基于景观功能的生态风险评价关键科学问题探析（英文）

以人类福祉为导向的自然资源利用方式决定着景观及其功能的变化方向,进而加剧或缓解生态风险。科学量化景观功能及其与人类福祉之间的因果关系、异质过程和驱动机制,将为实现区域发展和生态保护双赢提供科学依据,也是当前制约相关研究从理论走向管理实践的难点。本文在查阅景观功能与生态风险相关文献的基础上,辨析景观变化、景观功能、人类福祉、生态风险间的反馈机制,构建基于景观功能的生态风险评价框架,梳理关键科学问题与研究难点。人类对景观功能的偏好和权衡是区域生态风险形成的重要原因,但对其时空权衡关系认识不足,景观功能的类型识别与综合评价缺乏系统规范方法。景观功能、人类福祉、生态风险三者之间的耦合关系是生态风险评价的重要科学问题。探索综合集成自然、人文两个过程的生态风险管理与方法体系,是未来研究的必然趋势。将景观结构、功能、过程等耦合到生态风险评价,并注重与人类福祉、多功能权衡决策和风险管控政策设计的结合,是亟待研究的重要方向。     

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。     

生态系统服务权衡研究进展：从认知到决策

作为沟通自然生态系统与人类社会的重要桥梁,生态系统服务一直以来都是地理学、生态学等学科的研究前沿和热点。正确认知生态系统服务之间的关系,是开展多种生态系统服务可持续管理决策的前提,有助于人类福祉的全面提升。本文通过厘定生态系统服务权衡的概念内涵,梳理了生态系统服务权衡的空间、时间和可逆性特征,将多层次人类福祉的满足作为权衡的最终目标,视生态补偿为权衡决策的基本保障途径。生态系统服务权衡关系的识别依托于定量指标法和综合模型法,且权衡关系可能随时空尺度的推移发生改变;情景分析与多目标分析是生态系统服务权衡决策的有效手段。生态系统服务权衡多尺度关联、生态系统服务流与远程耦合、生态系统服务消费与生态补偿,成为当前生态系统服务权衡研究的重点方向。     

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。     

低丘缓坡建设开发综合生态风险评价及发展权衡——以大理白族自治州为例

综合考虑低丘缓坡开发区域自然生态风险及开发建设生态风险,构建了低丘缓坡开发综合生态风险评价框架;并以大理白族自治州为例,基于地质灾害胁迫、土壤侵蚀胁迫定量表征自然生态风险概率,基于污染累积胁迫、资源耗竭胁迫、空间占用胁迫定量表征开发建设生态风险概率,结合生态重要性定量评价低丘缓坡建设开发综合生态风险并探究其空间分布特征;最后结合现状建设开发强度,实现了流域尺度的发展权衡分区。结果表明,就整体区域而言,综合生态风险高值区主要集中在洱海地区以及巍山、弥渡和南涧等县;从用地类型上来说,水域综合生态风险最高,而建设用地最低,林地综合生态风险也较高,但随着离建设用地距离的增大而减小;基于剖面线分析,大理市综合生态风险空间变异受土地利用结构的海拔分异及其与人类活动作用距离等显著影响;由于山脉阻隔,大理州综合生态风险表现出比较明显的区域封闭性。结合现状建设开发强度,在流域尺度上将大理州划分为保护优先区(高风险—高开发)、开发优先区(低风险—低开发)、保护权衡区(高风险—低开发)和开发权衡区(低风险—高开发)四类发展权衡区域,并根据生态风险特征差异,提出建设开发策略,以期为低丘缓坡建设开发生态风险防范及发展权衡提供科学指引。     

景观尺度、过程及格局（LSPP）研究的内涵及特点

景观尺度、过程与格局（LSPP）及其相互作用是景观生态学研究的核心内容。在分析景观尺度及效应、景观生态过程、景观格局及变化的基础上,凝练出了LSPP一体化理念的主要特征,并探索了LSPP中各要素之间的耦合关系。研究表明：LSPP一体化具有一定的理论价值,景观时空尺度是LSPP的重要基础,LSPP体现了景观过程及其生态效应。景观生态研究所涉及的结构、功能、动态与LSPP一体化等的理论与应用问题,随着新时代生态环境的复杂化,在情景模拟技术、大数据挖掘技术,以及生态物联网等技术支撑下,促进了景观生态学机理研究与应用范式的拓展与深化,对于当前区域发展与生态文明建设具有重要指导意义。     

