基于土地功能和发展水平的乡村类型识别与发展路径

结合土地利用功能差异及村庄发展状况,科学划分乡村类型,是编制村庄国土空间规划、指导乡村发展和振兴的基础。本研究以江苏省宜兴市为例,从生产、生活和生态3个方面构建村庄土地利用多功能性评价模型,从人口、土地、产业3个方面构建乡村发展状况评价模型,系统分析村庄土地多功能性和乡村发展水平及两者的耦合状况,识别乡村发展类型并提出各类型乡村发展路径,为村级国土空间规划编制及乡村发展战略制定提供参考。

基于水量与水质的太湖流域水生态服务供需关系及多情景评估

耦合水量供给与水质净化的水生态服务供需关系的多尺度空间量化评估,有助于刻画和识别丰水区水质性缺水问题,并丰富水生态服务研究。在构建水量供给和水质净化服务供需评估方法的基础上,利用空间分析方法在现状情景基础上分别设置提升用水效率、改善土地管理方式和优化土地利用空间配置三种优化情景,并在栅格、子流域和县域三个尺度上开展基于水量供给和水质净化的水生态服务供需关系的定量评估,分别探讨了不同情景不同尺度下的水生态服务供需变化、空间响应及其机制特征。研究结果表明:(1)太湖流域的水量供需状况显著优于水质供需状况,节水能够有效改善流域内的水量赤字,而减量施肥和优化土地利用配置能够显著改善流域内的水质赤字。(2)多尺度的水量供给与水质净化服务供需解析,有助于精准识别不同尺度下亟需治理的关键区域。(3)水量赤字区主要集中在建设用地分布区域,耕地仍是引致水质赤字的主要原因,但随着尺度的逐渐增大,水质赤字区的建设用地面积也在不断增加。(4)优化土地利用结构方案是解决水质性缺水的最有效方法,但需要突破现有政策尤其是耕地保护政策的刚性约束,故耦合提升用水效率等方法是当前治理太湖流域“水质性缺水”问题首选措施。

快速城镇化地区景观格局变化对水生态系统服务的影响

探究快速城镇化流域景观格局变化的水生态系统服务响应机制,对流域景观规划和生态系统服务提升具有重要意义。以太湖流域为研究区,基于土地利用数据,综合景观格局指数、应用SCS与InVEST、偏相关分析等模型与方法,在刻画景观格局以及雨洪调节、水土保持、水质净化3种典型水生态系统服务的空间分异特征基础上,重点探讨子流域尺度上水生态系统服务对不同景观格局特征的响应关系。结果表明:景观组成和配置对3类典型水生态系统服务的影响中,大部分结论与现有研究结论或认识一致,但也发现太湖流域耕地、林地景观斑块形状复杂程度均能改善河流水质,子流域中的湿地稀少斑块有利于减少面源污染。控制耕地规模、优化耕地与水体距离、减少坡耕地可以有效提升3种水生态系统服务;增加滨水地带林地面积并提高其斑块边缘密度、增加子流域湿地、草地比重有利于更好地控制水体污染;湿地、草地这类关键少量的景观类型的增加是提高水质净化服务最有效的途径。为更全面准确地刻画格局与水生态系统服务的响应关系,还需在生态系统服务流、非线性关系和阈值、不同格局特征对服务的相对贡献等方面开展深化研究。

盐城海岸带土地利用变化的生态环境效应研究

海岸带是全球环境变化最为敏感的地区之一,其土地利用变化可引起多种资源与生态过程的改变。随着人口的增加以及经济的发展,盐城海岸带土地利用变化不断加剧,耕地和水域是其变化的2个核心。文章分析了该区土地利用及其变化对土壤环境、水环境以及生物多样性的生态效应,分析表明,滩涂在合理农业土地利用方式下可使土壤达到淋盐增肥的效果;入海河道污染负荷成倍增加,居民工矿用地扩展是导致盐城海岸带水环境质量下降的主要原因;因滩涂开发利用使生境压力增大、景观破碎化程度增加,威胁盐城海岸带生物多样性。

