城市化背景下有关城市生态系统负面服务研究

指出了有关生态系统服务(ES)的研究一直是生态学研究的热点和核心问题,而对于与其相对的生态系统负面服务(EDS)的研究则是很少。近年来,随着各国和各相关机构对生态系统负面服务的研究力度逐渐加大,城市化进程的加快,城市增长过程中不可避免地出现负面效益,而城市生态系统作为一种人类主导的生态系统,研究其负面服务必不可少。基于Science Direct和CNKI数据库,利用文献计量方法,分析了国内外生态系统负面服务(EDS)概念、特征、指标、类型。研究结果表明:要正视生态系统负面服务,均衡处理服务与负面服务的结论,继而从生态系统负面服务的角度出发研究城市生态系统负面服务。

山地多中心城市公园绿地生态系统文化服务供需匹配特征

城市公园绿地为居民提供了重要的生态系统文化服务,在促进居民身心健康和提高社会福祉方面发挥着关键作用。以典型山地城市重庆中心城区为例,构建供需匹配评估体系,利用多源数据量化供给与需求,识别供需平衡与协调发展关系。结果表明:(1)重庆市中心城区城市公园绿地生态系统文化服务供需具有显著空间异质性,供给呈北高南低、分散布局的格局,需求呈中心高、外围低的格局;(2)生态系统文化服务供需失衡特征显著,其中52.38%的组团文化服务供给滞后,33.33%的组团属于供给超前状态;供需耦合协调指数平均值为0.50,协调发展程度空间分布呈“中心高、外围低”格局;(3)综合分析供需均衡与耦合协调结果发现,由于供给超前导致了外围城市组团的失调发展,而城市中心区域组团在供给滞后状态下维持了中等水平协调发展程度。总体来看,重庆市中心城区各组团存在不同程度的公园绿地生态系统文化服务供需错配,基于评估提出针对性的城市公园绿地优化策略,可为公园绿地的合理配置与规划提供重要支持。

基于城市更新的工业遗产公园生态系统文化服务研究——以中山岐江公园与北京首钢公园为例

工业遗产公园建设是我国城市更新工作的重要举措。分析归纳优质工业遗产公园的成功因素,事关我国城市发展大局。本研究以中山岐江公园和北京首钢公园为例,探究公众对工业遗产公园生态系统文化服务的感知及该框架的实用性,构建生态系统文化服务的重要性—满意度分析(CES-ISA)框架。结果表明:工业遗产公园提供的消遣娱乐、美学和文化遗产与精神服务是最受公众重视的文化服务类型;完善地方感服务是提升公众满意度,促进工业遗产公园可持续发展的关键;CES-ISA框架能识别公众对生态系统文化服务的重要性感知和满意度之间的差异,并获得工业遗产公园文化服务的管理优先级。

老工业城市土地利用/覆被变化及对生态系统服务价值的影响——以沈阳市为例

维持和改善生态系统服务是保障老工业城市可持续转型的重要基础。利用遥感影像解译和改进当量因子法,定量分析沈阳土地利用时空变化及对生态系统服务价值影响。结果表明:(1)沈阳土地利用以耕地为主,建设用地和水域呈增加趋势,而草地、林地等重要生态用地逐渐减少;2005—2010年其土地利用/覆被变化最为显著。(2)生态系统服务主要以调节服务为主,耕地和水域贡献超八成的生态系统服务,而草地、林地仅贡献约两成,且逐年减少;空间分布上呈中心低外围高的圈层结构;生态系统服务价值年均增加0.66亿元,人均价值年均降低47.95元。建议系统管理城乡土地资源,加强林地、草地等保护和质量提升,控制新城区和工业园区扩张,提升单位土地资源产出率。

城市生态系统长期定位观测数据与服务评估的关系

城市生态系统为城市和市民提供的服务功能是城市生态系统国家定位观测研究站(以下简称城市站)观测和研究的重点内容。为强化城市站观测数据的统一性、系统性和可对比性,以及合理利用观测数据评估生态系统服务,文章首先通过梳理国内外城市站的管理和观测研究实践,针对目前城市站数据观测和管理上存在的问题提出对策建议;其次在梳理城市生态系统服务与观测指标关系的基础上,构建基于观测数据的生态系统服务评估框架,以提升观测数据的利用价值,提高城市站的社会服务能力和影响力;最后从提升城市站观测数据质量、丰富观测研究成果类型,以及服务评估框架的可行性提出思考。

