城市病诊断与城市生态系统健康评价

在总结国内外城市病现象和病因的基础上,提出了城市生态系统健康的五大功能,即承载力、支持力、吸引力、延续力和发展力,概括为CSAED模型,分析了与此相对应的限制城市功能的瓶颈因子,将城市病的各项病征与城市功能相联系,并以此为基本框架,构建了城市病诊断和城市生态系统健康的评价体系.基于城市生态系统的发展目标,将梯度型隶属度函数、改进均方差法、加权欧氏距离算法等进行综合集成,建立了一套便于推广比较的城市生态系统健康评价模型算法.以北京市为案例,进行了城市病的单因子诊断和城市生态系统健康评价,计算了北京市1999～2005年的城市生态系统健康指数,并分析了北京市发生城市病的原因、城市病所处的阶段等.研究对于我国城市病诊断与解决,以及城市生态系统健康评价具有重要参考意义.     

基于投影寻踪的城市生态系统健康评价

掌握城市生态系统的健康水平,对城市实施可持续发展具有重要意义.采用一种新型的多指标数据处理方法-投影寻踪模型,选取典型指标,利用基于实数编码遗传算法优化求取最佳投影方向,对广州市2000年、2005年的城市生态系统健康状况进行评价.评价结果表明:2000年,广州市对应的等级值为2.95,处于亚健康状态,符合其客观状况,该结果与采用模糊综合评价法所得结论一致;2005年,广州市对应的等级值为3.48,仍处于亚健康状态,但其等级值大于2000年的数值,等级值在增大,表明经过5a的建设,广州市的生态系统健康状况在不断好转.此外,与模糊综合评价法相比,该模型能精确地刻画出生态系统的具体健康水平,具有较高的评价精度和区分度.     

基于能值分析的城市生态系统健康评价——以包头市为例

城市生态系统健康是城市生态学界近年来的研究热点和前沿.采用能值评价方法,结合城市生态系统作为复合系统所具有的生态服务功能,明确提出基于能值进行城市生态系统健康评价的理论框架和技术路线,得出表征城市健康程度随时间的变化走向和比较意义.针对城市生态系统健康表征特性,采用4个要素,即活力(V)、组织结构(O)、恢复力(R)和服务功能维持(F), 构建了评价城市生态系统健康的新的能值指标--城市健康能值指标(EUEHI),并将EUEHI应用于包头城市生态系统健康评价中,并比较了其他5个城市的EUEHI.结果显示2000～2004年包头健康程度总体呈现上升状态,健康等级不断提高,但同中国其他城市之间尚有距离,健康程度仍处于较低水平.这说明近几年包头重视改变资源结构和利用效率,使得城市生态系统在生态系统服务功能维持方面得到不断改善.同时,包头作为老工业城市组织结构尚不完善,环境负荷大,生态系统承载力逐年降低,因此仍需从降低环境胁迫入手,逐步降低城市生态系统干扰,使其恢复力得以提高,增加系统反弹恢复的容量,使之恢复维持结构与格局的能力,实现城市健康和谐发展.     

典型资源型城市生态承载力评价——以唐山市为例

资源型城市生态承载力评价研究的开展对促进资源型城市自然-经济-社会复合生态系统健康可持续发展具有指导意义。以唐山市作为案例城市,基于资源型城市独特的生态系统特点,从生态弹性力、承载媒体的支撑力、承载对象的压力三方面提出对生态承载力进行量化的研究方法,构建了较完整的生态承载力综合评价指标体系,利用主客观相结合的赋权方法,对唐山市生态承载力状况进行评价,探讨了2001—2010年10年间唐山市生态承载力变化趋势。结果表明:唐山市在研究时段内,生态弹性力指数波动强烈,表明生态系统的稳定性较差;承载媒体的支撑力指数逐渐增大,指数由0.111上升至0.898,显示系统的承载指数越来越高;承载对象的压力变化较为复杂,呈现先降后升,近几年又略有下降的趋势;系统的生态承载力整体上呈现波动性上升趋势,综合指数由0.345上升至0.720,说明唐山市生态系统的承载能力不断提高,但资源依赖型发展模式带来的资源短缺、环境污染和生态破坏等问题仍是制约生态承载力进一步提高的主要因素。研究成果客观地反映了唐山市生态承载力状况,对于唐山市未来的发展提出了合理的对策和建议,可为其他地区生态承载力研究提供一定借鉴。     

