生态修复研究进展与展望

生态修复是提升生态环境质量,实现自然资源的可持续使用,解决环境污染、恢复自然生态平衡的过程,从提出“生态修复”这个概念至今,国内外学者及科研机构已有大量工作和研究成果。本研究基于Web of Science核心数据库和CNKI核心数据库,筛选SCI论文216篇和中文核心231篇,使用CiteSpace软件进行分析,系统梳理生态修复的研究思路与方法、应用案例、存在问题及未来研究重点。主要结论如下：1)生态修复研究主题从最开始的单一生态系统逐渐转向多维度耦合,研究方法也从人工干预修复向近自然修复手段发展;2)针对不同生态系统类型均有各自的生态修复方法,缺点是修复方式单一、缺乏对整体生态系统效应的研究;3)生态修复主要存在缺乏对生态系统整体性的恢复措施,缺乏多维度、多类型、多方式组合的综合治理与修复方案、理论研究未与实践相结合等问题。未来研究重点应从整体性角度推进生态修复研究,开展多要素协同生态修复实践工程,发展更多区域与国家之间的合作,加强多对象、多尺度的生态修复。     

京津冀地区资源-环境-经济协调发展模式探究

促进京津冀地区资源环境与经济协调发展是京津冀协同发展的目标之一。将物质流分析方法和系统动力学结合,构建资源-环境-经济系统动力学模型,设置经济加速发展模式、惯性模式、资源环境保护模式和协调发展模式,通过不同模式的对比探寻京津冀资源-环境-经济协调发展的最优路径。结果显示:协调发展模式下各地社会经济保持较快发展,通过调整产业结构,增加环保和科技投资,提高工业固废回收利用率等措施,3地资源环境压力减轻,协调发展度提高幅度高于另外3种模式,是京津冀地区资源-环境-经济协调发展的相对最佳方案,但是河北省仍需注意化解城镇化进程中资源环境压力上升的问题。     

基于CA-Markov模型的惠州市生态与经济协调度时空演变特征及模拟预测

研究生态环境与经济效益的协调发展关系以实现城市可持续发展是土地科学的焦点。基于2000—2015年惠州市遥感影像,通过CA-Markov模型预测研究区2025年土地利用状况,以1 km×1 km惠州市土地利用数据为基础,以生态系统服务价值表征生态,以GDP表征经济,运用经济协调度模型对惠州市生态与经济协调度进行耦合,开展时空演变分析及预测,同时采用Getis-Ord Gi~*分析其空间异质性,以此揭示快速城市化区域的生态环境与经济发展耦合协调关系和空间分异特征。结果表明,模拟预测2025年的惠州市土地利用格局与其他时期相比,土地利用效率较高,景观破碎化现象相对于前期得到有效缓解。经济环境协调变化指数在近20 a变化较大,生态经济失调区域面积大于生态经济协调区域面积,空间分布上失衡,生态环境质量低和经济发展过快的两极化现象较为严重,生态与经济协调水平总体不高,发达地区周边的局部区域从不协调向协调转变,并有逐渐扩大趋势。经济协调度空间分布模式从2000年的冷点单一聚集发展为2025年的冷热点2种集聚模式共同分布,同时热点向冷点逐渐迁移。目前快速城市化区域的经济与生态协调发展水平较低,形势较为严峻,但已有转好的趋向,并且空间差异不均衡和两极化发展问题较为突出,发达地区在发展经济的同时需要加大生态修复和保护力度,实现生态与经济协同可持续发展。     

石家庄市经济-交通-环境系统耦合协调研究

河北省石家庄市空气污染较为突出,研究其经济-交通-环境3个系统间的耦合协调关系对区域可持续发展意义深远。选择耦合协调度模型、剪刀差方法,对2000—2016年石家庄经济-交通-环境系统的耦合协调程度和各系统之间演化方向、演化速率的差异进行全面分析。结果表明,2000—2016年石家庄经济-交通-环境系统的耦合协调指数由0.42增至0.77,表明研究期该区域3个系统的耦合协调关系逐步改善。从发展水平看,环境系统(0.53)交通系统(0.39)经济系统(0.35)。从演化方向看,经济与交通系统的发展趋势差异逐步缩小,经济与环境演化趋势差异逐步增大,交通与环境演化趋势差异缩小。从演化速率看,环境系统(0.01)经济系统(-0.04)交通系统(-0.11)。研究表明石家庄市环境质量加速改进,但经济发展、交通建设增速逐步放缓。     

