京津冀城市群地区生态安全格局构建与保障对策

京津冀城市群健康与可持续发展是保障我国国家安全的重要基础,但因其城市化过程缺乏区域间协同联动,产业布局各自为政,导致生态用地流失、水生态失衡等问题,由此带来生态系统服务下降、生态风险加剧、生态安全受到威胁。因此,如何从区域角度构建科学合理的生态安全格局,成为保障京津冀城市群区域一体化协同发展的关键。在国家重大专项(典型脆弱生态修复与保护研究——京津冀城市群生态安全保障技术研究,项目编号为2016YFC0503000)的支持下,该研究将围绕"区域生态安全保障"这一核心主题,揭示京津冀城市群生态安全格局的维持机制与影响因子,重点研发关键生物栖息地生态修复、受损生态空间生态重建、生态监管与生态风险预测预警技术,进而构建区域协调与空间联动的生态安全保障决策系统和预测预警平台,并开展示范应用研究,为京津冀城市群地区生态安全保障提供技术支撑。     

基于主导生态功能价值核算的生态补偿研究——以若尔盖重要生态功能区为例

重要生态功能区是指在保持流域、区域生态平衡,防止和减轻自然灾害,确保国家和地区生态安全方面具有重要作用的区域。我国重要生态功能区生态破坏形势十分严峻,严重阻碍了区域社会经济的可持续发展。为此,国家非常重视重要生态功能区的环境保护和生态建设,提出通过建立生态补偿机制,加强对重要生态功能区的保护。重要生态功能区的主导生态功能不仅是保护的主要对象,而且通常还是区外受益区经济利益的关切点,以主导生态功能价值作为生态补偿标准的参考依据,更具有现实性和可操作性。本文以若尔盖重要生态功能区为例进行了研究,对主导生态功能进行了分析和价值评价,从理论核算价值上,提出了若尔盖重要生态功能区生态补偿的参考标准。     

国土空间生态修复与保护空间识别——以北京市为例

构建国土空间修复与保护识别体系可以有效实现区域生态系统修复与保护,然而,当前国土空间生态修复与保护研究和规划缺乏从系统性和完整性的角度识别关键生态修复与保护区。因此构建了系统的生态修复与保护空间识别方法,以实现区域协调发展、保障区域生态安全。基于该方法,以北京市为例,通过评估生态系统服务、生态系统质量和生态问题,构建生态修复与保护空间格局。研究结果表明：(1) 2000—2015年生态系统服务和质量退化区主要集中在平原区和密云水库北部,面积为760.4 km~2;生态系统质量低下区主要分布在西南部山区和东北部山区,面积为4925 km~2;水土流失问题区零星分布在山区,面积为130.1 km~2;基于以上三者的北京生态修复建议区总面积5606 km~2。(2)建议北京生态保护区6391 km~2,主要分布在北部山区和西南部山区,保护了79.63%的水源涵养功能,74.97%的土壤保持功能,58.79%的洪水调蓄功能和60.3%的自然栖息地。本研究构建的生态修复与保护空间识别方法体系,为北京生态修复和保护规划与生态安全格局构建提供科学依据,还可以为其他地区的生态修复与保护规划提供参考。     

西南地区生态重要性格局研究

生态保护重要性是表征区域生态系统结构和功能重要性程度的综合指标。在明确西南地区自然环境特征和关键生态问题的基础上,综合分析生态敏感性和生态服务功能重要性,构建西南生态重要性评估指标体系,并运用GIS技术识别具有重要保护意义的地区,为优化生态保护策略、划定生态红线和主体功能区划提供技术支持。研究表明:西南地区生态保护极重要区为75.7万km2,主要分布于雅鲁藏布江流域、横断山区、川西高原等地区。该区占西南地区总面积的32.5%,提供了59.4%的土壤保持总量和54.5%的水源涵养总量,保护了69.7%的重要物种。研究建议,划定极重要区为生态红线进行强制性严格保护,以保障和维护生态安全,促进西南地区可持续发展。     

