快速城镇化过程中的城市蔓延与生态保护冲突空间识别与量化评估——以长三角生态绿色一体化发展示范区为例

如何解决社会经济发展与生态环境保护之间的矛盾是实现区域和城市可持续发展的首要问题,表现在空间上就是城市无序蔓延与生态环境保护用地的冲突,本质上是建成区与非建成区的生态系统之间的冲突。以长三角生态绿色一体化发展示范区为例,基于自然环境因子和社会经济因子构建城市蔓延风险空间量化评估模型,得到城市蔓延风险空间分布并提取城市蔓延严重风险区;利用生态侵蚀度指数识别评估生态保护压力空间并提取生态保护压力高值区。根据城市蔓延严重风险区与生态保护压力高值区的重合空间,对城市无序蔓延与生态保护的冲突程度进行分析,进而探讨快速城镇化发展过程中二者的协调关系,为城市国土空间规划与区域生态保护决策提供科技支撑。长三角生态绿色一体化发展示范区案例研究结果表明:(1)城市蔓延的严重风险区与生态保护压力高值区的重合面积达到583.83km~2;其中较高风险区与侵蚀度高的地区重合面积为311.73km~2,冲突度为53.39%;高风险区与侵蚀度高的地区重合面积为47.70 km~2,冲突度为8.17%。(2)示范区内各类生态系统中,耕地生态系统受城市蔓延冲突程度均为最高,其在较高和高风险区的占比分别为91.58%、8...     

基于生物多样性的樟江流域自然保护地空间优化

优化生态保护空间格局是我国生态文明建设的重要内容,也是国际保护生态学研究的前沿方向。评估资源禀赋、识别并确定优先次序和预测保护区对保护和管理濒危物种至关重要。樟江流域内已占11.9%流域面积的保护区仍出现77.9%流域面积的生境显著退化,发展与保护亟待合理平衡。Zonation4GUI软件以互补性非穷尽式算法为基础,在优化已有保护网络并表征稀有性和独特性方面结果较为理想,以此展开樟江流域自然保护地空间整合优化路径研究。先人工预处理物种栖息地分布格局、物种保护权重、规划单元,并迭代选择输入性生境退化条件图层、保护代价图层,结合人工干扰情况提出三种不同情景下的优化方案。结果表明:保护优先区对代理物种栖息地有良好的覆盖效果,生态完整性优先情景和最小社会经济和土地资源代价的保护优化情景均呈现扩建小于8%的一级优先区域,所有保护对象均受到保护;加入27%左右的所有优先区域,两种优化方案覆盖所有保护对象栖息地的比例提升70.0%和59.0%。虽然生态完整性优先的优化情景优于最小社会经济和土地资源代价下的优化情景,但保护代价更高。人为干扰强烈的抢救优先的优化情景中, 90.7%的保护对象栖息地覆盖范...     

Spatial evaluation of the ecological importance based on GIS for environmental management: A case study in Xingguo county of China

How to assort with the relationship between the urban construction and the maintenance of ecological security is a hot issue during the process of urbanization. The purpose of this study is to identify the key ecological land maintaining ecological security and to put forward some measures for environmental management. Based on the GIS technology, from the view of water security, biodiversity conservation, disaster protection, natural recreation security, and human disturbance, an integrated index is put forward to evaluate the ecological importance of regional space. Then, a GIS-based approach for evaluating ecological importance was created, with Xingguo county of China as a case study. The results show that the area of core eco-space in the study area accounts for 30% of the total area. These areas mainly consist of the core areas of regional river systems, wetlands, nature reserves, forest parks, and scenic spots and the endangered and protected zone of geological hazards. According to the spatial characteristics of ecological importance for different regions, this study proposes some zoning regulations and measures for environmental management.     