苏北盐城海岸带景观格局时空变化及驱动力分析

利用RS、GIS手段研究分析了盐城海岸带景观格局的时空变化及其驱动力因子。结果表明:在1983～2000年间,景观斑块数量倍增,平均斑块面积大幅度减小,景观基质构成由比重势均的人工、自然景观变成了以耕地、水域为主的人工景观;海岸带景观异质性整体上有减弱的趋势,主要表现为多样性指数降低、破碎化指数增大、分维数减小,而在空间和类型上又有异于整体的表现;自然地理条件、人口增长、经济收益差异、政府政策是导致盐城海岸带景观格局变化及其区域差异的主要驱动力;随着滩涂围垦利用等人类干扰的不断增加,海岸带景观生态环境保护与经济开发之间的矛盾将愈发突出。

芦苇湿地对氮磷污染物质的净化效应及其价值初步估算——以苏北盐城海岸带芦苇湿地为例

对在不同污灌强度下的苏北盐城海岸带两片芦苇湿地的调查发现:在新洋港,氮磷营养物质在2km长的灌渠中的自净率为18.3%～45.6%;苇田净化率在87.08%～95.65%之间;在黄沙港,由于灌溉水体中污染物含量过高,灌渠中的自净率在6.5%～8.7%之间,苇田净化率为61.3%～86.2%,均低于新洋港,而芦苇湿地单位面积净化效果则是新洋港处的3.2～18.5倍。净化效果的差异,说明对苏北盐城海岸带芦苇湿地净化功能的利用可能还存在较大的潜力和空间。单位面积的芦苇净化价值为1120元/hm2·a,比国际估算结果偏低,表明对海岸湿地这种处于生态过渡带的湿地类型中营养物质及其他污染物质的净化研究还有待进一步的实验和研究,这方面工作的开展也具有现实的重要性和必要性。

基于土地利用变化的长三角生态系统健康时空动态研究

生态系统健康是实现人类社会经济可持续发展的根本保证,区域生态系统健康评价也越来越受到关注,然而现有的评价指标大多难以体现生态系统健康的本质内涵。土地利用与覆被变化改变生态系统结构进而影响生态系统功能及健康,因而从土地利用与覆被变化视角构建反映生态系统健康的活力、组织力和弹性指标,是发展区域生态系统健康评价方法的可能途径。本研究基于区域生态系统健康对土地利用与覆被变化的响应状态,构建适用于长三角快速城市化地区生态系统健康评价的"活力-组织力-弹性"评价指标体系:以植被覆盖度指数表征生态系统活力;以景观连通性等8个景观格局指数表征生态系统组织力;以In VEST模型生境质量指数表征生态系统弹性。在此基础上,利用长三角地区1995—2015年土地利用空间数据,以长三角16个地级市为评价单元,对长三角过去20年间生态系统健康的时空演变特征进行动态评价。研究结果表明:近20年来长三角地区生态系统健康指数降低了约17.6%,其中,生态系统健康水平较高的区域面积减少了约60.6%,而生态系统健康水平较低的区域面积增加了约36.5%;长三角地区快速城市化所引起的土地利用变化是影响生态系统健康时空演变的主导因子,且林地和水域对维持区域生态系统健康起到决定性作用。本研究基于土地利用与覆被变化的生态系统健康评价方法,较好地反映了生态系统健康的本质特征,可用于快速城市化地区生态系统健康的时空动态评价,其结果也能对区域土地利用规划与管理提供科学参考。

海岸带自然资源价值评估的研究现状与趋势

海岸带生态系统服务和资源价值评估是海岸带国民经济核算体系的基础,是实现海岸带资源优化配置和海岸带综合管理的重要环节。本文从资源价值观、评估方法和应用研究等方面,评述了国内外近20年来对海岸带生态系统服务和资源价值评估研究现状,分析了目前研究存在的难点和不足以及主要研究趋向。指出海岸带生态系统服务和资源价值的发生机理研究、区域异质性研究、建立和完善价值估算的数据库体系、建立为海岸带综合管理服务的生态-经济-环境综合核算体系是今后相关研究中亟待解决的重点问题。

