基于DPSIR模型的森林生态安全时空间变化研究——以浙江省79个县区为例

森林生态安全对于维持生物多样性、促进经济可持续发展、保障人类生存具有重要影响,本文主要探讨森林生态安全的影响因素以及森林生态安全指数时间与空间变化情况,以期为提高浙江省森林生态安全状况提供理论参考。基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应,Driving force-Pressure-State-Impact-Responses)模型,运用专家法、熵权法等确定浙江省森林生态安全指数,从县区角度对浙江省2000—2015年森林生态安全指数进行计算与分析,并通过绘制森林生态安全指数空间分布图观察森林生态安全空间变化状况。研究结果表明:(1)响应指标权重最大,政府政策作用显著,财政支持效果明显。(2)浙江省森林生态安全等级为较安全,森林生态安全指数分布在0.4—0.5之间,呈现波动式上升趋势。(3)状态指标的影响最明显,其次是压力指标、影响力指标、驱动力指标与响应指标;天然林面积减少是造成状态指标作用下降的主要原因;响应指标受其他指标的相互作用,上升趋势明显;经济发展一定程度上抑制了浙江省森林生态安全环境的改善与指数的提高。(4)浙江省森林生态安全指数地区分布不均匀,西南部地区森林生态安全指数高于东北部地区,县区指数差异明显,受自然环境与经济发展的双重影响。针对上述时空变化情况得出,浙江省应加大政策的扶持力度,增加林业生态建设投资;加快产业转型,实行循环经济,延长企业产业链;加强森林保护区的建设力度,制定相关条例规范人们行为的对策建议。     

中国县域森林生态安全指数——基于5省15个试点县的经验数据

生态安全与国防安全、经济安全、金融安全等已具有同等重要的战略地位,并成为未来社会经济安全的主要约束。森林作为陆地生态系统的主体,其安全程度将影响地球的生态平衡,并决定人类社会经济的可持续发展和未来资源的永续利用。基于森林生态系统与人类社会系统交互的内在机理,从森林生态的自身状态(生态状态指数ECI)与人类活动产生的压力(生态压力指数EPI)两个视角全面考量森林生态系统的安全程度,在此基础上提出森林生态安全状态—压力框架模型,最终设计了森林生态安全指数(ESI)的方法体系。为验证森林生态安全指数理论,本研究选取了5省15个县为森林生态安全评价试点县域,对其1999—2013年森林生态安全状况进行评价,以期为县域森林生态安全评价以及在空间和时间维度上的对比研究提供帮助。     

我国省域森林生态安全评价及差异化——基于生态文明建设背景

生态文明是我国"五位一体"总体布局的重要内容,将直接引领我国生态环境保护与建设的大略方针,而森林作为生态文明建设中最本质和最重要的物质基础,其生态安全状况显得尤为重要。基于生态文明建设背景,从省域层面分析森林生态安全状况,沿用PSR模型构建森林生态安全评价指标体系,对2007年、2011年和2014年各省级行政区森林生态安全状况进行评价和对比。结果表明:森林资源状况是各省(市、自治区)森林生态安全状况存在差异的最主要原因;森林生态状态对森林生态安全评价影响最主要,森林生态压力影响次之;生态文明建设前期,我国各省级行政区的森林生态安全状况均呈上升趋势,生态文明建设后期,大部分省(市、自治区)森林生态安全状况出现下降趋势。同时,针对各地区森林资源的不同状况,提出了提高森林生态系统安全性的建议。     

