生态安全研究进展

在广泛调研现有生态安全研究成果基础上，从生态安全的概念、特性、国内外研究现状、研究意义和研究方法方面，对生态安全研究进行了评述。     

基于Cite Space分析的生态安全评价研究

生态安全是国家安全和生态文明建设的重要组成部分,生态安全评价是生态安全管理的有效工具。以“Web of Science”核心集检索的“生态安全评价”文献为样本,采用Cite Space可视化工具分析近年来国内外生态安全评价研究状况。结果表明：1)生态安全评价研究正处于爆发式增长阶段,过去12年间发表文献量年均增长率达到18.2%,近3年发文量超过总发文量的50%;2)生态安全评价研究的高产研究机构和作者均在中国,在排名前20位的研究机构和第一作者中占比达到90%;3)环境科学类期刊是生态安全评价研究信息传播的最主要平台,在载文量前30位的期刊中载文比例超过50%;4)生态安全评价的研究对象广泛,研究内容丰富,具有以人与自然关系为核心和服务经济社会可持续发展为目标的特点;5)生态安全评价方法研究主要集中在评价指标筛选优化和评价模型改进与创新方面。根据当前生态安全评价研究中存在的不足,提出了深化生态安全的内涵挖掘、优化评价指标体系、改进创新评价模型、加强国际合作与交流等建议。     

基于最小累积阻力模型(MCR)和空间主成分分析法(SPCA)的沛县北部生态安全格局构建研究

沛县北部因采煤导致地形、地貌和地类变化,直接影响了整个区域的生态安全,因此需要在区域生态安全状况评价的基础上构建生态安全格局。该研究以沛县北部地区为研究对象,选取高程、坡度、土地覆盖类型、植被覆盖、距水体的距离、距道路的距离、距矿点的距离、距居民点的距离8个指标,采用空间主成分分析法(SPCA)评价研究区生态安全状况,并利用最小累积阻力模型(MCR)建立生态阻力面,借助GIS空间分析技术提取生态廊道和生态节点,从而构建研究区的生态安全格局。结果表明研究区生态安全水平不高,中度安全水平的面积为447.53 km~2,占研究区总面积的44.53%;较低安全水平的面积为344.58 km~2,占研究区总面积的34.28%;识别的31条潜在生态廊道、31个一类生态节点和20个二类生态节点与生态源地一起构成了研究区的生态安全格局,为沛县北部的生态规划和生态可持续发展提供了有效参考。     

区域生态安全:概念及评价理论基础

借鉴国内外的研究成果,提出区域生态安全的概念是指在一定时空范围内,在自然及人类活动的干扰下,区域内生态环境条件以及所面临的生态环境问题不对人类生存和持续发展构成威胁,并且自然-经济-社会复合生态系统的脆弱性能够不断得到改善的状态。指出生态安全评价是一个多学科交叉的研究领域,其评价理论基础涉及可持续发展理论、生态系统服务功能理论、生态承载力理论、时空论和系统工程论等;生态安全是可持续发展的基础,两者具有内涵和目标的一致性;区域生态安全研究的目的就是平衡人类的自然资源利用与生存环境质量需求的矛盾,保证生态系统在持续安全的状态下提供服务;应用生态承载力的研究成果有助于补充和完善生态安全评价。区域生态安全评价强调研究对象的时空性和研究方法的系统性。多学科整合能更好地指导区域生态安全评价。     

生态安全与国家安全

生态安全已经成为国家安全中的重要组成部分。一个国家的生态环境状况直接影响到国家安全的其它各个方面。文章重点对生态安全与国土安全、经济安全以及人群健康质量等之间的关系展开论述,同时指出了我国生态安全现存的主要问题及发展前景。     

