中国城市生态基础设施对碳排放量的影响

在碳达峰、碳中和的时代背景下,探究城市生态基础设施的碳减排效应对实现城市的可持续性发展、现代化发展具有重要的现实意义。选用中国2003-2019年中国214个地级市为样本,采用熵权法量化中国城市生态基础设施发展水平,构建空间计量模型研究城市生态基础设施发展对碳排放量的影响及其空间溢出效应。研究发现：（1）中国城市碳排放总量整体呈上升趋势,并且碳排放量较高的地区是人口密度较大的城市,以及传统工业城市。城市生态基础设施发展水平总体呈先下降,后上升的趋势,发展较好的城市分布在东部沿海地区,西北城市,中部省会与直辖市。（2）城市生态基础设施发展显著促进了本地城市和邻地城市的碳排放量,该结果通过稳健性检验。并且,城市生态基础设施的碳减排效应存在滞后性,城市生态基础设施在发展至12期时,具有显著的碳减排效应。（3）城市第二产业发展具有集聚效应,降低了邻地城市的碳排放量;城市对外开放程度越高,地区间贸易加速流动,促进了邻地城市的碳排放量。（4）与其他城市相比,西部地区城市、非省会城市和直辖市,以及资源型城市的生态基础设施发展显著促进了城市碳排放。（5）政策制定上,一方面应全力推进城市生态基础设施发展和第二产业转型,重视城市绿化覆盖、垃圾废水处理等设施建设。另一方面需特别关注西部地区城市、非直辖市和非省会城市、以及资源型城市,因地制宜,激发其生态基础设施建设动力,助推碳达峰、碳中和目标的实现。     

中国碳排放权交易政策对地区清洁生产意愿的影响

碳排放权交易政策的实施对于企业开展清洁生产,推动地区经济、社会、环境的可持续发展具有重要意义。基于2011—2017年中国省际面板数据,针对国家发改委"两省五市"碳排放权交易试点政策,运用双重差分法实证分析碳排放权交易对中国各地自愿开展清洁生产的影响。研究结果表明:(1)试点地区企业自愿开展清洁生产的比例平均比非试点地区要高出22个百分点;(2)碳排放权交易政策对当前自愿开展清洁生产比例较低的地区影响程度更显著;(3)碳排放权交易试点有利于地区环境的改善,试点地区PM_(10)、S0_2和NO_2的年平均浓度与比非试点地区相比,分别平均下降了0.0288、0.0170和0.0105 mg/m~3。这些结论有助于我国政府科学有序地实施碳排放权交易政策,提升各地企业开展清洁生产的意愿,改善地区空气环境质量。     

美国煤矿废弃地的生态修复

在对美国煤矿废弃地生态修复项目实地考察的基础上,结合相关文献资料,介绍了其煤矿废弃地生态修复的管理体系、资金来源及使用\\技术路线及保障措施。结合实例介绍了美国煤矿废弃地生态修复的工程措施,并重点介绍了"师法自然生态修复法"的新理念及其指导下的生态修复设计和生态修复工程建设。"师法自然生态修复法"是基于地形、地貌、水文、气象、气候等条件,模拟自然的生态修复过程。"师法自然生态修复法"将会对我国的生态修复产生积极而深远的影响。     

碳税政策对农业土地利用变化及其碳排放的影响

农业生态系统具有碳源和碳汇的双重特征,其在减缓气候变化中的重要性已得到国际社会的广泛认可。相较于技术手段的创新,碳税、补贴等经济手段被认为是较为简单、可行、易出台的碳排放减缓政策。采用气候变化综合评估模型-GOPer-GC模型,构建国际碳税情景,模拟分析了2008年至2050年碳税政策的实施对全球各区域农业土地覆被及土地利用变化碳排放的影响。模拟结果表明,情景2和情景3中全球农业土地利用变化累计碳排放分别达到49.6 GtC和23.1 GtC,明显低于基准情景的累计排放量51.9 GtC。这说明,实施碳税政策后,相较于将碳税收入用作一般性财政收入,将碳税收入补贴至农业部门在一定程度上减缓农业碳排放。此外,林业部门获取更多的碳税补贴时,多数区域农业土地利用变化碳排放规模大幅减少,主因是耕地变为林地、草地变为林地面积的增加。情景3中,中国的碳汇量较其他情景显著增加,主要来自耕地变为林地、草地变为林地,累计碳汇量分别达到1.7和3.7 GtC。因此,对于中国、美国、印度等大部分区域来说,碳税收入更多地补贴至林业部门有利于在整体上减缓农业碳排放,而欧盟、日本、东亚、马来西亚、印度尼西亚、俄罗斯、东欧地区,碳税收入平均补贴至种植业、畜牧业和林业反而具有相对更好的减排效果。     

