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生态学报 2019年第04期杂志 文档列表

生态学报杂志城市化与区域生态耦合及调控机制专栏

实现城市可持续发展的系统转型1125-1134

摘要：城市在为人类提供各种生态系统服务的同时,其发展中的各类问题限制着城市生态系统本身的可持续发展。首先概述了城市发展过程中面临的挑战,主要包括城市化过程中人与自然的关系问题及社会生态问题等;其次从可持续发展的内涵、社会-经济-自然复合生态系统和驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)的理论出发,分别从城市水供给和污水处置系统、消减城市废弃物排放、城市交通和区域规划、城市发展与粮食系统供求关系、城市清洁能源系统等5个方面对如何实现城市的转型进行了系统的论述。结合我国城市可持续发展的研究进展,指出城市的可持续发展问题不仅是城市自身的问题,也是城市与周边区域的协调发展问题。为此,文章提出必须基于五个“转向”来研究和建立城市化与区域生态的耦合和协调机制。

持续城镇化对中国推进实施联合国可持续发展目标的作用1135-1143

摘要：中国过去40年城镇化发展迅速,从数字指标上看,不仅走过了一条迅速提升工业化水平的道路,也走过了一条快速城镇化道路。然而,中国城镇化发展重“量”而轻“质”,偏重于城镇数量增多和城镇化速度的提升,而对城镇化的质量和效益的提升、人民生活水平和文明程度的共同提髙、资源生态环境的保护、城镇就业、第三产业发展等城镇化的本质问题关注不够。2015年,联合国通过的2030年全球可持续发展目标(SDGs)明确要求建设包容、安全、有抵御灾害能力和可持续的城市和人类住区,中国新型城镇化应以可持续发展目标为导向,如何将SDGs的具体要求用于中国新型城镇化的发展显得尤为重要。为此需要构建城市可持续发展水平评估机制,测评中国城市可持续发展目标实施状况;通过推进城市绿色创新实践,拓宽中国城市可持续发展目标践行路径。

城市食物-能源-水关联关系:概念框架与研究展望1144-1153

摘要：食物、能源和水(Food,Energyand Water,FEW)是人类生存与发展不可或缺的基础性资源,且三者之间存在密切的关联关系(Nexus),即其中任何一项资源的生产与供给均依赖于另外两项资源。FEW关联关系作为应对全球人口增长、资源短缺和生态环境恶化等问题的系统性管理理念,已引起国际学术界与实践管理领域的广泛关注。然而,目前对FEW关联关系仍然缺乏统一和清晰的界定,现有研究大多是基于不同角度理解与量化“关联关系”。城市作为全球资源消费的主阵地,其FEW关联关系更为复杂,亟待建立针对城市生态系统的概念框架。对FEW关联关系的发展历程、概念表述以及研究方法等方面进行全面回顾和系统分析。在此基础上,从“资源依存”、“资源供给”和“系统集成”等3个视角构建了城市FEW关联关系的概念框架,并进一步阐述FEW关联关系未来研究的重点方向——“系统性表征”、“时空演化”与“协同管理”,为城市优化资源配置,实现集成管理提供一种新思路和定量化的参考依据。

城市化对土壤生态环境的影响研究进展1154-1164

摘要：城市土壤是城市生态系统中最重要的组成部分之一,发挥着重要的生态系统服务功能。在全球快速城市化的背景下,城市土壤受到人类活动的强烈干扰,土壤物理、化学性质发生改变,土壤退化与污染日益加重。城市土壤退化导致土壤动物生态特征与行为模式发生变化,城市景观格局与土地利用类型的变化强烈影响了土壤动物的栖息地,为土壤动物的生存与生物多样性带来潜在威胁;另一方面,城市化过程改变了土壤微生物群落组成与功能特征。城市化直接影响了城市土壤维持植物生长、土壤自然消减能力以及碳储存功能等重要的生态系统服务功能。针对城市化过程对土壤生态环境产生的一系列影响,需要采用科学的管理方式,改善土壤理化性质,提高土壤环境质量,保护和恢复土壤生物多样性,从而增强城市土壤的生态系统服务功能。

