Ecosystem, environmental quality and ecotechnology in the Taipei metropolitan region

The “self-design” capability of a natural environment is ignored in currently practiced environmental technology and urban planning professionals. Therefore, we propose an ecological engineering approach to conduct scenarios for environmental management in the metropolitan region of Taipei. Ecological energetic analysis is applied to assess the ecological economic status and the role and contribution of solid waste and water resources in the Taipei metropolitan region. The benefit of an ecological engineering approach to the environmental quality and sustainable development of the metropolitan region is evaluated using emergy synthesis. The results indicate that Taipei metropolitan region operates its activity mainly on the imported fuels and goods and services, which account for 90% of total emergy used. The treatment of waste as resources and the use of the self-design capability of the natural environment according to the ecological engineering approach can generate positive contribution and aid the environmental quality and productive potential of the ecological economic system. It is concluded that ecological sustainability should be used as a reference of environmental quality for urban development policy.     

大尺度区域生态环境治理及国家生态安全格局构建的技术途径和战略布局

陆地生态系统是地球生物圈系统的核心组分,是人类生活、生产及社会经济活动的场所。然而,人类文明发展和科学技术进步在不断地扩大对资源的利用规模和强度,也导致了严重威胁社会可持续发展的全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染、资源枯竭、生态系统退化等环境问题。社会公众期望生态学研究能够为区域、大陆及全球尺度的生态系统的利用和保护、维持人类社会可持续发展提供科学理论及系统性的解决方案。本研究以服务中国生态文明建设、生态安全格局构建、区域生态环境治理,以及宏观生态系统科学发展为目标,回顾了中国的区域生态环境治理成效及经验;分析了我国生态文明建设对大尺度生态系统科学研究的科技需求与时代特征,提出了利用基于自然的宏生态系统途径的新思路提升区域生态环境治理及安全格局构建的设想。在此基础上,讨论了中国的大尺度区域安全格局构建及生态环境治理的新思路、战略布局、技术途径与科技支撑体系,为中国安全、健康和美丽的国土空间利用及生态文明建设进步提供理论参考。     

Ecological engineering: A rationale for standardized curriculum and professional certification in the United States

The demand for engineering solutions to ecosystem–level problems has increased as the impact of human activities has expanded to global proportions. While the science of restoration ecology has been developed to address many critical ecosystem management issues, the high degree of complexity and uncertainty associated with these issues demands a more quantitative approach. Ecological engineering uses science-based quantification of ecological processes to develop and apply engineering-based design criteria for sustainable systems. We suggest that in the United States ecological engineering curricula should be offered at the graduate level and should require rigorous Accreditation Board of Engineering and Technology-accredited (or equivalent) undergraduate preparation in engineering fundamentals. In addition to strengthening students’ mastery of engineering theory and application, the graduate curriculum should provide core courses in ecosystem theory including quantitative ecology, systems ecology, restoration ecology, ecological engineering, ecological modeling, and ecological engineering economics. Advanced courses in limnology, environmental plant physiology, ecological economics, and specific ecosystem design should be provided to address students’ specific professional objectives. Finally, professional engineering certification must be developed to insure the credibility of this new engineering specialization.     

区域生态文明建设水平综合评估指标

2007年中国政府提出"生态文明"建设以来,已批准了三批52个生态文明建设试点。生态系统与社会经济发展的复杂性要求科学、客观地评估区域生态文明建设,以便科学地决策和行动。区域生态文明建设是一个复合的过程,其核心在于社会-经济-自然复合生态系统各组分的和谐进步。因此,基于生态系统服务(ES)、生态足迹(EF)和人均GDP3个指标,以及这3个指标所代表的资源禀赋、人类对自然生态系统的占用、经济增长之间的线性逻辑关系,构建综合性相对指数;并以此对2010年中国大陆各省(市、直辖市)的生态文明建设水平进行了综合评估,其中,海南省的生态文明建设指数最大,为0.5091,北京市的指数最小,为0.0377;最后,分析了2010年中国大陆各省(市、区)生态文明建设的生态压力和生态效率,北京、天津和上海3个直辖市处于低资源禀赋高资源消费状况,全国大多数省(市、区)处于低消耗和低产出的阶段,经济增长尚有较大的潜力。     

