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。     

Establishing an ecological vulnerability assessment indicator system for spatial recognition and management of ecologically vulnerable areas in highly urbanized regions: A case study of Shenzhen,China

The extensive use of modeling and technologies such as a geographic information system (GIS) in ecological vulnerability assessment and the recognition of eco-environmentally vulnerable areas from the perspective of spatial positioning provide important complements to urban ecological space management research. This study establishes an ecological vulnerability assessment indicator system containing nine elements and twelve indicators with respect to ecological sensitivity, ecological pressure, and self-resilience. The range of ecologically vulnerable areas in a highly urbanized region is spatially recognized. Management strategies are proposed with regard to institutionalization and marketization. The results show that the ecological vulnerability in Shenzhen is good overall and that most areas are moderately vulnerable; the goal of space management is to enhance ecological function and prevent further expansion of the city as a threat to ecological security. Highly vulnerable areas are mainly distributed in the west and agglomerate with urban functional areas; it is suggested to delimit an ecological red line in this region and implement the most stringent “steel wire” control following the existing ecological protection law in China. Furthermore, this study proposes an ecological preparedness system suited for the particularity of the highly urbanized region in Shenzhen and attempts to introduce marketization into ecological restoration to solve the economic and social plight of ecological reconstruction in highly urbanized regions. The vulnerability assessment results objectively reflect the condition of the regional ecological environment, and the space management policy has implications for ecological protection, resource utilization, and sustainable development in similar cities.     

基于水生态健康维护的空间开发管制分区研究——以巢湖环湖地区为例

水生态健康已成为区域环境管理的新目标及国内外生态环境领域研究的热点。在快速工业化和城市化推动下,巢湖环湖地区出现了水质恶化、植被消亡与生态系统功能退化等水生态健康问题,旨在通过环湖地区的空间开发管制分区,处理好开发与保护的关系,实现环湖地区水生态系统持续、健康发展。应用Arc GIS空间分析平台,构建由水生态敏感性和水生态压力组成的分区评价指标体系,以500 m×500 m网格为评价单元,通过单要素与多要素的综合评价,借助二维关联矩阵分析,进行空间开发管制分区,据此提出差别化的区域开发与生态环境保护导向。结果表明:巢湖环湖地区从空间单元上可确定为低敏低压区、低敏高压区、高敏低压区、高敏高压区4种类型区;水生态敏感性较高的环湖主要入湖河流两侧,以加强生态修复和环境保护为主;滨湖新区北部、巢湖市区及各镇镇中心水生态压力较大,迫切需要转型升级,实施严格的环境准入条件和污染排放标准;虽然环湖乡镇大部分地区水生态敏感性和水生态压力相对较低,可依托本地优势资源,因地制宜、错位发展,但严格控制新增污染物排放、维护水生态健康发展是首要任务。     

厦门市生态安全格局识别与生态管控区分级管控

生态控制区是防止城市建设无序蔓延,保障城市生态安全的重要生态空间。对城市生态控制区进行分级管控能够充分发挥其在维护城市生态安全,促进城市建设与生态保护协同发展等方面的作用。研究基于多源数据融合手段,采用"生态系统服务重要性-生态敏感性-景观连通性"评价结果识别生态源地,采用最小累积阻力模型（Minimum Cumulative Resistance,MCR）判定生态廊道和生态节点,形成了点-线-面交汇的生态安全格局网络,并将其应用于厦门市生态控制区分级划定。研究结果表明,厦门市生态源地共有17处,面积为604.19 km²,约占厦门市陆域面积的35.54%,包括陆域生态保护红线、水源保护地、森林公园等区域;提取主要生态廊道15条,长度为152.84 km,主要为连接生态源地与海洋的山海生态廊道;设置生态节点22个,主要为生态源地范围外的小面积重要保护区域和具有明确生态保护目标的区域。依据生态安全格局将厦门市生态控制区划分为三级管控区域,其中,生态源地、生态廊道以及生态节点划入一级管控区,面积占比为69.48%;一级管控区外的生态重要区和林地划入二级管控区,面积占比为10.15%;生态控制区内的其他区域划入三级管控区,面积占比为20.37%。在此基础上提出了分级管控建议,以期为厦门市实现生态控制区高水平保护与城市高质量发展提供重要参考和借鉴。     

