城市生态系统健康的研究现状和发展趋势——基于中外文献对比

城市生态环境问题日益突出的现实使得城市生态系统健康研究备受关注。以1990-2023年Web of Science(WoS)和CNKI核心合集数据库为检索源,运用文献计量分析梳理当前有关城市生态系统健康的研究进展。结果表明:(1)国内外城市生态系统健康研究总体可分为初始期、发展期和巩固期三个阶段,研究在2004年后呈现快速增长趋势。(2)中国学者是研究主力,但在该领域与其他国家机构的协同研究并不充分。(3)目前研究聚焦于确立城市生态系统健康的评估方法和评估体系,研究技术多元,但理论研究有待深入、评定标准难以准确量化以及城市生态系统健康管理有待系统性落实。因此,立足城市生态系统健康状况的时空演变规律,探究其与城市空间的耦合关系,继而构建国土空间规划语境下的调控管理方略框架将成为该领域研究的未来趋势。

黄河流域甘肃段生态系统健康与经济发展耦合协调评价

为揭示黄河流域甘肃段生态系统健康与经济发展耦合协调关系及时空变迁规律,基于2011—2021年数据资料,构建生态系统健康与经济发展评价指标体系,运用熵值法、综合指数法和耦合协调度模型测度两者的耦合协调发展状况。结果表明:黄河流域甘肃段生态系统健康综合指数呈上升趋势,从0.28上升至0.36,年均增长2.55%,各市(州)生态系统健康综合指数均呈上升趋势,其中兰州最高而甘南最低;黄河流域甘肃段经济发展综合指数均呈上升趋势,从0.23上升至0.31,年均增长2.89%,各市(州)经济发展综合指数均呈上升趋势,其中兰州最高而临夏最低;黄河流域甘肃段耦合协调度总体经历严重失调、中级协调、良好协调和优质协调4个阶段,变迁态势趋好,而各市(州)耦合协调度差异较大。因此,从平衡现实中经济发展与生态保护的关系、夯实地方经济基础、加大生态环境治理资金投入力度和加大宣传力度、提高社会参与度4个方面提出政策建议,以期促进生态系统健康与经济协调发展。

基于多源遥感数据时序分析的国家级森林公园生态系统健康评价

国家级森林公园具有丰富的自然资源与重要的生态功能,是生态安全屏障和生态文化遗产的重要载体。定量评价国家级森林公园生态系统健康,有助于促进生态文明建设和可持续发展。以湖南雪峰山国家森林公园为例,利用长时间序列的遥感影像数据,系统分析研究区的生态用地景观格局变化规律,并对其生态系统健康进行评价。结果表明:(1)2011—2022年,研究区的土地利用变化以耕地和建设用地增加,林地、草地和水域减少为主。(2)生态系统结构整体呈增长趋势,表明生态系统的整体结构相对稳定,在空间分布上存在一定的异质性,低值地区的生态系统结构较为单一。(3)生态系统功能整体呈现微弱减少的趋势,而50.91%的地区表现增长趋势,表明研究区的生态系统功能在大多数地区仍有所提高。(4)研究区的生态系统健康整体呈增长趋势,在空间上呈现明显的空间异质性,高值地区主要分布在雪峰山中段的苏宝顶北部和东部区域,而低值地区主要集中在雪峰山主中段的高海拔地区。研究结果能为该区域制定科学合理的生态保护政策提供良好的数据支撑和决策依据。

中国海洋渔业生态系统健康评价及动态演进

本文基于生态系统健康的基本逻辑与科学内涵构建评价指标体系,评价2008—2021年中国沿海11个省、市和自治区的海洋渔业生态系统健康及各要素层水平,借助传统与空间Kernel密度估计方法分析中国海洋渔业生态系统健康水平的分布动态演进和长期转移趋势。研究发现:在动态演化特征方面,中国海洋渔业生态系统健康水平随时间的推移提升效果显著,其内部各地区海洋渔业生态健康水平的绝对差异呈上升趋势,且极化现象存在加剧趋势。从各要素层分布曲线来看,海洋渔业生态系统活力的下滑制约了海洋渔业生态系统健康水平的提升;海洋渔业生态系统弹性的变化拉动了海洋渔业生态系统健康水平的不断攀升。在长期转移趋势方面,不考虑空间因素条件下,沿海各地区海洋渔业生态系统健康水平具有较强的稳定性与连续性,在3年的时间跨度内实现跨越式等级跃迁的可能性较小,且存在向低水平和高水平“俱乐部收敛”的可能性。考虑空间因素条件下,中国海洋渔业生态系统健康水平在空间动态条件下的演进趋势呈现“断层”现象。处于1.2~1.4临界级与良好级的相邻地区间存在趋同性,而处于0.6以下风险级与1.4以上良好级的地区不易与相邻地区发生空间关联作用。