吉林省长白县森林生态承载力评价

自然生态状况、发展过程中受到的压力以及区位条件均会对森林生态系统造成影响。基于当今生态问题和环境追究责任制的需要, 将承载力与生态安全相结合, 沿用PSR 模型, 以熵权法确定指标权重, 分析吉林省长白县森林生态承载力变化情况。结果表明长白县森林生态承载力指数变化呈递增趋势, 2013 年达到峰值(0.68), 明显高于全国水平(0.55), 生态状况安全。同时其结果受状态指数和压力指数的共同影响, 但压力指数影响较小, 且一直保持较低水平,这与当地工业欠发达有关。森林生态承载力指数和状态指数曲线变化趋同, 表明在三大指标群中, 森林自身健康起着关键性作用, 其对提升森林生态承载力和保障森林生态安全有着重要意义。     

区县生态系统健康评价方法——以东莞市各镇区为例

现有城市生态系统健康研究多集中在城市及城市群层面，未能深入探究城市内部特征。鉴于此，聚焦区县生态系统健康状况，进一步探究城市内部的健康分布特征；提出了"发展水平-服务功能-抵御干扰-自我维育"四维区县生态系统健康评价框架，并建立了相应的多层级指标体系，构建了区县生态系统健康评价模型；在分析区县生态系统健康变化过程及空间分异特征的基础上，识别区县生态系统健康的主要贡献因子。针对东莞各镇区的研究结果表明：1995-2015年间，各镇区生态系统健康状态总体趋于恶化，其中西南地区生态系统的退化比东南地区更为明显。自我维育对各镇区生态系统健康变化具有重要影响，主要瓶颈在于快速发展过程中土地资源的稀缺及较低的利用效率。对区县生态系统健康的研究可以帮助决策者了解城市生态系统复杂的内部特征，在此基础上更好地平衡区域发展、维护城市生态系统健康。     

基于AD-AS模型的海岸带生态系统综合承载力评估——以舟山海岸带为例

以舟山海岸带为研究区域,结合采样数据和社会经济发展数据,构建以社会因子、经济因子和自然因子为3个维度因子的海岸带生态系统综合承载力评估的指标体系。并参照经济学中的AD-AS模型,改进成综合总供给-综合总需求模型(SAD-SAS模型),根据生态系统中总供给与总需求之间的平衡关系,来计算舟山海岸带综合承载力量值,并尝试将海岸带综合承载力值的分类标准在原来的基础上分为5类,最后评价其所处的承载力水平。研究结果表明:舟山海岸带综合承载力在2005—2008年时处于微幅上升的阶段,年均增速为6.5%,在2008—2009年开始出现稍微的下降,下降幅度为3%;SAD-SAS模型作为生态学与经济学交叉的模型,为海岸带综合承载力评价提供了一种新思路。     

基于大气辐射校正的广州市植被覆盖度遥感估算

植被覆盖度是描述生态系统的基本参数,也是进行生态系统健康与安全评价的重要生态参数.基于1990、1995、2000和2005年4个时相的TM遥感数据源,以广州市为研究区域,运用减少大气辐射影响的植被指数计算模型,通过非监督分类及图像空间模型运算,修正了大气辐射校正参数,建立了植被覆盖度与校正植被指数的模型,估算了不同时期内广州市的植被覆盖度.结果显示,广州市植被覆盖度在1990—2000年的10年内持续下降,从2000年开始呈上升趋势,符合广州市的经济发展与环境建设实际.所建立的模型适合于区域植被覆盖度动态变化研究,且在植被覆盖度的动态变化特征研究方面有较大优势,其结果适于进行城市生态环境质量与动态评价.     