基于“互联网+生态”理念与技术的生态文明建设(ECC)模式研究

在中国快速城市化背景下,生态问题已直接影响到资源、环境及社会经济的可持续发展。在"互联网+"理念及技术不断发展的信息化条件下,基于对生态文明内涵及新时代发展特征的梳理,系统地挖掘了生态经济、生态环境、生态人居、生态制度和生态文化5个子系统内涵;针对城市化过程中的现实状况,构建了城市街道尺度的包含25个2级指标的生态文明建设(ECC)指标体系,并界定了约束性指标和引导性指标。同时,基于生态问题的复杂性和广泛性,以及ECC的必要性和迫切性,应用遥感以及信息技术的原理和方法,结合"互联网+生态"等理念和技术,构建了城市街道尺度生态物联网(EIOT)模式。在此基础上,针对区域ECC特点,提出了基于GIS技术的ECC信息管理系统,作为现阶段实现生态文明规划与管理的有效途径。该研究对于实施生态环境损害赔偿制度、建设美丽中国具有重要的技术支撑作用与现实指导价值。     

区域生态安全:概念及评价理论基础

借鉴国内外的研究成果,提出区域生态安全的概念是指在一定时空范围内,在自然及人类活动的干扰下,区域内生态环境条件以及所面临的生态环境问题不对人类生存和持续发展构成威胁,并且自然-经济-社会复合生态系统的脆弱性能够不断得到改善的状态。指出生态安全评价是一个多学科交叉的研究领域,其评价理论基础涉及可持续发展理论、生态系统服务功能理论、生态承载力理论、时空论和系统工程论等;生态安全是可持续发展的基础,两者具有内涵和目标的一致性;区域生态安全研究的目的就是平衡人类的自然资源利用与生存环境质量需求的矛盾,保证生态系统在持续安全的状态下提供服务;应用生态承载力的研究成果有助于补充和完善生态安全评价。区域生态安全评价强调研究对象的时空性和研究方法的系统性。多学科整合能更好地指导区域生态安全评价。     

张承地区生态系统服务及其区域关联分析

区域生态系统服务及其辐射效应评估能够揭示研究区域生态-经济-社会耦合系统的整体性和关联性特征。基于张承地区2013年遥感影像和生态服务价值化方法,评估分析了该区域地表覆被组成、关键生态系统服务及其对北京市的辐射效益。结果发现,张承地区约97%地表覆被为林草地和农田,是发挥生态屏障功能的主体;该地区自然生态系统可提供的关键生态系统服务价值为1 895亿元·a-1,高值区分布在林草植被集中的承德市以及张家口市的东南部地区;张承地区每年约有21%关键生态系统服务以水和风为介质辐射到北京市,其中,怀来、赤城、宣化、涿鹿、崇礼和沽源等县与北京市的生态系统服务关联度较高,是北京市外来生态系统服务的主要输入区。该研究对于揭示京津冀区域生态系统整体性以及科学构建区域生态修复与合作机制具有一定的参考价值。     

秦巴山生态功能区生态系统服务供需关系时空演变研究

生态功能区在确保国家生态安全方面具有重要作用,但在过度人类活动的影响下,其生态系统正面临着严峻考验。为实现生态功能区的可持续发展需要探究生态系统服务的供需关系。以往研究多关注生态系统服务供需的权衡/协调作用,在生态功能区供需的耦合协调方面还存在空白。以秦巴山生态功能区为例,采用In VEST模型、生态系统服务供需比、四象限模型、相关性分析和耦合协调度模型等方法分析了2000、2010和2020年产水、粮食供给、碳固存和土壤保持4种生态系统服务的供需匹配状况、权衡/协同作用和耦合协调关系。结果表明,1)2000-2020年产水和碳固存服务供需比分别由0.613、0.958降至0.482、0.892;粮食供给和土壤保持服务供需比分别由-0.243、0.948增至0.224、0.971。空间上,产水、碳固存和土壤保持服务均以供应盈余状态为主,耕地较少的中西部地区存在粮食供给不足。2）粮食供给和土壤保持服务供需在低-低空间匹配,产水服务供需表现出高-低空间错配和低-低空间匹配的特点,碳固存服务供需以过剩的高-低错配为主。3）研究期间生态系统服务供给的权衡/协同关系略有变化,除土壤保持与其他服务...     

