基于生态本底-格局-潜力框架的国土空间生态修复分区研究——以粤港澳大湾区为例

文章以粤港澳大湾区为例,在生态系统服务评价、生态安全格局构建的基础上,尝试将生态恢复潜力、修复效率纳入研究范畴,建构了生态本底-格局-潜力的国土空间生态修复分区框架,通过生态优先修复区的识别实现修复效率的提升。结果表明:2010—2020年大湾区生态系统服务水平显著下降,自然恢复力良好与保护政策支持强的地区存在空间错配。以乡镇为单元进行生态修复分区,发现:1)生态维持区占总面积的7.7%,应以综合改善为主,促进经济与生态的可持续。2)生态保护区面积占44.5%,作为生态安全的底线区域,应以保护为主,加大政策管制力度。3)生态提升区面积占11.9%,应通过多样化、持续的维育措施为主,以强化区域生态网络的冗余度。4)生态修复区面积占35.9%,此中,优先修复区是拥有较高的自然恢复力与政策扶持的地区,应以实施长期、渐进式的修复工程为主;协同修复区拥有较高的自然恢复力,但政策支持力度不足,应当协同上级政府或区域联合治理,提升区域整体修复效率。

区域协同视角下黄河流域生态安全格局构建

近些年黄河治理卓有成效,但因黄河生态底子薄弱,还存在生物多样性降低、生态系统不稳定和退化等问题。以区域协同视角构建黄河流域生态安全格局,主要贡献在于融合生态、经济和社会层面的集成数据为基础,从自然环境(地)、人类活动(人)和地物阻隔(人地耦合)三方面构建流域综合阻力评价体系,提出一个在黄河全流域地区构建生态安全格局的新框架。具体内容包括:(1)基于形态学空间格局和景观连通性进行黄河流域生态源地识别;(2)从自然环境、人类活动和地物阻隔三方面构建流域综合阻力评价体系,并对黄河流域生态安全进行分级;(3)结合最小累积阻力模型进行黄河流域生态廊道提取及战略点识别。结果表明黄河流域生态源地斑块数量为75个,面积为23.13万km^(2),占流域总面积的29.09%;流域高度安全区域面积为17.83万km^(2)、中度安全区域面积为27.83万km^(2)、较低与低安全区域面积为33.84万km^(2),占流域总面积的比例分别为22.43%、35.00%和42.57%;流域具有94条生态廊道,平均长度为37503 m,主要用地类型为草地和森林;流域生态战略点共有12个,主要分布于黄河流域东部,阻力值相对较高,容易成为影响黄河流域连通性的“瓶颈”。最后探讨生态安全格局构建对黄河流域整体生态保护以及现有《黄河流域生态环境保护规划》的影响,并从利用水资源评估体系优化生态源地的识别、基于电路理论结合指示性物种的迁移优化生态廊道和战略点识别,提出未来黄河流域生态安全格局优化建议,以期为构建面向流域国土空间生态修复的黄河流域资源时空配置,提供评价与优化的策略和方法;同时也为协同推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护,提供有效保证。

基于生态系统服务供需平衡的粤港澳大湾区生态安全格局构建

构建生态安全格局是控制城市蔓延、实现区域生态安全和促进社会可持续发展的重要途经。维持生态系统服务供需平衡是生态安全健康发展的保障和关键。现有相关研究在生态源地的识别过程中缺乏对生态系统服务供需平衡,以及生态系统服务的人类活动效应的考量。因此,如何顾及生态系统服务供需平衡和人类活动识别生态源地,是构建区域生态安全格局需要解决的重要问题。以粤港澳大湾区为研究对象,基于生态系统服务供需平衡识别初始生态源地,并根据生态系统服务随土地开发程度的梯度效应进一步确定最终生态源地,而后结合生态廊道、生态战略点的识别,最终确定粤港澳大湾区生态安全格局。结果表明:(1)研究区生态系统服务供需空间匹配程度较弱,表现为四周高供给-低需求,中部高需求-低供给的空间分布特征;(2)研究区生态系统服务综合供给具有随土地开发程度增加而呈显著下降的特征,且存在显著的突变点(阈值)。即在土地开发程度超过28.27%时的生态系统服务综合供给迅速下降;(3)研究区共有100块生态源地,总面积为7344.24km^(2),整体呈“东西部多-中部空”的外围环绕式分布结构;(4)研究区共有175条生态廊道,总长度为1568.48km,廊道整体呈环状分布特征;(5)研究区存在40处生态夹点和19处障碍点,这些点的分布主要受廊道的长度以及耕地和建设用地的分布的影响。上述关键生态要素共同构成了环绕粤港澳大湾区的环形生态屏障。

