基于选择实验法的城市生态系统服务价值评估——以四川温江为例

对城市生态系统服务价值的全面认知是实现城市生态系统可持续发展的基础。论文以四川温江为例,首先,基于选择实验法,构建城市生态系统服务功能属性指标和设置属性水平,了解温江居民对不同状态水平的选择偏好;然后,采用Mixed Logit模型对居民城市生态系统服务效用函数进行拟合,探讨生态系统服务各属性隐含价格和居民补偿剩余;最后,对温江城市生态系统服务价值进行评估。结果表明：1）温江居民对于城市生态系统服务功能偏好由高到低分别为城市小气候、水环境、空气质量、城市噪声污染和休闲娱乐文化。2）各生态系统服务功能属性指标隐含价格分别为：为了在5 a内实现温江城市生态系统服务功能各指标预设目标,空气质量达标天数比率每提高1%,当地居民支付意愿为399.45元/(人·a);河流综合污染指数每下降1%,当地居民支付意愿为564.03元/(人·a);一类地区环境噪声比每降低1%,当地居民支付意愿为295.25元/(人·a);夏季最高温度比每提高1%,当地居民支付意愿为630.81元/(人·a);人均公共绿地面积比重每提高1%,当地居民支付意愿为219.29元/(人·a)。3）为在5 a内实现目标,温江居民的整体人均意愿支付成本为113.59元/(人·a),据此可以计算得出目前温江城市生态系统服务全价值为3 733.08万元/a。     

经济发达地区影响土地生态质量的关键景观格局因子研究——以江苏省昆山市为例

基于景观生态学的土地生态规划是提升土地生态质量、改善区域生态环境的重要途径,其中关键景观格局因子是土地生态规划的重要基础。论文选取长三角地区经济发达的昆山市作为研究区,以土地生态质量评价所得综合指数为基础,选取14个景观格局指数,通过关联分析测度方法确定两者的相关系数,分别在镇域和不同用地结构的典型代表村探讨影响土地生态质量的关键景观格局因子。结果表明：1）镇域尺度上,土地生态质量与最大斑块指数（LPI）、面积加权平均斑块面积（AWMPS）呈显著负相关,与香农多样性（SHDI）、平均形状指数（MSI）呈显著正相关;2）不同用地结构类型区影响土地生态质量的关键景观格局因子差异较大,其中建设用地集中区与斑块密度（PD）、边界密度（ED）呈显著正相关,与聚集度指数（AI）、蔓延度指数（CONTAG）呈显著负相关,生态用地集中区与斑块面积（TA）和面积加权平均斑块面积（AWMPS）呈显著正相关,农用地集中区与最大斑块指数（LPI）显著负相关,与分离度指数（SPLIT）和多样性指数（SHDI）呈显著正相关;3）对研究区土地生态规划景观设计时,首先要宏观把握景观的优势类型,注重各景观类型的均衡分布,增加景观复杂度,其次关注不同用地结构类型区的关键景观格局因子,其中建设用地集中区应适当维持景观的破碎度和离散性,生态用地集中区应最大限度保证生态用地面积和优势类型,农用地集中区应当维持其景观类型的多样性以及分布的均衡性。     

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。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

基于土地利用与景观格局的生态保护红线生态系统健康评价方法——以南京市为例

生态保护红线是生态功能极其重要或生态环境极为敏感/脆弱的区域,是生态保护的核心区域。以南京市生态保护红线为研究对象,基于2000年、2005年、2010年和2015年四期土地利用/覆被和遥感影像等数据资料,对生态保护红线的生态系统健康进行了评价。结果显示：（1）2015年南京市生态保护红线内不同类型土地利用面积由大到小依次为：林地、耕地、水域、人工表面、湿地和草地,其中林地面积最大并逐年增长,耕地面积逐年减少;（2）2000—2015年南京市生态保护红线生态系统健康指数平均值为53.83,生态保护红线的生态系统健康指数处于亚健康水平,并呈现缓慢增长的趋势;（3）陆域生态系统,特别是森林植被覆盖度较大的区域,生态系统健康指数较高,相反,水域生态系统的生态系统健康指数相对较低。     