生态安全:基于多尺度的考察

生态安全是内涵丰富的概念,包含生态系统、区域、全球等多重尺度,理解生态安全的尺度,是有效进行生态安全研究,进而构建全面的生态安全体系的基础。生态安全具有空间地域性、空间差异性和空间外溢性,每个尺度生态安全都有自身特征,同时尺度间又相互关联。全球尺度生态安全关系人类整体生存发展,区域尺度生态安全较容易在相应管治单元得到政策或工程的支持,生态系统尺度生态安全是理解生态安全机制最重要的尺度。不同尺度的生态安全均受自然和社会因素共同影响,根据尺度差异,全球尺度及区域尺度更关注社会因素影响,生态系统尺度更关注自然因素影响。不同生态介质的变化及影响特征,形成不同尺度生态安全问题。由于尺度不同,全球尺度生态安全评估主要采用模型法,区域尺度生态安全主要采用综合评价法、生态模型法和景观生态学方法等,生态系统生态安全尺度主要采用生态指标法和生态系统模型法。     

区域生态安全格局规划研究进展及规划技术流程探讨

区域生态安全格局规划是化解生态保护与经济发展之间矛盾冲突的有效途径,进行区域生态安全格局规划研究具有重要理论和现实意义。但是,目前尚缺少对区域生态安全格局规划概念内涵、支撑理论、技术方法等相关文献的系统梳理和归纳总结。鉴于此,通过查阅大量文献资料、总结分析国内外相关研究成果,厘清了生态安全格局相关概念之间的逻辑关系,给出了区域生态安全格局规划的确切定义,对景观生态分类与适宜性评价、景观格局演变分析与动态模拟、生态安全预测预警、空间规划决策技术方法等区域生态安全格局规划相关支撑理论和技术方法,研究成果总结发现：景观生态分类指标构建理论和分类结果可靠性验证研究较为薄弱;应用较多的景观生态适宜性评价方法有“千层饼”法、层次分析法等传统方法和人工神经网络、遗传算法、元胞自动机等现代人工智能方法;景观格局变化驱动因子定量识别相对缺乏,各驱动因子间相互作用关系探讨不深入,常忽视景观格局本身对驱动因子的自适应和反馈作用;在众多景观格局动态演变模拟模型中, CA-Markov模型综合了CA和Markov模型的优点,可实现研究对象时空演变信息的精确挖掘;生态安全预警可弥补传统生态安全评价不能揭示生态环境质量长期动态变化状况的不足,能反映区域生态安全状况动态变化过程,是生态安全格局规划的重要基础;常见的空间规划决策技术方法主要有多准则数量优化法、空间分析技术方法、情景分析法、人工智能优化法和综合优化法,在综合优化法中 CLUE-S 模型能综合土地利用变化各驱动因子对不同时空尺度下的土地利用变化进行预测模拟,集成模型能集成多个模型优点来解决一些复杂空间格局优化问题,两者对进行区域生态安全格局规划方法探讨皆具有重要参考价值和借鉴意义。在此基础上,依据现阶段比较成熟的景观生态学理论、景观生态规划原理,综合集成现行空间规划决策技术方法,将区域生态安全格局规划技术流程概括为景观生态分类、景观格局演变分析、景观生态适宜性评价、景观格局演变动态模拟、生态安全预测预警、生态安全需求预测、多情景模式构建和总体规划目标确定、生态安全格局规划、多种规划方案比选、方案试点效果监测与评价、规划实施与执行监管等14个步骤。今后加强区域生态安全格局规划基础理论、技术方法、实践应用这3方面研究是未来该领域研究的重要方向。     

全国重要生态功能区生态安全评价

《全国生态功能区划》提出的50个国家重要生态功能区域,对于国家和区域生态安全保障具有重要指导意义。从生态胁迫和生态结构与功能2个方面选取指标构建生态安全评价体系,以2000、2005和2010年生态系统遥感数据为基础,分区对全国重要生态功能区生态安全进行评价,识别生态安全状况呈恶化趋势的区域,为全国重要生态功能区的生态安全保障工作提供理论基础和科学依据。结果显示,水源涵养区和生物多样性保护区的生态安全指数相对较高,土壤保持重要区的生态安全状况较差;重要生态功能区总体生态安全状况呈下降趋势,比较显著的变化包括洞庭湖洪水调蓄重要区和藏东南山地热带雨林生物多样性保护重要区的生态环境状况改善明显,黑河中下游防风固沙重要区的生态安全指数值最小且呈下降趋势。     