基于3S技术的图们江流域湿地生态安全评价与预警研究

图们江是我国重要的国际性河流之一,随着我国经济的迅速崛起,图们江地区进入到多国合作联合开发阶段,该区环境也因此受到了不同程度的干扰和破坏,对该区域进行湿地生态安全评价与预警研究,可为图们江流域生态环境的可持续发展提供依据。以图们江流域湿地生态安全为出发点,基于PSR模型构建了适合该区域生态环境的生态安全评价指标体系,在3S技术支持下,通过解译1976年、1990年、2000年、2010年4个年份的TM/MSS影像,获取了这4个时期的景观格局指标数据,并运用层次分析法确定指标权重;在使用逻辑斯蒂增长曲线模型对各个指标进行单指标评价的基础上,使用综合评价法对各个时期的图们江流域湿地生态安全进行评价,最终得到1976年、1990年生态安全值分别为0.650、0.620,湿地生态系统比较安全,2000年、2010年生态安全值分别为0.536、0.454,湿地生态系统处于预警状态,应及时对该区域湿地生态系统进行保护。基于灰色预测模型构建湿地生态安全预测模型,经检验,模型精度较高,可以进行图们江流域湿地生态安全的预测研究。做出了图们江流域未来40a的湿地生态安全预测,分别为0.3903、0.3345、0.2866、0.2456,湿地生态系统处于中度预警状态,并有向重度预警发展的趋势,生态安全面临的威胁越来越严重,急需对本区域湿地生态系统进行保护与管理。     

Concepts and methods of ecological engineering

Ecological engineering was defined as the practice of joining the economy of society to the environment symbiotically by fitting technological design with ecological self design. The boundary of ecological engineering systems includes the ecosystems that self organize to fit with technology, whereas environmental engineering designs normally stop at the end of the pipe. For example, the coastal marsh wildlife sanctuary at Port Aransas, Texas, developed when municipal wastewaters were released on bare sands. The energy hierarchy concept provides principles for planning spatial and temporal organization that can be sustained. Techniques of ecological engineering are given with examples that include maintaining biodiversity with multiple seeding, experimental mesocosms, enclosed systems with people like Biosphere 2, wetland filtration of heavy metals, overgrowth and climax ecosystems, longitudinal succession, exotics, domestication of ecosystems, closing material cycles, and controlling water with vegetation reflectance.     

生态系统健康研究进展

健康的生态系统一般被视为环境管理的终极目标,进行生态系统健康研究对探索区域与生态系统可持续发展具有重要意义。随着国际生态与健康学会(International Association for Ecology and Health)的解体,生态系统健康研究视角出现转型。系统梳理了近年来国际上有关生态系统健康概念及其评估方法、指标的新进展,通过文献统计和重要文献引用揭示了国际生态系统健康研究的发展历程,提出了从生态系统健康到生态健康再到生态文化健康的三大核心框架发展阶段,生态系统健康的研究对象和范围正在不断扩充。资源环境研究领域是国内研究者应用生态系统健康概念与方法的优势领域,在区域尺度上评价生态系统的健康更贴近资源环境和社会文化交互作用的复合表征理念。因此,我国生态系统健康研究的趋向不仅应包括在生态系统尺度上研究的继续深化,也应包含对生态文化健康概念的完善与应用,并发挥地理-生态视角的区域集成研究优势,从而有效指导区域生态与环境政策制定与实施。     