福建省生态系统健康程度耦合评估及其时空演化分析

为了探究近15 a福建省生态优良的成因,以5 a为时间间隔选取2005—2020年福建省MODIS影像和土地利用数据等为数据源,构建土地利用强度体系,采用遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)作为分析方法,并利用耦合协调模型分析RSEI与土地利用强度的耦合关系,最后对福建省2005—2020年的生态健康进行时空演化分析。结果表明:①2005—2020年间,福建省全省生态环境发展呈“改善—退化—退化”的趋势,RSEI均值2020年为0.7048,生态环境等级均为良好;②福建省全省土地利用强度呈增长趋势,增长率为26.00%,其中三明市土地利用强度增长最多,增长160.91%;③福建省全省耦合协调度上升0.7290,达到良好协调;省内各市除厦门市耦合协调度下降0.1310,耦合协调度为轻度失调外,耦合协调度趋势均为上升。本研究填补了生态系统健康程度与土地利用强度互动研究机制的空白,也为福建省乃至全国的生态文明建设和生态系统健康程度评估研究提供了新的视角。

地下水生态系统健康评价研究进展

地下水生态系统为人类提供众多宝贵的服务,如水资源供给、水质净化、洪涝灾害调节等,其健康对于人类福祉至关重要。开展地下水生态系统健康评价不仅对揭示系统的内在机制具有重要意义,且能为地下水资源保护与修复提供理论依据。本文介绍了地下水生态系统的组成、功能以及所面临的威胁,梳理了地下水生态系统健康评价的发展历程、方法、指标与流程框架。通过对比分析现有的研究成果,总结了评价理论和方法中存在的科学问题,并对未来评价方法的发展趋势进行了展望。结果表明:①当前地下水生态系统健康评价方法主要有多指标综合评价法、生物指示法、证据权重法,其中多指标综合评价法最有助于全面地了解地下水生态系统健康状况。②当前研究中评价指标的选取缺少固定的标准,存在一定的主观性,限制了不同评价之间的可比性。③以往研究中所选取的指标可以分为理化指标、生态指标、社会指标3个方面,未来研究可以制定固定标准从上述三方面对地下水生态系统健康进行评价。建议在未来的工作中增加地下水基础数据的采集频次和覆盖范围,并积极进行学科交叉,引入机器学习、大语言模型等技术,降低地下水生态系统健康评价中的主观性,实现评价的准确化、客观化、智能化。

放牧压力对中国北方农牧交错带生态系统健康的影响

中国北方农牧交错带生态系统敏感脆弱、不稳定,其健康状况受多种因素影响,其中以放牧为代表的人类经济活动影响显著。高强度放牧是造成草地退化的重要原因,草地退化又是影响草原生态系统健康的关键因素。利用归一化植被指数和牲畜量量化放牧压力,并选取合理的模型探究放牧对于中国北方农牧交错带生态健康的影响,确定合理的放牧强度和策略,以实现草畜平衡和区域可持续发展。基于“活力-组织力-弹性-生态服务”(VORS)模型,构建起包括自然、社会等多方面的指标体系,评估了2000—2015年北方农牧交错带的生态健康系统水平,并采用Moran′s I探讨放牧压力和生态系统健康指数的空间相关性,并从普通最小二乘法、地理加权回归模型、时间加权回归模型和时空地理加权回归模型选择最优回归模型,揭示放牧压力对于生态系统健康的影响机制。结果表明:(1)2000—2015年放牧强度格局高值区域主要为内蒙古草原地区,低值区域主要为陕西高原地区。(2)2000—2015年中国北方农牧交错带的生态系统健康指数呈现上升趋势,区域整体处于亚健康状态和一般健康状态。(3)全局双变量Moran′s I结果显示在2000—2015年呈现负相关影响关系,但影响力度在变小。(4)多种回归模型相比较,GTWR模型表现最优。2000—2015年,正向驱动空间集中在内蒙古、辽宁以及山西省区县;负向驱动空间集中在陕西省、甘肃等区域,同时影响强度持续增强。研究通过不同区县、不同的草原的反应状况,提出放牧政策的不同实施建议,致力于实现草原资源的可持续利用和生态系统的持续健康。

