基于主导生态功能保护的美丽宜居村镇生态建设模式研究

"村镇建设生态安全评估与绿色生态建设模式研究"是国家重点研究计划"村镇建设资源环境承载力测算系统开发"项目的课题4,研究内容包括不同区域/类型村镇建设主导生态功能辨识研究,村镇承载力测算体系和评价模型构建,区域生态安全对村镇建设的约束影响,生态安全约束下村镇发展的适宜产业与优化途径,美丽宜居村镇绿色生态建设和可持续发展模式。该研究在全国尺度上探明了生态乡镇和特色小镇的空间分布特征、集聚程度和主导生态功能,辨析了全国综合减灾示范社区时空格局;基于5个重要生态功能区的主导生态功能(水源涵养、生物多样性维护、水土保持、防风固沙和减灾防灾)以及黄山市新明乡、仁怀市茅台镇、重庆市武陵镇、敦煌市月牙泉镇和汶川县威州镇等典型村镇产业特点,通过"以点带面"和"以面束点"研究思路,探究了村镇建设生态安全约束下的产业适宜性评价方法,初步提出了茶产业模式、酒产业模式、特色农业模式、生态旅游模式和防灾减灾模式等针对不同类型美丽宜居村镇的生态建设模式。研究结果可以为巩固脱贫攻坚成果和支撑乡村振兴的环境管理提供决策支撑,对重要生态功能区村镇承载力提升和可持续发展具有一定的实践意义。     

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。     

村镇建设资源环境承载力测算的基本逻辑与框架

中国不少村镇出现非农化、老弱化、空废化、污损化、贫困化("五化")现象,其实质是村镇建设与资源环境承载力不协调的问题,尤其在实施乡村振兴战略的背景下,大量生产要素投向农村带来发展的同时让这种矛盾日益突出。由于缺少管理上可操作的村镇关键资源环境约束与胁迫因子的精准核算,在村镇发展规模、模式和发展方向路径选择上缺乏依据和标准。该文界定了村镇建设资源环境承载力概念,开展了村镇建设资源环境区划与功能类型划分,设计了村镇建设水、土地、生态关键约束因子及阈值测算原理,建立了村镇建设资源环境承载力综合测算逻辑框架,并提出了村镇建设资源环境承载力研究的关键问题及展望。     

关于生态屏障若干问题的探讨

生态屏障是生态文明建设中构建国家生态安全战略格局的重要组成部分,生态安全是生态屏障建设的目标,生态屏障则是生态安全的保障。许多学者从不同角度对生态屏障理论与方法进行了深入的探讨,进而形成生态屏障是处于特定的区域,具有保护功能的生态安全系统的理念,但由于生态屏障具有复杂性与特殊性,目前其概念、类型及特点等尚处于发展中。文章在总结前人研究基础上,基于生态系统服务理论,梳理了生态屏障的概念及内涵,认为生态屏障多处于过渡地带,是经过人工改良的具有明确保护与防御对象的复合生态系统,具有一定的空间跨度,在空间上呈封闭或半封闭分布,能提升生态系统服务,促进区域或国家生态安全。它具有如下特点:(1)防护性,即对反生态系统服务的防御或者对正生态系统服务的保护;(2)梯度性,即根据保护的区域重要性或者反生态系统服务的严重程度而建立的不同等级的生态屏障;(3)指向性,即生态屏障具有明显的方向性;(4)动态性。本文根据屏障对象性质将生态屏障划分为正向服务保护型、反向服务防护型和退化服务恢复型,其中"两屏三带"防护体系中的东北森林带为正向服务保护型,北方防沙带、川滇-黄土高原生态屏障和南方丘陵山地带为反向服务防护型,青藏高原生态屏障则为退化服务恢复型。该研究可为生态保护和恢复提供科学基础。     