西南岩溶区广西生态安全及资源利用效率

构建了基于生态足迹理论的生态安全综合评价模型,然后基于生态安全评价指标,把数据驱动下动态计量经济学的单位根检验和与协整分析模型引进到生态安全与资源利用效率之间的动态均衡关系的研究中来。以西南岩溶区广西为例,首先采用生态足迹理论方法来测算1990～2003年广西生态安全的生态足迹、生态承载力、生态盈亏及生态压力指数,然后采用动态计量的协整分析方法对广西区域资源利用效率与生态安全状况诸指标之间的长期关系进行了协整分析。结果显示,广西生态足迹呈不断增加趋势,生态承载力呈不断下降趋势,出现了严重的生态赤字,生态足迹压力增幅明显,从临界安全状态发展到不安全状态;资源利用效率不高与生态安全指标之间呈现一种长期稳定的趋势,这表明岩溶区广西的资源利用效率不高,生态安全形势不容乐观,需要及时采取应对策略与措施加以调控。     

基于生态足迹的洪雅县生态建设评价

基于生态足迹理论, 通过对洪雅县人均生态足迹、人均生态承载力和人均生态赤字或盈余的估算, 按照全球标杆生态安全评价等级标准, 以可更新资源生态压力指数、生态可持续指数、生态占用指数、生态经济协调指数和可持续发展指数所构成的生态安全评价指标体系, 对洪雅县近10 年(2005-2014)来的生态安全状况进行评价研究, 结果表明: 洪雅县人均生态足迹具有振荡性下降趋势, 人均生态承载力有略微增长, 平均值在0.8 hm²·cap^-1 以下, 全县整体处于生态赤字状态。近10 年来该县, 可更新资源生态压力指数从0.46 下降到0.38, 属于很安全状态 ; 生态可持续指数逐年上升, 但值均<0.2, 从强不可持续状态转变为中不可持续状态; 生态占用指数介于1.01-2.00 之间, 属于稍富裕状态; 生态经济协调指数后期略有上升(从0.36 上升到0.43), 均<1.00,处于协调性很差; 可持续发展指数略有下降(从0.49 下降到0.43), 跨持续性稍好和较好两个等级。根据评价结果来看, 洪雅县应着力于生态建设、环境保护, 发展绿色农业、循环农业, 抚育林木, 实现洪雅县经济发展模式由粗放、消耗型向集约、节约型转变, 提高区域可持续发展能力。     

省域森林生态安全评价——基于5省的经验数据

生态安全是国家安全体系的重要组成部分。面对严峻的生态环境形势,以及大气污染、水污染、土壤污染等严重的生态环境问题,改善生态环境的需求和呼声越来越迫切。作为陆地生态系统的主体和重要资源,森林是人类生存发展的重要生态保障,森林关系国家生态安全。基于森林生态系统与自然、人类社会系统的交互关系,从森林资源状况、地理气候条件、地区社会经济压力、人类管护响应状况四个方面构建省域森林生态安全评价指标体系,并建立森林生态安全指数模型。选取我国五个具有代表性的省份:贵州、湖北、浙江、吉林、青海作为试点省份,对其2004—2014年的森林生态安全状况进行评价和对比。结果表明:影响森林生态安全状况的最主要因素是森林资源类因子,在研究期内,5省森林生态安全状况大体上处于改善状态,但省与省之间森林生态安全状况差异显著,吉林省在研究期内森林生态安全整体状况最好,青海省森林生态安全状况较脆弱。在发展经济的同时,应该加强造林,重视对森林资源的管护,尤其要注意对天然林的保护,维护森林生态安全。     

基于均方差决策法的淮北市生态承载力评价

生态弹性力、承载媒体支撑力、承载对象压力是生态承载力的三个重要要素, 分析这些要素的变化特征是评价区域可持续发展状态的有效手段。从生态承载力的三个要素着手, 构建淮北市生态承载力评价指标体系, 采用均方差决策法确定评价指标权重, 利用多元逐步回归分析进行因子筛选, 定性分析2010—2016年间淮北市生态承载力变化状况。结果表明: 淮北市在2010—2016年间, 生态弹性力具有明显的上升趋势, 指数由2010年的0.2570升高至2016年的0.9126, 2012年以后一直处于中级到较高级的自我维持和调节状态; 承载媒体支撑力整体稳步上升, 指数由0.2592上升到0.7212, 表明淮北市生态系统的支撑能力在2012年以后一直处于中级到高级的水平; 承载对象压力指数的变化趋势与承载对象压力的变化趋势相反, 表明承载对象的压力呈先增加后减少而后又迅速增加的趋势; 生态承载力具有波动上升趋势, 2012年后一直处于中到高的承载状态, 表明淮北市生态承载能力有良好的发展趋势, 但依赖煤炭开采的发展模式导致的资源耗费、环境污染等问题仍然制约着“自然—经济—社会”复合生态系统的协调发展, 向生态型城市转型势在必行。     

