一种城市生态系统健康评价方法及其应用

将健康概念引入城市生态系统研究,从复合生态系统角度评价和辨析城市生态环境问题,为生态城市建设提供决策依据极具现实意义．基于城市复合生态系统健康内涵,提出用距离指数和协调指数表征系统发展水平和协调状况,构建整合距离指数和协调指数的城市生态系统健康评价模型,并设定了城市生态系统健康状态的评价标准,建立城市生态系统健康评价指标体系．对宁波的实例分析揭示了宁波城市生态系统健康特征和地域空间分布,表明模型能够很好地辨识城市生态系统的复合特征和地域空间特征,指示城市生态规划和建设的重点行动领域,为城市实施可持续发展战略提供决策依据．     

城市生态系统健康评价初探

采用生态系统健康的理论与方法来分析城市生态环境问题具有较强的理论意义和现实意义.着重探讨城市生态系统健康评价方法,提出完整的评价指标体系,建立模糊评价模型;并以广州市为例,北京、上海为参比城市,对3城市的生态系统健康状况进行了比较评价,明确广州市的生态系统健康状况及其制约因子,为广州城市生态规划提供可靠的背景状况和研究依据.     

Ecosystem health assessment of urban rivers and lakes-Case study of "the six lakes" in Beijing,China

The assessment of the ecosystem health of urban rivers and lakes is the scientific basis for their management and ecological restoration. This study developed a three-level indicator system for its assessment. The results indicated that: Zhonghai and Nanhai are in the state of transition from unhealthy to critical state and all the other lakes are in unhealthy states. Water environmental quality, structure and function of the aquatic ecosystem, and the structure of waterfront areas were the constraints. Nanhai was ranked as poor and the others were all ranked as very poor. However, the ecological environment of Zhonghai and Nanhai were better than the others, the sums of the degree of membership to the healthy state and critical state were all close to 0.6. and the restorations of these lakes were moderate. The sums of the degree of membership to the healthy state and critical state of the other lakes were under 0.3, as it was difficult to restore these lakes. Some suggestions on scientific management and ecological restoration of the six lakes were proposed: ①To control non-point pollution and to improve the water quality of six lakes and the water entering into these lakes; ②To improve the hydrological conditions of six lakes; ③To rehabilitate the aquatic ecosystem and waterfront areas. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(11): 3019–3027[译自: 生态学报]     

城市生态文明建设评价指标体系构建

城市作为人类环境问题和危机产生的重要策源地,建立反映城市生态环境问题和生态文明建设状态的评价指标体系,依据评价结论,指导城市生态文明建设十分必要。文章在城市作为社会—经济—自然复合人工生态系统的理论基础上,分析了社会生态亚系统、经济生态亚系统及自然生态亚系统相互作用关系和城市生态系统主要生物成分组成、结构与功能关系,系统的构建了符合中国国情的城市生态文明评价指标体系。该体系以生态经济、生态环境质量、生态社会为评价要素,下设12个一级指标及42个二级指标,为评价中国城市生态文明建设水平提供科学依据。     

Eco-environmental water demands for the Baiyangdian Wetland

In recent years, the hydrological characters of Baiyangdian Wetland have changed greatly, which, in turn, influence the biotic component, the structure and function of the wetland ecosystem. In order to determine the demands for water resources of ecological wetland system, a method of ecological water level coefficient was suggested to calculate the water resources demands for wetland environment use. This research showed that the minimum coefficient is 0.94 and the optimal coefficient is more than 1.10. According to these two coefficients, the ecological water level and water quantity can be estimated. The results indicate that the amount of the minimal and optimal eco-environmental water requirements are 0.87 × 10⁸ and 2.78 × 10⁸ m³ in average monthly, respectively, with the maximum eco-environmental water requirement in summer and the minimum in winter. The annual change of eco-environment water demand is in according with the climate change and hydrological characters. The method of ecological water level emphasizes that wetland ecosystem adapts to the hydrological conditions, so it can be used in practice well. __________ Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(8): 1,119–1,126 [译自: 环境科学学报]     

