区域农业经济发展的能值分析

运用能值分析法,研究了辽宁省朝阳与抚顺2个农业经济系统在25年的发展过程中资源利用、产品生产、环境压力以及可持续性的变迁.结果表明:2个农业系统的生产过程对购入资源的依赖性都呈增强的态势,由于较多依赖于购入的不可更新资源,生产过程对当地环境产生较大压力;25年中,系统的生态可持续性急剧下降.在这一过程中,朝阳农业系统表现出可持续性的更快下降,能值可持续指数从1.25下降到0.11;同样的工业化过程给朝阳较脆弱的环境带来更大的压力;与投入更多不可更新资源相比,环境的保护与恢复应该是减少本地不可更新资源流失的更优策略.     

顺德产业生态系统能值动态分析

虽然当前的产业生态学研究多集中于生产线、企业和产业生态园尺度,但城市无疑是产业系统基本组合单元,城市区域尺度的产业生态学研究是产业生态学研究尺度上推的必经阶段。我国产业生态系统及城市化进程的空间分布不均,以顺德等为代表的东南沿海市(县)产业生态系统的发展历程对中西部地区有拉动和借鉴的双重作用。以能值理论方法为基础,结合环境经济学和区域经济学方法,从系统开放性、本土性、闭路循环性和经济性4个方面,投入和产出端2个角度,对顺德市产业生态系统改革开放22a的发展动态进行分析研究。结果发现,22a系统能值总用量增加15.65倍,能值密度增加16.31倍,人均能值使用强度增加9.70倍,外部不可更新资源用量增加16.32倍。能值废弃率在20世纪80年代不断上升而在90年代迅速下降,但环境负载率则表现为无规律的波动状态。20世纪90年代,系统能值出口率上升至1978年的4.10倍,但能值交换率小于1。结果表明,改革开放22a,顺德产业生态系统自组织能力明显提高,土地资源利用率不断提高,但系统对周边负熵资源,尤其是不可更新资源的依赖性不断提高,人力资源生产力水平提高相对较慢。20世纪90年代污染物处理产业发展迅速,但在系统资料消耗端的绿色化方面则无显明进展。系统对不可更新资源的利用效率不高,产出商品在市场交换中处于表面繁荣背景下的生态经济不利地位。系统已到了向知识密集型发展道路转变的拐点域。能值理论方法与环境经济学和区域经济学分析的整合可以满足产业生态系统分析评价要求,针对产业生态系统特点,进行多尺度、多方面联立评价,实现系统发展现状、动态与动因的整合分析,对产业生态系统优化点的发现与优化方向的确定有直接的意义。     

基于能值和数据包络分析的城市复合生态系统生态效率评估

生态效率是定量分析生态系统中社会、环境、经济投入与产出关系的有效工具,对量化城市复合生态系统的可持续发展水平起着重要作用。本文综合能值分析和数据包络分析方法,构建新的能值评价指标和新的城市复合生态系统生态效率度量模型指标,并以沈阳为例,从城市能值流和生态效率角度分析城市系统资源、环境、经济的可持续发展情况。结果表明:2000—2010年,沈阳市生态效率呈现波动上升的变化,能值产出率呈波动下降后缓慢上升趋势;环境负载率上升趋势明显,城市发展面临的资源压力不断增大。沈阳市在今后的城市生态系统建设中,应着重优化能源利用结构,提高不可更新资源利用率,促进废弃物资源化利用,全面推动城市可持续发展。     

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。     

生态承载力研究进展

基于生态承载力的概念发展,介绍了常用的生态承载力研究方法,包括生态足迹法、人类净初级生产力占用法、状态空间法、综合评价法、系统模型法和生态系统服务消耗评价法,并客观评述了这些方法的优缺点,指出了目前生态承载力研究中存在的薄弱环节。未来生态承载力研究需要完善理论体系,深入研究承载力过程机理与承载机制,将生态系统服务的空间流动因素纳入评估体系,构建完善的评价指标体系,加强生态承载力时空动态评估。最终将生态承载力作为解决生态脆弱区资源环境问题的抓手,建立区域资源环境监测预警机制,并落实到主体功能规划和生态安全建设上,为生态文明建设提供有力的科学依据。     