北京市森林生态安全预警时空差异及其驱动机制

主要探讨森林生态安全预警指数演化的时空格局变化及其驱动力机制,以期为推进北京市森林生态安全决策提供理论参考。基于森林生态安全预警指标体系,运用SD模型从区县尺度对北京市2009—2015年森林生态安全预警的时空差异进行分析,并对2015—2030年森林生态安全演变趋势进行预测。结果表明:(1) 2009—2030年,北京市森林生态安全整体呈改善态势。其中,2009—2015年,北京市森林生态安全预警指数呈略有下降态势,但下降速度有限; 2016—2030年,预警指数呈上升趋势。(2)各区县内部差异显著,5个区县的森林生态安全预警指数有所下降,其中海淀区下降幅度最大。2016—2030年,各区县中除海淀区外,预警指数均小幅上升,森林生态安全状况有所改善;但石景山区仍为巨警,海淀和朝阳区为重警。(3)空间上,森林生态安全预警指数从功能拓展区到城市发展新区及生态涵养区,呈现出由低到高的变化趋势,其低值区随着城市化进程的加快而逐渐扩大。生态涵养区的森林生态安全状况明显优于其他地区,发展新区的森林生态安全改善显著,功能区个别地区则有退化迹象。(4)北京市森林生态安全预警指数时空演变特征主要受森林资源、社会经济、自然环境和林业政策等多种因素的综合影响,因而出现森林生态安全演进的阶段性及其区域性差异。     

基于PSR方法的区域生态安全评价

生态安全是指一个社会的资源、环境系统能够满足经济、社会需要的同时,又不削弱其自然储量的状态。目前,广泛使用的"压力-状态-响应"(PSR)模型及层次分析法(AHP)存在一定的局限性,尚需要改进。以PSR模型为基础,选择北方针叶林、疏林、农田、荒漠灌丛、沙漠5类生态系统作为区域生态安全评价的参考系,提出了"主观能动响应力度"、"实效响应力度"的概念,综合应用了生态足迹、能值理论给出了计算生态状态指数、响应指数、压力指数的新方法,提出了计算区域生态安全指数的数学模型,增强了评价的客观性、可比性、通用性。以山东省长岛县为例,研究了生态状态、响应、压力之间的作用关系,绘制了生态安全指数的变化曲线,从时间尺度上(1990-2005年)评价生态安全的现状和发展趋势,推导出生态安全状况不断得到改善的必要条件。结果表明:虽然长岛县植被覆盖面积逐年增加,但是生态安全状况却没有得到明显改善,呈下降趋势。因此,植被存量,尤其森林植被的存量在增强生态安全等级上发挥着重要作用。从增加植被存量、加大生态恢复力度和减少生态压力方面提出了改善区域生态安全的建议与对策,为长岛县生态安全管理提供科学依据和指导。     

