基于微粒群-马尔科夫复合模型的生态空间预测模拟——以长株潭城市群为例

生态空间具有重要的生态功能,对生态空间进行科学预测模拟可为保护国土空间生态安全提供决策依据。利用Arc GIS及MATLAB软件,在生态空间风险评价的基础上构建了微粒群-马尔科夫复合模型,并以长株潭城市群为研究区,基于2013年土地利用现状数据,对2020年的生态空间进行了预测模拟,最后在此基础上提出了生态空间重构的基本思路。结果表明:1)微粒群-马尔科夫复合模型(PSO-Markov)构建的基本步骤为:第一步:粒子的选择与设计,以2000 m×2000 m的正方形单元作为基本粒子。第二步:粒子的初始化设定,根据生态空间风险由低到高的原则进行选择。第三步:适应度函数的建立,用生态空间的风险值来确定生态空间的空间格局。第四步:空间位置的更新,根据自身的历史最优值及粒子群的全局最优值进行速度和位置更新。2)微粒群-马尔科夫复合模型(PSO-Markov)是一种土地利用格局预测的新途径,生态空间的数量规模可以通过改进后的马尔科夫模型进行预测,生态空间的格局可以通过微粒群模型进行预测。3)微粒群-马尔科夫复合模型具有4个特点:第一、数量预测较为合理。第二、搜索范围大、较好地考虑到局部对全局的影响。第三、受问题维数变化影响小,在求解多目标问题时具有明显优势。第四、收敛时间短、运算速度快、易于实现。4)2020年,长株潭城市群的生态空间总体数量减少,其中林地和未利用地面积变化最明显,空间变化主要集中分布在西南部地区。生态空间总面积减小的主要原因是建设用地的扩张。因此,要控制城市群的人口密度,优化城市群生产—生活—生态的数量结构及空间布局,尤其要合理规划与利用城市建设用地,充分发挥水体与未利用地的生态价值,重点保护好生态源地、廊道及关键结点,构建结构合理、功能齐全的生态网络系统,提高系统的生态服务价值功能,要在规划的指导下合理调整城市群的城乡局部空间结构,保护生态环境,提高生境质量和景观多样性。这是今后一段时期面临的主要任务。     

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。     

闽三角城市群生产-生活-生态时空格局演化与功能测度

区域在发展过程中能否实现生产-生活-生态(简称三生)空间的协调,已成为推进生态文明建设进程中亟需解决的重大问题。基于"三生"空间评价体系,以闽三角城市群为研究区,同时构建"三生"空间功能性指数,探讨了近15年来闽三角城市群"三生"空间时空分异格局、功能性水平分异及其动因。结果表明:(1)2000—2015年,闽三角城市群生产、生活空间均集中分布于东部沿海地区且呈扩张趋势,生态空间则集中分布于西部山地、丘陵地区且整体呈缩减变化态势;(2)闽三角城市群"三生"空间功能性水平存在一定的空间集聚性且整体呈降低趋势,功能指数(PLESI)大致以闽三角城市群大都市区的核心-边缘分界线为界划分为东部功能水平较低区(均值为1.96)和西、南部功能水平较高区(均值为2.32);(3)闽三角城市群"三生"空间协调性较差,其竞合、冲突主要由自然和人为双重因素叠加所致。结果旨在能够为未来闽三角城市群"三生"空间竞合格局演变提供预判依据,并为推进"三生"空间协调发展提供决策参考。     