论生态安全的基本概念和研究内容

安全是风险的反函数,通常指评价对象对于期望值状态的保障程度,或防止非理想的不确定性事件发生的可靠性。生态安全可定义为人类在生产、生活与健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度,包括饮用水与食物安全、空气质量与绿色环境等基本要素。生态安全研究的主要内容包括生态系统健康诊断、区域生态风险分析、景观安全格局、生态安全监测与预警以及生态安全管理、保障等方面。区域生态安全研究具有宏观性和针对性的特点,评价标准则具有相对性和发展性,生态安全预警与设计要针对某一生态问题体现人类活动的能动性。最后,以干旱内流区为例,对绿洲景观的生态安全分析和内陆河流域的生态安全保障措施进行了讨论。     

基于生态系统服务功能的新疆绿洲生态安全格局识别及优化策略——以拜城县为例

识别生态保护关键区域,优化新疆县域生态空间结构,对促进绿洲区域经济与生态环境和谐发展,提升人类福祉具有重要意义。以拜城县为研究区,通过生态系统服务价值综合评定结果确定生态保护的核心"源"区,利用最小阻力模型,结合GIS空间分析技术及CA-Markov模型,识别拜城县生态安全格局,分析其发展变化趋势,探究生态空间布局调整策略,完善县域生态空间网络体系,结果表明:(1)研究期内,拜城县生态系统服务价值总量逐年上升,其中水源涵养、废物处理价值量增长最高,不同服务类型增长率差异较小。(2)分析2009、2016、2019拜城县生态安全格局特征发现,县域生态安全布局整体存在"源"地分布不均、廊道结构破碎且网络化程度低、生态脆弱区面积较大的现状特征。(3)基于2009、2016、2019年生态保护格局,同时依据生态"源"地及生态保护重要性用地的变化趋势,模拟2029年生态"源"地及其重要性等级区域分布,结合县域自然地理特征及总体发展规划,提出构筑"两带、三功能、四区、多中心、十廊道"的拜城县生态空间布局体系,为绿洲地区生态安全及区域生态文明建设提供参考。     

农业生态安全及其生态管理对策探讨

对生态安全和农业生态安全的基本内涵进行了探讨。认为生态安全是指不同尺度的生态系统及其生物要素、环境要素、资源要素等在数量、质量及其相互作用关系上的一种和谐、健康、稳定的状态和水平。农业生态安全包括农业环境安全、农业资源安全、农业生物安全和农业产品安全等几个方面的内容。提出了一系列农业生态安全管理对策 ,包括 :①加强农业生态安全管理 ,发展生态产业 ;②加强对现有资源与生态系统的保护、培育与可持续利用 ;③保护农业生物多样性 ,保障生物安全 ;④加强农业综合抗灾能力建设 ;⑤加强农业生态安全监测与法律法规体系建设 ;⑥建立良好的、和谐的社会、经济和政治关系。     

广东连平建设国家级生态县的总体生态规划

通过对连平的气候资源、土壤与土地资源、水资源、森林资源、生物资源、矿产资源、旅游资源等自然资源系统和区位优势、经济现状、人力资源等社会经济条件系统的分析,以及对连平生态县建设的有利条件和不利条件的分析,提出了其战略定位与发展目标,再据此提出了生态林业、生态农业、生态工业、生态城镇、生态旅游、生态文化、生态环境等规划建设内容,特别是在生态区划方面提出了建立105国道生产生活与交通走廊、东部水源林保护与水电发展区、西部自然保护与生态旅游区网络、东南部生态农业与生态城镇建设区的生态经济区域总体布局,最后还提出了为了加速生态县建设应优先开展的重要工程项目、关键技术和战略保障措施。     

我国环境功能评价与区划方案

我国地区间自然环境和社会经济发展差异悬殊,主体发展功能和环境功能定位各不相同。从环境功能的角度出发,统筹考虑各环境要素,建立基于环境功能区划的环境管理制度具有重要的理论和现实意义。采用RS与GIS技术的空间评价方法,构建了基于环境功能评价和主导因素法的环境功能区划技术体系,在对全国自然生态环境及社会经济发展科学评估的基础上,充分衔接现有的相关区划与规划,明确全国环境功能区划方案。国土面积的53.2%划为自然生态保留区和生态功能保育区,为国民经济的健康持续发展提供生态安全保障;国土面积的46.8%划为食物环境安全保障区、聚居环境维护区和资源开发环境引导区,主要从事农业生产、城镇化和工业化开发以及资源开发利用,是国民经济和社会发展活动的主要集中地区,重点维护人群健康。环境功能区划是改变环境保护目标制定和考核中"一刀切"现象的基础性研究,实行环境分区管理和分类指导,促进实现环境保护管理战略转型。     