重大工程对区域生态安全的驱动效应及指标体系构建

生态安全评价是目前生态学和可持续发展研究的热点,不同尺度、不同生态系统类型的生态安全评价是目前研究的方向。对于强烈改变区域生态安全的重大工程建设来说,生态安全评价具有重要现实意义。本文从生态安全内涵的转变入手,通过对生态安全指标体系研究的进展入手,结合工程本身的特征,从驱动力-状态-响应指标入手,得出DSR范式在工程生态安全评价中应用的可行性,制定了区域生态安全评价指标体系概念框架。同时以公路工程和水利工程为例,探讨了水利和道路工程生态安全评价指标体系的选取。针对不同的评价方法的差异,分析了各种方法在应用上优缺点。     

干旱区生态安全问题及其评价原理——以新疆为例

普遍的生态敏感性和整体的生态退化趋势,使干旱区成为社会适应和经济适度极端脆弱区,其生态安全问题的典型性和突出性,为完善区域生态安全评价理论体系提供了理想靶区。根据生态安全评价的一般原理和目标,通过剖析新疆绿洲区生态安全问题的驱动、压力和响应机理,主要利用地带性共扼和非地带性耦合分析方法,从哲学观和生态系统、景观生态、土地类型及其稳定性格局层面,初步构建了干旱区生态安全评价的基本原理,得出确保有效的生态需水和生态水位,协调水生态及水安全功能,是干旱区生态安全评价的基础;基于生态承载和再生恢复禀赋的合理、适度利用优势资源,是绿洲开发的生态安全保障;维护天然绿洲和荒漠的“生态标本”价值,引导土地利用的生态化转向,是绿洲生态安全评价的客观依据;通过系统的生态规划和景观设计,保持异质景观的竞争性统一和生态圈层结构的动态稳定性,是干旱区生态安全评价的核心内容。     

Urban ecological security assessment and forecasting,based on a cellular automata model: A case study of Guangzhou,China

Forecasting changes in urban ecological security could be important for the maintenance or improvement of the urban ecological environment. However, there are few references in this field and no landmark research work has been reported, particularly quantitative research. A forecasting model for ecological security based on cellular automata (CA) was developed using preliminary spatial data from an ecological security assessment of Guangzhou conducted previously (1990–2005). The model was constrained using transformation rules based upon proposed planning for 2010–2020. A simulation accuracy of 72.09% was acquired. Using a one-bit assessment grid for 2005 as the starting state for the simulation, the model was used to forecast ecological security for 2020. This revealed that although the ecological security status would be improved relative to current trends, there would still be an overall decline in ecological security over the next 15 years. Even if new urban plans were implemented, landscape pattern analysis suggested a more scattered and homogenous distribution in the urban landscape of Guangzhou and significant variation in landscape characteristics among districts. This suggests that further measures must be adopted to reverse the current trends in Guangzhou's ecological security. The model highlights the need to make ecological protection an integral part of urban planning. This study demonstrates the potential of CA models for forecasting ecological security. Such models could make an important contribution to decision-making for regional governors and to the development of urban planning incorporating assessment and prediction of ecological security.     

