区域生态安全预警指数——以辽河流域为例

生态安全不仅体现在某个时间段的状态上,还与安全隐患密切相关,区域生态安全是安全状态、隐患因素、演变趋势、时间、空间以及安全主体的函数.只有将其状态和隐患结合起来研究,才能科学而正确地对生态安全未来演变趋势做出判断,实现生态安全危险状态的预警.文章以辽河流域为例提出预警指数测算方法:①确立生态安全状态--隐患综合评价指标体系.②采用数学方法计算安全状态指数.③采用安全评价方法计算隐患指数.④根据多目标决策准则,采用状态指数和和隐患指数的并合方法计算预警评价的结果指数.评价结果与实地考察情况基本一致,可以为决策部门提供生态安全预警依据.     

生态安全格局构建及景观生态风险预测——以赛罕乌拉国家级自然保护区为例

自然保护区生态风险评价与预测对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。研究以赛罕乌拉国家级自然保护区为例,利用2000、2010、2020年三期土地利用数据,基于景观生态风险指数(ERI)评价研究区景观生态风险,结合最小累积阻力模型(MCR)构建生态安全格局,并借助斑块生成土地利用变化模拟模型(PLUS)模拟2030-2050年土地利用及景观生态风险演变状况,对研究区的风险管控与格局优化提出相应策略与措施。结果表明:(1)研究区景观生态风险呈北低南高的空间分布特征,以较低风险区为主,2000-2020年景观生态风险整体呈先下降后上升趋势; (2)重要生态功能"点"——56处生态源地、49个生态节点,"轴"——144条生态廊道,"面"——生态保育区、生态过渡区、合理利用区等3个生态功能区,共同构成了研究区的生态安全格局;(3)2030-2050年研究区主要以较低风险区为主,呈现北低南高的空间分布特征。从时空演变上看,2020-2050年赛罕乌拉国家级自然保护区景观生态风险呈下降趋势。研究成果可为自然保护区生态保护与治理提供决策参考。     

区域生态安全灾变态势分析方法——以辽河流域为例

在实际生产生活中人们关注的不仅是基于P-S-R（压力-状态-响应）框架的生态安全状态评价,而是未来生态安全灾变态势问题。灾变是由风险演变而来。存在生态安全隐患,就存在生态安全灾变的风险,生态安全隐患是生态安全灾变的风险源。生态安全灾变风险是指在一定区域内,由于各种隐患因素对人与自然环境复合生态系统可能产生的危害作用,从而使生态安全状态所承受的恶化和灾变的可能性,是人们不能确切把握且不愿接受的安全状态恶化的一种态势。以区域突发型生态安全隐患和缓发型生态安全隐患的危害作用为研究对象,采用生态风险评价和地理信息系统（GIS）分析技术相结合的方法,以辽河流域为实例探讨了生态安全灾变态势的理论与方法。     

基于GIS的沿海地区生态安全时空测度与演变——以大连市瓦房店为例

以大连瓦房店市2000年、2005年和2010年Landsat TM遥感影像(轨道号为120/32,120/33)作为数据源,在景观格局分析的基础上,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建沿海地区生态安全评价体系,在GIS格网技术下量化多源数据,创建区域生态安全格网数据库,采用加权-模糊隶属度评价方法进行生态安全状态评价,并通过空间统计学方法对研究区生态安全格局时空演变进行分析,揭示沿海地区生态安全时空演变特点。结果表明:12000—2010年瓦房店市生态安全指数平均值分别为0.4636、0.3878和0.3980,说明研究区生态安全恶化后又有缓升趋势,但西部沿海地区生态安全依然需要重视。2Moran's I从2000年到2010年分别为0.9015、0.8738和0.8703,表明瓦房店市生态安全指数在空间上存在较强的正相关关系,生态安全格局表现为高值区域倾向于与生态安全程度高的区域相毗邻,而生态安全程度低的区域倾向于与生态安全程度低的区域毗邻,2000—2005年表现极为明显。32000—2010年瓦房店市生态安全指数的块金值分别为0.0030、0.0007和0.0009,表明非结构因素对研究区生态安全空间分布影响效应逐渐增强,这与10年来瓦房店城市建设用地扩张、人类活动频繁的实际情况相符。CO/(CO+C)值也是先增加后减少,表明非结构因素对研究区生态安全空间分异的影响效应先增强后减弱,2005年以来随着大连市土地政策的实施与管理,城镇建设、人类活动等非结构因素对生态安全演变影响有所消减。     