基于生态系统服务多情景权衡的生态安全格局构建——以大连市瓦房店为例

以辽宁省瓦房店市为研究单元,在评估2000年与2014年的食物供给、NPP、产水量及土壤保持四种典型生态系统服务基础上,引入OWA模型,模拟出研究区2014年生态系统服务优先保护区作为生态源地;利用最小累积阻力模型识别生态廊道与缓冲区,构建研究区生态安全格局。研究表明:（1）2000-2014年,瓦房店市生态系统服务时空变化显著,除产水量外,其他生态系统服务均有所增强。（2）综合考虑生态系统服务保护效率（E_i>1）与权衡度（0.68）,选取情景5下的优先保护区作为瓦房店的生态源地。（3）瓦房店生态源地面积为564.92 km²;生态廊道总长度为642.62 km,一级廊道（220.76 km）纵贯南北,次级廊道（421.86 km）呈网状连通分布离散的生态源地。研究结果可为瓦房店市生态系统可持续管理和土地利用优化提供决策支持。     

水电开发对河流生态系统服务的效应评估与时空变化特征分析——以武江干流为例

水电开发对河流生态系统的影响不容忽视,科学评估其影响有助于建立更可持续的水电开发模式。以武江干流为例,利用当量因子法和功能价值评估法,分析了武江干流梯级水电开发对受淹没影响的河岸带陆地生态系统和河流生态系统服务的效益及损失,并就其对河流生态系统服务的综合效应进行了评估。结果显示：武江干流水电开发使受淹没影响的河岸带生态系统和河流生态系统本身的服务价值均出现增加,价值增量主要体现在水文调节、水资源供给等服务方面;武江干流水电开发对河流生态系统服务的正效应大于负效应,正效应主要体现在发电、水文调节、气体调节等方面,负效应主要体现在维持生物多样性、土壤保持等支持服务方面。研究认为不同规模水电站的正负效应侧重点不同,不同流域单位电能的生态损失难以直接横向比较。结合多年来武江鱼类资源跟踪调查数据,分析了鱼类生物损失指数的变化趋势,探讨了水电开发在时间上的累积生态效应及水电服务的空间格局差异。由于生物多样性等服务的影响难以用货币直接衡量,加上水域的单位面积服务价值远高于其他生态用地类型,导致负效应的价值评估偏保守,武江干流水电开发的正负效应之比偏大。     

基于破产模型的新增建设用地指标分解方法——以湖北省枣阳市为例

传统新增建设用地指标分解方法存在测算指标时视角单一和分解指标时行政力量干预严重等问题。基于公平和效率的思想引入破产模型,以湖北枣阳为研究对象,运用6种破产模型解对其新增建设用地指标进行分解,并创造性地运用有向图博弈理论对各种分解结果进行比较分析。研究结果表明：（1）比例法则和Piniles法则符合“公平优先”主张,适用于在经济相对发达的发展阶段和地区应用均衡发展策略;（2）限制均分损失法则和Talmud法则符合“效率优先”主张,适用于在经济相对落后的发展阶段和地区应用非均衡发展策略;（3）限制平等法则和限制均分收益法则适用于有发展条件的贫困地区应用重点扶持的发展策略。新方法不仅有效规避了传统方法存在的问题,还为发展策略选择提供了多种方案。     

经济差异化增长下生态系统服务价值的时空演变特征——以珠江—西江经济带为例

为了应对经济增长与生态保护双重压力,使用生物量与植被覆盖度修正后的当量因子法测度珠江—西江经济带的生态系统服务价值（ESV）;基于STIRPAT模型构建地理加权回归模型,实证研究人文因素对ESV影响的空间异质性,并着重将经济增长因子的回归系数以表格形式展示。结论认为：（1）珠江—西江经济带的ESV在研究年份截面中呈现先下降、后上升、再下降的变动趋势;（2）人均GDP对地均ESV在研究区域东部表现为持续负向影响、中部和北部地区表现为由负转正的影响态势、西北部和西南部的回归结果不显著。基于上述结论,针对避免东部地区ESV进一步下降、鼓励中部和北部经济追赶,以及提高西北和西南部对经济与生态环境协调发展问题的重视方面提出政策建议。     