气候因子对呼伦贝尔沙化草地生态系统健康性的影响

健康的生态系统对于提供人类所需的服务至关重要,并具有巨大的社会和经济价值,如何评价生态系统健康性具有重要意义。研究基于群落特征和土壤理化性质各项指标计算呼伦贝尔沙化草地生态系统健康性指数(CVOR)及其准则层的4项组成指数(草地基况指数C、活力指数V、组织力指数O及恢复力指数R),通过Fisher有序样本聚类法对CVOR指数进行等级划分。结果表明:呼伦贝尔沙化草地生态系统健康性等级共分为4级:1级健康,2级亚健康,3级警戒,4级崩溃;CVOR指数及其准则层4项组成指数与气候因子在不同健康等级样地之间存在显著差异(P<0.05);年平均温度和生长季平均温度与各项健康指数呈显著负相关关系,年平均降水量和生长季降水量与各项指数呈显著正相关关系(P<0.05)。这表明降水量的增加有利于提高呼伦贝尔沙化草地生态系统健康性,而温度升高将不利于维持草地生态系统健康性。在未来全球气候变暖的趋势下,呼伦贝尔沙化草地生态系统健康性存在逐年降低的风险,草场管理人员可以通过降低草场利用强度以及其他管理方式来维持草地生态系统健康性的可持续发展。

布氏田鼠干扰对呼伦贝尔草原生态系统健康性的影响

生态系统健康性评价是区域生态恢复与管理的重要依据。草原生态系统较为脆弱,近年来在气候变化和人类活动的双重影响下,呼伦贝尔草原生态系统健康性出现不同程度的下降趋势。在局部区域内,相比于其他干扰类型,小型啮齿动物干扰对草原生态系统健康性的影响逐渐凸显。以呼伦贝尔典型草原为研究区,针对布氏田鼠不同干扰等级样地的鼠洞特征对草原生态系统健康性的影响进行分析。结果显示,重度干扰阶段的健康性指数CVOR及其准则层4项指数变异均为最强,其中活力指数变异系数最高,为58.09%;活力指数与组织力指数在不同干扰阶段差异不显著,草原基况指数及CVOR指数表现为对照样地及轻度干扰样地显著高于重度干扰样地,恢复力指数表现为对照样地显著高于其他3个干扰程度样地;鼠洞密度、洞口面积、鼠洞干扰指数与草原基况指数、恢复力指数、CVOR指数呈显著负相关关系,与活力指数、组织力指数不存在显著相关关系。随着鼠洞干扰强度增加,CVOR指数及其准则层4项指数整体呈下降趋势,而活力指数和组织力指数对鼠洞干扰响应不显著,CVOR指数整体变异性最小,稳定性最强;相比于鼠洞密度及洞口面积,鼠洞干扰指数与CVOR指数及其准则层4项指数之间的关系更强,可以作为一项综合评价鼠洞干扰强度的指标。研究结果可为我国北方草原生态系统健康性评价提供科学依据,为草原区域管理人员采取有效措施改善退化生态系统健康状况提供重要参考。

融合多源数据的粤港澳大湾区生态系统健康影响机制研究

从人地耦合视角出发,基于“活力—组织力—恢复力—贡献力”(VORS)模型,综合评价2000—2020年粤港澳大湾区生态系统健康状况。融合人口密度、POI等多源数据,利用最优参数的地理探测器揭示大湾区生态系统健康影响因素的作用机制。结果表明:(1)2000—2020年大湾区平均生态系统健康指数由0.279下降到0.255,湾区中部生态系统健康恶化加剧。(2)生态系统健康的空间集聚特征明显,热点区集中分布在北部肇庆、惠州市;冷点区集中分布在佛山、广州市,且城市交界处的生态系统健康指数变化最为剧烈。(3)人口密度成为影响大湾区生态系统健康的主导因子,其与各类城市设施用地交互作用下对生态系统健康的扰动最为剧烈。公共设施用地、工业设施用地、商业设施用地以及居住用地成为影响大湾区生态系统健康的关键因子,因其对原始自然环境和生态组分的破坏,加剧了生态系统健康的恶化。

基于PSR模型的黄河流域甘肃段生态系统健康评价及预测

[目的]开展黄河流域甘肃段生态系统健康水平评价研究,为该流域生态保护与高质量发展提供理论参考与决策依据。[方法]基于2011—2021年面板数据,采用PSR模型构建黄河流域甘肃段生态系统健康评价指标体系,运用熵值法、综合指数法和GM-ARIMA预测模型,对该流域生态系统健康水平进行综合评价和预测。[结果](1)2011—2021年,各市/州生态系统健康综合指数整体呈现上升趋势。具体来看,甘南州黄河重要水源补给生态功能区生态系统健康等级为“劣等”;临夏州生态系统健康等级由“劣等”向“差等”转变。在黄土高原区,兰州市生态系统健康等级由“中等”提升至“良好”,而天水市、定西市和平凉市生态系统健康等级从“劣等”转变为“差等”;白银市和庆阳市的生态系统健康等级仍处于“劣等”。在风沙综合防治区,武威市的生态系统健康等级为“劣等”;(2)2022—2031年,生态环境综合指数预测结果呈上升趋势,但生态系统健康等级没有发生明显变化。[结论]黄河流域甘肃段生态系统健康水平整体不高,当前的生态保护和环境改善措施尚未完全解决该地区生态环境面临的挑战,未来需要进一步加强监管和管理,提高该地区生态系统的健康水平。

