基于生态系统服务供需的景感尺度特征分析和应用

自然生态系统与人类感知的交互作用是景感生态学关注的焦点，与生态系统服务的供需紧密关联。生态系统、生态过程、生态系统服务以及人的需求均具有一定的时空尺度特征，因此，由这些过程产生的"景感"也具有时空尺度特征，并依赖于这个过程的尺度特征相互作用。梳理生态系统服务供需关系与景感营造规划的尺度特征，探索二者相互联系，进而提出基于景感生态学理论，通过景感营造实现生态系统服务供需平衡的多尺度实现路径。从空间维度，体现从"社区-城市-流域-区域"的多尺度景感规划框架，从应用维度，体现从生态系统服务需求探索-关键指标体系识别-多源谜码数据感知-景感营造与规划设计的具体流程。通过多尺度的联合景感营造，调整自然供给水平与人类不同尺度的生态系统服务需求以期达到平衡，从而实现人类生存环境福利与居民福祉提升的目标。在此基础上，结合雄安新区规划建设实例，从多尺度景感营造的角度为城市绿色生态建设与可持续发展提出优化建议。主要结论：（1）基于"社区-城市-流域-区域"的多尺度景感分析框架，将景感要素与生态系统服务供需思想融入城市规划，在不同尺度上趋善优化，对于实现可持续发展城市规划和管理具有重要指示意义；（2）雄安新区规划设计需更系统和细致地考虑人类感知需求，通过多尺度景感营造设计，共同实现雄安新区的可持续发展与人居环境提升。其中，在社区尺度，需重点关注社区植被配置和居民的休闲游憩；在新区尺度重点关注绿地系统网络构建；在大清河流域尺度重点关注河流健康与水文调节；在京津冀区域尺度需注重山体通风廊道与生态屏障的构建与优化。     

基于环境库兹涅茨曲线的我国大气污染防治重点区域环境空气质量与经济增长关系研究

改革开放以来，中国经济迅猛发展，但大气污染等环境问题日益突出。进入21世纪，我国通过颁布实施多项大气污染防治政策，将京津冀及周边地区、长三角地区、珠三角地区等大气污染较严重的区域划定为重点区域，针对性制定治污措施和实施减排工程，努力推动区域环境空气质量改善。基于2000-2019年我国31个省（自治区、直辖市）（以下简称31个省份）GDP，以及SO₂、PM₁₀、NO₂三项大气污染物浓度数据，利用环境库兹涅茨曲线（EKC，Environmental Kuznets Curve）模型，对31个省份和京津冀及周边地区、长三角地区、珠三角地区的经济增长情况、大气污染物浓度演变以及二者之间的关系进行了系统全面的分析评估。研究结果显示：（1）近年来实施的各项大气污染防治政策，特别是2013年以来颁布实施的《大气污染防治行动计划》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，推动环境空气质量改善的同时，促进了经济发展与环境保护长期关系协调性逐步增强，除NO₂浓度呈U型外，31个省份SO₂浓度、PM₁₀浓度与人均GDP的EKC曲线呈倒U型和倒N型，并处于快速下降阶段。（2）京津冀及周边地区SO₂浓度与人均GDP呈倒U型，且处于快速下降阶段；PM₁₀和NO₂浓度均呈现U型关系，且均处于上升期。（3）长三角地区SO₂、PM₁₀浓度与人均GDP呈现倒U型和U型，但均处于下降阶段；NO₂浓度与人均GDP无相关关系。（4）珠三角地区SO₂、PM₁₀和NO₂浓度与人均GDP均呈现倒U型关系，且均处于下降阶段。为此，建议"十四五"期间我国政府要继续实施新一轮的大气污染防治行动计划，聚焦机动车NO_x污染管控，大力推动NO₂浓度稳步下降，以实现我国环境空气质量持续改善，为统筹经济高质量发展和生态环境高水平保护奠定坚实基础。     