基于PSR模型的土地生态系统健康时空变化分析——以北京市平谷区为例

论文基于“压力-状态-响应”模型（PSR）和“活力-组织-弹性-功能”理论,以网格作为评价单元,评价了平谷区土地生态系统健康状况,并利用Moran指数测度了全局和局部的空间分异情况。研究结果显示,平谷区土地生态系统健康状况总体较好且相对稳定,1993、2011年平原区健康状况平均值分别为0.53和0.51,而丘陵山区则为0.62和0.65,丘陵山区显著优于平原地区。健康状况空间集聚程度增强,1993—2011年间平原区和丘陵山区的Moran指数分别由0.49和0.41升为0.61和0.46,表明平原病态区域集聚程度增加,而丘陵山区生态环境得到改善。作为北京市的应急水源地和生态涵养区,当前平谷区土地生态系统管理应着眼于三个重点区域：维持四座楼自然保护区周边生态系统健康,加强生态廊道建设,避免产生保护区“孤岛效应”;对于丘陵山区土地生态系统健康状况趋坏的区域,应协调经济发展与生态建设,维护关键性生态用地;对于健康状况较差的中心区域,应限制建设用地拓展,推行生态型土地整治,缓解土地生态系统压力。     

收缩情境下城市土地利用及其生态系统服务的研究进展

随着国际国内社会经济环境的变化,城市收缩这一新现象逐渐在我国部分城市区域空间中呈现,成为未来新型城镇化转型的挑战之一。在简要梳理城市收缩相关文献的基础上,以土地利用为主线,重点关注收缩情景下的土地利用模拟及其政策、空置土地与城市生态系统服务等方面的相关研究。研究结果表明：（1）当前对城市收缩问题的研究主要集中于人口变动和经济发展维度,对由此引发的土地利用以及生态系统变化关注较少。（2）土地利用模拟在分析和预测收缩情境下的城市土地利用变化上具有较大价值,但不同模型适用于不同研究情景,复合模型将具有更好的解释力。（3）土地利用政策的制定和实施应充分考虑经济社会各方面诉求,绿色空间存储制度是促进收缩城市可持续发展的有力措施。（4）城市收缩产生的空置土地为发展生态系统服务提供了空间,应发展适用于我国城市收缩的生态系统服务评估方法。在我国城镇化进入“存量模式”甚至“减量模式”的背景下,应加大对城市收缩情景下土地利用和生态系统维度的研究,要积极借鉴并整合资源科学、地理学、生态学、管理科学和城市规划等相关学科的研究方法,并紧密结合我国当前城市发展和空间规划所面临的现实问题,促进城市收缩研究的方法创新和收缩城市的可持续发展。     

基于PSR模型的大丰市城市生态系统健康综合评价

文章以大丰市为例,探讨了城市生态健康的内涵及评价方法。研究中综合运用压力-状态-响应(PSR)模型和模糊数学方法,评价了具有复杂特性的城市生态健康问题,对城市生态健康评价的研究工作做出了有益尝试。文章采用基于PSR模型的城市生态系统健康评价方法,建立了影响城市生态系统健康各要素之间的联系,并结合模糊数学方法,较好的解决了生态健康评价标准的问题。研究结果表明,运用PSR模型将各种要素联系起来并考虑它们之间的相互作用,可以实现对城市生态系统健康的综合评价。     

生态环境空间分级管控策略研究

生态环境空间分级管控是为了确保各级尺度下的生态环境空间充分发挥其生态服务功能所采取的管理控制手段与途径,同时给城市生态环境空间的管控提供依据,在不同尺度下,生态环境空间需按照不同精细度的管控方法和不同的土地空间单位进行分级,生态环境空间分级管控主要包括:省域尺度生态环境空间的管控、市域尺度生态环境空间管控和在主城区尺度下生态环境空间管控。通过3种尺度不同管控方法和策略的有效衔接,从宏观、中观和微观3个层次保证了生态规划的完整性和连续性,使生态系统服务真正发挥其价值。     

城市生态规划的理论与方法

综述城市土地利用生态规划和城市生态系统对策规划的状况，分析并提出了城市生态规划的两种类型，即生态规划方法和城市生态系统水平上进行的生态对策规划，并对这两种生态规划的发展进行了探讨。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的福建省生态环境承载力评价及障碍因素研究

