京津冀地区碳排放时空格局变化及其驱动因子

人类对陆地生态系统的改变是碳排放增加的主要原因。在“双碳”目标背景下探索土地利用变化与碳排放的动态关系,有助于区域土地低碳可持续利用。研究基于土地利用转移视角,采用重心-标准差椭圆方法揭示了京津冀地区土地利用碳排放时空格局演化特征,评估了碳排放与生态环境、社会经济发展的协调程度,并借助改进的Kaya模型和LMDI分解模型定量分析了土地利用变化对碳排放的影响程度。结果表明：(1)建设用地的转入是土地利用碳排放增加的主要来源,引起碳排放量增加15844.36万t;耕地、草地向林地、水域的转变促进了地区固碳能力的提升。(2)土地利用碳排放空间分布格局呈现出东北-西南方向向中心进一步聚集的趋势,并且东-西向聚集趋势大于南-北向。(3)京津冀地区整体碳排放与生态环境的协调性呈向好趋势发展,但大部分地区碳排放与社会经济发展出现失衡现象,地区间碳生产力差异逐渐增大。(4)经济水平是促进碳排放增加的最显著因素,单位GDP用地强度是抑制碳排放增加的最主要因素。分析结果表明,严格控制建设用地的无序扩张是促进低碳土地利用的基础,低碳经济发展是促进地区减碳的重要途径。     

水生态文明城市建设对城市水生态承载力的影响——以武汉市为例

城市水生态承载力能较好反映水资源-水环境-水生态-经济社会复合系统间多要素互馈关系,水生态文明城市建设对城市水生态系统具有多方面影响,对城市水生态承载力在水生态文明城市建设前后的变化进行定量研究具有重要意义。以城市"社会-经济-自然"复合生态理论为指导,充分考虑人类活动与城市水生态系统的响应关系,基于DPSIR框架构建城市水生态承载力评价指标体系,以水生态文明建设试点城市武汉市为例,综合运用熵权法、TOPSIS和障碍度诊断模型等方法,分析2008-2019年武汉市水生态承载力的变化趋势和影响因素。结果表明,水生态文明城市试点建设期间（2015-2017年）的水生态承载力平均水平（0.552）明显高于建设前（0.361）和建设后（0.438）,建设成果主要体现在压力和影响指标的改善以及响应指标的大幅度提升上。阻碍武汉市水生态承载力提升的主要指标为生态环境状况指数、建成区绿化覆盖率、农田灌溉亩均用水量、酸雨量和饮用水源地水质达标率。根据评价结果提出水城共生共荣发展模式、引导产业结构转型等提升武汉市水生态承载力的建议。     

街区尺度城市内部动态度的量化——以深圳市为例

城市动态度反应城市土地利用/土地覆盖动态变化的剧烈程度,对其进行量化是理解城市景观变化和进行城市生态空间监管的基础。现有研究主要聚焦城市扩张引起的特定地类(如人工表面、植被等)的动态变化,缺乏对城市内部精细尺度上(如街区尺度)景观动态的研究。以深圳市为例,首先利用多等级道路数据划分街区,进而基于高分辨率卫星影像解译的土地覆盖数据,利用土地利用动态度和土地利用强度指数量化街区尺度城市内部动态度。研究结果表明:(1)深圳市城市内部动态度较高,2017—2018年期间,14.93%的街区发生了不同程度的变化,热点区域主要分布在南山区、宝安区、盐田区等。(2)街区的变化包括多种地类的转变,其中,林地转变为裸土最为常见,占比为12.59%。由城市更新引起的地类变化也较普遍,如其他不透水地表向裸土的转移和建筑到裸地的转变分别为6.20%、5.59%。此外,深圳市街区的土地利用强度也存在较大差异,表现为土地利用强度增加的街区多分布在城市外围,而土地利用强度降低的街区则多分布在城市内部。(3)街区动态度与街区大小之间呈现非线性关系,街区动态度随着街区面积的增大,先急剧下降,后趋于平缓。本研究揭示了深圳市城市内部街区尺度上土地覆盖的动态变化特征,可为城市规划和生态空间管理提供科学支撑。     

