生态安全研究进展

在广泛调研现有生态安全研究成果基础上 ,从生态安全的概念、特性、国内外研究现状、研究意义和研究方法方面 ,对生态安全研究进行了评述     

城市生态安全评价研究

城市生态安全是指城市生态环境支撑条件以及所面临生态环境问题不对其生存和发展造成威胁，即城市生态系统功能和过程能够满足其持续生存与发展需求。以佛山市为例，选择了资源、环境、生物和灾害等因素，各因素再选择若干评价要素，采用几何平均法计算了城市生态系统安全指数。资源安全评价选择了能源、水资源和粮食等要素，其安全指数为0．22；环境安全评价选择了水环境、大气环境、固体废物和农业环境，其安全指数为0．58；生物安全因素安全评价选择了生物多样性保护、外来入侵物种、森林植被等要素，其安全指数为0．30；选择水土流失、地质灾害、气象灾害和生物灾害等要素进行生态灾害安全评价，指数为0．79；佛山市生态安全综合指数为0．42。研究还表明，生态安全评价宜根据最小限制因子定律，选择关键影响因子进行评价。     

广西都安瑶族自治县农业可持续发展的生态安全评价

以广西都安瑶族自治县为例，建立都安农业可持续发展生态安全评价指标体系，对都安农业可持续发展进行生态安全评价，进而作出生态安全区划，并提出了不同生态安全区的土地利用与生态安全建设对策。     

三峡库区生态安全问题与对策

具体分析了三峡库区自然、社会和经济三方面的生态安全问题。采用相对资源承载力的研究思路与计算方法，得出该地区超载人口占该地区总人口的比例达37．4％，人地矛盾日益突出的结论。针对三峡库区的生态安全问题，提出了如下的对策：建立科学合理的生态补偿机制和库区立体管理模式；建立库区生态安全预警系统和绿色GDP核算体系；倡导各产业在生态安全下的生产经营运行模式；建立库区县市级管理责任定位体制，明确不同部门、地区所对应的库区生态流域单元的管理权限和责任：积极引导公众进行安全生产和科技减灾。     

基于Cite Space分析的生态安全评价研究

生态安全是国家安全和生态文明建设的重要组成部分,生态安全评价是生态安全管理的有效工具。以“Web of Science”核心集检索的“生态安全评价”文献为样本,采用Cite Space可视化工具分析近年来国内外生态安全评价研究状况。结果表明：1)生态安全评价研究正处于爆发式增长阶段,过去12年间发表文献量年均增长率达到18.2%,近3年发文量超过总发文量的50%;2)生态安全评价研究的高产研究机构和作者均在中国,在排名前20位的研究机构和第一作者中占比达到90%;3)环境科学类期刊是生态安全评价研究信息传播的最主要平台,在载文量前30位的期刊中载文比例超过50%;4)生态安全评价的研究对象广泛,研究内容丰富,具有以人与自然关系为核心和服务经济社会可持续发展为目标的特点;5)生态安全评价方法研究主要集中在评价指标筛选优化和评价模型改进与创新方面。根据当前生态安全评价研究中存在的不足,提出了深化生态安全的内涵挖掘、优化评价指标体系、改进创新评价模型、加强国际合作与交流等建议。     

基于最小累积阻力模型(MCR)和空间主成分分析法(SPCA)的沛县北部生态安全格局构建研究

沛县北部因采煤导致地形、地貌和地类变化,直接影响了整个区域的生态安全,因此需要在区域生态安全状况评价的基础上构建生态安全格局。该研究以沛县北部地区为研究对象,选取高程、坡度、土地覆盖类型、植被覆盖、距水体的距离、距道路的距离、距矿点的距离、距居民点的距离8个指标,采用空间主成分分析法(SPCA)评价研究区生态安全状况,并利用最小累积阻力模型(MCR)建立生态阻力面,借助GIS空间分析技术提取生态廊道和生态节点,从而构建研究区的生态安全格局。结果表明研究区生态安全水平不高,中度安全水平的面积为447.53 km~2,占研究区总面积的44.53%;较低安全水平的面积为344.58 km~2,占研究区总面积的34.28%;识别的31条潜在生态廊道、31个一类生态节点和20个二类生态节点与生态源地一起构成了研究区的生态安全格局,为沛县北部的生态规划和生态可持续发展提供了有效参考。     

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。     

生态安全与国家安全

生态安全已经成为国家安全中的重要组成部分。一个国家的生态环境状况直接影响到国家安全的其它各个方面。文章重点对生态安全与国土安全、经济安全以及人群健康质量等之间的关系展开论述,同时指出了我国生态安全现存的主要问题及发展前景。     