渭干河-库车河绿洲景观生态安全时空分异及格局优化

渭干河-库车河绿洲(以下简称渭-库绿洲)是我国西北干旱区典型的荒漠绿洲区,维护其生态安全,是实现绿洲可持续发展的重要保障。以1997年、2006年及2016年3期Landsat TM影像数据为主要数据来源,构建渭-库绿洲景观生态安全评价模型,对近20年来研究区的景观生态安全时空特征进行分析。利用最小阻力模型,以水域、林草地为生态源地,将生态安全水平、海拔和坡度作为阻力因子生成最小累计阻力面,划分生态功能区,识别生态廊道和生态节点,从点、线、面综合视角进行景观格局优化。结果表明:(1)1997—2016年渭-库绿洲生态安全区域面积呈波动变化,相对安全区域面积在不断增加,临界安全、敏感和风险区域面积呈减小趋势,景观生态安全度在空间分布上由高到低呈内向外扩展的态势。(2)研究区景观生态安全的Moran′s I值分别为0.6479、0.7049、0.6587,景观生态安全值的空间集聚性呈先增加后降低的趋势;局部空间自相关主要以高-高聚集和低-低聚集类型为主,呈现出"同质聚集、异质分离"的特点。(3)景观格局优化中选取的生态源地占绿洲总面积的12.76%,构建的绿洲生态廊道基本贯穿整个研究区,关键廊道连接了绝大多数的绿洲生态源地,辅助廊道是连接没有与关键廊道连接的源地之间的通道,识别的生态节点主要分布在绿洲生态廊道的薄弱环节处,共计36个。将划分的生态缓冲区、生态连通区、生态过渡区、生态边缘区5个功能区和生态源地、生态廊道及生态节点景观组分相结合,并提出优化建议,以期为维持及进一步改善该绿洲生态环境提供科学依据。     

基于灾害视角的区域生态安全评价机理与方法——以辽河流域为例

随着人类活动对生态环境形成了巨大压力,频繁且类型众多的灾害构成对生态安全的现实或潜在的巨大威胁。目前人们主要针对确定性因素,基于"压力-状态-响应"(P-S-R)机理框架进行生态安全评价研究,评价结果反映区域总体的安全状态。但是在实际生产生活中人们关注的不仅是确定性因素的影响,还包括不确定性生态隐患因素的影响;不仅关注生态安全的现时状态,而且还关注生态安全未来的发展趋势。生态安全是动态性的,其演变过程、趋势和风险更重要。生态安全是地域性的,具体地域需要具体分析。针对生态安全特点和P-S-R框架研究的不足,研究结合地理科学和安全科学的基本理论,从灾害视角探讨了区域生态安全评价机理与方法:①根据评价对象各组成部分之间的相互关系与相互影响构建区域生态安全状态-隐患综合评价指标体系;②根据多目标决策乘法准则,提出状态-隐患耦合指数评价方法;③针对不同的安全影响要素空间递变特点以及数据的来源途径,探讨了"行政单元-动态格网"交互赋值技术;④以辽河流域为例,基于GIS网格技术进行了生态安全"可视化"空间差异评价。评价结果与实地考察基本一致,说明了这种研究方法具有一定的科学性,为制定区域生态化发展战略和规划提供了决策支持,也为建设生态安全预警系统奠定了基础。     