城市蔓延对生态系统服务流的影响研究进展及对长江流域的启示

全面梳理城市蔓延对生态系统服务流的影响研究现状,有利于促进区域社会经济可持续发展。综述了城市蔓延对生态系统服务流的影响研究,结果表明:城市蔓延对生态系统服务流的影响研究仍处于起步阶段。城市蔓延通过载体传递和流动路径两方面改变了生态系统服务流的流量、流速和流向,导致生态系统服务流总量的减少和空间异质性的增加;城市蔓延的单项指标变化、城市蔓延的尺度以及城市蔓延的多情景模拟是探索城市蔓延对生态系统服务流影响过程的主要切入点;城市蔓延过程中引起的生态系统服务流扩散效应主要源于土地利用类型的变化和人类居住模式的改变。已有研究在一定程度上解释了城市蔓延对生态系统服务流的影响,但在揭示影响机理、剖析影响过程、评估影响效应以及探索生态系统服务流合理分配以促进城市可持续发展等方面的研究还存在较大空白。在此前提下,未来应基于“机理揭示-影响模拟-效应评估”的研究思路,建立长江流域城市蔓延对生态系统服务流影响研究框架,探索长江流域城市可持续发展与生态系统服务流的合理分配方案,实现长江流域生态保护与社会发展的协同共进。

山地城市滨水空间生态系统服务感知研究

滨水空间为城市提供了重要的生态系统服务功能,该功能于山地城市滨水空间而言,常呈现出突出的供需错位问题。基于公众对河流生态系统服务需求感知的滨水空间规划设计和利用方式,对于充分发挥河流生态系统服务功能和提升人类福祉具有重要作用。以重庆花溪河为例,采用问卷调查与半结构化访谈的方式,获取公众生态系统服务感知数据,运用IPA分析、配对样本T检验和方差分析等方法,分析公众对于滨水空间生态系统服务的重要性认识和绩效表现,从而确定各个建设阶段滨水空间生态系统服务提升优先次序,进一步探讨生态系统服务感知与景观要素偏好特征,最后为滨水空间景观优化提供建议。结果表明:公众对城市河流生态系统服务的期望较高,但满意度却普遍低于该期望值;公众对不同建设阶段滨水空间的生态系统服务改善需求存在差异,未改造河段与规划待建河段首要诉求是水质净化,已改造河段亟需进行文化地方感营造,而所有河段均需要提升娱乐旅游服务功能;公众更容易从自然要素中,尤其是植物群落结构和河流水质水量,感知到各类生态系统服务,但人工要素介入有助于增强文化服务感知。研究结果为公众参与滨水空间景观规划管理提供参考,使其进一步满足公众期望。

资源型城市生态系统服务格局演变与功能分区研究——以抚顺市为例

构建依据生态系统主导功能的分区管理策略是实现资源型城市生态转型可持续发展的重要途径。文章以资源型城市抚顺市为研究对象,基于多种生态系统服务的时空演变特征,利用自组织特征映射神经网络识别其在时空共现的组合类型(即生态系统服务簇),并依据服务簇的主导服务功能从提高协同减少权衡的角度提出差异化分区管理措施。研究结果可为未来抚顺市因地制宜实施生态管控措施提供有益参考,对促进资源型城市精细化管理实现可持续发展具有重要意义。