基于2009-2018年径流小区观测数据的武汉市土壤侵蚀因子定量评价

武汉市位于桐柏山大别山国家级水土流失预防区与幕阜山省级水土流失治理区之间,其土壤侵蚀问题对长江中游生态安全具有重要影响。基于2009-2018年武汉市蔡店、磨盘山、西湖流域、燕子山等4个水土保持监测站35个径流小区的观测数据（139组）,定量分析了坡度、侵蚀性降水量、土地利用和水土保持措施对土壤侵蚀的影响,并借鉴USLE模型识别土壤侵蚀主导因子。结果表明,裸地小区的平均土壤侵蚀模数最高（2597.57 t km^-2 a^-1）,其次是经济林、草地和耕地小区且三者的侵蚀模数相差不大,土壤侵蚀模数与侵蚀性降雨量、坡度之间呈显著二元线性或幂函数关系;与天然植被小区相比,植物篱（草带、茶树、紫穗槐）及石坎梯田措施均显著降低了土壤侵蚀模数,其中植物篱措施的效果更优,且草带植物篱小区的侵蚀模数最低（46.13 t km^-2 a^-1）;3个坡度等级（0-10°、10-20°、20-25°）小区平均侵蚀模数分别为892.07、911.15、2087.60 t km^-2 a^-1,表明坡度超过20°后土壤侵蚀严重加剧;武汉市土壤侵蚀的主导因子为水土保持措施、植被覆盖与管理因子。研究结果可为武汉市水土保持措施合理布设及侵蚀预报模型的完善提供依据,基于径流小区长期观测数据的土壤侵蚀定量研究值得进一步深入。     

城市边缘区生态脆弱性时空演变——以大连市甘井子区为例

以1998年的土地利用数据和2003、2007、2013 SPOT5遥感数据等多元数据为基础,运用ESC模型结合空间分析法,线性加权方法计算社区的EVI值,并将甘井子区生态脆弱性划分为5个等级;以及运用二乘算法计算变化斜率,F值测算变化显著性,将变化斜率和变化显著性分为4个等级,研究大连市甘井子区1998—2013生态脆弱性的时空分异。结果表明:(1)从城市边缘区生态脆弱性等级分布特征来看,城市边缘区生态环境呈现出相同等级聚集,以邻近沙河口区社区为中心,相邻等级呈现出明显的辐射状,东西方向差异明显的特征。(2)从社区间生态脆弱性差异的角度来看,甘井子内部各社区生态状态差异显著。邻近市区的社区生态脆弱性变化显著生态环境迅速恶化,平均EVI由0.62增加至0.73,变化显著性指数为2.26。远离市区的部分社区生态环境变化不大,生态环境保持良好状态。部分社区EVI变化值呈现负增长,生态逐渐恢复。(3)从城市边缘区生态脆弱性整体变化趋势来看,1998—2013年间甘井子区的生态脆弱性变化与城市化发展速度密切相关,以2007年为节点,1998—2007年平均变化斜率指数为0.51,2007—2013年平均变化斜率指数为0.19,呈现出先快后慢的下降趋势。     

中国环保模范城市生态效率评价

环保模范城市是实施城市可持续发展战略的具体表现。以1997-2010年的43个环保模范城市为评价集,利用2009年的截面数据,基于将环境污染排放作为非期望产出的考量,采用3种DEA模型评价其生态效率,结果表明:43个环保模范城市当中,有20个城市相对有效,占评价总数的46.5%;处在环渤海经济圈、珠三角经济圈、福建沿海经济带的环保模范城市整体评价表现较为突出,明显优于长三角经济圈;海口为生态效率最优城市,而重庆排名最末。最后提出,应以社会-经济-自然复合生态系统为视角,统筹协调,推动城市可持续发展。     

