基于生态安全格局的国土空间保护修复优化——以内蒙古呼包鄂地区为例

构建生态安全格局可为国土空间保护修复提供对策,以补充现有研究对国土空间优化实践指导的不足。以内蒙古呼包鄂地区为案例,识别城镇、生态源地,构建源地扩展阻力评价体系,通过最小累积阻力模型划分安全格局小区;基于电路理论识别国土空间保护修复重点区域（生态廊道、生态“夹点”、生态障碍点）,优化生态安全格局,提出国土空间保护修复建议,得到的主要结论有：研究区城镇源地适宜扩展区远小于生态源地,国土空间保护修复有较大潜力;安全格局小区中生态保育区生态空间面积最大,其次是优化缓冲区生态空间,生态防护区生活空间最小;识别135条生态廊道,12个生态“夹点”,6个生态障碍点,164个生态战略点,架构生态安全网络,形成“多核四区三带一屏一流域”的国土空间保护修复格局,以达到提升生态景观完整度与连通性、维护区域生态安全的目标。     

国土空间生态修复关键区识别及修复分区——以西南喀斯特山区开远市为例

以开远市为例,从生态系统服务和生态脆弱性视角,构建生态安全格局并识别生态修复关键区域;以生态问题指数识别生态修复关键区内存在的生态问题,划定生态修复分区并提出相应的修复策略.研究表明:(1)开远市生态安全格局由两种源地和两类廊道构成.其中生态保护源地和生态修复源地的面积分别为190.53和16.82km2,潜在生态廊道和修复廊道总长分别为191.15和75.71km.(2)基于生态安全格局提取开远市生态修复关键区域,包括15个生态修复源地、12条修复廊道、31个生态夹点和11个障碍区.生态修复关键区域内石漠化主要集中于开远市西部和南部,西部石漠化程度较南部更高;土壤侵蚀以微度侵蚀为主;地质灾害多发于采矿区以及喀斯特地貌区;景观生态风险均较高;人为干扰集中在西北—东南一线.(3)根据生态问题指数(Ecological Problem Index)测算结果,将生态修复关键区域分为生态保育区、功能提升区、灾害防治区和重点整治区,并结合各区突出生态问题提出相应的优化策略.     

粤港澳大湾区生态网络构建及廊道优化

以粤港澳大湾区为研究对象,利用MSPA-InVEST模型和连通性评价识别生态源地,进而在构建生态阻力面基础上,运用MCR和重力模型提取潜在生态廊道,并利用产业集聚特征构建规划廊道,提出兼具生态保护和经济发展的生态网络构建方案.结果表明:生态源地共35处,总面积约17165.85km²;基础生态廊道42条,长度2085.34km;源地及廊道存在明显空间分布差异,呈现出"中心空洞型"分布特征;通过增加12个生态-产业战略节点和28条规划廊道,生态网络闭合度、连接度和连通率可提升150%、26.83%和28.57%,生态网络结构向"蜂巢状"转变;结合河流及海岸等天然廊道构建的综合生态网络连接了大湾区288个生态保护区,构成了山体、水体、湿地综合生态保护格局.总体来看,兼顾生态保护和经济发展视角构建的生态网络体系具有一定的适应性,可为粤港澳大湾区生态格局的建设和优化提供参考.     

榆中县生态安全格局识别与优化

生态安全格局识别和构建对于保障区域生态过程和生态可持续发展具有重要意义。文章基于榆中县生态本底特征结合生境质量识别生态源地,利用生态风险系数修正不同地类赋值得到的生态阻力面,采用最小阻力模型识别并提取生态廊道和生态缓冲区,叠加整合各组分要素,识别榆中县生态安全格局现状,最后基于生态安全格局现状提出榆中县生态安全格局优化方案。结果表明:(1)榆中县生态源地总面积为492 km2,占全域总面积的14.93%,主要包括林地、草地、耕地和水域4种地类;(2)榆中县总共有18个生态节点,连接着185条生态廊道,总长度为683.01 km,其中包括关键廊道和潜在廊道;(3)依托县域本底生态特征,构建"一廊一带三区"的生态安全空间结构,为榆中县生态保护和修复、空间结构优化提供依据。     