近40年来江河源区草地生态压力动态分析

定量化评价人类活动对区域生态系统的压力,对客观认识人文因素干扰区域生态系统的演变程度及效应强度具有重要的意义.在系统总结前人对生态压力指数评价方法的基础上,结合江河源区草地生态系统的现实情况,将生态压力指数定义为草地现实承载力与理论承载力之比,构建了生态压力指数评价模型,并定量分析了江河源区果洛州、海南州、玉树州1961～2002年40a来的生态压力指数.结果表明畜牧业对该区草地生态压力负荷较大;相对于温度和降水等自然因素,以放牧为主的人文因素在短期内对该区草地生态系统演变的作用更加剧烈,从生态压力指数来看,黄河源区下游的海南州的生态压力指数均大于2,已严重超载;同时近40a的生态压力指数的动态变化还揭示了人文因素对区域生态环境演变的影响具有一定的时滞现象,这种时滞现象和人文因素的强度、该区生态系统的承载能力和抗干扰能力具有一定的关系.     

生态承载力研究和应用进展

生态承载力研究是解决资源-环境矛盾、实现区域可持续发展的重要基础,也是地理学、生态学和经济学关注的热点与前沿领域.本文在综述国内外相关研究成果的基础上,阐述了生态承载力的概念内涵,即对复合生态系统支持力和压力的表征;评述了常用的研究方法,即净初级生产力估测法、生态足迹法、供需平衡法、综合指标评价法和系统模型法;介绍了目前较为关注的流域、生态脆弱区、城市、农业区和旅游区生态承载力的研究进展;总结了目前生态承载力研究存在的缺乏科学完整的研究体系、阈值的生态学指示意义不明确、动态演化与预测研究不够深入、空间尺度与格局分异涉足较少等问题;并据此提出未来应在作用机理、模型构建和实践应用方面加强研究.     

城市复合生态系统中互动关系的测度与评价

基于城市复合生态系统原理和城市代谢功能,构建了城市系统互动分析指标体系。应用因子分析法、层次分析法及所建立的量化模型,对城市复合生态系统中的不同变量之间的相关性和协调性进行度量。并以中国北京、上海、广州、天津、重庆和深圳等六大城市为例,对其可持续发展进程进行横向比较。结果表明,六大城市发展度由大到小的顺序是:上海、深圳、广州、天津、北京、重庆;协调度由好到坏的排序是:重庆、上海、广州、北京、天津、深圳;循环度由好到坏的排序是:深圳、上海、天津、北京、广州、重庆;从可持续发展度看,建设和实现可持续发展城市或生态城市的先后顺序大致为:上海、深圳、广州、重庆、天津、北京。说明城市可持续发展的关键取决于社会经济活动压力源的削减、自然生态环境的保育以及城市代谢功能的增强。     

生态承载力研究进展

基于生态承载力的概念发展,介绍了常用的生态承载力研究方法,包括生态足迹法、人类净初级生产力占用法、状态空间法、综合评价法、系统模型法和生态系统服务消耗评价法,并客观评述了这些方法的优缺点,指出了目前生态承载力研究中存在的薄弱环节。未来生态承载力研究需要完善理论体系,深入研究承载力过程机理与承载机制,将生态系统服务的空间流动因素纳入评估体系,构建完善的评价指标体系,加强生态承载力时空动态评估。最终将生态承载力作为解决生态脆弱区资源环境问题的抓手,建立区域资源环境监测预警机制,并落实到主体功能规划和生态安全建设上,为生态文明建设提供有力的科学依据。     