长三角城市群城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调关系

厘清城市洪涝韧性与生态系统服务之间耦合协调关系,可为城市防洪减灾和生态文明建设提供重要决策参考。综合运用基于麻雀算法的投影寻踪模型、InVEST模型和耦合协调度模型,在分析2000—2020年长三角城市群的城市洪涝韧性与水源涵养、水质净化、土壤保持和气候调节四种生态系统服务时空格局基础上,尝试探索两者耦合协调关系及其时空演变特征。研究发现:(1)长三角城市群的城市洪涝韧性水平呈现“N”型增加趋势,并呈现“上海>江苏>浙江>安徽”的空间格局,表明经济水平越高的城市展现出更强的洪涝韧性,经济是影响城市洪涝韧性波动的主要因素,而自然韧性成为城市洪涝韧性提升的关键短板;(2)生态系统服务存在显著的空间异质性,高植被覆盖的南部地区提供了更高的生态系统服务,从时间维度看其空间分布是稳定的,水源涵养和水质净化服务总体呈向好趋势,土壤保持服务整体呈现倒“N”型增加,气候调节服务呈现微弱的下降趋势;(3)城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调度在研究期内较为稳定,且与生态系统服务的时空变化趋于一致,呈现“南高北低、由西南向东北逐渐减弱”的趋势,生态系统服务较高的城市,表现出更好的耦合协调性,且随着生态系统服务的增加而改善。因此,长三角城市群有必要从提高生态系统服务功能的角度出发,因地制宜、分类施策,促进城市洪涝韧性与生态系统服务的协调发展。

喀斯特山地城市群生态系统服务价值演变及影响因素

[目的]研究喀斯特城市群城镇化背景下的生态系统服务价值(Ecosystem service value,ESV)演变及影响因素,为区域生态环境保护、生态功能区划和生态补偿决策提供科学依据。[方法]基于黔中城市群2000—2020年土地利用数据,从自然和社会经济角度选取16个土地利用变化驱动因子,构建Markov-FLUS模型模拟自然发展和生态约束情景下的2030年土地利用格局,然后采用修正的ESV系数评估ESV时空演变规律,利用地理探测器分析ESV空间分异影响因素。[结果](1) 2000—2020年人造地表对耕地(53%)、林地(12%)和草地(10%)侵占严重;生态约束情景下重要自然保护区得到有效保护,人造地表增加5.55万hm^(2),增速有所放缓。(2) ESV整体呈现先升后降的趋势,其中调节服务(71.08%)>支持服务(23.59%)>文化服务(4.51%)>供给服务(0.82%);自然发展情景下2030年ESV值为592.11亿元,生态约束情景下ESV值为589.06亿元。(3) ESV空间分异因子解释力分别为区县面积(0.79)>农林牧渔增加值(0.51)>第一产业增加值(0.50)>GDP(0.41)>人均GDP(0.30)>建成区面积(0.09)>常住人口(0.04),区县面积、农林牧渔增加值和第一产业增加值与ESV呈显著正相关,人均GDP与ESV呈显著负相关关系,影响因素的交互对于ESV具有非线性增强和双因子增强的解释作用。[结论]区域生态系统服务类型主要为调节服务,水域与林地生态系统对于整体ESV的影响较大,是区域环境保护与生态建设的重心。

基于GTWR模型的济南都市圈生态系统服务价值对城市扩张时空响应

【目的】随着我国城镇化发展进入到以中心城市引领都市圈、城市群的发展阶段,如何促进都市圈城镇化与生态环境协调发展成为高质量城镇发展的重要议题。生态系统服务价值对城市扩张的时空响应研究有助于把脉城市发展与生态系统服务的时空演进特征,推动城市与生态系统的协同发展,助力可持续规划以及建设策略的拟定与实施。【方法】本文以济南都市圈为研究对象,基于城镇扩展指数的计算,定量描述各城市扩张的时空特征。采用生态系统服务当量因子法,从多个角度刻画研究区生态系统服务的时空分异特征,并分析生态系统权衡与协同效应。在此基础上,运用时空地理加权回归(GTWR)模型,探究城市扩张对生态系统服务功能变化的驱动方向与驱动强度。【结果】(1)1980—2020年间济南都市圈内城市扩张显著,具有时序阶段性与区域分异性两方面特征,城市空间扩展速率与强度由高到低依次为小城市、大城市、特大城市、中等城市。(2)都市圈内整体生态服务价值量呈逐年下降趋势,黄河干流、东平湖及周边区域与鲁中山区等地区是重要的生态系统服务价值高值聚集区,都市圈内协同关系占比略低于权衡关系,其中特大城市协同关系占比最高。(3)济南都市圈内城市扩张对生态系统服务价值整体具有负面影响,随着时间的推进,影响强度有所下降。城市扩张对各亚类生态系统服务功能的影响作用具有显著差异,对供给服务与支持服务价值量变化具有负面影响,其中对供给服务变化的驱动强度不断增强,对调节服务价值量变化具有正向作用且影响力整体变化不大,对文化服务价值量变化的影响具有两面性,在不同地区的驱动方向与强度差异性较大。【结论】本研究明确了研究期限内济南都市圈中不同等级城市空间扩展的时空分异规律以及生态系统服务逐渐劣化的发展状态,所构建的GTWR模型在空间层面上量化了城市扩张对生态系统服务总量及各亚类变化量的不同驱动特征与驱动强度,研究成果可为都市圈高质量可持续发展提供决策依据。

