长江中游城市群生态系统健康时空演变特征分析

城市群地区生态系统健康状况关乎城市群的可持续发展,科学测度城市群地区生态系统健康水平对城市群地区生态系统健康宏观调控政策制定具有重要的实践意义,然而当前生态系统健康评价仍存在不足之处。生态系统服务是反映生态系统健康状况的重要组成部分,如何把生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,成为了当前研究讨论的热点话题。拟把基于InVEST模型评估的生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,构建了基于"生态系统活力-生态系统组织力-生态系统弹性-生态系统服务"的评估框架,结合多源数据对1995—2015年长江中游城市群生态系统健康水平时空特征进行测度。结果显示:(1)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康状况总体有所恶化,恶化区域主要分布在城市群的核心地区;(2)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康存在显著的空间依赖性,生态系统健康高值区主要分布在周边山区以及中部的罗霄山脉,生态系统健康低值区主要分布在平原地区、大城市周边地区以及主要的交通线路沿线地区。本研究结果可以为其他地区生态系统健康评估以及长江中游城市群地区生态系统健康保护政策制定提供科学借鉴。     

长江中游城市群生态系统服务和城镇化之间的空间关系研究

中国的城镇化进入到以大都市群作为主要载体的发展阶段,由于粗放式经济增长方式没有发生根本改变,城镇化进程的生态环境问题日益凸显。基于1995年、2005年和2015年3期土地利用/土地覆被变化数据测度了长江中游城市群生态系统服务价值时空分布特征,并且综合运用双变量空间自相关模型、普通最小二乘法以及空间回归模型对长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间的空间关系进行测度。研究结果表明:(1)研究期间长江中游城市群生态系统服务价值有显著降低,而城镇化水平有显著的增加,二者呈现相反的空间分布特征;(2)长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间存在显著的空间依赖性;(3)空间回归模型被证明更适合测度生态系统服务价值和城镇化之间的相互作用关系,城镇化的发展会导致生态系统服务价值的降低,二者之间存在U型曲线关系。生态系统服务价值不仅受到自身格网单元要素的影响,而且受到邻近格网单元或者是更远格网单元要素的影响。未来的土地利用规划以及生态系统保护规划需要充分考虑二者之间的空间依赖效应和空间溢出效应,实行跨区域的联合治理。     

城市化与生态系统服务的空间交互关系研究——以长株潭城市群为例

探索生态系统服务与城市化的空间交互关系为城市发展和保护提供新的视角。以长株潭城市群为例,以其2015年的土地利用、经济社会等数据为基础,利用格网分析和空间自相关模型解析城市化与生态系统服务的空间交互规律。结果表明:(1)长株潭城市群城市化水平空间分布区域差异性显著,城市化水平由高到低依次为城市化地区、正在城市化地区和生态绿心保护区,表现出从城市化地区向周边地区依次递减的态势。(2)受城市化水平和土地利用变化等影响,生态系统服务空间分布具有明显的差异性,并呈现出"中心-外围"逐步升高的趋势。(3)长株潭城市群城市化与各项生态系统服务之间呈显著负相关,由于驱动机制的不同,城市化地区、正在城市化地区和生态绿心保护区的城市化对生态系统服务的影响存在显著差异。(4)长株潭城市群的各项生态系统服务与城市化之间存在四种空间相关类型。高高集聚区和低低集聚区零散分布在整个研究区域,面积较小;高低集聚区分布在湘潭县西南部、株洲县东南部,面积较大;低高集聚区分布集中在城市化地区,呈现块状分布,面积较大。     

长江中游城市群生态文明水平测度及时空演变

长江中游城市群在我国区域发展格局中占有重要地位,必须以生态文明为理念进行城市群的建设。使用熵权TOPSIS综合评价法测度长江中游城市群2009至2013年的生态文明水平;利用环境库兹涅茨曲线理论和障碍度模型解析城市群生态文明差异化格局的成因和重要影响因子;运用空间全局自相关方法分析城市群整体生态文明水平的空间聚集程度;借助Jenks自然最佳断裂点法对各地区生态文明状况进行聚类可视化分析。研究表现:(1)人均国内生产总值、人均居民社会消费品零售额、服务业增加值占GDP比重、人均水资源总量、城镇居民年人均可支配收入为5大影响长江中游城市群生态文明水平的重要因素。(2)武汉城市圈中武汉市生态文明水平颇佳,周边城市围绕武汉市呈圈层低值分布,"中心-外围"模式明显;环长株潭城市群展现长沙、株洲双核模式,一定程度上带动临近城市进行生态文明建设,但与相隔较远城市极化现象严重;环鄱阳湖城市群各地市间生态文明差异较小,5年来生态文明水平进步明显。(3)2009至2013年长江中游城市群生态文明聚类特征由微弱的负相关向微弱的正相关演变,并于2012年呈现出较强的集聚倾向。(4)襄阳市、宜昌市生态文明水平逐年下降,由生态文明库兹涅茨曲线的上方跌落至曲线下方,经济刺激对生态文明贡献偏低,九江市生态文明水平的保持与连续性较弱,波动性较大。     