生态安全:基于多尺度的考察

生态安全是内涵丰富的概念,包含生态系统、区域、全球等多重尺度,理解生态安全的尺度,是有效进行生态安全研究,进而构建全面的生态安全体系的基础。生态安全具有空间地域性、空间差异性和空间外溢性,每个尺度生态安全都有自身特征,同时尺度间又相互关联。全球尺度生态安全关系人类整体生存发展,区域尺度生态安全较容易在相应管治单元得到政策或工程的支持,生态系统尺度生态安全是理解生态安全机制最重要的尺度。不同尺度的生态安全均受自然和社会因素共同影响,根据尺度差异,全球尺度及区域尺度更关注社会因素影响,生态系统尺度更关注自然因素影响。不同生态介质的变化及影响特征,形成不同尺度生态安全问题。由于尺度不同,全球尺度生态安全评估主要采用模型法,区域尺度生态安全主要采用综合评价法、生态模型法和景观生态学方法等,生态系统生态安全尺度主要采用生态指标法和生态系统模型法。     

全国重要生态功能区生态安全评价

《全国生态功能区划》提出的50个国家重要生态功能区域,对于国家和区域生态安全保障具有重要指导意义。从生态胁迫和生态结构与功能2个方面选取指标构建生态安全评价体系,以2000、2005和2010年生态系统遥感数据为基础,分区对全国重要生态功能区生态安全进行评价,识别生态安全状况呈恶化趋势的区域,为全国重要生态功能区的生态安全保障工作提供理论基础和科学依据。结果显示,水源涵养区和生物多样性保护区的生态安全指数相对较高,土壤保持重要区的生态安全状况较差;重要生态功能区总体生态安全状况呈下降趋势,比较显著的变化包括洞庭湖洪水调蓄重要区和藏东南山地热带雨林生物多样性保护重要区的生态环境状况改善明显,黑河中下游防风固沙重要区的生态安全指数值最小且呈下降趋势。     

区域生态安全格局规划研究进展及规划技术流程探讨

区域生态安全格局规划是化解生态保护与经济发展之间矛盾冲突的有效途径,进行区域生态安全格局规划研究具有重要理论和现实意义。但是,目前尚缺少对区域生态安全格局规划概念内涵、支撑理论、技术方法等相关文献的系统梳理和归纳总结。鉴于此,通过查阅大量文献资料、总结分析国内外相关研究成果,厘清了生态安全格局相关概念之间的逻辑关系,给出了区域生态安全格局规划的确切定义,对景观生态分类与适宜性评价、景观格局演变分析与动态模拟、生态安全预测预警、空间规划决策技术方法等区域生态安全格局规划相关支撑理论和技术方法,研究成果总结发现：景观生态分类指标构建理论和分类结果可靠性验证研究较为薄弱;应用较多的景观生态适宜性评价方法有“千层饼”法、层次分析法等传统方法和人工神经网络、遗传算法、元胞自动机等现代人工智能方法;景观格局变化驱动因子定量识别相对缺乏,各驱动因子间相互作用关系探讨不深入,常忽视景观格局本身对驱动因子的自适应和反馈作用;在众多景观格局动态演变模拟模型中, CA-Markov模型综合了CA和Markov模型的优点,可实现研究对象时空演变信息的精确挖掘;生态安全预警可弥补传统生态安全评价不能揭示生态环境质量长期动态变化状况的不足,能反映区域生态安全状况动态变化过程,是生态安全格局规划的重要基础;常见的空间规划决策技术方法主要有多准则数量优化法、空间分析技术方法、情景分析法、人工智能优化法和综合优化法,在综合优化法中 CLUE-S 模型能综合土地利用变化各驱动因子对不同时空尺度下的土地利用变化进行预测模拟,集成模型能集成多个模型优点来解决一些复杂空间格局优化问题,两者对进行区域生态安全格局规划方法探讨皆具有重要参考价值和借鉴意义。在此基础上,依据现阶段比较成熟的景观生态学理论、景观生态规划原理,综合集成现行空间规划决策技术方法,将区域生态安全格局规划技术流程概括为景观生态分类、景观格局演变分析、景观生态适宜性评价、景观格局演变动态模拟、生态安全预测预警、生态安全需求预测、多情景模式构建和总体规划目标确定、生态安全格局规划、多种规划方案比选、方案试点效果监测与评价、规划实施与执行监管等14个步骤。今后加强区域生态安全格局规划基础理论、技术方法、实践应用这3方面研究是未来该领域研究的重要方向。     

