稳态转换视角下生态系统服务变化过程与作用机制

优化生态系统服务供给是实现人类社会与自然生态系统和谐发展的必然途径。生态系统在平衡与非平衡之间复杂的转化模式使生态系统服务研究备受阻力,如何科学地解析生态系统服务内在调控机制是实现从自然资源利用到生态系统功能优化的关键。从论述生态系统稳态转换驱动机制入手,阐明扰动发生后稳态转换的路径、生态系统功能对扰动的响应模式;基于稳态转换视角深入诠释生态系统服务内涵及变化过程,以"结构-过程-功能-服务-人类福祉-可持续性"为核心架构来发展生态系统服务理论框架,并从生态系统敏感性和恢复力等内在属性探讨生态系统服务对结构和功能变化的响应情况;解析当土地利用变化超过生态系统阈值时,各项生态系统服务间的互馈作用。基于稳态转换视角评述生态系统服务变化过程与作用机制,以期为生态系统服务研究及生态系统管理提供新视角。     

退耕区域生态系统服务作用关系尺度效应及分异机制——以安塞区为例

生态系统服务的形成依赖于一定时空尺度上的生态过程。因此,探究生态系统服务在不同空间尺度的特征、关联和效应对于丰富生态系统服务的可持续管理具有重要的理论价值和实践意义。以典型退耕县域安塞区作为研究对象,基于生态模型定量评估了6项重要的生态系统服务,采用相关系数法、双变量空间自相关以及地理探测器揭示了不同空间尺度上生态系统服务作用关系的尺度效应及分异机制。研究结果显示：(1)退耕区域内,生态系统服务之间以协同关系为主,其中调节服务与支持服务的协同关系最强(|r|≥0.5),而权衡关系发生在文化服务与其他服务之间。从时间序列来看,调节服务与支持服务的作用关系较为稳定,在研究期间保持为协同关系,且协同度在退耕还林后有所提升;(2)生态系统服务作用关系的空间尺度效应主要表现在作用关系的方向变化与空间显著性的差异。在网格尺度中,生态系统服务之间的关系较为稳健,作用方向的变化主要发生在网格尺度与行政单元之间,且随研究尺度的加大,服务之间作用关系的空间显著性降低;(3)生态系统服务的权衡与协同是自然因子和社会因子共同作用的结果。退耕区人类活动干扰较小,自然因子的解释力(q均值0.1507)高于社会因子...     

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。     

废弃矿区生态修复的资源再利用价值评估——以徐州为例

矿产资源型城市废弃矿区生态修复的资源再利用及其价值评估是城市可持续发展研究的热点。本研究以徐州为例,对废弃矿区生态修复的资源再利用价值进行评估。在生态脆弱性评价的基础上,采用价值替代法评估废弃矿山生态修复抵御地质灾害能力的保险价值;基于生态修复前后土地覆盖时空变化分析,采用市场价格法和影子工程法,比较采石采矿宕口与采煤塌陷地两种废弃矿区生态修复对城市建设用地土地供应的增加、增值与环境价值效应,以及其他用地的生态系统服务价值。结果表明:代表性宕口废弃矿山的生态脆弱度指数为0.72,属高度脆弱,市区废弃矿区生态修复增加的防灾避险保险价值为26.61亿元,研究区宕口废弃矿区防灾避险安全受惠人口从修复前1540人增加到12290人,增加了6.98倍; 2015年两类废弃矿区生态修复增加的各类建设用地总共为226.81 hm2,折算成2015年增长的土地价值总共为17.78亿元; 2015年废弃矿区的生态系统服务价值为8964万元,比2005年的6996万元增长28%;生态修复防灾避险与环境优化,不仅是废弃矿区资源再利用及其价值提升的主要方法,而且是实现矿产资源型城市可持续发展的重要途径。     

恢复力视角下的乡村空间演变与重构

乡村生产、生活、生态空间重构是中国乡村发展转型的重要途径。恢复力是指系统吸收干扰、经历变化和重组后,仍然保持原有功能、结构、特性和反馈的能力。梳理社会-生态系统恢复力、乡村社区恢复力、空间恢复力相应概念,借助宏观生态学领域中的恢复力相关概念阐释乡村空间演变过程,可以在深化乡村空间演变与重构理论内涵的同时更有效的理解乡村空间的演变过程和重构目标。乡村空间重构并不只是国土或规划层面的景观空间优化,而需要站在强化社会-生态系统恢复力的角度,从乡村空间演化机制入手,提升乡村空间演化动力从而驱动空间重构。将乡村空间的演变阶段嵌入社会-生态系统适应性循环过程中,将作为当前国际研究热点的社会-生态系统恢复力研究引入乡村地理学研究领域,从而进一步扩展了学科研究视角,完成乡村空间演变与重构的理论抽象。     