盐城潮滩湿地对N、P营养物质的截留效应研究

研究了盐城潮滩芦苇(Phragm ites australis)、盐蒿(Artem isia schrenkiana)、互花米草(Spartina alterniflora)和淤泥光滩4种湿地对N、P营养物质的截留效应。在所选取的4种湿地中,分别采集了水、土壤和生物样;水样的总氮(TN)、总磷(TP)用过硫酸氧化还原法测定,土壤和生物样的TN、TP分别用凯氏定N法和钼锑抗比色法测定。研究结果显示,不同污染程度的水源灌溉下的芦苇湿地,其截留N、P的效果差异显著。其中,黄沙港不定期污水灌溉的芦苇湿地每年平均可截留TN 0.095 t/hm2、TP 0.026 t/hm2;而采取三灌三排方式用河水灌溉的新洋港芦苇湿地每年可分别截留TN 0.030 t/hm2、TP 0.001 t/hm2。比较盐蒿、互花米草和淤泥光滩3种湿地每年对湿地水中N、P的截留效果,淤泥光滩的效果最差,仅截留TN 0.385 kg/hm2、TP 0.042 kg/hm2;互花米草效果最好,分别截留TN 220.660 kg/hm2、TP 36.754 kg/hm2。尽管互花米草生物量大于芦苇,但其截留效果仍低于芦苇湿地(芦苇1 a收割1次)。

基于土地利用与土地覆被的长三角生态系统服务供需空间格局及热点区变化

快速城市化与土地利用变化导致区域生态系统服务供需失衡,进而使得生态环境恶化已成为共识。开展生态系统服务供需关系及其空间量化研究,有助于识别出区域中存在的主要生态环境问题及其关键驱动。以长江三角洲为研究区,基于土地利用与土地覆被和生态系统服务供给和需求评价矩阵的方法对1985—2015年长三角生态系统服务供需盈亏格局及热点变化进行分析,结果表明:1)长三角地区生态系统服务供给减少,需求增多,生态系统服务盈余区从1985年的40.9%下降至2015年的38.5%,生态系统服务赤字区面积占比从1985年的1.3%增长到2015年的10.6%,总体呈现供不应求的趋势; 2)沪宁杭城市发展梯度带上生态系统服务供需盈亏呈"V"型分布,且30年内城市中心及其附近的生态系统服务供需值下降更为明显; 3) 30年内长三角生态系统服务供需盈余热点区整体变化不大,30年内面积减少了0.1%;而赤字热点区则呈现出快速扩张趋势,面积占比30年内增加了14.9%。说明随着城市化进程的加快,长三角生态系统服务供需亏损状况更严重; 4)生态系统服务供需评价矩阵可以比较简便、全面的反映出生态系统服务供需盈亏状况,研究结果可对快速城市化地区生态环境与土地利用规划与管理提供有益参考。

湿地功能评价的尺度效应——以盐城滨海湿地为例

湿地功能与空间尺度大小有着密切的联系,研究湿地功能的空间尺度效应对从功能上指导湿地系统的空间保护与管理工作有着重要意义。借助生态位理论构建了湿地功能的生态经济位评价模型,并以4个不同空间尺度为评价单元,探讨盐城滨海湿地功能评价的空间尺度响应特征。结果表明:随着评价尺度变大,高生态功能和高经济功能湿地面积表现为减少且减幅不断加大,较低和较高功能级别的湿地面积则随着尺度的变大而成倍增加;各功能级别湿地的空间形态也随之变化,且较低和较高功能级别的湿地空间扩展形态变化尤为突出;其原因是评价单元的变化,改变了单元内的地类结构,从而使其对应的某个湿地功能的主导优势地位发生了变化。研究结论表明大尺度评价结果更符合盐城滨海湿地"滚动开发"模式的特点,在湿地功能区划和湿地资源利用规划与管理方面更具有指导意义。

