An integrated sustainable development approach to modeling the eco-environmental effects from urbanization

Urbanization induces detrimental effects on the eco-environment that are beginning to be extensively described. However, the adoption of suitable indicators and reliable methods still requires attention to provide a basis for a more accurate understanding of eco-environmental effects from urbanization. The aggregated index system representing the coupling relationships between urbanization and eco-environment was introduced and an integrated sustainable development approach (ISD) to simulate and evaluate the integrative effects was developed in this paper. The ISD consists of modules of the coupling relationship assessments, systematic analysis of potential eco-environmental changes, and sustainability evaluation. An interpretative structural modeling (ISM) and grey relative technique (GRT) are used to analyze the systematical structure and assess the coupling relationships. A system dynamics model (SD) and artificial neural network (ANN) are used to simulate the potential environmental changes and compare the sustainability, respectively. An application study of Jiangsu province in China was performed, where the general eco-environmental integrity is under significant urbanization pressure. The potential eco-environmental scenarios from 2010 to 2015 under natural, populated, economic, spatial and social urbanization patterns were simulated and analyzed. The result reveals that the urbanization sustainability may be met on condition that either populated urbanization or social urbanization pattern is adopted in Jiangsu province, China. The aggregated indexes and ISD may help local authorities better understand and address the complex coupling relationship, and develop improved regional environmental management strategies that better balance urbanization and eco-environmental conservation.     

黄河流域经济发展与生态环境压力的脱钩关系及其驱动效应分析

经济发展与生态环境的协调平衡是推动黄河流域高质量发展的重要途径之一,这对区域经济一体化高质量发展和生态环境健康可持续具有重要的现实意义。以黄河流域379个区县为研究对象,基于熵值-TOPSIS综合评价法和Tapio脱钩模型动态解析1990-2018年经济发展与生态环境压力的脱钩关系,引入结构分解模型（SDA）探讨影响生态环境压力的驱动因素,并运用因果诊断算法（PCMCI）推断驱动经济发展与生态环境压力脱钩的因果关联路径。结果表明：（1）黄河流域70%的区县生态环境压力处于较低压和低压,但因资源条件禀赋经济得以快速发展的内蒙古地区生态环境仍承载着较高压和高压。（2）生态环境压力主要受技术效应和经济效应驱动,技术效应的驱动作用实现经济产出并缓解了生态环境压力,经济效应的驱动作用在流域中下游地区更为突出。（3）黄河流域68.34%的区县实现了经济发展与生态环境压力的有效脱钩（强脱钩和弱脱钩）,经济总量增长的同时减小了生态环境承载的压力,但黄河流域各区县经济发展与生态环境压力的脱钩类型处于动态变化之中,应防范强脱钩或弱脱钩类型的区县倒退至负脱钩类型。（4）以乡村人口和城镇化率要素为代表的人口因子有效驱动了黄河流域经济发展与生态环境压力脱钩,其中乡村人口与脱钩指数出现因果关系的频率最高,城镇化率要素与脱钩指数的因果强度最大,农业技术因子主导了最多的区县实现经济发展与生态环境压力脱钩,农业结构多样化和农业集约化缓解了经济发展对生态环境的压力。研究结果对提高经济高质量发展与生态环境保护的可持续性具有可推广的实践价值。     

区域生态环境预警的理论及其应用

本文讨论了区域生态环境预警的原理,提出了以区域持续发展的能力作为区域生态环境预警的综合指标,进一步用承载力、稳定性、缓冲力、生产力和调控力作为衡量区域持续发展的能力。选取自然资源、生态破坏、环境污染和社会经济指标建立区域生态环境评价和预警的指标体系,对我国各省区的生态环境质量进行评价、排序和预警。     