长三角地区城市密度对碳排放绩效的影响效应与机制

城市密度是衡量城市各要素空间集聚程度的表征也是调控城市各要素资源分配效率的重要手段。过往主要围绕城市密度的物质形态测度来研究城市空间资源利用与环境问题,少有立足碳排放绩效的视角来研究城市密度的演变逻辑。立足生态效益中自然资源投入最小化与获得价值最大化的观点,从经济、社会、环境三个维度构建碳排放绩效综合评价指标,以长三角41个城市为例,基于标准差椭圆分析城市密度与碳排放绩效的时空演变及关联特征,采用地理加权回归模型与地理探测器相结合的方法,确定城市密度对碳排放绩效的影响效应及机制。结果表明:(1)城市密度与碳排放绩效均升高,城市密度增速减慢,而碳排放绩效增速加快;二者均呈东南-西北向发展且关联性不断增强。(2)城市密度分指标对碳排放绩效的影响效应存在时空差异,东南部多数城市各分指标影响系数增大且作用方向不变;西北部人口密度负向影响显著增强,经济密度的影响由负转正,而空间密度的影响由正转负。(3)城市密度与其他经济社会因素交互后对碳排放绩效产生影响,其中经济密度与产业结构协同作用对碳排放绩效的影响最大,且与因子独立作用相比,人口密度与其他影响因素的交互效应增幅最大。理清城市密度对碳排放绩效的影响效应及机制,可以为城市空间结构的合理优化提供依据。     

城市生态系统修复研究进展

城市生态系统是社会-经济-自然复合生态系统。城市生态系统修复的实质是协调好城市复合生态系统的自然过程、经济过程和社会过程之间的关系,促进复合生态系统的各方面协调高效可持续发展。以城市绿地、城市湿地、城市废弃地三类主要的城市生态空间为对象,论述了城市生态系统修复的研究进展,提出当前城市生态系统修复存在以人工修复技术为主、自然修复不足、机理和量化研究缺乏、理论和应用脱节、管理机制不健全、复合生态系统理论体现不足等问题。梳理了当前城市生态系统修复的研究热点,包括城市生态系统修复机理、城市生态资产与生态系统服务、城市生态系统质量和健康、问题导向的生态修复、面向人类福祉的生态修复、生态修复多学科融贯,以及新方法和新技术的应用等几个方面。提出了城市生态修复与管理的相关对策和建议,可为我国城市生态系统修复的研究和实践提供参考。     

海洋生物礁类型、生态功能及其生态修复

海洋生物礁是由具有造礁能力的海洋生物聚集而成的一种三维礁体结构,其形成改变了海底地貌、增加了不同尺度上的地形复杂性,为其他海洋生物提供了栖息地并维持了生物多样性。近年来,由于自然因素和人为因素影响,海洋生物礁受到了严重威胁,已成为海洋生态保护和修复领域的重要研究对象。综述了海洋生物礁的类型、生态功能及其生态修复的研究进展。根据形成海洋生物礁的优势造礁生物种类,将海洋生物礁分为海藻礁、海绵礁、刺胞动物礁、贝类礁和多毛类礁,其优势造礁生物分别是珊瑚藻和仙掌藻、钙质海绵和硅质海绵、造礁珊瑚、牡蛎、龙介虫。目前国内对海洋生物礁的全面了解相对较少,主要集中在珊瑚礁和牡蛎礁。海洋生物礁的生态功能主要有海岸防护、提供栖息地、净化水体、固碳作用和能量耦合等。全球变暖和海洋酸化等全球气候变化以及海洋污染、破坏性渔业捕捞、海岸工程、水产养殖和敌害生物等自然和人为因素对海洋生物礁构成了严重威胁。海洋生物礁的生态修复方法分为两类：在退化生物礁区投放造礁生物逐渐成礁,投放人工礁体补充造礁生物逐渐成礁。针对海洋生物礁保护和修复的需要,提出下一步应加强海洋造礁生物生态特征、海洋造礁生物种群丧失因素和海洋生物礁保护与...     

