基于生态系统服务供需的城市群生态安全格局构建框架

近年来,生态系统服务供需失调引发了一系列问题,诸如城市热岛、生态用地流失、环境污染、生物多样性减少等生态风险问题,已成为威胁生态安全、制约社会经济可持续发展的重要因素,因此维持生态系统服务供需平衡是生态安全健康发展的保障和关键。梳理了生态系统服务评价、生态安全格局构建的研究现状,指出了存在的不足,同时构建了基于生态系统服务的城市群生态安全格局基本框架,并提出了生态安全格局未来的研究重点:城市群区域和城市内部生态系统服务的多尺度综合评价、城市功能区的划分及对生态安全的胁迫作用、生态过程与生态系统服务与生态安全的耦合、基于生态系统服务流的生态安全格局构建、模拟和优化。通过耦合社会经济数据、卫星遥感数据、城市地图大数据,评价城市内部和外部不同尺度的生态系统服务,保障城市群生态系统服务流畅通传输,实现城市群生态安全格局评价和优化。     

基于生态廊道识别的拉萨河流域生态安全格局构建

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义。以拉萨河流域为研究区,基于“生态源地-阻力面-生态廊道”的区域生态安全格局构建范式,评估流域土壤保持、水源涵养、固碳、生境质量四项生态系统服务,基于生态系统服务重要性分级识别生态源地;选择土地覆被类型、归一化植被指数、地形起伏度、坡度、距道路距离、距水体距离作为主要阻力因子,利用熵权法形成综合阻力面;利用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道并判定生态节点,构建流域生态安全格局。结果表明：提取生态源地20个,总面积2531.42 km²,占研究区总面积的7.77%;生态廊道36条,总长度916.87 km,与拉萨河干流平行呈“二”字型分布;生态节点13个,集中分布在裸地、裸岩、低覆盖度草地等地类,构建以生态源地-生态廊道-生态节点组成的“面-线-点”结构生态网络。研究结果为拉萨河流域生态安全和生态经济协调提供数据支持,为区域生态保护与可持续发展提供科学参考。     

基于生态保护红线的生态安全格局构建

生态保护红线是国家依法在重点生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区等区域划定的严格管控边界, 是国家和区域生态安全的底线。随着生态保护红线理念正式上升为国家战略, 以及划定技术与方法的发展完善, 生态保护红线正成为生态安全领域的核心议题。由于生态保护红线具有明显地理边界, 合理整合了多部门的生态保护成果, 并更加全面地关注了多种生态过程, 为生态安全格局的构建与优化提供了新思路。本文在梳理生态安全格局研究进展和生态保护红线划定科学本质与内涵的基础上, 探索将生态保护红线区作为生态安全格局的源地, 并以此为基础进一步构建生态廊道、生态战略节点等, 从而形成涵盖重要生态功能保护格局、人居环境安全格局、生物多样性维系格局的生态安全格局体系。以生态保护红线为基础的生态安全格局建设, 将有效保护、恢复和重建自然生态系统的完整性, 维持重要生态服务功能的可持续性。今后需深入探讨生态保护红线区内生态过程-功能-格局之间的内在联系, 并在生态安全格局海陆统筹保护、配套相应管控措施、建立监督评估机制等方面做进一步研究。     

基于生态系统服务的生态安全格局构建与生态韧性评估——以长株潭城市群为例

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义,科学评估生态韧性是城市高质量发展的重要议题之一。以长株潭城市群为研究对象,基于"源地识别-阻力面构建-廊道提取"的生态安全格局构建模式,定量评估固碳释氧、土壤保持和水源涵养三项生态系统服务功能以识别源地,结合自然和人为因素构建阻力面,使用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道,提出了一套基于生态安全格局构建过程的生态韧性评估框架,并结合Fragstats和Conefor Sensinode软件对其进行综合评价。研究结果显示:(1)长株潭城市群共55块生态源地,面积为7747.75km²,占城市群总面积的27.58%,东部和南部源地较为集中,西部较分散,林地是生态源地的主要组成部分;生态廊道共113条,廊道总长度为1458.97km,平均长度为12.91km,主要分布于研究区西部和北部。(2)结合生态源地和生态廊道构建了长株潭城市群"一心一环"生态安全格局,可有效缓解长株潭城市群中部生态用地 "空心化"的格局。(3)研究区55块生态源地的韧性指数介于0.1265-0.4682之间,空间上呈现出东高西低,南高北低的特征;113条生态廊道的韧性指数介于0.0027-0.8002之间,韧性指数较高的廊道主要分布在研究区东部和南部,韧性指数较低的廊道分布在西部、中部和北部。西部和中部或将成为影响长株潭城市群生态安全的关键区域,在城市规划过程中应重点关注。研究结果对优化城市空间布局、维护区域生态安全和促进区域一体化发展具有重要意义,并为区域生态韧性的评估提供了新的思路。     