基于驱动力-压力-状态-响应模型的黄河流域甘肃段生态系统健康评价

基于驱动力-压力-状态-响应(DPSR)模型和熵权-变异系数综合赋权法对2010—2020年黄河流域甘肃段57个区(县)生态系统健康进行评价,分析各流域及各区(县)生态系统健康等级时空演变及障碍因子,有助于发现生态系统问题并提出合理的管理恢复策略。结果表明,2010—2020年黄河流域甘肃段生态系统健康状况整体显著提升,2013—2016年生态系统健康状况较差,2016年后健康状况得到明显改善。黄河干流流域1健康程度较高且健康值变化幅度最大,洮河流域健康状况改善较大,其余流域健康程度低且健康值涨幅较小。在整体准则层层面,黄河流域甘肃段驱动力、压力指数波动增长,状态与响应指数持续上升,表明2010—2020年黄河流域甘肃段生态系统健康状况得到稳定改善。人口增长、人均水资源量、建设用地比例和工业固体废物综合利用率等是影响黄河流域甘肃段生态系统健康等级变化的主要因素。优化土地利用、促进人口均衡分布、推动水资源均衡分配以及加强生态环境保护与修复是促进黄河流域甘肃段绿色发展与生态屏障建设的有效措施。

国家公园生态系统健康测度模型构建及黄山实证研究

国家公园是中国生态文明建设的重要制度实践,其生态系统健康的科学评估是国家公园分区管理、空间管制、生态保护的基础。国家公园生态系统具有特殊性和复合性,区别于城市、流域、湿地等生态系统,亟需建立一套适合国家公园生态系统的生态系统健康测度模型。基于国家公园生态系统的特殊性和生态系统健康概念的多维性,探讨了现有模型存在的问题和不足,从生态系统与人类活动交互的视角,建立了“VSR”(生态活力Vigor、服务能力Service、抗干扰力Resilience)国家公园生态系统健康测度模型。此外,将“VSR”模型应用到黄山国家公园生态系统健康的测度中,可视化了黄山国家公园生态系统健康的时空过程和格局,通过随机森林回归模型和增强回归树模型验证了“VSR”模型的有效性和稳定性。“VSR”国家公园生态系统健康测度模型有效量化了国家公园生态系统健康的时空差异性和时空动态性,为国家公园空间管制、生态保护等目标实施提供了科学支撑。

中国陆地边境地区城镇化与生态系统健康的动态交互响应

研究目的:探究边境地区城镇化与生态系统健康的变化情况及两者的相互解耦状态特征,为区域经济和环境协调发展提供参考。研究方法:城镇化发展水平测定、生态系统健康评价、随机森林模型、解耦模型。研究结果:(1)在时间维度上,综合城镇化由萌芽阶段升为初步发展阶段,人口、土地、经济、社会城镇化水平均呈上升趋势;生态系统健康整体呈波动下降趋势,表现为生态系统自然健康下降,但综合生态系统服务指数提升。(2)在空间维度上,综合城镇化等级较高的地区多分布在内蒙区,等级较低的地区多分布在新疆区;生态系统健康指数较高的地区多分布在东北区、滇桂区和西藏区,指数较低的地区多分布在内蒙区和新疆区。(3)土地城镇化对生态系统健康变化的影响日益显著。(4)城镇化与生态系统健康间的解耦关系在2000—2020年呈现出由扩张性负解耦到强解耦的变化趋势。研究结论:边境地区城镇化与生态系统健康解耦状态多变且区域差异显著,沿边地区在发展经济的同时,需因地制宜提出生态保护措施,实现经济与环境的可持续发展。

