耦合生态服务供需的县域农业空间生态保护修复分区——以宜兴市为例

开展县域尺度农业空间生态保护修复分区研究,差异化推进区域生态保护与修复,对协调人地耦合系统、促进自然—社会的可持续发展具有现实意义。以宜兴市农业空间为研究对象,耦合生态系统服务的供给格局与需求格局,构建供需综合安全格局进行生态保护修复分区。结果发现：（1）宜兴市农业空间各项生态系统服务需求格局在自然因素和人类活动共同作用下,空间差异较大。土壤保持服务需求呈现东北高、西南低的总体格局;食物供给服务需求整体较高,空间上与人口分布类似;碳固存服务需求格局表现为“北高南低”;水源涵养服务需求在空间分布上较为均匀;生境质量保持服务需求在空间上呈八块状分区。（2）宜兴市农业空间土壤保持、碳固存、水源涵养以及生境质量保持生态系统服务的供给格局均表现出“南强北弱”的特征,而食物供给服务的高值区位于研究区东北方向及西部腰线区域。（3）依据供需综合安全水平,宜兴市农业空间可分为农业生态重塑区、农业生态优化区、农业生态护养区以及农业生态保育区。结合各分区土地利用现状,分别提出全局治理与重点区域生态重塑、整体优化与关键区域生态修复、综合生态养护与局部生态整治、严格生态保护与控制开发强度等差异化生态保护修复措施。研究为宜兴市及其他类似地区生态文明建设与农业空间规划提供参考。     

基于生态系统服务供需的农牧交错带流域生态修复分区—以桑干河上游为例

基于农牧交错带流域生态本底和社会经济特征开展生态修复分区研究,有助于维护农牧交错带生态安全和社会经济可持续发展。以地处农牧交错带的桑干河上游为例,选取土地利用、气象观测、统计年鉴等多源数据,基于InVEST模型和ArcGIS空间分析模块探讨2020年桑干河上游碳固持、食物供给、产水和土壤保持这4项生态系统服务供需空间分布格局,并通过象限匹配法和耦合协调度模型进行生态修复分区研究。结果表明：2020年桑干河上游4项典型生态系统服务供给的空间分布与流域地形地貌基本保持一致,形成一个环绕桑干河主干道的半闭环式的高值带,需求的高值区则与人口密集区基本吻合。桑干河上游生态系统服务供需匹配类型以高供给-高需求和高供给-低需求的匹配类型为主,供需耦合协调度平均值为0.23,处于轻度失调状态,生态系统服务供需错配现状突出。根据桑干河上游生态系统服务供需匹配和耦合协调关系及社会经济特征,将桑干河上游划分为5个生态修复区,即神头泉域生态修复区、北部古长城沿线生态屏障带、大同盆地防风固沙区、内长城沿线水源涵养和生物多样性保护区、桑干河水生态修复与生态多样性保护带,并通过搭配组合“辅助再生、自然恢复、生态重建、保护保育”等生态修复措施,提升各分区以固碳保持、耕地保护、水源涵养、水土保持为主的生态功能。

     

基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别—以抚州市宜黄县为例

为了有效实现国土空间生态保护与修复,探讨国土空间生态安全格局构建与生态保护修复关键区域识别的方法具有重要意义。以抚州市宜黄县为例,基于“生态源地—景观阻力面—生态廊道”的基本框架,以MSPA（形态空间格局分析）模型识别生态源地,将生态保护重要性评价成果作为指标之一构建景观综合阻力面,集成最小累积阻力模型（MCR）、重力模型和电路理论,识别与提取生态廊道,构建国土空间生态安全格局。在此基础上,基于电路理论识别生态夹点、障碍点,进而判断出宜黄县国土空间生态保护修复的关键区域,对需要修复的关键区域进行修复分区并提出修复建议。结果表明：宜黄县有10个生态源地;生态廊道共19条,包括7条重要生态廊道和12条一般生态廊道;待修复生态夹点20处,障碍点26处;待修复关键区域38处,划定为5个生态修复分区,分别为农业用地生态建设区、城镇绿地建设维护区、河道治理修复区、生态用地维护修复区以及道路生态廊道畅通区。