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。     

太湖流域生态安全格局构建与调控——基于空间形态学-最小累积阻力模型

构建生态安全网络是在快速城镇化和生态环境恶化的背景下保护生物多样性的重要举措。以典型跨界的太湖流域为地理研究单元,使用多源空间数据,采用空间形态学方法(Morphological spatial pattern analysis, MSPA)和最小累积阻力模型(Minimal cumulative resistance, MCR)以及地理学统计方法建立“生态源地-活动廊道-保护网络-阻力特征-分区调控”的生态安全模式。研究结果显示：(1)太湖流域20个具有保护生物多样性功能的生态源地主要分布在浙西区和湖西区,包括大型湖体和丘陵森林等;(2)流域内重要性廊道贯穿太湖连接大型湖体和森林,一般性廊道集中分布在浙西-湖西区,将生态源地两两相连;(3)根据节点-廊道-源地网络分布,参考生态阻力和生境质量的空间性特征,构建流域“四区一带”生态安全格局并提出分区管控措施,为经济发展快速但生境脆弱的太湖流域生态体系建设与生物多样性保护提供参考。     

基于生境质量的粤港澳大湾区生态网络识别

快速城市化导致我国出现局域生态退化、生态空间被大量挤占等问题,生态安全面临严重威胁,东部沿海地区尤甚。识别生态网络可以维护生态系统的完整性和稳定性,对于保障脆弱生态系统和城镇化程度高的区域生态安全具有重要意义。已有研究较少考虑生境质量变化对研究区的影响,以及确定生态廊道宽度的方法尚未成熟,准确性和空间精度存疑。使用InVEST模型对2000年、2010年和2020年粤港澳大湾区生境质量的时空演化特征进行研究,并基于形态学空间格局分析的景观要素识别选取生态源地,根据长时间序列的景观连通性和生境质量评估划分生态源地等级;运用电路理论方法提取生态廊道位置和宽度范围,以及判别生态“夹点”与生态障碍点。研究发现：(1)2000—2020年粤港澳大湾区生境质量总体呈下降趋势,并呈现从中心向边缘递减的空间格局态势;(2)识别出117个生态源地,包括7个一级生态源地,13个二级生态源地和97个三级生态源地,总面积2597.72km²,占大湾区的46.39%;(3)生态廊道共243条,其中,一级廊道104条,二级廊道139条,总长度1273.84km;(4)生态“夹点”88个、生态...     

大都市区生态源地识别体系构建及国土空间生态修复关键区诊断

构建生态安全格局是保障城市生态安全的必要手段,科学识别生态源地是构建生态安全格局的基础。以高度城市化的大都市区--上海市为研究对象构建生态源地识别体系,探究不同土地利用数据源与指标权重对生态源地识别的影响。在此基础上,基于最小累积阻力模型(MCR)与电路理论构建生态阻力面,识别生态保护与修复优先区域,对已有研究仅关注保护/修复的情况进行补充。结果表明：(1)自然生态本底仍是识别生态源地的重要指标,加入人类需求指标可填补已有研究对高度城市化源地识别针对性和丰富性的不足。生态系统服务格局、生态环境安全格局与环境友好格局权重为5 ∶ 2 ∶ 1时,源地识别效果最佳。(2)上海市生态源地空间和数量分布极不均匀,破碎化是首要问题。上海市现有(2017年)生态源地202个,共920.96 km²,占总面积14.53%,其中微型源地(面积<3 km²)数量高达82.67%。城市化水平影响生态源地分布,外环是源地数量与总面积的分水岭,郊环是源地平均面积的重要界线。(3)上海市以"面(源地)-线(廊道)-点(优先点)"组成生态保护网络,其中生态廊道442条,生态保护优先点306个,重要点线分布集中于中心城区边界。上海市生态修复优先区域325.47 km²,其中障碍点309.78 km²,需优化的非生态斑块95个(15.69 km²),大都市区的生态修复重点区域应聚焦于城市化扩散的阻力区域,且应多关注生态价值适中的草地与耕地。研究工作可为其他高度城市化区域,以及处于高速城市化发展进程城市的国土空间生态修复关键区识别提供借鉴与参考。     