基于ARIMA模型的辽河流域生态足迹动态模拟与预测

将能值与生态足迹理论相结合,引入能量折算系数,通过能值密度构建能值-生态足迹模型,并应用此模型对辽河流域2001—2010年生态承载力和生态足迹进行计算。生态承载力计算主要是自然生态承载力和本地产品产出承载力,其中自然生态承载力主要考虑可更新资源的承载力,本地产品产出承载力主要包括生物资源产出承载力和工业产品产出承载力。生态足迹的计算主要包括消费足迹和污染足迹,消费足迹主要测算生物资源消费、能源消费和水资源消费足迹。污染足迹主要测算废气和生活废水、工业废水对自然生态系统带来的负荷。测算结果表明:2001—2010年辽河流域人均生态承载力和人均生态足迹均有所增加,但是生态足迹的增长速度远远大于生态承载力,致使流域内自2001与2009年生态略有盈余外,其余年份均出现生态赤字,处于不可持续发展状态。以能值-生态足迹模型测算结果为基础,基于EViews采用自回归综合移动平均模型(ARIMA),对流域内10年的生态足迹和生态承载力进行动态模拟。首先通过ADF与PP单位根检验时间序列的平稳性;其次分析序列的自相关函数图和偏自相关函数,初步确定AR和MA的阶次;再根据R2、AIC及SC准则,进行模型参数估计并诊断分析;最后确定最佳模拟模型。以ARIMA模型预测2011—2015年辽河流域生态足迹和生态承载力的演变趋势。预测结果表明,人均生态足迹在未来5年内会继续呈直线式增长,到2015年达到7.387 8 hm2,是2001年的2.16倍;而人均生态承载力在2011年之后开始下降,生态赤字继续扩大,到2015年增长到-4.167 67,约为2005年的10倍,流域内不可持续发展形势会更加恶化。最后提出辽河流域生态安全建设的对策。能值-生态足迹模型测算结果与实地调研基本相符,较真实反映了辽河流域可持续发展状况。基于ARIMA模型模拟预测结果可为未来流域开发和建设提供参考依据。     

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。     

山-水-林-田-湖-草-海-城修复模式的实践应用 ——威海华夏城采石场生态修复及其效益评价

山-水-林-田-湖-草系统保护与修复强调生态系统整体性、系统性和稳定性,生态系统的健康稳定有利于生态系统服务功能的全面优化提升,对确保生态环境安全和社会经济健康协调发展至关重要.山东威海华夏城受大规模开山采石活动影响,区域生态环境遭到破坏,居民生产生活受到严重干扰,经过10余年生态修复,华夏城实现了生态效益与社会经济效...     

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.     

城市生态系统承载力研究进展

承载力一词来自生态学，最初应用于对自然生态系统中生物数量的研究。从城市生态学与城市生态系统理论的发展角度介绍了城市生态学中承载力一词含义及其发展过程，并重点介绍了国内外学者对资源承载力、环境承载力及生态承载力的研究与应用。针对城市所具有的明显自然-社会-经济复合生态系统特征，笔者认为应该在城市生态系统承载力研究中强调社会经济系统能力的贡献。     

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     

区域减压增效生态调控修复模式研究

近年来,生态环境形势严峻,生态系统功能退化问题突出,已经威胁到区域生态安全,并在一定程度上制约经济社会可持续发展。为此,生态修复受到高度重视,但目前生态修复过程中存在重植被、轻功能,重手段、轻效益,重局部、轻区域的特点。鉴于此,基于当前生态修复存在的主要问题,以缓解资源环境压力、提升生态系统功能为核心,提出区域生态修复手段不应仅依靠生态工程,而应采用工程与经济社会调控相结合的手段;生态修复的重点不应只局限于解决眼前生态问题及遭受破坏的区域,而应着眼于受到潜在压力的更大范围区域;生态修复的目的不应只满足于植被的恢复,而应采取多种措施全面减轻生态系统压力,提升区域生态功能,兼顾生态、经济和社会效益。在此基础上,构建了区域减压增效生态调控修复框架模型,提出应从问题识别、诊断分析、模式构建、效益分析和示范应用5个方面建立区域生态调控修复技术流程,以期实现生态修复的区域化、永久化和最大效益化。     

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.     