基于森林生态系统服务权衡与协同的森林可持续管理

森林是水库、钱库、粮库、碳库,提供多种生态系统服务,对缓解全球气候变化、维护国土生态安全和促进经济社会可持续发展具有基础性、战略性作用。科学认识不同森林生态系统服务间的权衡与协同对实现森林多重效益和开展森林可持续管理至关重要,但森林生态系统服务间的协同或权衡关系存在较大不确定性、因不同研究而异,导致如何通过森林经营实现森林生态系统多种服务成为关键挑战。全面梳理森林生态系统多种服务之间协调与权衡研究现状后发现：(1)研究聚焦森林碳汇、木材供应、生物多样性、森林游憩等多种服务之间的关系与影响因子;天然林的协同效应高于人工林,林龄、林分密度、树种组成、气温、海拔、社会偏好、管理政策等是主要驱动因素;(2)对比不同森林经营模式或管理措施对森林生态系统多种服务的影响,可持续经营是协同实现森林多种效益的有效途径;(3)气候变化与森林生态系统多种服务之间的相互作用取决于气候因子种类与变化程度、森林类型、森林管理方式、区域环境等,当前重点围绕IPCC发布的未来气候变化情景开展研究;(4)借助InVEST、FSOS、CASA等工具,模拟优化森林管理情景,探索兼顾森林多目标的管理方案。同时,系统总结现有研...     

基于NDVI的社会-生态系统多尺度干扰分析——以甘肃省榆中县为例

作为人类与自然界耦合的社会-生态系统是一种动态等级结构,需要以多尺度的视角进行分析。恢复力作为社会．生态系统的重要属性是指系统进入新状态前可以承受的干扰大小,由此可见系统所受到的干扰在恢复力的研究中至关重要,但由于社会一生态系统的复杂性,目前尚缺乏对于扰定量化研究的案例。选取社会．生态系统运行的驱动因子——干扰作为研究对象,将遥感技术中对植被覆被／变化敏感的NDVI指数作为干扰反馈变量,采用移动窗口运算法则,以一个行政单元（甘肃省榆中县）为研究对象,提出了社会-生态系统多尺度干扰的一种计算方法,从而为评价社会-生态系统恢复力、构建生态保护网络、增强生态系统对环境变化（土地覆被／变化、生境破碎化）的适应能力、探索可操作的社会．生态系统案例研究模式提供了技术支持。     

矿区废弃地土壤动物研究进展

土壤动物的侵入与定居是矿区废弃地群落结构形成的重要途径.随着矿区废弃地废弃时间的增加,土壤动物群落结构不断改变,这对于矿区废弃地生态系统演替与生态恢复具有重要的作用.本文综述了矿区废弃地土壤动物生态环境、土壤动物迁居与群落演替、土壤动物活动对土壤过程的影响、土壤动物对矿区废弃地环境的响应及其指示意义等方面的研究进展.在对已有成果进行综合分析的基础上,就目前矿区废弃地土壤动物研究中亟待解决的一些问题进行了探讨,并提出今后应加强研究的方向.     

矿山废弃地生态修复研究进展

随着社会经济的发展, 矿山废弃地生态修复理论与实践已成为各国共同研究的热点。从矿山废弃地生态修复理论、修复技术、修复生态效益及修复质量评价这四个方面介绍了国内外矿山废弃地生态修复的研究进展, 并对我国矿山废弃地生态修复研究工作进行展望: (1)在矿山废弃地生态修复过程中, 更应关注近期利益与远期利益的最佳结合;(2)矿山废弃地生态修复基础理论尚有待进行深入研究, 生态修复技术需要开展多学科、多领域协作实现进一步创新;(3)需要建立较为一致且完善的矿山废弃地生态修复质量评价体系; (4)在矿山废弃地生态修复过程中, 利用风景园林学科的相关理论方法进行景观营造, 实现矿山废弃地重建和景观化。     

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...     

新时期我国国土空间生态修复理念与模式探讨

国土空间生态修复以地理学、景观生态学理论为基础,是推进生态文明、建设美丽中国的重要举措.我国国土空间生态修复呈现理论体系多学科化、工作模式多元化、技术方法融合化、实践探索多样化的特征,工作总体成效显著与任务艰巨并存.本文基于国土空间生态修复的新挑战,对国土空间生态修复研究的总体框架和技术路径、区域国土空间生态修复的工作...     