垂直绿化生态效益研究综述

全球气候变化和城市化背景下城市生态环境问题越发凸显，面对日趋紧张的土地资源现状，垂直绿化建设成为重要的城市绿地补充手段，对改善城市环境具有重要意义。垂直绿化具有多种生态效益，且其效益发挥受到多因素共同影响。如何统筹协调生态效益和影响因素之间的复杂关系，以使其综合生态效益最大化，是当前垂直绿化建设亟待解决的科学问题之一。基于文献综述法归纳了不同生态效益的机制及其关键影响因素，并对多效益和多影响因素进行了综合分析。结果表明，垂直绿化具有缓解城市热岛、建筑节能减排、固碳、净化空气、降噪、截留雨水和支持生物多样性等七种主要生态效益，并受到植被特征、设施结构特征、气象条件、空间格局等多方面因素的共同影响。基于对效益和影响因素的综合分析，进一步提出了两点规划思路：首先，关注环境需求和效益供给的耦合关系能够更加科学合理地指导区域垂直绿化建设布局。其次，关注生态效益间的关系，以区域关键生态环境问题为导向进行效益权衡并结合考虑其影响因素的重要性程度能为规划设计提供有效建议。     

基于生态系统评价的山水林田湖草生态保护与修复体系构建研究——以乌梁素海流域为例

山水林田湖草系统保护与修复工程实施的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。从乌梁素海流域山水林田湖草的生态现状与功能出发,对乌梁素海流域水土流失、土地沙化等生态敏感性及土壤保持、水源涵养、生物多样性等生态功能重要性进行系统评价,形成基于生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果。以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,以乌梁素海流域生态敏感性和生态功能重要性相结合的空间格局评价结果为基础,制定了“一中心、二重点、六要素、七工程”的乌梁素海山水林田湖草生态保护与修复体系,并基于此将乌梁素海流域生态保护修复分为6个主要治理区域,形成“四区、一带、一网”的生态安全格局,通过具体工程实施,流域生态环境质量和生态服务能力将取得明显提升,防风固沙能力有效增强,生物多样性持续改善,水环境质量稳定达标,生态系统的稳定性明显加强。通过乌梁素海流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复关键区域的识别提供了定量分析方法,为流域尺度构建生态安全格局、实现山水林田湖草系统保护和修复提供思路和途径。     

再论可持续性科学: 新形势与新机遇

近10年来,可持续性科学蓬勃发展,已成为21世纪全球普遍关注的一个重要的新科学领域.然而,在大力提倡可持续发展和生态文明建设的中国,可持续性科学尚未引起科学家和实践者的足够重视.为促进可持续性科学在中国的发展,2014年邬建国等曾撰文介绍什么是可持续性科学.本文进一步探讨了这一问题,并补充阐述了可持续性科学与可持续发展研究的关系、可持续性科学的科学范式及其8个基本论题.基于对可持续性科学发展动态的分析,作者认为,一方面,可持续性科学已进入系统推进的成熟发展期;另一方面,虽然我国可持续发展研究、实践与教育的热情高涨,但在可持续性科学领域起步较晚,落后于主要发达国家和南非.为此,本文在文献综述的基础上,提出促进中国发展可持续性科学的“三位一体”策略:一是“请进来”以服务中国实践;二是“走出去”以贡献中国智慧;三是“中西医结合”以引领学科发展.     

以材料“创造”土地？——中国城市化进程的一个重要特征

中国快速城市化进程的一个重要特征是以土地为载体,通过大量投入钢铁、水泥等建材大规模修建城市建筑和基础设施,创造出大量的城市生产和生活空间。利用1985—2010年中国省级行政单元城市建成区总面积、城市居住用地总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量等数据,识别城市扩张模式,揭示中国城市化进程中土地、建筑面积及其构筑材料三者间的关系。研究表明2000年是中国城市扩张的重要分界点,2000年之前中国各省份的城市建成区总面积、城市住宅总面积和城市住宅建筑材料总使用量均较小且省份间差异不大,2000年之后三者迅速增长且省份间差异逐渐扩大。在地区尺度上,三者均呈现东部地区最高、中部次之、西部最低的特点,地区内部差异则表现为东部地区最大、西部次之、中部最小的特征。大多数省份的城市住宅总面积及其构筑材料总量随着城市建成区的扩张而增长,表明城市在发展初期以扩大建成区和水平扩张为主。随着城市化水平的不断提高,城市内部空间重组和用地置换导致高层建筑逐步替代了原有的单层或低矮建筑,城市扩张的方向由依赖土地的水平扩张转向以大量使用建筑材料为基础的垂直扩张,使得许多省份的城市住宅总面积逐渐超过辖区内居住用地总面积。这种以建筑材料"创造"出更多"土地"的城市垂直扩张在满足人们对城市生产和生活空间需求的同时,有利于节约土地资源和保护生态空间,但需要以消耗更多的建筑材料并承担建筑材料在开采、制造、运输、使用和废弃过程中所造成的环境影响为代价。     