城市人居环境的生态设计方法探讨

城市化促进了国家和区域经济的发展,但同时因城市生态系统结构、功能方面的失谐造成目前城市人居环境质量的恶化,城市这正是研究这种以人类集活动为特征的城市居民及其栖息环境关系的科学。在综述国内外城市人居环境规划和设计方法的基础上,根据城市规划、建筑设计等方面的生态工程原理,提出城市人居环境生态设计方法,对人居环境生态设计所涉及的内容、系统分析、设计步骤等方面进行了论述。     

增进城市地区生物多样性——以新加坡模式为例

自 1963 年以来,新加坡开展实施了绿化计划,并经历了从“花园城市”到“花园中的亲生态城市”的演变。为了在新加坡实现生物多样性保护,国家公园局制定了自然保护蓝图,重点介绍该规划实施的关键是利用技术创新。新加坡城市生物多样性指数是一种评价生物多样性成效的自我评估工具,已在全球范围内的多个城市得到应用。     

青岛市不同功能区冬季空气微生物群落代谢与多样性特征

选取青岛市5个功能区(市区街道、海滨区域、饮用水源地、垃圾填埋场和人工湿地污水处理系统),采用SAS ISO100空气浮游菌采样器于2013年冬季采集空气微生物样品,应用BIOLOG方法分析空气微生物群落代谢功能多样性,阐明群落代谢与环境相关性。结果表明,不同功能区空气微生物群落碳源代谢强度存在差异,代谢稳定时,海滨区域和饮用水源地样品平均光密度值(AWCD)分别为0.302、0.210,而人工湿地、市区街道及垃圾填埋场分别为0.063、0.025和0.034,海滨区域和饮用水源地空气微生物群落碳源代谢强度明显高于其他功能区。不同功能区空气微生物群落Shannon指数和Simpson指数接近,但海滨区域和饮用水源地Mc Intosh指数明显高于其他功能区。海滨区域和饮用水源地空气微生物群落碳源代谢类型丰富,代谢水平高,人工湿地、市区街道和垃圾填埋场碳源代谢类型单一,代谢水平低。5个功能区空气微生物群落碳源代谢差异呈现区域性,分异代谢差异的主要是羧酸类碳源。风速、温度、湿度等非生物因素对空气微生物群落碳源代谢具有不同程度影响,且不同功能区主导非生物因素存在差异。BIOLOG方法可以提供大量多维数据,能够分析样品间微生物群落碳源代谢差异,客观、全面表征空气微生物群落碳源代谢多样性特征,是研究空气微生物群落功能多样性较理想的方法之一。     

海岛型城市人居环境质量评价——基于厦门市和平潭综合实验区的对比

21世纪是海洋世纪,海岛地位日益凸显,人居环境是海岛型城市发展质量的重要表征,然而目前学术界针对海岛城市人居环境质量评价的成果还较为鲜见。基于人居环境理论,构建了海岛型城市人居环境质量评价体系,选取厦门市和平潭综合实验区两个处于不同发展阶段的典型海岛型城市作为研究对象,综合评价了两个城市人居环境质量及动态变化。结果显示:(1)厦门和平潭人居环境质量均处于稳定提升状态,厦门人居环境宜居度更高,二者差距呈增大趋势;(2)城市人居环境系统与城市经济子系统二者存在相互协调、制衡的关系,不同发展阶段的协调度呈现一定的差异;(3)海岛城市人居环境质量受到自然、人类、社会、居住和支撑系统等5个子系统的综合影响,且各个子系统在不同发展阶段对人居环境的贡献率有所不同,发展初期的平潭人居环境自然子系统呈负向发展,人类子系统变化不大,社会、居住和支撑子系统得分贡献有所增加;而发展相对成熟的厦门人居环境自然子系统稳定性高,人类子系统虽呈上升趋势但变化幅度较小,社会子系统、居住子系统以及支撑子系统总体状况较好。研究可为厦门市和平潭综合实验区及国内同类海岛城市人居环境优化调控提供借鉴,同时丰富人居环境评估的实证案例与相关理论。