长江经济带生态安全测度研究

长江经济带城镇化发展迅速,但随之出现的诸多生态安全问题已严重制约其高质量发展。为综合特征指数法与指标体系法优势,并诠释社会经济与生态共生发展这一生态安全新内涵,在分析城镇化发展与自然生态相互作用基础上,选取2006年至2017年长江经济带沿线11个省市数据为研究样本,运用"驱动-压力-状态-影响-响应（DPSIR）"模型、R聚类法及变异系数法确定生态安全指标及其权重,再利用城镇化-自然生态Lotka-Volterra共生模型获得具备生态经济内涵的受力指数、综合特征指数,实现指标与指数的耦合,更进一步推导出生态安全预警依据。最后进行实证测度,并根据测度结果进行指标回溯分析生态安全问题成因,完成逆向解耦。研究结果表明：（1）2006-2017年长江经济带城镇化系统发展迅猛,尤其是城镇化驱动力得到强化,但长江经济带生态环境状况改善幅度并不明显且长期处于城镇化高速发展而生态环境遭受损害的偏害发展模式;（2）长江经济带11个省市生态安全格局差异显著,呈现"东西较高,中间偏低"格局;（3）通过指标回溯发现,产业结构发展不均衡、城镇人口过度扩张、城镇化子系统对生态环境空间的侵占等因素是造成长江经济带生态安全问题的重要原因。     

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.     

长江经济带森林生态安全评价及时空演变研究

由于森林生态系统的安全关系到人类的生存与发展,因此本文以长江经济带1107个区县为研究对象,运用熵权法、ArcGIS和GeoDA软件、重心分析模型、空间相关分析来分析长江经济带森林生态安全指数（ESI）,结论如下：（1）森林状态指数中,权重最高的指标为森林火灾受灾率,其次为森林有害生物成灾率和林地面积比率;在森林压力指数中,权重最高的指标为政府林业投入强度,其次为年度造林比例和自然保护区占比。（2）从全域来看,森林ESI值长江上游 > 中游 > 下游,长江南岸高于北岸。长江经济带森林ESI值总体水平较低,但在2000-2015年间总体呈上升趋势。从各省看,云南省森林ESI值最高,上海市森林ESI值最低。在此15年间,湖南省森林ESI值提高幅度最大（19.77%）,江苏省提高幅度最小（0.76%）。（3）各支流流域森林ESI值排序：赣江 > 沅江 > 金沙江 > 乌江 > 湘江 > 汉江 > 嘉陵江 > 岷江。从2000-2015年,八大流域的森林ESI值总体呈上升趋势,其中湘江流域增长幅度最大（20.87%）,而金沙江流域增长幅度最小（3.6%）。（4）森林ESI值的重心先后经历了在从南往西、从西往东北和从东北往南等过程。（5）长江经济带森林ESI值有较为显著的集聚性,森林ESI值High-High集聚区域主要分布在四川省和云南省,Low-Low集聚区县主要分布在上海、江苏和安徽,其次在湖北江汉平原、四川成都平原较为集中。（6）基于以上分析,本文建议：①应注重森林火灾、病虫害防治、林业投资、植树造林等工作。②从全域看,生态修复的重点应放在长江下游。从支流流域来看,岷江、嘉陵江和汉江流域应重点加强森林修复工作。③应在上海、江苏、安徽等Low-Low集聚区域加强植树造林和退耕还林的力度,而在四川、云南、江西和浙江等High-High集聚区域适当发展木材加工和林下种植等产业。     

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。     

基于变权模型的舟山群岛生态安全预警

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指示意义.本文以浙江省舟山群岛为例,基于驱动力、压力、状态、影响、响应(DPSIR)框架模型构建了生态安全预警指标体系,使用变权模型对2000-2012年舟山市生态安全的预警等级进行测度,并使用马尔科夫预测方法对2013-2018年生态安全警情进行了预测.结果表明:变权模型能够有效地满足舟山群岛生态安全动态预警研究需要;2000-2012年,舟山群岛生态安全预警指数由0.286波动上升至0.484,警度等级从“重警”演变为“中警”,指示灯由“橙灯”演化为“黄灯”;2013-2018年,舟山群岛生态安全预警等级预测结果为“中警”,指示灯为“黄灯”.研究结果可为维护舟山群岛生态安全提供参考.     

