京津冀地区城市化与生态环境交互耦合关系定量测度

城市化与生态环境之间客观上存在着极其复杂的交互耦合关系,如何实现城市化与生态环境协调发展将是世界经济社会发展的核心议题,也是近年来国内外研究的热点命题。首先构建了城市化和生态环境系统综合评价指标体系,然后借助物理学耦合模型,构建了城市化与生态环境动态耦合协调度模型,定量分析了1980—2011年京津冀地区城市化与生态环境的耦合过程与演进趋势。结果表明:人口城市化和生态压力分别对城市化子系统与生态环境子系统的贡献份额最大,明显高于其他因素;在耦合协调度测算模型中,城市化子系统与生态环境子系统3种不同贡献份额所得出的耦合协调度的变化趋势是一致的,表明耦合协调度模型受城市化与生态环境子系统贡献份额比例的影响很小;1980年以来京津冀地区的城市化与生态环境耦合协调度呈现出S型曲线变化,协调类型从严重不协调-城市化受阻发展到高级协调-生态环境滞后类型;正确认识城市化与生态环境交互胁迫的时空动态耦合规律,采取恰当的区域发展政策和适当的城市发展战略,对进一步加快区域城市化进程,改善生态环境,实现京津冀地区城市化与生态环境的协调和可持续发展具有重要的指导意义。     

武陵山片区城镇化与生态环境耦合协调度时空分异——以六个中心城市为例

城镇化与生态环境之间是相互联系和促进的唇齿关系,其耦合协调程度对实现地区高质量发展和可持续发展具有重大影响。将物理学中的"耦合"概念引入城镇化与生态环境耦合协调研究中,建立了耦合协调度模型,并构建了城镇化与生态环境耦合协调度评价指标体系和耦合协调度基本类型划分体系,分析了2010-2018年武陵山片区六个中心城市城镇化与生态环境耦合协调度的时空分异。结果表明：（1）各中心城市的耦合协调基础较好,且呈现出良好的发展态势。（2）各中心城市的空间差异明显,2010年、2015年与2018年六个中心城市城镇化与生态环境耦合协调发展内部差异性较大,东部大于西部,怀化市"单核"特征明显。（3）武陵山片区城镇化与生态环境耦合协调度没有实现突破性、跨越式的提升,且城镇化滞后的问题较为明显,影响了两者实现高耦合协调度的进程。研究认为须要坚持以绿色为底色,以生态为引领,加快提升武陵山片区城镇化发展水平,走出一条绿色生态的城镇化高质量发展新路。     

成渝城市群城镇化与生态环境耦合协调及交互影响

以成都-重庆(简称成渝)城市群为研究对象,从经济、社会、生态和城乡协调4个子系统构建城镇化综合评价指标体系,将生态环境承载力和生态弹性结合构建生态环境综合评价指标体系,应用耦合协调度模型测度2005-2018年成渝城市群各地级市城镇化与生态环境的耦合协调度,借助GIS空间分析法、象限分析法和Tapio模型,分析成渝城市...     

山东半岛城市群城镇化与生态环境耦合协调发展的时空格局

城镇化与生态环境耦合协调发展研究,是目前国际研究的热点与前沿领域。以山东半岛城市群为研究对象,建立城镇化系统和生态环境系统指标体系,运用耦合协调度模型定量分析山东半岛城市群2000—2016年城镇化与生态环境耦合协调发展时空格局。结果表明:(1)2000—2016年城镇化水平不断提高,多年平均值表现为空间城镇化>人口城镇化>经济城镇化>社会城镇化,生态环境水平呈现出波动中上升的趋势,生态压力子系统曲线下降,生态状态和生态保护子系统曲线不断上升,生态环境总体有了一定的改善和提高;(2)2000—2016年耦合协调度逐渐增强,依次经历了严重不协调、基本不协调、基本协调、中度协调、高级协调5个阶段,实现了从极度不协调向优质协调的转变,子系统耦合协调特征从严重不协调-城镇化滞后型向高级协调-生态环境滞后型演变;(3)17地市城镇化以中等水平城镇化区为主要类型,高水平城镇化区集中在济南、青岛"双核"地区和北部的东营,较低水平城镇化区范围逐渐缩小,低水平城镇化区消失;生态环境优质区主要集中在东部沿海城市带威海、青岛、烟台、日照和中部泰安,生态环境中等区从胶济城市带轴线向南北扩散,...     