基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态安全格局构建研究

生态安全是国家安全的重要组成部分,构建生态安全格局对保障区域生态安全和实现可持续发展具有重要意义. 生态系统服务与生态环境敏感性评价能够揭示区域生态系统质量和生态产品供给能力,为生态安全格局构建提供科学基础. 本文以宁夏回族自治区为研究对象,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价识别重要生态源地,并采用最小累积阻力(minimal cumulative resistance, MCR)模型识别重要生态廊道与关键生态节点,进而构建了宁夏的生态安全格局. 结果表明:①宁夏生态系统服务极重要性区域面积为14 280.05 km2,主要分布于西北部贺兰山、东部哈巴河、中部罗山及南部六盘山地区. 生态系统极敏感区域面积为7 340.58 km2,主要分布于宁夏南部水土流失治理区和沙坡头区沙漠化防治区. ②将评价结果与自然保护地空间分布相结合,综合确定全区生态源地面积为16 300 km2,主要包括西北、东部、南部山地以及黄河沿线区域. 生态安全缓冲区按照高、中、低水平分别占研究区总面积的67.93%、22.92%和9.15%. ③识别生态廊道为64条,生态节点12个,均呈现中部密集、南北稀疏的空间分布特征,与生态源地分布及其破碎程度相符. ④以研究区现有生态安全格局为基础,提出“一廊三屏四区多节点”生态安全格局优化策略. 研究显示,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态源地选择方法是在现有研究范式下对生态格局构建研究的补充,同时研究结果将为宁夏生态安全格局优化以及国土空间修复提供重要参考.      

基于生态安全格局的国土空间生态修复关键区域识别——以吉林省松原市为例

为了在生态文明建设背景下,从生态系统完整性和结构连通性角度识别生态修复关键区域,以吉林省松原市为研究区,综合运用MSPA分析､景观连通性评价和电路理论,构建生态安全格局,识别松原市国土空间生态修复关键区域.结果表明:松原市共识别生态源地9处,面积为787.95km²,以水域及草地为主,对区域生态安全起着至关重要的作用;识别生态廊道23条,一级廊道16条,二级廊道7条,全长1458.18km;基于生态安全格局识别松原市国土空间生态修复关键区域,包括生态夹点16处,面积180.70km²,生态障碍点24处,面积298.11km².综合分析生态修复关键区域空间分布和土地利用现状,并提出针对性生态修复策略.     

基于InVEST模型和电路理论的昆明市国土空间生态修复关键区域识别

以昆明市为例,综合运用InVEST模型、景观连通性评价和电路理论构建生态安全格局,识别国土空间生态修复关键区域.研究表明,昆明市生态源地共34个,面积6421.95km²,呈西多东少、北聚南散的空间分布状态;提取生态廊道67条,全长859.72km,廊道分布空间差异性明显,构建了“一环、三区、三屏、六轴、多点”的生态安全格局;识别27处生态夹点和33处生态障碍点,为需进行生态修复的关键区域,面积分别为197.68,155.84km²,主要分布在南部地区;综合关键区域的不同地理特征和地类现状,提出自然保护为主、人为修复为辅和人为修复与自然保护并重的两类修复策略.研究可为市域国土空间生态修复提供参考.     

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。     

基于生态服务的城乡景观生态安全格局的构建

以安徽淮北市为例,针对城市发展所造成的城乡生态环境品质降低等问题,期望通过景观生态安全格局的构建,维护区域生态系统健康与稳定。文章基于生态系统服务和景观生态安全格局理论,利用生态服务功能价值评价以及耗费距离模型等分析方法,通过模拟重要生态廊道,与现有廊道进行对比,发现问题并提出优化策略,优化城市景观结构与功能,改善城乡生态系统服务。研究结果表明,淮北城市森林在空间上的衔接性不高;研究区域内众多湿地没有足够的廊道相连,尚未形成良好的湿地生态网络;主城区交通廊道密度较高,但连接度不够,乡村地区交通廊道分布较少且稀疏。因而进行城乡景观生态安全格局的构建十分重要和必要。研究结果可为淮北生态城市建设提供一定的参考,为其他相关研究提供思路和方法上的借鉴。     

