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。     

基于生态适应性循环三维框架的城市景观生态风险评价

本研究以城市社会—生态系统为风险评价对象,引入生态适应性循环三维框架,将景观生态风险评价指标从单一的景观指数层面扩展至“潜力—连通度—恢复力”三维准则,并以深圳市为研究区,基于有序加权平均（OWA）算法对评价结果进行情景设置。研究结果显示,评价中干扰指标主要影响风险评价结果属性值域,而风险空间格局则受暴露指标制约;深圳全市景观生态风险整体呈现“西高东低”的分布格局,城市新建成区风险最高,大鹏半岛风险最低,羊台山与笔架山公园则是城区内部的相对风险低值区;基于OWA方法设置情景偏好,绘制“忽视”、“正常”及“重视”三种风险情景下的城市景观生态风险图。本研究基于生态适应性循环理念集成社会—生态系统时空动态干扰与暴露指标表征城市景观生态风险,并通过OWA方法变换主观偏好、降低评价不确定性,可以满足不同发展思路下的城市开发布局需求,从而为城市景观发展空间权衡提供决策支持。     

西南山地滑坡灾害生态风险评价——以大理白族自治州为例

本文以云南省大理白族自治州为例,综合考量生态风险源、受体、暴露响应过程及生态终点,采用信息量模型评估滑坡灾害危险性,基于景观格局指数表征生态脆弱性,并将生态系统服务纳入风险损失的定量表征,定量评估流域滑坡灾害生态风险。结果表明：① 低于1800 m高程、15°~25°坡度、小于0.31植被覆盖指数等10方面因素构成了诱发大理州滑坡灾害的最佳信息量组合,全州普遍处于滑坡灾害危险性中高水平,且西北低、东南高;② 生态脆弱性高值区主要集中在红河流域南部、金沙江流域东南部、澜沧江流域中部;③ 低生态损失流域的水源涵养、粮食供给服务相对较差,生态损失中等流域的净初级生产、土壤保持服务优势明显,高生态损失流域则具有较强的粮食供给和水源涵养服务;④ 基于高中低3种生态风险等级和“高危险—低脆弱—低损失”等8种风险结构,全州367个小流域可划分出避让监测预警区、生态保护恢复区、避让保护兼顾区、自然适应调控区等4种风险防范类型区。     

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。     

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北大核心CSCDCSSCI

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。     

景观变化的生态风险评价与预测——以河南省洛阳市为例

基于2000年、2010年、2020年遥感数据,对洛阳市景观格局和景观生态风险的时空分布与动态特征进行评价、分析与预测。结果表明：(1)2000—2020年洛阳市以林地耕地为优势景观,建设用地、林地和耕地的转移幅度较大;整体景观格局特征变化稳定,其中南部和北部的耕地与建设用地破碎度和复杂程度升高,中部林地的聚集度和优势度升高。(2)洛阳市景观生态风险水平整体较高,风险等级分布较为稳定,2000—2020年风险变化呈先增后减趋势,当前恶化区主要分布在南部的水源、水库以及自然保护地周边,预测2030年风险恶化区将主要分布在黄河流域以及洛河、伊河流域两侧的耕地地区。(3)研究区景观生态风险空间分布存在显著正自相关性且聚集性不断减弱;自然条件为2020年风险空间分异的主要驱动因素,其中海拔、气温、坡度因子解释力较高。(4)南部林地为风险滞后区,风险降低缓慢;中部耕地为稳定高风险区;北部建成区和黄河下游区域为风险频变区。     

基于生态系统服务的中国陆地生态风险评价

传统的生态风险评价主要依据是点源性威胁、区域景观格局变化等生态实体特征指标,忽略了与实体功能属性密切相关的人类福祉因素。将生态系统服务纳入生态风险评价体系是一个新的研究思路。本文运用GIS和遥感技术重构了中国陆地生态系统服务的空间图谱,采用生态风险分析模型给出了基于生态系统服务的中国陆地生态风险格局的定量描述和空间分布,划定了不同置信水平下的生态风险管控优先区。结果表明：① 2000-2010年中国陆地生态系统年均总生态系统服务指数取值在0~2.17之间,年际间呈现小幅波动趋势,年平均总指数在0.30~0.57之间变化,其中24.7%的区域显著增加,主要分布在台湾、云贵高原及新疆西北内陆区,37.1%的区域显著减少,主要分布在东北、青藏高原及中东部地区;② 不同置信水平下的中国陆地生态系统服务存在的风险损失不尽相同。如当置信水平为90%时,总生态系统服务指数的可能损失比例为24.19%,生态风险指数为0.253。比较置信水平和生态风险指数间的关系,发现当置信水平较高时,生态系统服务蒙受风险的概率相应降低,但此时出现风险时所承受的损失也对应增加;③ 以90%置信水平为例,中国生态地理区划的风险特征表现为：平均生态系统服务风险指数居前列的六位依次为内蒙古高原生态区、华北平原生态区、黄土高原生态区、东北平原生态区、横断山生态区、青藏高原生态区,极重度风险所占区域面积比例依次为55.89%、26.63%、24.35%、20.62%、18.70%、25.12%。     