城市生态安全格局构建:目标、原则和基本框架

随着人口增长和经济快速发展,城市化已经成为人类社会发展的必然趋势。快速城市化必将导致生态用地流失、生态系统服务下降和环境健康风险加剧,由此影响到城市生态安全。尽管生态安全的概念已经为社会广泛接受,但对生态安全的内涵和如何构建生态安全格局仍然缺乏统一认识。在分析生态安全内涵、生态安全概念辨析和生态安全格局构建基本原则基础上,结合城市生态系统特点,提出了城市生态安全格局构建的目的、基本原则和基本框架。认为城市生态安全格局构建是一个涉及多尺度的区域性、综合性问题,除了要遵循生态安全格局构建的一般性原则外,还必须考虑以下原则:以人为本原则、流域适应原则、区域协调原则和有限目标原则。同时,需要重点关注宏观与微观尺度之间的关系协调、城市内部与外部之间的关系协调、理想与现实目标之间的权衡、人类生存需求与生态服务需求之间的权衡关系。通过城市生态安全格局构建,需要实现以下目标:控制城市化过程中出现的问题、维持城市地区正常的物质循环与代谢功能、维持城市生态系统健康运行与可持续发展、保证城市人居环境健康和居民的正常生活,以及满足现有城市居民可预见时期内生态服务需求。从景观、城市和区域三个尺度上,分析了城市生态安全格局构建需要面对的实体、解决的问题和实现的目标。     

西南生态安全格局形成机制及演变机理

我国西南地区地形地貌复杂,生态系统多样,生物多样性丰富,是研究地表复杂过程与生态系统演变规律的关键区域,也是我国重要的生态屏障区。但是同时该区域环境复杂、生态脆弱、灾害严重,在全球气候变化背景下,人类活动和经济发展导致该区域的生态环境问题比较突出,同时区域的社会经济发展地域分异大。突出表现在区域生态系统服务功能受损,区域生态安全水平降低。如何维护区域生态安全具有重要意义。针对生态安全问题,我国已开展生态区划、生态功能区划和生态红线等工作,但在生态安全格局的形成机制、与生态系统服务耦合关系、人类活动和气候变化对生态安全格局影响及其适应、区域社会经济可持续发展等方面需要加强深入研究,在我国西南地区的开展研究西南生态安全格局形成机制及演变机理具有典型性、代表性与紧迫性。     

基于生态系统服务的流域生态安全格局构建——以辽宁省辽河流域为例

人口和社会经济的高速发展导致土地利用格局的变化和生态系统服务的退化。构建生态安全格局是保障区域生态安全的重要途经。识别和保护关键生态区域对维持生态系统的稳定性和可持续性具有重要意义。本文以辽宁省辽河流域为例,基于生态系统服务重要性评价,根据区域自然特征和生态环境状况选取并定量评估固碳释氧、土壤保持、粮食供给和产水4项关键生态系统服务,以生态系统服务的高价值区为生态源地,综合各项生态系统服务功能构建阻力面,运用电路理论的方法识别生态廊道和关键节点,从而构建辽河流域生态安全格局。研究结果表明：辽河流域内共有129个生态源斑块,243条生态廊道和38个“夹点”。其中,生态源斑块主要分布在研究区东部,主要由林地组成,斑块连续、跨度范围较大;生态廊道总长度为1606.07 km,呈梭形沿着平原与山区交错带延伸;“夹点”沿着河流分布在研究区的中部,主要由林地、耕地组成。本文通过构建辽宁省辽河流域生态安全格局,为缓解日益尖锐的辽河流域经济发展与生态保护之间的矛盾提出了新的思路。     

基于生态系统服务供需平衡的粤港澳大湾区生态安全格局构建

构建生态安全格局是控制城市蔓延、实现区域生态安全和促进社会可持续发展的重要途经。维持生态系统服务供需平衡是生态安全健康发展的保障和关键。现有相关研究在生态源地的识别过程中缺乏对生态系统服务供需平衡,以及生态系统服务的人类活动效应的考量。因此,如何顾及生态系统服务供需平衡和人类活动识别生态源地,是构建区域生态安全格局需要解决的重要问题。以粤港澳大湾区为研究对象,基于生态系统服务供需平衡识别初始生态源地,并根据生态系统服务随土地开发程度的梯度效应进一步确定最终生态源地,而后结合生态廊道、生态战略点的识别,最终确定粤港澳大湾区生态安全格局。结果表明：(1)研究区生态系统服务供需空间匹配程度较弱,表现为四周高供给-低需求,中部高需求-低供给的空间分布特征;(2)研究区生态系统服务综合供给具有随土地开发程度增加而呈显著下降的特征,且存在显著的突变点(阈值)。即在土地开发程度超过28.27%时的生态系统服务综合供给迅速下降;(3)研究区共有100块生态源地,总面积为7344.24km²,整体呈“东西部多-中部空”的外围环绕式分布结构;(4)研究区共有175条生态廊道,总长度为...     