黄河流域森林生态安全等级评价与时空演变分析

森林承担着保持水土、防风固沙等重要作用,黄河流域作为我国重要的生态屏障与经济带受到人们广泛关注,但是缺乏特定区域的森林生态安全研究是国内外相关研究的主要差异。因此以黄河流域9省69个地区为研究对象,运用熵权法与空间相关性计算分析黄河流域森林生态安全指数。得出以下结论：(1)森林承载力指标中天然林比重最大,权重为0.0800。社会经济压力指标中政府林业投资额占比最大,权重为0.1189。(2)9省的森林生态安全指数呈上升趋势,9省排序依次是宁夏>陕西>山西>四川>甘肃>内蒙古>山东>河南>青海。从全域来看,黄河流域南岸森林生态安全指数值高于黄河流域北岸,黄河流域中东部地区森林生态安全指数值高于西部地区。(3)黄河流域森林生态安全指数呈现显著的聚类分布,森林生态安全指数值高-高集聚区域主要分布在中部地区与东部地区,低-低集聚区域主要分布在青海省西部地区。因此,提出以下对策建议：(1)针对空间分布特征：(1)黄河南岸需要防范森林火灾、森林病虫害等,同时可以适当发展林产品贸易与森林旅游等产业;(2)黄河北岸应加强植树造林与林业工程建设,加强森林抚...     

内蒙古生态安全时空演变特征及驱动力

生态安全是平衡社会经济与自然环境协调发展的重要保障,评价生态安全时空演变及驱动因素,对区域生态安全格局构建及可持续发展意义重大。基于本土化参数的生态足迹模型对1990-2018年内蒙古地区各盟市生态足迹、生态盈亏及生态压力指数进行测算,采用熵权法构建综合指标体系,计算生态安全指数,评价区域生态安全及可持续发展状况,结合空间分析揭示其时空演化规律,并解析驱动因素。结果表明：1）研究期间内蒙古总体上呈"供不应求"的生态赤字状态,但生态承载增速大于生态足迹增速,2018年较1990年人均生态足迹和人均生态承载力分别提高了0.9-5.8倍和1.5-10.8倍,生态安全指数由大于5.0的不安全状态转变为小于4.0的安全状态,生态系统总体呈向好趋势发展。2）研究期间内蒙古地区生态足迹呈"东高西低"分布,生态承载力呈"中间高,两翼低"分布,生态安全重心向东北方向转移。3）经济水平、消费支出、产业结构是内蒙古地区生态安全及可持续发展的驱动因素,地理位置和气候因素是导致其空间差异的主导因子。     

海岛城市化过程中的生态安全动态评价与驱动力分析——以平潭岛为例

随着海岛城市化进程的不断加速,海岛的开发建设与生态安全的矛盾日益突出,客观评价平潭岛开发建设中生态状况的动态变化及驱动力分析,对促进平潭岛社会经济与生态环境的协调发展具有重大意义。选取平潭岛2001年作为生态安全状况评价对比基准年份,另选取2005—2015年的自然与社会经济指标数据构建了平潭岛生态安全评价DPSIR评价指标体系。采用综合指数法发现驱动力因子、影响因子在评价年份中动态变化较为平稳;压力因子、状态因子动态变化趋势较为相似,响应因子在2009年设立综合试验区之前动态变化较为平稳,但是2009—2012年波动最为明显。响应因子、压力因子、状态因子对生态安全指数产生重大影响,其中响应因子是关键因子,对生态安全指数有决定性影响。平潭岛的生态安全状态总体呈上升趋势,2001年、2005—2009年生态安全状况总体上较为平稳,而设立综合实验区以来的2009—2011年期间生态安全指数上升幅度最为明显,尤其是从2011年开始,生态安全指数达到0.7612,生态安全状况由2010年的临界进入了良好,后续2012—2015年呈现略微下降的平稳状态。进行相关因子分析发现状态指数、驱动力指数、响应指数与安全总指数的相关系数较高并且响应指数大于压力指数相关系数;通过主成分分析与通径分析发现2011年与2015年的主成分综合得分最高,分别为1.5277与1.1974,响应因子对平潭岛生态安全状况起到决定作用,其中交通运输投资比率、卫生社会保障投资比率、公共设施投资比率对平潭岛生态安全状况产生直接与间接的影响较大。研究可以丰富海岛环境评估的实证案例与相关理论体系,同时为国内海岛城市化进程的生态安全评估提供借鉴。     