广东省东莞市国土空间生态安全格局构建与分析

构建国土空间生态安全格局可以约束和引导城市空间发展,实现城市发展与区域环境协调可持续发展。本研究通过遥感生态指数、最小累计阻力模型等方法,识别广东省东莞市生态安全格局的生态源地、生态廊道、生态夹点及生态障碍点等要素,提出相关优化建议。结果表明:①全市生态基底好,生态空间连片,生态廊道分布均匀且能够有效串联生态源地;②滨水空间保护提升和道路绿化建设为生态要素流动提供有效路径;③农业生产、交通运输对生态网络影响最强烈,其次是工业生产和居民生活;④应将生态源地、12 m宽生态廊道和生态夹点划为生态保护重点区,将200 m宽生态廊道和生态障碍点划为生态修复重点区。本研究可为东莞市构建国土空间生态安全格局提供科学依据。

耦合生态系统服务和景观连通性的环塔里木盆地绿洲区生态安全格局研究

生态安全在保护生物多样性和维持生态系统服务中发挥着重要作用。目前生态安全格局构建研究多注重将自然保护区视为生态源地,而忽略具有潜在生态服务的斑块以及斑块连通性的影响。为此,提出一种改进的生态安全格局构建方法,以环塔里木盆地绿洲区为例,通过耦合碳储存、水源涵养、土壤保持、防风固沙4种生态系统服务和景观连通性优化生态源地,构建综合阻力面并利用电路理论确定研究区生态安全格局。结果表明:(1)环塔里木盆地绿洲区处于低生态安全地带,区域内水资源短缺和沙漠化严重。(2)环塔里木盆地绿洲区共识别22个生态源地,面积69622.24 km^(2),以及33条生态廊道,长度4722.39 km。源地呈现南部分散、北部密集的格局,且南、北源地间连通性较差。(3)形成“两屏、一环、多片区”的生态安全格局优化布局方案,明确生态功能分区,改善区域生态环境。研究结果可为国土空间规划提供参考借鉴。

招远市国土空间生态保护修复优先区识别

以招远市为研究对象,基于生境质量和生态系统服务价值,结合景观连通性综合识别生态源地。通过最小累积阻力模型构建综合阻力面,利用电路理论提取生态廊道和生态关键点,进而构建沿海资源富集区市域生态安全格局,并提出针对性的修复建议。结果表明:①招远市生态源地面积为23.11 km^(2),占研究区总面积的1.6%;②共识别出生态廊道28条,生态夹点25个,生态障碍点37个,生态断裂点31个;③基于构建的生态安全格局,提出生态保护优化策略。研究结果可为中小型市域生态安全格局构建提供理论支撑和现实参考。

生态安全视角下山地-平原型城市土地利用冲突区分级识别

山地—平原型城市的土地利用冲突区识别对于预防区域生态系统失稳至关重要。从生态安全视角出发,以西安市长安区为例,融合生态系统服务重要性-生态敏感性-景观连通性的多维评价方法构建生态安全格局;通过生态安全格局与人为活动区域(耕地、建设用地)的叠合分析识别冲突区,并据此制定管控策略。结果表明:1)长安区共识别生态源地79处(总面积867.57 km^(2)),潜在生态廊道178条(总长258.59 km);2)土地利用冲突类型被细分为12类,分布于秦岭北麓山前区域以及主要流域中下游;3)根据冲突区分级结果,划定不同级别的冲突管控区,即一级管控区(建设用地/耕地与生态源地等冲突)、二级管控区(与中安全缓冲区冲突)、三级管控区(与高安全缓冲区冲突)并制定相应级别的管控策略。因此,本研究在提升冲突区识别准确性的同时减少了土地利用冲突发生,这种差异化管理有助于管控实施的针对性和落地性。