社会-经济-自然复合生态系统生态位评价模型——以四川省为例

在深入分析区域资源、环境、社会、经济综合系统基础上,建立了四川省2001—2010年社会-经济-自然复合生态系统生态位评价指标体系,复合生态系统综合生态位包括资源、环境、经济和社会4个子系统生态位。将耦合投影寻踪模型应用于复合生态系统生态位评价,其中,采用并行模拟退火算法对评价模型参数进行优化。研究结果表明:2001年—2010年四川省复合生态位呈现先降后升的趋势,复合生态位评价值从2001年3.1325下降到2005年的2.8499,从2005年开始,复合生态位逐渐增加,到2010年增加到3.3304。表明环境重视程度的提高,环保意识的加强,促进了复合生态位的提高,区域自然生态和环境得以改善。最佳投影方向各分量的大小反映了各评价指标对生态位评价等级的影响程度,值越大则对应的评价指标对生态位评价等级的影响程度越大。区域生态位评价等级指标的影响程度最大的10项中有4项是环境生态位子系统指标,表明环境生态位子系统对综合生态位影响最大。发展过程中经济生态位子系统和社会生态位子系统指标值相关系数为0.9957,表明两子系统基本上是保持同步发展。而经济生态位和环境生态位子系统指标值相关系数为-0.9346,呈现明显的负相关关系。资源子系统呈现上升趋势。模拟退火优化的投影寻踪耦合模型应用于复合生态位评价,具有实用性和可行性,为区域生态管理科学决策提供重要依据。     

城市生态风险评价研究进展

随着城市化发展和城市人居环境的恶化,城市生态风险越来越受到关注,但尚缺乏有关城市生态风险评价的深入系统研究.本文依据城市生态学原理及生态风险评价框架从驱动力、风险源、风险受体与评价终点,以及生态风险综合评价方法等方面对城市生态风险评价研究进行综述.指出城市经济社会活动类型与程度是城市生态风险产生的主要驱动力;城市生态系统不同等级功能实体和城市整体是城市生态风险评价中的风险受体;城市生态风险评价终点包括城市生态系统结构、过程、功能要素,以及城市整体水平的性质和功能变化;耦合了社会经济需求的生态系统模型是城市生态风险评价方法的发展方向.未来城市生态风险评价研究应明确生态风险管理具体目标,确定综合性评价终点,建立多指标评价体系和综合评价方法.     

基于能值分析方法的城市代谢过程研究——理论与方法

作为一个以人类活动为中心的社会-经济-自然复合生态系统,城市所遵循的高投入、低产出、高污染的粗放型发展模式导致了严重的结构性隐患与环境问题.基于生物物理的视角考虑,城市生态环境问题的出现,与城市代谢不良密切相关.当前对城市代谢的研究视角多基于污染物排放和资源消费,需要一种热力学的全新视角从整体角度来重新诠释可持续发展.开发了一种基于能值分析方法的城市代谢过程研究框架,首先对城市的可持续发展进行热力学解析,其次针对现有能值方法的局限,结合自然系统对污染物的自净化及污染对经济系统和生态系统的损害程度测度方法,从水体污染、大气污染和固体废物研究城市代谢对人群健康和自然生态系统的影响.研究有利于解决城市代谢不良的影响因子识别问题和代谢系统综合评价问题,使政策制定者建立以生态为本的城市观,推动社会系统的生态化转型实践,力求突破当前城市发展的瓶颈,促进城市的可持续发展.     