城镇化对区域碳排放效应的研究综述

在碳排放的影响因素中,城镇化可能是最根本、潜在影响最大的因素。文章在系统梳理了国内外相关文献基础上,对城镇化作用于碳排放的效应及其空间尺度差异、基于空间关联效应的城镇化对碳排放的影响等问题等进行了归纳与总结,发现:城镇化对碳排放的作用效应主要包括3个方面,即城镇化对碳排放的总效应、城镇化对碳排放的直接效应和城镇化通过中介变量对碳排放产生的间接效应。但现有文献的研究内容主要集中在城镇化对碳排放的总效应以及城镇化对碳排放的直接效应,对城镇化对碳排放产生的间接影响的研究重视不够;现有研究将研究单元视为相互独立且均质的个体空间,普遍忽略了地区间的空间效应问题。另外,现有研究结果具有尺度依赖性,且中国现行的行政管理体系是分层嵌套结构,但现有研究普遍忽略了空间尺度差异、缺乏多尺度空间的对比研究,对研究区域所具有的分层嵌套结构特征重视不够,缺乏系统的建模与分析。最后提出应加强城镇化对碳排放作用的多学科交叉研究、扩展城市群与县域尺度的研究、城镇化对碳排放作用全效应的系统研究以及空间效应视角下城镇化与碳排放关系的多尺度空间对比与多尺度空间关联效应研究的建议与展望,以期为相关研究提供有益借鉴。     

快速城市化区域经济与环境协调发展动态评价--以深圳宝安区为例

经济和环境的协调性分析是可持续发展研究的基础。目前,协调评价在应用方面多集中于现状评价和短期动态分析,关注城市化长期进程的案例较少,且研究尺度多数是城市及以上水平,对于行政区及更小尺度的研究相对较少。以典型快速工业化、城市化城区——深圳市宝安区为例,选取与城区经济社会发展水平和生态环境状况密切相关的9个指标,建立经济环境协调发展评价指标体系,通过计算协调发展度,对1994─2012年宝安区的经济社会系统与环境系统的协调性动态变化进行了分析。研究表明,20年间,宝安区经济社会综合指数大致呈逐年升高趋势,生态环境综合指数先稳定升高后大幅下降再持续升高最后略有降低,经济与环境的关系经历了经济滞后-环境经济同步-环境滞后的转变,经济-环境协调发展度总体呈先上升后下降再上升的变化特征。可将1994─2012年分成3个阶段：城市化初期（1994─2000年间）,宝安区经济-环境协调发展水平稳定提升,从初级协调-中级协调-良好协调;城市化中期（2001─2006年间）,协调发展度大幅下降,从中级协调-初级协调-勉强协调（2006年）;城市化后期（2007─2012年间）,协调发展水平稳定提升,经历了勉强协调-初级协调-中级协调的变化。宝安区经济-环境协调度的变化特征与其城市化过程中经济社会发展和生态环境保护建设历程关系密切。研究成果可为城区可持续发展决策、生态文明建设提供技术支撑,也可为其他快速工业化、城市化地区协调发展提供参考。     

区域一体化地区的土地利用与生态服务价值研究——以双莱先行区为例

区域一体化先行区是统筹区域发展的重要保障,在整合区域资源、实现合作共赢、推进经济协调发展的同时,增加了生态用地风险与压力,影响了生态用地规模与生态服务功能。探讨区域一体化背景下的土地利用与生态服务价值关系,对管理区域环境、制定发展决策、平衡地区经济与生态保护均具有重要意义。“双莱先行区”作为山东省首个区域一体化发展先行区,研究其土地利用变化与生态服务价值（ESV）对实现生态文明建设与经济的协同发展具有重要意义。基于此,以双莱先行区为研究区域,选取2000-2020年土地利用数据和经济数据,采用土地利用动态度、ESV当量因子评估、敏感性指数、空间自相关等方法,评估了不同土地类型、不同生态功能、不同区域的ESV变化,分析了土地利用与ESV的空间相关性。与以往研究不同,研究修正当量因子价值时,不采用省份平均粮食单产量,而是莱西、莱阳各自的单产量,尽可能保障计算结果的准确性与真实性。研究表明：除耕地、林地面积减少外,草地、湿地、水体、建设用地面积均增加,建设用地增量最大;各用地类型单一动态度有所差异,例如草地增加10.1%,而耕地降低了0.29%,呈现相反变化趋势;近20年双莱先行区整体生态服...     