基于生态系统服务功能的兰西城市群高质量发展思路研究

兰西城市群是黄河上游地区经济发展的重要增长极,也是我国重要的生态安全保护屏障和生态系统服务供给源。为给兰西城市群高质量发展相关政策制定和推进实施提供新的视角及理论参考,对该城市群的基础条件、空间保障能力、产业支撑水平、环境承载能力等已有研究进行梳理,阐述了兰西城市群高质量发展与生态系统服务功能的联系,通过构建基于生态系统服务功能的兰西城市群高质量发展思路研究框架,建立城市群由自然生态系统服务功能向“生态-经济-社会”复合系统功能转化的路径。兰西城市群高质量发展的研究重点在于:保障生态系统支持服务功能,以筑牢一体化地缘环境基础;发挥生态系统调节服务功能,以破解自然生态环境条件的约束;释放生态系统供给服务价值潜力,以加快自然资本绿色价值转化;赋能生态系统文化服务功能,以良好生态增进民生福祉等。

武汉市城市快速扩张与生态系统服务价值权衡/协同的交互作用

研究城市快速扩张区域各类生态系统服务的相互关系和驱动因素,对于协调区域社会、经济与生态的可持续发展具有重要意义。以处于快速城市化进程的武汉市为研究对象,基于多源数据,分析研究区11种生态系统服务价值的空间分异特征、权衡/协同关系及其多重因子交互影响。结果表明:①2000―2020年武汉市城市化率增长25.43%,土地利用结构显著变化,其中建设用地面积增长最大,增加了25.86%,湖泊和耕地面积显著减少。②武汉市生态系统服务总价值呈现下降趋势,减少了6.70亿元,调节服务价值占主导地位,达到总量65.75%以上,其中水文调节服务价值总量最高,主要来源于湖泊。③2000―2020年武汉市11种生态系统服务间的关系以协同关系为主导,占比80.00%,权衡关系主要存在于食物生产与其他服务之间。④地理探测器结果表明社会经济因素对生态系统服务价值空间分异的解释度高于自然因素,农村住户人均纯收入、粮食产量和人口密度对其影响强度最大。

环鄱阳湖城市群生态系统服务价值时空变化及权衡协同关系

[目的]量化和分析环鄱阳湖城市群生态系统服务价值及时空变化,探讨其生态系统服务之间的权衡协同关系,为区域生态环境保护与修复提供决策参考。[方法]以环鄱阳湖城市群2000年、2010年和2020年3期土地利用数据为依据,采用ESV当量因子法、生态贡献率以及生态系统服务权衡协同度模型等方法,探讨环鄱阳湖城市群ESV时空变化以及生态系统服务之间的权衡协同关系。[结果](1) 2000年、2010年和2020年环鄱阳湖城市群生态系统服务价值分别为4 163.50亿元、4 219.53亿元、4 202.93亿元,整体呈先增后减的变化特征。研究期间各地类中林地的ESV最大,在单项服务功能中水文调节的ESV最大。(2) ESV空间分布格局较为稳定,中高值格网分布于大型湖泊水库以及水系主干道,低值格网分布于城镇建成区和耕地开发程度高的乡村聚集区。ESV增加的区域主要为鄱阳湖外围,ESV减少的区域为南昌市区、九江市东北部、鹰潭市等区县的城镇建成区。(3)水域对ESV变化的贡献率最大,是影响环鄱阳湖城市群ESV增减变化的主要因素。(4)研究时段内协同关系为生态系统服务之间的主导关系,权衡关系集中存在于水资源供给、净化环境、水文调节与其他生态系统服务功能之间。[结论]修复和保护水域和林草地、严格管控建设用地扩张是维护环鄱阳湖城市群ESV良性增长和生态安全的有效措施。