长三角城市群碳排放与城市用地增长及形态的关系

城市是一种重要的碳源,城市扩张过程中的用地面积增长和空间特征变化均会影响城市碳排放。分析1995—2015年长三角城市群碳排放重心转移,查明碳排放和城市用地增长的脱钩状态时空变化,并通过构建面板数据模型探究城市形态对碳排放的影响,得出以下结论:(1) 1995—2015年长三角城市群碳排放重心经历了西南向-西北向-东南向-西北向的转移过程,这种转移过程与其相应时期内部分城市的工业发展与产业结构调整有关;(2) 1995—2015年,长三角城市群碳排放与城市用地增长的脱钩状态存在着显著的时空异质性。研究区由以扩张负脱钩为主变化为以弱脱钩为主,2005年以后,区域之间的脱钩差异开始缩小,总体来看研究区脱钩状态趋向于同质。至2015年,近70%的城市已达到了脱钩,其中上海等城市实现了强脱钩;(3)连续完整的地块在区域内的主导程度会对城市碳排放产生负向的影响,而城市用地斑块的破碎化程度和聚集程度对碳排放有着正向的影响,且相对而言,聚集程度的正向影响更为显著。     

湖南省主要水系底泥重金属污染特征及其生态风险评价

为全面了解湖南省主要水系底泥中重金属含量及其潜在生态风险,在湖南省内的湘、资、沅、澧以及洞庭湖5个主要水系共采集了75个位点的底泥样品,分析了重金属元素含量和来源分布特征,并采用地累积指数法、内梅罗指数法和潜在生态风险指数法对其污染程度和潜在生态风险进行评价。结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb和Zn的平均含量分别为32.87、7.59、78.09、70.69、1182.60、85.64 mg/kg和482.44 mg/kg。湘江和洞庭湖的污染相对严重,底泥中重金属含量明显高于资江、沅江和澧水;相关性分析表明多种重金属具有相同污染来源;地累积指数评价结果显示,湖南省主要水系底泥中Cd为重污染水平,Zn为中度污染,Cu、Mn和Pb均为轻度污染,而As和Cr污染程度为清洁;内梅罗指数法评价结果表明,除Cr为轻度污染外,湖南省主要水系底泥中其他6种重金属污染均为重污染级别;潜在生态风险评价结果显示,湖南省总体潜在生态风险属于中等级别,各水系潜在生态风险大小顺序为洞庭湖>资江>湘江>澧水>沅江,重金属Cd的潜在生态风险级别为很强,其他重金属元素都属于轻微级别。     

城市群生态网络协同构建场景要素与路径分析——以粤港澳大湾区为例

城市群生态网络构建是城市与区域协同发展面临的重要场景之一,合理的生态网络能加强生态源地间的连通性,提高生态系统的生态功能,有效缓解生态环境问题,对保障城市与区域生态安全,提升人类福祉具有重要意义。以粤港澳大湾区城市群为例,以场景为依托开展生态网络协同构建场景要素与协同路径分析,结合景观连通性和形态学空间格局分析方法（MSPA）获得生态源地,并基于最小累积阻力模型识别生态廊道与生态节点,构建大湾区生态网络总体格局,最后从跨区域协作角度探讨城市群生态网络协同构建的潜在路径。研究结果表明：（1）研究区生态网络由40个生态源地、780条潜在生态廊道与892个生态节点构成,生态源地面积1.88万km²,占湾区总面积比例为33%,所识别的生态源地及生态廊道与自然保护区、广东省万里碧道、珠江三角洲绿道网重合程度较高;（2）识别跨区域生态廊道552条,其中,跨越佛山与广州市的生态廊道较多,一半以上的廊道跨越三个及以上城市,跨陆海区域的生态廊道连接了湾区南部主要沿海城市,构成陆海生态网络的关键组成部分;（3）提出城市群生态网络协同构建的潜在模式,应结合生态源地、生态廊道、生态节点等构建主体,分析城市内、城市间生态网络构建过程涉及的协同需求、协同对象,探索差异化的协同路径;（4）以场景为依托识别城市群生态网络构建场景的主题、时空特征、对象、路径和价值,可为进一步开展生态网络协同构建与应用示范过程提供指导。本研究是对城市群生态网络协同建设的有益探索,基于跨区域生态廊道协同构建场景模式的探讨能够为今后进一步探索区域统筹协同机制、实现景观格局协同构建和优化、促进区域生态共建共享提供理论依据。     