天山野果林区滑坡景观时空演变及生态风险预测

以天山大小莫合流域野果林区为例,探究其景观格局的时空演变特征及揭示滑坡对野果林区造成的生态风险具有重要意义。以Corona和Spot-5等高分辨率遥感影像为数据源,通过RS技术解译1964、1980、2000、2017年空间数据,利用Fragstats 4.0软件计算景观特征指数,并探讨了滑坡景观格局时空变化特征与演化的驱动因素,从而进行景观生态风险预测。结果表明:(1)1964—2017年野果林面积持续减少了3942.15 hm~2,主要向草地、耕地转移面积为主,滑坡区面积增加了203.48 hm~2,其主要转入景观类型为野果林、草地。(2)野果林区各景观破碎程度加剧,景观边界形状总体上趋于复杂。不同景观斑块面积呈现不均匀状态,景观的空间异质性增强。(3)滑坡景观类型变化受自然因素和人文因素共同影响作用。人口增加和人为干扰度是主要的人文驱动因子,气温、坡度、坡向和降水是主要的自然驱动因子。(4)2017年景观生态风险以高风险等级和较高生态风险等级为主,此阶段,野果林区生态系统稳定性低,其生态环境脆弱;2034年滑坡景观生态风险有减弱趋势,野果林区生态系统趋于稳定,但滑坡等自然灾害仍不容忽视。     

景观生态区划的理论研究

景观生态系统由多个层次水平的等级体系所组成， 在不同的时间和空间尺度中， 其结构与 功能具有不同的相互依存关系， 区划的概念有助于整合景观的等级性并厘清复杂性。本研究在景 观生态学格局、过程、功能研究的基础上， 结合综合自然地理区划、生态区划、生态经济区划、农业 区划等相关研究的成果，探讨了景观生态区划应依循的原则、内容及区划等级系统， 指出景观生 态区划不仅强调景观水平方向上的空间异质性， 还必须综合景观单元的过程关联和功能统一性。 同时以生态系统完整性原则为核心制定了开展景观生态区划需遵循的等级性、多尺度性、发生一 致性、格局与功能依存性、功能协调性以及界线完整性等原则。在其指导下， 重点讨论了景观生态 区划过程中涉及的方法论构建、景观生态分析与评价、景观生态区划体系构建等研究内容。最后， 通过比较了景观生态区划与自然区划、生态区划以及经济区划之间的异同，提出了不同尺度下景 观生态区划理论的应用方向。     

基于景观功能的生态风险评价关键科学问题探析

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。     

生态保护红线成效评估框架与指标方法

生态保护红线是在自然保护区、重点生态功能区、风景名胜区、森林公园等诸多区域生态管理制度不断实践基础上,面对中国国土开发和生态保护的复杂关系,继承和创新提出的一种新型区域生态管控制度,已经成为推动国家生态文明建设的重大战略。如何科学评估生态保护红线保护成效,服务于生态保护红线综合管理和保障区域生态安全,成为普遍关注的热点问题之一。针对已有的区域生态保护成效评估案例的不足,基于划定生态保护红线是为保障国家和区域生态安全的基本认知,围绕着生态保护红线“生态功能不降低、面积不减少、性质不改变”的管控目标,以生态保护红线对区域生态系统保护作用为主要出发点,提出生态保护成效评估框架和指标方法。生态保护成效评估以生态系统类型构成和生态系统服务功能为内容主线,通过多维度时空尺度拓展,耦合分析生态保护红线内外、实施前后的生态状况变化,综合评估生态保护红线对保障区域生态安全的贡献和改善区域生态状况的作用。进而,可以关联分析可能引起生态保护红线生态状况变化的管控政策、制度和其他间接驱动因素,评估政策实施成效评估。实证上选择海南省生态保护红线和广东省严格控制区为案例进行了讨论。     

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。     

The effects of land consolidation on the ecological connectivity based on ecosystem service value: A case study of Da’an land consolidation project in Jilin province