城市群生态安全格局构建:概念辨析与理论思考

城市群是城市发展到一定阶段通过城市间物流、人流和能流高度融合而形成的区域性复合生态系统,如何保障城市群生态安全与健康发展成为当前关注的热点问题。本研究系统分析了生态安全、城市生态安全与城市群生态安全的内涵。认为狭义上城市群生态安全侧重于城市群内部生态空间优化和生态系统服务功能提升,重点关注城市群地区生态用地空间优化与"三生空间"（生态、生活及生产空间）的合理布局。广义上的城市群生态安全不仅需要考虑城市群内部生态系统结构和功能协调及其生态系统服务的供需平衡,也需要从区域尺度考虑城市群与其他区域之间的协调关系。城市群生态安全格局构建的目的则是保障城市群内部区域一体化协调发展,满足人们日常生活的基本需求,实现城市群与区域之间物流、能流和人流的有序流通。在城市群生态安全格局构建时,除了遵循生态安全一般性原则外,还需要遵循以下原则：①生态系统服务供需平衡尺度效应;②生态安全保障的阈值效应;③生态安全格局的空间联动效应。最后文章提出了城市群生态安全格局构建的基本思路和技术路径。     

基于电路理论的金寨县生态安全格局构建

构建生态安全格局对保护及修复国土生态空间、保障区域生态安全、应对突发公共卫生事件等有着重要意义。论文以金寨县为例,将土壤保持、碳固定、水源涵养三项生态系统服务作为提取生态源地的指标,借助InVEST模型中生境质量构建阻力面,最后基于电路理论构建金寨县生态安全格局。结果表明:金寨县生态安全格局由19个生态源地、28条关键廊道、2条潜在廊道、15个夹点、16个障碍点构成,呈“三横三纵”网络状较均匀地分布在县域内。生态源地集中分布在县域南部与山脉河流所处的区域,主要由林地、园地等组成。建设用地范围内较弱的生态系统服务显示了人类活动对生态安全的威胁。研究结果对平衡金寨生态保护与经济发展压力之间的关系具有重要意义,基于电路理论构建安全格局为生态保护与修复提供了新的技术路径。     

耦合生态系统服务供需的生态安全格局构建——以苏南地区为例

生态系统服务供需平衡是保障生态安全的基础,将生态系统服务供需作用流动机制融入生态安全格局构建对保障区域生态安全和提升人类生态福祉具有重要意义。基于景观生态学原理,提出耦合生态系统服务供需的生态安全格局构建逻辑方法,以苏南地区为研究区构建了景观生态安全格局和社会生态安全格局。研究结果表明:(1)耦合生态系统服务供需的生态安全格局应以维系区域生态安全和保障区域人类生态福祉为构建目标。其中,生态安全以生态系统服务与生态风险为核心关注对象,人类生态福祉的实现依赖于人类主动获取与生态系统服务流;(2)苏南地区生态系统服务供需间存在错配格局,在此基础上分别识别生态源地与需求源地4247.46km²、1882.16km²,生态廊道与供需廊道1614.02km、1915.82km,生态夹点29处、生态障碍点23处、生态供需节点20处;(3)形成"三区四带两组团"的社会-景观生态安全格局优化布局方案,并在此基础上提出针对性保护修复策略,推动经济-生态空间协同发展。研究可为丰富区域生态安全格局构建理论和方法、推动国土空间优化与管控提供参考借鉴。     

半干旱区县域生态安全格局构建——以临洮县为例

生态安全格局的识别与构建是保障半干旱区生态安全及可持续发展的重要途径。以西北内陆半干旱区黄土高原县级行政单位为研究对象,结合RS和GIS技术,在定量评估生态系统服务功能(生物多样性保护、水源涵养、土壤保持)和水土流失敏感性的基础上,识别生态源地,并利用最小累积阻力模型计算阻力面,构建临洮县生态安全格局。结果表明：(1)临洮县生态源地面积为243.79 km~2,占全县总面积的8.55%,生态源地集中分布在南屏山林区、马衔山兰州军马场、太石镇的水源保护区以及沿洮河的河谷农业区。(2)临洮县生态安全缓冲区划分为高、较高、中、低水平生态安全区四个类别,分别占总面积的12.71%、47.81%、32.51%和6.97%,不同生态安全区应采取不同措施以保障区域生态安全。(3)识别的234条总长为493.56 km的生态廊道,185条总长为551.26 km的辐射通道,以及74个生态战略节点共同组成临洮县生态安全格局。研究结果以期为半干旱区县域尺度生态安全格局构建研究提供相关参考,也将为临洮县国土空间总体规划和城市用地合理布局提供重要指导。     