生态环境承载力是生态文明建设的基础,研究生态环境承载力对于深入实施生态文明建设具有重要意义.福建省在生态文明建设方面走在全国前列,通过研究福建省的生态环境承载力情况,有助于更好地推进福建省生态文明建设.基于DPSIR概念模型构建了福建省生态环境承载力评价指标体系,采用TOPSIS分析法和障碍度模型对福建省2000—2015年生态环境承载力状况和障碍因子进行了评价分析.结果表明:总体而言,福建省生态环境承载力综合贴近度不断上升,从2000年的0.09981上升到2015年的0.89625,表明福建省生态环境承载力水平稳步提升;从分类指标来看,驱动力、状态、影响和响应子系统评价指数均呈不同幅度的上升趋势,而压力子系统评价指数呈下降趋势,表明福建省在生态环境治理方面所做的努力是卓有成效的,生态文明建设压力相对减小;从障碍度分析来看,就分类指标而言,响应子系统承载力是影响福建省生态环境承载力的主要因素系统.就主要障碍因素而言,在研究期内,影响福建省生态环境承载力的主要障碍因素包括能源消耗弹性系数、城市环境基础设施投资、环境保护投资占GDP的比例等.基于上述结论,本研究最后提出了相应的对策措施.     

基于生态系统健康的辽宁省海洋生态承载力评价

针对自然生态系统和传统承载力研究中评价标准相对单一的问题,提出基于生态系统健康的海洋生态承载力概念,探讨其内涵和基本特征,建立计量模型,提出生态承载力评价指标体系和标准的确定方法。以辽宁省为研究区域,构建了适合该区域的基于系统健康的生态承载力评价指标体系、权重和评价标准,对2000-2010 年的海洋生态承载力水平进行深入分析。结果表明,辽宁省海洋生态承载力指数呈波浪式上升,其健康等级从不健康升到亚健康。其中资源承载力长期处于亚健康;生态弹性力从不健康到亚健康,2010 年达到健康;人类活动潜力则一直处于不健康状态,最近两年有所好转。今后应加强海洋生态承载力各指标的优化,提高生态承载力水平和健康等级,实现海洋经济的可持续发展。     

基于生态系统健康的生态承载力评价

针对自然生态系统和传统生态承载力研究中评价标准相对单一、评价结果简化、不利于实际应用等问题，提出了基于生态系统健康的生态承载力概念，探讨了其内涵和基本特征；建立了水电梯级开发对生态承载力影响和基于生态系统健康的生态承载力计量模型；给出了基于生态系统健康的生态承载力评价指标体系和标准的确定方法，初步构建了基于生态系统健康的生态承载力理论框架．以黄河流域青海片为研究区域，建立了适合该区域的基于生态系统健康的生态承载力评价指标体系、权重和评价标准，并对青海片内水电梯级建设对生态承载力的影响进行了深入分析．结果表明，黄河流域青海片水电梯级开发规划实施的不同阶段对共和县生态承载力指数均为正面影响．但对青海片和沿黄其它县均为负面影响；梯级开发规划全面实施后，将使青海片的生态承载力指数下降9．9％，生态系统健康等级也将由亚健康状态降至不健康状态。     

基于生态系统健康的国土空间生态修复分区——以长江中游城市群为例

高强度社会经济活动造成了河湖湿地萎缩、景观破碎化与生物多样性减少等生态问题,实施国土空间生态修复成为生态环境治理的必然途径。以长江中游城市群为研究区,基于网格单元构建“生态系统活力—生态系统组织力—生态系统弹性—生态系统服务力”（VORS）模型,评价2010年和2020年的生态系统健康水平。通过自然断点法和智能化修正等方法,自下而上地开展国土空间生态修复分区,并提出相应的生态修复措施。研究结果表明：2010—2020年长江中游城市群耕地面积有所减少,建设用地扩张明显;生态系统健康状况较为稳定,但是存在明显的空间差异;生态系统活力和服务力提升明显,生态系统组织力和生态系统弹性呈下降趋势。根据分区结果,将研究区划分为生态系统保育区、生态系统提升区、生态系统缓冲圈、生态系统改良圈和生态系统重塑圈“两区三圈”的修复区域,并提出生态修复对策。     