长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素

长江中游城市群是我国的典型生态敏感区和重点开发区,科学评价其生态承载力具有重要的科学价值和现实意义。从城市生态系统的组成要素、结构特征出发,选择状态空间法从社会经济协调力、资源环境支撑力和生态弹性力3个维度构建了城市生态承载力综合评价指标体系,综合运用空间分析、多元回归、地理加权回归等方法深入分析了2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素。结果表明:①2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力指数总体呈波动上升的"W"型走势,社会经济协调力维度呈波动下降的趋势,而资源环境支撑力和生态弹性力维度整体呈波动上升的趋势;②从空间格局来看,2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力表现出显著的空间关联性与异质性,环洞庭湖地区和环鄱阳湖城市群地区形成两大高值集聚区,而在武汉城市圈和环长株潭城市群核心区域形成两大低值集聚区;③社会发展水平、城镇居民收入水平、人口密度、经济发展效率、资源供给状况和环境污染治理水平等要素对长江中游城市群城市生态承载力空间分异格局的影响较为显著,影响强度具有空间异质性特征。     

黄河流域青海片生态承载力动态评价

采用基于生态系统健康的生态承载力评价模型与方法,研究了黄河流域青海片生态承载力的动态变化。结果表明:生态承载力指数随时间的推移呈下降趋势,由1985年的0.5096降至1999年的0.4700和2015年的0.4263;黄河流域青海片生态系统健康等级较低,多处于亚健康状态或不健康状态;空间上,以湟水流域和黄河干流区域生态系统健康等级最低;各项分指数中,以资源环境承载力指数相应的生态系统健康等级最高,多处于健康状态;人类潜力和生态弹性力是制约黄河流域青海片生态系统健康的主要因素。     

面向可持续城市生态系统管理的国土空间开发适宜性评价——以烟台市为例

国土空间开发适宜性评价是国土空间规划编制的基础和前提。面向可持续城市生态系统管理目标,基于生态保护红线和永久基本农田的"底线"思维,以资源环境禀赋为基础,构建了本底约束—综合限制—承载力评价-多空间适宜评价的资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价的逻辑框架和指标体系,并以烟台为例,设置城市生态系统保护的不同情景,综合运用特尔斐法及多要素空间叠置等方法,开展了城市资源环境承载力与国土空间开发适宜性评价的实践应用。研究结果表明:①资源环境对烟台经济社会发展的阻碍与限制总体较小,高限制区面积仅占烟台国土面积的6.09%。②烟台市不同区县之间的资源环境承载力差异较大。从西北部向东南,烟台市资源环境承载力呈现出逐渐提高的变化趋势。③面向可持续城市生态系统管理情景,烟台市各县市国土空间开发建设适宜性差异显著,适宜建设区范围为2380 km~2。面向城市生态系统一般保护情景,烟台市适宜建设区面积达2610 km~2,不适宜建设开发区与适宜建设开发区数量结构为1.12∶1,未来国土空间开发利用潜力较大。两种情景下烟台市国土空间开发适宜性适宜建设区面积均大于现状建设用地面积,为城市未来发展提供了用地保障,同时确保了烟台市水资源安全和生态安全。研究结果可为烟台市国土空间优化以及相关地区政府部门重大决策、战略部署等提供决策信息支持和技术服务。     

基于生态承载力的城市生态调控

城市生态系统承载力反映了城市生态支持系统对城市发展的支撑功能,它是供给与需求的统一体,社会经济发展的无限需求与生态支持系统的有限供给之间的矛盾决定了城市生态系统承载力的阈限必然存在。引入生态承载力理论,结合其阈限性,解析了导致城市生态危机的生态承载力供需失衡根源。而生态承载力的阈限特征通常在少数瓶颈要素上表现出来,因此城市生态调控最终落脚到调节生态承载力瓶颈要素的供需上。针对瓶颈要素,给出了城市生态调控的层次、方法和蓝图,即从自然、功能和人文3个层次,根据具体情况采取调节供给或需求的措施进行生态调控,最终实现稳定的、持续的城市发展。     

承载力评估在区域人口配置中的应用:以常州为例

从城市生态系统承载力的空间差异性出发,集成GIS空间评价技术和系统动力学(SD)模型,确定城市区域适度总人口规模和各分区人口数量,提出人口分区定量配置新思路和技术集成方法,并将该方法应用于300万人口城市——常州.结果表明:通过构建常州市区人口、经济、土地与环境的系统动力学模型和多情景模拟分析,在同时满足城市经济发展与环境保护需求下,常州市区远景(2050年)总人口约400万;基于城市承载力空间差异评价进行常州市区总人口的空间配置,将形成240万人的主城及5个15 ～ 40万人新城的空间格局,研究结果可为国土开发管理中人口与经济的空间分配提供科学依据.     