盐城国家级珍禽保护区物种栖息地经济价值评估初探

物种栖息地经济价值评估是当今世界上生态经济学的热点和难点之一,其评估工作及其结果可以为管理决策者提供一个经济价值评价尺度,有利于提高公众对自然保护区等重要物种栖息地的保护意识。在简单评述物种栖息地价值常用评估方法的基础上,本文以盐城国家级珍禽自然保护区为例,选择并利用替代法和生态价值法等方法,在考虑物价变化和社会发展阶段水平等因素前提下,初步估算保护区作为重要物种栖息地的经济价值,结果表明,保护区建成后实际用于保护的投入共0.8076×108元,只占盐城地区人们对该项功能价值支付水平的59.6%,因此该保护区现阶段的栖息地功能价值为1.355×108元,单位面积价值为3.59×104元/km2,远低于世界平均水平(26.14×104元/km2),这说明在盐城,乃至中国这种恩格尔系数较高的发展中地区,人们对环境和自然保护的关注程度还不高。

盐城滨海湿地资源保护与开发情景设计与评价

采用"Bottom-up"方法和景观适宜性评价模型,从景观适宜性评价、湿地保护与开发的历史特点、物种栖息地保护的要求、有利于保护的生境转变方式等方面综合考虑,设计并模拟了盐城滨海湿地开发与保护的三种情景方案,从生态经济价值、成本效益分析、湿地保护与开发意愿等方面探讨协调保护与开发的湿地资源利用情景方案评价与比较。研究结果表明,以综合效益指标为情景方案比较标准时,保护情景方案为最优选择,但只实现了保护目标;以湿地保护与开发意愿指数为标准时,均衡情景方案为最优选择,且能较好地协调湿地开发与保护矛盾。

苏北海岸带水资源价值模糊评价

水资源价值的大小是确定资源水价的基础,受环境、经济等人类文明成果的制约。文章对水资源价值模糊评价模型进行了详细的介绍,以苏北海岸带的主要河流为研究区域进行了量化计算,计算出海岸带的宏观水资源价值,并对区域水资源价值与社会经济的关系进行了分析。结果表明,海岸带的水资源开发利用和环境保护等程度还不高,水资源价值尚有较大提升空间;短时间内海岸带地区不应再提高水价,且水价也应存在相应的地区间的“阶梯式水价”。

长三角城市土地利用格局与PM2.5浓度的多尺度关联分析

PM2.5引发的雾霾污染对人体健康和社会可持续发展产生了严重威胁,已成为中国经济快速发展地区共同面临的问题。长三角是中国城市化进程最快、空气污染最为严重的地区之一,探寻该地区土地利用景观格局变化对PM2.5的影响规律,有助于对PM2.5“源”“汇”景观的空间格局进行合理配置,也可以为污染防治决策提供科学依据。本文运用重心模型、冷热点分析和景观指数,探讨了该区域1995—2015年PM2.5浓度的时空分布特征以及景观格局的变化规律,并使用岭回归方法分析了建设用地、林地、耕地和水体四种土地利用类型的景观格局在行政区尺度和外接圆尺度上对PM2.5浓度的影响。结果显示:①1995—2015年长三角地区PM2.5浓度总体呈上升趋势,并且具有“北高南低”和“南缓北急”空间分异特征。②长三角区域内建设用地面积大幅上升,且呈聚合状发展,而林地和耕地面积却在不断减少,并呈破碎状分布。③建设用地和林地分别是PM2.5的“源”景观与“汇”景观,耕地对PM2.5的“源”“汇”作用交错,水体对PM2.5无明显的净化作用。④相较于行政区尺度,外接圆尺度下林地PLAND、ED与PM2.5浓度的负相关更为显著,可见对城市周边地区进行景观格局优化能收到更好的效果。研究表明:控制建设用地合理有序增长并采用多中心发展模式,有利于缓解城市主城区的环境压力;提高城市周边区域林地的比重和聚集度或加大林地与建设用地的接触面积,可以有效地减少城市PM2.5浓度;对耕地进行整理使其形成连片化景观,并通过科学的耕作方式减少耕地上农业生产所带来的PM2.5前体物,有助于发挥其对PM2.5的“汇”作用。