Land consolidation has a profound impact on landscape patterns and ecological functions at various scales through engineering and biological measures. In recent years, China invests more than 100 billion RMB yuan on land consolidation each year. To understand how land consolidation affects landscape patterns and ecosystems, we investigated the ecosystem service value and the ecological connectivity in a consolidated area of Da’an city from 2008 to 2014 using a revised ecological connectivity index. The results indicated that land consolidation has certain negative influences on the ecosystem services in this area. The total ecosystem service value will decrease by nearly 30% in the late stage of consolidation. This decrease is caused by the loss of ecosystem service of the wetland and grassland, despite a sensible increase of cultivated land. In addition, land consolidation could change the ecological connectivity as well as the land use structure. Up to 85% of the entire area will be in low connectivity in the late stage of consolidation, representing a 6.23% increase in the total coverage compared to pre-consolidation. Finally, the different connectivity landscape and their key areas can be identified by the revised ecological connectivity index effectively. This study is helpful to trace out the relationships between landscape pattern and ecological process, and provides insights for ecological planning and designing of land consolidation in this area. We suggest that more attentions should be paid to improve the quality and ecosystem service value per unit area of the landscape, to establish ecological compensation mechanism of wetland losses, and to create the ecological corridors along the least accumulated impendence surface in the key areas during land consolidation.     

耦合生态服务的区域生态安全格局研究框架

在深入阐明生态系统服务与区域生态安全格局之间内在联系的基础上,根据人类社会与生态系统之间以生态服务流为纽带形成的反馈机制,提出基于驱动（Driver）-压力（Pressure）-状态（State）-影响（Impact）-响应（Response）区域生态安全格局研究框架。该框架有助于深入理解区域生态安全维持和区域生态安全问题形成的机制,拓展区域生态安全评估、生态安全格局维持和提升的视野。当前,耦合生态服务的区域生态安全格局研究有3个关键的前沿议题：① 生态服务需求和生态服务供给的空间耦合及其对人类活动的响应;② 维持生态系统服务流网络结构完整性和稳定性的人类活动阈值;③ 耦合人类生态服务供给和需求的区域生态安全评估模型。     

乌鲁木齐市土地生态安全综合评价

土地生态环境是人类生产生活的重要场所,其安全状况与人类社会的可持续发展息息相关。通过选取干旱区城市乌鲁木齐市为研究对象,针对乌鲁木齐市2017年土地生态环境现状,应用生态系统服务价值(ESV)评估、景观生态安全指数(LES)、压力-状态-响应(PSR)模型共同构建乌鲁木齐市土地生态安全评价体系。结果表明:(1)2017年乌鲁木齐市ESV为220.70×108元,97.48%的区域为中低ESV区域,ESV最重要的贡献来源是林草地,最主要的贡献区域是乌鲁木齐县和达坂城区,不同区域ESV差异明显。(2)乌鲁木齐市具备典型的干旱区城市景观特征,景观整体分布相对协调,但具备生态优势的景观分布还较少。景观生态安全(LES)指数从空间上表现为“西低东高”,且总体水平偏低,同时各区域的LES指数还有一定的分类组团特征,高值区域集中在达坂城区、乌鲁木齐县、米东区等边缘区域,中心城区的LES指数普遍较差,受人类活动影响深刻。(3)乌鲁木齐市各区域土地生态安全主要分布在敏感级和相对安全级之间,整体处于中等水平,边缘区域普遍高于中心区域,边缘区域中乌鲁木齐县的土地生态安全水平最高,中心区域中高新区土地生态安全水平最高。随着城市扩张和人口增长,土地侵占、资源消耗等矛盾加剧,部分区域的土地生态安全已经受到一定程度的破坏,能够维持现有水平,主要凭借乌鲁木齐市各区域的自然本底(状态),人类活动的恶劣影响(压力)和积极改善作用(响应)尚不明显。     

Research Framework for Ecosystem Vulnerability: Measurement,Prediction, and Risk Assessment

The fragility of ecosystem health has become a key factor hindering the sustainable development of the ecological environment. Through a review of published research from domestic and foreign scholars, starting from the endogenous logic of studies in the field of ecosystem vulnerability (EV), this paper sorts out the literature on the aspects of measurement models, prediction methods and risk assessment, comprehensively defines the research category and scientific framework of EV, and analyzes the research ideas and development trends. We arrived at the following conclusions: 1) The connotation of ecosystem vulnerability not only embodies the change in the vulnerability of the natural environment, but it also reflects the irreversible damage to the ecosystem caused by excessive development and industrial production activities. 2) The setting of ecosystem vulnerability indices should aim to fully reflect the essential features of that vulnerability, which should include the index systems of natural, social, economic and other related factors. 3) There are many types of ecosystem vulnerability measurement methods, prediction models and risk evaluation models, which have different focuses and advantages. The most appropriate method should be adopted for conducting comprehensive and systematic evaluation, prediction and estimation according to the different representation and evolution mechanisms of the chosen research object and regional ecosystem vulnerability. 4) Based on the regional system characteristics, corresponding risk management measures should be proposed, and pertinent policy suggestions should be put forward to improve the ecological safety and sustainable development of an ecologically vulnerable area.