山西省煤矿区生态现状评价

针对当前煤矿区周边生态环境日益恶劣的问题,基于生态学概念,分别从生态敏感性、生态源地以及生态安全格局三方面对山西省煤矿区当前的生态现状进行评价。在生态敏感性方面,综合坡度、坡向、高程、植被指数以及土地利用类型五个因子,生成煤矿区综合敏感度,得出各煤矿区生态敏感性程度;并利用MSPA分析方法对生态源地进行识别,得出煤矿区对生态源地影响的程度;最后利用MCR分析方法对山西省煤矿区生态安全格局水平进行评价。结果表明,长治、临汾、晋中等市生态敏感度高的煤矿区较多,同时这些市区内煤矿区影响生态源地的面积较大,朔州、运城、长治等市煤矿区生态安全格局较低,在未来生态修复工作中需要对其着重治理。

生态安全格局与生态脆弱性视角下的武汉城市圈国土空间生态修复区识别与分类

以武汉城市圈为研究对象识别国土空间生态修复区,运用MSPA方法、景观连通性评估、MCR模型和电路理论构建以“生态源地-生态廊道-生态节点”组成的生态安全格局,基于VSD模型评价研究区2010年和2018年的生态脆弱性,综合两者识别出的生态修复区分类提出针对性修复保护措施。研究结果:①共识别出10处生态源地,总面积14 761.9 km^(2),45条生态廊道,19处生态“夹点”,7处生态障碍点。② 2010—2018年研究区生态脆弱度分别以潜在脆弱和轻度脆弱为主,潜在脆弱区面积占比下降12.85%,轻度脆弱区增加4.49%,非常脆弱区与极度脆弱区占比较小,合计占比从12.44%增长至16.89%。③共识别4处生态修复区,总面积3 779.7 km^(2),分为生态景观重塑区、重要廊道贯通区、人工修复区、产业转型区。本文将生态脆弱性评价结果融合到生态安全格局中能够更全面地识别国土空间生态修复区,共同保障城市圈区域经济与生态环境的协调发展。

国土空间生态修复关键区域识别研究——以西安市为例

科学识别国土空间生态修复关键区域与系统推进“山水林田湖草”生态治理对筑牢我国生态安全屏障具有重要意义。以地处秦岭北麓山水重大工程的西安市为研究区,基于遥感、气象和地形地貌等多源数据,采用InVEST模型、水量平衡模型、(RUSLE模型)、MSPA模型、层次分析法和电路理论构建生态安全格局,识别西安市生态修复关键区域。结果显示:西安市共含生态源地36处,总面积达2 591.96 km^(2),主要分布在秦岭山地、骊山北部及渭河水系等重要水库周边;西安市共有生态廊道70条,总长度为686.23 km,结合山、水、林、田、湖、草、湿、峪等生态要素特征,构建“一屏一带,一环多廊,多片”的总体生态安全格局;识别西安市生态夹点45处,面积共计33.56 km^(2),大部分夹点均位于低阻力区域和较高生态水平的廊道上;识别生态障碍点25处,面积共计39.32 km^(2),大部分集中于研究区东北部人类干扰较强的城市交通高流量区。综合考虑西安市自然本底特征和生态问题,提出了强化源地保护、提升源地规模,重视廊道防护、优化廊道体系,修复与优化夹点、移除或改善障碍点的生态修复建议,助力西安市生态文明建设与高质量发展。

滇东南喀斯特山区生态安全格局构建——以文山州为例

构建生态安全格局是优化区域国土空间布局的重要举措。以滇东南典型喀斯特地区——文山州为研究区,基于生态系统服务重要性评估结果识别生态源地,利用生态环境敏感性评估结果修正基础阻力面,通过电路理论提取生态廊道与生态节点,并提出区域生态安全格局优化建议。结果表明:1)文山州生态源地面积总计11435.22 km^(2),占全市总面积的36.34%,主要土地利用类型为林地。2)共提取出95条生态廊道,生态廊道累计长达1423.91 km,平均长度为14.98 km,长生态廊道多位于研究区西部的丘北县、砚山县、文山市。3)识别生态夹点39处,面积125.34 km^(2);识别低障碍区15处,面积9.60 km^(2);识别高障碍区28处,总面积36.23 km^(2)。研究结果可为文山州土地资源可持续利用和区域生态保护修复工作提供借鉴参考。