黄海生态区保护空缺分析

黄海生态区是世界自然基金会筛选出来的全球最优先保护的43个海洋生态区之一。目前, 我国已在黄海生态区内建立多处海洋保护地, 有效保护了其海洋生态系统及生物多样性。然而我国海洋保护地管理和建设中仍有许多问题, 存在较多保护空缺区域。因此, 完善黄海生态区内的海洋保护地建设是非常关键的。本文利用空缺分析法研究了黄海生态区内的重要滨海湿地、关键物种以及重点海域, 以识别保护空缺理论图斑, 从而提出新建保护地的提议。根据空缺分析结果, 黄海生态区内的主要保护空缺为辽河口湿地、曹妃甸海草床、天津塘沽和黄骅湿地、胶东半岛湿地、舟山群岛等。建议优化整合黄河口海洋保护地, 扩大或新建斑海豹(Phoca largha)、勺嘴鹬(Eurynorhynchus pygmeus)保护地, 并加强对东亚江豚(Neophocaena asiaeorientalis sunameri)以及小须鲸(Balaenoptera acutorostrata)的调查研究, 以形成更有效的海洋保护地网络。     

国家公园遴选标准的国际经验及对我国的启示

建立以国家公园为主体的自然保护地体系,是我国生态文明思想的重大举措。国家公园作为国际普遍认可的自然保护手段,受到世界各国的欢迎。美国、加拿大、德国、南非、日本等国的国家公园建设较早、发展较好,通过分析其国家公园建设经验得出：（1）国家公园是以自然保护为首要目标,并为公众提供享受大自然的场所;（2）其评价对象与标准主要包括,自然景观/自然遗迹、生态系统、生物多样性/重要栖息地、面积/范围、自然区域/自然环境、文化景观等;（3）根据资源条件和目标定位的差异,国外国家公园的选建模式主要有基于生态区划的国家公园建设模式、基于社区共建的国家公园建设模式和基于资源主导的国家公园建设模式。在国际经验研究和分析的基础上,结合我国自然资源状况及国家公园建设需求,提出我国国家公园发展建议：（1）明确国家公园的功能定位和发展目标;（2）制定国家公园评价准则和方法,建立以国家代表性、完整性、原真性为主,包括生态区位重要性、历史文化价值等因素的国家公园评价指标体系;（3）划定面向国家公园规划布局的生态地理分区,在区域内建立国家公园,并与生态系统优先区、生物多样性保护关键区,或代表性自然景观格局相协调。     

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。     

基于生态系统服务供需平衡的宁夏固原生态修复分区与优化策略

科学开展生态修复分区是落实差异化修复策略和促进区域提质建设的重要前提。本研究以宁夏固原市为例,基于多源数据,运用InVEST模型、耦合协调度模型、空间自相关等方法,以乡镇为尺度单元量化区域生态系统服务供给量和需求量,构建供需匹配与协调关系,划定生态修复分区,并根据分区内部自然资源和社会经济发展特征提出相应优化策略。结果表明: 固原市产水、固碳、土壤保持和生境质量4种服务供给较高的地区主要位于南部乡镇,人口密度、经济发展水平较高且对生态系统服务需求较大的地区主要位于中心城区和各县城政府驻地所在乡镇。各乡镇生态系统服务供需匹配关系以低供给-高需求和高供给-低需求的空间错配型为主导,且平均协调度指数为0.5,表现为供需关系基本协调。结合生态系统服务供需关系和区域自然地理格局,将固原市划分为生态重点修复区、生态潜在修复区、生态经济重整改造区、特色农业发展区、生态核心保护区和生态产业提质建设区6类,同时提出差异化生态修复路径,为针对性开展生态修复实践提供科学支撑。     