区域协同视角下黄河流域生态安全格局构建

近些年黄河治理卓有成效,但因黄河生态底子薄弱,还存在生物多样性降低、生态系统不稳定和退化等问题。以区域协同视角构建黄河流域生态安全格局,主要贡献在于融合生态、经济和社会层面的集成数据为基础,从自然环境(地)、人类活动(人)和地物阻隔(人地耦合)三方面构建流域综合阻力评价体系,提出一个在黄河全流域地区构建生态安全格局的新框架。具体内容包括:①基于形态学空间格局和景观连通性进行黄河流域生态源地识别;②从自然环境、人类活动和地物阻隔三方面构建流域综合阻力评价体系,并对黄河流域生态安全进行分级;③结合最小累积阻力模型进行黄河流域生态廊道提取及战略点识别。结果表明黄河流域生态源地斑块数量为75个,面积为23.13万km²,占流域总面积的29.09%;流域高度安全区域面积为17.83万km²、中度安全区域面积为27.83万km²、较低与低安全区域面积为33.84万km²,占流域总面积的比例分别为22.43%、35.00%和42.57%;流域具有94条生态廊道,平均长度为37503 m,主要用地类型为草地和森林;流域生态战略点共有12个,主要分布于黄河流域东部,阻力值相对较高,容易成为影响黄河流域连通性的"瓶颈"。最后探讨生态安全格局构建对黄河流域整体生态保护以及现有《黄河流域生态环境保护规划》的影响,并从利用水资源评估体系优化生态源地的识别、基于电路理论结合指示性物种的迁移优化生态廊道和战略点识别,提出未来黄河流域生态安全格局优化建议,以期为构建面向流域国土空间生态修复的黄河流域资源时空配置,提供评价与优化的策略和方法;同时也为协同推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护,提供有效保证。     

耦合风险与服务的市域生态安全格局构建——以陕西省咸阳市为例

生态安全格局如何结合地域生态风险和地方生态需求进行构建,是该领域服务于国土空间治理并且能否有效应用的主要议题之一。本研究以咸阳市为对象,结合市域地貌形态、地域生态安全影响因素和景观特征,基于“源地”空间可达性和空间质量,融合形态学空间格局分析和生态抗性、生态连通性、生态系统服务价值综合评价结果,叠加生态梯度分析,以源地-廊道-节点的方式构建生态安全格局。结果表明: 咸阳市生态源地66个,总面积2506.65 km²,约占全市总面积的24.6%,主要分布于东北、西侧、中部山区;生态廊道106条,总长823.5 km,包括潜在廊道、水系、灌渠遗址、秦直道等自然与人文系统,沿生态源地向西北、南部渭河延伸;提升生态连通性的生态节点20处,主要分布于二道塬与旱腰带之间。     

干旱内陆河流域生态安全格局的构建及优化——以石羊河流域为例

生态安全格局识别及构建是保障干旱区生态安全、实现可持续发展的基本空间途径。石羊河流域是典型的干旱内陆河流域,其生态环境极为脆弱、敏感。基于石羊河流域生态本底特征,选取并定量评估水资源、生物多样性、水土保持和沙漠化4种生态系统服务,识别生态源地;以建筑物指数和植被净初级生产力为阻力因子,应用加权叠加法构建基本阻力面,并运用最小累积阻力模型及水文分析法识别生态廊道和生态功能节点,进行生态安全格局构建及优化。结果表明：（1）2005-2015年,石羊河流域生态源地增加,生态环境质量趋于好转,特别是下游民勤绿洲区及上游祁连山区源地面积增加明显。2005、2010、2015年生态源地面积占流域总面积的比重分别为16.7%、14.7%、19.8%;（2）2005-2015年,生态廊道明显增加,流域整体生态安全格局网络趋向复杂完善。2005年和2010年提取的生态节点都为36个,2015年的生态节点为35个,生态廊道从2005年的23条增加到2015年47条,部分潜在廊道发展演化为廊道;（3）基于2005-2015年生态安全格局分析,构建了以"二带区、三绿洲、五廊道、多中心"为核心的"绿洲廊道功能区"的优化格局模式,以期为石羊河流域生态环境治理与恢复以及区域可持续发展规划提供借鉴与决策依据。     

