城市区域生态风险预警方法及其在景观生态安全格局调控中的应用

海岸带地区是中国乃至全球人口最稠密、城市化进程最快的区域,其生态风险与安全问题是关系人群和区域可持续发展的关键。运用景观生态学和景观生态安全格局理论方法,以厦门海岛型城市向海湾型城市战略转型这一快速、大规模城市化进程为大背景,提出基于2006-2015年城市不透水面变化率、风险受体敏感指标和生态红线管控的景观生态风险空间预警模型,与通过景观源—汇理论构建的景观生态安全格局相叠加,揭示厦门市景观生态安全格局在快速城市化的胁迫下现状与未来潜在风险状态,进而提出调控措施。研究表明:(1)城市区域景观生态风险明显升高,风险预警高值区与ISA分布情况保持了较好的一致性,主要分布在以九溪流域、马銮湾、杏林湾、同安湾等港湾快速城市化区域,该部分地区城市沿河口空间外扩迅速,不透水面增长较快,对沿海湿地的侵占围填也较为严重,未来面临湿地或保护区破坏的生态风险较大。(2)生态风险预警结果与景观生态安全格局相叠加,识别出区域景观生态安全格局中处于风险状态的关键源、缓冲区、廊道、战略点,设计规划未来厦门港湾区域景观生态安全优化格局,提出景观生态恢复与重建措施。将生态风险预警方法与景观生态安全格局调控设计相结合,能为城市区域环境管理与景观调控提供科学支撑。     

城市湿地景观格局与生态—社会过程研究进展

湿地生态系统中各种生物、化学和物理过程活跃,大规模的城市化进程显著改变了这些过程,影响着城市及周边区域的湿地景观组分、功能与结构。从城市湿地定义与分类、格局演变、格局与生态-社会过程耦合模拟3个方面综述了国内外湿地景观格局结合城市背景的研究成果。通过归纳当前研究现状,指出城市湿地景观研究的薄弱环节与亟待发展的领域,构建融合关键生态特征的城市湿地景观分类体系,整合社会经济要素的城市湿地格局与过程耦合模型,以及耦合模型在城市规划与区域资源管理中的应用。     

“生态安全格局”专辑编者按北大核心CSCDCSSCI

20世纪90年代以来,快速城市化的生态环境压力不断加剧,不合理的土地开发利用直接导致了水土流失、植被退化、洪涝灾害等诸多生态安全问题,极大地制约了区域可持续发展,甚至被越来越多地提升到国家安全的高度。未来20年将是我国全面提升城镇化水平、实现生态文明的关键时期,如何妥善处理经济增长与生态保护二者问的矛盾,成为这一时期中国城市化发展战略亟需回应的首要命题。源于景观生态学空间格局与生态过程互馈的理论内核,生态安全格局作为生态文明建设的重要举措,被认为是保障城市生态安全、提升区域生态质量、优化国土开发格局的重要途径。     

快速城市化地区湿地生态安全评价——以深圳市为例

利用深圳市2013年土地利用变更调查数据,结合景观格局指数与InVEST模型,构建适合快速城市化地区的湿地生态安全评价指标体系,综合评价深圳市湿地生态安全。研究结果显示,深圳市湿地破碎化严重;大鹏新区湿地的生态安全值为0.88,表明该区的湿地安全;盐田区湿地的生态安全值为0.62,表明该区的湿地较安全;坪山区、南山区、福田区湿地的生态安全值分别为0.48、0.44和0.43,表明该区的湿地处于低度预警状态;新宝安区、新龙岗区、罗湖区、光明新区、龙华区湿地的生态安全值分别为0.39、0.36、0.33、0.28和0.21,表明该区的湿地处于中度预警状态。深圳市湿地的生态安全受人为胁迫严重,亟待加强对深圳市湿地生态系统的保护与管理。     