基于生态导向的城市空间优化与功能组织——以天津市滨海新区临海新城为例

以生态学理论为指导,全面统筹建设城市的生态环境、社会环境、经济环境和物质形体环境的城市规划手段是实现城市自然-经济-社会和谐、高效、持续发展的重要途径。研究以天津市滨海新区临海新城为例,借鉴景观生态学分析方法,提出基于生态导向的城市空间优化和功能组织的规划思路：基于城市生态环境现状评价和问题诊断基础,整体优化生态景观格局;利用GIS空间分析技术进行城市生态适宜性和敏感性分析,划分城市生态功能区;结合城市职能定位和产业选择,确定自然生态因子和经济活动的镶嵌关系,优化城市产业活动的空间配置。实证研究的结果表明：基于生态导向的城市空间优化与功能组织将城市规划引向重建自然和保护自然的空间塑造过程;城市生态网络空间的构建决定了城市“组团状”的功能组织和空间布局模式;基于生态分析的城市空间优化保障了城市生态系统的健康持续发展。     

城市生态网络分析研究进展

自生态网络分析方法提出40多年来,其理论发展和应用实践不断拓展,但直至21世纪才不断引入到城市生态系统研究中,用以分析城市内部多个主体和多种生态流构成的关联网络。目前,城市生态网络分析集中于生态网络分析方法与指标的拓展及多尺度的应用研究,而生态网络分析方法又形成了上升性分析和环境元分析两大分支,多尺度应用涵盖了城市镶嵌的区域背景尺度和城市内部产业部门之间的细节尺度。然而,当前研究仍存在着多尺度融合、多种生态网络分析方法集成不足等问题,这限制了城市生态网络分析方法在城市规划设计中的应用。未来城市生态网络分析研究集中于如下3点:(1)开展多尺度城市生态网络分析,包括城市群-城市-园区/社区等,构建多级嵌套生态网络模型;(2)集成上升性与环境元分析方法,提出由外在表征到内在过程的城市生态系统评价模式及模拟方法;(3)强调自然节点在城市生态网络中的重要作用,形成社会经济节点与自然节点并重的生态网络模型,并强调构建多精度的生态网络模型服务于不同的研究目的。     

基于能值分析的城市生态系统健康评价——以包头市为例

城市生态系统健康是城市生态学界近年来的研究热点和前沿.采用能值评价方法,结合城市生态系统作为复合系统所具有的生态服务功能,明确提出基于能值进行城市生态系统健康评价的理论框架和技术路线,得出表征城市健康程度随时间的变化走向和比较意义.针对城市生态系统健康表征特性,采用4个要素,即活力(V)、组织结构(O)、恢复力(R)和服务功能维持(F), 构建了评价城市生态系统健康的新的能值指标--城市健康能值指标(EUEHI),并将EUEHI应用于包头城市生态系统健康评价中,并比较了其他5个城市的EUEHI.结果显示2000～2004年包头健康程度总体呈现上升状态,健康等级不断提高,但同中国其他城市之间尚有距离,健康程度仍处于较低水平.这说明近几年包头重视改变资源结构和利用效率,使得城市生态系统在生态系统服务功能维持方面得到不断改善.同时,包头作为老工业城市组织结构尚不完善,环境负荷大,生态系统承载力逐年降低,因此仍需从降低环境胁迫入手,逐步降低城市生态系统干扰,使其恢复力得以提高,增加系统反弹恢复的容量,使之恢复维持结构与格局的能力,实现城市健康和谐发展.     

煤炭资源型城市生态安全评价——以锡林浩特市为例

煤炭资源型城市生态安全评价能够协调人口、资源和环境之间的矛盾,保障城市可持续发展。基于PSR模型,以煤炭资源型城市锡林浩特市为研究区域,从生态环境和社会经济方面共选取了33个指标因子,构建了煤炭资源型城市的生态安全评价指标体系,运用熵权TOPSIS法进行了城市生态安全综合评价,并通过障碍度模型对城市生态安全的主要障碍因子进行了研究。研究结果表明:(1)2008—2017年锡林浩特市生态安全水平总体呈缓慢上升趋势。生态安全综合评价指数从0.464上升到0.553,安全等级由较不安全转为临界安全状态;(2)10年间PSR三大指数表现出不同变化特征。压力指数呈下降后上升再小幅下降的变化趋势,状态指数呈波动上升趋势,响应指数呈快速上升趋势;(3)子系统的障碍度分析表明压力系统的障碍度最大,是影响煤炭资源型城市生态安全的首要因素。子系统的障碍度变化趋势表现为:压力系统和状态系统的障碍度均不同程度增大,响应系统的障碍度越来越小;(4)单项指标的障碍度分析表明影响该资源型城市生态安全的主要障碍因子集中在压力系统和状态系统,10年间最大障碍因子经历了从城镇化率到矿区面积的演变。     

