实现城市可持续发展的系统转型

城市在为人类提供各种生态系统服务的同时,其发展中的各类问题限制着城市生态系统本身的可持续发展。首先概述了城市发展过程中面临的挑战,主要包括城市化过程中人与自然的关系问题及社会生态问题等;其次从可持续发展的内涵、社会-经济-自然复合生态系统和驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)的理论出发,分别从城市水供给和污水处置系统、消减城市废弃物排放、城市交通和区域规划、城市发展与粮食系统供求关系、城市清洁能源系统等5个方面对如何实现城市的转型进行了系统的论述。结合我国城市可持续发展的研究进展,指出城市的可持续发展问题不仅是城市自身的问题,也是城市与周边区域的协调发展问题。为此,文章提出必须基于五个"转向"来研究和建立城市化与区域生态的耦合和协调机制。     

林冠附生物在森林生态系统养分循环中的作用

1　引　言林冠是森林生态系统中重要的组成部分。由于认识上、技术上和其它方面的原因 ,过去一直都把林冠当作“黑箱”来研究。近 2 0年来 ,随着对林冠生物多样性、林冠附生物在生态系统功能过程影响认识和研究技术上的提高 ,对林冠附生物的研究已逐步从个体水平转移到系统水平上。林冠现在被认为是一个适宜于许多动植物种类生存的场所 ,其物种数量比原先所想象的更为丰富。通过对林冠的研究 ,促进了对天然林生态系统中养分循环的了解 ,以及林冠干扰或破坏对自然和人类活动的影响。其中林冠附生物质在森林生态系统养分循环过程中的作用和影…     

城市生态系统:人与自然复合

随着城市化快速发展,城市生态学进入了空前繁荣时期,一些新理念和新范式引起了广泛关注。从生态系统角度,分析了城市生态系统组分、结构、过程、功能和服务的特点,提出了城市生态系统研究的黑箱范式和结构-过程-功能-服务级联范式。重点分析了人与自然在城市生态系统的组分、结构、过程、功能和服务等方面上的不同角色,探讨了人与自然在城市生态系统组分上镶嵌、结构上融合、过程上耦合、功能上互补和服务上协同的相互作用机制,提出了城市生态系统研究的人与自然共同进化范式,即人类和自然相互作用和适应,推动了城市发展。这将为深入认识和研究城市生态系统提供重要理论支撑。     

城市生态用地的空间结构及其生态系统服务动态演变——以常州市为例

生态用地是城市社会-经济-自然复合生态系统重要的组成部分,为城市提供多种显著的生态系统服务。应用遥感、地理信息系统技术和生态系统服务评估等方法,针对城市生态用地的空间结构与服务功能演变科学问题,通过对常州市区1991、1996、2001和2006年4个时段遥感图像的处理与比较分析,揭示了常州市区15a来城市空间景观格局的演变规律,评估了由城市生态用地改变所导致的生态系统服务的变化。研究结果表明,1991-2006年间,常州市区生态用地占市区面积的比例由89.2%降低至65.1%。1991-2001年,林地、农田和水体的面积都呈不同程度的下降趋势。2001-2006年,林地面积增加基本回到1996年水平。常州市区生态用地主要为城市提供了农林产品生产、气候调节、涵养水源、水土保持、生物多样性保护等生态系统服务。在过去15a间,由于城市化占用生态用地,常州市区生态用地生态系统服务的经济价值总体降低了19.3%。其中,农田的生态服务价值减少最大,减少了32.3%。研究结果表明,常州城市空间景观格局演变与生态系统服务变化之间存在着密切相关性,研究可为城市生态系统服务强化、城乡土地利用规划与管理、城市可持续发展等提供科学方法与决策参考。     