     

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。     

差异化开展国土空间生态修复的思考

近年来,由于气候变化和人类活动的双重影响,生态系统承受了越来越大的压力。在一定程度上,这些压力改变了生态系统的结构和过程,降低了生态系统服务功能,对区域可持续发展形成了威胁。国土空间生态修复是推进生态文明建设的重大举措,也是应对以上生态系统问题的重要手段,我国已将其上升到国家战略的高度。但是,目前国土空间生态修复的相关研究尚缺乏系统的梳理,相关的国土空间生态修复工作也缺乏系统总结,不利于生态修复工作的深入开展。因此,亟需系统梳理我国生态修复相关工作的演进脉络,阐述不同时期国土空间生态修复目标、手段、区域的差异化,剖析当前我国开展国土空间生态修复工作遇到的问题,进而提出相关应对策略,以期裨益于我国新时期的国土空间生态修复工作。研究表明：（1）我国的生态修复研究经历了萌芽、早期实践及新时期国土空间生态修复的演进过程。各个时期生态修复目标、手段和区域的差异化明显。（2）当前,我国国土空间生态修复的主要问题是,生态方面的历史欠账多、现实矛盾多,生态系统功能问题较为突出,生态修复部门职责相对分散、履职较为矛盾,生态修复投入机制相对单一。（3）未来,应该分别依据生态问题时间维度、空间维度、行政与市场维度的差异化,分别开展有针对性的国土空间生态修复工作。     

浅析国土空间生态修复工程的技术创新

在全面推进生态文明建设的进程之中,国土空间生态修复工程有着极为重要的现实意义。现阶段,我国很多地区的生态系统被破坏,特别是原有的各项功能开始消减,因此,必修通过国土空间生态修复技术解决这些问题。本文结合山水林田湖草是一个生命共同体理念基本内容,从其规划定位与内涵入手,对国土空间生态修复工程技术创新提出建议。     

基于小流域尺度的县域国土空间生态修复分区——以山西汾河上游为例

县域国土空间生态修复是生态修复规划体系的重要一环,也是生态修复工程项目实施的直接上位指导性规划,基于小流域尺度的生态修复分区研究可以为黄土高原地区县域生态修复分区的理论和实践提供有益参考。以汾河上游为例,首先,基于数字高程模型提取地形特征的方法确定了89个小流域单元,进而定量评估水源涵养、水土保持、生物多样性、食物供给四种典型生态系统服务,综合识别区域主导生态功能,据此划定5个生态功能分区;然后,以生态功能分区内生态群落为基础,通过对不同生态群落的生态功能统计比较,划分12个生态修复分区;最后,将小流域合并得到沟域生态系统单元,进而划分了25个生态修复工程分区统筹后期工程项目实施,并提出相应的生态修复策略。本文提出新的生态修复分区思路,以期为县域国土空间生态修复规划的编制提供指引。     

典型喀斯特地区国土空间生态修复分区研究——以贵州猫跳河流域为例

国土空间生态修复是实现生态系统服务可持续供给的重要保障,明确其空间分区是开展生态修复的前提条件。针对现有生态修复分区方法的层级单一、结果针对性欠佳等问题,以典型喀斯特地区贵州猫跳河流域为研究区,构建“自然立地条件—主导生态功能—生态胁迫问题”生态修复分区框架。选取海拔、坡度、地形起伏度、植被类型等自然立地条件指标分析流域内地域分异规律,进而划定生态修复一级分区;基于水源涵养、土壤保持、生物多样性维护、粮食供给等主要生态系统服务功能评价结果识别区域主导生态功能,据此划定生态修复二级分区;结合石漠化敏感性、水土流失敏感性及生态退化度等关键生态胁迫问题指标构建生态修复分区指数识别生态修复重点区域,进而开展生态修复三级分区划分。最终,将猫跳河流域划分为3个生态修复一级分区、10个生态修复二级分区及30个生态修复三级分区,并提出了相应的生态修复策略。研究可为猫跳河流域生态修复实践提供参考,并为西南喀斯特地区生态修复分区提供理论借鉴。     