资源型城市土地利用变化与湿地生态安全响应--以黑龙江省大庆市为例

黑龙江省大庆市作为典型的资源型城市(以石油资源、草场资源和耕地资源发展起来),是人地关系作用最强烈的区域之一,也是土地利用发生急剧变化且具有特色的区域.揭示本区域土地利用的时空变化特征和变化规律,探讨土地利用变化引发的生态安全问题,对于资源型城市生态环境改善,产业结构调整及实现资源型城市可持续发展尤为重要.为此,本研究基于大庆市1978、1988、1992、1996和2001年5个时段的MSS和TM影像,获取20a来不同时期的土地利用信息.以GIS技术为数据集成分析平台,计算湿地景观格局指数和各湿地景观类型的时空转移过程,以期从景观格局的角度定量刻画区域湿地景观过程对土地利用变化的响应和由此产生的湿地生态安全威胁.结果表明,区域内耕地不断增加,建设用地的扩大,以及湿地盐碱化和草甸化过程,是湿地减少的重要原因之一;土地利用造成的湿地景观分割、景观破碎和景观迅速减少,对生物多样性安全、水资源安全和人类健康安全等产生威胁;因而,应根据人类与自然共生原理,对不同湿地进行景观生态的分析、评价、规划和设计,逐步恢复原有的自然湿地景观,使其发挥多种湿地功能.     

东北农牧交错带景观生态安全格局构建及预警研究——以吉林省通榆县为例

东北农牧交错带是典型的生态脆弱区,以吉林省通榆县为研究区域,基于RS和GIS技术,采用最小累积阻力模型构建通榆县1986年、2000年和2008年景观生态安全格局,基于2008年的景观安全格局进行风险预警分析。结果表明:1)由于景观格局的变化,研究区安全核心区的面积略有扩大,安全缓冲区面积在减少,安全外围区面积在增加;2)研究区的景观格局阻力值呈两极分化趋势,生态高风险重点预警区域主要集中在通榆县中东部,应优先考虑开展生态恢复治理。     

论大运河区域生态基础设施战略和实施途径

生态基础设施是城市所依赖的自然系统,是城市及其居民能持续地获得自然服务的基础,它不仅包括习惯的城市绿地系统的概念,而是更广泛地包含一切能提供自然服务的城市绿地系统、森林生态系统、农田系统及自然保护地系统。如同城市的市政基础设施一样,城市的生态基础设施需要有前瞻性,更需要突破城市规划的既定边界。为了达到这个目的,必须从战略高度规划城市发展所赖以持续的生态基础设施。中国城市化进程呈燎原之势,大量重大国土和景观改造工程史无前例,东部区域犹甚。京杭大运河作为南水北调工程东线的主要组成部分,跨流域大规模调水工程将会带来巨大的景观生态影响,都为建设中国东部生态基础设施和可持续国土安全计划带来莫大挑战和机遇。本文提出大运河区域生态基础设施建设战略和实施途径,可为南水北调工程和中国东部区域可持续生态基础设施建设提供参考,并且为大运河区域生态基础设施建设及遗产廊道保护提出具体实施途径,包括区域景观格局的构建和景观元素的设计导则。     

景观生态风险评价研究进展与展望

面向全球城市化进程的快速推进与生物圈环境变化的不断增强,生态风险评价能够明晰制约区域生态持续性的主要生态要素与过程,成为当前自然地理学与宏观生态学应对社会—生态系统综合管理的热点研究领域之一。景观生态学高度关注空间异质性及景观格局—过程互馈,景观生态风险评价则为这一领域提供了新的研究视角。本文明确界定了景观生态风险评价的概念内涵,系统梳理了景观生态风险评价与生态风险评价、区域生态风险评价的异同;从评价对象的类型选择、评价单元的景观意义表征、评价方法的范式统一、评价模型的指数化途径和评价指标权重设定等方面,探讨了国内外景观生态风险评价的近今进展;同时,研究还展望了景观生态风险评价的重点发展方向,即基于景观过程的生态内涵明晰、尺度推绎在风险评价中的应用、评价结果的不确定性分析、耦合非线性生态模型的风险阈值判定、生态系统服务及其价值的整合、源汇景观过程识别与模型综合集成。     