吉林省城镇化与生态环境协调发展的时空演变特征

构建城镇化与生态环境评价体系,评价2000—2012年吉林省城镇化和生态环境综合发展水平及两者耦合协调度.结果表明: 研究期间,吉林省城镇化综合水平呈持续增长态势,其中,经济城镇化贡献份额最大;生态环境综合水平呈波动上升趋势,国家实施振兴东北战略以来生态环境状态、响应、压力都增长较快;耦合协调度呈持续增长趋势,从基本不协调发展为高级协调,由城镇化滞后型转化为生态环境滞后型.中部地区城镇化水平较高,东西部地区生态环境水平高于中部地区,长春市城镇化与生态环境耦合协调度最高,白山市最低;2000—2012年,长吉地区耦合协调度在全省一直处于领先水平,但生态环境滞后水平越来越严重,四平、辽源、松原3市和延边朝鲜族自治州的耦合协调度呈上升趋势,白城市呈现下降趋势.     

秦巴特困区生态脆弱性与经济贫困的耦合关系——以陕西省山阳县为例

以国家扶贫开发重点县山阳县为例,采用遥感与地理信息技术对研究区的生态脆弱性进行定量评价,并构建以行政村为单元的经济贫困评价指标体系,以此分析研究区生态脆弱性与经济贫困耦合协调度的空间分异特征。研究结果表明:①山阳县生态脆弱性整体处于中等偏高水平,生态脆弱性高的地区集中分布在人类活动频繁的河川地带和水土流失严重的低山区;②贫困程度整体较深,地形条件、资源丰度、交通通达性及经济区位的综合差异形成了山阳县经济贫困的空间分布格局;③将山阳县生态脆弱性与经济贫困的耦合关系分为失调共损型、失调环境滞后型、失调经济滞后型、协调同步型、协调环境滞后型及协调经济滞后型六种类型,协调同步型行政村比例仅为13.0%,生态脆弱性与经济贫困的耦合协调度整体较低;④失调共损型、协调同步型及协调环境滞后型空间分布较分散,失调环境滞后型、失调经济滞后型及协调经济滞后型有明显的集聚区,失调环境滞后型和协调经济滞后型集中分布在低山河谷区,失调经济滞后型集中分布在海拔1000 m以上的偏远山区。     

重庆市城市化与生态环境交互关系的协整分析

运用协整理论和误差修正模型考察了重庆市1978-2007年期间城市化与生态环境相互作用的关系,遴选出作用于生态环境的2项主要的城市化指标和影响城市化的4项主要的生态环境指标,它们能反映出交互作用的机制。结果发现:1978-2007年,重庆市城市化与生态环境之间存在长期均衡关系,城市化对生态环境的正向作用明显强于生态环境对城市化的反向影响,误差修正系数较长期协整方程中的系数要小。从长期来看,城市化水平对生态环境变化的解释能力正在逐步增强,这充分证明生态环境功能的弱化是城市化步伐推进的必然结果。就城市化对生态环境的响应效果而言,一方面城市化是影响重庆市生态环境的重要原因,另一方面生态环境对城市化也存在着反作用。生态环境对城市化进程产生外在压力,但这一反馈机制往往具有一定的滞后效应。城市化对解释生态环境预测方差分解起着重要作用,然而生态环境对城市化预测方差的贡献度较小。     