长江中游地区生态系统服务平衡与城镇化的空间关系

生态系统服务与城镇化的相互作用关系研究是目前国际人地系统研究的热点和前沿领域。以长江中游地区325个县为研究单元,通过生态系统服务供需平衡评估矩阵法与城镇化相关指标分别测算了1995年、2005年、2015年生态系统服务平衡状况和城镇化水平,同时运用双变量空间自相关模型、空间计量模型探索了生态系统服务平衡与城镇化的空间关系。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区生态系统服务平衡状况不断恶化,而城镇化水平则持续上升;（2）生态系统服务平衡与城镇化之间存在显著负相关关系,不同区域的空间聚类模式表现出异质性;（3）添加控制变量的空间计量模型被证明能更好解释生态系统服务平衡与城镇化的空间关系,结果显示城镇化对态系统服务平衡的影响具有负外部效应,这种负外部效应在城镇化发展到一定阶段时逐渐减弱。建议,在城镇化进程中应统筹管理生态空间,尝试跨区域合作,实现生态与经济资源的共享与互补。     

长江中游城市群环境规制对旅游产业生态效率的影响及空间分异研究

随着旅游产业的快速发展,其对生态环境的负面影响逐渐增大。为缓解当前旅游经济发展与生态环境保护间存在的矛盾,政府有必要在制度层面发挥其对旅游企业的约束作用,减轻旅游环境压力,实现旅游产业可持续发展。基于此,首先采用超效率SBM模型测算2006-2017年长江中游城市群旅游产业生态效率。然后运用重心模型、标准差椭圆等地学方法刻画其空间格局演化特征。最后,以广义最小二乘法建立面板数据模型,分析环境规制对城市群旅游产业生态效率影响。主要结论为：1）2006-2017年长江中游城市群旅游产业生态效率总体始终处于生产前沿面以下,旅游产业生态发展的集约化程度较低。从区域尺度看,三大城市群间效率存在一定差异,环鄱阳湖城市群效率最大,而武汉城市圈最小。从空间格局上看,效率重心整体向东北方向移动,"东高-西低"的空间格局逐渐形成;2）三大子城市群环境规制与旅游产业生态效率间呈"U"型的非线性关系,表明当前总体环境规制水平仍然较低,对效率的增长起抑制作用,但从长远来看,随着环境规制的逐渐增强,其对旅游产业生态效率的影响开始向积极促进方向转变;3）三大子城市群环境规制对效率的影响程度不同,整体呈正向显著影响的城市数量较少,主要集聚在各子城市群的中心城市附近。     

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评价——以长株潭城市群为例

基于生态系统服务和生态系统健康的生态风险评估框架为城市群生态风险管理和国土生态修复提供新的视角。以生态风险评估框架为基础,综合运用生态系统服务、生态系统健康评估模型以及相关分析法对长株潭城市群展开生态风险评价,并对风险程度进行分类。结果表明:(1)城市群的城市化水平提升,区域生态风险也随之增加。生态系统服务价值、生态系统组织、生态系统活力、生态系统弹性等生态指数呈现下降趋势。(2)人工表面比率和生态指数之间的Pearson相关系数表明,人工表面比率与生态指数之间存在负相关关系,人工表面比率是生态风险提升的关键因素。(3)城市群人工表面比率要控制在36%以下,以进行生态风险管理和国土生态修复。总的来说,评价框架可以作为区域生态风险的评价终点。     

长江中游城市群建成区绿色基础设施对PM2.5的消减效应

研究城市群建成区绿色基础设施对PM_2.5的消减效应,有助于为城市群应对气候变化采取的可持续发展战略提供理论支撑。以长江中游城市群建成区为例,基于2000—2020年建成区面积数据、土地覆盖数据以及PM_2.5数据系统分析城市群PM_2.5浓度的时空演变特征,以林地、草地、耕地、湿地、水体等5种绿色基础设施为驱动因子,采用地理探测器模型中的因子探测与交互作用探测,探索城市群建成区绿色基础设施对PM_2.5浓度的削减效应。同时,结合夜间灯光数据以及约束线方法,进一步剖析城市化水平对建成区绿色基础设施的约束效应。结果表明：(1)2000—2020年期间,长江中游城市群年均PM_2.5浓度在时序上呈现先升后降的“倒U型”趋势,在空间上呈现由西北向东南级差化递减的分异特征。(2)2000—2020年期间,长江中游城市群建成区绿色基础设施对PM_2.5存在削减效应,但历年削减率均不超过4%,其中扩张区的削减效应显著高于老城区。(3)因子探测结果表明,长江中游城市群各绿色基础设施...     