绿色基础设施的洪水调节服务供需测度研究进展1165-1177

摘要：绿色基础设施(green infrastructure, GI)可提供高效且可获取的洪水调节服务,其供需测度是提升服务水平的基础与前提,可为城市土地利用与绿色基础设施规划提供决策依据。以GI洪水调节服务供需为研究对象,梳理GI洪水调节服务供需的概念内涵、主体构成和尺度关系。回顾了GI洪水调节服务供需测度方法,包括土地利用测度法、生态系统测度法和洪水调蓄模型法等供应水平测度方法,以及风险评估法、洪水淹没模型法和经济损失法等需求水平测度方法。基于生态系统服务的供需关系,构建了GI洪水调节服务供需分析框架,通过供需数量均衡和空间匹配将供需关系分为四种情景,对应服务动态平衡、调整服务供需水平和服务流动机制3种调控手段。从服务测度重点、动态变化分析、供需阈值效能、服务流动机制等四个方面提出了未来研究方向,以期对绿色基础设施规划研究和生态系统服务管理与决策研究有所启示。

基于空间优先级的快速城市化地区绿色基础设施网络构建——以南京市浦口区为例1178-1188

摘要：绿色基础设施是一个由自然区域和其他开放空间相互联系的网络。在城市空间极为有限的情况下,如何有效构建城市绿色基础设施网络并识别那些具关键性景观生态功能的网络要素显得极为重要。为了给城市绿色基础设施网络的建设和管理提供新的建模与分析理念,以快速城市化的南京市浦口区为例,采用MSPA方法并结合景观连通性指数,遴选出了对维持景观连通性贡献最大的生境斑块作为绿色基础设施网络的网络中心,进而采用最小路径方法构建了研究区潜在的绿色基础设施网络,并尝试利用空间句法分析,基于结构优化视角对绿色基础设施网络进行优先级的识别,从而使绿色基础设施网络的构建更科学。研究结果可为快速城市化地区绿色基础设施网络的构建提供一种研究思路与方法,对绿色基础设施网络要素的优先级评价也具有一定的借鉴意义。

基于矩阵分析的水文调节服务供需关系时空分异研究——以嘉兴市为例1189-1202

摘要：生态系统服务供需关系的识别、度量、空间化分析对自然资源合理配置有重要的意义。以嘉兴市为研究区,以2005年Landsat7 ETM+影像和2015年Landsat8 OLI传感器影像为数据源,采用生态系统服务供需关系矩阵法,分析嘉兴市水文调节服务供给能力与需求水平的时空分异特征。结果表明:(1)2005—2015年10年间,嘉兴市处于快速城市化阶段,土地利用变化明显,建设用地显著增加,水域、水田面积有所增加,旱地、园地、林地大量减少。(2)土地利用变化是影响水文调节服务供需关系的主要因素,研究发现嘉兴市大部分地区水文调节服务处于供不应求的状态。(3)随着建设用地的不断扩张,导致水文调节服务供需矛盾加剧,供不应求区域由中心城区向城市边缘区扩大。(4)水文调节服务需求区域的变化与人类活动密切相关,供给区域受制于自然环境的数量与质量,生态系统服务供给与需求存在错位,促进了生态系统服务流的产生,并需要政策引导。