小尺度资源环境承载力预警评价研究——以大鹏半岛为例

建立资源环境承载力监测预警机制,是生态文明制度创新的一项重要工作。已开展的资源环境承载力研究多针对大尺度区域,而针对小尺度区域开展的研究相对较少。该研究在小尺度水平,以大鹏半岛为例,分别从区级和街道级两个层次构建了资源环境承载力预警评价指标体系,定量评价了2014年大鹏半岛资源环境承载状况,对资源环境承载力整体-局部的分配问题进行了探讨。结果表明,大鹏半岛资源环境承载力总体上处于轻警状态,3个街道的综合资源环境承载状况较为一致。土地资源承载力、水资源承载力、生态资源承载力、海洋环境承载力、大气环境承载水平均较高,表现为无警或轻警水平;但地表水环境承载力和固废、交通等基础设施承载力是其短板,特别是地表水环境承载力,大鹏半岛的承载指数为0.36,处于重警水平。3个街道在单要素承载力方面存在空间差异。其中,葵涌街道的土地资源和水环境承载状况最好,大鹏街道的土地资源、水环境、基础设施承载状况最差,南澳街道的水资源承载状况最佳。研究成果可为该区域资源环境开发利用、可持续发展决策提供更精准的技术支撑,也可为其他地区的小尺度资源环境承载力监测预警体系研究提供参考借鉴。     

粤港澳大湾区生态功能网络构建及对策

生态安全格局构建是快速城市扩张背景下缓解生态保护和土地开发矛盾、保障区域生态安全的有效途径。生态源地识别与空间阻力面构建一直是生态安全格局构建中的技术难点。以粤港澳大湾区为研究对象,利用1980、1995和2010年3期遥感影像数据,分析土地利用景观格局变化,提取生态源地,采用最小累积阻力模型判定生态廊道,从而综合构建生态功能网络。结果表明:(1)研究区土地利用景观格局变化剧烈,林地始终保持较大优势度,耕地、林地的斑块结合度和聚集度不断下降,破碎化程度有所增加,景观整体趋于不稳定。(2)湾区生态源地总面积约为2 638. 3 km~2,潜在生态廊道长约705 km,整体生态环境有所改善,但是珠江口东部地区生态连通性差。(3)基于保障自然生态系统的需求,生态源地建设应以北部连绵山体生态屏障和南部海岸等为基底,建设高质量的连片森林,统筹协调跨区域的山林屏障带建设,改善生态源地连通度并提升区域生态系统服务,建设世界级森林城市群。     

基于生态足迹法的区域水资源生态承载力计算与评价——以珠海市为例

研究了人类社会对水资源的消耗、对自然生态环境的影响以及该影响的量化方法和量化指标,将生态足迹法引入区域水资源承载力系统,构建珠海市水资源生态承载力计算模型,分析计算水资源供给对区域经济社会发展的生态承载力,并对该地区的水资源生态承载力进行生态盈亏和敏感性评价.结果表明,总体上珠海市水资源系统呈现生态亏损,亏损率为37%,水资源生态承载呈现超载现象,珠海市城市化进程中流动人口增长对区域水资源的生态承载压力较大.研究结果还表明,将生态足迹模型运用到地区水资源承载力中具有较高的可信度,对地方尺度具有适用性.     

广东鹤山林-果-草-鱼复合生态系统生态服务功能价值评估

鹤山丘陵地“林-果-草-鱼”复合农林生态系统是1986年建立在退化丘陵地,利用物质与能量循环流动等生态学原理,进行构建和恢复而成功的实例,本文采用物质量和价值量相结合的评价方法,首次选取复合农林业系统进行评价,首次对广东鹤山林-果-草-鱼复合农林生态系统的生态服务功能进行价值评估。结果表明,广东鹤山林-果-草-鱼复合生态系统总体指标显著优越,其服务价值功能达2397.9783万元,在维持大气平衡、固土保肥、涵养水源等方面具有重要的作用。其间接生态服务功能价值远远大于直接生态服务功能价值,比值约为31∶1。而维持大气平衡服务价值是鹤山林-果-草-鱼复合生态系统的主要部分,占总体服务价值的96.626%,而木材生产等直接经济价值仅占总价值的3.135%。由此,直接经济价值并不是其服务价值的主要部分,应充分发挥鹤山林-果-草-鱼复合生态系统的其他生态服务功能,加强对间接生态服务功能价值的理解和保护,从长远策划和开发土地来达到长远而合理的利益收获。     