城市景观及其格局的生态效应研究进展

城市景观是深受人类活动影响的景观类型,同时城市生态系统也深深地刻上了人类影响的烙印。随着人类社会日益城市化,未来的景观将越来越强烈地受到人类经济、社会活动的改造。人类活动一方面可以直接作用于城市生态系统,另一方面,更广泛而深远的影响却是通过城市景观格局和土地利用方式改变区域物质能量流,进而影响区域生态过程,这种城市景观通过空间格局对生态系统特征和过程造成的影响,可以称之为城市景观的生态效应。本文考察了中外学者近年来就城市景观的生态效应所作的理论和实证研究,包括景观要素与格局及土地利用/土地覆被对城市动植物群落、气候、水文、土壤等造成的影响。作者通过评述近年来城市景观及其格局的生态效应研究进展,认为尽管目前对景观格局及其生态过程的结合尚未完善,但已经有越来越多的研究者注意到这个问题,并通过在不同尺度、不同切入点的实证研究,为建立城市景观格局与生态过程的有机结合提供基础。这些研究的结论及其所揭示的规律将作为城市空间规划与管理的依据,推动城市和人类-自然系统的可持续发展。     

北京郊区生态安全动态评价与分析

以京郊三个具有不同功能的区(县)为例,基于景观生态学的基本理论,探讨在GIS和RS技术支持下从景观格局角度进行快速城市化地区的生态安全动态评价方法.首先,根据遥感数据解译出1996和2005两期土地利用图;然后计算景观干扰指数和景观脆弱度指数,它们合成景观稳定性指数,在此基础上,构建生态安全指数(ESI);最后,利用空间分析方法对生态安全指数进行空间化,并对生态安全指数的采样结果进行半变异函数分析和空间插值分析.结果表明:(1)1996-2005年研究区的各景观类型呈不同的变化趋势,其主要的景观变化特征为建设用地景观持续增加、耕地景观大量减少,尤其以建设用地景观变化最快;(2)研究区的斑块数量、破碎度、多样性指数和分形维数都表现出增加的趋势;(3)生态安全指数受人为干扰影响较大,局部区域的景观类型从1996年的零散分布发展至2005年的连片分布,整体生态安全强度的空间分布不均匀性增强;(4)生态安全指数值从城市功能拓展区(朝阳区)到远郊城市发展新区(顺义区)和生态涵养发展区(密云县),呈现出由低而高的变化趋势,其低值区域随着城市化进程的加快而逐渐扩大.表明生态安全指数能够定量评价区域生态环境的状况及其演变方向.     

景观生态风险研究进展及基于生态系统服务的评价框架: ESRISK

在快速城市化过程中,高强度人为活动对生态系统结构和服务功能造成极大扰动,进而产生一定生态风险。近年来,景观生态风险评价的兴起为景观格局—生态过程互馈研究提供了新的视角,可有效支持生态系统管理。本文在探讨生态风险、区域生态风险与景观生态风险联系与区别的基础上,重点评述了景观指数法和风险“源—汇”法等主要景观生态风险评价方法,归纳了基于生态系统服务的景观生态风险研究进展。进一步地,以生态系统服务退化为损失表征,从地形、人为胁迫、生态恢复力、景观脆弱性等维度构建概率表征指标体系,提出了基于生态系统服务的景观生态风险评价（ESRISK）框架,以期为景观生态风险研究提供一个更为完善、综合的评价方法参考,并辅助支持风险减缓策略制定和有限资源的高效分配。最后,从生态系统服务权衡与协同关系、评价结果不确定性分析、景观生态风险与景观格局多尺度关联关系、脆弱性研究深化等方面做出展望。     