耦合生态系统服务供求关系的生态安全格局动态分析——以闽三角城市群为例

实现分区管理是缓解城市群生态安全空间差异的有利途径。基于供求理论构建了生态系统服务供求关系动态模型框架,并利用供给与需求的象限区划表征闽三角城市群生态安全格局;在不同的尺度变换上,运用价值单量修正模型、INVEST生境质量模型、景观指数模型、生态韧性模型、熵权法等方法综合测度城市群生态系统服务供求水平,实现生态安全格局的分区化;引入环境库兹涅茨曲线理论解析区域生态安全格局现状和成因;数据分析借助Arc GIS可视化表示。研究发现:(1)闽三角城市群存在50%区域属于生态安全高供给失衡区,其中70%属漳州市境内;32.14%属于高需求失衡区,集中于市辖区与沿海地区;17.86%属于双维度失衡区;未存在单元位于双维度共赢区上。(2)区域生态系统服务供给颇佳而需求滞后,城市群东南沿海区域与周边区域格局差异明显,供给(需求)呈现由沿海向内陆梯次增(减)的空间分异规律。(3)城市群尚处于生态安全库兹涅茨曲线的"两难阶段",同时导致了城市群生态安全格局空间异质性的产生。     

半干旱区县域生态安全格局构建——以临洮县为例

生态安全格局的识别与构建是保障半干旱区生态安全及可持续发展的重要途径。以西北内陆半干旱区黄土高原县级行政单位为研究对象,结合RS和GIS技术,在定量评估生态系统服务功能(生物多样性保护、水源涵养、土壤保持)和水土流失敏感性的基础上,识别生态源地,并利用最小累积阻力模型计算阻力面,构建临洮县生态安全格局。结果表明：(1)临洮县生态源地面积为243.79 km~2,占全县总面积的8.55%,生态源地集中分布在南屏山林区、马衔山兰州军马场、太石镇的水源保护区以及沿洮河的河谷农业区。(2)临洮县生态安全缓冲区划分为高、较高、中、低水平生态安全区四个类别,分别占总面积的12.71%、47.81%、32.51%和6.97%,不同生态安全区应采取不同措施以保障区域生态安全。(3)识别的234条总长为493.56 km的生态廊道,185条总长为551.26 km的辐射通道,以及74个生态战略节点共同组成临洮县生态安全格局。研究结果以期为半干旱区县域尺度生态安全格局构建研究提供相关参考,也将为临洮县国土空间总体规划和城市用地合理布局提供重要指导。     

基于生态系统服务与引力模型的珠三角生态安全与修复格局研究

随着我国城镇化的快速推进,大型城市群及周边区域的生态环境问题日益突显。为了促进区域生态保护、生态修复以及精细化生态管理,空间尺度上的区域生态安全和修复格局的识别必不可少。选取珠三角地区为研究对象。首先,基于InVEST生态模型计算区域关键生态系统服务,并根据SOFM神经网络模型识别以林地为主的36个生态源地,约占区域总面积的29.56%。其次,基于最小阻力路径模型识别141条关键生态廊道（1900 km）,10个承接生态流流动的生态节点以及2776 km²处于生态过渡地段的高优先级生态修复区。最后,依据引力模型判定的生态廊道重要性,将重要生态源地及其辐射区域整合形成东北部、西北部、东南部、西部和南部5个生态区。由此,提出以生态源地为核心、以生态廊道为主轴、以生态节点为承接点、以生态障碍点为修复区的珠三角区域生态安全和修复格局,并对各类别生态要素提出相应生态修复与管理措施,有利于解决大型城市群跨区域的共性生态环境问题。     