长三角地区城市化对典型生态系统服务供需的影响

长三角地区快速城市化进程影响了生态系统服务供需的平衡关系,为实现长三角一体化高质量发展需要探究城市化对生态系统服务供需的影响。基于生态模型、Pearson相关性、随机森林、局部空间自相关等方法分析城市化和生态系统服务供需间的影响关系、敏感性与空间交互关系,提出生态管理措施。研究发现：2000—2018年间,长三角地区城市化综合水平上涨133.33%;各典型生态系统服务供需比均为正但均呈下降趋势,平均下降幅度22.39%;城市化对生态系统服务供需比具有显著的负向影响,2000—2018年间,影响强度平均上升82.34%;食物生产对人口城市化敏感性较强,碳储存和生境质量对经济城市化敏感性较强,水源涵养和PM_2.5去除则对空间城市化敏感性较强;城市化与生态系统服务供需比存在较大的空间错配性。由此建议将长三角地区划分为生态利用区、生态重构区、生态源地区和生态修复区,并结合城市化和生态系统服务供需特征提出生态优化管理措施。     

国土空间生态修复规划编制方法探析

由于长期的高强度国土开发利用活动,我国一些地区面临着自然资源过度利用、生态系统退化、资源环境严重超载的突出问题,已经成为区域经济实现高质量发展的关键制约瓶颈。按照"山水林田湖草生命共同体"的理念,亟需对生态系统严重受损退化、生态产品供给能力不断下降的重要生态区域开展生态保护修复,实现国土空间格局优化、生态系统稳定、功能提升的目标。本文以如何编制国土空间生态修复规划为重点,阐明规划编制定位、总体构架、主要任务和编制程序,分析技术难点和解决路径,为国家实施国土空间生态保护修复重大工程、出台相关政策提供决策参考。     

西北地区县域生态系统服务的供需匹配——以甘肃古浪县为例

作为人类福利的源泉,生态系统服务的供需特征及匹配状况反映了区域生态与环境资源的空间配置,分析其供需匹配关系是评价与优化生态系统服务管理、促进生态系统服务供需平衡的重要前提。以西北地区河西走廊东端的古浪县为例,利用气象观测、土地利用、统计年鉴等多源数据,基于InVEST模型、ArcGIS等方法,分析古浪县2017年的产水、碳固持、食物供给和土壤保持四项生态系统服务的供需及其匹配状况。结果表明：（1）古浪县产水、碳固持、食物供给和土壤保持服务供给与需求的总量均表现出供大于求的状态,其供求总量差值依次为：12.45×10⁸ m³、21.55×10⁷ t、3.8×10⁷ t、1.28×10⁷ t,且不同类型的生态系统服务供给与需求存在明显差异。（2）古浪县各项生态系统服务供需匹配类型可划分为高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求、高供给低需求,不同区域与不同生态系统服务间的匹配模式存在明显的空间异质性。（3）古浪县生态系统服务供需匹配表现出南中北空间差异性,且呈现集中连片的态势,说明匹配类型相同的乡镇存在“相邻相似”的特征。基于对生态系统服务的供给、需求及匹配状况的分析,进一步提出了不同匹配类型下生态经济发展、城镇化建设、生态可持续化管理、国土空间规划等方面的优化对策。     