三峡库区生态敏感区土地生态安全预警测度与时空演变——以重庆市万州区为例

以三峡库区生态敏感区典型区万州区为研究对象,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建土地生态安全预警指标体系,运用熵值法进行土地生态安全预警分析,并通过空间统计学方法对研究区土地生态安全警度的空间分布特征、变异规律及空间关联格局进行研究分析,旨在为区域土地资源利用的规划、管理及其生态保护提供决策参考。结果表明:(1)研究区2000-2014年土地生态安全警度呈连续上升趋势,土地生态安全警度较高区域由万州区中心城区不断向四周扩散,但2000-2009年期间研究区土地生态安全警度提升幅度比2009-2014年期间更为明显,2000-2009年期间是区域土地生态安全警度变化的关键时段。(2)研究区2000-2014年C_0/(C_0+C)呈不断上升趋势,表明非结构性因素对区域土地生态安全警度的影响程度在不断加大,这与研究区14年来经济高速发展、人类对土地资源利用强度加剧以及区域自然灾害频发的实际情况相符。(3)研究区2000年、2009年、2014年全局Moran's I值分别为0.7823、0.7772、0.775,表明土地生态安全预警指数在空间上存在较强的正相关关系,区域土地生态安全警度在空间上具有较强聚集性。(4)研究区"高-高"、"低-低"值区均呈现出2000-2009年范围逐渐增加,而2009-2014年范围逐渐缩小的趋势;且"高-高"值区主要集中分布在中心城区及其邻近区域,"低-低"值区则主要集中分布在研究区西北部和东南部等土地利用程度相对较弱、植被覆盖相对较好地区;中心城区周边的"低-高"值区将是城市发展中优先被占用的区域,在未来的土地利用中,尤其需加强对区域"低-高"值区的重点保护。     

基于物元模型的汾河流域土地生态安全评价

土地生态安全关乎人类生存与发展,是土地资源可持续利用的核心。研究土地生态安全对于揭示区域内土地利用安全特征,促进人口、资源与环境的协调发展具有重要意义。本文以汾河流域为研究区域,根据"压力-状态-响应(PSR)"模型,构建土地生态安全评价指标体系,采用层次分析法和熵值法确定指标权重,运用物元模型对汾河流域土地生态安全状况进行评价。结果表明:2006年汾河流域土地生态安全状况处于"向安全转化"状态,2012和2017年均处于"向较安全转化"状态,整体发展状况较稳定; 2006—2017年,景观破碎度、人均水资源量和河网密度是制约区域土地生态安全水平的主要因素; 2017年处于"安全"状态的县(市/区)占15%,多数集中在上游,上游土地生态安全水平整体高于中下游地区。     

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.     

普陀山岛旅游生态安全发展趋势预测

科学地预测海岛目的地旅游生态安全发展趋势,对促进海岛旅游经济和生态环境协调发展具有重要的理论意义和实践价值。基于可持续发展的视角,建立了由承载力-支持力-吸引力-延续力和发展力(CSAED模型)子系统构成的普陀山旅游生态安全指标体系,并在灰色系统GM(1,1)模型和RBF神经网络模型比较选优的基础上,对普陀山岛旅游生态安全发展趋势进行了预测。研究结果表明:(1)和灰色系统GM(1,1)模型相比,RBF神经网络模型的Pearson相关系数和误差均方根值更优,可更精确地拟合普陀山岛旅游生态安全发展趋势;(2)2015—2020年,普陀山岛旅游生态安全指数的RBF神经网络模型预测结果由0.7017增加至0.8135,安全等级由比较安全上升至非常安全。研究结果可为维护普陀山岛旅游生态安全提供决策依据。     

北京市森林生态安全预警时空差异及其驱动机制

主要探讨森林生态安全预警指数演化的时空格局变化及其驱动力机制,以期为推进北京市森林生态安全决策提供理论参考。基于森林生态安全预警指标体系,运用SD模型从区县尺度对北京市2009—2015年森林生态安全预警的时空差异进行分析,并对2015—2030年森林生态安全演变趋势进行预测。结果表明:(1) 2009—2030年,北京市森林生态安全整体呈改善态势。其中,2009—2015年,北京市森林生态安全预警指数呈略有下降态势,但下降速度有限; 2016—2030年,预警指数呈上升趋势。(2)各区县内部差异显著,5个区县的森林生态安全预警指数有所下降,其中海淀区下降幅度最大。2016—2030年,各区县中除海淀区外,预警指数均小幅上升,森林生态安全状况有所改善;但石景山区仍为巨警,海淀和朝阳区为重警。(3)空间上,森林生态安全预警指数从功能拓展区到城市发展新区及生态涵养区,呈现出由低到高的变化趋势,其低值区随着城市化进程的加快而逐渐扩大。生态涵养区的森林生态安全状况明显优于其他地区,发展新区的森林生态安全改善显著,功能区个别地区则有退化迹象。(4)北京市森林生态安全预警指数时空演变特征主要受森林资源、社会经济、自然环境和林业政策等多种因素的综合影响,因而出现森林生态安全演进的阶段性及其区域性差异。     