基于生物多样性和生态系统服务的青藏高原保护优先区和保护空缺识别

协同生物多样性保护和生态系统服务功能维持对制定系统性保护规划具有重要意义。研究以青藏高原为研究区,应用Maxent模型模拟了重点植物的空间分布,结合世界保护联盟(IUCN)重点动物空间分布数据和生态系统服务空间分布,利用Zonation模型依次识别了基于单一因素的保护优先区以及集成生物多样性和生态系统服务的保护优先区,评估了青藏高原现有自然保护地对保护优先区、重要物种及生态系统服务的保护状况和保护空缺。结果表明:(1)青藏高原保护优先区保护价值呈现由东南向西北递减趋势,优先区主要分布在青藏高原东南缘喜马拉雅山地、雅鲁藏布江中游河谷及横断山区等区域,生物多样性保护优先区和生态系统服务保护优先区分布略有差异,存在43.2%的空间重叠;(2)在重要物种保护上,自然保护地对两栖动物的保护率最高,平均保护了38.2%,哺乳动物次之(24%),爬行动物的保护率较低,仅为10.2%。对生态系统服务功能覆盖率分别是44.1%(防风固沙)、27.1%(水源涵养)、22.3%(土壤保持)、17.1%(碳固定)和16.6%(洪水调蓄);(3)自然保护地对研究识别的保护优先区存在保护空缺,仅覆盖了26.8%的集成保护优先区,Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级优先区保护空缺面积占青藏高原面积的7.2%、6.9%和7.7%。研究结果可为青藏高原以国家公园为主体的自然保护地体系优化提供科学依据与理论支撑。     

黄河流域水鸟保护优先区及空缺

黄河流域为迁徙水鸟提供重要的繁殖地、越冬地和停歇地。然而,黄河流域正面临着农业开垦、城市化、水资源分布不均等一系列的生态安全问题,威胁迁徙水鸟种群及其栖息地稳定性。因此,识别黄河流域重要的水鸟栖息地分布区域,分析当前的保护现状对于开展水鸟及栖息地保护至关重要。以黄河流域为研究区,搜集整合来自国内外观鸟网站(eBird、全球生物多样性信息库(GBIF)和中国观鸟记录中心(BirdReport))、文献和水鸟调查报告中的水鸟调查数据,沿用三个国际上通用的水鸟重要栖息地识别标准,确定了黄河流域水鸟保护优先区。在此基础上,使用水鸟栖息地重要性指数确定水鸟保护优先区保护优先等级,结合国家自然保护地名录,分析水鸟保护优先区保护空缺状况。结果显示:黄河流域共有47个水鸟保护优先区,主要分布在黄河流域中游和下游,其中河南省和山东省水鸟保护优先区较多。满足水鸟保护优先区识别标准的水鸟共14种,其中,极危物种有2个,濒危物种有1个,易危物种有5个。水鸟保护优先区保护优先等级处于I、II和III类的分别有2个、8个和37个。有20个水鸟保护优先区处于保护空缺状态,占总数的42.55%,主要集中在黄河中游和下游,其中,水鸟保护优先等级处于I类或II类的地块有3个,建议将这些保护空缺地以自然保护区、保护小区或国家公园形式纳入湿地保护地体系,并加强长期监测。     

基于随机森林模型的国家重点保护陆生脊椎动物物种优先保护区的识别

准确可靠地识别国家重点保护陆生脊椎动物物种的优先保护区,是生物多样性保护的热点问题之一。采用随机森林(random forests)模型,基于12个环境变量,对中国263种国家重点保护陆生脊椎动物建模,并预测各个物种在背景点的适生概率,迭加计算得到国家重点保护陆生脊椎动物物种的生境适宜性指数。此外,基于对生境适宜性指数的空间自相关分析,识别和确定国家重点保护陆生脊椎动物物种优先保护区,并对优先保护区目前的被保护情况进行分析。结果表明,国家重点保护陆生脊椎动物物种的优先保护区的面积为103.16万km~2,约占我国国土面积的10.90%。优先保护区主要分布在我国的西部地区,包括西南地区的秦岭-大巴山山区、云南省与印度及缅甸的交界地区、武陵山山区、喜马拉雅山-横断山脉山区、阿尔泰山脉山区、天山山脉山区、昆仑山山脉山区;东北的大、小兴安岭、东北-华南沿海地区及长江中下游地区有少量分布。优先保护区中被保护的面积为50.40万km~2,占优先保护区总面积的48.86%,保护率偏低,未被充分保护。利用系统聚类分析,将未被保护的优先保护区划分成3种优先保护顺序,以期为相关部门的决策提供科学依据,更好地保护生物多样性。     