基于“源-汇”理论的生态型市域景观生态安全格局构建

生态型市域是随着我国生态文明建设不断深入而产生的一批以生态输出为己任,支撑区域乃至全国生态安全的重要生态型区域,该类区域景观生态安全格局的构建是协调域内社会经济与生态环境保护的基础。选取典型生态型市域张家口市,基于"源-汇"理论构建景观生态安全格局,划定不同保护重点的五大生态功能区,识别重点生态保护区、重点生态修复区和廊道系统,以此作为保障城市生态安全的基础,逐步形成"点-线-面"三位一体的立体保护体系,同时提出了生态安全格局构建的优先次序,为张家口市生态安全格局分步骤建设提供依据。研究结果表明,张家口市景观生态安全格局重点保护区缺失严重,缺失区域总面积达1555.77 km~2,占生态保护核心区面积的75.60%,重点生态修复区域比例较大,占全区面积的24.27%,生态廊道存在3个主要缺失区域,针对张家口市生态安全格局建设任务艰巨的现状,提出了分步骤建设的构建思路,即优先进行重点生态修复、重点生态保护缺失区域和生态廊道缺失区域建设,针对重点生态修复区域面积比例较大提出了分步修复的优先次序,即水域修复区林草水修复区林草修复区林水修复区水草修复区林地修复区草地修复区,并提出了优先建设冬奥会场及沿途生态廊道的思路,此外,为实现张家口区域生态系统的支撑作用,需在完成重点区域建设的基础上不断扩大生态保护范围。研究为欠发达生态型市域景观生态安全格局构建及生态环境保护体系建设提供了范例。     

基于供需视角的黄河流域甘肃段生态安全格局识别与优化

利用多源空间数据,计算生态系统服务的高值区,识别生态源地,在计算土地利用程度、地均GDP和人口密度确定生态系统高需求区的基础上,通过夜间灯光数据修正生态阻力面系数,利用最小累积阻力模型提取源地与高需求区之间的生态廊道,以此构建并优化区域生态安全格局。结果表明：(1)黄河流域甘肃段生态源地总面积4.59×10⁴ km²,占研究区总面积的32.1%,集中分布于甘南和陇东中部地区。(2)生态系统服务高需求区总面积2.18×10⁴ km²,占研究区总面积的15.2%,主要集中于陇中及陇东的城市建成区,生态系统服务供应和需求空间匹配度差。(3)生态廊道总长度2908.3 km,整体格局上形成了东西向与南北向两大主要廊道轴线。生态廊道的识别中重点考虑了生态需求空间,提出了基于"两带-三区"的流域生态安全格局优化建议。     

闽江流域生态安全格局及其生态保护修复措施

流域及其生态环境问题受到国内外的广泛关注,我国面临的流域生态环境问题突出亟待解决,体现流域生态系统完整性的山水林田湖草生命共同体理念对我国流域生态保护修复工作具有重要意义。以福建省山水林田湖草生态保护修复试点的工程区——闽江流域为例,在介绍其生态环境特征的基础上,通过梳理分析,根据区域生态功能的重要性构建“一江一带一区一屏”的闽江流域总体生态安全格局,面临的主要生态环境问题包括闽江水环境污染、流域岸带水土流失、矿区生态破坏、森林屏障和生物多样性退化等一系列威胁;分析提出了闽江水环境综合治理、干支流沿岸带水土流失防治、矿区废弃土地修复、武夷山地等重要生态屏障森林和生物多样性保护等主要任务及相应工程措施,体现了流域整体性、系统性的保护修复需求和内在逻辑;讨论了监测、评价等保障措施,为改善闽江流域生态系统和开展山水林田湖草生态保护修复工程提供科学依据和实践经验。     