河南省粮食主产区耕地生态安全时空格局变化及其驱动因素

【目的】揭示河南省粮食主产区耕地生态安全时空格局变化及其驱动因素。【方法】以河南省耕地为研究对象,运用“压力-状态-响应”(PSR)模型、综合指数法、阻力诊断模型,选取15个关键指标,对河南省粮食主产区2007、2012、2017、2022年耕地生态安全时空格局的演变特征及驱动因子进行研究。【结果】2007—2022年河南省粮食主产区耕地生态安全水平呈先下降后上升的变化特征,高安全等级和低安全等级的数量都以相对较高的速度变化,生态安全综合指数由2007年的0.342上升到2022年的0.435。河南省各市耕地生态安全空间分布格局差异显著,敏感级别主要分布在河南省中部,一般安全级别和比较安全级别分布在河南省东部,风险级别分布靠近边缘区域。影响河南省粮食主产区耕地生态安全时空格局的主要阻力因子为单位耕地面积化肥施用量(26.1%)、人均耕地面积(18.69%)、人均水资源量(18.45%)。【结论】2007—2022年河南省耕地生态安全时空格局发生了显著变化,耕地生态安全总体处于一般安全级。提高农业资源效率,减少化肥和农药施用量,确保农田生态与粮食安全之间的长期良性互动,对优化河南省耕地生态安全格局至关重要。研究结果可为优化河南省粮食主产区耕地生态安全格局,保障国家粮食安全提供决策依据。

内蒙古黄河流域生态保护恢复优先区识别

如何科学识别生态保护恢复优先区域,分区实施不同生态恢复策略,是当前生态保护恢复工作面临的难题。本文以内蒙古黄河流域为研究对象,采用空间主成分分析法(SPCA)和形态学空间格局分析法(MSPA)等方法开展生态安全评价,并结合景观要素匹配度识别生态保护恢复区域。结果表明:(1)研究区以中等生态安全水平区域为主,占研究区面积的40.58%。(2)MSPA和最小累积阻力模型(MCR)分析显示研究区有14个生态源地(占研究区面积的20.92%)、42条生态廊道和78个生态节点。(3)研究区62个子流域中景观要素匹配等级高的子流域有8个,面积占比为23.34%,匹配等级低的子流域有38个,面积占比为43.20%。(4)研究区三级生态恢复优先区面积最大,占比为35.53%,一级生态恢复优先区面积占比为18.63%。基于生态保护恢复优先区识别结果,探讨了不同区域的恢复策略,可为内蒙古黄河流域生态保护与高质量发展提供依据。

榆神府矿区土地生态安全评价与治理研究

矿区用地的破坏日益加剧,已成为制约矿区可持续发展的重要因素。为了科学、合理地对矿区土地生态安全进行评估,明确矿区土地的生态安全状况和未来的发展趋势,研究以榆神府矿区为例,通过分析矿区土地生态安全的各因素,构建了煤矿区土地生态安全评价指标体系。结果表明,在2022年,恶劣级相比于2002年下降了3.76%;安全级相比于2002年上升了3.90%。2002年-2012年,有6.64%的良好级土地转变为临界级,2012年-2022年,矿区土地生态安全状况从良好级调整为安全级的占11.67%。此次研究可为榆神府矿区的土地资源开发与保护提供科学依据。

江淮平原地区国土空间生态安全格局构建——以江苏省泰州市为例

本文从市域层面为市级生态转型发展和生态修复提供空间指引。以江淮平原地区的泰州市为研究区,从生物多样性保护、水源涵养﹑水土保持3个方面进行生态系统服务重要性评价,结合生态敏感性评价,提取生态源地,并通过景观连通性格局,识别判定区域内重要生态源地;通过建立生态阻力面和识别泰州市关键生态廊道、节点,利用“节点—廊道—源地”模式,构建泰州市生态安全格局。研究表明,泰州市共有146个生态源地斑块,面积为868.11 km^(2),占土地总面积的15%;重要生态廊道8条,总长度320.30 km,廊道整体分布呈现南密北疏的特点;生态节点共22个,主要分布在中南部地区;最终确定泰州市“多源、多节点、框架形廊道”的散状生态安全格局。

城市密集建成区生态安全格局演变特征及优化研究——以成都市中心城区为例

城市密集建成区由于建成面积较高、建设强度较大成为城市中生态环境问题最为突出的区域,构建生态安全格局对于密集建成区的可持续发展具有重要作用。本研究以成都市中心城区为例,根据景观连通性和生境质量指数提取生态源地,基于MCR模型识别生态廊道,分析2005—2018年生态安全格局的演变规律,总结演变特征,为该密集建成区的发展提出建议。本研究根据生态源地的辐射范围,结合卫星影像确立“生态痛点”,提出“源地建设三步走战略”。通过生态踏脚石的增建,提升廊道连通性,增强区域生态格局网络的稳定性。结果显示:优化后的格局网络由36个生态源地、117条生态廊道、8个生态节点组成。源地和廊道的辐射空缺得到缓解,区域整体的格局网络较为均衡。