区域生态安全格局构建研究进展与展望北大核心CSCDCSSCI

近年来,城市化的不断推进使得生态系统面临巨大压力甚至诱发生态灾难,而另一方面人类对于生态系统服务福祉的提升提出了新要求,因此经济发展和生态保护两者之间的矛盾不断激化。生态安全格局作为沟通生态系统服务和人类社会发展的桥梁,目前被视为区域生态安全保障和人类福祉提升的关键环节。在系统梳理生态安全格局与城市增长边界、生态网络、绿色基础设施和生态控制线等概念内涵异同的基础上,从热点区域、生态源地指标筛选、生态阻力面设置与修正、相关研究成果应用等方面阐释区域生态安全格局构建的近今研究进展,并指出当前研究的主要不足;同时提出了区域生态安全格局构建的重点方向,即生态安全格局构建的重要阈值设定、有效性评价、多尺度关联和生态过程耦合等四个方面。     

区域生态安全格局构建研究进展与展望

近年来,城市化的不断推进使得生态系统面临巨大压力甚至诱发生态灾难,而另一方面人类对于生态系统服务福祉的提升提出了新要求,因此经济发展和生态保护两者之间的矛盾不断激化。生态安全格局作为沟通生态系统服务和人类社会发展的桥梁,目前被视为区域生态安全保障和人类福祉提升的关键环节。在系统梳理生态安全格局与城市增长边界、生态网络、绿色基础设施和生态控制线等概念内涵异同的基础上,从热点区域、生态源地指标筛选、生态阻力面设置与修正、相关研究成果应用等方面阐释区域生态安全格局构建的近今研究进展,并指出当前研究的主要不足;同时提出了区域生态安全格局构建的重点方向,即生态安全格局构建的重要阈值设定、有效性评价、多尺度关联和生态过程耦合等四个方面。     

基于景观生态风险评价的宁江流域景观格局优化

流域景观生态风险受到多源因素的综合作用,识别流域景观生态风险是实现景观格局优化的基础与前提,景观格局优化是应对生态风险的有效手段。以宁江流域为研究区,采用空间主成分分析法,从“自然—人类社会—景观格局”3个维度对流域景观生态风险进行综合评价,基于景观生态风险评价结果,构建累积阻力表面,利用最小累积阻力模型进行了流域景观格局的优化。结果表明：人类社会和景观格局因素对综合风险影响更为强烈,地形和距水体距离等自然因素对综合生态风险影响较弱;宁江流域整体景观生态风险偏大,较高景观生态风险区域位于流域西南部,面积为523.99 km ²,占流域面积的36.06%;识别出流域生态源地为面积大于50 km ²的林地和面积大于0.2 km ²的水体。研究构建了15条生态廊道,一级生态廊道长度大于30000 m,二级生态廊道介于10000~30000 m之间,三级生态廊道长度在10000 m以内;识别了19个生态节点,形成了多层次生态网络。通过对比研究区景观格局优化前后的连通度发现,优化后流域整体景观格局连通度得到明显提升。     

湿地景观格局变化研究进展

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观,具有重要的生态功能。湿地景观格局是各种生态过程综合作用的结果,具有高度的景观异质性,对景观的功能和过程有着显著的影响。湿地生态系统是世界上受威胁最为严重的生态系统之一,在自然因素和人类活动的影响下发生了大面积的转化或丧失。本文从湿地景观格局研究方法、面积变化、景观类型转化、驱动力以及动态模型、湿地景观格局指数以及湿地景观格局与气候变化之间的关系等方面综述了湿地景观格局变化的研究进展,指出湿地景观格局变化及其生态效应和高原湿地景观格局变化与气候变化之间的关系是未来研究的重点领域。     

乡村景观多功能权衡–协同关系时空格局研究——以上海市青浦区为例

景观多功能定量化及其权衡–协同关系研究是景观生态学研究的热点。研究针对景观功能相互表征的科学性和景观多功能间关系定量化问题,以上海市青浦区为例,采用"生产–生活–生态"功能框架构建6种乡村景观功能,利用1980–2018年的基础数据,采用Spearman秩相关系数分析和双变量空间自相关相结合的方法,对该区域184个行政村的乡村景观多功能间权衡–协同关系变化特征进行研究,得到以下结果:(1)都市郊区的农业生产功能不能取代经济发展功能,青浦区经济发展功能已成为主导的功能形态。(2)青浦区乡村景观多功能间权衡–协同关系时空差异显著,表现为:农业生产功能与经济发展功能、经济发展功能与生态调节功能、经济发展功能与环境维衡功能始终呈现为权衡关系,为该区不可回避的矛盾,该结果表明该区经济发展是以牺牲生态环境为代价实现的;经济发展功能与景观美学功能间权衡关系显著,且二者关系格局呈东部权衡、西部协同,权衡区的数量递增;经济发展功能与空间承载功能间关系格局呈现东部权衡和西部协同格局,且协同关系区呈增长趋势;景观美学功能与生态调节功能/环境维衡功能间权衡区集中在青东区域,协同区分布于青西区域,且权衡区数量先增后减,协同区先减后增。(3)时空结合的分析方法能准确全面地反映乡村景观多功能间权衡–协同关系演变特征。     

