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。     

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。     

交通网络空间互动视角下生态足迹驱动机制

长江中游城市群是中部崛起战略的重要区域,同时依托长江黄金水道面临发展和保护的困境。交通网络空间互动视角下的生态足迹驱动机制研究对统筹长江中游城市群经济社会高质量发展和生态文明高水平建设以实现可持续发展具有重要意义。基于生态足迹模型测度了长江中游城市群县域尺度的可持续发展状况,并在STIRPAT模型框架下基于交通网络空间互动关系挖掘生态足迹的驱动机制和空间效应,为交通网络扩张背景下的跨区域生态治理与可持续发展提供参考。研究结果显示：(1)2010—2017年,长江中游城市群县域生态足迹均值有所下降;(2)道路交通网络和铁路交通网络规模均有所扩大,但连通性略有下降;(3)在基于交通网络构建的空间互动媒介下,城镇化率和人均GDP对生态足迹具有显著的促进作用,而第三产业增加值占比对生态足迹产生抑制影响,且生态足迹表现出积极的空间外溢效应。基于以上研究结果,建议在基于交通网络加强区域生态协同发展的同时,建设产业互促、资源互通、技术互享的区域联动可持续发展新格局。     

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。     

基于生态系统服务供求评价的空间分异特征与生态格局划分——以长三角城市群为例

生态系统服务供给与需求能力存在显著的空间异质性与空间失衡,对区域经济发展与环境保护产生巨大影响。以长三角城市群区县为研究单元,分别核算其生态系统服务供给与需求值,引入梯度分析,分析生态系统服务供给与需求的空间特征,并基于供求分析提出长三角城市群生态格局分区方案,且针对性地提出相应片区的发展策略,为长三角城市群土地利用规划、区域协调发展提供科学依据。研究结果表明:(1)长三角城市群生态系统服务供给能力与土地利用类型密切相关,呈现从北到南逐渐升高趋势;(2)长三角城市群生态系统服务需求能力与社会经济发展联系紧密,在长江入海口附近形成生态系统服务需求高值区,然后向外围递减;(3)沪宁杭庐发展梯度带上,生态系统服务供需大致呈现负相关趋势;(4)基于生态系统服务供需关系构建,得到长三角城市群生态格局四大分区:生态保育区(高供给-高需求),生态修复区(低供给-高需求),生态重塑区(低供给-低需求),生态开发区(高供给-低需求)。     

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。     

长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调分析及模拟预测

研究长江中游城市群的城市化与生态环境耦合协调的特征为城市群实现高质量发展提供理论参考。以长江中游城市群28 个城市为研究对象, 运用耦合协调模型定量分析2006-2017年城市化与生态环境耦合的时空演变规律, 同时运用LSTM深度学习模型预测2018-2022年城市化与生态环境耦合协调发展。“城市群-城市”的多重视角下, 长江中游城市群城市化与生态环境的耦合协调度呈现波动上升趋势。其中, 长沙、武汉、南昌3 个中心城市在城市群中具有带动性作用; 长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调发展空间格局形成以武汉、长沙、南昌三个中心城市为核心的多中心空间结构。空间格局表现出空间异质性, 尚未形成一体化的耦合协调空间格局; 预测结果表明2018-2022年长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调度整体有所提升, 但整体提升速度较慢; 大部分城市耦合协调度延续了增长的趋势, 升级为初级以上的协调发展等级。     

三江平原湿地生态风险评价及空间阈值分析

湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态格局、生态系统服务价值为风险受体构建了三江平原湿地生态风险综合评价体系,分析三江平原湿地生态风险时空变化特征。进而,利用距离阈值确定空间距离权重,采用双变量空间自相关模型揭示了不同时间尺度下生态风险的空间集聚分布特征。结果显示：从风险源角度,人类活动风险源强度呈增加趋势,松花江、穆棱河、倭肯河地区一直处于中高风险水平;从风险受体角度,景观生态风险的中高风险地区重点集中在湿地与水体分布区,生态系统服务低价值区主要分布在中部水田、旱田、建设用地以及东北部与东南小范围的湿地区域。综合生态风险结果显示,三江平原生态风险在时间上呈增加趋势,空间上由松花江河滩型湿地区与穆棱河地区逐渐向四周蔓延。此外,生态风险的强弱受到空间距离的影响显著,选取5km为自相关分析的距离阈值,土地利用与综合生态风险的空间格局存在显著的空间正相关关系,高-高地区集中分布在研究区内的松花江流域及周围滩地地区,随着土地利用变化及转移,空间关联逐渐增强且区域分布不断扩大。研究结果可从人类活动控制、景观格局优化、生态服务价值提升等方面为三江平原生态风险防控分区管理提供理论依据。     

浙江三大城市群绿色发展效率时空分异及影响机理

提升浙江三大城市群绿色发展效率是浙江加快建成美丽中国先行示范区的重要途径之一.以三大城市群包含的41个县(市)为依托,以2000-2019年县域面板数据为样本,将超效率SBM模型与窗口分析及测度效率相结合,运用空间计量分析方法研究效率的空间分布及区域差异,并借助面板固定效应模型探索效率的差异化影响机理.结果 表明:研究...     