基于生态绿当量的城市土地利用结构优化——以宁国市为例

基于生态绿当量的概念,探讨了城市生态用地合理性的生态标准,构建了土地利用结构优化模型。并在此基础上,以安徽省宁国市为例对该研究区不同空间范围下生态用地的结构及其优化方法进行实例分析。分析结果表明:宁国市域和城乡结合部均达到最佳绿地覆盖率的要求,而城区综合绿当量仅为0.66,需要进行用地调整。市域、城乡结合部和城区3个空间范围下的绿容率(GPR)分别为:4.89、4.22和2.77,可见城区绿化结构简单,树种单一,乔木和水体景观缺乏。同时,城区人口密集,但绿地生态系统服务功能较低,人均绿地率(ELP)仅为41.7 hm²/人。由此提出宁国市城区土地利用结构的优化调整方案,通过整个城市中心增绿、外围拓展;路林结合,蓝、绿交融,城乡一体,构筑内外环抱的多功能、多效益、完整的城市发展生态网架,保障城市长远的生态安全,促进良好的城市生态环境的形成。     

生态韧性视角下绿色空间时空演变及优化研究进展

在快速城镇化以及全球气候变化的背景下,城市面临着严重的生态环境挑战。如何提升生态系统韧性,增强城市抵抗内外干扰的能力对区域可持续发展至关重要,已引起学界及社会各界的高度重视。绿色空间是协调生态环境与城乡发展的重要抓手,也是落实生态韧性提升的重要载体,结构完整、功能完善的绿色空间能够有效提升城市应对环境风险的能力。因此,在梳理多学科背景下绿色空间研究视角与研究内容的基础上,阐述绿色空间时空演变、驱动机制、情景模拟等方面的研究进展。此外,基于对生态韧性理论发展历程以及国内外相关研究的梳理,总结不同尺度下以生态韧性提升为导向的绿色空间优化路径,探讨各尺度绿色空间生态韧性分析及优化与现行绿地系统规划、国土空间规划体系的衔接。最后,对比国内外研究进展,提出国内未来研究应更加关注多层级生态韧性评价体系构建、社会-生态系统的整体分析以及阈值视角下不同生态韧性绿色空间的分区治理,以期扩展绿色空间规划与建设的思路,助力自然和社会空间的协调配合与共同发展。     

国土生态空间中现存建设用地与耕地退出的生态系统服务响应——以昆山市为例

如何管控包括生态保护红线等国土重要生态空间中的存量建设用地和耕地,是目前业界争论的焦点问题,而是否该退出、怎么退出、有何影响,则是值得学界重点探讨的科学问题。以昆山市为例,基于"生态系统服务重要性-生态敏感性-景观连通性"框架识别其国土重要生态空间,在分析重要生态空间与其现存建设用地、耕地的冲突特征及影响因素基础上,多情景模拟并评估重要生态空间中耕地和建设用地不同退出方式下的区域生态系统服务响应特征。研究表明：（1）占全域不足1/4的重要生态空间中,现存耕地和建设用地主要分布在水域周边,且以耕地占用冲突为主。（2）重要生态空间中耕地和建设用地退出方式不同会导致不同的生态系统服务响应特征,整体上生态保护情景能够有效地缓解服务间的权衡关系,但过度生态保护并不是最合适的;需权衡好不同国家既有政策之间关系,在保护中要避免"一刀切"问题。此外,研究尝试探讨了重要生态空间中现存用地斑块退出的生态系统服务响应研究的方法和思路,未来还可就围绕退出斑块的面积阈值、空间配置特征及其生态系统服务响应规律展开深化研究。     

陕北煤炭基地榆神矿区生态系统弹性力时空演变分析

陕北榆神矿区是我国重要的煤炭生产基地,生态环境脆弱,分析煤炭开采对该区域生态系统稳定性的影响对矿区生态修复具有重要意义。以榆神矿区所在流域为研究对象,基于近10年土地利用确定了工矿活动直接和间接影响区的时空演变特征,通过建立生态弹性力指标体系,结合空间主成分分析法综合评估了工矿活动对矿区生态系统弹性力的影响。结果表明：（1）近10年研究区生态环境明显改善,林地草地面积明显增加,但是煤炭开发用地也大幅增加,从8.4 km²增加至14.2 km²;（2）榆神矿区生态系统弹性力主要受植被覆盖度和地下径流量的影响,2009-2015年,煤炭开发直接影响区和间接影响区生态弹性力呈下降趋势,相比之下,2018年煤炭开发不同影响区生态弹性力明显增加;（3）煤炭开采活动引发的地质环境问题致使矿区生态环境退化,导致煤炭开发直接影响区生态弹性力低于间接影响区,平均低9.23%,因此及时采取修复治理措施降低煤炭开发引起的地质环境问题对改善矿区生态环境至关重要。研究结果可为榆神矿区的生态保护管理与健康可持续发展提供决策参考。     