京津冀地区生态空间识别研究

生态空间识别是有效维护生态环境和减缓生态退化的有效方法之一,也是生态学目前研究的重要领域。京津冀地区自然禀赋先天不足,由于持续高强度的开发活动,水资源和土地资源的生态压力增大,脆弱的自然生态本底与经济社会发展的矛盾冲突激烈。为了探索基于可持续发展目标的生态空间管控有效方法,依据生态系统服务功能重要性和敏感性评价,以及重点生态功能区、重要生态功能区和生物多样性保护优先区等生态保护重要区域识别,确定了京津冀地区的生态空间。浑善达克沙漠化防治生态功能区、冀北燕山山区和冀西太行山山区,这些重要的区域关系到京津冀地区水资源和生态安全,是京津冀生态安全的重要屏障。生态空间识别将为京津冀地区社会经济可持续发展提供相应的科学依据。     

多类型保护地生态承载力核算模型及应用

生态承载力核算是进行保护地科学保护和有效利用的重要基础。多类型保护地是多种类型的保护地分布集中、相邻相连、交叉重叠的地理空间。研究将多类型保护地功能空间与生态系统服务相对应,划分为生态空间、生产空间、生活空间和游憩空间,在此基础上将多类型保护地生态承载力定义为生态系统在这四类空间中维持其重要生态系统服务功能的能力,并将其划分为自然基础承载力、社会经济活动承载力以及游憩承载力,构建了适用于多类型保护地的生态承载力核算框架模型。以三江源国家公园黄河源园区为案例区,进行了生态承载力核算。研究能够为多类型保护地经济建设规模、结构与布局优化调控研究提供科学依据。     

区域生态恢复规划及其关键问题

生态恢复是一项长期的根本性生态建设措施,需要有区域性整体规划与长期维持的具体安排。目前,区域生态恢复规划却未受到足够的关注。重点讨论了区域生态恢复规划的内涵、理论基础、规划原则及关键问题,这些问题的探讨对于提升生态恢复效率,增强生态恢复的科学性具有重要意义。区域生态恢复规划从宏观整体性的角度对区域内所实施的生态恢复工程进行统筹规划,对区域内实施的具体恢复规划具有指导意义。区域生态恢复以不同生态功能区的主导生态功能为恢复目标。在退化生态系统诊断的基础上,确定在哪里恢复。通过局地恢复治理与区域调控相结合的恢复策略,实现生态链与产业链的结合,其本质则是实现生态建设与社会经济的协调发展。     

基于等级层次分析法的金沙江下游地区生态功能分区

金沙江下游地区是我国西南重要的生态环境保护区域,也是我国未来水电建设的重要区域,在西南民族经济和区域可持续发展等方面都具有十分重要的战略意义。该地区水能资源开发潜力巨大,是我国重要的能源基地,但是该地区生态环境相对脆弱。为了保护这些脆弱生态环境的地区,尽管国家和大多数省级层次的生态功能分区已经制定并颁布和实施,但是如何探索和制定区域、流域尺度的生态功能分区研究却为数不多。而大尺度的生态功能分区研究并不一定非常适合这一具体流域实际情况,所以小尺度典型流域的生态功能分区探索是非常必要的。基于金沙江下游地区的生态环境特征,运用空间分析的方法和技术,采用定性和定量分析相结合的等级层次分析法,对金沙江下游地区进行了生态功能分区。结果表明:金沙江下游地区可划分为2个生态区、6个生态亚区和29个生态功能区;以流域尺度上水源涵养、水土保持和生物多样性保护为主导生态系统功能,进行了重要生态功能分区,确定了金沙江下游地区具有重要意义的19个重要生态功能区域。该重点区域的划分对金沙江下游地区生态安全具有重要生态意义,可用于指导金沙江下游地区自然资源的有序开发利用和产业布局的合理配置,为金沙江下游地区生态环境保护提供科学依据,对维护金沙江下游地区的水电生态安全提供重要指导。     

Applying species distribution modelling to improving conservation based decisions: a gap analysis of Trinidad and Tobago’s endemic vascular plants