基于生境质量和生态安全格局的阿勒泰地区生态保护关键区域识别

随着生态文明建设上升为国家战略,生态安全与保护修复格局的识别成为国土空间规划战略中关于生态空间保护的重要内容。为了促进区域生态系统的保护修复及有效管理,从空间尺度上对区域生态安全和修复区域的识别必不可少。利用InVEST模型的Habitat Quality模块分析了阿勒泰地区1995年、2005年和2018年的生境质量变化状况,从生态环境保护的角度出发构建区域生态安全格局,结果发现：（1）1995-2018年阿勒泰地区生境质量处于中等水平,总体呈下降趋势,说明当地生态系统有不断退化趋势;（2）以生态结构系统性和生态过程完整性为目标,通过MSPA分析结合景观连通性识别出15块生态源地,处于阿勒泰北部的山间林地和乌伦古湖区域;利用ArcGIS软件的Cost Distance工具识别出阿勒泰地区有效生态廊道38条,长约2466km,总面积约80.08km²,其中草地和林地是生态廊道穿越的重点区域;识别出最小阻力路径与生态廊道交叉处的生态节点52个,主要分布在草地和林地区域;（3）通过生境质量与最小累积阻力值识别出三类生态保护关键区域,分别为生态涵养区、生态维护区和生态保育区,结合各类生态保护关键区域的存在的生态问题提出不同的生态保护方向。研究结果为阿勒泰地区生态保护修复按照三类生态保护分区分别提出了不同的保护方向,可为阿勒泰地区国土空间生态保护修复关键区域识别和为保障区域生态系统整体保护及可持续发展政策制定提供参考。     

生态空间区划体系的理论内涵及关键技术研究

生态空间是维护区域可持续发展的重要组成部分,是国土空间规划体系的核心领域。生态空间区划是国土空间管控的重要内容,是解决区域供需矛盾,维护国土安全的重要手段。研究在系统总结现有生态区划理论、技术和方法的基础上,探讨了目前生态区划存在的不足,进一步提出新时代生态空间区划的理论、内涵和国土空间规划背景下生态空间区划技术要点。生态空间区划是以生态空间提供生态系统服务,维系生态安全为基础,从区域尺度以山水林田湖草生命共同体理念综合辨识分类生态空间。评价指标体系应基于生态功能区划和环境功能区划,结合政策目标、居民需求并参考区域城镇化特征及未来发展定位,以生态系统服务、生态敏感性、生态质量、生态健康等多因子评价为主。生态空间区划的目的是对生态空间开展保护、修复、和高质量开发建设,因此生态空间区划阈值的选取要立足于政策目标、居民需求和可持续发展,按照生态系统服务供需耦合机制划定生态空间分区,并及时调整。研究还基于现阶段区域尺度下生态空间区划的难点,从加强生态空间区划体系的应用、加强生态空间基础数据库的构建、加强命名规范等方面进行了工作展望。     

基于等级层次分析法的金沙江下游地区生态功能分区

金沙江下游地区是我国西南重要的生态环境保护区域,也是我国未来水电建设的重要区域,在西南民族经济和区域可持续发展等方面都具有十分重要的战略意义。该地区水能资源开发潜力巨大,是我国重要的能源基地,但是该地区生态环境相对脆弱。为了保护这些脆弱生态环境的地区,尽管国家和大多数省级层次的生态功能分区已经制定并颁布和实施,但是如何探索和制定区域、流域尺度的生态功能分区研究却为数不多。而大尺度的生态功能分区研究并不一定非常适合这一具体流域实际情况,所以小尺度典型流域的生态功能分区探索是非常必要的。基于金沙江下游地区的生态环境特征,运用空间分析的方法和技术,采用定性和定量分析相结合的等级层次分析法,对金沙江下游地区进行了生态功能分区。结果表明:金沙江下游地区可划分为2个生态区、6个生态亚区和29个生态功能区;以流域尺度上水源涵养、水土保持和生物多样性保护为主导生态系统功能,进行了重要生态功能分区,确定了金沙江下游地区具有重要意义的19个重要生态功能区域。该重点区域的划分对金沙江下游地区生态安全具有重要生态意义,可用于指导金沙江下游地区自然资源的有序开发利用和产业布局的合理配置,为金沙江下游地区生态环境保护提供科学依据,对维护金沙江下游地区的水电生态安全提供重要指导。     

福建省生态保护重要性评价

生态保护重要性是表征区域生态系统结构和功能重要性程度的综合指标,确定生态保护空间范围是协调保护与发展、保障生态服务持续供给的基础。在明确福建省生态本底和关键生态问题的基础上,综合分析生态服务功能重要性和生态敏感性,构建福建省生态保护重要性评价指标体系,识别具有重要保护意义的生态极重要地区,能够为优化生态保护策略、划定生态红线和主体功能区划提供技术支持。研究结果表明,福建省生态保护极重要区占福建省陆地总面积的38.94%,生态重要性空间格局基本沿福建省闽西大山带、闽中大山带与海岸带分布,其中生态服务功能极重要区面积为3.96万km~2,以生物多样性维护功能和水源涵养功能为主;生态极敏感性区面积占福建省陆地总面积的9.71%,水土流失是主要的生态问题,占福建省陆地总面积的8.93%,土地沙化极敏感区集中在海岸带附近,与海岸侵蚀极敏感区空间范围基本一致。研究建议,生态保护极重要区作为划定生态红线和重点生态功能区的依据,支撑福建省开展有针对性的生态保护,保障和维护生态安全。     