快速城市化背景下的武汉市生态系统服务价值变化及预测研究

基于武汉市2000—2015年间的土地利用和社会经济数据,采用FLUS模型模拟2020—2035年间的土地利用时空变化,估算同时期生态系统服务价值的变化。结果表明:(1)2000—2015年建设用地的扩张挤占了耕地、林地、水域等其他生态空间。未来武汉市建设用地继续扩大,耕地、林地、水域、草地、未利用地减少,建设用地呈以中心城市为核心,多轴多心的开放式扩张格局,耕地渐趋破碎化。(2)水域、耕地和林地的生态系统服务价值构成了生态系统服务总值的主体,三者之和占生态系统服务总价值的90%以上。2000—2015年生态系统服务总价值下降5.73亿元,预测到2035年减少到323.24亿元,比2000年减少32.22亿元。

长株潭城市群生态系统服务权衡与协同关系的空间异质性及其驱动因素

生态系统服务间存在复杂的权衡或协同关系并表现出显著空间异质性,明确生态系统服务权衡与协同关系的空间分异特征并阐明其驱动因素,对生态系统可持续规划与管理具有重要意义。利用InVEST模型和城市生态智慧管理系统(IUEMS)量化2020年长株潭城市群6项关键生态系统服务物质量(水源涵养(WC)、土壤保持(SC)、碳固存(CS)、生境质量(HQ)、粮食供给(FP)和景观美学(LA)),并运用相关系数法揭示1 km格网尺度的生态系统服务权衡与协同关系及其空间分异特征,最后通过逻辑斯蒂回归分析阐明其驱动因素。结果显示,1)2020年长株潭城市群SC、WC、CS、HQ和LA均呈现东南高西北低的空间分布特征,FP呈现西北高东南低的分布特征。2)长株潭城市群生态系统服务间权衡与协同关系空间差异明显。SC与CS、WC、HQ、LA间协同关系面积占比超过60%,协同关系主要分布在研究区东北部和南部的山区以及西部农田地区,而权衡关系主要位于建成区及其周边地区。FP与CS、WC、HQ、LA间权衡关系面积占比超过65%,权衡关系主要位于北部的平原区域和南部的山区,而协同关系主要位于城市区域及其周边非林地区域。3)自然、社会经济和政策管理因素共同影响生态系统服务间权衡与协同关系的空间异质性。陡坡会抑制生态系统服务之间的协同;温度、降水、NDVI的增加能够促进调节服务、支持服务和文化服务间的协同,但抑制FP与其他生态系统服务间的协同;社会经济发展会促使生态系统服务间趋向低-低协同或权衡关系;绿心保护政策促进SC与其他生态系统服务,以及CS与LA之间的协同。

长株潭城市群人类活动强度与生态系统服务价值空间关系

选取长株潭城市群为研究对象,以遥感影像、地理统计、交通路网等多源数据为基础数据源,构建人类足迹指数模型、生态系统服务价值修正模型和流向损益模型测度1990~2020年人类活动强度和生态系统服务价值的时空演化特征,并在此基础上综合运用地理探测器和双变量空间自相关模型,探究人类活动强度与生态系统服务价值的空间关系,揭示人类活动强度对生态系统服务价值的深刻影响.结果表明:近30a来长株潭城市群人类活动强度持续上升,增长率为33.33%,整体呈以主城区为中心向外围递减的圈层式空间演变特征.1990~2020年生态系统服务价值呈速率为1.38×10^(8)元/a缓慢下降的趋势,空间上呈现出“边缘区较高,核心区较低”的分布格局,林地转建设用地和耕地是价值量损失的主要原因.因子探测人类活动强度q值由0.348增至0.394,较好地解释了生态系统服务价值空间分异现象,风险探测发现随着人类活动强度的增强,生态系统服务价值总体呈下降趋势,其中生态系统文化服务价值在人类活动强度异常范围0.3~0.7内保持平衡.研究时段内Moran's I从-0.363变化为-0.491,人类活动强度与生态系统服务价值存在显著的负相关关系,且负向效应加剧,高-低聚类区主要分布在北部的中心城区,低-高聚类区主要分布于研究区边缘海拔较高的森林山脉密集地.