京津冀城市群能源协同发展背景下能源生产结构变化探究1203-1211

摘要：能源作为城市生产与生活中不可替代的资源类型,在城市化发展过程具有至关重要的作用。工业革命时代的结束,信息时代的开始,标志着以化石燃料为主要原料的发展方式发生转变,能源生产结构随着化石燃料比重下降而优化。城市群成为当前城市化的主体形态,其发展战略对区域能源结构具有重要影响。以京津冀城市群为例,从地级市尺度核算了2001—2015年不同城市能源生产结构的特征及其变化,并分析了城市群能源协同发展战略对不同城市能源生产结构的影响。主要结论包括:(1)2001—2015年京津冀各城市能源生产结构整体上趋于优化,但能源生产化石燃料占主导地位的本质特点没有改变。例如,河北的邯郸和邢台市增加了一次电力生产,但原煤生产仍占比90%以上。(2)研究根据能源生产的主导类型,可将京津冀城市划分为两类,即原煤主导型与原油主导型城市。其中,原煤主导型城市能源生产结构的调整明显优于原油主导型城市,例如,北京、石家庄、张家口与承德等原煤主导型城市的煤炭生产比重显著下降,而天津与沧州市等原油主导型城市的原油生产无明显下降趋势。(3)京津冀能源协同发展战略的实施有助于推进能源生产结构的优化,但对不同城市的影响不同,其中,对北京和河北承德市能源生产结构优化最显著,2001—2015年原煤生产比例下降了近40%,与协同发展战略的“基本无煤矿”目标方向一致,而对邯郸市、邢台市影响不明显。京津冀城市群能源生产结构调整仍具有较大潜力,对于原煤生产比例最髙的城市(邯郸和邢台市),需要加快城市的能源生产转型,增加清洁能源产出,改善能源生产单一的结构特点;对于原煤生产产量较髙的城市(唐山市),需要根据资源禀赋情况逐步调整原煤产量,进一步集约地区煤矿,同时鼓励发展煤炭洗选业,提髙煤炭清洁生产技�

京津冀城市群城市化与生态环境时空分异及协同发展格局1212-1225

摘要：京津冀城市群在快速城市化进程中,“髙耗能、髙污染、髙排放”的粗放型经济发展模式引发了一系列诸如雾霾、水质污染及生态体系破坏等问题。选取2000—2015年京津冀城市群13个地级以上城市作为研究对象,采用系统指数评估模型评价城市化与生态环境系统及其子系统指数值,运用耦合协调度模型及其分类原则判定两者协同发展格局。结果表明:(1)北京、天津、唐山、石家庄、廊坊城市化发展较强,邯郸、秦皇岛、衡水、沧州居中,邢台、保定、张家口、承德较弱;北京、保定、张家口、承德和秦皇岛生态环境保护较好,天津、石家庄、廊坊、邯郸、沧州居中,邢台、衡水、唐山较弱。(2)2000—2007年为城市化缓慢发展阶段,2008—2015年为稳步提升阶段;2000—2010年为生态保护攻坚期,2011—2015年为生态文明建设期,环保投人剧增。(3)髙城市化区的空间格局保持不变,偏髙城市化区和中城市化区空间格局相对稳定,低城市化区基本不存在;优生态环境区、偏优生态环境区和中生态环境区空间格局相对稳定,劣生态环境保护区不存在。(4)京津冀城市群城市化与生态环境系统耦合协调度上升趋势显著,但是濒临失调和中度协调占主导类型,具有较大上升空间;协同发展类型整体上逐渐由城市化滞后演变为生态环境滞后,生态环境质量需要进一步提髙。由此,需要以生态环境保护为抓手,坚持产业转型升级和“髙科技+”的自主优化思想,打造集聚区域特色的“美丽中国”绿色城市化样板区;加大地区生态环境保护的投人和宣传,以“生态+”思想融人经济社会发展,培育区域性绿色小城镇;建立多样化生态保护园区、现代化旅游和康养基地、科技化教育培训机构,促进区域内外多维多向联动发展;保有生态环境危机意识,积极创建保障措施,杜绝重大生态破坏、环境污染等事件。