面向可持续城市生态系统管理的国土空间开发适宜性评价——以烟台市为例

国土空间开发适宜性评价是国土空间规划编制的基础和前提。面向可持续城市生态系统管理目标,基于生态保护红线和永久基本农田的"底线"思维,以资源环境禀赋为基础,构建了本底约束—综合限制—承载力评价-多空间适宜评价的资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价的逻辑框架和指标体系,并以烟台为例,设置城市生态系统保护的不同情景,综合运用特尔斐法及多要素空间叠置等方法,开展了城市资源环境承载力与国土空间开发适宜性评价的实践应用。研究结果表明:①资源环境对烟台经济社会发展的阻碍与限制总体较小,高限制区面积仅占烟台国土面积的6.09%。②烟台市不同区县之间的资源环境承载力差异较大。从西北部向东南,烟台市资源环境承载力呈现出逐渐提高的变化趋势。③面向可持续城市生态系统管理情景,烟台市各县市国土空间开发建设适宜性差异显著,适宜建设区范围为2380 km~2。面向城市生态系统一般保护情景,烟台市适宜建设区面积达2610 km~2,不适宜建设开发区与适宜建设开发区数量结构为1.12∶1,未来国土空间开发利用潜力较大。两种情景下烟台市国土空间开发适宜性适宜建设区面积均大于现状建设用地面积,为城市未来发展提供了用地保障,同时确保了烟台市水资源安全和生态安全。研究结果可为烟台市国土空间优化以及相关地区政府部门重大决策、战略部署等提供决策信息支持和技术服务。     

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...     

城市景观格局演变的生态环境效应研究进展

快速城市化过程剧烈影响着下垫面变化,直接带来了交通拥挤、资源短缺、环境污染、生态恶化等诸多问题,所有这些问题的出现均与景观格局演变密切相关,研究城市景观格局演变及其生态环境效应正在成为全社会关注的热点.系统总结了城市化过程对景观格局演变的影响,分析了城市景观格局演变的热环境效应、水环境效应、生态服务效应,以及城市生态用地与生态安全格局设计等方面的研究进展.指出了目前城市景观演变与生态环境效应研究中存在的问题与不足:(1)现有研究侧重于景观格局演变的量化分析和景观格局指数的计算,较少关注景观格局演变对生态环境及其区域生态安全的影响;(2)城市景观格局演变与热岛效应研究多局限于两者数理统计关系的分析,对于城市热环境形成的机理缺乏深入研究;(3)城市景观格局演变与大气环境效应方面更多研究关注绿地及其空间布局在吸收和降解大气污染物、固体颗粒物方面的作用,对城市景观格局演变的大气环境综合效应以及大气灰霾效应影响机理重视不够;(4)如何通过合理设置生态用地,有效提高城市生态服务功能和保障城市生态安全,目前仍缺乏深入而又系统的研究.下一步的研究中,需要综合多尺度的景观信息来揭示城市景观的演变机理和环境效应,构建基于城市空间扩展和生态服务效应评价的城市生态空间优化决策模型,探讨城市生态空间优化模式与安全格局.     

中国生态用地重要性及其格局优化研究进展

生态用地因提供了比其他用地更多、更重要的生态服务功能而成为衡量区域生态环境质量好坏的依据,也成为了区域生态安全格局构建的核心内容。本文对近年来国内对生态用地的内涵、分类、识别及规划等研究进展进行了系统的归纳总结,得出以下结论:(1)生态用地是以发挥生态功能或生态效应为主的土地利用类型,具有非生产性、非建设性、以发挥生态功能、稳定区域生态平衡为主等特点;(2)生态用地重要性识别应该从生态系统服务功能、生态敏感性、生态脆弱性等方面来衡量,基于主导生态系统服务功能与关键生态过程的最小生态用地核算是实现自然生态和社会经济协调发展的底线,数量结构与空间布局的协同优化是生态用地格局优化的关键;(3)在多尺度视角下,定性与定量相结合的生态用地重要性识别、基于情景分析的生态用地动态模拟、将研究结果应用于生态用地规划编制是未来研究的重点,也是推动生态系统管理实施的关键。     