内蒙古生态承载力评价及生态安全格局优化

生态安全水平对区域发展的约束作用不断增强,构建科学合理的生态安全格局可以有效缓解经济发展与环境保护之间的矛盾。以内蒙古自治区为研究区,2000年、2005年、2010年、2015年为间断点,建立区域生态承载力评价指标体系,探讨生态承载力时空演变特征;甄别生态优势斑块,结合自然保护区等重要生态斑块组建生态源地,建立生态源地扩展阻力指标体系,生成最小累积阻力面。一方面,结合“三生”用地类型构建区域生态安全格局;另一方面,识别重要廊道,架构生态安全网络,优化生态安全格局,对生态空间进行规划。结果表明：研究时段内,内蒙古生态承载力经历了先下降后回升的演变过程,其空间分布呈“西低东高”特征,空间演变阶段性特征明显;组建17个生态源地斑块,生成的最小累积阻力面分级后与“三生”用地类型相叠加,得到16个生态安全格局小区;识别一级生态廊道17条,补充其他重要廊道,生成“点、线、面”的生态安全网络架构,提出“一湾两带三屏四区多中心”的生态规划建议。     

磴口县景观格局演变特征及生态网络构建

城市生态基础设施是城市可持续发展的基础,西部干旱区生态脆弱性大,县域尺度的生态基础设施网络是保证干旱区城市稳定与发展的重要保障。在快速城市化的背景下,选择西部典型生态脆弱区磴口县为研究区,运用景观格局指数、景观转移网络及核密度分析等方法,分析景观格局演变,在此基础上确定生态源地并分级,基于Cost Path模型提取生态廊道与生态节点,构建城市化背景下基于景观格局演变的磴口县生态基础设施网络。结果表明：2014年磴口县域景观破碎化程度高,景观生态流流动性差,城市与建设用地、荒漠灌木林地、耕地、沙漠之间的转移情况决定了磴口县整体景观变化的特征,2001-2014年共存在28种景观转移关系;基于Cost Path模型构建的县域尺度生态基础设施优化网络共包含391块生态源地、47 466条生态廊道和799个生态节点。针对干旱区构建的县域尺度的城区防护型生态网络,能够为磴口县城市化发展提供重要保障,对干旱区城市生态规划具有重要的参考价值。     

基于DLS模型的城市土地政策生态效应研究——以深圳市为例

以快速城市化典型地区——深圳市为例,结合土地利用变化与生态质量评价模型对城市土地利用的数量控制和空间控制两类生态政策的生态效应进行了评估。结果表明:(1)在城市化发展过程中,由于城市用地扩张,城市生境面临破碎化增加、连通性降低、生境质量下降等生态风险,生态政策的实施可以在一定程度上缓解上述生态风险。(2)数量控制的生态政策可以提高土地利用的集约性,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势和增强景观连通性,但可能造成城市开发强度上升,对城市用地周边生态环境产生影响。(3)空间控制的生态政策可以维护生态用地格局,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势,但在维护景观连通性方面作用有限。(4)两种政策同时使用会产生协同效应,其效果优于单独使用两种政策。     

流溪河流域土地利用景观生态安全动态分析

在GIS技术支持下,基于景观干扰指数和景观脆弱度指数构建景观生态安全评价指标体系,分析流溪河流域2000年、2005年和2009年3相土地利用景观生态安全变化。景观生态安全指数定量化地表征了流域景观生态安全状况,结果表明：（1）流域景观生态安全格局受城市化及人类活动干扰显著增强,林草地和耕地面积减少,园地面积增加,10年间各景观类型的破碎度、分离度总体呈现增加趋势,且流域内优势景观类型发生改变,2000年和2005年以林草地和耕地为优势景观,而2009年优势景观转变为林草地和园地;（2）2000-2005年,流域过半景观生态安全格局发生了变化;2005-2009年期间流域景观生态安全转移率约为60%,约有90%的流域景观生态安全格局在空间分布上发生了变化;（3）2000年整个流域景观生态安全指数都大于0.6,其中大于0.8的面积占99.99%;2005年,生态安全度大于0.6的面积比例为98.48%,景观生态安全指数大于0.8的面积较2000年降低55.93%;景观生态安全度大于0.6的区域2009年比2005年减少了72.93%,主要分布于流域上游;整个流域范围内没有生态安全指数大于0.8的区域分布,流域景观生态安全度呈现整体降低趋势。     