生态红线保护下的两江新区土地利用/覆盖情景模拟及生态价值评估

生态保护红线的划定对于维护国家和区域生态安全具有非常重要的作用,是我国在生态环境保护方面的重要举措.为分析生态保护红线划定后区域生态系统服务价值的变化情况,以重庆市两江新区为例,采用CLUE-S模型对未来的土地利用变化情况进行情景模拟,并在此基础上对各地类价值系数进行优化调整构建生态系统服务价值评估优化模型,对不同情景下的生态系统服务价值进行定量计算,分析生态系统服务价值的敏感度及变化度.结果表明:①采用CLUE-S模型对两江新区的未来土地利用进行空间模拟效果较好（Kappa系数达到0.82以上）,模型的普适性较好.②生态价值敏感度结果表明两江新区的生态系统服务价值对价值系数的变化缺乏弹性,结果的可信度高.③2020年生态保护情景下,林地的面积增加量大于自然增长情景,城镇和工矿用地则相反,生态保护红线对于城镇扩张起到了一定的约束作用.④2014年现状、2020年自然增长情景和2020年生态保护情景下的生态系统服务价值分别约为10.53×108、10.50×108和10.88×108元,两种未来情景下耕地的生态系统服务价值减少最为明显,林地、水域服务价值均表现出增加的趋势.⑤林地和水域的生态价值变化度表明其面积变化对生态系统服务价值的影响较大.研究显示,CLUE-S模型进行小区域的土地利用变化情景模拟效果较好,构建的生态系统服务价值评估优化模型计算结果的可信度较高.政府相关部门可以根据生态保护红线及生态系统服务价值评估结果,进一步优化生活、生产和生态空间,使其在城市规划、绩效考核和生态补偿中得到实际运用,在区域的经济可持续发展中起到支撑作用.      

The value of urban ecosystem services in New York City: A spatially explicit multicriteria analysis of landscape scale valuation scenarios

Mapping, modeling, and valuing urban ecosystem services are important for integrating the ecosystem services concept in urban planning and decision-making. However, decision-support tools able to consider multiple ecosystem services in the urban setting using complex and heterogeneous data are still in early development. Here, we use New York City (NYC) as a case study to evaluate and analyze how the value of multiple ecosystem services of urban green infrastructure shifts with shifting governance priorities. We first examined the spatial distribution of five ecosystem services – storm water absorption, carbon storage, air pollution removal, local climate regulation, and recreation – to create the first multiple ecosystem services evaluation of all green infrastructure in NYC. Then, combining an urban ecosystem services landscape approach with spatial multicriteria analysis weighting scenarios, we examine the distribution of these ecosystem services in the city. We contrast the current NYC policy preference – which is focused on heavy investment in stormwater absorption – with a valuation approach that also accounts for other ecosystem services. We find substantial differences in the spatial distribution of priority areas for green infrastructure for the valuation scenarios. Among the scenarios we examined for NYC, we find that a scenario in which only stormwater absorption is prioritized leads to the most unevenly distributed ES values. By contrast, we find least variation in ES values where stormwater absorption, local climate regulation, carbon storage, air pollution removal, and recreational potential are all weighted equally.We suggest that green infrastructure planning strategies should include all landscape components that contribute to the production of ecosystem services and consider how planning priority alternatives generate different ecosystem services values.     

白洋淀湿地生态环境需水量研究

采用生态水位法对白洋淀湿地生态环境需水量进行了计算.该方法主要是从湿地的水文条件出发,通过对其长序列的水文资料分析,得出该湿地较适宜的水文条件,然后再与生态环境状况进行对照分析,从而得出湿地的理想和最小生态环境需水量.通过计算,得出白洋淀湿地的最小生态水位系数是0.94,理想生态水位系数大于1.10.由此,进一步计算出生态水位和生态环境需水量,该生态水位系数也为其它类似湿地提供了生态水位计算标准.白洋淀全年的月平均最小生态环境需水量为0.87×108m3,理想生态环境需水量为2.78×108m3.计算结果表明,湿地生态环境需水量夏季最大,冬季最小,符合季节气候水文条件变化规律;从实践角度看,其生态水的配置是可行的.同时,该方法可为国内其它湿地的生态环境需水计算提供参考.     