基于生态足迹的阿拉善地区生态安全评价

生态安全关系到一个地区的资源利用以及社会经济发展的可持续程度。基于生态足迹法核算阿拉善地区1990—2017年生态足迹和生态承载力,运用区域生态赤字、生态压力和万元GDP生态足迹指数评价阿拉善地区生态安全及可持续发展状态。结果表明:研究期间阿拉善地区生态足迹与生态承载力均显著上升,生态足迹和生态承载力分别提高4倍和8.5倍;虽然研究区在研究期间生态承载力增速远高于生态足迹,但总体上区域生态足迹仍大于生态承载力,表现为生态赤字;近30年阿拉善地区生态压力呈下降趋势,生态压力指数由1.57下降到0.81,下降了48.40%;研究期内阿拉善地区万元GDP生态足迹指数显著下降,由0.72下降到0.02,下降95%,表明研究期间该区域资源利用效率显著提高。相关分析结果表明城镇化的推进以及居民的收入水平通过影响生态足迹及生态承载力驱动生态安全。从生态足迹与生态承载力核算角度分析,阿拉善地区社会经济发展目前尚处于非可持续状态,而区域生态承载力以及区域资源利用效率已有大幅提升,可更新资源的生态承载力仍低于区域生态足迹,区域生态安全问题仍需高度重视。     

基于物元模型的汾河流域土地生态安全评价

土地生态安全关乎人类生存与发展,是土地资源可持续利用的核心。研究土地生态安全对于揭示区域内土地利用安全特征,促进人口、资源与环境的协调发展具有重要意义。本文以汾河流域为研究区域,根据"压力-状态-响应(PSR)"模型,构建土地生态安全评价指标体系,采用层次分析法和熵值法确定指标权重,运用物元模型对汾河流域土地生态安全状况进行评价。结果表明:2006年汾河流域土地生态安全状况处于"向安全转化"状态,2012和2017年均处于"向较安全转化"状态,整体发展状况较稳定; 2006—2017年,景观破碎度、人均水资源量和河网密度是制约区域土地生态安全水平的主要因素; 2017年处于"安全"状态的县(市/区)占15%,多数集中在上游,上游土地生态安全水平整体高于中下游地区。     

港湾快速城市化地区景观生态安全评价——以厦门市为例

以压力-状态-响应(PSR)为概念框架构建厦门景观生态安全评价指标体系,以TM遥感影像为基础数据元,对可空间插值指标进行格网采样空间插值,对不可空间插值指标进行专家赋值,采用RS和GIS相结合的技术,通过空间叠加得到厦门市2003年和2006年的景观生态安全综合指数,以揭示厦门市区域景观生态安全的空间分布规律.研究结果表明:(1) 2003年厦门景观生态安全度平均值为0.586,处于中等安全水平,2006年平均值为0.650,处于中高安全水平,区域景观生态安全度整体水平在小幅度提高;(2) 各行政分区2006年较2003年数值均有所提高,2003年其安全度自高向低排序依次是同安>翔安>思明>海沧=集美>厦门海域>湖里,2006年其安全度自高向低排序依次是同安>思明>海沧=翔安>集美>湖里>厦门海域;(3) 景观变化压力指数2006年较2003年有所提升,但是景观生态安全调控力度也在加大,缓解了城市化过程对区域景观生态安全的压力和影响.     