苏北盐城海岸带陆源氮磷污染负荷估算初探

海岸带陆源氮磷污染输入是导致近海赤潮的主要原因,但目前尚缺乏系统的调查研究。文章采用野外实地调查和文献调研相结合的方法,从农田径流、养殖废水排放、居民生活污水和工业废水排放等几个方面,初步估算了盐城海岸带陆源氮磷污染负荷的分配情况。结果表明,盐城海岸带主要陆源污染源中,养殖水域氮磷排放总量为7641t和480t,分别占排放总量的75.1%、63.5%;其次为居民工矿的生活生产污水,其氮磷排放量为2083t和232t,占总排放量的20.5%、30.7%;农田目前看来不是盐城海岸带主要的陆源污染源,排放量仅占4.4%和5.8%。在当前海岸带陆源污染源治理中,除采取有力措施控制养殖水域养分流失外,农村和乡镇生活生产污水的排放也应引起重视。

土地利用/覆被变化对海岸环境演变影响的研究进展

土地利用/覆被变化是影响海岸带环境演变的一个重要方面。文章着重从土地利用/覆被变化对温室气体释放、入海物质通量、生物多样性影响以及海岸特有自然覆被的生态环境效应角度评述了土地利用/覆被变化对海岸环境演变影响研究的内容与进展。分析指出该领域未来研究将朝更宏观综合(全球环境影响)与更微观深入(环境生物地球化学过程)两个趋向发展。可持续土地利用评价与调整、海岸环境生物地球化学过程与模拟、海岸生物多样性保护和海岸带综合管理将成为未来研究的重点。

协调生态环境压力的区域生态用地需求模拟——以江苏省为例

对土地利用进行布局优化以协调经济发展与生态环境保护,通过引入系统保护规划理论,以县级区域为评价单元,构建了生态环境压力测算模型,并对各评价单元的生态环境状况进行定量评价,构建生态用地需求模拟模型。结果显示:(1)处于低压力等级的县市只有13个,处于中压力等级的县市最多,有44个,处于高压力等级的有6个,生态环境状况并不理想。(2)生态用地空缺较大的县市主要集中在江苏北部地区,生态空缺区域分布集中。研究中构建的生态环境压力测算模型及生态用地需求模拟模型,对区域生态环境压力进行评价和对生态用地需求进行模拟,能得到较为符合实际情况的结果,具有一定的实际意义。

基于生态位的湿地生态—经济功能评价与区划方法探讨

协调好湿地保护与开发的矛盾,是当前湿地科学研究的重点和难点,为解决这一问题,从量化角度出发的湿地功能评价与区划方法研究也日显重要。以生态位理论为基础,定义了湿地功能的生态经济位,并以江苏省盐城滨海湿地为例,构建综合生态经济位模型,探讨如何利用生态经济位对湿地生态、经济功能的发展态势进行全面评价,并研究湿地生态—经济功能区划的方法,以期为湿地的可持续利用及其生态环境的良性发展提供方法参考。

基于乡村振兴潜力和土地利用效率的村庄分类研究

村庄分类发展是村镇或乡村振兴发展的前提和基础,综合土地利用效率和乡村振兴潜力开展村庄类型研究,有利于量身订制与其土地资源和经济社会发展条件相适应的村庄建设目标和发展路径。因此按照"振兴潜力—资源效率"的逻辑,构建乡村振兴潜力和土地利用效率的评价指标体系。基于江苏省东台市38个典型村庄的实地调研数据,开展村庄土地利用效率和振兴潜力的评价及村庄类型研究,将村庄划分成高潜力高利用型、高潜力低利用型、低潜力高利用型和低潜力低利用型4种类型,并针对不同的乡村发展类型提出发展建议,为确定村镇的发展方向和土地利用提供指导。