黄河三角洲区域生态经济系统动态耦合过程及趋势

黄河三角洲地区正处于快速开发建设时期,资源丰富,但生态环境脆弱,区域生态经济耦合状况影响着区域可持续发展的态势。借鉴一般系统论的思想,构建了区域生态经济系统耦合过程模型,定量分析了黄河三角洲区域生态经济系统的耦合过程与演进趋势。结果表明:1990年以来黄河三角洲区域生态系统综合指数与经济系统综合指数均呈上升趋势,区域资源供给和生态环境调节能力逐渐提高,经济生产能力和社会消费水平不断提升;黄河三角洲区域生态系统与经济系统总体上处于互动协调发展状态,1990—2007年区域生态经济系统耦合度指数先增加后减少,耦合过程经历了由相悖发展到良性耦合的过程;按照区域生态经济系统耦合趋势外推,2019年将接近最佳耦合点45°;区域生态经济系统仍处于较低水平的良性耦合,区域生态经济发展的速度和质量有待进一步提升。应协同推进区域经济生态化和生态经济化建设,建立高效生态经济体系,努力实现区域生态资源资产化、价值化,提升区域生态经济系统耦合的状态水平。     

基于潜力-约束模型的冀中南区域建设用地适宜性评价

区域建设用地适宜性评价是区域规划空间布局的重要前提和基础,是区域土地资源合理利用的重要依据.基于GIS软件平台,采用区域综合实力与空间可达性分析方法对冀中南区域发展潜力进行了空间定量分析,采用生态环境敏感性方法对研究区发展的生态约束进行定量评价,进而借鉴损益分析法,构建了由发展潜力和生态约束构成的潜力-约束模型,并通过相互作用判别矩阵,得到不同发展理念下的建设用地适宜性情景方案.结果表明： 研究区综合实力与空间发展潜力均呈首位分布,且点轴发展模式明显;生态环境敏感性总体上呈西高东低的分布格局;区域经济发展理念对区域生态安全格局和城市建设用地增长空间规模具有重要影响.潜力-约束模型重新构建了区域用地发展适宜性的评判原则与方法,能够较为科学地实现区域综合发展潜力的空间栅格化,获取研究区未来用地的发展趋势和空间布局,可以为城市与区域规划提供科学依据,是实现区域“精明增长”与“精明保护”的有效途径.     

区域一体化视角下长三角地区生态用地时空演变影响因素

区域一体化在推动要素流动、整合地区资源、提高区域竞争力的同时,也为生态用地带来一定风险与压力,造成生态用地规模缩减、景观格局破碎、生态功能降低等问题。探讨区域一体化背景下生态用地的时空演变特征与影响因素对于平衡区域发展与生态保护的关系、制定合理生态用地保护策略、实现区域协调可持续发展等具有重要意义。以长三角地区为例,在分析生态用地时空演变的基础上分别构建两个地理加权回归（GWR）模型,一个模型为考虑区域一体化因素的实验组,一个模型则是不考虑区域一体化因素的对照组,通过结果对比分析区域一体化对长三角地区生态用地演变的影响,结果表明：（1）2000-2020年间,长三角地区生态用地规模缩减显著,减少166.56×10⁴ hm²,生态用地急剧减少时间集中在2015-2020年间;（2）长三角地区生态用地减少面积的时空演变具有以上海、江苏南部和浙江北部为中心向周边地区扩散的趋势,扩散方向覆盖长三角全部地区,生态用地集聚性快速减少区域则以安徽中北部、江苏北部地区为主;（3） GWR回归对照试验分析结果表明区域一体化对生态用地演变具有显著促进作用,其作用强度和作用范围伴随时间增加;（4）根据生态用地演变影响机制,长三角生态用地演变类型可分为内生驱动型、外生驱动型以及发展监测型,可为平衡国土空间开发与生态用地保护提供决策支持。     