中国城镇化对森林生态安全的影响

森林关系国家生态安全,城镇化已经成为中国的一个重要发展战略规划。既要推进城镇化,也要提高森林生态系统的安全性。中国城镇化是提高森林生态系统安全性还是恶化森林生态环境,存在争议。借鉴PSR模型、EKC曲线,采用1999-2018年中国省际面板数据,分析森林生态安全指数时空变化,建立固定效应模型研究中国不同时期、不同区域城镇化对森林生态安全的影响,得出以下结论：①1999-2018年,中国森林生态安全指数均值从0.4683上升至0.5038,森林生态安全水平整体上得到了提升。②总体样本上,城镇化与森林生态安全指数之间存在倒"U"型。城镇化水平较低时,能够提高森林生态安全水平,反之,降低森林生态安全系统的安全性。③城镇化对森林生态安全的影响存在时间差异性,1999-2010年,城镇化与森林生态安全显著正相关,而2010-2018年,二者负相关。④城镇化对森林生态安全的影响存在区域差异性。东部地区城镇化与森林生态安全显著负相关,而中西部地区二者正相关。此外,三二产业占比与森林生态安全指数正相关,产业结构升级带来森林生态安全的改善。基于以上分析,本文建议：①城镇化水平较低的地区,加快农村劳动力向城市转移,促进农村人口向城市集聚,而城镇化水平较高的地区,加强森林生态安全红线控制,降低能源总量消耗和污染总量排放。②用生态文明理念引领产业结构实现绿色转型,推进循环经济。     

江苏省县域森林生态安全评价及空间计量分析

通过考察生态区位因素对森林生态安全的影响,建立评价指标体系,研究其空间相关性的内在效应机制,从而实现森林生态安全的评价与监测。以江苏省80个区县为研究对象,基于2000—2015年面板数据,运用熵权法、专家法及模糊物元法计算森林生态安全指数,然后结合气象类指标及地形类指标计算生态区位系数,再用该系数修正森林ESI,同时结合Arc GIS技术、空间相关性分析、SLM与SEM模型得出如下结论:(1)人口密度、单位面积能源消耗量、退耕还林面积占比等指标权重最大;(2)生态区位系数高值区主要分布在江苏南部少数地区,低值区主要分布在江苏东北部;(3)苏南地区森林生态安全状况整体好于苏北及中东部地区;(4) 2000—2015年,江苏省67.5%的区县森林ESI呈现出较明显下降趋势,反映出江苏省森林生态安全发展状况不容乐观;(5)江苏省县域森林ESI整体空间相关性显著(P≤0.01),但2000—2015年空间聚集程度有所下降,且Low-Low聚类显著性更强;(6)森林ESI在江苏省县域间为扩散效应与回流效应并存。     

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。     

江苏省县域森林生态安全评价及空间计量分析

通过考察生态区位因素对森林生态安全的影响,建立评价指标体系,研究其空间相关性的内在效应机制,从而实现森林生态安全的评价与监测。以江苏省80个区县为研究对象,基于2000—2015年面板数据,运用熵权法、专家法及模糊物元法计算森林生态安全指数,然后结合气象类指标及地形类指标计算生态区位系数,再用该系数修正森林ESI,同时结合ArcGIS技术、空间相关性分析、SLM与SEM模型得出如下结论:(1)人口密度、单位面积能源消耗量、退耕还林面积占比等指标权重最大;(2)生态区位系数高值区主要分布在江苏南部少数地区,低值区主要分布在江苏东北部;(3)苏南地区森林生态安全状况整体好于苏北及中东部地区;(4)2000—2015年,江苏省67.5%的区县森林ESI呈现出较明显下降趋势,反映出江苏省森林生态安全发展状况不容乐观;(5)江苏省县域森林ESI整体空间相关性显著(P≤0.01),但2000—2015年空间聚集程度有所下降,且Low—Low聚类显著性更强;(6)森林ESI在江苏省县域间为扩散效应与回流效应并存。     

基于PSR 模型的河南省水生态安全综合评价研究

基于河南省水环境现状, 从“压力-状态-响应”(PSR)指标体系框架出发, 建立河南省水环境生态安全评价指标体系, 利用变异系数法确定各指标权重, 运用综合指数评价法对河南省水环境生态安全水平予以评价。结果表明:2007-2013 年河南省水环境生态安全综合指数值整体呈上升趋势, 其生态安全水平已处于预警状态; 压力状态曲线呈逐年下降趋势, 状态曲线与综合指数曲线变化趋势基本一致, 表明河南省水环境综合评价值在很大程度上是状态系统的贡献, 此外响应系统的贡献率逐年增幅显著, 有效促进了河南省水环境生态安全的逐渐改善。