生态系统服务与居民收入的耦合关系及影响因素——以丽江拉市海流域为例

生态保护与社会经济发展的耦合关系极大地影响当地可持续性能力。以丽江拉市海流域为例,研究一个流域内生态系统服务与居民收入的耦合关系及其影响因素。文章运用In VEST模型和实地调研访谈方法计算流域内各自然村2015年生态系统服务供给数量和农民人均总收入,引入耦合协调度定量化衡量二者的耦合关系,并通过相关分析,探究流域内差异化的生计方式和生计资本对生态系统服务与居民收入耦合关系的影响。研究结果表明:(1)生态系统服务的供给存在空间差异,流域内水源涵养、土壤保持、森林固碳服务集中在流域上游;(2)流域内自然村间的生态系统服务与居民收入的耦合关系存在空间差异和一定的规律,湖泊东面的自然村能够通过特定的生计方式,获取生态系统的产品供给和文化服务所带来的收益,总体呈现较优的耦合协调关系;(3)当地居民的生计方式中,生态旅游与耦合关系具有显著正相关关系,而外出务工与耦合关系具有显著的负相关关系。尽管外出务工对于直接提高当地居民收入的促进作用较小,但其可能通过"智力回流"的方式提高了当地居民开展新型生计的能力。自然资本中人均耕地面积等可利用的自然资本与耦合关系显著正相关。金融、人力、社会资本的相关性尽管不显著,但其系数符号表明,该类生计资本的存量可能对促进生态系统服务与居民收入的耦合协调有积极作用。基础设施中的路网密度与耦合协调度呈显著负相关,在具有生态脆弱性、重要性的区域建设公路时需谨慎评估对生态系统结构和功能的影响。     

基于耦合协调度的黄土高原地区NDVI与降水关系的变异诊断

植被是地表生态系统的重要指示器,在能量交换、水循环、碳循环、生物地球化学循环和维持中发挥着重要作用,降水是影响植被变化的主要气候因子,研究两者之间的作用关系具有重要的意义和价值。利用Mann-Kendall趋势检验法和Hust指数分析了黄土高原地区归一化植被指数（NDVI）的变化趋势,使用相对发展率（RDR）指数和重心转移模型分析了NDVI变化的时空差异,并构建了基于耦合协调度理论和Pettitt检验方法的NDVI与降水关系的变异诊断方法,识别了黄土高原地区NDVI与降水关系的突变点,探讨了降水对NDVI变化的影响以及造成NDVI与降水关系变化的原因。结果表明：（1）黄土高原地区73.49%面积的NDVI在1998-2017年有呈现显著增加趋势（P<0.05）,大部分地区NDVI在未来依旧呈现增加趋势;（2）黄土高原地区丘陵沟壑区与高原沟壑区的NDVI增加幅度大于黄土高原地区整体的增加幅度,而北部风沙区和农灌区以及黄土高原地区边界区域的NDVI增加滞后于区域整体变化;（3） NDVI与降水耦合协调程度逐年增强,两者关系在2006年发生显著突变（P<0.05）;（4） NDVI呈现显著增加区域降水明显高于不显著变化区域（P<0.05）,降水对NDVI变化存在一定影响,在丘陵沟壑区、高原沟壑区北部和东部河谷及土石山区北部NDVI和降水存在显著正相关关系（P<0.05）,然而黄土高原地区大部分区域的降水并不存在显著变化趋势（P>0.05）,因此造成黄土高原地区NDVI与降水关系在2006年发生显著突变的主要原因应该是人类活动（P<0.05）。研究成果有助于进一步理解黄土高原植被变化与降水的相互作用,为黄土高原生态建设和水土流失治理提供一定的科学支撑。     

Spatio-temporal assessment of urbanization impacts on ecosystem services: Case study of Nanjing City,China

Rapid urbanization is a global phenomenon that has altered many ecosystems, causing a decline in many ecosystem services, generating ecological risks such as water shortages, air pollution, and soil pollution. Here, we present a conceptual framework quantifying how urbanization influences the ecosystem services in a typical city (Nanjing) of China. Between 2000 and 2010, we separated the city into three urbanization categories (developing urban, developed urban, and rural areas) and quantified the status of six critical ecosystem services (food supply, carbon sequestration, soil water storage, air pollution removal, habitat suitability, and recreation potential). Our results show that urbanization significantly impacted all ecosystem services, with detected changes in ecosystem services being spatially heterogeneous due to urban expansion and population mobility. Developed areas contained greater amounts of green infrastructure, which improved carbon storage and reduced air pollution. In contrast, the rapid expansion of urban and industrial land in developing urban areas led to lower food supply, carbon sequestration, soil water storage, and habitat suitability. The expansion of rural residential areas led to lower soil water storage, carbon sequestration, and food supply, while greater amounts of abandoned cropland resulted in increased carbon sequestration, but decreased food supply in rural areas. Analysis of the interactions between pairs of ecosystem services identified urbanization development problems, including abandoned cropland and the expansion of rural residential land. Lastly, we proposed four key urban planning measures to mitigate the loss of ecosystem services during rapid urbanization. Acquiring quantitative knowledge about how rapid urbanization drives changes to ecosystem changes may help guide sustainable urban planning with respect to ecosystem service use, urban development, and human welfare benefits.     