绥宁河生态修复对粒径分级叶绿素a的影响

通过对上海市的苏州河支流绥宁河治理段与非治理段水体叶绿素a分粒级分析,探讨了生态修复对水体粒径分级叶绿素a的影响．结果表明,非治理和对照以及治理采样点微型和微微型浮游植物叶绿素a占总叶绿素a的百分比均值分别为85．232、92．402和95．205％,其中微型浮游植物叶绿素a占总叶绿素a的百分比均值分别为78．460、87．943和87．211％,对全河叶绿素a的贡献平均为84．538％,是该水体叶绿素a生物量的最大贡献者;网采浮游植物对全河叶绿素a的贡献仅为9．054％．生态修复工程试验使网采浮游植物相对生物量减少,微型浮游植物相对生物量保持稳定,而微微型浮游植物相对生物量增多,对超微型浮游植物的影响不大,微型和微微型浮游植物对工程试验的反应最敏感．     

大气污染规制对城市空气污染的防治成效——基于准实验分析

以2003年实施的大气污染防治重点城市政策为准自然实验,运用双重差分模型从区域层面分析了大气污染规制对城市空气污染治理的影响,研究发现：（1）大气污染规制在1%的显著性水平下降低了重点城市的工业二氧化硫排放强度,工业二氧化硫排放量以及城市PM2.5年均浓度值。（2）大气污染防治重点城市政策实施后的9年时间内有效减少了12215.8万t城市工业二氧化硫排放量,并且使得城市PM2.5年均浓度改善2.97μg/m3,下降比分别达到了36.2%和8.5%,平均每年减少了3.7%的城市工业二氧化硫排放量并降低0.944%的城市PM2.5浓度值。（3）大气污染防治重点城市政策对于城市空气污染治理主要是通过减少能源消耗量、增加城市污染治理力度、促进规制地区产业结构转型升级和提升生产技术水平等渠道予以实现。     

北京市门头沟区工业废弃地生态修复工程的关键技术

随着改善城市环境质量、加强城市生态建设工作的呼声日益提高,工业废弃地的生态修复和环境建设工程越来越受到重视。以北京市门头沟区永定镇大砂坑生态修复二期工程为例,提出了这类工程的技术关键,首先是进行科学的规划设计,二是稳定坡体,三是建立排水系统,四是土壤改良,五是充分发挥植物的生态效益。重点论述了植物选择和种植中的有关问题,并结合该项目在前期立项、勘察、设计、施工中出现的一些问题进行了探讨和总结。     

Alien Invasions, Ecological Restoration in Cities and the Loss of Ecological Memory

After a community or ecosystem is lost, it may leave behind an ecological memory. The site history, soil properties, spores, seeds, stem fragments, mycorrhizae, species, populations, and other remnants may influence the composition of the replacement community or ecosystem to varying degrees. The remnants may also hold the site to a trajectory that has implications for ecological restoration. This is true in urban situations in particular where repeated disturbance has masked the history of the site. The ecological memory remaining may be insufficient for a site to heal itself; restoration activities are required to direct the future of the site. Conversely, in light of climate change and other rapidly changing environments, the existing ecological memory may be poorly suited to the new conditions and restoration projects need to create new and perhaps novel ecosystems. The loss of ecological memory facilitates the establishment of foreign invasive species. These invasives may eventually create a new stability domain with its own ecological memory and degree of resilience. To be successful, invasive species control must address both internal within patch memory of invasives and external between patch memory. Further research is necessary to document and conserve ecological memory for ecological restoration in response to future ecosystem changes.     

双碳战略背景下城市生态系统的碳汇功能与生物多样性可以兼得

“碳达峰、碳中和”是中国对世界的庄严承诺, 也是当前指导我国可持续发展的重要战略。碳排放的空间分布表明, 城市及其周边地区是最主要的碳排放区。随着我国的城市化进程不断推进, 如何有效减少城市碳排放、增加碳汇成为关系着双碳战略成效的关键问题。作为城市空间中唯一的自然碳汇, 城市绿地生态系统的固碳增汇作用日益突出。加强城市绿地的碳汇建设, 如果按照传统的人工营建思路, 只种植在当前情景下碳汇能力强的少数植物种则很可能会减少生物多样性。基于植物分配有限资源时存在权衡关系的生态学一般原理, 不仅选取当前情景下碳汇能力强的植物, 还要考虑适应环境变化、在未来环境下碳汇能力强的植物, 以及遭遇极端环境时有一定碳汇能力的植物。在此框架下, 选取恰当的植物多样性组合有望实现更好的城市绿地碳汇功能, 即环境稳定时碳汇能力更强, 环境变化时碳汇能力更稳, 出现极端事件时碳汇损失更小。具体的做法包括: (1)扩展绿地物种库信息, 纳入植物的碳减排能力、适应环境变化能力、应对极端变化能力等信息; (2)考虑植物在碳汇能力与应对气候变化能力之间的权衡关系, 将植物分成不同类型的组, 比如高碳汇低适应、低碳汇高适应; (3)根据不同城市的环境和未来气候变化特点, 因地制宜地选择恰当植物组合营建城市绿地; (4)开展城市绿地建设的全生命周期碳计量, 以近自然方式营建和管养城市绿地, 减少管护过程的碳排放。这些举措有助于实现城市绿地碳汇能力提升与生物多样性保护的双重目标。城市生态系统的‌结构与功能共赢, 对落实双碳战略和生态文明建设意义重大。     