基于空间差异的黑河中游土地多功能利用研究

土地多功能利用是提高土地利用综合效率、协调用地矛盾的有效途径。选择人地关系较活跃的黑河中游为研究区,融合多源数据,采用集对分析、热点分析和空间自相关等方法,对2000-2014年土地多功能利用进行动态评价及空间关系揭示。结果表明：土地利用功能增加了近一倍,以社会功能和经济功能为主;各功能之间表现为协同或互斥关系：社会功能和经济功能、环境功能和文化功能之间均呈正相关关系,但社会功能和环境功能之间呈负相关关系;土地利用各功能均具有明显的空间聚集性特点,多功能利用集中在黑河水系形成的绿洲平原区、区县建成区和南部山区。研究结果对干旱区土地持续利用管理具有重要的借鉴意义。     

基于多源地理数据融合的黑河中游土地多功能性时空格局与权衡研究

土地多功能利用是提高土地利用效率、缓解人地矛盾、促进区域可持续发展的重要途径。研究构建了“生产-生活-生态”功能的土地多功能性评价指标体系,基于3 km×3 km格网,融合了遥感、统计、POI等多源地理数据,利用投影寻踪模型对黑河中游土地多功能性进行评价,通过变量相关分析和双变量局部空间自相关分析,揭示了土地多功能权衡与协同关系,并采用RGB三通道合成与二阶聚类分析相结合进行土地功能分区。结果表明:(1)黑河中游在不同利用方式下呈现不同功能,在走廊平原区土地功能以生产功能为主导,生活功能和生态功能为辅。生产功能在走廊绿洲农业区优势明显,生活功能高值区集中于城镇等基础设施条件较好的地区,祁连山、龙首山发挥着生态屏障作用。(2)研究时段内,土地多功能性稳中增强。土地多功能性与一级功能的空间格局保持稳定,土地功能间协调性普遍增强,不同功能在空间上日益重叠。(3)按照主导利用方向,土地可划分为以农业生产与城镇空间为主体的重点开发区、优化开发区和适度开发区,以及以生态空间为主的生态屏障区、生态缓冲区和生态修复区。(4)土地多功能利用仍有提升空间,尤其要加强对非主导功能的关注,协调功能间的固有矛盾;统筹推进生态修复,关注自然资本增值,从构建区域绿水青山的格局挖掘土地价值新的增长点。     

土地利用与生态文明:实证研究

生态文明建设的目标是实现人与自然的和谐共生。国土是生态文明建设的空间载体。土地利用的方式或行为反映土地资源集约节约利用水平,导致不同的生态环境效应,从而影响区域生态文明建设水平。本专辑"土地利用与生态文明"通过优选14篇代表性论文,从土地利用效率、土地生态演化、土地多功能权衡、土地生态系统服务和土地生态风险等方面,探讨了生态文明视域下的土地利用管理理论和方法,为形成生态文明的土地利用方式、行为和制度体系提供了实践参考。本专辑研究层次多样,文献覆盖村庄、县域、省域等多级研究尺度,山地、平原和丘陵等多种地貌类型,以及华东、华中、西北、长江经济带和日本等国内外土地利用典型地区;研究方法前沿实用,包括文献研究法、分形理论、定性比较分析、VAR模型、计量经济学方法等多学科研究方法;研究主题鲜明,聚焦当前土地利用过程中的热点话题与突出问题,对土地生态效率、空间行为特征、土地利用结构优化、生态风险评价等土地利用热点问题进行了深入探讨,其中既有对耕地撂荒、土地利用风险等当前迫切的土地利用问题的文献梳理与述评,也尝试对农村景观和生态系统的多功能进行权衡与协同分析,为破解生态文明视域下的土地利用问题提供了理论与实证依据。本专辑从现实与理念等全方面、多层次地反映了以生态文明理念指导土地利用的现实迫切性,并从方法和研究框架等方面提供了理论指导与技术支撑。最后,提出了未来生态文明视域下土地利用研究领域需重点关注的五大热点方向:土地利用结构的生态化管理、土地利用过程的生态演化机理、土地生态利用模式、土地生态安全格局预警与调控、土地利用行为的生态化管控。     