中国地级区域高质量发展格局与影响因素

高质量发展战略对中国生态经济系统的运行提出了更高要求。当前对高质量发展的研究侧重经济子系统,对生态子系统和社会子系统的分析相对薄弱,且缺乏省级以下中微观尺度的分析。从经济质量、创新潜力、环境质量、生态安全、人民生活和城乡协调六个维度解析了高质量发展内涵,搜集了全国306个地级区域2018年的数据资料,构建地级区域高质量发展综合评价指标体系,定量测算了地级区域高质量发展指数,揭示了区域格局,考察了影响因素,识别了问题区域,并提出了发展质量提升策略。研究表明：(1)高质量发展指数存在明显的区域差异,东部地区和长江流域发展水平相对较高,东北地区和黄河流域发展水平相对较低。(2)经济质量、创新潜力和人民生活指数的均值相对较低,是高质量发展的薄弱环节。(3)高质量发展水平受到自然环境适宜性、城市等级和人口集聚、投资水平、交通区位、数字经济等因素的综合影响,且具有较强的空间溢出效应。(4)识别出8大类174个高质量发展的问题地市,分布在26个省区,在黄河流域和东北地区相对集中。最后,从制度建设、全国层面和具体区域层面探讨了高质量发展水平提升路径,可为制定区域发展战略和区域政策提供科学参考。     

老库区反贫困与生态环境的可持续性 ——以四川省大洪河水库邻水县库区为例

我国老库区面临着严重的贫困和生态环境双重问题,而其贫困为典型的环境制约型贫困,贫困与生态环境问题交织在一起,互为因果。对于典型环境制约型贫困的老库区,只有打破贫困与生态环境之间的恶性循环,建立社会、经济和生态环境之间的良性循环才是老库区反贫困的根本途径。以四川省大洪河水库邻水县库区为例,在对老库区反贫困与生态环境可持续性进行分析的基础上,采用不确定多目标规划方法,构建了四川省大洪河水库邻水县库区经济和生态环境可持续发展规划模型。通过系统分析和建立规划模型既定性又定量地进行了四川省大洪河水库邻水县库区反贫困和生态环境可持续性研究,就整个邻水县库区而言,需进行移民8711人,新修梯田3188．24hm^2,扩建经济林果园地1413．09hm^2,新建人工草地85．47hm^2,才有可能达到反贫困和提高生态环境可持续性的目标。     

城市与区域生态关联研究进展

城市及其周边区域正在面临日益严峻的环境污染、生态恶化、资源短缺等问题。这些问题的出现,与长期以来城市发展过程中忽视城市与区域的生态关联密切相关。研究城市与区域的生态关联,对于解决城市与区域的生态环境问题、指导新型城镇化建设具有重要的理论意义与实践价值。主要从以下3个方面系统总结了城市与区域生态关联的研究进展:(1)城市发展对周边区域的生态环境影响,包括直接的胁迫和间接的影响;(2)区域对城市发展的生态支撑;(3)城市与周边区域社会、经济、生态关联的相互作用机制。指出了当前城市与区域生态关联研究中存在的问题和不足:1)城市对周边区域生态环境直接影响的研究较多,且多侧重城市对周边区域的负面影响,对其间接影响的研究较为缺乏;2)周边区域对城市发展生态支撑作用的研究相对缺乏、认识不够深入;3)对城市与周边区域生态关联作用机制的研究较为缺乏。未来的研究要将城市和区域作为统一整体,进一步完善城市与区域生态关联的理论框架,耦合社会经济的相互作用,定量解析城市与区域的生态关联,为城市与区域的可持续发展提供科学依据。     

基于DPSIR模型的长三角城市群生态安全评价研究

长三角城市群作为中国经济发展最具活力的区域之一,城镇化水平高,同时面临巨大的环境压力。以长三角城市群41个城市为研究对象建立DPSIR生态安全指标评价模型,利用熵权法与均方差决策法确定DPSIR权重,采用主成分分析法和综合指数法得到长三角城市群生态安全综合指数YDESI与生态安全等级。结果表明,长三角城市群41个城市依据生态安全水平可划分为4类。总体水平属于临界安全偏较不安全水平,上海市与江苏省生态安全情况较好,浙江省生态安全水平一般,安徽省生态安全情况稍差。DPSIR模型显示,驱动力与响应指标对长三角城市群生态安全建设有很大贡献。长三角城市群生态安全主要影响因素为农业发展、环境空气质量、环保投资、城市绿化建设。最终提出相应的策略:即提高区域人口素质、强调新型城镇化、加强城市群基础设施建建设,为长三角城市群生态安全建设提供思路与依据。     