基于生态供需视角的生态安全格局构建与优化——以长三角地区为例

生态安全格局构建是保障区域生态安全与提升人类福祉的基本途径之一。以长三角地区为案例区,通过生境质量评估、生态系统服务重要性评价和景观连通性分析识别区域生态源地,在利用生态系统服务价值化方法辨别高生态需求区的基础上,运用最小累积阻力模型提取源地与高需求地之间的生态廊道,以构建并优化区域生态安全格局。研究结果表明:长三角地区生态源地总面积64911km~2,占全区的32.51%,主要分布于皖南和浙中;区域中高与较高生态需求斑块总面积占全区46.60%,主要位于上海市和江苏省;区域生态廊道总长度11188.85km,源间廊道主要分布于长江沿岸和区域南部,需求廊道主要位于区域东中北部。研究首次将生态需求评价纳入生态廊道建设框架,为生态安全格局构建提供新思路,结果可为生态空间保护规划提供参考。     

A modified drinking water quality index (DWQI) for assessing drinking source water quality in rural communities of Khuzestan Province,Iran

We reconsidered the Canadian Council of Ministers of the Environment Water Quality Index (CCME WQI) to achieve an efficient drinking water quality index (DWQI) for assessment of drinking source water quality in rural communities of Khuzestan Province, Iran in 2009–2013. In contribution with a panel of water quality experts, the CCME WQI was mainly modified by four changes: (1 and 2) assigning weight factors for input parameters and index factors, (3) modifying excursion concept for carcinogens and bioaccumulative pollutants and (4) removing effect of unequal measurements of input parameters. The DWQI characterizes the drinking source water quality through comparing the measured values of input parameters with relevant benchmarks. The DWQI score (from 0 to 100) classifies the water quality in five categories as poor (0–54.9), marginal (55.0–69.9), fair (70.0–84.9), good (85.0–94.9) and excellent (95.0–100). Based on the DWQI, the temporal changes of the rural drinking source water quality were not significant; while the spatial variations of the water quality were considerable across the province, so the DWQI scores in the northern counties were higher than that in the southern ones. At the county level, the highest and lowest average scores of the DWQI (±standard deviation: SD) were observed in Izeh and Shadegan to be 90 ± 5 and 69 ± 10, respectively. Based on the DWQI, proportions of the drinking water sources with the excellent, good, fair, marginal and poor qualities were determined to be 6.7, 59.1, 26.2, 7.8 and 0.1%, respectively. Turbidity and Ryznar Index (RI) were introduced respectively as the health-based and esthetic parameters with the most violations (22.7 and 63.2%, respectively). The results of the case study and sensitivity analysis indicated that the DWQI is a simple, flexible, stable and reliable index and could be used as an effective tool to characterize drinking source water quality.     

四川省大熊猫保护地生态安全及其时空演变

大熊猫是生态保护的旗舰物种,保护大熊猫及其栖息地具有重要的示范作用和科学价值。中国致力于建设以国家公园为主体的自然保护地体系,分析大熊猫保护地生态安全,为建立大熊猫国家公园提供理论依据,具有重要意义。以四川省为例,选取被划入或将来可能被划入大熊猫保护地的典型县域,构建大熊猫保护地生态安全评价指标体系,采用熵权法、层次分析法进行综合评价,并结合空间相关性分析,从时间和空间两个维度对大熊猫保护地生态安全状况进行时空动态分析。结果表明：（1）2003-2017年四川省大熊猫保护地生态安全综合指数呈波动性上升趋势,生态环境改善显著,但仍有部分县域出现不同程度的环境恶化现象。（2）各县域生态安全状况表现出较强的差异性,并且相邻县域生态安全指数存在显著的空间正相关性和空间集聚性。（3）大熊猫保护地生态安全与周边社会经济发展之间矛盾依然尖锐,相邻县域之间的经济发展和生态保护状况相互影响的作用明显,需联合治理,共同促进生态平衡,提高大熊猫及其栖息地保护效果。