基于景观格局的辽河三角洲湿地生态安全分析

以1990年和2005年遥感影像为基本信息源,在GIS技术支持下,在对辽河三角洲湿地景观格局分析的基础上,采用破碎度、分离度、优势度等景观格局指数和景观类型脆弱度为评价指标研究辽河三角洲湿地景观生态安全。20世纪90年代以来大规模的资源开发,加剧了辽河三角洲湿地景观的破碎化程度,使景观优势度增高,多样性下降。从1990-2005年,研究区主要湿地景观类型水稻田、苇田、滩涂的干扰程度有所增加,生态安全度均有所下降,表明人类对自然湿地生态系统的干扰越来越明显。总体来说,15年来研究区整体景观生态安全度呈现下降趋势。以往湿地生态安全的研究主要集中在环境脆弱性和保护策略方面,研究层次着重在生态系统层面,而从景观格局角度对湿地景观生态安全的研究涉及较少,文章涉及的是景观生态学可持续发展研究的一个新领域,所提出的内容实质上是景观生态安全定量表征的方法探讨。应用景观生态学方法研究生态安全,揭示景观结构与功能关系并进一步分析区域生态环境的变化趋势及其内在因素,不但为辽河三角洲湿地及其生物多样性的保护和资源开发提供了科学依据,而且丰富和发展了我国生态安全研究的理论与方法。     

Contribution of national bioassessment approaches for assessing ecological water security: an AUSRIVAS case study

River managers in Australia are managing in the face of extremes to provide security of water supply for people, production and the environment. Balancing the water requirements of people, environments and economies requires that water security is viewed holistically, not just in terms of the water available for human consumption. Common definitions of water security focus on the needs of both humans and ecosystems for purposes such as drinking, agriculture and industrial use, and to maintain ecological values. Information about achieving water security for the environment or ecological purposes can be a challenge to interpret because the watering requirements of key ecological processes or assets are not well understood, and the links between ecological and human values are often not obvious to water users. Yet the concepts surrounding river health are inherently linked to holistic concepts of water security. The measurement of aquatic biota provides a valuable tool for managers to understand progress toward achieving ecological water security objectives. This paper provides a comprehensive review of the reference condition approach to river health assessment, using the development of the Australian River Assessment System (AUSRIVAS) as a case study. We make the link between the biological assessment of river health and assessment of ecological water security, and suggest that such an approach provides a way of reporting that is relevant to the contribution made by ecosystems to water security. The reference condition approach, which is the condition representative of minimally disturbed sites organized by selected physical, chemical, and biological characteristics, is most important for assessing ecological water security objectives.     

龙岩市土地生态安全动态评价

根据龙岩市土地资源特点,基于P-S-R框架模型构建土地生态安全评价指标体系,运用熵权法和综合指数法,对龙岩市2002~2012年土地生态安全进行动态评价,结果表明:龙岩市2002~2012年土地生态安全综合指数呈波动上升趋势,从2002年的"敏感级"上升到2012年的"良好级",期间2004~2008年一直处于"风险级",说明土地生态安全状况不断好转的同时仍不容乐观.在此基础上,提出改善土地生态安全的对策,为龙岩市土地资源合理利用和生态建设提供科学依据.     

沱江流域生态安全预警及其生态调控对策

从沱江流域生态安全预警入手,基于压力-状态-响应(pressure status response,PSR)模型构建生态安全评价指标体系,采用层次分析、时间序列预测、模糊综合评判、主成分分析方法对流域2010、2015、2020年的生态安全状态进行评价与预警研究.结果表明:(1)沱江流域各区段在2010、2015、2020年3个时段内,整体上呈现全流域生态安全跃升的趋势,生态安全状态逐步好转;(2)纵观2010-2020年期间流域内各区段的生态安全变化,上游区段的生态安全状态明显好于中下游区段,其次为中游区段,下游区段的生态安全状态最为令人担忧.因此,沱江下游是流域内生态安全建设的重点;(3)沱江流域2010-2020年生态安全预警分为3类:安全区域、持续危险区域和退化区域.安全区域包括沱江上、中、下游的21个市县区;持续危险区域涵盖了中、下游的8个县区;退化区域为中游的2个县;(4)沱江流域生态安全预警的主要预警因子可以归纳为植被覆盖与农业灾害因子、人口素质因子、土地承载力因子、景观格局因子、面源污染因子、水土流失因子6大类.针对沱江流域生态安全预警因子的分析结果,提出以下生态调控对策:(1)积极修复植被,改善生态环境;(2)增强农业的防灾减灾能力;(3)加强技能培训,提高人口素质;(4)合理利用土地资源,提高土地承载力;(5)优化土地利用结构,加大景观多样性;(6)提倡生物防治,控制面源污染;(7)大力进行水土保持建设.     