长江三角洲生态环境脆弱带生态修复技术研究进展

我国长江三角洲作为中国第一大经济区,综合实力最强的经济中心,其城市化和工业化发展迅速,但在人类活动的高强度影响和干预下,该地区的资源环境问题日益突出：生态环境脆弱性程度的增高,脆弱性发展趋势的加快等等一系列问题严重影响着长江三角洲的可持续发展,该区域生态环境呈现出的脆弱性特征已成为我国新的生态环境脆弱带。基于长江三角洲自然、经济、社会和环境状况的数据基础,及国内外脆弱性综合评价指标(自然因素和人为因素),对长江三角洲进行生态环境评估发现该区域具体的生态环境问题主要为土壤污染、城区大气污染、水环境污染,以及地面沉降等。通过剖析长江三角洲4类生态环境问题(土壤污染、大气污染、水环境污染、地面沉降)的现状、形成的具体原因及带来的影响,结合国内外生态修复技术的研究成果,详细论述了该区域4类生态环境问题的生态修复技术类型(物理方法、化学方法、生物方法、生态方法)、基本原理及各自的优缺点,同时评估了不同生态修复技术在污染治理过程中的可行性、安全性、经济性,旨在以上述理论研究为参照标准评估该区域环境污染治理过程中生态修复技术的修复潜力,为长江三角洲生态环境问题的治理修复提供方案及理论参考。长江三角洲...     

Forest reconstruction as ecological engineering

Land restoration involves reconstruction of the native biota in a sustainable form. If reconstruction involves deliberate manipulation of biological organisms and the physical-chemical environment to achieve specific human goals, it qualifies as ecological engineering. Restoration which uses natural processes to achieve endpoints which are unpredictable but can be accepted because they are “natural” is not ecological engineering. In Japan a system of forest reconstruction has been developed which is based on knowledge of the potential vegetation of a site, knowledge of the methods of germination and growth of the species which compose the mature vegetation and a method of site preparation and planting. This ecological engineering approach has been used on 285 sites, in a variety of habitats, to form dense stands of vegetation to hide industrial complexes, control visual, noise and chemical pollution, stabilize soil and beaches and provide urban green space. The technique has also been used to restore tropical rain forest.     

景感生态学在流域生态系统保护与修复实践中的应用——以大凌河流域北票段为例

生态系统保护与修复已成为我国生态文明建设的一项核心内容，自2016年以来，在全国24个省（自治区、直辖市）已开展了25个山水林田湖草生态保护修复工程试点工程。以大凌河流域北票段为研究区，探讨了景感生态学理论在山水林田湖草生态系统保护与修复实践中的应用。基于景感生态学理论，构建大凌河流域北票段生态系统保护与修复综合治理框架，以保持、改善和提升生态系统服务，实现可持续发展为目标，构建了"一中心、二重点、五要素、六工程"的生态系统保护与修复景感空间体系，并基于此将大凌河流域北票段生态系统保护与修复分为5个重要治理区域，形成"一带四区"的生态安全格局，提出了应用景感生态学理论，构建区域居民的共同行为规范，引导并实现人类对自然生态系统的有利影响，进一步提升生态系统保护与修复效果的对策建议。通过大凌河流域北票段的分析案例，以景感营造的理念开展区域生态系统保护与修复顶层设计，为促进区域可持续发展提供思路和途径。     

一种城市生态系统现状评价方法及其应用

生态城市建设是未来城市发展的最终趋势。从结构、功能、活动、发展演化规律等方面来看,城市生态系统都可以被看作一个动态变化的系统。将可持续发展理论引入到城市生态系统现状评价中,提出和解释了城市生态系统可持续发展概念;从可持续发展的角度,评价城市生态系统的现状,建立城市生态系统可持续发展评价指标体系。在此基础上,利用集对分析方法,将评价城市生态系统可持续发展水平的多个指标系统合成一个与最优评价集的相对贴近度,用来描述城市生态系统可持续发展水平,并将该方法应用于兰州市城市生态系统现状评价。结果表明,在2004—2010年间,兰州市城市生态系统可持续发展水平呈现折线型关系,而且有明显的陡降现象。具体变化趋势是从2004年的0.5081平缓上升到2005年的0.5581、然后陡降到2006年的0.4073、接着平缓上升直到2009年的0.5010、最后平缓下降到2010年的0.4706。尽管不同时期城市生态系统可持续发展水平有所变化,但是总体来说,一直处在基本可持续发展的水平,协调程度一般;该评价方法能够很好的反映城市生态系统的发展现状,为建设生态城市提供科学依据。     