快速城市化区域经济与环境协调发展动态评价——以深圳宝安区为例

经济和环境的协调性分析是可持续发展研究的基础。目前,协调评价在应用方面多集中于现状评价和短期动态分析,关注城市化长期进程的案例较少,且研究尺度多数是城市及以上水平,对于行政区及更小尺度的研究相对较少。以典型快速工业化、城市化城区——深圳市宝安区为例,选取与城区经济社会发展水平和生态环境状况密切相关的9个指标,建立经济环境协调发展评价指标体系,通过计算协调发展度,对1994─2012年宝安区的经济社会系统与环境系统的协调性动态变化进行了分析。研究表明,20年间,宝安区经济社会综合指数大致呈逐年升高趋势,生态环境综合指数先稳定升高后大幅下降再持续升高最后略有降低,经济与环境的关系经历了经济滞后-环境经济同步-环境滞后的转变,经济-环境协调发展度总体呈先上升后下降再上升的变化特征。可将1994─2012年分成3个阶段:城市化初期(1994─2000年间),宝安区经济-环境协调发展水平稳定提升,从初级协调-中级协调-良好协调;城市化中期(2001─2006年间),协调发展度大幅下降,从中级协调-初级协调-勉强协调(2006年);城市化后期(2007─2012年间),协调发展水平稳定提升,经历了勉强协调-初级协调-中级协调的变化。宝安区经济-环境协调度的变化特征与其城市化过程中经济社会发展和生态环境保护建设历程关系密切。研究成果可为城区可持续发展决策、生态文明建设提供技术支撑,也可为其他快速工业化、城市化地区协调发展提供参考。     

近十年生态工程在中国的进展

我国生态工程近 1 0多年有进一步发展 ,研究和应用对象扩展为社会 -经济 -自然复合生态系统 ,目标明确为可持续发展 ,从追求一维的经济增长或环境与自然保护 ,走向富裕、健康、文明三维一体的复合生态繁荣。在充实“整体、协调、循环、自生”的生态工程原理和生态控制论的基础上 ,总结出生态工程设计的 8项原则。方法论发展为从物理过程的量化走向生态过程的序化 ,从工程结构的优化走向生态格局的进化 ,从机器的人工智能走向人的生态智能。技术路线发展了硬件、软件、心件耦合 ;多学科、多技术的系统组合 ;调控复合生态系统全生态过程 ;寓环境保护于生产和消费中 ,寓废弃物处理于利用中 ;结构和功能纵横耦合成食物链网式、生命周期式、生态系统式等网络结构     

京津冀城市群生态系统服务价值的时空动态演变

以京津冀城市群为研究区,基于土地利用现状数据及谢高地2008年修正的"中国生态系统单位面积生态服务价值当量",利用县域尺度的粮食单产对单位面积农田食物生产服务价值进行修正,随后基于格网分析方法改进了生态系统服务价值系数的3种时空调节因子,并利用等量分类与热点分析方法探讨了生态系统服务价值的空间异质性,在此基础上,将斑块密度与聚合度指数、动态度、变化轨迹分析等方法相结合,从全局与局部揭示生态系统服务价值从2005—2015年的空间动态演变特征。结果表明,(1)修正后的方法能够反映生态系统服务价值在格网尺度上的空间异质性。京津冀城市群北部、太行山及燕山等山林地区、环渤海湿地、白洋淀及衡水湖等内陆湖泊地区的生态服务价值等级以Ⅳ、Ⅴ类为主,是生态服务价值的热点区域;平原地区及张家口市等高原地区的生态服务价值等级以Ⅰ、Ⅱ类为主,是生态服务价值的冷点区域。(2)从2005—2010年,第Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ类的PD动态度均为正值(0.020、0042、0.029),AI动态度均为负值(-0.007、-0.046、-0.025),第Ⅲ、Ⅳ类的PD动态度为负值(-0.015、-0.014),AI动态度均为正值(0.027、0.022);从2010—2015年,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ类的PD、AI动态度(-0.002、-0.003、0.002、-0.002,0.001、0.002、-0.003、0.002)的正负性与前5年相反,且绝对值较小;Ⅳ类的两种指数动态度均为0。(3)生态服务价值的第Ⅰ、Ⅱ类的变化区域集中分布在平原与张家口市,第Ⅲ类的变化区域集中分布在平原与山地丘陵的交界处以及邯郸市;第Ⅲ、Ⅲ类的变化区域分别分布于山地丘陵的西部与承德市东部。     