基于可拓分析的区域生态安全预警模型及应用——以陕西省为例

生态安全问题是当前人类社会可持续发展面临的主要问题,预警是生态安全研究的重点。根据生态安全预警多层次、多维度和动态性的要求,利用可拓综合分析方法,建立了区域生态安全的"状态-胁迫-免疫"(State-Danger-Immunity,SDI)动态预警模型。运用该模型对陕西省历史年份(1990-2007年)生态安全进行定量评估,并对规划年份(2010年)生态环境进行动态预警。研究结果表明,陕西省1990年至2007年的生态环境从"不安全"状态到"较不安全"状态再到"较安全"状态,呈逐渐好转的趋势,但生态安全整体水平较低,均处于"安全"水平以下;2010年陕西省生态安全为"蓝色"预警,且具有向"黄色"预警变化的趋势,水资源出现"橙色"预警,是影响陕西生态安全的主要因素。     

基于物元模型的鄱阳湖生态经济区土地生态安全评价

基于2001-2007年的相关数据,借助物元模型对鄱阳湖生态经济区的土地生态安全状况进行研究.结果表明:2001年鄱阳湖生态经济区土地生态安全状况为较安全状态,2002—2004年处于临界安全状态,2005年下降为不安全状态,2006年后土地生态安全状况有所好转,处于临界安全状态.表明利用物元模型进行区域土地生态安全评价是可行的,具有计算简便、意义明确、评价精度高等优点,为土地生态安全评价提供了另一种途径.     

长江经济带林业生态工程区生境质量时空变化

近些年经济快速发展使长江经济带出现了一系列的生态环境问题,而生境质量是区域生态环境恢复的关键.林业生态工程的开展使长江经济带植被覆盖度得到有效提升,生态系统质量得到一定程度的改善,遏制了生境质量的下降速度.本研究采用InVEST生境质量模块,设置林业生态工程单一驱动力情景,评估了2000-2015年长江经济带生境质量的...     

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LUCC的城市生态安全研究进展

近代工业革命以来特别是二战以后,世界范围内城市化发展迅速,受城市化驱动的土地利用／覆盖变化（Land use／cover change,LUCC）及其环境影响越来越突出,不仅对城市生态安全产生了危胁,甚至在区域和全球尺度上影响生态系统的结构与功能,成为当今地球生态系统平衡与人类社会可持续发展的研究热点。尽管LUCC与城市生态安全态势有密切联系,然而目前研究中对土地利用变化的驱动机制较为侧重,涉及LUCC对城市生态安全影响的研究文献仍很缺乏。从城市生态安全的概念辨析入手,评述了国内外LUCC与城市生态安全响应研究的进展,将相关研究分为两个阶段：即定性和（半）定量研究阶段。指出了现有研究在理论体系与研究方法在指导实践中的不足之处,即：（1）基于LUCC城市尺度的生态安全研究的理论体系尚不成熟,目前的研究多未结合研究区域LUCC的动态特征对城市生态安全状态进行评价,因而也难以应用于指导城市生态建设实践;（2）目前的城市土地利用的生态影响实例研究中仍很缺乏采用数学模型、地理信息系统（GIS）、环境影响评价（EIA）、生态风险评价技术（ERA）及政策仿真等手段进行动态化的、多场景（Multi-Scenarios）模拟分析的综合运用,也缺乏对这些研究方法在实践中的应用的比较研究;（3）缺乏从土地利用动态监测、驱动力机制、生态响应等方面进行区域生态安全演变及调控的综合研究,现实指导意义有限。在上述工作的基础上,探讨了此研究领域未来的发展方向,即：（1）实现不同研究尺度的紧密结合;（2）多种研究方法的集成运用;（3）基于多学科知识体系的评价方法与指标体系的明细化与合理化。     

区域生态安全预警指数——以辽河流域为例

生态安全不仅体现在某个时间段的状态上,还与安全隐患密切相关,区域生态安全是安全状态、隐患因素、演变趋势、时间、空间以及安全主体的函数.只有将其状态和隐患结合起来研究,才能科学而正确地对生态安全未来演变趋势做出判断,实现生态安全危险状态的预警.文章以辽河流域为例提出预警指数测算方法:①确立生态安全状态--隐患综合评价指标体系.②采用数学方法计算安全状态指数.③采用安全评价方法计算隐患指数.④根据多目标决策准则,采用状态指数和和隐患指数的并合方法计算预警评价的结果指数.评价结果与实地考察情况基本一致,可以为决策部门提供生态安全预警依据.     