陕北黄土高原植被恢复与生态系统服务的时空关系

陕北黄土高原作为退耕还林还草核心区域,是地表格局及植被显著变化的区域之一。评估植被恢复成果及其对生态系统服务的影响,对促进区域生态环境提升具有重要作用。本研究选择植被覆盖度作为指标评估区域植被恢复状况,以碳固定服务、土壤保持服务、生境质量及产水服务作为指标表征区域生态系统服务,分析权衡协同关系及不同尺度的时空变化,同时运用双变量空间自相关分析植被恢复对生态系统服务的影响。结果表明: 2000—2020年,陕北黄土高原植被覆盖度呈波动上升趋势,年均值由31.7%升至47.1%,植被改善显著;研究区碳固定服务、土壤保持服务呈明显上升趋势,生境质量几乎保持不变,产水服务先升后下降总体呈上升趋势,各生态系统服务时空变化存在明显的尺度效应;4种生态系统服务间的关系主要为协同;植被覆盖与生态系统服务之间存在显著的空间依赖性,相关程度存在一定差异,植被覆盖度对土壤保持服务影响最明显,其次为碳固定服务,而植被覆盖增强条件下林草耗水增多则导致区域产水量下降,造成一定的负效应。总的来说,陕北黄土高原地区植被建设已取得显著成效,生态环境得到明显改善。     

基于生态系统服务的城市生态管理分区——以深圳市为例

生态系统服务是人类赖以生存和发展的基础,开展城市生态系统服务评估并对生态管理单元实行分区管控有助于人居环境的改善。针对高度城市化地区生态系统服务的功能特征,采用生态系统服务价值当量测算不同用地类型的生态系统服务价值。研究从生态功能和经济功能2个方面构建生态系统服务指标体系,对2017年深圳市666个社区单元的生态系统服务价值进行评估;运用空间自相关分析方法,依据局部空间自相关的集聚特征叠加产生的组合类型,划分不同社区生态管理单元,并提出生态分区管控策略。研究结果表明:(1)生态系统服务价值评估便于高度城市化地区城市生态系统服务功能的整体评价。(2)2017年深圳市生态系统服务价值空间差异明显,呈现东部高、中西部低的空间格局。深圳市生态系统服务总价值约583.96亿元,最高值为大鹏新区的160.25亿元,最低值为福田区的13.24亿元。(3)将深圳市666个社区单元划分为4类城市生态管理分区,并采用差异化的分区管控措施,表明有效的城市生态管理分区能够兼顾各项生态系统服务功能并实现功能效益的最优化。该研究结果可为区域生态系统服务精细化管理和生态治理差异化管控提供借鉴。     

长江中游地区农业生态效率空间关联网络演化及驱动因素

厘清农业生态效率空间关联的网络特征及驱动因素对践行绿色发展理念、实现区域协同治理具有重要意义。基于2001-2019年长江中游地区38个地级市的面板数据,采用超效率至强有效前沿最近距离(MINDS)模型测度各地级市的农业生态效率,运用引力模型对长江中游地区农业生态效率的空间关联关系进行识别,进而利用社会网络分析方法和二次指派程序(QAP)方法揭示其网络结构演化特征和驱动因素。研究表明:(1)长江中游地区农业生态效率的空间关联关系表现出复杂的网络结构形态,空间关联网络具有高通达性且等级结构趋于松散,但网络稳定性却趋于下降;(2)武汉市和长沙市在空间关联网络中居核心地位,既扮演中心行动者角色又兼具"中介"和"桥梁"功能;岳阳市、黄石市等省际边界地级市在网络中则扮演边缘行动者角色;(3)空间关联网络核心-边缘结构由"十五"时期的"大聚集、小分散"演变为"十三五"时期的"大分散、小聚集",核心区由中部聚集转变为向四周发散;(4)地理空间的邻接、地区农业产业地位、财政支出、经济发展水平的相近以及交通运输水平的差异均有助于空间关联网络的形成。     

长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素

长江中游城市群是我国的典型生态敏感区和重点开发区,科学评价其生态承载力具有重要的科学价值和现实意义。从城市生态系统的组成要素、结构特征出发,选择状态空间法从社会经济协调力、资源环境支撑力和生态弹性力3个维度构建了城市生态承载力综合评价指标体系,综合运用空间分析、多元回归、地理加权回归等方法深入分析了2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素。结果表明:①2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力指数总体呈波动上升的"W"型走势,社会经济协调力维度呈波动下降的趋势,而资源环境支撑力和生态弹性力维度整体呈波动上升的趋势;②从空间格局来看,2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力表现出显著的空间关联性与异质性,环洞庭湖地区和环鄱阳湖城市群地区形成两大高值集聚区,而在武汉城市圈和环长株潭城市群核心区域形成两大低值集聚区;③社会发展水平、城镇居民收入水平、人口密度、经济发展效率、资源供给状况和环境污染治理水平等要素对长江中游城市群城市生态承载力空间分异格局的影响较为显著,影响强度具有空间异质性特征。     