湖泊生态环境需水量计算方法研究

中国北方干旱和半干旱地区湖泊面临不断干枯、萎缩和水质污染严重的局面。水资源的不合理配置和使用,造成资源性缺水和水质性缺水;维护湖泊和水库的合理水位及其水体的自净能力已经成为淡水资源科学配置和永续利用的基本保证。确定和保证湖泊生态系统必需的最小水量是解决问题的关键和前提,计算湖泊最小生态环境需水量的方法有:①水量平衡法;②换水周期法;③最小水位法;④功能法。研究结果表明:对于受损严重的湖泊,功能法无论从理论基础、计算原则和计算步骤,还是从需水量的分类和组成,都比较准确地反映了湖泊生态系统的健康现状和湖泊生态系统需水量之间的相互关系,可以为防止湖泊生态系统日益恶化的趋势和生态恢复提供技术支持。针对不同类型湖泊、生态环境特性和生态系统管理目标可以选择不同的计算方法,在确定了湖泊最小生态环境需水量和生态环境建设实施方案,北方地区湖泊生态系统将进入科学管理和生态恢复阶段。     

景观规划导向的绿色基础设施研究进展——基于“格局—过程—服务—可持续性”研究范式

中国目前处于新型城镇化与生态文明建设的重要时期,引入绿色基础设施（Green Infrastructure,GI）规划框架对协调城市发展与生态保护具有重要意义。基于景观生态学中“格局—过程—服务—可持续性”研究范式,对近年来中国内外GI规划进行针对性综述,利用该范式对相关研究的理论来源与进展进行梳理。研究表明：GI格局研究中,景观格局指数是应用最为广泛的方法。针对于景观连接度,形态学空间格局分析等结构连接度评价方法具有计算简单、适用性广的优势,但缺乏明确的生态学含义;图论等功能连接度则针对特定的生态过程,是GI格局与生态过程的重要联系,将是下一步研究重点。GI生态过程研究借鉴生态网络的理论与方法,其规划步骤可分为核心区选取、阻力面构建、潜在廊道识别三部分。GI生态系统服务研究中,生物物理量模型与经济计量模型广泛应用于调节、供给与支持服务评价中,而文化服务评价则将问卷调查作为基础数据获取的重要途径。另外,生态系统服务需求研究涉及到生态系统服务的实际需求与使用偏好,相关定量评价方法以及成果的实际应用有待进一步探索。GI景观可持续性研究中,在明晰GI提供的生态系统服务总量的基础上,服务间权衡与协同效应已成为GI规划中的重要考量,而情景规划可以有效模拟GI生态系统服务的动态变化。最后,GI规划应将提升景观可持续性作为规划目标,据此研究提出了重视格局与过程相互影响机制的基础研究、加深GI生态系统服务需求端研究、明晰生态系统服务间协同与权衡效应、将GI与实际规划结合四项研究展望。     

煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用:模型·实证

为研究煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用,基于系统动力学原理构建一般情况下煤炭开采对生态系统功能胁迫作用的系统动力学模型,分析不同情境下煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用特征,并以淮河流域典型煤炭资源型城市——淮南市为例进行实证研究. 结果表明:煤炭开采对生态系统功能有胁迫作用,政府是重要影响因素;不同情境下煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用不同,表现为情境一(理想状态)<情境二(良性状态)<情境三(一般状态)<情境四(停滞状态)<情境五(糟糕状态);生态治理投资系数和煤炭开采技术投资系数的比值越大,则煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用越小. 实证结果通过有效性检验,表明该研究建立的系统动力学模型具有可靠性. 当前淮南市生态治理投资和煤炭开采技术投资的比值为0.511,表明淮南市生态系统功能系统和煤炭开采系统处于一般状态. 研究显示,政府在维持生态系统功能稳态中发挥着一定作用. 煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用特征:当生态治理投资系数和煤炭开采技术投资系数的比值为0时,生态系统功能系统和煤炭开采系统处于糟糕状态;当比值为(0,1)时,处于一般状态;当比值为1时,处于良性状态;当比值大于1时,两大系统进入理想状态.