呼包鄂榆城市群耦合空间碳排放生态网络构建

构建生态网络是维持景观连通性、提升包括固碳在内的生态系统服务功能的重要手段。为了更好地响应固碳增汇目标及其政策要求,有必要将空间碳排放因素纳入区域生态网络分析框架。选择高能耗、高碳排且生态脆弱的呼包鄂榆城市群作为研究区,采用生态系统服务和连通性分析识别生态源地,并结合电路理论和重力模型提取生态廊道,得到区域景观生态格局;通过获取夜间灯光数据模拟得到城市群栅格尺度碳排放空间格局,并与景观生态格局进行空间叠加,以此补充“生态-碳排”耦合节点和规划廊道,进而构建考虑区域碳排放空间格局的城市群生态网络。结果表明：1)仅考虑生态因素构建的区域生态网络东西两侧生态源地连通性不足,网络呈“中部阻断型”分布;2)区域碳排放存在明显空间特征,高值区出现在人为生态扰动显著的中部矿产资源开发区和主要城镇地区;3)通过耦合区域碳排放格局,补充了23个“生态-碳排”耦合节点和67条规划廊道,生态网络结构由树状转变为蜂巢状,网络闭合度、线点率和连接度分别提升了92%、30.48%和27.45%。因此,通过耦合空间碳排放因素改进的生态网络构建方法,对于提高生态网络的多功能性和稳定性,以及促进以增加碳汇能力为目标的生...     

Opportunities and Challenges for Ecological Restoration within REDD+

The Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation (REDD+) mechanism has the potential to provide the developing nations with significant funding for forest restoration activities that contribute to climate change mitigation, sustainable management, and carbon‐stock enhancement. In order to stimulate and inform discussion on the role of ecological restoration within REDD+, we outline opportunities for and challenges to using science‐based restoration projects and programs to meet REDD+ goals of reducing greenhouse gas emissions and storing carbon in forest ecosystems. Now that the REDD+ mechanism, which is not yet operational, has expanded beyond a sole focus on activities that affect carbon budgets to also include those that enhance ecosystem services and deliver other co‐benefits to biodiversity and communities, forest restoration could play an increasingly important role. However, in many nations, there is a lack of practical tools and guidance for implementing effective restoration projects and programs that will sequester carbon and at the same time improve the integrity and resilience of forest ecosystems. Restoration scientists and practitioners should continue to engage with potential REDD+ donors and recipients to ensure that funding is targeted at projects and programs with ecologically sound designs.     

Urban ecosystems and the North American carbon cycle

Approximately 75–80% of the population of North America currently lives in urban areas as defined by national census bureaus, and urbanization is continuing to increase. Future trajectories of fossil fuel emissions are associated with a high degree of uncertainty; however, if the activities of urban residents and the rate of urban land conversion can be captured in urban systems models, plausible emissions scenarios from major cities may be generated. Integrated land use and transportation models that simulate energy use and traffic‐related emissions are already in place in many North American cities. To these can be added a growing dataset of carbon gains and losses in vegetation and soils following urbanization, and a number of methods of validating urban carbon balance modeling, including top down atmospheric monitoring and urban ‘metabolic’ studies of whole ecosystem mass and energy flow. Here, we review the state of our understanding of urban areas as whole ecosystems with regard to carbon balance, including both drivers of fossil fuel emissions and carbon cycling in urban plants and soils. Interdisciplinary, whole‐ecosystem studies of the socioeconomic and biophysical factors that influence urban carbon cycles in a range of cities may greatly contribute to improving scenarios of future carbon balance at both continental and global scales.     