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。     

城市生态系统休闲娱乐服务支付意愿及价值评估——以成都市温江区为例

城市生态系统为居民提供了供给服务、环境调节服务和休闲娱乐等精神文化服务。从现代消费选择理论出发,建立居民接受城市生态系统休闲娱乐服务支付意愿模型,采用Logit模型、Oprobit模型和实际调查数据,分析了居民对温江区城市生态系统休闲娱乐服务的支付意愿及影响因素,并运用CVM方法对其休闲娱乐服务价值进行了测算。结果表明:(1)居民支付意愿与支付数量在成都市区均低于温江区,两者支付意愿率分别为60.3%和69.1%,支付意愿值为127.1元/a和142.5元/a;(2)居民支付意愿和支付数量不仅是收入水平的体现,也是居民对城市生态系统内部基础设施服务和便利程度的主观评价,以及再次获取服务意愿等非经济因素的体现;居民受教育程度和再次获取服务的意愿对支付数量有负影响,这反映了人们对城市生态系统休闲娱乐服务认识与支付行为的偏差和"搭便车"的侥幸心理。(3)基于平均支付意愿,温江区城市生态系统休闲娱乐服务价值为4.1亿元,在城镇化不断推进和居民收入不断增加的背景下,城市生态系统具有较大的潜在休闲娱乐服务价值。最后,基于研究结论,提出了相应的政策建议。     

生态系统服务研究文献现状及不同研究方向评述

生态系统服务研究是生态学研究的前沿和热点。对生态系统服务文献发表情况和生态系统服务主要研究方向进行阐述分析。(1)通过Thomson Reuters公司ISI Web of knowledge 信息平台提供的Science Citation Index Expanded 数据库为数据源检索分析得到:生态系统服务研究从文献数量、作者、国家和机构上近年来都表现出陡增的趋势;最主要的研究国家为美国、英国、德国、澳大利亚和中国;涉及54 个学科,不同的国家侧重的研究领域不同;来自258 个期刊,55% 的文献集中在24 个主要期刊上,主要期刊平均影响因子5.976。(2)从生态系统服务评价方法、生态系统内部和生态系统外部驱动因素、基于生态系统服务的生态系统管理4个方面来评述生态系统服务的研究进展。其中生态系统内部驱动主要是指生物多样性和土地利用变化,生态系统外部驱动因素包括自然因素和人为活动。最后,对生态系统服务研究的发展做了展望。     

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…     

城乡结合部人-环境系统关系研究综述

城乡结合部往往是人-环境系统关系最严峻的地区之一.20世纪80年代以来,城市扩张在城乡结合部所引起的生态环境效应受到了越来越多研究者的关注.城乡结合部土地利用/覆盖变化的监测、模拟及其驱动力分析,自然与农业生态系统的演变与调控,以及环境污染等逐渐成为研究热点.众多研究证实了人类活动干扰下城乡结合部环境系统的脆弱性,生态退化和环境污染往往十分严重.城乡结合部环境系统的演变对人类社会经济系统的反馈影响也受到一些研究者的关注.研究认为城乡结合部自然和农业生态系统的丧失不仅危及到当地居民的生计,也对当地社会资本造成影响,并有可能引发一些社会矛盾.目前,针对城乡结合部人-环境系统关系的研究,多采用单学科的方法进行,系统的综合性研究还较少,难以揭示该区域人-环境系统错综复杂的交互作用关系;在研究尺度上,往往从宏观或中观尺度人手,研究城乡结合部的外部力量对环境系统的影响,微观尺度上的个体和地方力量很少被关注.未来有必要进一步加强该区域人-环境系统关系的跨学科、多尺度的综合性研究.     