循环经济建设的产业生态学方法

循环经济是按生态学原理和系统工程方法运行的具有整体、协同、循环、自生功能的复合生态经济.生态产业是一类按循环经济规律组织起来的基于生态系统承载能力,具有完整的生命周期、高效的代谢过程及和谐的生态功能的网络型、进化型、复合型产业.从传统工业经济向循环经济的转型需要一场生产方式、消费模式和生态影响方式的产业生态革命,其理论基础是经济生态、人类生态、景观生态和复合生态.产业生态转型的实质是变产品经济为功能经济,变环境投入为生态产出,促进生态资产与经济资产、生态基础设施与生产基础设施、生态服务功能与社会服务功能的平衡与协调发展,生态产业设计的原则包括横向耦合、纵向闭合、区域耦合、社会整合、功能导向、结构柔化、能力组合、信息开放、人类生态.产业生态系统是一类社会-经济-自然复合生态系统,具有生产、生活、供给、接纳、控制和缓冲的整合功能和错综复杂的人类生态关系,其方法论的核心在于时、空、量、构、序的生态整合.生态文化是循环经济的灵魂,指人与环境和谐共处、持续生存、稳定发展的文化.包括体制文化、认知文化、物态文化和心态文化.     

京津冀固碳释氧生态服务供-受关系分析

固碳释氧是自然生态系统重要生态服务能力之一,对全球气候变化和人类社会发展都具有重要意义。以京津冀为研究区,利用净初级生产力(NPP)和京津冀碳排放、氧消耗数据,基于ArcGIS平台、供-受生态域理论与方法,研究像元尺度固碳释氧净生态服务能力,并对固碳释氧的生态服务供受关系进行研究。结果表明:(1)京津冀固碳释氧净生态服务能力呈现西北高东南低的趋势。净生态服务能力最强的区域主要分布在承德、张家口东部、北京西北部、秦皇岛北部和保定西北部地区。净生态服务能力负值区主要分布于研究区大部分地级市及其以上行政区的经济发展核心区和人口聚集区。(2)按固碳释氧服务价值量来衡量,净生态服务正值区面积占全区面积的64.32%,负值区面积占35.68%;但正值区单位面积供给能力不足,负值区单位面积需求量大。研究区整体上固碳释氧生态服务不能满足自身需求,京津冀单位面积固碳释氧净生态服务价值量为-0.93元·m~(-2)·a~(-1)。(3)研究区共有64个生态供体县域、33个平衡县域和82个受体县域,固碳释氧净生态服务价值量最高的是承德市丰宁满族自治县,价值量为1.01元·m~(-2)·a~(-1);最低的是天津市和平区,价值量为-339.46元·m~(-2)·a~(-1)。     

生态承载力研究进展

从生态承载力角度研究区域资源-生态-环境问题,是当今生态学、地理学和经济学等学科研究的热点与前沿领域之一。在调研现有研究成果基础上,阐述了承载力的起源、演化与发展以及国内外研究进展,对生态承载力的概念、研究方法、研究趋势及其与可持续发展的关系等进行了评述。生态承载力内涵可以概括为“特定时间、特定生态系统自我维持、自我调节的能力,资源与环境子系统对人类社会系统可持续发展的一种支持能力以及生态系统所能持续支撑的一定发展程度的社会经济规模和具有一定生活水平的人口数量”。今后生态承载力研究的发展方向是:研究对象趋向多元化,研究领域呈现交叉综合趋势;生态脆弱带将继续成为研究的热点地区;研究重点将继续向动态模拟化方向发展;新方法、新技术手段将不断应用于生态承载力研究。     