For the successful conservation of a species, habitat loss and fragmentation must be controlled through a protected area network that adequately covers its habitat. Here the suitable habitats of all of Trinidad and Tobago’s endemic plant species are determined and used to perform a gap analysis of a proposed protected area network. Data from a recently completed botanical survey, the WorldClim 2 environmental parameters, and a range of other sources were used to determine the habitat of each species using the species distribution model MaxEnt. Modelled habitat suitability for each species was combined and used to create maps showing endemic richness, weighted endemism and corrected weighted endemism, and to rank areas by conservation value using Zonation. The coverage of the proposed protected area network and a land use map were overlaid on these modelled distributions. We identified data limitations which meant that more than half of the 66 endemic species could not be modelled with confidence. For the remaining species, we found that the proposed protected area network contains just 13?±?7% of the total modelled habitat of the endemic species. For eight endemic species?>?25% of the suitable habitat is degraded. Model analysis indicated that elevation and temperature seasonality are the most important drivers of endemism. Based on a gap analysis the inclusion of high elevation areas of Trinidad’s Northern Range in the proposed protected area network would expand the coverage to include?>?25% of the total modelled habitat of the endemic species, thus greatly increasing the long-term sustainability of the endemic species populations.     

Designing a sustainable land use scenario based on a combination of ecological assessments and economic optimization

Land use change and the corresponding effects on ecosystems and their services has gained much interest in the recent past, particularly in areas with a significant reservoir of biodiversity, the so-called biodiversity hot spots. In order to assess the impact of possible future land use decisions in a watershed in Yunnan, Southwest China, we applied a method of combining ecological and socio-economic indicators to highlight key aspects concerning the current status of our research area. Data on species diversity, landscape matrix and erosion risk as well as agricultural and socio-economic activities were gathered and analyzed. We were able to locate the areas were conservation measures, erosion control and improved agricultural practices would have the strongest impacts. This information was used to develop a storyline for a “Go Green” scenario. Expert groups and interdisciplinary panels were used to critically review, enhance and expand this storyline in the area of conflict between nature conservation, rural livelihood and economic development.Based on the set of planning prerequisites, a village-household linear programming model was developed and solved with the General Algebraic Modelling System (GAMS) to identify factors driving landscape and land use changes for three different farming systems in the Naban River Watershed National Nature Reserve, mainly to contribute to the CLUE_Naban model by providing representative farm types and to analyze the decision making of land use (until 2025). In addition, this model is designed to provide policy makers with potential strategic intervention options for land use planning through the utilization of shadow prices.This process enabled us to reconcile the demands for nature conservation and economic wellbeing on a basis of an iterative and participatory working process that incorporates ecological and economic datasets, but also takes the sustainability of rural livelihood into account.     

A tool for protected area management: multivariate control charts ‘cope’ with rare variable communities

Performance assessment, impact detection, and the assessment of regulatory compliance are common scientific problems for the management of protected areas. Some habitats in protected areas, however, are rare and/or variable and are not often selected for study by ecologists because they preclude comparison with controls and high community variability makes meaningful change detection difficult. Shallow coastal saline lagoons are habitats that experience comparatively high levels of stress due to high physical variability. Lagoons are rare, declining habitats found in coastal regions throughout Europe (and elsewhere) where they are identified as one of the habitats most in need of protected area management. The infauna in the sediments of 25 lagoons were sampled. Temporal and spatial variation in three of these [protected] lagoons was investigated further over 5 years. In a multivariate analysis of community structure similarities were found between some lagoons, but in other cases communities were unique or specific to only two sites. The protected lagoons with these unique/specific communities showed significant temporal and spatial variation, yet none of the changes observed were attributed to human impacts and were interpreted as inherent variability. Multivariate control charts can operate without experimental controls and were used to assess community changes within the context of ‘normal’ lagoon variability. The aim of control chart analysis is to characterize background variability in a parameter and identify when a new observation deviates more than expected. In only 1 year was variability more than expected and corresponded with the coldest December in over 100 years. Multivariate control charts are likely to have wide application in the management of protected areas and other natural systems where variability and/or rarity preclude conventional analytical and experimental approaches but where assessments of condition, impact or regulatory compliance are nonetheless required.     