黄河流域城市生态韧性时空演变及其影响因素

城市作为最复杂的社会生态系统,在经历经济快速积累、城镇化加快推进的同时,面临着资源短缺、环境污染、生物多样性锐减等生态环境挑战,增强城市生态韧性对城市可持续发展至关重要。从韧性的内涵角度评估城市生态韧性水平,探究城市防范内外生态风险能力的时空特征,剖析城市生态韧性差异的影响机制,对实施城市生态文明建设与风险防控具有指导意义。基于"演化韧性"视角从"抵抗-响应-转型"三个能力构建城市生态韧性指标体系,以黄河流域七大城市群59个地级市2011-2020年面板数据为例,运用熵权-逼近理想解排序法(熵权-TOPSIS法)、传统和空间马尔可夫链,在对黄河流域城市生态韧性进行定量测算的基础上,分析其时空特征。最后利用面板分位数回归深入探索黄河流域城市生态韧性影响因素的分段效应,提高对城市生态韧性影响机制的认识。结果表明:(1)2011-2020年,城市生态韧性均值在(0.092,0.125)范围内,呈现缓慢增长态势;离散程度呈倒"U"型变化特征趋势;空间上,城市生态韧性表现为"下游强、上中游弱",城市群内部以省会城市为核心向外围地级市递减,"中心-外围"的分布格局明显。(2)城市生态韧性主要在相邻等级之间进行递次转移,仍未实现跨等级转移,具有"路径依赖"和"自身锁定"特征;地理空间背景在城市生态韧性动态演变过程中发挥着重要作用,表现为"强强联合、低低临近"的集聚效应。(3)影响因素方面,经济发展水平、科技创新对城市生态韧性具有显著促进作用;产业结构对城市生态韧性表现为显著抑制作用,人口密度和环境规制对城市生态韧性不同分位点的影响作用存在显著的异质性。研究结果可为黄河流域全面推进生态保护与建设"韧性城市"提供一定的科学参考和理论依据。     

基于城市群的流域生态补偿机制研究——以长江流域为例

跨较大空间范围流域内的城市群因地理区位、自然资源禀赋和社会经济结构等要素相似而使城市群内流域生态补偿机制的设计具有相似性,但不同城市群的流域生态补偿机制设计却因上述要素的不同而存在较大差异。而且,仅研究单个城市生态系统及其协作管理不能从根本上解决区域(包括城市群中流域、流域中城市群)生态环境问题。从城市群视角出发,研究区域协调发展能够提高城市间合作程度和政策制定的协调度,并为流域生态环境治理和生态系统服务供求平衡研究提供了一条新思路。以长江流域为例,研究典型城市群的流域生态补偿机制,对比不同城市群与城市群之间生态补偿机制设计的异同,形成基于城市群的长江流域生态补偿机制设计创新。为创新基于城市群的流域生态补偿长效机制和协调流域城市群生态环境保护体制提供政策建议。     

黄河流域旅游生态效率时空演变及空间溢出效应——基于73个城市数据的分析

黄河流域旅游生态效率时空演变及空间溢出效应研究,有利于优化旅游资源要素投入,推动黄河流域生态保护及高质量发展。基于超效率SBM模型测算2010—2019年黄河流域73个城市旅游生态效率,借助ArcGIS软件描绘时空演化轨迹,并构建空间杜宾模型揭示空间溢出效应。结果表明：(1)黄河流域旅游生态效率时序上呈现先上升后下降的阶段性特征,空间上呈现“下游-中游-上游”阶梯式递减的异质性特征;(2)旅游生态效率分布具有明显的空间集聚与依赖特征,低水平同质化现象显著;(3)空间溢出效应显著,政府干预、市场规模对邻近城市旅游生态效率具有正向溢出效应,经济发展、产业结构、交通可达性对邻近城市旅游生态效率具有负向溢出效应。基于实证分析结果,提出制定差异化、互补性旅游发展策略,加强区域旅游战略合作,发挥邻近区域辐射带动作用,优化城市空间溢出效应的建议。     

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。     

基于县域尺度珠江-西江经济带广西段土地利用变化对生态系统服务价值的影响研究

土地利用方式改变着区域生态系统服务供给的潜在能力,进而对区域生态环境和经济可持续发展产生重要影响。以我国珠江-西江经济带广西段为例,测算1990年、2005年和2018年3期土地利用变化（LUC）和生态系统服务价值（ESV）,进而利用ESV损益流向表和双变量空间自相关模型探讨LUC影响下ESV的时空特征。结果表明：（1）28年间研究区ESV总值变化不大,近年来ESV相比2005年有所降低,建设用地面积增幅最大,耕地和林地面积先减少后增多,以林地与耕地相互转移为主;（2）林地是研究区最重要的生态用地,维持生物多样性、水文调节、保持土壤、气体调节和气候调节构成研究区ESV的主体;生态系统服务价值强度（ESVI）高值区主要分布在桂西北、桂东和桂北,低值区分布在地势较为平坦的桂中丘陵平原区;各区县ESVI呈显著空间正自相关性（P<0.05）,空间集聚程度较高,高-高聚集、低-低聚集分别与生态系统服务价值强度高值、低值区域高度重合;（3）研究期间林地与耕地之间的相互转移是ESV增减的主要原因;3个时期土地利用程度与ESVI的双变量空间自相关图具有相似的空间特征,呈现出显著空间负自相关模式（P<0.05）。