长时间序列生态系统服务权衡与协同驱动因素——以芜湖市生态系统服务功能极重要区为例

人类对生态系统的管理和干预促使生态系统服务权衡向协同转化,有助于生态系统服务综合效益提升。但当前缺乏对长时间序列分析背景下生态系统服务权衡协同驱动因素及其非线性影响的理解与把握。以芜湖市“生态系统服务功能极重要区”为研究案例,考虑生境质量、碳固定和土壤保持三种关键生态系统服务,基于多源数据,运用逐像元趋势叠加分析法评估1990—2020年间研究区生态系统服务变化趋势及其权衡协同空间分布规律,采用随机森林模型探索该区域生态系统服务权衡协同形成的关键驱动因素及其非线性影响效应。研究结果表明：(1)31年间芜湖市域生境质量显著下降区域面积约为提升面积的两倍,存在进一步衰退的风险。同时,城市扩张导致市郊边缘地带碳固定、土壤保持显著下降。(2)研究区生态系统服务供给能力受权衡协同影响显著,受影响区域总面积占比达64.48%。受权衡影响区域与协同影响区域存在显著空间差异。(3)土地利用强度是管理生态系统服务权衡向协同转化的主导因素。土地利用强度对权衡协同的影响表现出非线性特征并且存在影响阈值。当强度等级介于弱与中且偏向弱强度时对不同服务协同增益具有积极作用。     

粤港澳大湾区生态系统健康时空变化及其对城镇化的响应

区域生态系统健康评价是获取区域生态系统状况的重要手段，对生态保护和恢复具有现实的指导意义。研究从人类与生态系统耦合角度出发，基于生态系统完整性以及人类对生态系统服务的需求，在“活力-组织力-弹性”框架基础上引入生态系统服务供需指标构建评价框架。以粤港澳大湾区为例，分析2005—2018年生态系统健康时空变化特征及其对城镇化的响应。研究结果表明：(1)2005—2018年间，大湾区生态系统健康呈现中部低四周高的空间格局，以好，较好和一般水平为主；从时间变化上来看，大湾区四周山区生态系统健康状况有所改善，而中部地区健康状况则逐渐恶化。(2)大湾区生态系统活力在改善区域生态系统健康中发挥了重要的作用；此外，生态系统服务供需对传统生态系统健康评价结果进行适当修正，生态系统服务供需赤字加剧了中部地区生态系统健康状况的恶化。(3)大湾区生态系统健康与人口城镇化、土地城镇化间均存在显著的空间负相关性，其中，土地城镇化对生态系统健康的负面影响越来越显著，特别是大湾区中部地区。研究以期为生态系统健康评价提供新思路，同时为大湾区生态系统保护与管理提供参考。     

陕西省生态恢复综合效益评估

开展区域内生态恢复综合效益评估工作,将为地区生态恢复成果梳理及生态系统管理提供决策支持,为未来生态恢复工作的开展提供理论依据。以陕西省为研究区,基于空间遥感数据和生态模型模拟,从生态系统结构、质量和服务3个方面综合评估区域内2000-2015年生态恢复效益。研究结果表明：1）近16年间陕西省土地利用类型呈现林地增加,耕地减少的态势,同时关中地区建设用地大量增加。陕西省87.95%和72.72%的区域分别呈现植被覆盖和生态系统服务总值增加的趋势,尽管区域内人类活动占地增加,但整体生态恢复效果明显。2）陕南地区植被覆盖及生态系统服务总值相对较高,特别是秦岭地区,生态环境较为优越。陕北地区植被覆盖及生态系统服务均值虽相对较低,但均呈现显著增加趋势,未来区域范围内生态环境有着较大的发展潜力。3）尽管不同生态工程基本覆盖了陕西省全境,但受气象因素影响,生态系统服务总值在关中及陕南地区仍呈现出了一定的下降趋势。在未来相关区域的生态恢复资源投入中,应注意干旱环境对生态恢复效果的影响,因地制宜地选取适宜生态工程措施,以保证生态恢复的有效性和持续性,将生态恢复资源的成效最大化。     

基于生态系统服务视角的山水林田湖草生态保护与修复——以洞庭湖流域为例

山水林田湖草系统保护与修复的重要目标是维护和提升区域生态系统服务。基于山水林田湖草生命共同体理念,以维护和提升人类福祉所需的重要生态系统服务为目标,提出生态系统服务视角下的山水林田湖草系统治理框架,以实现流域生态系统整体保护、质量提升和格局优化。基于该框架,以洞庭湖流域为例,通过流域生态系统格局、生态系统质量状况分析、流域生态系统服务重要性评估和生态问题识别,构建流域生态安全格局,为实现可持续的山水林田湖草生命共同体提出系统保护与修复布局建议。通过洞庭湖流域的分析案例为流域山水林田湖草生态保护与修复重要区域的识别提供了可借鉴的指标和定量分析方法,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。