The Two-Culture Problem: Ecological Restoration and the Integration of Knowledge

The terms “ecological restoration” and “restoration ecology” are frequently interchanged. Restoration ecology is the suite of scientific practices that constitute an emergent subdiscipline of ecology. Ecological restoration is the ensemble of practices that constitute the entire field of restoration, including restoration ecology as well as the participating human and natural sciences, politics, technologies, economic factors, and cultural dimensions. This paper is motivated by the concern that the broader practice of restoration may become narrowed over the next decade as a result of zealous attention to scientific and technological considerations, and that restoration ecology will trump ecological restoration. Scientific and technological acumen is necessary for successful restoration, but insufficient. Maintaining a broader approach to restoration requires respect for other kinds of knowledge than science, and especially the recognition of a moral center that is beyond the scope of science to address fully. An example of integrated restoration is presented: the ecological and cultural restoration of Discovery Island (near Victoria, British Columbia, Canada) by the Lekwungen people (Songhees First Nation).     

城市碳代谢过程研究进展

碳代谢过程分析是城市代谢研究的重要环节,而通过土地利用/覆盖的空间调整优化城市碳代谢过程已成为区域可持续发展的关键。利用城市代谢思想,本文综述了城市碳代谢过程核算、碳代谢网络模拟、碳代谢过程与土地利用/覆盖变化关系分析、碳代谢空间格局演替等方面的内容,并指出了当前研究中存在着空间属性表达缺乏、核算/模拟结果较难直接应用于实践调控、自然和社会经济代谢过程难以并重考虑等问题。在此基础上,提出了此领域未来发展预期:(1)基于土地流转,将碳排放/碳吸收垂向流映射到碳存量变化的水平流,以"存量"变化推导出网络"流量"分布,实现节点、流互动关系的空间表达,构建时空维度碳代谢网络模型;(2)强调自然节点在城市碳代谢网络中的重要作用,形成社会经济节点与自然节点并重的生态网络模型,有效服务于城市规划及设计。     

长三角城市群碳排放与城市用地增长及形态的关系

城市是一种重要的碳源,城市扩张过程中的用地面积增长和空间特征变化均会影响城市碳排放。分析1995—2015年长三角城市群碳排放重心转移,查明碳排放和城市用地增长的脱钩状态时空变化,并通过构建面板数据模型探究城市形态对碳排放的影响,得出以下结论:(1) 1995—2015年长三角城市群碳排放重心经历了西南向-西北向-东南向-西北向的转移过程,这种转移过程与其相应时期内部分城市的工业发展与产业结构调整有关;(2) 1995—2015年,长三角城市群碳排放与城市用地增长的脱钩状态存在着显著的时空异质性。研究区由以扩张负脱钩为主变化为以弱脱钩为主,2005年以后,区域之间的脱钩差异开始缩小,总体来看研究区脱钩状态趋向于同质。至2015年,近70%的城市已达到了脱钩,其中上海等城市实现了强脱钩;(3)连续完整的地块在区域内的主导程度会对城市碳排放产生负向的影响,而城市用地斑块的破碎化程度和聚集程度对碳排放有着正向的影响,且相对而言,聚集程度的正向影响更为显著。     

基于二元水循环效率提升的城市湿地修复策略

城市湿地对人地系统的水循环调节起着关键作用。随着城市的发展,水资源短缺问题日益突出,探讨湿地在缓解城市水资源危机中的作用具有重要意义。基于“自然-社会”二元水循环理论,综合分析了我国城市用水量在全国总用水量占比急剧增加的现状,以及城市水循环效率低下的重点问题;基于城市水循环途径的取水、输水、用水、排水和回水五个阶段,系统提出湿地的保护恢复有助于改善城市水资源利用状况,增强城市湿地空间优化配置和水资源可持续利用的协同效应;充分考虑城市生态空间整体优化及湿地布局,全面阐释在城市国土空间规划指导下,通过增加城市水循环中社会水回归容量和缩短社会水回归距离,提升城市水循环效率,充分发挥湿地生态工程对城市水循环优化的调控作用;最后,兼顾城市中长期规划发展的协调性、适应性,探讨了湿地保护修复以提升水循环效率的策略,包括多功能水源地建设、缩短汇水距离、多级净水、营建小微湿地以及构建自循环理念的再生系统等具体措施,为城市湿地资源空间规划的整体布局提供重要依据,对促进城市水资源可持续利用和建设人与自然和谐共生的韧性城市具有重要意义。