基于GIS的滇池流域景观格局优化

景观格局优化是景观生态学中的难点和热点问题。选择滇池流域为研究区域,在RS和GIS的支持下对2008年Landsat TM影像进行解译判读,获得景观类型图,运用最小耗费距离模型对区域景观格局进行优化。结合景观各组分生态系统服务功能价值和空间作用,构建了生态源地、生态廊道和生态节点等景观组分,以加强生态网络的空间连通性,提高景观格局稳定性,完善生态功能。源地具有较高的生态系统服务功能,需要维持和增大源斑块面积。所构建城市区域廊道、森林生态廊道、农业生产廊道应采取保持廊道规模,建立缓冲区,加强植被绿化,减少污染物的排放等措施以提高整个廊道的连通性。节点位于景观生态流和连通的重要位置上,需要加强控制。该研究对流域生态规划和土地利用优化布局有一定的参考价值。     

基于生态安全格局的国土空间生态保护修复关键区域诊断与识别——以烟台市为例

山水林田湖草系统生态保护修复是维护国家生态安全的重要保障。当前国土空间生态保护修复研究缺乏从生态系统的完整性和结构连通性角度对国土空间生态保护修复关键区域进行诊断和识别。烟台市作为我国典型滨海城市,湿地退化,生境类型单一造成景观稳定性差,国土空间生态保护修复刻不容缓。为全面识别烟台市国土空间生态保护修复关键区域,利用生境质量模型、生境风险评估模型、粒度反推法、最小累积阻力模型和电路理论,通过构建区域生态安全格局,诊断生态“夹点”、生态障碍点、生态断裂点等,识别和确定研究区域的国土空间生态保护修复关键区域。研究发现：（1）烟台市生态源地共计668.85 km²,主要为林地、水域,源间廊道共计1548.36 km,呈现“两横两纵”的空间特征;（2）基于生态安全格局识别烟台生态保护修复关键区域,包括13处生态“夹点”区域、8处生态障碍点区域、39处生态断裂点区域、破碎生态空间1308.66 km²;（3）结合各类生态保护修复关键区域的空间分布特征、土地利用现状,分别提出修复提升方向。研究可为国土空间生态保护修复关键区域识别、生态系统整体修复提升提供科学指导。     

长江流域生态系统可持续管理策略

长江流域涉及长江经济带发展和长三角一体化发展两大国家区域协调发展战略,但生态环境问题仍然是长江流域可持续发展面临的严峻挑战,加强长江流域生态系统可持续管理策略研究具有重大意义.长江流域的环境管理策略大致经历了以水量管理、污染物排放总量管理和水质目标管理三个阶段.在统一生态环境监管职能、实现五个“打通”的新形势下,长江流域生态环境管理策略必将由水质目标管理快速向生态系统可持续管理转变.在分析长江流域生态系统保护修复取得的积极进展和面临的严峻形势的基础上,提出了长江流域生态系统可持续管理策略:①规划和建设服务于应急预警和管理决策的长江生态系统观测网络,推动不同层级、不同职能部门、空天地一体化的多源数据融合,提高生态环境监测网络的数据时空精度和反应速度,开展水陆统筹、“山水林田湖草”生命共同体综合观测;②加强长江生态系统结构、过程、功能和服务的综合性、整体性研究,主要开展长江流域生态系统综合研究、重点区域生态系统研究和突出生态问题专题研究,不断创新科研与管理深度融合的科研模式,把论文写在祖国大地上;③制定长江社会-经济-自然复合生态系统保护修复可持续发展目标及分阶段分区域目标,促进水资源、水环境、水生态、陆域生态和水陆交错带的持续改善以及生态环境系统与社会经济系统的持续协同;④提出长江生态系统保护修复的整体性、综合性和针对性、差异化的解决方案,推动长江流域生态系统健康可持续发展目标的早日实现和重点区域、突出问题的尽快解决.      