重大工程对区域生态安全的驱动效应及指标体系构建

生态安全评价是目前生态学和可持续发展研究的热点,不同尺度、不同生态系统类型的生态安全评价是目前研究的方向。对于强烈改变区域生态安全的重大工程建设来说,生态安全评价具有重要现实意义。本文从生态安全内涵的转变入手,通过对生态安全指标体系研究的进展入手,结合工程本身的特征,从驱动力-状态-响应指标入手,得出DSR范式在工程生态安全评价中应用的可行性,制定了区域生态安全评价指标体系概念框架。同时以公路工程和水利工程为例,探讨了水利和道路工程生态安全评价指标体系的选取。针对不同的评价方法的差异,分析了各种方法在应用上优缺点。     

干旱区生态安全问题及其评价原理——以新疆为例

普遍的生态敏感性和整体的生态退化趋势,使干旱区成为社会适应和经济适度极端脆弱区,其生态安全问题的典型性和突出性,为完善区域生态安全评价理论体系提供了理想靶区。根据生态安全评价的一般原理和目标,通过剖析新疆绿洲区生态安全问题的驱动、压力和响应机理,主要利用地带性共扼和非地带性耦合分析方法,从哲学观和生态系统、景观生态、土地类型及其稳定性格局层面,初步构建了干旱区生态安全评价的基本原理,得出确保有效的生态需水和生态水位,协调水生态及水安全功能,是干旱区生态安全评价的基础;基于生态承载和再生恢复禀赋的合理、适度利用优势资源,是绿洲开发的生态安全保障;维护天然绿洲和荒漠的“生态标本”价值,引导土地利用的生态化转向,是绿洲生态安全评价的客观依据;通过系统的生态规划和景观设计,保持异质景观的竞争性统一和生态圈层结构的动态稳定性,是干旱区生态安全评价的核心内容。     

河北省太行山区土地资源生态安全预警与调控研究

采用模糊优选模型和情景分析模型,选取河北省太行山区为研究区域,对其进行土地资源生态安全预警分析,并定量测度了各敏感因子对生态安全警情的影响程度。结果表明,研究区土地资源生态安全警情包括中警、轻警、预警3个等级,以轻警为主,所占面积比例达50%以上。从时间尺度上,整体生态安全警情呈缓慢好转态势。从空间尺度上,生态安全预警格局中段警情有所好转,南北两端警情趋于严重,尤其以南部最差。15°坡耕地面积、人口密度、污染负荷指数、人均草地面积、人均林地面积、化肥农药负荷、景观破碎化指数、Shannon多样性指数、人均GDP和三废综合处理率10个敏感因子(权重0.03)是影响研究区生态安全的重要因子,对总系统生态安全的综合贡献必须引起足够重视;各子系统对总系统生态安全的贡献率大小依次为状态子系统压力子系统响应子系统,因此需有针对性地对各个子系统及总系统进行调控。     

基于景观格局的辽河三角洲湿地生态安全分析

以1990年和2005年遥感影像为基本信息源,在GIS技术支持下,在对辽河三角洲湿地景观格局分析的基础上,采用破碎度、分离度、优势度等景观格局指数和景观类型脆弱度为评价指标研究辽河三角洲湿地景观生态安全。20世纪90年代以来大规模的资源开发,加剧了辽河三角洲湿地景观的破碎化程度,使景观优势度增高,多样性下降。从1990-2005年,研究区主要湿地景观类型水稻田、苇田、滩涂的干扰程度有所增加,生态安全度均有所下降,表明人类对自然湿地生态系统的干扰越来越明显。总体来说,15年来研究区整体景观生态安全度呈现下降趋势。以往湿地生态安全的研究主要集中在环境脆弱性和保护策略方面,研究层次着重在生态系统层面,而从景观格局角度对湿地景观生态安全的研究涉及较少,文章涉及的是景观生态学可持续发展研究的一个新领域,所提出的内容实质上是景观生态安全定量表征的方法探讨。应用景观生态学方法研究生态安全,揭示景观结构与功能关系并进一步分析区域生态环境的变化趋势及其内在因素,不但为辽河三角洲湿地及其生物多样性的保护和资源开发提供了科学依据,而且丰富和发展了我国生态安全研究的理论与方法。     