权衡协同视角下城市边缘区生态系统服务优化研究——以苏州市为例

城市边缘区是城乡之间的过渡区域,具有人地关系复杂、城乡冲突尖锐的特征,其生态系统服务(Ecosystem Services,ESs)功能呈现权衡或协同的复杂相互作用。研究城市边缘区ESs的相互关系、基于功能协调目的对其进行优化,对于缓解人地关系矛盾、实现乡村振兴和促进区域可持续发展具有重要意义。以苏州市为例,在识别城市边缘区基础上,选取粮食供给、产水量、碳储存、土壤保持、生境质量、水质净化、文化服务7种关键ESs进行评估,结合Spearman相关性分析和自组织网络方法探究ESs权衡协同关系及其时空演变特征,最后对城市边缘区进行分类及提出优化策略。结果表明:1)苏州市918个村庄被识别为城市边缘区;2)生境质量与粮食供给存在极显著的权衡关系(R_((xy))=-0.77),生境质量与文化服务存在极显著的协同关系(R_((xy))=0.95),2010—2022年间ESs间的关系以权衡效应为主,协同效应较少,整体权衡关系呈减弱趋势;3)根据聚类分析结果,可将研究区分为5类生态系统服务簇,分别为生态服务协调簇、生态服务失调簇、生态保育簇、生态游憩休闲簇以及生态风险加剧簇;4)提出了促进城市边缘区ESs协调,有助于自然-经济-社会复合生态系统可持续发展的优化策略。

城市化背景下景观格局对天津市生态系统服务供需匹配的影响

揭示城市化驱动下景观格局指数变化与生态系统服务供需匹配的交互关系,对于优化景观生态规划以及促进城市生态系统的可持续发展具有重要作用。以天津市为例,运用GIS空间分析、双变量空间自相关与随机森林回归等方法,评估了碳储量、生境质量与空气净化服务供需匹配度的空间分布特征,分析了景观格局指数沿城市化梯度的变化趋势,进而探讨了景观格局指数与生态系统服务供需匹配度的交互关系。结果表明:(1)天津市碳储量、生境质量与空气净化服务的供给和需求呈现出明显的空间错位关系,城市化综合发展水平对典型生态系统服务的供需匹配度具有显著负面影响;(2)景观水平上的景观格局指数沿城乡梯度呈现非线形的变化趋势,最大斑块指数、Shannon多样性指数以及斑块密度等多个指数在城市化综合发展水平20%—30%左右出现明显拐点;类型水平上的建设用地最大斑块指数与斑块内聚力指数等呈现增长态势,而林地与耕地的最大斑块指数等持续降低;(3)景观格局指数对生态系统服务供需匹配度的解释力度在类型水平上的贡献整体大于景观水平。研究结果可为天津市景观生态规划的管理与决策提供有益参考,有助于城市生态系统服务供需关系的协调与平衡。

粤港澳大湾区生态系统服务供需关系及其对城市化多空间尺度的响应

城市化与生态系统服务供需相互作用关系在不同空间尺度下具有显著差异性。基于供需空间不匹配视角揭示生态系统服务对城市化的多尺度响应规律是实现城市可持续性发展的重要前提条件。研究从1 km×1 km、2.5 km×2.5 km、5 km×5 km、10 km×10 km、区县域和市域等6个空间尺度分析了2020年粤港澳大湾区生境质量服务、固碳服务和土壤保持服务供需关系和空间分异规律,并探究不同空间尺度生态系统服务供需关系对城市化的响应。结果表明:(1)生态系统供需错配集中分布在中心城区,空间尺度的增加加剧了中心城区的赤字程度。(2)城市化指数与生态系统服务供需比率在多空间尺度上均呈负相关关系。随着空间尺度增加,高城市化-生态系统服务赤字型逐渐向中心城区延伸,低城市化-生态系统服务盈余型向非城市化地区聚集。(3)在10 km和区县尺度上,生态系统服务供需对城市化响应最为剧烈,是解决二者不平衡发展的最佳尺度。本研究为高度城市化地区相关管理部门提供优化生态系统服务供需平衡的保护管理政策制定提供科学依据。