生态系统质量及其状态演变的生态学理论和评估方法之探索

生态文明建设和生态环境治理是国家治理的基本任务之一,我国已经明确提出了提升生态系统质量和稳定性的目标。然而,生态系统质量的科学概念及其状态演变的评估理论和方法却是一直困扰学术界且尚未形成广泛共识的难题。本文在梳理生态系统质量的科学概念及其状态演变研究进展基础上,借鉴物质生产的产品质量、质量管理和质量评价概念,论述了生态系统质量概念及生态学理论基础,从生态系统的自然属性-社会属性-经济属性及其相互关系,生态系统组分-结构-过程-功能-服务-功效的级联关系,系统要素-系统-环境互馈关系,以及生态系统的状态波动-数量变化-质量改变的逻辑关系等视角,讨论了生态系统质量及演变的科学内涵,进而从自然资源环境系统、典型生态系统、区域宏观生态系统、生态工程效应/功效等方面,提出了多应用目标的生态系统质量变化评估的视角和方法。     

扬州城市生态系统影响因子分析

随着城市化进程的加快,城市生态系统受到一定压力,运用主成分分析法对城市生态系统影响因子进行研究。并以扬州市为例,从社会、经济和自然三方面选取指标,采集了2000～2008年的相关数据,利用主成分分析方法从32个指标中选取影响扬州城市生态系统动态变化的主成分,定量分析影响扬州城市生态系统变化的最主要的影响因子。结果表明,前三主成分累计贡献率为88.158%,包含了原始数据中大部分信息,能够代表原始指标进行分析。扬州城市生态系统主要影响因子分为两类:社会因素和环境因素。     

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.     

陕北黄土高原生态系统涵养水源价值的时空变化

在GIS支持下,采用水量平衡法、容量折算法等计算了生态系统涵养水源的物质量,采用成本核算、市场价格法等计算了涵养水源的价值量.结果表明:陕北黄土高原生态系统涵养水源量及其价值在1978-2000年总体呈先增加再减少的趋势.其中,1978-1990年生态系统总涵养水源数量从15.98×109t·a-1增加到19.19×109t·a-1,总涵养水源价值从10.71×109元·a-1增加到12.86×109元·a-1,年均递增率为1.39%;1990-2000年生态系统总涵养水源数量从19.19×109t·a-1减少到17.96 x 109t·a-1,总涵养水源价值从12.86×109元·a-1减少到12.03×109元·a-1,年均递减率为0.68%.陕北黄土高原生态系统涵养水源量及涵养水源价值在空间分布上存在一定的差异,呈现南北高、中部低的趋势.     

典型旅游城市生态系统服务时空演变及其影响因素——以黄山市为例

明晰社会-生态因素对旅游目的地生态系统服务时空格局影响,对实现区域旅游高质量发展和生态环境保护具有重要的现实意义。以典型旅游城市黄山市为案例地,剖析了黄山市2000-2020年的产水量、土壤保持、碳固存、生境质量、旅游休闲5类生态系统服务时空演变特征及其社会-生态因子的作用强度,旨在揭示生态系统服务的时空分异与旅游目的地经济发展之间的联系。结果表明:① 时间序列上,2000-2020年黄山市的产水量均值先增长后下降,土壤保持服务呈上升趋势,碳固存、生境质量和旅游休闲3项生态系统服务呈下降趋势;② 空间分布上,产水和土壤保持服务的高值区分布在黄山山脉和南部低山丘陵处,低值区广泛分布在中部和北部;碳固存、生境质量和旅游休闲服务除黄山风景区、黔县和新安江河谷盆地的数值较低外,其余区域高值区集聚明显。5类生态系统服务冷热点空间分布差异明显,但整体有重叠性。③ 影响因子方面,自然因子影响力最强,经济因子和旅游因子次之。然而,经济因子和旅游因子的影响力在不断提升,自然因子虽仍占主导地位,但解释作用在不断减弱。两两因子交互作用主要表现为非线性增强或者双因子增强的关系,即产生"1+1 ＞ 2"的效果。④驱动机制方面,旅游城镇化系统-土地系统-自然环境系统之间相互博弈又协同发展,共同影响黄山市生态系统服务。本研究为旅游导向型城市生态系统服务与旅游经济发展之间的积极互动提供理论支撑。     