长三角地区休闲游憩服务供需关系研究

依托生态空间的休闲游憩服务是提升人类福祉至关重要的贡献者。但由于经济发展、城市扩张、人口增长等因素,区域休闲游憩服务供需矛盾突出,且供给与需求在空间上错位、不匹配等问题严重。研究休闲游憩服务供需关系对合理规划、管理区域生态用地,促进生态文明建设等方面具有重要的理论和现实价值。以长三角为例,基于土地利用与人口数据,提出不同可达半径下区域休闲游憩服务供需关系的评价方法,研究41个地级市不同可达半径下供需关系的空间分异规律。研究结果表明：（1）2015年长三角地区休闲游憩服务的供需比为1028%,供给远大于需求,但供需关系空间异质性明显,高供给区与高需求区明显错位,空间不匹配问题严重。（2）随着可达半径由0 km扩大至50 km,区域赤字区面积占比由43.14%减少至7.83%,休闲游憩服务需求未得到满足的人口占比由65.47%下降至10.64%。（3）根据41个地级市不同可达半径下休闲游憩服务供需关系的演变规律,将其划分为5种类型区,提出相应的发展建议。研究表明,快速城市化和城市扩张过程中,应强化城区内绿色空间的分散化配置;同时,在长三角经济一体化发展过程中,休闲游憩服务供需的盈余区、赤字区可以建立生态补偿和经济合作关系,促进长三角绿色发展的一体化。     

江苏沿海地区生态承载力空间分异特征及优化

区域生态承载能力空间格局与优化研究是推动经济转型升级和生态保护修复统筹发展的需要.本研究以江苏沿海区域自然-社会-经济复合生态系统为研究对象,建立生态承载压力-状态-潜力(PSP)概念模型,用15项指标表征3个层面状态的交互关系,在GIS等空间技术支持下,通过分项和多项综合评价,分析研究区域生态承载力的量级、空间分异特...     

Urgency,development stage and coordination degree analysis to support differentiation management of water pollution emission control and economic development in the eastern coastal area of China

The eastern coastal areas of China have high-density population, developed society and economy, and large water pollution emissions. How to reduce water pollution and realize the coordinated development of the economy and environment has become the national focus. Effective environmental policies should consider regional differences in development stage and sustainability performance. Here, we first analyzed the water pollution emissions intensity of the eastern coastal areas of China and the urgency of emissions reduction using 8-year environmental statistics from 2003 to 2010. We characterized development stages of the eastern coastal areas based on the relationships between water pollution emissions intensity and economic development. Further, we built a coordination degree index of economic development and water environment protection as a measure of sustainability. Results show that water pollution emissions intensity decreases as the economy grows from 2003 to 2010. The less-developed regions have a better coordination degree than some more-developed regions, especially those most-developed ones (e.g., Shanghai show more pressures on long-term sustainability than Hebei). The less-developed regions should take advantage of economic growth to invest more advanced environment protection technologies. The more-developed regions need to upgrade its economic structures and municipal infrastructures. Overall, the study provided a comprehensive approach to understand regional difference in development stage and sustainability performance in the eastern coastal region of China as well as the need of different environmental policies to reduce water pollution emissions.     