生态安全研究进展

随着全球变化的不断加速,生态安全研究已成为国内外研究的热点。国外对生态安全的研究始于1970年代末,按照时间顺序和研究内容可以分为安全定义的扩展、环境变化与安全的经验性研究、环境变化与安全的综合性研究及环境变化与安全内在关系研究四个阶段,当前已进入环境变化和安全内在关系的探讨。我国生态安全研究始于1990年代,研究处于起步阶段,理论和实践研究尚待深入。生态安全应是指人与自然这一整体免受不利因素危害的存在状态及其保障条件,并使得系统的脆弱性不断得到改善。生态安全的本质有两个方面,一个是生态风险,另一个是生态脆弱性。生态安全的科学本质是通过脆弱性分析与评价,利用各种手段不断改善脆弱性,降低风险。生态安全与可持续发展是直接相关的,主要表现在以下方面:生态安全是可持续发展的基石,它是可持续发展追求的目标之一;生态安全与可持续发展具有内涵和目标的一致性;生态安全是对可持续发展概念的补充和完善。今后我国的生态安全研究应注意的四个方面是:概念与学科体系研讨、建立和完善;技术与方法;重点研究领域和重点研究区域;生态安全维护与生态环境管理调控     

人类文明演化的生态观

自从地球上出现生命以后 ,生命就与环境构成了复杂庞大的生态系统。人类的出现使得生态系统日益复杂化 ,纯粹的天然系统逐渐被打上了人类活动的烙印 ,人类根据自身的需要 ,不断地改变原有的纯自然的生态平衡 ,创造出更适合人类生存、生活和生产的人工生态系统 ,达到新的平衡 ,不断建造了人类文明 ,因此 ,人类文明史实际上是一部人与自然环境、社会环境及心理环境竞争与共生、改造与适应的生态史。1　农业文明的兴衰在旧石器时代末 ,地球上人口总数不到 30 0万 ,到中石器时代也只有 1 0 0 0万 ,这一时期 ,人类还仅仅是自然生态系统食物网中的…     

中国生态区划方案

生态区划是生态系统和自然资源合理管理及持续利用的基础,它可为生态环境建设和环境管理政策的制订提供科技依据。在综合分析我国生态环境特点的基础上。探讨了生态区划的原则和依据,建立了各级生态区单元划分的指标体系和命系统,最后对我国生态环境进行了区域划分。将我国划分为３个生态大区、１３个生态地区和５７个生态区。     

区域生态安全概念及评价体系的再认识

生态安全概念的提出已有十多年,但是至今还未有一个统一的定义。在“生态”涵义上的分歧导致了“生态安全”的许多种解释：强调生物（系统）与环境或与其他生物之间可持续发展关系的生态安全理解;强调生态环境涵义的生态安全理解;强调环境安全的生态安全理解;强调复合生态系统的生态安全理解。在生态安全评价体系上大多学者沿用“压力-状态-响应（P—S—R）”概念框架,但是通过本人实践和综合各位学者研究,反映出基于P—S—R框架的生态安全评价在生态安全状态研究上有余,安全趋势研究不足;总体研究有余,空间差异研究不足;现象研究有余,安全机理研究不足;结果理论性有余,实践指导性不足。在实际生产生活中人们更加关注的不仅是生态安全的现时状态,而是生态安全未来发展趋势。在安全科学中影响安全的因素是隐患,它在一定条件下触发或由量变累积到质变,安全状态就发生改变甚至突变。生态安全从诞生时起就孕育着各种隐患,而且无时无刻不受到隐患及危害的威胁,隐患因素的跨边界性传递作用又导致了生态安全空间差异性。因此生态安全是一个空间概念,区域生态安全是人与环境复合系统保障由于自然因素和人类活动或二者共同作用而产生的生态安全隐患对人类生态安全空间不构成威胁的状态或演变趋势的可能性。由于生态安全的动态性和空间性,仅仅基于“压力-状态-响应”（P—S—R）框架的状态评价研究是远不能全面客观解释与分析生态安全过程。为全面剖析生态安全的内涵,完善生态安全的理论,生态安全评价体系需要在不同区域的生态安全（特殊）机理研究,生态安全隐患研究,生态安全趋势预测研究,生态安全预警系统研究4个方面进一步深入地发展,使之更好地指导实践工作。     