基于乡镇尺度的土地生态安全时空格局评价研究——以博尔塔拉蒙古自治州为例

近年来,国内外学者已做了大量区域土地生态安全评价的研究,但大多针对流域或县级以上行政单元,乡镇尺度的土地生态安全评价研究甚少。因此,选择地处我国西北干旱生态脆弱区的博尔塔拉蒙古自治州为研究区,以"3S"技术和数学统计方法为支撑,结合研究区自然地理特征和社会经济状况,构建博尔塔拉蒙古自治州乡镇级压力-状态-响应(Pressure-StateResponses,P-S-R)土地生态安全评价模型,并对其土地生态安全空间格局特征及成因进行诊断性分析。结果表明:(1)2014年博州土地生态安全较2011年有所恶化,Ⅲ级向Ⅳ级转化的面积最大,高达2555.33 km~2,主要在温泉县境内,其次是Ⅴ级区域向Ⅳ级转化1356.53 km~2,主要发生在精河县的茫丁乡和托托乡;(2)博州大部分乡镇的土地生态安全状况处于Ⅲ级水平,区域生态结构不稳定,亟待调整;(3)博州土地生态安全状况具有明显地域性分布的特征,低值区多集中于博州东部荒漠地区,高值区多集中在博州中部绿洲区域和湖区。研究结果可为乡镇级土地生态安全评价提供参考,为区域生态保护协调推进与乡镇可持续发展提供理论指导。     

长江经济带水分利用效率变化及与温度和降水的关系

通过水分利用效率(Water Use Efficiency, WUE)深入理解生态系统水碳循环的相互关系,可以较好地评估生态系统对气候变化的响应。长江经济带自然资源丰富、生态系统格局复杂,是中国重要的经济发展区,同时也是响应气候变化的重要区域。基于生态系统过程模型CEVSA2(Carbon Exchange between Vegetation, Soil and Atmosphere),估算了1981—2010年长江经济带WUE的时空动态变化,并分析其与温度和降水之间的关系。结果表明:(1)长江经济带1981—2010年WUE均值为1.14 g C mm^-1 m^-2,WUE的空间分布与降水量呈显著正相关关系(r=0.571,P<0.01),而与温度呈显著负相关(r=-0.740,P<0.01);(2)长江经济带1981—2010年WUE变动区间为1.04—1.19 g C mm^-1 m^-2,WUE总体呈减少趋势,平均每年降低0.0030 g C mm^-1 m     

基于土地利用分析的兰州市城市区域生态安全格局研究

中尺度区域生态安全的研究针对区域的实际生态安全问题展开,处于各尺度生态安全概念的核心地位.作为特殊的区域,以生态基础设施建设为核心的城市区域生态安全格局的构建成为城市可持续发展的基础内容.基于土地利用分析的定性、定量相结合的景观格局研究,生态价值评估以及社会经济驱动分析为城市区域生态安全格局的构建提供了一种可能.兰州市区域生态安全格局由生态保障体系、生态缓冲体系以及生态过滤体系所构成,经过分析,认为生态缓冲体系的建设成为兰州市区域生态安全格局构建的关键.城市未来扩展格局的定量分析成为兰州市区域生态安全格局安全级别的判别函数,根据不同的响应,把区域生态安全格局化分为低级、中级和高级3个级别.     

基于生态安全格局的厦漳泉地区国土空间生态保护修复区与预警点识别

厦漳泉地区是福建省开展生态保护修复的关键区域,识别、预警国土空间生态薄弱区对实施国土空间生态修复具有重要意义。研究通过MSPA、MCR等模型方法识别2000-2018年动态稳定性与连通性兼具的生态源地,提取生态廊道、生态节点等构建该地区的生态安全格局,采用FLUS模型在生态安全格局限制下模拟2030年土地利用变化,综合划分厦漳泉地区国土空间生态保护修复区并展开预警。结果表明,厦漳泉地区生态安全格局由12个生态源地,66条潜在生态廊道、13条重要生态廊道与若干生态节点等构成,生态源地主要分布在研究区西部,生态廊道为纵横交错的网状结构,部分生境较脆弱的县（区）无生态源地与廊道分布,生态节点集聚特征显著;2030年研究区耕地、林地面积呈减少趋势,建设用地面积增幅显著,建设用地向四周的耕地与林地呈环状扩张,挤压生态空间,威胁生态源地与廊道。综上,研究划分了1个生态源地保护带、2个生态修复核心区,并明确生态保护空间预警点,可为完善国土空间生态安全格局的保护与建设等提供基础信息,对开展生态保护修复协同治理、提升区域生态环境质量与人民福祉有重要意义。