基于生态系统服务供求评价的空间分异特征与生态格局划分——以长三角城市群为例

生态系统服务供给与需求能力存在显著的空间异质性与空间失衡,对区域经济发展与环境保护产生巨大影响。以长三角城市群区县为研究单元,分别核算其生态系统服务供给与需求值,引入梯度分析,分析生态系统服务供给与需求的空间特征,并基于供求分析提出长三角城市群生态格局分区方案,且针对性地提出相应片区的发展策略,为长三角城市群土地利用规划、区域协调发展提供科学依据。研究结果表明:(1)长三角城市群生态系统服务供给能力与土地利用类型密切相关,呈现从北到南逐渐升高趋势;(2)长三角城市群生态系统服务需求能力与社会经济发展联系紧密,在长江入海口附近形成生态系统服务需求高值区,然后向外围递减;(3)沪宁杭庐发展梯度带上,生态系统服务供需大致呈现负相关趋势;(4)基于生态系统服务供需关系构建,得到长三角城市群生态格局四大分区:生态保育区(高供给-高需求),生态修复区(低供给-高需求),生态重塑区(低供给-低需求),生态开发区(高供给-低需求)。     

中国超大城市土地利用状况及其生态系统服务动态演变

随着城市的快速发展,城市用地及其生态服务功能也在不断发生变化。近十几年间,中国城市发展迅速,超大规模城市的土地利用以及生态系统服务动态演变的一般特征以及差异值得关注。研究以中国1995年非农业人口超过200万的9个超大城市为研究对象(包括上海、北京、天津、重庆、南京、西安、哈尔滨、武汉和广州),对各城市不同用地类型在1995年至2008年这一阶段的利用动态度进行分析。然后以用地结构和谢高地等^[1]提出的大陆生态系统服务价值当量表为基础估算了城市土地生态系统服务价值,并且对城市土地利用结构与生态系统服务之间的关系进行了分析。最后为证明研究结果可信,对每种用地类型对单位面积生态系统服务价值系数的依赖性进行了敏感性分析。结果表明,9个超大城市用地结构变化趋势总体一致, 主要缩减地类为农田和水体,增长地类为建设用地、林地和城市绿地。单位面积生态系统服务价值量1995年总体范围为4996-8854元/hm²,排序为广州>武汉>哈尔滨>南京>西安>天津>北京>上海>重庆,2008年范围为4746-8777元/hm²,排序为广州>哈尔滨>西安>上海>重庆>北京>武汉>南京>天津,各城市均值由1995年的7189元/hm²降到2008年的6987元/hm²。人均享有生态系统服务价值量1995年总体范围为284-7983元/人,排序为哈尔滨>西安>北京>广州>武汉>南京>天津>重庆>上海,2008年范围为305-4538元/人,排序为哈尔滨>重庆>西安>广州>武汉>北京>南京>天津>上海,各城市平均值由1995年的1677元/人降到2008年的1230元/人。超大城市土地生态系统服务动态演变的一致特征是人均享有生态系统服务价值下降,主要减弱的生态系统服务为水文调节和粮食生产,增强的服务为娱乐文化和废物处理,而单位面积生态系统服务价值与生态系统服务结构9个城市之间存在差异。敏感性分析结果显示所有土地类型的敏感度指数皆小于1,证明研究结果可信。研究结果说明城市可持续发展主要面临的问题之一是建设用地无序扩张和各类生态用地的配置不均衡,可为中国迅速城市化的新兴大型城市的生态建设提供参考和指导。