城市可持续规划中的生态敏感区避让分析——以丽江市为例

为促进城市可持续发展,在科学合理规划城市空间格局的基础上,应突出强调保护原有特色生态环境要素,保育生态系统服务功能和原住民人居环境。作为世界文化遗产,丽江城市面貌在过去数十年发生了深刻变化,城市用地显著扩张,同时严峻的环境问题对城市可持续发展提出挑战。以丽江市为例,选取对其发展影响深远的水系元素、噪声环境因子和森林火灾3个关键生态敏感因子,提出通过分析这类生态敏感区在城市规划过程中的避让方法、程度,区划城市规划基本空间格局,以避免城市未来因生态环境问题突出而制约其发展的规划用地思路。结果表明,丽江城区周边湖泊水系、古城内部及周边原住民人口密集区都是保障城市可持续发展的生态保护重点地区,在城市用地规划中必须予以避让;该区域面积为147.2 km2,占研究区面积的11.1%。同时,明确给出了规划用地的具体空间控制范围和相应的避让原则。     

基于网络分析的生态建设评估指标体系定量选取——以福建省为例

科学有效的指标体系是开展区域生态建设评估以及规划、管理的重要技术手段。然而目前在生态指标体系构建中仍缺乏对指标内涵的系统研究,同时指标的选取过程不够透明,掺杂诸多主观臆断,损害了生态指标体系构建的科学性和有效性。针对福建省生态建设实践,将网络分析与量化指标选择过程相结合,(1)根据福建省生态建设规划和目标,建立主题导向的生态省建设评估网状指标体系;(2)从因果联系、生态过程和管理需求三方面分析各个备选指标之间的相互联系,形成基于主题导向的生态指标网络;(3)根据生态指标应用的科学性和实用性标准,基于网络分析原理,建立生态建设评估指标选择标准矩阵和备选指标矩阵;(4)构建面向经济社会成本和生态完整性的指标选取模型,定量化选取符合福建省实际发展特征的生态建设评估操作指标体系。将有助于深入理解生态建设评估指标体系的内涵,提高指标体系构建的科学性和系统性,提升生态指标体系在实际生态建设评估、规划和管理应用中的效用。     

基于遥感的建筑物高度快速提取研究综述

近年来我国城市化进程不断推进,不仅体现在城市面积上的增长,也体现在建筑物高度的增长。高度增长一方面能尽量克服城市土地资源匮乏的瓶颈,另一方面为优化城市结构及城市功能做出贡献。在城市遥感研究领域,对于城市建筑物高度的提取也成为研究的重点。城市建筑物高度的估计与测量,已成为城市规划和扩张、城市灾害风险预警与评估的重要参数,同时也为数字城市三维模型的建立提供了基础测绘资料。分别基于光学遥感影像、高分辨率SAR(Synthetic Aperture Radar)影像以及光学遥感影像与高分辨率SAR影像的融合三方面,全面阐述城市建筑物高度的提取方法,并比较两类影像在提取建筑物高度的优劣势,通过回顾早年研究方法,逐步引入近年来新的发展趋势。     

海洋玫瑰杆菌类群研究进展

海洋玫瑰杆菌类群(Roseobacter lineage)是属于α-变形菌纲中的一类系统发育相近,但生理代谢功能多样的细菌类群,包含40多个不同的细菌种属。它们在海洋中丰度较高,且分布极为广泛,尤其在近海与极地海洋中,其丰度约占整个浮游细菌群落的15%—25%。玫瑰杆菌类群通过其多样化的生理代谢功能(如好氧不产氧光合作用、一氧化碳氧化、硫化物降解等)在海洋碳、硫循环和全球气候调节中发挥着重要作用。此外,玫瑰杆菌类群还能产生多种具生物活性的次生代谢物质。简要综述了海洋玫瑰杆菌类群的生态分布特征、生存方式、生理代谢功能、基因组特征等的一些研究进展,并结合作者的工作对未来的研究进行了展望。