基于生态流方法的土地整治项目对农田生态系统的影响研究

将土地整治活动作为外界对农田生态系统(项目区)集中性的外部激励,以陕西关中凤翔县典型土地整治项目为例,分析了项目实施前后生态流(物质流、能量流、信息流)变化状况,建立了土地整治生态影响概念性模型,明确了相应生态流的流向与路径关系,使用可用能法和能值法测算项目区外部输入及生态产品输出,应用生态流分析法,对土地整治项目生态流和系统效率进行了定量计算。根据设定的土地整治工程使用年限,评估了项目实施后区域净生态价值、自然资源依赖度、可更新资源依赖度、生态产出率、生态承载力和生态可持续度等指标的时间变化过程。得到以下研究结果:(1)可用能法和能值法测算出的系统生态效益均呈现由项目建设初期陡降为负值,而后指数增加,再趋于平稳的过程;(2)可用能法测算出项目实施后的第29年,生态效益由亏转盈,体现出系统从被扰乱后恢复自然平衡状态的过程;(3)能值法测算出项目实施后的第4年,生态系统趋于平衡状态;(4)研究区土地整治项目的经济效益为负,于项目实施3a后趋于平稳,总投资中农业生产年投入占资金总额的78.35%。通过可用能和能值方法的结合,可以定量计算系统稳定性,为土地整治项目的物质、劳动力和资金投资选择等提供借鉴。     

基于SolVES模型的生态系统文化服务价值评估——以浙江省武义县南部生态公园为例

文化服务是一种重要的生态系统服务类型,也是连接生态系统和社会系统的重要桥梁。以浙江省武义县南部生态公园为研究对象,以规划应用为导向,以Sol VES模型为基础,以专家调查法为补充,以价值指数(VI)评估生态系统文化服务价值,结果表明:(1)武义县南部生态公园中部及北部生态系统文化服务价值较高,东北部存在一条价值较高的生态系统文化服务带;(2)牛头山、延福寺、柳城畲族镇—十里荷花等是生态系统文化服务价值较高的热点地区;(3)受访专家认为美学、文化遗产、康养、消遣娱乐价值较为重要,教育、宗教与精神价值重要程度相对较低;(4)6种生态系统文化服务价值均与距道路、水体距离呈负相关关系,林地对应的VI范围最广,农田、水域对应的VI相对较高。将评估结果应用于武义县南部生态公园总体规划,为其提出空间布局与环境要素改善等方面的建议。通过本研究发现,SolVES模型与专家调查法相结合是一种适用于规划应用的文化服务价值评估方法,可为管理决策提供知识和技术支持。     

珠三角城市群生态空间游憩服务供需匹配性评价与成因分析——基于改进的两步移动搜寻法

随着休闲时代的来临,生态空间的游憩服务功能越来越受到重视。揭示生态空间游憩服务供需匹配性格局及其成因,对于优化城市群公共游憩空间布局、提升居民福祉至关重要。以珠三角城市群为研究对象,采用改进的两步移动搜寻法对区域内生态空间游憩服务的供需匹配性格局进行评价,并综合分析其成因。研究结果得出:(1)研究区生态空间游憩服务供需匹配性分布特征表现出边缘——核心的圈层式结构,边缘区供需比高于核心区;(2)生态空间游憩服务供需匹配性分布的空间不公平性较大;(3)供需匹配性格局受自然和人文因素的综合影响,其中自然因素主要包括海拔、生态游憩空间分布,人文因素包括人口密度、区域工业化与城镇化格局、规划与政策。珠三角城市群城镇化和工业化模式造就了环境不公平性的现状,核心区生态游憩服务供给不足,人居环境质量较低。城市群景观生态结构优化应注重进行生态修复,优化生态游憩空间分布。未来新城新区建设时应借鉴生态城市建设理念,实现生态游憩空间与生活空间、生产空间协调发展。     

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。