景观格局演变及其生态效应研究进展

区域景观格局演变及生态效应研究一直是景观生态学研究的重点,对人类、自然的可持续发展具有重要的意义.文章从景观格局-过程-生态效应的相互驱动机制及当前的研究进展进行了系统的分析,综述了国内外景观格局及其生态效应研究相关进展,集中分析了当前研究中的热点和难点.景观分类是景观格局研究的基础,空间统计分析、转移矩阵分析和景观指数分析是研究景观格局演变的主要手段,新兴的元胞自动机理论和方法在景观格局演变研究中有很大的发展空间.景观格局演变驱动力研究需对自然驱动力、社会驱动力进行综合考虑.不同时空尺度下,景观格局与生态过程的内在机制也不一样.在此基础上,提出了今后研究的一些方向,重点是:(1)景观格局演变的内在驱动机制研究;(2)多尺度下景观格局和生态过程(如土壤侵蚀、养分流失等)的耦合研究;(3)"3S"技术、野外调查监测与格局-过程演变模拟模型结合的应用推广潜力.     

环境风险知觉和评价的整体框架

环境风险通常发生在一定时间之后,以某种可能性发生在某个特定的地方,使得某些人群受到影响。因此,环境风险是典型的多维度事件,它涵盖四个基本的偏好维度：时间、空间、概率与社会性,每个维度都可能导致环境风险知觉和评价出现折扣（discount）现象。但是,传统视角往往关注单一维度,主要是时间,因而割裂了维度的整体性。基于环境风险的多维度特征,提出了一个统一的多维度偏好框架,为环境风险知觉及评价提供整体性视角。这四个偏好维度统一的内在原因是心理距离。维度共性意味着时间维度上的折现机制能够应用到其它维度,为此,对环境风险跨期评价中关于折现率热点问题的研究进展进行了一个关键的梳理。未来有必要在此整体框架下,重点关注三个方面的问题：（1）环境折现率,对环境折现率的要素及其关系进行规范性分析,进而分析环境贴现率与经济贴现率之间的关系,及双率折现对可持续发展的涵义;（2）基于维度共性,将时间维度上的研究结论应用到其它维度;（3）研究多重维度复合情形下的偏好和评价问题,建立综合性描述模型,依托具体案例探讨有效的环境风险沟通策略、环境政策和制度设计。     

珠江三角洲土壤养分多尺度空间分异及环境驱动力

土壤养分累积是多个尺度自然和人为因素共同作用的结果,在空间上呈现出多尺度分异性。定量解析这种多尺度分异规律及其驱动力对于养分管理至关重要。基于珠江三角洲地区417个表层土壤样品和6大类环境变量(气候、成土母质、土壤理化性质、地形/植被覆盖、距污染源的距离、社会经济),采用多元因子克里格方法定量解析土壤总氮、总磷、总钾、碱解氮、有效磷和有效钾的多尺度空间变异及其环境驱动力。结果显示,研究区土壤养分相对丰富,尤其耕地和园地养分含量较高,过量施肥以及养分利用率低是主要原因。研究区土壤有效磷为高度变异(变异系数为108%),其他养分质量分数均为中等变异(变异系数介于44%—78%),且养分高值区主要位于研究区中部(广州、佛山、珠海、惠州中西部和东莞西部)。因子克里格将土壤养分的空间变异分解为块金尺度、短变程尺度(26 km)和长变程尺度(90 km)3个独立尺度空间变异之和。土壤养分的空间变异格局及环境驱动力因尺度而异。短变程尺度,土壤养分的空间变异性更强,高值分布区较为分散,土壤养分质量分数主要受控于海拔和人为活动(如工业排放、社会经济活动)。长变程尺度,土壤养分的高值分布区较为聚集,土壤养分质量分数更多受控于自然因素(气候和成土母质)。基于"特征-机制-管理"思路,该研究提出土壤养分多尺度管理概念模型,根据不同尺度肥力区划及其驱动力制定不同的养分管理策略。