京津冀城市群生态网络构建与优化

生态安全是人类生活的基本保障,快速城镇化致使大型生态源地破碎化、岛屿化,生态环境问题日益严重。构建生态网络不仅能加强生态源地间的连通性,完善生态功能,还能提高生态系统的综合能力,改善恶化的生态环境问题。以京津冀为研究区,基于地理空间分析技术确定京津冀生态源地,对研究区内的林地、湿地、草地,结合生态红线等进行区域叠加从而完成源地提取;基于最小成本路径方法,考虑土地利用及高程影响因子,提取京津冀城市群生态廊道,分析统计廊道分布情况;结合重力模型与重要生态源地连通性筛选出京津冀重要生态廊道,叠加现有国道、河流构建生态网络,对重要生态节点进行分析。研究结果表明,生态源地面积占研究区总面积比例为21.76%,林地、湿地、草地面积占总生态源地面积分别为82.78%,11.05%,6.17%;不同地貌区域生态源地类型不同,林地主要分布在山区,湿地主要分布在平原区域,草地主要分布在研究区西北部;景观成本值平原区域高于草原和山区,北京、天津、石家庄城区及周边景观成本值最高;采用最小成本路径模型提取廊道579条,其中张家口、承德区域生态网络较好,平原区域生态源地及生态节点缺失较为严重。最后,对北京、天津、白洋淀、衡水湖等重点生态区域提出修复和保护意见,为京津冀城市群发展提供参考。此外,本研究对其他地区生态网络的构建提供理论依据与技术支持。     

京津冀城市群扩张模式对区域生态安全的影响预测

当前,城市群是推动我国区域发展的增长极,但其快速的扩张模式对区域生态系统安全的胁迫影响越来越大,已经成为制约城市可持续发展的重要问题,科学地预测城市群未来扩张对区域生态安全格局的影响对区域协同发展的战略实施具有指导意义。以我国最具影响力的京津冀城市群为例,结合空间模型模拟方法及生态系统服务功能评估方法,预测了基于当前京津冀城市群的扩张模式对区域生物多样性保护、防风固沙功能、土壤保持功能与水源涵养等重要生态服务功能的胁迫影响。结果表明:(1)京津冀城市群发展速度较快,但存在区域发展不均衡,呈两极化的发展特征;(2)京津冀城市群具有重要级以上的生态服务功能占区域总面积的三分之一,其中同时包含两种及以上服务功能的地区将近一半,且其空间分布也很不均衡;(3)应用CLUE-S模型可以较好地模拟京津冀城市群未来的扩张格局,模型的Kappa指数为0.84。至2020年,预测京津冀城市群将增加3630.24km~2建设用地面积,而其中约六分之一的新增人工表面侵占具有重要及以上生态服务功能的区域,防风固沙和水源涵养为主要被侵占功能,这些区域集中分布在北京、天津与唐山等核心发展城市;(4)京津冀城市群不均衡的区域扩展模式不仅会进一步加剧不同地区间城市化水平的差距,对区域重要生态系统服务功能的潜在胁迫影响也将会增加。本研究结果可为京津冀城市群协同发展规划与区域生态安全格局保障方案的制定提供科学支撑。     

京津冀外来入侵植物的种类调查与分析

【目的】近年来,外来入侵植物对京津冀地区的生态安全和经济贸易发展构成了严重威胁。了解京津冀地区入侵植物种类组成,分析其分布特点,能够为京津冀地区外来入侵植物扩散的防控、生物多样性保护与生态安全提供理论依据。【方法】对京津冀外来入侵植物的种类、原产地、生活型、危害程度、引入途径等进行调查和分析。【结果】京津冀目前有99种外来入侵植物,其中恶性杂草11种。菊科和禾本科为优势科,所含种数分别为24和12种。京津冀外来入侵植物以一、二年草本植物为主;美洲是京津冀入侵植物的最大起源地,其中,北美地区23种,美洲热带和中、南美洲共32种;人为有意引进共56种,占外来入侵植物总种数的56.57%。【结论】当前京津冀地区外来植物入侵状况比较严重,且该地区入侵植物的入侵与其社会经济学因子和生物地理学因子密切有关,有意引入是京津冀地区外来植物入侵的主要途径。     

