理想聚居模式以适应环境。传统聚落营建风水林以弥补原自然环境的不足,这不仅起到了维持生物多样性的作用,且使人和其它生物及环境要素一起构成一个完整的生态系统。在房屋形式的选择上,传统聚落建筑极富地域特色,反映了对自然的尊崇和适应。传统聚落是一种以人类行为为主导,自然环境为依托,资源流动为命脉,社会、文化为经络的人工复合生态系统。经济、文化和制度三者相辅相成构成社会系统的原动力。     

浅山区乡镇社会-生态系统脆弱性演化与模拟——以北京平谷为例

浅山区乡镇社会-生态系统相比于平原区受地形环境等因素制约更为脆弱，在国土空间开发与保护中更需要权衡。使用显式空间脆弱性(SERV)模型，从暴露度、敏感性、适应能力3个维度构建评价体系评估平谷浅山区12个乡镇社会-生态系统脆弱性，并使用有序加权平均算法(OWA)模拟多种决策风险下脆弱性情景。研究表明：(1)平谷浅山区2007-2017年总体脆弱性呈现中度脆弱水平，局部呈现上升态势，10年间中等以上脆弱乡镇面积比重由73.09%上升到80.74%。空间上呈现"东南高，西北低"的格局。(2)处于高脆弱水平乡镇应进行严格控制，增加水土保持林面积等提高适应能力；同时注重低脆弱乡镇的高暴露风险源及时进行生态修复。(3)通过设定不同决策风险系数预测不同发展导向下区域系统脆弱性差异，在倾向于可持续发展导向下优先生态环境治理，在经济发展导向下应推动绿色基础设施建设。评价结果可满足不同决策思路下指导区域发展实践。     

采煤矿区的生态脆弱性——以内蒙古锡林郭勒草原胜利煤田为例

以锡林郭勒草原胜利煤田为典型研究区,构建了由生态敏感性、自然与社会压力及生态恢复力3方面16个因子组成的生态脆弱性评估指标体系,基于专家打分法和层次分析法建立了生态脆弱性模型,借助遥感及地理信息工具完成了对区域生态脆弱性指数的计算,分析了土地利用与生态脆弱性的关系,并通过空间自相关分析对计算结果进行了全局及局部聚类检验.结果表明： 研究区脆弱性总体属于中等偏高水平;胜利煤田4个露天矿的开采导致采区脆弱性显著增加,由于矿井疏干水和人为活动的影响,矿区周边300～2000 m范围都演变为生态高脆弱性区;随着矿区的进一步开发,整个煤田都将转变为中度和重度脆弱区,而煤炭资源开采是导致区域脆弱性提高的主要因素.全区及局部聚类结果显示,该区域脆弱性空间分布有很好的聚类特征.降低矿区人口密度、控制草地载畜水平、控制建设用地和耕地比率是解决矿区社会经济压力的最佳途径,增加投入、提高植被恢复系数是改变区域生态脆弱性的根本措施.