基于生态系统服务流视角的人地系统动态演化评估

陆地表层复杂的人地关系地域系统是人类活动的载体,同时承载着人类活动产生的环境影响。人地关系动态演进过程体现了人类对环境与自然资源开发和利用的深化。随着我国经济社会的迅速发展、生态系统服务的退化消失,人地系统矛盾日趋尖锐。生态系统服务流对生态系统服务的转化、输送与维持具有重要作用,是自然生态系统与社会经济系统之间的桥梁,能够在人地系统间建立时空连接。以黄河中下游的快速城市化发展地区(河南省郑州市)和生态环境保育区(河南省南阳市)为研究对象,构建生态系统服务供需综合评估框架,揭示中尺度区域人地关系动态演变规律。结果表明：近30年间,郑州市的人均三维生态足迹增长力度大于南阳市,而生态承载力水平小于南阳市。2020年郑州市人均三维生态足迹与南阳市的差值为0.195 9 hm²/人,人均生态赤字是南阳市的2倍、1990年的121倍。由此可知,快速城市化发展地区的生态系统服务供给能力和可持续发展水平远低于生态环境保育区,人地系统矛盾比生态环境保育区尖锐。基于生态系统服务流视角的区域人地系统动态演化评估,可为决策者制定科学、合理的区域生态保护和高质量发展政策提供支持。     

近十近生态工程在中国的进展

我国生态工程近10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。     

沱江流域生态安全预警及其生态调控对策

从沱江流域生态安全预警入手,基于压力-状态-响应(pressure status response,PSR)模型构建生态安全评价指标体系,采用层次分析、时间序列预测、模糊综合评判、主成分分析方法对流域2010、2015、2020年的生态安全状态进行评价与预警研究.结果表明:(1)沱江流域各区段在2010、2015、2020年3个时段内,整体上呈现全流域生态安全跃升的趋势,生态安全状态逐步好转;(2)纵观2010-2020年期间流域内各区段的生态安全变化,上游区段的生态安全状态明显好于中下游区段,其次为中游区段,下游区段的生态安全状态最为令人担忧.因此,沱江下游是流域内生态安全建设的重点;(3)沱江流域2010-2020年生态安全预警分为3类:安全区域、持续危险区域和退化区域.安全区域包括沱江上、中、下游的21个市县区;持续危险区域涵盖了中、下游的8个县区;退化区域为中游的2个县;(4)沱江流域生态安全预警的主要预警因子可以归纳为植被覆盖与农业灾害因子、人口素质因子、土地承载力因子、景观格局因子、面源污染因子、水土流失因子6大类.针对沱江流域生态安全预警因子的分析结果,提出以下生态调控对策:(1)积极修复植被,改善生态环境;(2)增强农业的防灾减灾能力;(3)加强技能培训,提高人口素质;(4)合理利用土地资源,提高土地承载力;(5)优化土地利用结构,加大景观多样性;(6)提倡生物防治,控制面源污染;(7)大力进行水土保持建设.     

基于生态系统变化特征的祁连山国家公园甘肃片区生态治理成效分析

祁连山是我国西部重要的水源产流区和生物多样性保护优先区,长期以来受自然和人为因素双重影响,生态系统出现了不同程度的退化。为筑牢国家西部生态安全屏障,在多个已有自然保护区的基础上开展祁连山国家公园体制试点,其中甘肃片区位于祁连山北坡,自20世纪80年代以来实施了生态保护、恢复与建设等生态保护和修复工程并取得了一定成效,对生态治理成效的评价有助于发现存在的生态问题、提升生态建设规划及管护决策的科学性。本研究利用多源遥感数据,在提取生态系统类型与质量参数的基础上,通过其变化特征分析生态治理的成效。研究表明,近20年,研究区生态系统结构基本稳定,草地、森林、灌丛面积明显增加,裸地减少、植被覆盖增加,生态环境质量整体上变好,说明生态治理工程的实施取得了明显成效。但是,研究区具有重要生态服务功能的生态系统面积所占比例小,仅占46.7%,生态系统整体脆弱,维护生态安全、生态安全屏障建设压力仍然较大,生态保护与建设正处于关键阶段,未来需要针对生态系统存在的退化风险,加大生态保护和建设力度。