基于机器学习的武汉城市圈土地生态安全格局识别与优化策略

为明晰武汉城市圈土地生态安全格局,从经济、社会和自然3个维度构建土地生态安全评价体系,在机器学习框架Keras中利用BP神经网络对2010—2017年武汉城市圈土地生态安全水平进行评价,在此基础上,利用ArcGIS软件对评价结果进行空间识别,并提出相应土地生态安全优化策略。结果表明:(1)2010—2017年武汉城市圈土地生态安全水平小幅下降,长期处于临界安全状态,其中土地自然生态安全状况不断恶化,土地经济生态安全状况持续改善,土地社会生态安全水平增减变化差异较大。(2)武汉城市圈土地生态安全变化存在明显空间差异,土地自然生态安全水平下降较大区域主要集中在西部和南部;黄冈和黄石土地经济生态安全水平小幅下降,其他城市安全水平均有不同程度上升;土地社会生态安全水平变化较大,武汉和潜江上升1个安全等级,仙桃和孝感下降1个安全等级,咸宁下降2个安全等级。(3)研究区土地自然生态安全状况恶化的主要原因为人均耕地、耕地面积比例、森林覆盖率持续下降以及工农业废水和废弃物排放总量持续上升;土地经济生态安全状况持续改善的主要原因为工农业生产效率、居民收入和第三产业占比持续上升;土地社会生态安全系统的影响因素较多。     

城市生态安全水平的空间分异与动态转移特征——以广州市为例

生态安全已经成为国家安全的组成部分,成为区域、国家可持续发展研究的重要内容.基于作者完成的广州市生态安全综合评价数值分布图,文章采取等间距的分类方法,进行了生态安全景观的数量结构、不同类型之间的数量转移关系的研究,并从景观结构的三个方面选取景观指数,研究生态安全景观的格局特征.研究结果显示:生态安全评价指数的最低值的区域呈扩大趋势,增大幅度最大的时段是1990-1995年,空间上以中心城区为主;1990年,研究区生态安全面积百分比最大的区间是60-70,其余三个时间里,这个比值都变小,且发生偏移.最低值区间30～40的百分比值呈增大的趋势.1990-1995年各区间值以向相邻的低值区间转移为主,2000-2005年则基本相反,1995-2000的情况较复杂.景观指数研究结果结果是相互补充的,在1990-2000年间,生态安全景观的破碎度呈减少趋势,但是不同安全值的斑块分布均匀程度在1995年最高.但是,即使是在1995年,仍然有局部区域,某安全值段的斑块呈现出聚集态分布,表现为CONTAG值较高.     

生态敏感性评估研究进展评述

生态敏感性评估是对区域生态系统的生态环境问题、生态潜在风险进行的预测与分析,是区域生态安全评价和生态保护的重要依据。以“生态敏感性”和“ecological sensitivity”为关键词进行文献检索,采用CiteSpace软件进行分析,系统梳理了生态敏感性评估研究进展和应用案例总结,讨论现阶段研究存在的问题与不足,并对未来生态敏感性研究提出展望。结果表明：生态敏感性从20世纪90年代提出以来,已形成了较成熟的生态敏感性评价指标体系,并在不同尺度生态敏感性评估与时空演变格局2方面取得较大进展;生态敏感性被广泛应用到生态安全格局构建、生态区划、生态修复、城市开发边界划定等规划设计与生态保护实践。未来研究需重点加强生态敏感性影响因子遴选、不同尺度评价方法以及敏感性分区阈值方法的研究。     

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.     

胶东半岛生态安全格局识别与优化布局

识别与优化生态安全格局对保障区域生态安全、促进区域可持续发展意义重大。以胶东半岛为研究区,通过生态重要性评价确定初步生态源地区域,与自然保护区数据进行匹配度验证后进一步整合至生态源地,利用夜光数据模拟人类活动强度,校正基于不同地类赋值得到的生态阻力面,应用最小累积阻力模型识别生态廊道和生态缓冲区。研究结果表明,胶东半岛陆域生态源地面积为3 296.85 km~2,占研究区总面积的10.78%;除生态源地外,生态缓冲区、生态过渡区和开发建设区占比分别为32.21%、30.22%和26.86%;识别生态廊道13条,总长度为624.5 km;根据研究区的自然地理特征与土地利用现状,对区域内生态安全格局各组分要素进行优化重组,依托自然水系、丘陵、山地,提出构建以"一廊、一带、四区、四组团"为核心的生态廊道组团网络化的布局体系,实现胶东半岛区域全方位、复合型、网络化的生态空间结构。研究可为推进胶东半岛区域一体化发展和生态空间保护规划提供重要的参考与借鉴。