耦合风险与服务的市域生态安全格局构建——以陕西省咸阳市为例

生态安全格局如何结合地域生态风险和地方生态需求进行构建,是该领域服务于国土空间治理并且能否有效应用的主要议题之一。本研究以咸阳市为对象,结合市域地貌形态、地域生态安全影响因素和景观特征,基于“源地”空间可达性和空间质量,融合形态学空间格局分析和生态抗性、生态连通性、生态系统服务价值综合评价结果,叠加生态梯度分析,以源地-廊道-节点的方式构建生态安全格局。结果表明: 咸阳市生态源地66个,总面积2506.65 km²,约占全市总面积的24.6%,主要分布于东北、西侧、中部山区;生态廊道106条,总长823.5 km,包括潜在廊道、水系、灌渠遗址、秦直道等自然与人文系统,沿生态源地向西北、南部渭河延伸;提升生态连通性的生态节点20处,主要分布于二道塬与旱腰带之间。     

基于形态学空间格局分析和最小累积阻力模型的城市生态安全格局构建——以厦门市为例

城市化进程的快速发展加剧了生态系统的退化。如何扭转生态系统的退化,同时满足人类日益增长的生态系统服务需求,成为当前的一个研究热点。生态安全格局的构建在一定程度上可平衡城市发展与生态环境保护之间的关系,对于保障区域生态安全、提升生态系统功能具有重大意义。以厦门市为例,基于“生态源地识别—阻力面构建—生态廊道提取”的基本框架构建陆域生态安全格局。结合生态系统服务重要性评价和形态学空间格局分析识别生态源地,该方法兼顾了生态结构和功能,使得所识别的生态源地更具全面性。选取土地利用类型、高程和坡度构建生态综合阻力面,并用人类居住合成指数修正生态综合阻力面,以减少主观赋值的影响,识别各土地利用类型内部的差异,使生态阻力面的构建更加合理。在此基础上通过最小累积阻力模型提取生态廊道,利用重力模型量化潜在生态廊道的相对重要性,并根据重力模型结果划分重要性等级。研究结果表明,厦门市的生态安全格局由14个生态源地、21条生态廊道、15个生态节点及若干个踏脚石所组成。生态源地主要集中在研究区的西部和北部,以林地和草地为主,面积合计为558.64 km²。生态廊道长约159.40 km,其...     

基于生态系统服务价值损益的生态安全格局演变分析——以辽宁沿海瓦房店市为例

生态系统服务是区域生态安全的底线,科学评估其价值变化是合理规划区域土地利用和构建生态安全格局的重要基础,既有研究尚未综合评估多种生态系统服务来判定区域生态基底,目前开展的静态评价也难以反映区域生态安全格局动态变化过程。以辽宁沿海地区——瓦房店市为例,综合运用CASA、RUSLE等模型,并结合生态经济法对2000年和2014年生态系统服务价值进行了科学评估,并依据评估结果构建研究区两期生态安全格局。结果表明:①14年间,除营养物质循环变化不明显外,其余各项生态系统服务价值均呈现不同幅度的损失,其中以水源涵养价值下降趋势最为明显。各土地利用类型来看,林地生态系统服务价值损失达8.74亿元,占损失总量的40%,为各地类之首;②两期单位面积生态系统服务价值均呈现出水域(含海域)高于陆地,山地高于平地的空间分布,且这种不均匀分布趋势在2014年更为明显;③两期生态源地面积分别为1111.40 km~2和356.96 km~2,生态廊道总长度分别为136.63 km和231.43 km,呈环状分布于源地之间的生态系统服务价值高值谷内。生态系统服务价值的损益情况可对区域生态安全格局构建产生重要影响,研究结果可为瓦房店市城市开发边界与生态保护红线划定提供科学参考。     

基于斑块复合属性特征的城市生态安全格局构建——以杭州市为例

城市生态安全格局构建是保障国家与区域生态安全的基础与核心,是实现城市可持续发展的重要途径。生态源地识别与空间阻力面判断一直是生态安全格局构建中的技术难点。以杭州市为例,从城市生态斑块的复合属性特征出发,提取生态源地并判别空间阻力关系,运用最小累积阻力模型构建综合生态安全格局,明确城市关键性生态廊道的空间分布。结果表明：杭州城市生态安全格局围绕生态源地向周围辐射递减,整体呈东部低、西部高态势。源间连接通道对城市生态斑块维护具有较大影响。根据生态安全格局的不同等级划分了城市生态保障空间、城市生态缓冲空间以及城市生态过滤空间,并提出相应的格局优化策略,为城市生态网络建设提供参考,从而有效引导城市空间发展与规划。