京津冀农民专业合作社时空演化及影响因素解析1226-1239

摘要：农民专业合作社是推进我国乡村振兴、精准扶贫战略以及实现小农户与农业现代化发展有机衔接的重要力量。基于“过程-格局-机理”思维,对2007—2013年京津冀13个地市种植业、养殖业、供销与农机专业合作社的时空演化特征及其影响因素进行分析。结果表明:京津冀种植业、养殖业、供销与农机专业合作社数量总体上呈逐年增长趋势,合作社数量与增长速度均为种植业>养殖业>供销>农机;种植业与养殖业专业合作社呈现“两核一带”空间格局,供销与农机专业合作社分布的梯度特征明显,合作社数量为中部>南部>北部,四类农民专业合作社分布均存在明显的空间负相关性;空间误差模型对种植业与供销专业合作社有更好的拟合效果,空间滞后模型对养殖业与农机专业合作社有更好的拟合效果;地理因素、经济发展水平、第一产业发展水平对四类专业合作社的发展均有显著的正向影响;市场需求对种植业、养殖业合作社影响最大,第一产业发展水平对供销、农机合作社影响最大。

城市住宅建筑系统流量-存量动态模拟--以北京市为例1240-1247

摘要：地面建筑物的累积与更新是城市化过程的结果与显性特征之一。城市建筑系统在不同层面上与外部环境系统进行着物质能量交换,对这种交互产生的资源压力与环境胁迫的关注,使其成为城市代谢研究领域中的热点问题。系统分析与模拟城市建筑物流量-存量的动态变化过程及其资源环境响应,对于揭示城市建筑系统代谢机理,提高城市总体规划精准性、强化资源系统韧性管理、提升废弃物处置效率等宏观战略具有重要意义。以北京市为例,基于Stella建模平台,构建了城市居民住宅建筑系统流量-存量的动态模拟模型,定量模拟了不同管理情景下钢材需求量与建筑拆除垃圾产生量的变化区间。结果表明:(1)基准情景下,北京住宅建筑新建流量前期增速较快,2005年达到峰值3024.1万m~2,而拆除流量约于2057年达到峰值,拆除面积为2073.14万m~2;城市住宅建筑存量最高值出现在2075年左右,面积为7.51亿m~2;(2)与基准情景相比,如果人均住宅建筑面积提高到45 m~2,从现在到模拟期结束(2019-2100)将增加钢铁需求量3251.65万t;而如果延长住宅建筑寿命至设计值,同期可减少钢铁需求量3022.9万t;(3)基准情景、大面积情景以及长寿命情景下,北京市城镇住宅建筑拆除垃圾峰值产生量分别为0.29亿t、0.39亿t、0.20亿t,政府管理部门应采取有针对性的应对措施,提前做出综合利用和处理处置方案。

南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系1248-1262

摘要：为探究城镇用地空间扩展对景观生态风险的影响,以南昌市为例,运用遥感、GIS及数理统计的方法,借助城镇扩展强度指数研究了南昌市2000-2017年城镇空间扩展的时空变化特征,构建了景观生态风险指数,以3kmx3km的单元网格进行系统采样,探究城镇扩展下南昌市景观格局的动态变化和景观生态风险,最后基于地理加权回归(GWR)模型,定量分析2000-2017年南昌市城镇空间扩展与景观生态风险之间的耦合关系。结果表明:(1)2000-2017年,南昌市城镇用地增加了247.56km^2,年均扩展速率达17.75km^2,其中2000—2005年扩展最快,呈现出剧烈扩展的态势,扩展强度达到0.55。城镇扩展主要沿正北和西北方向扩展,分布在青山湖区、南昌县、新建区等,总体上呈快速扩展趋势;(2)南昌市景观格局以耕地为主,建设用地快速扩张,耕地、林地、草地面积持续减少,土地利用的景观格局指数反映此期间人类活动的干扰程度加剧,景观斑块数量增加,整体破碎度提髙。借助地统计分析方法,计算得到南昌市景观生态风险由2000年的0.1354上升至2017年的0.1420,景观生态风险呈逐渐升髙的趋势;(3)2000-2017年,城镇用地面积与景观生态风险、城镇空间扩展强度指数和景观生态险变化值之间,都呈现负相关影响,后者相关性在减弱。回归系数的空间分布上,由中部向外逐渐升髙,低值位于城镇扩展较快的南昌市区,城镇的快速扩展使城镇用面积大幅增加,景观破碎度、损失度降低,景观生态风险随之降低;髙值出现在进贤县、安义县等经济发展缓慢的地区,城镇用地扩展幅度小,扩展边界斑块破碎度大,分离度上升,景观生态风险增加。研究结果为促进城市建设与生态环境保护的相互协调,正确评价人类活动对城市生态系统的影响,以及南昌市的可持续发展和科学管理提供借鉴。

丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展的时空演变特征及影响机理1263-1277

摘要：将丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展作为一个时空变化系统进行分析,提取1980—2015年7个年份用地演变信息,结合10km×10km方格网构建,从总量趋势、分地州市级区域、分用地类型及特殊性全面认知扩展的时空演变特征,采用地理探测器模型,在县域尺度定量诊断城镇建设用地扩展的人文要素和自然要素的影响程度及各要素间的交互影响作用,进而识别其主控要素并探讨其作用机理,对比分析天山北坡城市群和喀什都市圈两个重点发展区域的分异性。研究结果表明:近35年以来,丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地扩展约2.9倍,扩展强度波动增长且以分散小斑块为主,各地州市扩展规模和强度的时空差异性显著,次一级城镇建设用地类型扩展呈现动态变化特征,用地扩展受自然本底胁迫条件和经济社会发展过程多重影响有其特殊性;全域城镇建设用地在县域尺度以低水平扩展与各级人文要素和自然要素水平的耦合匹配关系为主;综合地理探测器因子分析模块和交互作用模块的探测结果,判定地形位指数、城镇化率、地形起伏度、二三产业比重为影响丝绸之路经济带核心区新疆县域城镇建设用地扩展的主控要素,并探寻各主控要素的作用机理;在重点发展区域天山北坡城市群和喀什都市圈的驱动要素有共性也有明显分异性。该研究为丝绸之路经济带核心区新疆城镇建设用地因地因城因类的差别化调控及区域可持续发展提供科学支撑和决策依据。

典型城市单元的土壤重金属溯源方法与实证研究1278-1289

摘要：随着城市化进程的不断深人,土壤中重金属污染现状及其治理情况越来越受到重视,而查明污染源是有效治理污染的前提。源解析技术目前已广泛的应用于环境受体重金属来源解析实践中,总结了近年来土壤重金属成因分析的常用方法及原理,并提出了一种将多种方法相配合使用的方法体系。选取珠三角某市城郊农田作为研究对象,结果表明,Cd、Pb、Cu、Zn、As存在含量超过国家农用地筛选值的情况,其中Cd超标率髙达60.1%。农业活动、工业生产、交通源和自然母质均对研究区土壤重金属的累积产生一定的贡献。正定矩阵因子分析法(PMF,Positive Matrix Factorization)模型模拟的Cd、Ni、Zn和Hg预测值与实测值线性拟合r^2均大于90%,其余元素r^2均大于60%,呈现出很好的相关性,满足研究需要。PMF模型和铅同位素比值法计算得到的交通及农业对土壤Pb累积的贡献率之和分别为86.0%和84.8%,PMF模型和物质流分析法计算得到的农业对土壤Cd的贡献率分别为86.7%和79.7%,结果均比较接近。结果表明正定矩阵因子法、同位素比值分析法,物质流分析法能很好的联用应用于土壤重金属源解析研究。

我国生态环境大数据建设方案实施及其公开效果评估1290-1299

摘要：生态环境大数据建设是新一代环境管理手段,也是我国建设“数据强国”的基本要求。在《生态环境大数据建设总体方案》实施2年后,针对31个省级、27个省会城市、6个大数据建设试点城市的环境保护厅/局落实生态环境大数据的建设进行调查分析,通过文献分析和资料调查,全面评估我国生态环境大数据建设的总体状况,以期为生态环境大数据建设的下一步工作提供建议。结果表明,尽管生态环境大数据建设在数据资源整合方面取得了较大进步,但在地区发展、机构建设、数据共享开放和大数据应用等方面还存在着许多问题,针对这些不足,提出了未来几年我国生态环境大数据建设的发展方向,包括扩充环境信息中心相关职能、推进大数据整合与共享、加强国际交流和提升大数据在重点领域的应用范围。