2010-2020年中国市域城镇化与生态环境协调状态的空间分异及影响因素

城镇化与生态环境协调平衡是提升城市品质的重要举措,也是推进新型城市建设的内在要求。基于构建的城镇化与生态环境系统综合评价指标体系,引入耦合协调模型对2010-2020年中国市域城镇化与生态环境系统的耦合协调度进行测度并分析其影响因素。结果表明:(1)从空间分布格局来看,城镇化发展水平整体呈现京津冀、长三角、珠三角地区领先,成渝、中部地区中等,西南、西北地区相对落后的分布特征;生态环境建设水平呈现出"南高北低,多点开花"的分布特征。(2)从空间关联格局来看,城镇化发展水平和生态环境建设水平皆呈现明显的集聚现象,且以HH、LL区分布为主。其中城镇化发展水平显著LL区主要在西部地区集中分布,大范围低值集聚态势明显,反映出该地区城镇化有待进一步发展;生态环境建设水平显著HH区主要在东南地区集中分布,显著LL区主要在西部和东北地区,反映出广大西部和北方地区的生态环境欠佳。(3)从耦合协调度来看,两大系统之间的磨合作用持续向好,轻度失调及以下协调发展类型的城市数量不断下降,整体迈入转型发展阶段。在空间分布上东部沿海地区整体的耦合协调度水平高于内陆地区。从城镇化与生态环境耦合协调关系看,在研究期总体上呈均衡发展状态,但是有向生态环境滞后型发展趋势。在空间分布上呈南-北差异化格局,2020年生态环境滞后型南北方城市之比为4 ∶ 6。(4)从影响因素看,城镇化状态、城市和谐状态、城市总体生态状况、城市对生态环境治理投入程度、城市绿色低碳建设程度以及水资源利用情况这几个方面均有重要解释作用。     

城镇化与生态系统服务的协调演化特征及空间耦合关系

生态系统服务作为连接自然环境与社会经济的桥梁与城镇化耦合协调关系的研究备受瞩目。以中国333个城市为研究单元,通过综合评价指标体系计算了2010年、2015年的城镇化水平与生态系统服务能力,同时分析了两者的时空演变特征,最后采用空间计量模型探索了生态系统服务与城镇化之间的关系。研究显示:(1)全国城市的城镇化水平呈现"东高-西低,南高-北低"的空间格局,均值由2010年的0.0792增加到2015年的0.0987,增长了24.62%,大部分城市仍处于萌芽发展阶段,仅上海市和深圳市进入高度发达阶段;(2)全国城市的生态系统服务能力呈现"东南高-西北低"的空间格局,均值由2010年的0.2542升高到2015年的0.2621,提高了3.11%,但有81个城市的均值由2010年的0.1201下降至2015年的0.1183,降低了1.50%,形成了恶化形势显著的空间聚集特征;(3)城镇化综合得分及人口、土地和经济城镇化的空间误差模型估计系数分别为-0.1303、-0.2019、-0.2404和0.1946,经济发展或已成为改善生态系统服务的有力抓手。据此我们建议,城市发展应加强生态空间统筹管理...     