平顶山新区生态用地的识别与安全格局构建

生态用地对城市生态安全具有重要意义,关键性生态用地的识别与安全格局的构建是实现城市精明增长和生态保护的重要途径。以河南省平顶山新区为例,结合GIS(Geographic Information System)空间技术,分析得到基于水资源安全、地质灾害规避、生物多样性保护三种单一过程的生态用地,进而综合叠加并重分类为理想型、缓冲型和底线型三类生态用地,并以底线型生态用地为源,现状土地覆被为阻力因子,应用最小累积阻力模型构建了平顶山新区生态用地的安全格局。结果表明:新区内最小生态用地,即底线型生态用地的面积为88.44 km2,占研究区总面积的29.35%;缓冲型和理想型生态用地的面积分别为22.28 km2和43.87 km2。确定了三种安全水平的生态用地范围、"源"与外部联系的辐射道、"源"间连接的生态廊道、关键的生态节点等。关键性生态用地综合安全格局的构建,旨在为研究区城市生态规划和城镇空间布局规划等提供科学参考。

深圳市景观生态安全格局源地综合识别

城市生态安全格局是景观生态学研究的热点和重点之一,识别源地是构建生态安全格局的首要环节。在总结已有研究中重要斑块识别方法的基础上,提出了结合景观连通性分析、生物多样性服务评估和生境质量评估来提取重要斑块的方法。以深圳市为研究区,采用基于图论的景观连通性指数、生物多样性服务当量、InVEST模型生境质量评估模块和GIS技术相结合的方法识别生态用地重要斑块。结果表明:深圳市生态斑块依照连通性、生物多样性和生境质量的综合评估分为五级,其中最重要斑块主要分布在龙岗区、盐田区和罗湖区;现行基本生态控制线政策可以保护大部分重要斑块。

基于MCR模型的南方稀土矿区生态安全格局分析

南方稀土矿区是世界上主要的离子型稀土矿生产基地,对当地乃至中国都带来了不可估量的经济价值,但是在追求稀土开采的经济效益的同时,由于采矿工艺的不足,产生了一系列环境问题,威胁矿区的生态安全。以赣州岭北稀土矿区为例,基于景观生态安全格局理论及最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance Model,MCR)方法,对矿区的生态源地、生态廊道、生态节点等进行判别与分析,构建了矿区2009、2013和2018年3个年份的景观生态安全格局。结果表明:①稀土矿区的生态源地的斑块面积较小,主要集中于矿区的东西两侧。②在选取年份期间,稀土矿区的生态源地面积、生态廊道、辐射通道及生态节点数量都在不断增加,表明在这9a间,稀土矿区景观生态安全状况得到了一定的改善,但相关部门仍需对稀土矿区的生态安全格局进行进一步的规划和优化。

秦巴山脉区域生态系统服务重要性评价及生态安全格局构建

秦巴山脉地区生态系统的生态安全格局对维护我国中部地区生态系统结构健康、控制生态过程起着关键性的作用,构建合理的生态安全格局是保障该地区生态安全的有效措施。本研究在对秦巴山脉地区水源涵养、物种多样性、生态固碳和土壤保持服务功能重要性评估的基础上,根据这四项生态服务功能在生态资产价值中所占比重赋予权重,结合生态系统敏感性分析结果,采用景观生态的源汇理论,利用热点分析工具识别秦巴山脉地区生态源地。运用最小累积阻力模型识别潜在生态廊道,在此基础上结合区域内河流水系、关键物种分布特征、自然保护区分布等要素形成带状生态廊道和踏脚石生态廊道;最终形成由6大重要生态斑块、10条河流廊道、2条生物通道,以及26处踏脚石廊道组成的秦巴山脉地区生态安全格局。基于生态系统服务功能重要性的生态安全格局构建,是在生态服务现状基础上提出的规划策略,可为秦巴山脉地区国家公园规划布局,区域生态保护规划和生态文明建设提供重要依据。