景观格局与生态过程相互关系研究进展

景观格局的形成反映了不同的景观生态过程,与此同时景观格局又在一定程度上影响着景观的演变过程。 空间格局、生态过程与尺度之间的相互关系是景观生态学研究的核心内容。本文对景观格局与生态过程的研究方 法、景观格局与生态过程相互关系等方面的国内外研究进展进行了综述。最后分析了目前景观格局与生态过程相 互关系研究中存在的问题与不足、未来的研究热点及发展趋势。     

银川市景观生态风险评价与生态安全格局优化构建

银川市生态保护与高质量发展已成为黄河流域可持续发展的重要组成部分,亟需优化区域生态安全格局。以银川市为研究区,综合生态风险评价模型和最小累积阻力模型,分析了银川市景观生态风险的时空分异特征,构建了生态安全格局并提出了生态安全保护策略。结果表明：（1） 银川市景观生态风险整体呈中北部高、南部低的空间分布特征,2000、2010年和2020年的景观生态风险指数平均值分别为0.2155、0.2145和0.2130,生态风险整体呈下降趋势,生态风险等级总体由高等级向低等级转移。（2） 共识别优化银川市生态廊道22条,生态节点52个,生态廊道累计长度约511.23 km,大致呈“北西—东南”方向网状分布,北部稀疏、南部密集。6条关键廊道贯穿南北,沿贺兰山国家级自然保护区—黄河—白芨滩国家级自然保护区一带分布,形成了“三纵”的空间格局分布特征。（3） 银川市优化后的生态安全格局由819.56 km²的生态源地、22条生态廊道和52个生态节点构成,并提出了针对生态源地、廊道和节点的生态安全保护策略,以期为银川市景观生态风险评价和生态安全水平的提升提供理论参考和依据。     

生态城市建设背景下湛江红树林的保护与利用

以中国最大的红树林生长基地———湛江市为例,经过实地调研和多方论证,分析了当前湛江红树林的生存现状和存在的问题。究其原因在于:对红树林在区域生态安全格局中的战略意义认识不足、当地社会经济发展带来的巨大冲击,以及红树林资源开发的滞后等。针对这些问题,首先从海陆一体化、海岸带等方面,明确了红树林湿地在维护区域生态安全格局中的战略地位。在此基础上,厘清了红树林湿地在湛江生态城市建设中的意义和作用,提出了今后湛江红树林湿地的总体建设方向:(1)以红树林湿地为核心,重构湛江市的区域生态安全格局;(2)加强湛江市红树林生态系统的重构;(3)开展沿海红树林的生态恢复;(4)推进生态旅游产业的开发。     

城市湿地生态服务功能探析

根据国内现阶段对城市湿地的研究方法和成果,从城市湿地所提供的生态服务角度研究分析城市湿地生态服务功能。城市湿地具有完善人类栖息环境、调节城市地区小气候、调控城市生态系统物质循环、净化城市环境、重建城市空间格局、提供生态教育以及间接产生其他效益共7种生态服务功能。正确认识城市湿地的生态服务功能对于合理利用湿地资源、维护自然生态系统的稳定、指导城市的可持续发展规划等具有重要的意义。     

近20年来海口市湿地景观生态安全格局变化及其成因分析

利用景观格局指数和景观生态安全度模型等方法,探究2000—2018年海口市湿地景观生态安全格局变化特征。结果表明:过去20年,海口市湿地总面积先增加后减少,海口湿地景观生态安全度由0.121提升至0.165,表明湿地景观生态安全格局呈现出优化的趋势;不同湿地类型的生态安全格局变化存在显著差异,各类湿地的景观生态安全度与其空间分布密切相关;自然驱动力对湿地发展的影响较弱,政府采取的湿地保护和治理政策和措施为湿地景观生态安全格局优化提供了重要动力。