长株潭城市群土地利用变化对生态系统健康影响的关键类型及阈值效应

人类活动导致土地利用发生变化,对生态系统健康产生了重大影响,探讨土地利用变化对生态系统健康的非线性关系,对于国土空间优化调控具有重要意义。本研究以长株潭城市群为研究对象,基于网格尺度构建了活力–组织–服务生态系统健康评估框架,运用随机森林模型和分段线性回归模型,揭示2000—2020年城市群生态系统健康时空变化规律,并识别影响生态系统健康的关键土地利用类型及其阈值。研究结果表明:(1)研究期间,建设用地显著增加,其占比增长了8.10%,主要由耕地和林地转化而来。(2)生态系统健康时间上呈现出先下降后上升的趋势。空间上具有显著的空间异质性,与土地利用类型密切相关,不同等级呈现集聚分布。(3)耕地、林地和建设用地为影响生态系统健康的关键土地利用类型。关键土地利用类型对生态系统健康的影响存在阈值,当耕地占比≥1.98%,林地占比≥7.58%,建设用地占比≤19.80%时,生态系统健康能达到中等水平。

基于VORC模型的水网乡村生态系统健康评价及管控策略——以吴江区为例

健康的生态系统能够维持生态活力及组织力,抵御和适应外界压力,发挥生态系统服务功能。文章以苏州市吴江区为例,基于“活力(V)—组织力(O)—恢复力(R)—贡献力(C)”模型,定量评价水网乡村生态系统健康水平,分析生态系统健康空间分异特征,为生态空间分区管控提供科学依据。研究结果表明:吴江区生态系统健康综合指数在空间分布上呈正相关性,表现出“高值区较离散,低值区较集聚”的特征。健康高值区多聚集于乡村水网密布区域,生态环境质量较好,生态功能较完善;健康低值区主要集中于乡村工业产业建设集聚区域,受建设用地扩张影响,水网乡村景观生态健康水平下降。结合健康等级将吴江区划分为核心保护区、生态缓冲区、协调发展区和开发管控区等4类空间管控分区,并针对性地提出差异化管控策略。生态系统健康评价可为生态空间分区管控提供依据和参考,促进水网乡村生态系统持续、健康发展。

关于荒漠生态系统健康评价的新思考

生态系统健康是衡量生态系统稳定性、可持续性、活跃性的标尺。当把通常用于森林、草原、湿地等生态系统,以高权重占比的生物多样性为主要指标的生态系统健康评价体系,照搬到荒漠生态系统进行评价时,通常会产生误判。即在空间大尺度的生态系统健康评价中,荒漠区通常会被识别为亚健康、甚至是不健康状态。通过介绍研究评价荒漠生态系统健康的意义、解析荒漠生态系统健康的内涵、列举人类活动对荒漠生态系统健康产生的正负效应,提出基于不同地质历史时期原生荒漠参照系的荒漠生态系统健康评价新思路,为未来建立更加科学、合理的荒漠生态系统健康评价指标体系与方法提供参考,为新时期科学开展荒漠化综合防治和“三北”工程生态建设提供新见解。

基于生态系统健康指标的环境影响评价方法探讨

本文探讨了基于生态系统健康指标的环境影响评价方法,通过分析生态系统的健康状况,可以更全面地评估人类活动对环境的潜在影响;综述了现有的环境影响评价框架,并探讨了如何结合生态系统健康指标来提高评估的准确性和可靠性,此项研究可为环境管理和政策制定提供重要的参考依据。

《环境科学研究》“长江生态系统健康评估”专题征稿启事

人与自然和谐共生已经成为当前社会发展的主旋律。近年来,长江生态系统健康是全球关注的热点问题,一系列长江大保护的重大举措显著提升了长江生态系统健康状况。2020年1月,农业农村部发布关于长江流域重点水域禁捕范围和时间的通告,宣布从2020年1月1日0时起开始实施长江十年禁渔计划。2020年12月第十三届全国人民代表大会常务委员会第二十四次会议通过《中华人民共和国长江保护法》,对长江未来的规划管控、污染防治及生态修复等提供了一幅宏伟蓝图。

云贵高原地区生态系统健康时空分布及其驱动因素影响

针对云贵高原地区生态系统健康(EH)的时空分布及其驱动因素问题,本文首先建立了“活力-组织力-恢复力-服务力”的EH评估模型,分析2000—2020年EH时空分布,然后利用XGBoost模型和SHAP解释模型分析各驱动因子与EH间的具体函数关系。结果表明:①2000—2020年,云贵高原地区的EH西部区域较东部区域较好,弱健康县集中在东北地区;②弱健康和较弱健康县由2000年的40%降低至2020年的24%,总体呈现全域改善的趋势;③城市化水平、降水与EH间存在递减的三次函数关系,温度、归一化植被指数与EH间存在递增的三次函数关系,高程与EH间为波动的四次函数关系。本文旨在为区域EH监测提供新方案,为云贵地区生态保护与恢复提供参考。