国外生态保护地体系对我国生态保护红线划定与管理的启示

中国共产党第十八届三中全会和《环境保护法》明确提出依法划定生态保护红线, 实施最为严格的源头保护制度。世界上大多数国家都实行了将天然或近天然的区域划作保护地、建立生态空间体系对物种及其生境进行保护。在国际上虽未有“生态保护红线”这一提法, 但是划定生态保护区域的做法是相似的。作者基于相关文献, 对世界自然保护联盟(IUCN)保护地系统, 以及美国、欧盟、俄罗斯、日本等地区和国家的生态保护地(区)体系的保护地面积和管理实践进行了系统梳理和总结。大多数国家的生态保护地(区)的面积在5-40%之间, 并建立了专门的保护管理职能部门或成立了多部门分工负责的管理体制, 根据人类活动强度的不同制定差异化的管控措施。对比我国现有保护地体系的空缺分析以及保护地分类管理中存在的问题, 本文提出了整合与优化我国现有各类保护区域, 通过重要性、敏感性评价对在生态系统服务功能、生物多样性和生境保护方面作用最为重要的土地优先划入生态保护红线内, 面积比例以占到陆地国土总面积的30%以上为宜。为严守生态保护红线, 根据我国现有部门职能分工, 建议强化环境保护部门对生态保护红线区域的统一监督管理职能, 制定生态保护红线管理办法, 在生态保护红线区域内实行分级分类管理。     

基于生态系统敏感性与生态功能重要性的高原湖泊分区保护研究——以达里湖流域为例

内蒙古高原湖泊流域是我国北方地区重要的涵养水源区域,发挥着防汛抗旱、气候调节、生物多样性维持等多种生态系统功能。近几十年来,全球气候变化加之人类活动加剧,导致内蒙古高原湖泊的数量和面积大幅减少,流域生态系统的损害日益明显,严重威胁到了周边地区的生态安全,保护与治理内蒙古高原湖泊流域已逐渐成为社会各界关注及迫切需要解决的问题。面向内蒙古高原湖泊流域保护和管理需求,以改善和提升流域生态环境质量和生态系统功能为目的,以内蒙古高原湖泊达里湖流域为研究对象,基于流域生态特性和主要生态环境问题,选取水土流失、土壤侵蚀及土地沙化敏感性3个指标评价了流域生态系统敏感性,从水源涵养、土壤保持和生境质量重要性3个方面评价了流域生态系统功能重要性,并在此基础上,通过GIS空间分析技术将流域分为极重要敏感区,一般重要敏感区和低重要敏感区。结合流域内达里诺尔国家级自然保护区的生态重要性与3个区域评价结果,从生态保护角度将流域分为禁止开发区、重点保护区、质量提升区与潜在威胁区4个区域,同时提出针对每个区域特点的保护与管理对策。研究结果对提高高原地区湖泊流域生态环境质量以及对流域实施科学有效的管理提供了科学依据,同时在促进区域乃至全球生态建设和可持续发展方面具有重要的理论与现实意义。     

基于生态系统服务重要性和环境敏感性的喀斯特山区生态安全格局构建——以广西河池为例

生态安全格局对保障区域生态安全、推动城市空间高质量发展及提升人类福祉具有重要意义。聚焦喀斯特山区基本自然地理特征与生态环境问题,探究生态脆弱的喀斯特山区的生态安全格局构建与优化。以河池市为例,根据生态系统服务重要性识别选取生态源地,基于生态环境敏感性评估结果修正基本阻力面,并利用最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance,简称MCR模型)提取生态廊道,构建出河池市生态安全格局。结果表明:河池市生态源地总面积为5706.63 km²,占全市总面积的17.07%。生态廊道分为潜在廊道和关键廊道,分别为456.82 km和325.44 km。对所识别的源地和生态廊道进行总体规划,宏观上可以形成"四屏两区三带"的蛛网式辐射分布的生态安全格局。基于生态系统服务重要性的源地识别,以及利用生态敏感性结果修正基本阻力面的方法,综合考虑了生态安全格局构建中生态过程的重要性,研究结果为解决喀斯特山区的城市空间扩张和生态安全保障问题提供了现实路径和科学指引。     