基于生态系统服务参与式制图的“三生”空间优化建议——以白洋淀流域为例

在快速城市化流域,生产、生态和生活空间的布局深刻影响着流域的生态系统服务和居民福祉。但是,已有的空间布局研究大多未考虑生态系统服务在提升不同类型人群福祉中的作用,尤其缺乏对弱势群体福祉的关注。因此,以典型城市化流域——白洋淀流域为例,选择典型生态系统服务指标识别生活、生产和生态空间的高值重合地区,使用参与式制图方法将多种人群的福祉需求纳入主导功能识别中。结果发现：空间上重合的高值区总面积约占流域总面积的14.5%,主要为生产—生态功能重合区。不同利益群体对重合高值区主导功能的研判不同。一方面,城市居民比农村居民更加注重文化服务,前者提及文化服务的次数占比是后者的2倍;另一方面,政府决策者更多关注流域上游的生态功能,扶贫工作人员则更关注山区林地的生产功能。本文探索了将多种利益主体的偏好纳入区域空间布局优化的方法,可为流域“三生空间”和国土空间规划布局优化提供新的思路。     

城市生态系统健康评价新模型及应用——以天津市为例

从城市生态系统的活力、组织结构、恢复力、生态系统服务功能及人群健康5个方面建立了城市生态系统健康评价的指标体系,并针对目前现有的城市生态系统健康评价模型的不足,以最大流原理为基础,以自组织特征映射神经网络(SOM)为算法实现手段,从复杂系统结构演化的角度提出了一个新的城市生态系统健康评价模型.进而使用该模型对2001-2009年天津市生态系统健康进行评价.结果表明,天津市2001-2007年城市生态系统处于亚健康状况,2008、2009年处于较健康的状况,并得出天津市生态系统健康状况处于逐年增长的趋势的判定.由于该模型从一定程度上体现了城市生态系统健康的演化动力学机理和城市生态系统时空演变特性,因此,不仅在评价上有较大的优越性,在城市生态系统健康发展变化状态的预测上也具有潜力.     

基于Monte Carlo模拟的河流水质评价——以温瑞塘河为例

基于水质评价的综合污染指数（CWQI）法和水质指标实测含量的统计分析,应用Monte Carlo模拟方法,建立了河流水质评价的Monte Carlo-CWQI耦合模型并进行实例研究.通过建立的耦合模型和温瑞塘河流域14个监测断面2004~2010年的水质监测数据,定量分析各监测断面隶属于不同污染等级的概率水平和各水质指标对水体污染的影响程度.结果表明：温瑞塘河水系水质污染十分严重,勤奋、九山、东水厂、十字河、南白象、灰桥、新桥、米筛桥、仙门、光明、郭溪、瞿溪、西岙和梧田监测断面处于重度污染的概率分别为28.50%,0.55%,92.71%,59.73%,78.85%,39.38%,78.87%,83.09%,65.32%,78.08%,0.00%,0.96%,68.09%,86.06%;处于严重污染的概率分别为71.28%,0.01%,4.33%,39.76%,21.07%,60.59%,4.42%,12.41%,11.02%,21.24%,0.00%,0.02%,1.42%,13.12%.各监测断面总氮（TN）,氨氮（NH₃-N）和溶解氧（DO）的Spearman等级相关系数范围分别是0.41~0.76、0.25~0.63和0.14~0.66,是其他指标的2倍以上,表明影响该地区水质达标的主要因子是TN,NH₃-N和DO.本研究拓宽了河流水质评价的研究视角,能够为流域水环境管理提供丰富的决策依据.     