湖南省两栖、爬行动物物种多样性及其地理分布

物种多样性及其地理分布是制定野生动物保护对策的重要依据。两栖、爬行动物在生物演化的历史上占据着重要地位, 又是脊椎动物分类体系变动较大的类群。为了掌握湖南省两栖、爬行动物物种多样性现状, 促进湖南省生物多样性保护和野生动物管理工作, 我们参考分类学及分子生物系统学的最新研究成果, 系统地收集了近10多年来有关湖南省两栖、爬行动物分类的文献资料, 结合团队长期以来的野外调查数据, 对湖南省两栖、爬行动物名录进行了整理与更新(截止到2021年10月31日)。结果表明: 湖南省已记录两栖动物2目10科30属86种(含亚种), 爬行动物2目22科55属105种(含亚种), 其中中国特有种分别有62种和30种, 湖南省特有种分别有10种和4种。列入《国家重点保护野生动物名录》(2021)的两栖动物有11种, 爬行动物有10种; 列为《中国生物多样性红色名录》(2021)受威胁等级的两栖动物有20种, 爬行动物有30种。此外, 湖南省两栖、爬行动物区系特征明显, 以东洋界种类为主(81.2%), 广布种较少(18.8%), 无古北界种。在地理分布上, 湘南山地丘陵区、湘西北山地区是湖南省两栖、爬行动物物种丰富度较高的地区。     

中国林蛙属(无尾目:蛙科)一新种——寒露林蛙Rana hanluica sp.nov.

本文报道两栖纲蛙科一新种,新种具林蛙属(Rana)特征,与昭觉林蛙种组(费梁,1999)相近,但与该组成员又有明显区别,被命名为寒露林蛙Rana hanluica sp.nov.。新种有系列特征与峨眉林蛙(R.omeimonts)、昭觉林蛙(R.chaochiaoensis)相似,但又明显不同于后者,如:1)无雄性线;2)蝌蚪唇齿式为Ⅰ:3 3/1 1:Ⅲ;3)股部背侧黑褐色横斑窄,通常整齐、数目较多;4)繁殖季节在农历寒露节前后。这些特征可以与峨眉林蛙、昭觉林蛙准确区别。新种标本采自湖南省双牌县阳明山,模式标本保存在湖南师范大学动物标本馆及中国科学院成都生物研究所。     

辽宁中部城市群建筑碳足迹

随着我国城市化进程的不断深入,建筑消费大量的材料和能源,如何计算建筑碳足迹具有重要意义.本文应用碳足迹的方法,结合地理信息系统和高分遥感手段对辽宁中部城市群进行碳足迹评估.结果表明: 辽宁中部城市群的建筑相关碳足迹系数为269.16 kg·m^-2.基于遥感影像提取建筑面积的方法能够有效提取建筑面积总量和空间分布,提取精度达到89%,对累积碳足迹计算和空间分布评估起到重要作用.辽宁中部7个城市建筑面积和累积碳足迹由高到低依次为沈阳、鞍山、抚顺、辽阳、营口、铁岭和本溪;2011—2013年,年均碳足迹增长由高到低依次为沈阳、本溪、抚顺、鞍山、铁岭、营口和辽阳.准确计算建筑碳足迹总量并分析其空间分布,对于碳减排和空间格局优化或规划具有重要意义.     

湖南省4种新记录外来植物及其入侵性分析

报道了4种湖南新记录外来植物。它们是豆瓣菜(Nasturtium officinale R.Br.)、小花山桃草(Gaura parviflora Dougl.ex Lehm.)、粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum Verdcourt)和再力花(Thalia dealbata Fraser)。其中,小花山桃草为湖南新记录外来入侵植物,其余3种为湖南潜在的外来入侵植物。文中介绍了他们的生长习性、生物学特征,特别是繁殖特性,并通过分析其入侵性和扩散趋势,提出了相应的管理策略。