基于生态系统服务的生态安全研究进展

生态安全是全球环境变化背景下人类可持续发展面临的重要问题之一。生态系统服务作为自然环境中人类赖以生存的环境条件与效用,成为人们感知和评价生态系统结构或功能变化的重要指标,同时为研究自然生态与社会-经济两大系统之间的交互作用提供了连接路径。目前,国内外对基于生态系统服务的生态安全研究尚处于起步阶段。在大量查阅国内外相关文献的基础上,总结了生态安全的理论内涵及方法体系,并从基于生态系统服务内在关系和基于生态系统服务拓展的生态安全研究,以及将生态系统服务与生态安全结合应用的综合研究等3个方面系统性梳理了目前国内外基于生态系统服务的生态安全研究进展。结果表明,发展初期的生态安全研究主要基于各种生态系统服务之间的供需关系、权衡/协同关系和服务重要性等内在关系,二者的结合效果能通过耦合生态系统服与生态系统状态指标和相关模型得到改善,近年来将生态系统服务与生态安全结合应用的综合研究在区域规划管理等领域已呈现良好的发展趋势。在此基础上,本文指出了目前研究过程中所存在的一些不足与未来发展的方向,为进一步深入开展生态系统服务与生态安全的耦合研究提供理论依据。     

城市生态基础设施管理研究进展

城市生态基础设施作为城市生态系统的重要组成部分,在维持自然生态过程稳定、促进社会经济发展、保障人居环境质量方面发挥着重要的作用。在快速城市化进程中,对城市生态基础设施进行科学的管理显得尤为重要。在重新明确城市生态基础设施管理概念和内涵的基础上,归纳提炼了4项管理原则,并对现有管理类型进行了梳理。对生态基础设施管理涉及的3个关键问题的常见解决方法进行了总结、分类,并对每类方法的优劣进行了分析讨论。针对此领域的工作做了展望。对于现有城市生态基础设施管理问题与方法的整合研究既有利于明确今后研究重点,也为城市生态基础设施管理提供了科学依据和案例参考。     

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。     

高原湖泊城市生态安全格局构建——以大理市为例

合理构建生态安全格局是高原湖泊城市健康发展的重要保障。以大理市为研究区,将生态系统健康和生态系统服务统筹到生态安全评估,尝试采用土地发展概率修正生态阻力面,运用电路理论构建生态安全格局,并提出优化方案。结果表明：大理市生态安全水平呈现出“高-低-高”圈层结构空间分布特征;确定生态源地53块,生成顾及未来土地发展的生态阻力面,识别生态廊道111条,筛选生态夹点23处,划分三级生态改善区。提出以洱海为一核,以苍山和南部林区为两屏,以大理市东北部生态保护区、海东生态修复区和满江—凤仪生态城市建设区为三区,以城镇区之间的多个生态修复区为多组团共同构成“一核、两屏、三区、多组团”的生态安全优化格局。将生态系统健康和生态系统服务统筹到生态安全评估及利用土地发展概率修正阻力面所构建的生态安全格局,能更加真实的反映未来发展趋势下生态安全格局构建的需要,为城市生态安全格局构建方法提供了新视角和新方法,以期为城市生态文明建设的区域理论提供借鉴,助力高原湖泊城市的生态宜居。     

南方丘陵区耕地景观生态安全影响因素及其空间差异

构建耕地景观生态安全格局是抵御区域耕地生态风险,保障耕地生态质量的重要举措。研究以南方丘陵区典型县-奉新县为研究区,选取部分景观格局指数构建南方丘陵区耕地景观生态安全评价模型,分析了县域尺度耕地景观生态安全状况及其空间聚集特征,并尝试应用地理加权回归模型探究自然和社会经济因素对区域耕地景观生态安全影响作用的空间地域差异。结果表明：耕地景观生态安全处于"危险"状态的行政村占研究区总数的12.92%,区域耕地景观生态安全问题存在明显的空间聚集性;地理加权回归模型较传统全局回归模型有较好的拟合优度,可以较好地揭示影响因素作用的地域差异;自然,社会经济因素对耕地景观生态安全的影响具有显著的空间非平稳性,依据影响因素作用强度的地域差异可以将研究区划分为距居民点的距离、地形位指数、年平均降雨量负向影响区和人口密度正向影响区。研究为确定耕地景观生态安全干扰来源及探究耕地保护对策如何落实到空间地域上提供了参考依据。