粤港澳大湾区生态系统格局变化与模拟

快速城市化是导致粤港澳大湾区生态系统时空格局变化的主要驱动力之一,模拟生态系统变化趋势对于优化区域土地利用格局、防控城市化的生态风险具有重要意义。以2000、2005、2010、2015、2018年5期土地利用数据,分析该区域生态系统格局演变,并运用CA-Markov模型模拟2025年的生态系统格局。研究结果表明:(1)2018年大湾区的森林、农田和城镇为主要生态系统类型,分别占区域总面积的53.99%、22.67%和14.51%。(2)2000—2018年农田、森林、湿地面积分别下降了1983、740、278 km²,城镇和草地面积分别上升了2896、103 km²,城镇面积增长的主要途径是对周围农田、林地和湿地的侵占,草地面积增长是因为管理经营不善导致部分林地退化为草地。(3)大湾区的景观多样性和均匀度下降,景观正在向小斑块趋势发展,空间连通性下降,破碎度增加。(4)模拟2025年的生态系统格局发现,与2018年相比,城镇面积增长了609 km²,农田和森林分别减少了309 km²和316 km...     

粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架

粤港澳大湾区是全球四大湾区之一,也是我国重要的战略发展区,具有极强的开放性、经济性、生态性、社会性、海洋性和系统性特征,具有重要的理论和实践研究价值。海岸带生态系统是粤港澳大湾区重要的生态系统类型之一。受快速城市化的影响,粤港澳大湾区海岸带生态系统存在诸多问题,这些问题已成为影响陆海生态安全的重要因素。海岸带生态系统修复是国土空间生态修复的重要组成部分之一。为加快促进粤港澳大湾区海岸带修复,在分析粤港澳大湾区海岸带主要类型与特征基础上,通过剖析其现状海岸带生态修复存在的主要问题,依托山水林田湖草海生命共同体和陆海统筹等系统理念,提出粤港澳大湾区海岸带生态系统修复框架设计思路。基于粤港澳大湾区海岸带生态系统受植被、湿地、水文地质、人类活动、经济发展水平、产业发展特征、香港和澳门特别行政区等影响因素,构建了粤港澳大湾区海岸带生态系统分区、分类、分级修复框架,形成了由珠三角核心区、粤港澳大湾区、珠三角滨海城市群、珠江流域构成的粤港澳大湾区"一核一区一群一流域"海岸带生态系统修复新格局。在此基础上提出了粤港澳大湾区海岸带生态系统修复"十条"。以流域作为生态修复治理的基本单元,将影响海岸带生态系统平衡的多种因素进行分类整理,从生态系统整体性和流域系统性出发,坚持水陆联动、陆海统筹,实施以水为核心的山水林田湖草海一体化修复,从而实现粤港澳大湾区海岸带生态系统修复新目标。通过优化湾区海岸带生态环境,维护湾区海岸带生态平衡,提高湾区海岸带生态安全格局,进而促进粤港澳大湾区的可持续发展和生态文明建设。     

基于生境质量的粤港澳大湾区生态网络识别

快速城市化导致我国出现局域生态退化、生态空间被大量挤占等问题,生态安全面临严重威胁,东部沿海地区尤甚。识别生态网络可以维护生态系统的完整性和稳定性,对于保障脆弱生态系统和城镇化程度高的区域生态安全具有重要意义。已有研究较少考虑生境质量变化对研究区的影响,以及确定生态廊道宽度的方法尚未成熟,准确性和空间精度存疑。使用InVEST模型对2000年、2010年和2020年粤港澳大湾区生境质量的时空演化特征进行研究,并基于形态学空间格局分析的景观要素识别选取生态源地,根据长时间序列的景观连通性和生境质量评估划分生态源地等级;运用电路理论方法提取生态廊道位置和宽度范围,以及判别生态“夹点”与生态障碍点。研究发现：(1)2000—2020年粤港澳大湾区生境质量总体呈下降趋势,并呈现从中心向边缘递减的空间格局态势;(2)识别出117个生态源地,包括7个一级生态源地,13个二级生态源地和97个三级生态源地,总面积2597.72km²,占大湾区的46.39%;(3)生态廊道共243条,其中,一级廊道104条,二级廊道139条,总长度1273.84km;(4)生态“夹点”88个、生态...     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