黄河流域生态质量时空变化分析

黄河流域在我国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位,流域的生态保护和高质量发展上升为国家重大战略,同时也面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等生态问题.为了解黄河流域生态质量状况及其时空变化特征,分析了黄河流域生态格局、植被、生物多样性、生态系统功能和服务价值、县域生态质量等多方面的数据和文献资料.结果表明:①黄河流域大部分县区生态质量状况一般,植被覆盖度由东南向西北递减,上游地区生态系统服务价值高于中游和下游;② 2000—2018年农田生态系统面积占比持续下降,森林、水域面积占比略有增加,聚落面积占比持续上升,20世纪80年代以来整体植被覆盖和生产力状况得到改善,重要生态功能区的生态系统服务价值明显提升;③大部分地区生态状况改善幅度有限,局部仍有退化,流域的生物多样性依然受到严重威胁.因此,建议在恢复植被覆盖的基础上,开展优化生态结构、维护生态过程的相关研究,重点关注生态敏感地区生态保护成效的评估和提升,农耕地区农田生产力对自然生态系统的影响,以及城镇化过程对生态系统服务和生态安全的影响;同时建立黄河流域生态质量综合监测体系,开展监测指标与技术方法的机理和应用研究,这不但是流域生态质量时空变化分析的基础,也是生态保护恢复和管理工作的支撑.      

基于格局-质量-服务的生态保护修复成效评估:以额尔齐斯河流域为例

建立生态保护修复工程实施成效评估方法体系,掌握“山水林田湖草”生态保护修复试点工程实施成效,分析评估结果中发现的问题,对于提出新时期生态环境保护修复的对策与建议具有重要意义. 额尔齐斯河流域具有极其典型的“山水林田湖草”生命共同体特征,额尔齐斯河流域生态保护修复工程的实施为探索西北干旱地区生命共同体保护修复模式提供了示范作用. 基于“山水林田湖草”生命共同体理念,从生态系统格局、质量和服务三个角度建立评价指标体系,通过对比非生态保护修复期和生态保护修复期内评估指标的时空变化情况,综合评估额尔齐斯河流域“山水林田湖草”生态保护修复工程实施生态环境成效. 结果表明:①生态系统类型的生态级别整体由“低”向“高”转变,草地生态系统退化趋势得到遏制且面积得到恢复,水域生态系统面积由2010年的1 802.02 km2持续增至2020年的1 994.84 km2,林地生态系统面积仍有所减少. ②工程建设区生态系统质量指数先降后增,其中生态保护修复期内生态系统质量指数增长相对明显. ③生态保护修复工程实施后,各生态系统服务指标变化率均有所增长,其中防风固沙指数增长最为显著. 研究显示,额尔齐斯河流域“山水林田湖草”生态保护修复工程成效显著,但由于工程建设区内生态本底的差异性,整体上各工程分区生态保护修复成效由北向南逐渐递减. 在后续生态保护修复工作中,建议基于额尔齐斯河流域中部和南部自然地理单元分布等区域特征,采取有针对性的对策措施,进一步恢复生态用地和提升生态系统服务.      

长江流域水生态环境安全主要问题、形势与对策

为进一步深化长江流域水生态环境保护的系统性、整体性科学认识,围绕长江水生态环境安全的主要问题及形势进行了剖析,提出了进一步加强长江流域水生态环境安全保障的对策建议.研究表明:在水环境质量方面,磷污染成为制约水质改善的主要影响因素,农业源排放量占比高,但工业源入河对水体的影响更直接,水库群运行带来的水沙条件变化对磷污染沿程演变有明显影响;在水生态健康方面,长江水生生物资源衰退、湖库富营养化格局发生改变、湿地生态功能退化问题突出;在水环境风险方面,化工围江、航运污染风险引起广泛关注.当前长江流域面临着源头区水资源战略储备减少、区域经济发展与生态环境保护双重压力仍较大、水环境质量仍存问题隐患、水生态系统退化态势未得到根本遏制等复杂且严峻的形势,未来长江水生态环境安全保障仍有诸多挑战.建议统筹长江全流域“一盘棋”,推进区域绿色协调发展,强化磷污染点面源综合管控,着力提升水生态健康水平,同时加快水环境风险隐患排查整治,强化科技创新有效供给.      