黄河流域县域尺度生态系统服务供给和需求核算及时空变异

在核算黄河流域生态系统服务供给、需求及供需均衡度的基础上,分析国土空间格局演变与供需均衡度时空变化的共变趋势,采用相关分析和分位数回归方法测度各类国土空间对均衡度的影响及区域异质性。结果表明：（1）黄河流域国土空间格局及生态系统服务供需时空差异明显。下游和中上游沿河县域生活生产用地密集分布且2000—2015年增幅明显,生态系统服务供给增加与耕地和林地的分布一致,需求增加与人口密度和建设用地分布一致。（2）均衡度的时空变异受到国土空间格局演变的影响。不同均衡度水平下国土空间对均衡度的影响程度不同,且区域差异显著。（3）根据对均衡度产生影响的国土空间不同,不同区域应合理布局用地和发展政策以促进生态系统有效管理。     

中国生态用地及生态系统服务价值变化研究

生态用地具有重要的生态系统服务功能,在维护生态平衡、保障国土生态安全、应对全球气候变化中具有特殊地位。论文在总结国内研究学者有关生态用地研究成果的基础上,从生态系统服务功能入手,界定了生态用地的概念,根据生态干扰度构建了生态用地分类体系,并将生态用地分类与土地利用分类进行衔接,对全国生态用地的生态系统服务价值进行了评估,分析其特征及规律。研究表明：1）广义的生态用地是指能发挥供给、调节、支持生态系统服务功能,以及对维持区域生态平衡和调节全球气候具有重要作用的土地类型;2）依据“生态干扰度”构建了生态用地分类体系,将生态用地分为3个一级地类、5个二级地类和31个三级地类;3）2012年全国生态用地的生态系统服务价值为280 483.80亿元,呈现“西高、中次、东低”空间格局。2009—2012年全国生态用地的生态系统服务价值整体呈下降趋势,变化幅度空间分布差异较大,呈现“中增、东西减”的格局特点;2009—2012年全国生态用地各项生态系统服务功能受到损失,呈下降趋势,生态系统稳定性不容乐观。     

湖北省生态系统服务供需时空演变特征及其多尺度的空间平衡与匹配分析

深入研究生态系统服务供需的时空演变特征及其多尺度的空间匹配模式,对实现生态系统服务有效管理和制定科学的生态保护规划至关重要.以湖北省为研究区域,基于土地利用、气象和社会经济等多源数据,利用InVEST等多种生态模型,对湖北省碳存储、产水、土壤保持和粮食供给这4种生态系统服务供需进行量化和空间分布的刻画,综合分析了2000～2020年间生态系统服务供需和不同尺度下生态系统服务供需比的时空演变特征,并使用GeoDa中双变量Moran's I模块进一步探讨2000～2020年间4种生态系统服务供需空间匹配模式的变化与不同尺度下2020年4种生态系统服务供需空间匹配模式的差异.研究结果表明:①2000～2020年间,湖北省4种生态系统服务供给总量均呈增长趋势;需求总量上,除粮食供给服务外,均呈增长趋势.除土壤保持服务外,其余3种服务均处于供过于求的状态.②除土壤保持服务外,其他3种服务均呈现出城区供需比值低、非城区供需比值高的两极分化格局,并且在研究区间内,这一格局逐步加深.③4种生态系统服务供需空间匹配的区域规模及程度差异明显.④不同尺度下的生态系统服务供需平衡与匹配分析结果存在较大差异.研究结果可为推动湖北省生态系统服务供需格局优化和制定更为准确、详细的生态保护规划提供科学依据,促进湖北省可持续发展.     

江西省生态用地保护重要性评价研究

以数值法作为分析方法,与生态系统服务功能理论相结合,从生态环境、生态敏感性、气候、土壤和地貌5方面建立江西省生态用地保护重要性评价指标体系,在GIS技术的支持下,研究其生态保护重要性和生态用地的空间分布.根据生态用地保护重要性将其划分为禁止开发生态用地、限制开发生态用地和可适当开发生态用地3类.研究表明,江西省总生态用地占全省土地总面积的50.3%,禁止开发生态用地占全省比例为10.3%;11个地市中,南昌市的禁止开发生态用地比重最大,为35.8%;鄱阳湖区禁止开发生态用地比重为17.0%.     