基于属性识别理论的城市生态安全评价——以广州市为例

城市生态安全评价可以使管理者和公众及时了解城市发展中生态环境压力的严重态势,为城市可持续发展战略的制定和生态系统的管理提供依据和指导。文章构建了由活力、组织结构、恢复力、生态系统服务功能和人类健康状况5个要素构成的城市生态安全评价指标体系。在有序分割类和属性识别准则的基础上,建立了城市生态安全评价的属性识别模型。采用层次分析法（AHP）和熵权法赋予指标权重,充分利用了主观和客观评价方法的优势。根据此模型对广州市1991—2007年间的生态安全状况进行了实证分析。结果表明城市生态安全状况呈现出,从＂较不安全级＂上升到＂临界安全＂级。在5个评价要素中,除人群健康状况外,其他4个评价要素呈现出逐年改善的趋势。属性识别理论能对事物进行有效识别和比较分析,且原理直观、计算简便、评价结果准确,在评价、预测、决策等领域中具有广泛的适用性。     

城镇地区生态安全评价及对策——以上海崇明岛为例

从区域生态安全内涵出发,基于可持续发展理论、自然—经济—社会复合生态系统理论和压力(pressure)—状态(state)—响应(response)概念模型,从资源环境负荷、生态环境状态、人类社会响应3方面构建城镇生态安全评价指标体系。选择上海崇明岛处于核心地位且代表着不同城镇化水平(较高、中等、较低)的城桥镇、堡镇、陈家镇为研究对象,通过实地调研、监测、实验分析等方式获取指标数据,应用层次分析法(AHP)确定指标权重,并通过综合指数模型进行安全评价。评价结果表明:3个城镇生态安全综合评价结果为城桥镇(0.773 3)>陈家镇(0.762 8)>堡镇(0.749 0),社会经济的发展对资源环境的负荷较小,生态环境现状水平良好,但人类响应措施滞后;随着城镇化进程的加快,部分生态环境要素可能有恶化趋势,现已进入预警状态。     

生态文明视角下城市水安全评价指标体系的构建

水安全既是城市生态文明建设的重要内容,也是生态文明建设的重要保障,而水安全评价则是实现水安全的必然途径。本文旨在以生态文明建设为宗旨,以水安全的影响因素为依据,构建水安全评价指标体系。生态文明导向下的城市水安全评价更强调水资源的循环性、效率性、可持续性,水生态与社会发展的和谐性及平衡性。评价指标体系可分为自然生态、社会行为、制度规则和精神意识4个维度,然后根据每个维度下水资源的特征及外部因素对水资源的影响方式设计具体的评价指标,并运用层析分析法为各指标赋权。     

三峡库区生态安全问题与对策

具体分析了三峡库区自然、社会和经济三方面的生态安全问题。采用相对资源承载力的研究思路与计算方法，得出该地区超载人口占该地区总人口的比例达37．4％，人地矛盾日益突出的结论。针对三峡库区的生态安全问题，提出了如下的对策：建立科学合理的生态补偿机制和库区立体管理模式；建立库区生态安全预警系统和绿色GDP核算体系；倡导各产业在生态安全下的生产经营运行模式；建立库区县市级管理责任定位体制，明确不同部门、地区所对应的库区生态流域单元的管理权限和责任：积极引导公众进行安全生产和科技减灾。