基于生态系统服务均衡性视角的生态风险评估及管控优先区识别——以兰州市为例

生态系统服务是生态安全的前提和保障,将生态系统服务纳入生态风险评价,是当前生态风险评价研究的热点和前沿.本文以河谷型城市兰州市为例,首先采用InVEST模型评估研究区水质净化、水源供给、土壤保持3种生态系统服务.在此基础上,从均衡性发展视角,基于栅格单元构建区域生态系统服务综合指数算法,合成区域内各类生态系统服务,并分析兰州市综合生态系统服务时空特征.最后,结合生态系统服务正向逆向转化指数和传统生态风险模型,构建基于生态系统服务逆向转化的生态风险评估模型,从生态系统服务均衡性视角对兰州市生态风险进行评估,并识别管控优先区.结果表明：①2005-2015年,兰州市生态系统综合服务整体向好的方向发展,2005、2015年生态系统服务综合指数分别为0.15、0.12.其中,水源供给服务和土壤保持服务整体呈显著增加趋势,水质净化服务相对稳定.②兰州市发生生态系统服务逆向转化的生态系统以1、2、3级低生态风险为主,不同等级风险呈圈层递减的分布格局,不同等级的生态风险在各县区的分布差异较大.③生态风险管控的优先次序是：榆中县、皋兰县、永登县、红古区、西固区、七里河区、城关区、安宁区.其中,榆中县和皋兰县3级及以上风险区占比大于25%,属于重点优先管控区域,永登县是次重点优先管控区域.最后结合《甘肃省主体功能区规划》初步探讨了兰州市生态风险管控策略.     

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。     

Evaluation of oasis ecosystem risk by reliability theory in an arid area： A case study in the Shiyang River Basin, China

Ecosystem risk is a new concept in understanding environmental problems. It is important to study and develop quantitative methods for regional ecosystem risk analysis. In this study, some new indicators and methods for measuring oasis ecosystem risk were established using reliability theory. These indicators are linked to water resource, which is the key restricting factor in arid area oasis ecosystems. They have clear meanings and can also be compared in different arid area oases. A case study in the Liangzhou oasis of the Shiyang River Basin in China shows how to calculate these ecosystem risk indicators. The results of the case study are as follows： the reliability indicator, risk indicator, stability indicator, and integrated loss indicator of the Liangzhou oasis are 0.686, 0.314, 0.743, and 0.301, respectively. This means that the reliability degree of the oasis＇s ecosystem safety is 68.6%; the degree of risk that it is unsafe is 31.4%; the stability degree is 74.3%; and 30.1% of the oasis＇s area is supported by over-exploiting underground water and damaging the lower reaches of the ecosystem. This result can be used as a guide in controlling and managing ecosystem risk in the research area.     

江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价——以梁子湖、洪湖、长湖、斧头湖、武湖为例

湖泊生态系统健康评价对湖泊生态健康状况评定、环境问题诊断和湖泊生态系统管理具有重要意义.根据江汉湖群实际情况和生态特点,选取江汉湖群五大湖泊—梁子湖、长湖、洪湖、斧头湖和武湖为研究对象,采用野外调查、资料收集并结合GIS技术的研究方法,从生物、水质、生境特征及生态压力4个方面选择15个代表性评价指标,构建江汉湖群典型湖泊生态系统健康评价指标体系,并利用基于模糊综合评价模型的评价方法,对江汉湖群五大湖泊生态系统健康进行评价.结果表明,江汉湖群五大湖泊生态健康综合评价得分值为5.47~7.46,梁子湖得分最高,其余依次为斧头湖、洪湖、长湖和武湖.从湖泊生态系统健康等级看,五大湖泊中梁子湖和斧头湖处于比较健康状态,而洪湖、长湖和武湖处于亚健康状态.通过实例分析表明,本研究建立的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价江汉湖群生态系统健康状况,具有较高的可行性和可靠性,可作为江汉湖群健康诊断的评价方法.本文研究结果可为江汉湖群的分类管理提供较为重要的参考依据.     