城市地域生态调控的空间途径——以深圳市为例

城市地域的可持续发展必须以生态环境的可持续发展为前提和保障。景观生态学主要研究地表各种景观空间格局与生态过程及其相互作用,其原理和规律为在实践中通过优化景观格局,提高生态系统稳定性提供了理论框架。以深圳市为例,尝试综合运用生态敏感性与适宜性分析和景观格局整体优化的方法,通过对生态系统的格局分析与问题诊断,构建合理、稳定的生态系统结构,保障生态系统服务功能的正常发挥。案例研究将深圳市域的整体生态结构分为自然生态空间、城镇发展空间和生态廊道3部分。城镇发展空间具有文化支持的生态功能,自然生态空间具有环境服务和生物生产的生态功能;生态廊道主要起到加强生态联系,提高生态系统稳定性,并防止城市发展空间无序蔓延的功能。城镇景观斑块镶嵌于自然生态景观基质中,并通过多种类型的生态廊道相连,形成区域生态系统的良性循环。案例研究表明,景观生态规划方法的综合应用,可以将景观生态学原理和规律比较合理的运用于实践。     

京津唐城市生态系统能值比较

运用能值(emergy)分析方法,以京津冀地区的北京、天津、唐山为研究对象,建立了复合生态系统与可持续发展的能值指标,对3个城市1991～2005年自然环境与社会经济可持续发展状况进行了比较分析.研究结果表明:1991～2005年期间,由于北京、天津的本地资源能值对经济发展的驱动力不足,城市发展对外部输入能值的依赖程度越来越高;北京、天津、唐山社会子系统的能值指标均呈上升趋势,城市居民生活水平和经济发展水平不断提高;北京经济子系统的各项指标均优于天津和唐山,但环境子系统和能值可持续指标体现出,北京的环境压力最大、可持续发展能力低于天津和唐山.在此分析基础上,对北京、天津、唐山的可持续发展提出了几点建议,为制定城市发展策略和产业调整提供科学依据.     

论生态保护红线的类型划分与管控

生态保护红线划定的目的是为了保护支撑人类经济社会可持续发展的自然生态系统, 实施最为严格的管控措施, 不断改善生态系统服务功能。本文根据《环境保护法》规定和国内相关研究与实践积累, 明确了生态保护红线的概念, 提出了以重点生态功能区保护红线、生态敏感区/脆弱区保护红线、禁止开发区保护红线为核心的生态保护红线体系构成。并进一步将重点生态功能区保护红线区分为陆地重点功能区(包括水源涵养区、水土保持区、防风固沙区和生物多样性维护区)和海洋重点功能区(包括海洋水产种质资源保护区、重要滨海湿地、特殊保护海岛、珍稀濒危物种集中分布区、重要渔业水域等); 将生态敏感区/脆弱区保护红线区分为陆地生态敏感区/脆弱区(土地沙化区、水土流失区、石漠化区、盐渍化区)和海洋生态敏感/脆弱区(海岸带自然岸线、红树林、重要河口、重要砂质岸线、沙源保护海域、珊瑚礁及海草床等); 禁止开发区则包含了自然保护区、世界自然文化遗产地、风景名胜区、森林公园、地质公园、湿地公园、饮用水水源地等类型。基于国家关于生态保护红线管控的最新要求, 提出了分级划定、分类管理的生态保护红线基本管控思路与措施, 按照管理分级和围绕生态功能保护来确定具体管控措施, 旨在为增强生态保护效果, 优化国土空间开发格局, 促进生态文明建设提供理论依据。     

环京津山水林田湖草多目标跨区联动保护修复模式

河北环京津山水林田湖草生态保护修复试点是国家第一批山水林田湖草生态保护修复试点之一。环京津试点区域位居京畿要地,是京津冀城市群的生态安全屏障。该区域生态系统服务退化,山水林田湖草要素资源约束趋紧,生态修复难度大任务重,联防联控与协同共建机制有待健全。为此,试点实施方案明确了“自然分区-突出问题-绿色奥运”三维导向的修复思路,制定了“指标引导-空间定位-任务聚焦-工程落地”四步推进的实施路径。试点实施2年多来,河北省协同京津全面开展山水林田湖草生态系统保护修复工作,区域生态环境协同治理取得了阶段性成果,形成了以本底层、管理层、政策层、目标层为基本构架,以多要素综合、多部门协作、多渠道保障、多目标优化为核心内容的山水林田湖草“多目标跨区联动”保护修复模式。     