人的生态位—调控者

大量的历史事实表明,人对生态系统的影响越来越强,逐渐占据了某个特殊的生态位。本文运用L.v.Bertalanffy一般系统论中“趋中心化”、“渐进机构化”思想,通过与细胞、个体进化过程的类比分析推理,演绎出人在生态系统中的生态位:它不仅仅是食物链上的一个环节,也是生态系统中的调控者。并在传统生态学的基础上,充分考虑人的特殊生态位,提出生态系统的四元结构:生产者、消费者、分解者和调控者。分析表明,人类的出现是生态系统演化过程中的历史必然产物;社会-经济-自然复合生态系统具有以人为中枢的双层结构的系统复合机制。     

辽西低山丘陵区生态系统退化程度的定量确定

1　引　　言恢复和重建辽宁省西部低山丘陵区退化生态系统一直是科研、管理和生产部门共同关注的焦点 ,很多学者从立地类型划分、树种抗旱性、混交树种的选择等方面做了大量的研究[4 ,6,8,9,11] ,而从生态系统演替的角度出发却研究得不够 ,本研究旨在尝试引入数量分类方法 ,用生境退化程度来定量地刻划生态系统的退化程度 ,以期对本区无林地植被恢复以及现有油松纯林的经营改造提供理论依据 .2　研究地自然概况与研究方法2 1　自然概况辽宁省西部地区位于 118°5 0′2 0″～ 12 0°15′Ｅ ,40°2 4′2 5″～42°34′2 0″Ｎ ;地貌特点是山…     

传统农业生态系统中桤木改良土壤效应研究综述

桤木(Alnus nepalensis)是一种重要的非豆科固氮植物,广泛分布于喜马拉雅山脉东部地区。在东南亚地区的传统农业生态系统中,多用桤木作为休耕树种,或将其与农作物间作。桤木根瘤固氮量随季节和年龄而变化,在桤木-小豆蔻(Elettaria cardamomum)系统中15年达到高峰(155 kg·hm^-2);桤木通过共生固氮对系统产生的氮增加量在纯桤木林中7年达到高峰(117 kg·hm^-2)。桤木与农作物间作可显著提高农作物的产量,桤木-小豆蔻立地上小豆蔻的经济产量是在森林-小豆蔻立地上的2.2倍。桤木休闲地的休闲效果明显好于自然休闲地,其地上部分生物量在休闲6年后是自然休闲地的4倍,N蓄积量是自然休闲地的3倍,P、K蓄积量是自然休闲地的2倍。桤木根系特征似乎最适合混农林系统,其细根生物量(FRB)集中于土壤剖面上层10 cm范围内,在此范围内,FRB在“树+农作物”间作条件下比在“只有树”条件下高5%;在两种立地条件下,60%以上的细根都分布于树干周围0.5 m内,大部分木质根(直径>0.5 mm)都分布于土壤上层0~10 cm处,长度都不超过1 m。桤木可加速系统的养分循环。桤木凋落物降解速率比非固氮植物快,并且与其它植物凋落物混合后的降解速率与自身凋落物降解速率一样快。在传统刀耕火种系统中,用桤木替代自然林休闲在3~6年内即可恢复土壤肥力,改善土壤理化性质,显著缩短休闲周期。该文综述了近30年来桤木在传统农业生态系统中改良土壤效应的研究成果,以提高人们对桤木的生态作用的重视程度,使人们更好地将桤木利用到农业生态系统中,达到发展山区农业和保护生态环境双赢的目的。     