黄渤海濒危水鸟栖息地动态变化研究

中国滨海湿地是东亚-澳大利西亚迁徙路线上候鸟重要的停歇地、繁殖地和越冬地,土地利用变化所引发的滨海湿地退化导致水鸟栖息地类别和面积发生了很大转变,影响迁徙水鸟种群数量的稳定性。然而,土地利用变化在哪些区域和多大程度上影响了迁徙水鸟的栖息地分布尚不清晰。以土地围垦典型区域黄渤海滨海湿地为研究区,以受胁濒危水鸟物种勺嘴鹬、大滨鹬、大杓鹬、小青脚鹬、黑脸琵鹭、黄嘴白鹭、遗鸥、黑嘴鸥为研究对象,结合物种分布模型MaxEnt和GIS空间分析,模拟2000、2015、2020年水鸟栖息地时空分布,探索过去20年栖息地分布的时空变化,分析水鸟种群变化趋势,识别水鸟栖息地保护优先区域,提出水鸟栖息地保护管理建议。结果显示：2000—2020年,8个水鸟物种栖息地主要分布在渤海湾、莱州湾、江苏盐城沿岸、如东-东台沿岸区域。所有物种的栖息地面积均呈不同程度的下降趋势,其中7个物种栖息地下降比例超过50%,下降的区域主要分布在渤海湾、江苏盐城沿岸、东台条子泥、小洋口沿岸,滨海湿地丧失是导致水鸟栖息地面积下降的直接因素。7个物种种群数量呈下降趋势。研究所确定的水鸟保护优先区面积达240.32 km^2...     

基于最小累积阻力模型的东北地区生态安全格局构建

生态安全格局对于缓解生态保护与经济发展之间的矛盾具有积极意义。以东北地区为研究对象,综合参考《生态保护红线划定技术指南》、《全国生态功能区划》以及东北地区自然资源禀赋和社会经济发展水平,基于水源涵养、防风固沙、生物多样性维持与保护等功能指标和敏感性指标划分生态源地;利用夜间灯光数据修正基本生态阻力面,并运用最小累积阻力模型划分缓冲区、识别生态廊道和生态战略节点,从而构建东北地区生态安全格局。结果表明:东北地区生态源地总面积为6.50×10⁵km²,占全区土地总面积的45.02%,包括18个生态源地,主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山脉和西部草原的部分区域;划分了高、中、低3个水平缓冲区,关键生态廊道中心线总长11073.52km,生态战略节点29个,在东北地区形成以生态源地为中心的网状空间布局。结果可为保障区域生态系统服务功能和可持续发展政策的制定提供科学参考。     

基于文献计量的中国自然保护地监测研究

建立自然保护地是迄今为止世界上公认的最有效的保护自然生态系统、维护生物多样性的理想模式,对其进行监测是保护管理工作的重要一环。为了把握我国自然保护地的监测研究现状与发展趋势,基于CNKI和万方数据库检索并筛选出自然保护地监测文献698篇,基于文献计量法,对自然保护地的监测研究趋势、监测指标、监测方法和所属行政区域四个方面进行了分析。结果发现,我国自然保护地监测研究发文量在历经30多年的萌芽期与缓慢增长期后,当前正处于跳跃式增长期。其中,自然保护区的监测发文量最高,占比达67%;在监测内容方面,关注度由高到低依次为:生物多样性>生态环境>人类活动>生态安全,其中,涉及鸟类监测的文献数量最多,占比20.75%。目前,人工实地调查方法仍然是主要的监测研究方法,但随着红外相机、卫星遥感和自动监测系统的发展,其占比已降到60%;在所属行政区域方面,各区不平衡现象十分显著,发文量在6—48篇不等。因此,今后科研监测应兼顾不同自然保护地类型,尽可能采用新的科技手段开展监测,并对两栖爬行类、鱼类、无脊椎动物以及人类活动和生态安全方面给予更高的关注度,最后本文还提出了相应的监测管理建议...