南方丘陵山地农户对生态系统服务的感知及其影响因素——以湖南省慈利县为例

生态系统服务是保障乡村生态安全、环境健康以及经济可持续发展的重要基础,农户作为乡村地域生态系统与乡村经济发展的重要关联主体,其生产生活以及对生态系统服务的认知与感知变化对维护生态系统功能具有重要影响。以南方丘陵山地重点生态功能区——湖南省慈利县6个不同发展类型的农村社区为研究对象,基于农户访谈与入户调查,探究了2008—2018年农户对各类生态系统服务的多样性感知变化,采用多元线性回归方法构建农户对生态系统服务多样化感知指数模型,分析其影响因素,在此基础上提出两者协同发展的建议策略。结果表明：（1）农户对各类生态系统服务感知变化以及不同区域之间的感知均呈现差异性,农业生产主导区感知强于生态保护核心区和生态经济发展区;（2）农户对林地、农田、园地、湿地生态系统服务的多样性感知以及属性感知依次减弱;（3）自然环境、资源禀赋、个体特征等是影响农户生态系统服务属性感知的重要因素。研究结果以期为维护区域生态系统服务,提升农户福祉推进生态服务提升及乡村协同发展提供参考。     

Drinking water quality governance: A comparative case study of Brazil,Ecuador, and Malawi

Human health is greatly affected by inadequate access to sufficient and safe drinking water, especially in low and middle-income countries. Drinking water governance improvements may be one way to better drinking water quality. Over the past decade, many projects and international organizations have been dedicated to water governance; however, water governance in the drinking water sector is understudied and how to improve water governance remains unclear. We analyze drinking water governance challenges in three countries – Brazil, Ecuador, and Malawi – as perceived by government, service providers, and civil society organizations. A mixed methods approach was used: a clustering model was used for country selection and qualitative semi-structured interviews were used with direct observation in data collection. The clustering model integrated political, economic, social and environmental variables that impact water sector performance, to group countries. Brazil, Ecuador and Malawi were selected with the model so as to represent the diversity of the clusters. This comparative case study is important because similar challenges are identified in the drinking water sectors of each country; while, the countries represent diverse socio-economic and political contexts, and the case selection process provides generalizability to our results. We find that access to safe water could be improved if certain water governance challenges were addressed: coordination and data sharing between ministries that deal with drinking water services; monitoring and enforcement of water quality laws; and sufficient technical capacity to improve administrative and technical management of water services at the local level. From an analysis of our field research, we also developed a conceptual framework that identifies policy levers that could be used to influence governance of drinking water quality on national and sub-national levels, and the relationships between these levers.     

VOC emission caps constrained by air quality targets based on response surface model: A case study in the Pearl River Delta Region, China

Because of the recent growth in ground-level ozone and increased emission of volatile organic compounds (VOCs), VOC emission control has become a major concern in China. In response, emission caps to control VOC have been stipulated in recent policies, but few of them were constrained by the co-control target of PM_2.5 and ozone, and discussed the factor that influence the emission cap formulation. Herein, we proposed a framework for quantification of VOC emission caps constrained by targets for PM_2.5 and ozone via a new response surface modeling (RSM) technique, achieving 50% computational cost savings of the quantification. In the Pearl River Delta (PRD) region, the VOC emission caps constrained by air quality targets varied greatly with the NO_x emission reduction level. If control measures in the surrounding areas of the PRD region were not considered, there could be two feasible strategies for VOC emission caps to meet air quality targets (160 µg/m³ for the maximum 8-hr-average 90th-percentile (MDA8-90%) ozone and 25 µg/m³ for the annual average of PM_2.5): a moderate VOC emission cap with <20% NOx emission reductions or a notable VOC emission cap with >60% NO_x emission reductions. If the ozone concentration target were reduced to 155 µg/m³, deep NO_x emission reductions is the only feasible ozone control measure in PRD. Optimization of seasonal VOC emission caps based on the Monte Carlo simulation could allow us to gain higher ozone benefits or greater VOC emission reductions. If VOC emissions were further reduced in autumn, MDA8-90% ozone could be lowered by 0.3-1.5 µg/m³, equaling the ozone benefits of 10% VOC emission reduction measures. The method for VOC emission cap quantification and optimization proposed in this study could provide scientific guidance for coordinated control of regional PM_2.5 and O₃ pollution in China.