数据驱动的社会-经济-自然复合生态系统研究:尺度、过程及其决策关联

社会-经济-自然系统是人类赖以生存和发展的复合系统,而数据驱动下的系统研究为加强生态系统的认知提供了新的增值导向。在新的数据语境下,社会-经济-自然复合系统呈现出一些新的特征,研究对象逐渐从单一要素向多要素耦合的方向转变,使支撑量化研究的数据体系更多样化、数据来源更广泛化、数据表达更具可视化,并呈现出研究尺度逐渐扩大化、研究对象更精细化的特征。在对数据的识别、表达和可视化的过程中,既要加强对时间、空间、结构、数量和秩序的耦合,也要注重与决策制定和地方服务的结合。新时期复合生态系统的未来研究方向应该从关键科学问题及支撑技术、尺度作用和多要素耦合以及地方和全球治理的科技支撑等方面展开,在数据的不断革新下,加强对多源数据、长期监测和时间序列的认知仍是需要深入研究的课题。开展复合生态系统的数据驱动分析,不仅能为生态系统的服务及可持续发展提供技术支撑,增强数据的长效共享机制,同时可为实现决策制定和信息传播等方面提供更多的价值支持。     

基于水文平衡的湿地退化驱动因子定量研究

作为地球上最为重要的生态系统类型之一,湿地与森林、海洋并称为地球三大生态系统。但是,近年来湿地生态系统退化速度远大于其他类型生态系统,开展湿地退化的定量评估分析研究对于湿地生态系统的保护和恢复具有重要意义。选择北京城市湿地为研究对象,利用卫星遥感数据分别提取得到1991年和2007年的湿地面积,基于湿地水量平衡理论和湿地水文方程方法,定量评估分析了导致湿地退化的原因和不同驱动因子的贡献率。结果表明:(1)与1991年相比,2007年北京湿地减少约6275.31 hm2,约占1991年北京湿地总面积的24.46%。显著退化区域主要发生在野鸭湖湿地和密云水库湿地,分别减少了约1377.69 hm2和4654.50 hm2。(2)引起湿地退化的自然驱动因子中,以降水减少、入境地表水减少和蒸发量增加为主,驱动湿地退化的贡献率分别为39.22%、14.05%和11.85%。引起湿地退化的人为驱动因子中,以城市扩展为主,驱动湿地退化的贡献率为3.42%,而技术进步所采取的节水措施等有利于湿地保护,贡献率为25.55%。     

基于生态系统服务供需的景感尺度特征分析和应用

自然生态系统与人类感知的交互作用是景感生态学关注的焦点,与生态系统服务的供需紧密关联。生态系统、生态过程、生态系统服务以及人的需求均具有一定的时空尺度特征,因此,由这些过程产生的"景感"也具有时空尺度特征,并依赖于这个过程的尺度特征相互作用。梳理生态系统服务供需关系与景感营造规划的尺度特征,探索二者相互联系,进而提出基于景感生态学理论,通过景感营造实现生态系统服务供需平衡的多尺度实现路径。从空间维度,体现从"社区-城市-流域-区域"的多尺度景感规划框架,从应用维度,体现从生态系统服务需求探索-关键指标体系识别-多源谜码数据感知-景感营造与规划设计的具体流程。通过多尺度的联合景感营造,调整自然供给水平与人类不同尺度的生态系统服务需求以期达到平衡,从而实现人类生存环境福利与居民福祉提升的目标。在此基础上,结合雄安新区规划建设实例,从多尺度景感营造的角度为城市绿色生态建设与可持续发展提出优化建议。主要结论：（1）基于"社区-城市-流域-区域"的多尺度景感分析框架,将景感要素与生态系统服务供需思想融入城市规划,在不同尺度上趋善优化,对于实现可持续发展城市规划和管理具有重要指示意义;（2）雄安新区规划设计需更系统和细致地考虑人类感知需求,通过多尺度景感营造设计,共同实现雄安新区的可持续发展与人居环境提升。其中,在社区尺度,需重点关注社区植被配置和居民的休闲游憩;在新区尺度重点关注绿地系统网络构建;在大清河流域尺度重点关注河流健康与水文调节;在京津冀区域尺度需注重山体通风廊道与生态屏障的构建与优化。