人口城市化与土地城市化质量耦合协调性的时空特征——以甘肃省12个中心城市为例

根据系统科学理论,在科学界定人口城市化和土地城市化内涵的基础上,以甘肃省12个中心城市为例,分别构建了人口城市化和土地城市化质量的评价指标体系.使用耦合协调模型,从时间和空间两个维度对2005—2013年甘肃省人口城市化和土地城市化质量的综合发展指数以及耦合协调度进行测算.结果表明:人口城市化和土地城市化只能反映城市化进程的快慢,并不能衡量城市化发展的质量,单一的指标只能代表狭义的城市化发展水平.从时间序列来看,甘肃省土地和人口的城市化质量以及耦合协调水平呈现整体上升态势.总的来说,土地资源集约利用程度低仍是制约甘肃省城市化质量的关键因素.从空间格局来看,2013年,除兰州属于人口城市化质量滞后型,其他11个中心城市的土地城市化质量均不同程度地滞后于人口城市化质量.甘肃省12个中心城市的城市化质量整体上处于较低水平的协调阶段.     

青藏高原区域开发强度与生态安全的时空耦合演进

青藏高原是中国“三区四带”生态系统保护和修复重大工程的重要单元之一,兼顾其生态安全与区域合理开发是保障中国生态稳定的基础。阐释区域开发强度与生态安全的耦合机制,设计了两者关系的衡量体系,测算了2011—2020年青藏高原区域开发强度与生态安全耦合协调度与分型。研究结果表明：(1)研究期青藏高原区域开发强度不断增大,超过90%的市(州)增幅大于10%,以西宁、拉萨为“双核心”向外空间溢出速度加快,分别带动周边海西州和林芝等区域开发扩张;青藏高原各市(州)生态安全指数呈上升趋势,超过60%市(州)增幅大于10%,呈“中西部带状洼地、东部纵向组团”格局,且生态安全指数洼地向新疆南缘移动;(2)青藏高原各市(州)开发强度与生态安全耦合协调度2011—2020年间有不同程度提升,超过50%市(州)达到“轻度耦合”类,未有市(州)达到“优质耦合”类,但存在较多市(州)呈现开发强度或者生态安全滞后。(3)青藏高原区域开发强度与生态安全耦合协调的格局演进差异明显,逐步形成由西宁、巴音郭楞和拉萨-滇西地区(丽江、迪庆和怒江)三大组团逐渐向临近区域扩张,形成了“东高西低、多组团并列”格局。一定程度揭示了青...     

连片特困区生态环境质量与经济发展水平耦合协调性评价

保持生态环境与经济发展的基本平衡、促进贫困地区经济与生态环境协调持续发展是新时期扶贫开发的重要战略之一.本文以武陵片区等6个典型国家连片特困区为研究区,设计连片特困区生态环境质量与经济发展水平耦合协调性评价方法;从生态环境的自然属性出发,建立生态贫困视角下的指标体系,利用层次分析法评价生态环境质量,并与各县经济贫困综合指数进行耦合,计算耦合协调度,分别在片区-省-市-县不同尺度上对其进行定量空间分异分析.结果表明:在连片特困地区,一半左右的县可以达到协调发展,但大部分县生态环境质量与经济不能做到同步发展,山脉、河流等地理要素大致可以成为协调发展类型的分界线;国家级扶贫县生态环境质量与经济失调发展的现象更严重一些.     

干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律性及其验证

在分析干旱区城市化与生态环境交互耦合关系的基础上,系统阐述了城市化与生态环境之间的交互耦合函数、耦合轨迹、耦合类型和耦合阶段,并以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境交互耦合的规律进行了验证.在干旱区城市化与生态环境之间,既有相互胁迫的过程,也有相互促进的环节,它们之间是一种在交互胁迫中相互促进的动态耦合关系;这种耦合关系在其演化周期内呈现出双指数函数的变化规律,其耦合演化轨迹是一条双指数曲线;在城市化与生态环境的交互耦合过程中,可能会出现低级协调型、生态主导型、同步协调型、城市化滞后型、逐步磨合型、城市化超前型、生态脆弱型、低级磨合型和不可持续型等九种基本耦合类型,并经历低水平协调、拮抗、磨合、好转和高水平协调等5个耦合阶段.河西走廊各城市城市化与生态环境交互耦合的演进过程符合双指数函数的变化规律,其耦合轨迹均呈现出双指数曲线的变化形式;嘉峪关市属于逐步磨合型,目前处于好转阶段;金昌市属于城市化超前型,处于磨合阶段;酒泉市属于生态主导型,处于拮抗阶段;张掖市属于同步协调型,处于拮抗阶段;武威市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;玉门市属于低级磨合型,处于好转阶段;敦煌市属于生态脆弱型,处于拮抗阶段;河西走廊属于生态脆弱型,处于拮抗阶段.     