论广西生态安全

生态安全是近年来生态学研究的热点问题,也是可持续发展的重大战略问题。广西生态安全面临的突出问题与挑战,包括:生态破坏、水土流失、石漠化、土壤衰退、植被退化、生物多样性降低、物种入侵、环境污染、自然灾害、结构受损、功能减退、可持续发展面临威胁等。造成广西生态安全问题存在的原因是多方面的,既有历史原因,也有现实因素;既有自然原因,更有人为因素。根本的原因是:不良的生产活动、不当的"三废"排放、过快的人口增长和频发的自然灾害。针对广西存在的上述生态安全问题,必须采取有效对策和措施:(1)提高认识;(2)完善制度;(3)严格执法;(4)绿色考评;(5)生态补偿;(6)加强研究;(7)促进合作;(8)分区分类;(9)增大投入;(10)增强能力。     

河南省南太行地区山水林田湖草生态保护与修复

综合景观管理是基于可持续土地管理（SLM）、可持续林业管理（SFM）和水资源综合管理（IWRM）提出的生态保护和修复方法,强调区域整体性、系统性和多功能性。《河南省南太行地区山水林田湖草生态保护与修复工程实施方案》还在规划设计阶段,概括分析了《河南省南太行地区山水林田湖草生态保护与修复工程实施方案》中提出的区域生态环境条件、问题、总体思路和目标、总体布局和生态功能分区、主要任务和工程等,并提出管控、修山、治水、护渠、复绿、整地、扩湿等综合性生态修复策略,实施矿山环境治理、流域水环境生态修复、生态系统保护、土地整治与污染生态修复、重要生态系统保育与生物多样性维护、科技创新工程,体现系统性和整体性。在此基础上,文章提出应加强综合景观管理,主要包括开展基于“生命共同体”的系统规划设计,加强“生命共同体”景观特征和生态过程研究,提升实施项目的多功能性,加强工程技术集成应用和研发,加强公众参与与合作等建议。     

我国大型煤炭基地建设的生态恢复技术研究综述

煤炭能源是我国的主体能源,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。煤炭工业是关系我国经济发展和能源供应安全的重要基础产业。由于受传统发展观的影响,煤炭工业一直存在生产粗放、安全事故频发、资源浪费严重、环境治理和管理滞后等问题。我国大型煤炭基地的建设对提高煤炭供应保障能力起到了关键支撑作用。因此,从区域可持续发展的角度出发,加强矿区的生态恢复,深化煤炭资源的开发利用和环境保护,对促进国家和区域生态环境与社会经济的可持续发展,构建和谐矿区,确保区域乃至全国的生态安全特别是能源安全具有重要的意义。介绍了国家大型煤炭基地的发展历程、分布和开发现状,以及煤炭开采利用带来的一系列生态环境问题,重点阐述了当前我国煤炭基地建设的关键生态恢复技术体系,并从生态恢复与环境管理的角度提出我国大型煤炭基地的可持续发展建议。     

老工矿区污染生态问题与今后研究展望

老工矿区的环境污染及其引发的生态问题,已成为当今制约经济与社会可持续发展的世界性技术难题.对老工矿区这一概念的基本定义与范畴仍有争议,本文首先对这一概念从理论上进行了探讨;然后从剖析我国老工矿区现状尤其是其环境污染现实问题的复杂性入手,对老工矿区的区域二次污染这一科学前沿给予了重点关注;在深入阐述老工矿区环境污染问题复杂性与其特点的基础上,建议今后从国家层面上开展老工矿区二次污染发生机理与控制的系统研究,以及从分子生态毒理学角度系统开展有关新型疾病对环境污染响应的研究,是21世纪初环境科学和生态学研究的两大关键科学问题,这无疑是今后我国环境保护战略的重要组成部分.     

污染生态化学:现状与展望

随着生态学和环境化学的发展和交叉,形成了一门新的学科－污染生态化学。目前,它的主要研究内容包括化学污染物的迁移转化及其微观生态化学过程、化学污染的生态效应与毒理及生态风险评价、全球变化的生态化学、生态系统中化学污染物的分析与监测和污染控制生态化学等５个方面。在知识创新的科学目标指导下,污染生态化学今后的工作必须加强从理论上进行突破,在对基础研究进行深入的同时,应该特别注意开展一些应用研究,从而实现