基于生态安全格局理论的国土空间生态修复分区模拟——以粤港澳大湾区为例

国土空间生态修复分区有助于推动生态修复工作的整体性和系统性。利用国土空间生态安全格局理论进行生态修复分区是一种较为经典的模式,但现有分区技术方案对高强度人类活动导致的土地利用景观变化考虑不足,不能很好的适应城市群尺度国土空间生态安全格局的塑造需求。设计了一种基于情景模拟的国土空间生态修复分区方案,该框架首先通过耦合空间马尔科夫链与元胞自动机模型模拟城镇化发展末期的土地利用景观格局;然后利用"生态源地-生态廊道-生态网络"理论构建国土空间生态安全格局基本骨架;最后根据最小累积阻力模型划分出生态修复关键区、调节区和双修区等类型。粤港澳大湾区案例研究表明：（1）土地利用景观变化对生态修复分区方案影响较大,不同景观格局导致的分区规模差异可达国土空间的10%左右;（2）国土空间生态修复分区需要充分考虑高强度人类活动对景观格局变化的潜在影响,进而使得生态修复分区政策更有利于国土空间生态安全格局塑造目标的实现。研究构建的国土空间生态修复分区技术方案可进一步深化生态安全格局理论在国土空间规划应用上的认知。     

基于土地利用变化的粤港澳大湾区生态系统服务价值预测研究

基于粤港澳大湾区2000、2005、2010和2015四个时期的遥感影像, 通过马尔科夫链预测其2025年的土地利用结构, 评估该时期区域的生态系统服务价值及其变化特征, 揭示出区域城市化进展对生态系统服务价值的影响。结果表明: 2000-2015年间, 研究区内的林地、水域、耕地面积逐渐减少, 而城镇建设用地迅速增长的同时挤压了其他地类空间, 在时间序列2010-2015年更为明显, 说明此现象并未得到有效遏制。根据预测的结果, 2025年城镇建设用地达到11387.10 km2, 但生态系统服务价值整体减少755.98亿元。     

粤港澳大湾区小型公园绿地生态系统文化服务的供需匹配特征

小型公园绿地是城市生态系统文化服务的重要载体,自新冠疫情爆发以来,这类型公园绿地更是成为提供重要文化服务的场所。以粤港澳大湾区为研究区域,从潜在供给和潜在需求两个方面量化小型公园绿地文化服务,利用空间自相关与耦合协调度模型,探讨粤港澳大湾区文化服务供需的空间分布及匹配特征。结果如下：(1)生态系统文化服务供给具有明显的梯度分布,大致呈现中间低、四周高的特点;文化服务需求在城市中心区域呈连片分布。(2)文化服务供给在城市之间连片、以高-高聚集区域为主,需求则以低-低聚集为主、连片集中于城市中心,供需双变量则以高供给-低需求的聚集态为主、集中于研究区四周。(3)52.2%的区域属于文化服务需求不足,5.2%的区域供给不足。从小型公园绿地文化服务来看,粤港澳大湾区存在一定比例的生态系统文化服务供需错配现象,为提升人类在抵御重大突发事件过程中的生活质量,可分区管理自然生态系统。     

粤港澳大湾区生态系统服务时空演化及其权衡与协同特征

打造国际一流湾区和世界级城市群的粤港澳大湾区,生态保护、环境优化与城市发展、经济开放具有同等重要地位,掌握其城镇化过程中生态系统及其服务变化状况有助于科学合理、有针对性的制定生态保护修复相关政策。基于2000—2015年粤港澳大湾区生态系统宏观格局变化,分析了大湾区生态系统生产力、水源涵养、土壤保持服务的时空演化特征,进而探讨了供给与调节服务之间的权衡与协同关系。结果表明:(1)森林与农田是大湾区的主体生态系统,面积占大湾区国土面积的54.1%和22.8%,近15年由于城镇面积快速增长(增幅达68.6%),导致森林、农田、湿地面积不断减少。(2)基于净初级生产力的供给服务量和土壤保持量整体上均呈现轻度增加趋势,特别是江门、肇庆等生态服务主要提供区域;东南部最高、北部次之、中部偏低的水源涵养量,除西北部呈现增加趋势以外,其它区域皆呈现减少趋势;城镇扩张是生态系统供给、调节服务明显减少的主要影响因素。(3)大湾区生态系统供给服务与水源涵养、土壤保持调节服务之间的相关关系均以协同为主,然而,在大湾区东北部和南部的广州、惠州、江门等区域呈现明显的权衡关系,提示大湾区发展过程中,需要在这些呈现权...     

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。     

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。     

基于Maxent模型的粤港澳大湾区水鸟多样性热点研究

粤港澳大湾区拥有丰富的滨海湿地和水网湿地,是水鸟迁徙路线上的重要栖息地。基于55种水鸟的分布数据和15个环境变量数据,利用最大熵模型（Maximum Entropy model）分析了粤港澳大湾区水鸟多样性的空间分布格局及热点地区。研究表明：影响水鸟潜在分布的主要环境因子依次是降雨量季节变化、土地利用类型、距离水源的距离,水鸟丰富度最高出现在粤港澳大湾区的东南区域,呈现往内陆地区逐渐降低的趋势,与当地水资源空间分布一致。水鸟多样性热点地区分布在东南部沿海一带,集中在珠海、江门、深圳、中山等市。研究结果能为粤港澳大湾区水鸟多样性保护规划提供参考,对维持该区域生态系统安全和稳定具有重要意义。     