丝绸之路经济带核心区城镇化与生态环境耦合关系研究进展

新疆是丝绸之路经济带核心区,作为中巴经济走廊和中亚通道的重要窗口,其新型城镇化建设和生态环境面临新的矛盾和问题,如何协调核心区城镇化和生态系统的耦合关系是可持续发展生态学关注的主要科学问题。综合国内外研究现状,综述了丝绸之路经济带核心区城镇化、生态环境的特征及城镇化与生态环境各因子间的关系,现有研究发现核心区城镇化水平高于城镇化质量,其发展协调度趋于上升且空间分异明显,生态环境本底差、敏感性高且其承载力低;双系统间的耦合模式为磨合、拮抗型,协调度由失调转向协调。目前对核心区城镇化和生态环境耦合规律有了一定认识,但尚需深入。今后研究的重点包括建立城镇化和生态系统耦合关系数据库、注重城镇化和生态环境系统耦合作用研究、开展城镇化和生态环境系统各因子阈值研究、加强城镇化和生态环境问题的预警研究等。     

城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型及其在干旱区的应用

在分析城市化进程与生态环境状况之间交互胁迫、动态演进关系的基础上,借助于系统科学理论建立了城市化与生态环境协调发展的动态耦合模型。认为整个城市化过程就是城市化的各个层面与生态环境的综合协调、交互胁迫的耦合发展过程。在这一过程中,城市化与生态环境协调发展系统的演化周期将经历低级协调共生、协调发展、极限发展和螺旋式上升4个阶段,城市化与生态环境协调发展耦合过程的实质,就是系统各要素相互作用、相互制约,由低级协调共生向高级协调发展的螺旋式上升的过程。以河西走廊为例,对干旱区城市化与生态环境协调发展的动态耦合规律进行了实证分析,认为1985~2003年间,河西走廊城市化水平不断提高,生态环境状况曲折下降,生态环境对城市化的响应较为明显,但相对于城市化进程,生态环境的响应又有一定的滞后性。目前河西走廊处于城市化与生态环境的协调发展阶段,然而协调耦合度的增长很快,整个协调发展系统即将进入极限发展阶段,生态环境危机正在进入潜伏期。基于动态耦合模型所建立的协调耦合度,能够较好地反映城市化与生态环境的交互胁迫、动态耦合的演变情况。根据河西走廊耦合度的变化可知,在城市化发展的初期,往往是需要一定的生态破坏为代价的,然而随着城市化的发展,生态环境必将随城市化而好转。因此,正确认识城市化与生态环境交互胁迫的动态耦合规律,采取适当的城市化发展模式,对于促进河西走廊城市化与生态环境的协调发展具有重大意义。     

包容性理念下中国城镇化质量与资源利用协调发展的关系

明晰包容性发展理念下城镇化质量与资源利用的协调发展关系及其限制因素,可为相关部门制定城镇化健康发展路径提供参考.利用基尼系数、探索性空间数据分析和协调度模型,对2000-2016年中国省域城镇化质量与资源利用的协调性进行分析,并采用障碍度模型探索其障碍因子.结果表明:中国城镇化质量与资源利用水平协调性波动上升,呈现"自...     

新疆城镇化与土地资源产出效益的空间分异及其协调性

通过探索性空间分析以及协调发展度函数对1995-2008年新疆城镇化水平和土地资源产出效益的空间效应及两者之间的协调发展程度进行了系统分析,得出结论:(1)新疆各县市城镇化水平和土地资源产出效益在空间上均呈现明显的空间集聚。总体而言天山北坡和南疆铁路沿线是城镇化和土地资源产出效益热点相对集中的区域。(2)从协调发展度来看,整体上呈现纺锤体结构,"弱者恒弱"的马太效应难以打破,南北疆城镇呈现不同的演变轨迹。(3)将新疆所有城镇分为同步协调型、城镇化滞后型、土地效益滞后型、逐步磨合型、低级协调型五种类型,其中同步协调型城镇较少,其他类型的城镇数量较为均等。