流域生态空间与生态保护红线规划方法——以长江流域为例

生态空间是指以提供生态系统服务为主要目标的地域范围,确定生态空间范围是协调保护与发展、保障生态服务持续供给的基础。长江流域是中华民族的摇篮与中国文化发祥地之一,是中国经济发展的重要增长极,以及具有全球意义的生物多样性热点区。以长江流域为对象,探讨面向流域生态空间规划的方法与管理对策。研究中,选择生态系统服务指标(水源涵养、洪水调蓄、水质净化、水土保持和生物多样性维护)和生态敏感性指标(水土流失、石漠化和土地沙化),基于流域水文路径分析和与其关联的生态系统服务的受益人口,提出一种流域尺度的生态空间规划方法。研究结果显示,长江流域生态空间面积为102.25万km^2,占长江流域总面积的57.42%,森林占52.87%,灌丛占19.51%,草地占18.96%,湿地占4.26%,保护了79.47%的水源涵养功能,86.99%的洪水调蓄功能,78.09%的水质净化功能,80.60%的水土保持功能,以及86.49%的自然栖息地。在生态空间规划的基础上,进一步探讨了长江流域生态保护红线的格局,现阶段生态保护红线面积为59.25万km^2,占长江流域总面积的33.27%,其中上游占比59.24%,中游和下游分别占比38.05%和2.71%。本文提出的规划方法与研究结果,不仅可以为长江流域生态空间规划、保障流域生态安全和促进流域经济社会可持续发展提供依据,还可以为其他流域的生态空间的规划提供参考。     

中国“水量”和“水质”生态足迹及可持续能力量化方法与实证研究

科学测度水资源和水环境可持续能力,对区域水资源管理具有重要意义。从“水量”和“水质”两个角度,对我国31个省域地区的“水量”及“水质“生态足迹、生态承载力和生态压力指数进行研究。结果表明：(1)2000—2020年,我国水资源生态压力指数均小于1,最高值为2011年的0.86,总体水量供给充足,可持续能力强;万元GDP水量生态足迹呈波动下降趋势,用水效率大幅度提升。(2)2000—2020年,我国水质可持续能力均较强,处于安全和较安全状态,水质生态盈余量约2亿hm²;人均水质承载力约为人均水质生态足迹的2倍,且万元GDP产生的污水量呈下降趋势。(3)人均水量生态足迹和万元GDP水量生态足迹的空间重心均位于甘肃省。水量及水质生态足迹高值区,均主要位于“胡焕庸线”西北部,而承载力高值区,主要位于青藏高原和我国南方地区。(4)我国水量可持续能力处于安全、临界状态和不安全的地区数,分别占55%、6%和39%;水质可持续能力处于安全、临界状态和不安全的地区数,分别占61%、3%和35%;水量及水质可持续能力较强和较弱的地区数之比,约为6∶4。研究揭示了我国水量及水质风险等级...     

不同类型城市快速扩张区域人工景观对自然景观的生态安全胁迫效应比较

城镇化进程中的建成区扩张会对区域自然生态安全格局造成胁迫效应.本文选取北京通州、河北正定、天津塘沽及福建厦门4个内陆和沿海城市为研究区,通过景观生态学原理构建区域景观胁迫分析指标,对比分析4个城市快速扩张区域在快速城镇化过程中表现出的景观格局特征,研究不同区域及城镇化背景下人工景观对耕地、绿/林地、水体和未利用地等自然景观生态安全格局的胁迫作用差异.结果表明: 2015年,通州、正定、塘沽和厦门4个城市扩张区的景观侵蚀指数分别为1.039、0.996、1.239和0.945,自然景观都表现出显著的被侵蚀程度;但不同城市区域的各类自然景观类型受威胁的程度不同,通州、正定和塘沽以未利用地和水域为主,厦门则以耕地和水域为主,4个城市水域威胁指数均超过0.743;内陆城市的水域和未利用地景观分离度指数均大于沿海城市,在空间上表现为沿海城市水体分布较内陆城市更聚集;相对于其他自然景观,未利用地和水域是受人工景观胁迫最大的两种自然景观.     

2003年中国省域社会－经济－自然复合生态系统生态位评价

在借鉴可持续发展和宜居城市等评价方法的基础上,建立了一套社会-经济-自然复合生态系统生态位评价的指标体系.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,而各子系统的生态位又包含若干单项评价指标.介绍了如何运用全排列多边形综合指数方法计算4个子系统的生态位和复合生态系统综合生态位,并对2003年中国31个省、自治区、直辖市的复合生态系统生态位做出了定量评价.结果表明:云南、海南、广西等省的资源生态位较高;海南、福建、湖北等省的环境生态位较高;上海、北京、浙江等省的经济生态位较高;上海、北京、天津等省市的社会生态位较高.综合生态位排在前三位的区域分别为广东、福建和海南.