长江上游退化森林生态系统恢复与重建刍议

通过对国内外生态系统恢复与重建研究进展的综述,论述了我国长江上游森林生态系统退化的主要特征和森林生态系统退化的现状,分析了长江上游生态环境建设存在的主要问题,并提出相应对策。在此基础上,针对退化森林生态系统提出恢复和重建的基本思路和建议。     

长江上游生态状况变化及其服务功能权衡与协同

利用地面和遥感数据,采用GIS分析与模型模拟等方法,计算并分析了2000—2019年长江上游生态系统宏观结构、生态系统质量和生态系统服务的时空变化状况,利用相关分析法定量评估了生态系统服务的权衡与协同关系,并讨论了生态系统变化对生态系统服务的影响。结果表明：(1)长江上游聚落生态系统面积增加显著,农田和荒漠面积明显减少,陆地生态系统以草地、森林和农田之间转换为主。(2)2000—2019年,长江上游生态系统质量和服务总体稳定向好,部分区域转差。植被固碳量整体呈增加趋势,局部降低,多年递增速率为1.65 Tg/a;土壤保持服务功能呈波动中上升趋势,多年递增速率为2.20 t hm^-2 a^-1;水源涵养服务功能轻微下降,部分年际间变化较大。(3)长江上游生态系统的植被固碳与土壤保持、水源涵养与土壤保持之间以协同关系为主,植被固碳与水源涵养之间的权衡和协同关系比例相近。(4)气候是影响生态系统服务变化的主导因素,人类活动影响生态系统服务变化,最终改变生态系统服务之间的协同与权衡关系。     

长江中游城市群碳效率时空演化特征——基于三阶段SBM-DEA模型

长江中游城市群作为我国区域发展格局的中坚力量,其碳效率的提升对助力我国实现“双碳”目标意义重大。采用三阶段SBM-DEA模型测度2006—2019年长江中游城市群28市的碳效率并进行环境变量影响分析,以探究长江中游城市群碳效率的影响路径;进而运用核密度估计、中心-标准差椭圆等方法分析碳效率的时空演化特征,以探明各区域碳效率差异并给出相应提升策略。研究结果表明：(1)长江中游城市群整体碳效率水平不高,但呈现出逐年波动上升的趋势;(2)长江中游城市群碳效率呈现出“武汉城市圈>环长株潭城市群>环鄱阳湖城市群”的空间分异格局,效率中心整体向东北方向移动,标准差椭圆长轴标准差整体缩小,短轴标准差相对稳定;(3)长江中游城市群碳效率存在正向空间溢出效应,城镇化进程、产业结构和科技支撑强度是影响碳效率的重要因素。     

基于DPSIR模型的长三角城市群生态安全评价研究

长三角城市群作为中国经济发展最具活力的区域之一,城镇化水平高,同时面临巨大的环境压力。以长三角城市群41个城市为研究对象建立DPSIR生态安全指标评价模型,利用熵权法与均方差决策法确定DPSIR权重,采用主成分分析法和综合指数法得到长三角城市群生态安全综合指数YDESI与生态安全等级。结果表明,长三角城市群41个城市依据生态安全水平可划分为4类。总体水平属于临界安全偏较不安全水平,上海市与江苏省生态安全情况较好,浙江省生态安全水平一般,安徽省生态安全情况稍差。DPSIR模型显示,驱动力与响应指标对长三角城市群生态安全建设有很大贡献。长三角城市群生态安全主要影响因素为农业发展、环境空气质量、环保投资、城市绿化建设。最终提出相应的策略:即提高区域人口素质、强调新型城镇化、加强城市群基础设施建建设,为长三角城市群生态安全建设提供思路与依据。     

长江中游大城市不透水面增长模式及其驱动因素

以1995、2003、2010、2015年4期遥感影像数据为基础,对武汉、长沙、南昌为例的长江中游城市20年不透水面增长及驱动因素进行研究。结果表明,三城市不透水面增长显著,接近预警水平,格局呈突围扩张的基本态势;现阶段武汉不透水面主要为城郊面源"零星"增长模式贡献较大;长沙、南昌则主要来源于新城"线式"延伸及其内部"面式"填充模式;道路投资、区划政策、城市规划控制、固定资产投资、房产投资、人口增长、透水技术等是影响三城市不透水增长的主要因素,但各因素影响敏感度在三城市中又有差异;三城市可从强化城乡规划的管理措施、控制过热的房地投资经济政策措施、平衡区域人口格局的社会政策措施以及推广透水材料和技术的科技措施等方面来缓解不透水率的增长。