主体功能区视角下国土空间格局演变及生态环境效应——以浙江省为例

基于主体功能区视角分析国土空间格局演变特征及其生态环境效应可以有效评估规划对国土开发保护的指导作用,为构建合理有序的国土空间格局和保护生态环境提供有益参考。以快速城镇化地区浙江省为例,运用多期土地利用数据,对浙江省主体功能区规划颁布前后两个时期（2000-2010年和2010-2020年）国土空间格局演变进行比较研究,并运用生态环境质量指数和生态贡献率对不同时期生态环境效应进行定量分析。结果表明：（1）与2000-2010年相比,2010-2020年浙江省国土空间转换动态度下降,其空间集聚性减弱,重点开发区的高值集聚（H-H）区域占比由22.3%增加至39.3%。（2）2000-2010年浙江省不同国土空间变化量的增减关系呈现显著的空间负相关性,2010-2020年其空间负相关性减弱,局部空间自相关区域在各主体功能区具有显著空间差异。（3）与2000-2010年相比,2010-2020年浙江省生态环境质量下降速度放缓,生态环境提升区域面积增加,生态环境恶化区域的分布由生态经济区和优化开发区转移至重点开发区。（4）相比于2000-2010年,2010-2020年各主体功能区内农业生产空间与森林生态空间的转换导致生态环境质量改善/恶化的贡献率提升,优化开发区和重点开发区的农业生产向城镇和农村生活空间转换导致生态环境恶化的贡献率下降。     

可持续生态学

可持续生态学系用生态学原理和方法解决自然与社会经济协调发展问题,或者说生态学不断将人类及其社会经济活动纳入研究范畴而形成的自然科学与社会科学的交叉学科。40年来,我国在可持续生态学研究和实践领域取得了丰硕的成果,一是提出了"社会-经济-自然"复合生态系统理论;二是构建了适应中国国情的可持续发展评价指标体系;三是推进实施了国家可持续发展战略,并在不同时空尺度进行了试点示范;四是将可持续发展的区域生态安全格局和生态风险管理理论与方法应用于城市与区域发展规划中,并利用生态补偿机制推进跨域的生态安全格局建设;五是为国家生态文明建设规划纲要的出台提供了重要的科学支撑,有力地推进了生态文明建设战略的实施;六是系统地研究了全球气候变化对中国生态系统的影响,科学评估了气候变化的现状、趋势及其影响,提出了气候变化的生态适应对策;七是不断推进国家和地方层面的生态省、生态市、生态县建设,创建了不同层次和规模的可持续发展实验区、国家可持续发展议程创新示范区、生态农业试点示范县、生态工业示范园区等。本文从宏观生态学与可持续发展、生态城市与可持续发展、生态产业与可持续发展三个方面评述可持续性生态学的研究进展。可持续生态学的重点研究内容随着时代发展而不断更新,生态文明建设、生态安全格局构建、落实联合国2030可持续发展目标、应对全球环境变化、新型城市化和工业化对生态系统的影响等是当前和未来一段时间的研究热点。     

中国不同规模城市可持续发展综合评价

城市是一类社会-经济-自然复合生态系统,城市的可持续发展指标体系和评价方法是衡量城市经济、社会、环境状况及可持续发展能力的重要手段。采用全排列多边形综合图示法,以中国277个地级及地级以上城市为研究对象,建立了不同规模城市的可持续发展指标体系,包括经济发展、社会进步、生态环境3类24项指标,对其2000—2010年的可持续发展能力进行了综合评价。研究结果表明:从不同城市规模类型间横向对比分析来看,随着城市规模的增大,经济发展、社会进步和可持续发展综合指数相应提高,生态环境指数却随之下降。从不同规模城市类型内的时间序列分析对比来看,2000—2010年不同规模城市的经济发展、社会进步、生态环境指数各个方面均有显著提高,可持续发展综合指数也伴随着提升。并且,巨大特大型城市在生态环境保护方面提高幅度最大;大型城市在社会进步方面提高幅度最大;中小型城市在经济发展和可持续发展综合能力方面提高幅度最大。但截止到2010年,不同规模城市的可持续发展综合指数均为Ⅲ级,可持续发展能力仅处于一般水平。探究了中国不同规模的城市可持续发展过程中面临的诸多问题,然后提出相应的对策建议,为今后的新型城市化建设提供参考。     