多源空间数据融合的城市人居环境监测模型与应用研究1300-1308

摘要：人居环境监测作为城市人居环境建设与管理实践提升的基本,是目前人居环境研究落地的重点。传统的城市人居环境监测在数据更新速度、精度等方面存在不足,难以满足精细化管理需求。提出利用遥感数据与互联网的兴趣点POI(Point of interest)数据结合,建立人居环境监测模型。模型主要有两个关键环节,一是构建自动化提取建筑物算法,该算法通过建立地物特征集,以POI点对应样本为种子,利用全局最优和区域生长算法,自动提取城市建筑物,再利用全局最优算法确定其他地类的阈值;二是人居环境指标计算,将建筑物、绿地、水体信息提取结果与POI数据结合,利用密度类与距离类空间分析算法,分别计算自然、社会经济类指标。基于上述模型,利用2018年4月的北京二号遥感影像和POI点数据在北京市回龙观社区进行实验验证,结果显示:信息提取结果中,总体精度超过95%,Kappa系数超过92%,提取效率提高2.3倍,表明信息提取精度高且可信,适合工程化应用。计算回龙观社区人居环境监测指标,分析结果认为,社区内自然类指标差异不大,但缺乏水体生态系统,生物多样性不够丰富,社区内的商业比较繁华,但是学校和医疗不充足,尤其是缺乏大型公立医院。综上,通过人居环境监测模型研究和应用分析,将遥感数据和互联网数据结合应用于人居环境质量监测有效提高了精度和速度,有利于业务化,服务政府管理。

生态学报杂志自然保护地体系与国家公园建设专栏

基于国际经验的我国国家公园遴选探讨1309-1317

摘要：建立科学的遴选方法可以为我国国家公园体系建设提供决策依据。本文通过系统梳理典型国家的国家公园遴选方法,总结国际普遍采用的技术程序和手段,针对我国国情提出了渐进式评价法,采用“全局评价、类型比较”的研究思路开展国家公园建设潜在区域的选择。研究认为,国家公园是我国自然保护地管理体制改革、自然文化资源利用方式转型和优化国土空间利用保护的重要措施,肩负着自然生态保护、资源利用和区域发展的重要作用。国际上国家公园可以划分为地域广阔型、地域限制型和本土特征保护型,3种类型的区别在于分层划分、同级比较和程序复杂性。我国可参考地域广阔型国家的遴选方法,从自然生态系统类型(代表性和重要性)、原真性、生物多样性、自然景观、文化遗产等六大方面进行评价,区分国家公园建设的潜在区域和可建设区域。研究能够为国家公园的科学优选提供理论参考。

中国国家公园的边界、分区和土地利用管理——来自自然保护区和风景名胜区的启示1318-1329

摘要：作为生态文明制度改革的具体实现方式和前沿阵地,国家公园体制建设旨在对我国多样化的保护地体系进行重组管理,实现高效合理的国土空间规划、自然资本的保护和全民公益。研究对我国自然保护区和风景名胜区这两类法定保护地的边界和区划的理论基础和实践的技术手段的发展进行梳理,并对我国国家公园体制试点进展进行总结。在此基础上提出,中国国家公园在保护地个体的边界和内部分区上应以实现保护目标为原则,借鉴自然保护区功能分区的基本原则,根据管理目标细化功能分区,借鉴风景名胜区规划实践,注重景观价值,考虑社会经济条件特别是土地权属及土地开发利用可能和方式,进而考虑气候变化和区域长期发展目标等自然和社会经济动态,形成完整的边界和分区理论体系,从而满足全民公益,实现社区经济发展。在区划理论上,一个可行的切入点是考虑空间上生态系统服务功能的差异,根据实现保护目标的管理需求和满足社区生计发展的利用需求,在土地权属和其他限制条件上实现不同组合的生态系统服务功能的空间规划,利用保护地役权来分离土地所有权、使用权和收益权,限制特定土地利用方式,进行利益相关方资源利用管理。