江苏土地生态状况评价及其障碍因子诊断

针对土地生态系统的安全问题,从基础、结构、胁迫和效益等层面构建指标体系,采用空间异质性、最小跨度树和障碍因子诊断等模型,探究江苏土地生态状况的基本特征、空间分异与障碍因子. 结果表明：① 江苏土地生态状况北高南低的分异特征明显,高值区向外辐射减少,而低值中心辐射增加. 高值和低值区面积较小,中间值区域面积最大,较高值区位于城郊和边缘地区; ② 土地生态状况的空间自相关性显著,热点区聚集于苏北,冷点区则在苏南以及泰州、南通的部分地区集聚. 冷热点区的空间分布和区域发展水平呈互补格局,发达地区的土地生态指数较低,欠发达地区较高; ③ 江苏Ⅰ类一级土地生态区的自然条件优越,建设效益好,生态状况水平高. 障碍因子主要为水域比例、林地年退化率等. Ⅱ类一级生态区多位于淮南地区,以平原地貌为主. Ⅲ类一级生态区面积最大,位于苏南沿江地区. 障碍因子主要为耕地年退化率、土壤污染面积比例等,可通过管控土地生态风险,提高危机预警水平. 根据土地生态状况评价及障碍因子诊断研究,明确土地生态系统的运行情况,提出可持续利用的相关建议,可为优化江苏土地资源管理提供依据.     

生态系统服务研究进展与展望

生态系统服务对人类福祉具有不可替代性。基于文献阅读方法,对生态系统服务研究进展和趋势进行总结。主要内容包括：1）阐述生态系统服务的概念与内涵;2）从生态系统服务货币价值评估、生态系统服务供需平衡与流转、生态系统服务的权衡和协同3个方面,梳理了国内外生态系统服务相关研究进展;3）提出生态系统格局–过程–功能–服务内在关系将是生态系统服务研究的热点,生态系统服务供需与空间流转将成为重要研究方向,生态系统服务权衡与协同将是生态系统管理研究的重点内容,生态系统服务与人类福祉的反馈机制研究将更加深入。该研究将有助于科学认识生态系统服务对人类社会可持续发展的支撑作用,促进生态系统服务研究成果服务于实践。

     

建设用地扩张影响下南昌市生态系统服务变化及公平性识别

建设用地扩张与生态系统服务变化及其相互作用是影响城镇发展和生态环境保护的主要因素. 综合运用空间计量模型,探究其空间交互作用,以及识别乡镇的生态公平和扩张效率水平,对促进城镇发展和生态环境保护的综合管控具有重要意义. 通过对南昌市2000年、2010年和2020年建设用地扩张的数量和模式进行量化,使用InVEST模型综合估算生态系统服务,然后运用空间计量模型对两者的相互关系进行回归分析,最后运用公平效率指数识别乡镇的生态公平和扩张效率情况. 结果表明：①2000~2020年南昌市建设用地扩张逐渐转变为以“飞地式”扩张为主要的扩张模式,中心城区以“填充式”扩张为主;同时综合生态系统服务呈现上升趋势,但中心城区生态系统服务下降明显. ②2000~2020年建设用地扩张和生态系统服务变化存在明显空间溢出效应;建设用地扩张对不同类型生态系统服务变化的影响不同,其扩张模式的转变对综合生态系统服务变化的影响强度加重. ③2000~2020年南昌市各乡镇生态公平和扩张效率的协调性明显提升,生态公平指数总差异从0.378 4降低到0.080 5;区域生态公平呈现优化趋势,但仍有部分地区更注重扩张发展效率,忽视生态环境的保护. 因此,研究结果认为城镇发展需坚持多因素和多维度的综合考虑,合理调整发展政策,并加大对建设用地扩张模式的管制力度,以期避免建设用地的盲目扩张导致的生态环境恶化.