旅游景观生态系统功能优化研究初探

在旅游业迅速发展与快速蔓延的趋势下,如何协调旅游目的地的人地关系,促进区域的可持续发展,是极 具理论与应用价值的科学问题。研究利用景观生态学的基本原理,从要素相互作用关系出发,将旅游景观生态系统 的功能视作各要素相互作用所形成的相应于人类社会需求的表现形式。在此基础上,分析了功能的类型、特征与结 构,总结了功能变化的影响因素,并强调促进要素协调与优化空间配置是实现旅游景观生态系统功能优化研究的 重要途径。     

人地耦合视角下中国自然保护地有效性评估研究进展与展望

自然保护地有效性评估是测度其管护效果并提出改进意见的重要手段。论文从人地耦合的视角出发,提出了自然保护地有效性评估不同阶段对应的目标层次。在此基础上,分析了有效管理理论、景观可持续理论和社会—生态网络理论在指导自然保护地有效性评估中的作用。依据不同阶段的目标层次,系统地梳理了中国自然保护地有效性评估现状,并提出了提升社区治理在评估体系中的重要性、从生物多样性保护转向兼顾人类福祉提升的评估、探究管理工作对自然保护地有效性的作用机制、推动自然保护地监测网络与数据平台建设等未来研究趋势,从而完善人地耦合视角下的自然保护地有效性评估路径,以期改善自然保护地有效性评估的时效性、全面性与合理性,促进人与自然的和谐共生。     

基于GRA和TOPSIS模型的都市郊区乡村景观多功能定位

乡村景观功能具有明显的时空异质性。随着中国城镇化、工业化和农业现代化的快速推进,乡村景观功能分异化和多样化不断增强,景观多功能发展趋势明显,对其科学定位成为新的学术热点。以上海市城郊青浦区为例,利用2004-2014年的基础数据,采用多维评价模型、灰色关联分析和逼近理想解的排序法,以“乡村景观多功能性定位—主副功能定位—障碍功能定位”的景观多功能综合定位方式,实现对该区乡村景观多功能科学定位。结果表明：① 乡村景观多功能定位作为区域功能确定的有限方案多目标最优决策,应遵循最优决策法则;② 景观多功能综合定位方法能对该区乡村景观多功能科学定位,适用性较好;③ 该区乡村景观多功能复合显著,乡村景观多功能性东西差异明显、极值区域凸显且呈现集聚状态,主副功能和主副障碍功能空间异质性强且功能间依存度高;其中,乡村景观多功能性最大值区域为赵巷镇和朱家角镇,其值分别为3.44和3.02,低值区域为金泽镇和徐泾镇,其值分别为1.48和1.45;11个乡镇的主导功能和副功能均差为0.007,主副障碍功能均差为0.005。该研究以期为将来开展乡村景观规划与景观管理研究提供科学依据。     

基于生态系统空间异质性的美丽中国生态建设分区

落实“山水林田湖草生命共同体”理念,提出美丽中国生态建设优化途径已成为当前亟待解决的关键科学问题和国家生态文明建设的重大需求。因地制宜地做好美丽中国建设的生态区划,提出生态建设分区方案,是实现美丽中国愿景的重要路径。目前,生态区划对于新时期系统性生态建设内涵,以及全球气候和人类活动变化双重背景对生态系统空间异质性影响的考虑不足。本文通过构建“景观美、服务美、安全美”的三位一体美丽中国生态建设分区的理论框架,综合考虑生态系统结构、格局、质量、服务、胁迫等因素的空间异质性,建立美丽中国生态建设分区三级指标体系,以及对生态现状本底和退化程度进行评估的生态建设综合指数和生态退化综合指数。以全国第三级流域为基本单元,基于指标现状特征及生态综合评估结果,通过空间聚类分析将全国划分为5个一级生态建设区和13类22个二级生态建设区,并在二级分区的基础上选择典型区划分出三级生态建设区。分区结果为美丽中国生态建设提供应用支撑。此外,未来生态建设分区的指标构建应当更加注重指标之间的关联性和生态系统功能的多样性,并进一步耦合气候变化和人类活动对生态系统的双重干扰。