干旱区内陆河流域土地利用程度变化与生态安全评价——以新疆玛纳斯河流域为例

以天山北坡玛纳斯河流域为例,在遥感与GIS支持下揭示了流域1989-2002年间土地利用程度变化状况,并进一步对流域生态安全进行了综合评价,最后分析了土地利用程度变化与生态安全的关系。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用程度稳定上升,土地利用总体处于发展时期;②1989-2002年,流域生态安全状况整体有所好转,但局部生态环境出现恶化趋势;③流域土地利用程度综合指数在18~100间的区域生态安全等级有所提高,由1989年主体属于中警状态提高到2002年的预警状态;④不同土地利用程度下流域在较安全和预警状态面积之和有以下顺序：Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅲ＞Ⅱ,表明Ⅴ级土地利用程度区即林草地是流域生态恢复和重建的首选和重要组成部分,而沙地则是生态环境治理的难题和关键。最后,提出了通过提高低利用程度区的土地利用程度来确保生态安全的观点。     

基于源地综合识别与多尺度嵌套的徐州生态网络构建

传统生态网络构建时,生态源地的辨识多考虑生境斑块的质量和面积,较少考虑斑块生态系统服务功能与空间结构的影响;且多从一个尺度在相对封闭的系统单元内进行网络构建,缺乏尺度间的嵌套协调,易导致其结构性错位。通过构建“属性—功能—结构”三位一体的源地综合识别指标体系,基于最小费用路径、电路理论、移动窗口搜索法等方法,构建并叠置分析徐州都市区和主城区两个尺度的生态网络,并提出优化策略。结果表明：（1）两尺度生态源地重合面积79.85 km²,廊道重合长度158.42 km,重合面积45.68 km²,重叠区域对多尺度生态网络衔接稳定至关重要,需重点保护;对都市区至关重要却缺乏主城区下垫面支撑的8条廊道要优先修复。（2）识别都市区与主城区夹点分别为17处与18处,重合10处;障碍点8处与10处,重合5处。生物迁移关键区域高迁移阻力与大优化潜力并存,亟需优先修复。生物过程跨尺度的连续性要求采用多尺度级联框架协同应对生态问题。（3）基于“斑块—廊道—基质”理论从“点—线—面”三个角度提出徐州多尺度嵌套生态网络的优化策略。研究结果可为区域生态安全格局构建、国土综合整治与生态系统修复提供决策参考。     

以环境质量改善为目标的贵安新区生态安全格局构建虚拟

以贵安新区为例,将水环境安全格局与大气环境安全格局纳入城市综合生态安全格局的评价框架;将GIS空间分析技术、ArcSWAT模型、WRF-Chem空气质量模型等进行耦合,对水环境、大气环境、石漠化、生物多样性、自然人文环境以及基本农田等在内的6项生态安全格局因子进行分析;将贵安新区生态安全格局划分为底线、满意和理想3个不同等级,并在此基础上对贵安新区城市扩展方案进行模拟.结果表明,贵安新区底线级生态安全格局面积为215.6km²,满意级生态安全格局面积为473.9km²,理想级生态安全格局面积为828.4km²,分别占贵安新区总面积的11.3%,24.9%和43.6%.生态宜居的城市建设用地面积为179.8km²,生态经济均衡发展模式下城市建设用地面积为708.9km²,经济优先发展模式下城市建设用地面积为1288.9km²,分别占贵安新区总面积的9.5%,37.3%和67.8%.综合生态安全格局的划定可作为一种有力的空间管控手段,以实现城市生态环境保护与宜居城镇的和谐发展.