滇中湖泊流域生态环境质量监测与评价

九大高原湖泊流域在云南省经济发展中占有举足轻重的地位,其中,滇中五大湖泊流域(滇池、抚仙湖、星云湖、杞麓湖、阳宗海,下文称五湖流域)是云南工农业、旅游业等经济和社会发展最活跃的地区,与流域生态环境质量密切相关。本研究基于遥感生态指数(RSEI)对滇中五湖流域1988—2018年的生态环境质量进行监测和评价。结果表明: 尽管1988—2018年间研究区生态环境质量呈转好趋势,RSEI平均值由0.368增加到0.481,但流域整体生态环境质量欠佳;生态环境质量提高的面积占比57.6%,主要分布在湖泊之间的山地,下降区域主要为湖周的平地区;研究期间,滇池、抚仙湖、阳宗海的生态环境质量持续变好,但近10年,杞麓湖和星云湖的生态环境质量明显变差,各湖泊生态环境质量变化与湖泊水质变化存在一致性。未来生态环境质量的改善还需更多的社会关注和政府投入。     

“三生”空间视角下土地利用转型的生态环境效应及驱动力——以甘肃省为例

中国社会经济快速转型背景下土地利用变化所引发的环境问题被广泛关注。以土地利用现状遥感监测数据和统计资料为数据源,借助ArcGIS和SIMCA-P软件平台,基于"三生"空间视角,通过生态环境质量指数测度了1980—2018年甘肃省土地利用转型的生态环境效应,并运用偏最小二乘法揭示生态环境质量演变的驱动机制。研究发现:(1)"三生"空间结构演化和地域分异显著。生产、生活空间集中分布于河西走廊、陇中和陇东黄土高原并呈扩张态势;生态空间主要分布于陇南山地、甘南高原、祁连山地和河西走廊以北地带且整体呈缩减趋势;生产、生活空间的增长源于对生态空间的侵占。(2)生态环境质量改善和恶化趋势并存,整体上经历了先下降后上升的"U"形演化过程;空间上呈"东南高-西北低"的分布特征,空间格局演化具有明显的集聚性。(3)生态建设、科技进步等对生态环境改善具有明显的促进作用;而人口增加、社会消费水平提升在一定程度上加剧了生态环境压力;对外贸易对生态环境的影响具有双面性。     

京津冀地区经济社会要素与碳排放的时空耦合关系

碳排放受区域发展水平、产业结构、消费模式等经济社会多要素的综合影响。开展区域经济社会要素与碳排放的时空耦合关系研究,不仅有助于揭示区域内部各要素空间格局对碳排放的影响机制,而且对于制定差别化的经济、环境和产业政策,推动区域低碳协调和均衡发展也具有重要的实践意义。基于京津冀地区2005—2020年的相关统计数据,采用区域重心模型、空间关联性分析方法、地理集中度、不一致指数、空间自相关分析等方法,探讨了区域人口、经济、消费水平、第二产业、贫困度、碳排放量等经济社会要素的重心转移特征和地理集中度,并对各要素与碳排放的空间关系进行了分析。结果表明：(1)2005—2020年京津冀地区各经济社会要素均不同程度偏离区域几何中心,各要素在空间上长期处于不均衡状态,但随着时间推移,不均衡状态有所减缓。(2)研究期内,各经济社会要素的重心移动轨迹具有明显的阶段性,京津冀地区各要素重心格局易于波动,碳排放与其他要素重心空间耦合性呈现波动式变化。(3)人口因素是影响碳排放量增长的主要因素。贫困度、第二产业比重、经济发展水平的灰色关联度数值也都较高,贫困度、第二产业比重、经济发展水平也是碳排放量增长的主要驱动...