粤港澳大湾区海岸带生态系统保护和修复策略

粤港澳大湾区是我国海岸带高强度开发区域,面临着生态环境质量不高、生态系统受损严重的压力,开展海岸带生态系统保护修复是绿色湾区发展的必然需求。在分析大湾区海岸带基底、生态环境现状及问题的基础上,提出大湾区海岸带生态系统保护修复规划的策略,从以下5个方面构筑粤港澳大湾区海岸带生态系统保护修复规划的体系:一是从陆海污染统筹治理来恢复海域生物生存环境;二是从自然岸线保护、自然保护地体系重构与规范化建设、珍稀濒危物种栖息地保护来加强海岸带生态的保护;三是通过岸线生态修复、典型滨海湿地生态系统(红树林、珊瑚礁、海草床)修复、受损海岛生态修复来构筑生态安全屏障;四是从海堤生态化改造与建设、沿海防护林体系建设和海岸带综合防护工程建设来促进生态减灾协同增效;五是打造智慧海岸带管理服务平台来保障海洋命运共同体健康发展。本研究提出大湾区海岸带生态保护修复策略,期望为大湾区生态建设和环境保护提供参考。     

新时期自然生态空间综合管控研究——以粤港澳大湾区为例

梳理国内外自然生态空间管控理论得出,针对自然环境症状的管理方式不足以解决自然生态空间的整体性与复合性问题,研究提出综合多学科理论和多种空间管制规则,对全域自然生态空间的多元生态要素进行综合管控是生态空间管控的发展趋势。为探究自然生态空间综合管控的思路,以粤港澳大湾区为例,分析大湾区自然生态空间总体特征和主要城市的管制措施与特色,指出在增长背景下湾区自然生态空间管控中生态保护与社会发展之间存在的关键问题及产生的原因,针对性地提出大湾区自然生态空间管控的目标、层次、手段、部门、主体层面的转变方向,并详细探讨从湾区自然生态空间的生态服务功能、生态空间分级分类、动态管控指标、区域协同联动机制、空间管控权益主体等方面实施综合管控的具体思路,以促进湾区自然生态空间用途管制效力的提升。     

粤港澳大湾区海岸带生态修复工程中的景感生态学应用分析

海岸带作为沿海地区的特有资源,不仅承担着生态保障、生产发展的功能,也是居民生活、休闲、娱乐的重要空间。景感生态学强调将人的物理感知、心理认知以及社会经济可持续发展理念融入到生态环境的规划、建设与管理中,对当前粤港澳大湾区海岸带生态修复工程具有指导意义。以粤港澳大湾区海岸带的18个生态受损点及修复工程为例,通过文献调研和实地踏查,开展其对居民的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等物理感知,以及心理认知等景感内涵方面的作用,总结了海岸带景感营造的实现思路与方法。研究认为将景感生态学理论与方法应用于海岸带生态修复工程规划、设计和建设全过程,有助于细化生态修复各层级具体目标,全面提升生态系统服务和提高生态产品质量,提升周边居民的满意度和幸福感。     

粤港澳大湾区城市群生态系统智能化管理

开展生态系统数字化、信息化、智能化管理,全面提升粤港澳大湾区生态环境质量,是建设国际一流湾区的必然趋势。以城市群生态系统智能化管理为目标,系统整合各类生态环境相关数据资源,形成生态系统管理数据和决策支撑体系,并以此为基础构建生态智能管理平台。研究以生态系统要素和功能管理逻辑为核心,构建了生态系统管理业务流程：（1）精准剖析生态环境问题,确定问题发生的尺度、范围并对其进行分类和定性;（2）确立生态管理目标,制定适宜的管理策略;（3）根据现状与基线进行生态系统服务权衡,通过生态管理恢复工程提升生态系统质量;（4）通过环境物联网监测生态系统变化,及时调整和改进生态系统管理计划。针对城市群生态系统多尺度、多层次、复杂化等特点,在制定管理决策时应充分权衡管理目标和生态服务,兼顾各类生态系统服务效益;需通过示范性生态工程印证管理方案的可行性、适用性和协同性;以趋善化理念为指导思想,不断优化调整生态管理目标;同时在管理活动实施的过程中不断积累、凝练、总结所获得的反馈信息和经验。面向生态管理体制和管理能力的现代化提升需求,融合大数据、地理信息系统（GIS）、全球广域网络（Web）等信息化技术,构建粤港澳大湾区生态管理智能平台,实现多主体信息共享,打破管理决策的"黑箱",为推进生态环境管理现代化提供可靠可行的方案。构建的生态系统管理业务流程和管理策略,将知识充分融入管理决策的制定流程,能服务于粤港澳大湾区的生态文明建设,推动可持续和高质量发展。