基于微生物完整性指数的水生态系统健康评价——以武汉市东西湖区湖泊群为例

在基于生物完整性指数(IBI)的生态系统健康评价中,通常会采用鱼类、底栖生物、着生藻类作为指示物种.然而,随着生态退化影响下生产者和消费者的数量锐减,可获得用于评价样本的数量越来越少,这就使得上述指示物种作为健康评价指标的可应用性大大降低.以武汉市东西湖区5个湖泊为研究对象,利用环境DNA(eDNA)技术监测的水体微生物数据,建立微生物完整性指数(M-IBI)评价方法.综合水质和实地生境条件对采样点健康状况进行评分和比较,选择甘家教湖的5个采样点作为参考点.结合遴选的6个重要的生物指标,构建了生态系统健康评价打分方法.研究结果显示在全部19个采样点中,7个健康等级为健康,占36.84%;8个健康等级为亚健康,占42.11%;4个健康等级为一般,占21.05%,甘家教湖和杨泗泾湖所有采样点均为健康水平.评价结果合理地反映了不同湖泊的健康状况,说明基于eDNA的M-IBI方法在受损湖泊水生态系统健康评价中具有广泛的应用潜力.

重庆市城镇化与生态系统健康的时空耦合特征

[目的]研究山地城市城镇化与生态系统健康的时空交互耦合特征以及生态系统健康与城镇化之间的复杂关系,为该地区城镇的科学管理与可持续发展提供科学依据。[方法]以山地城市重庆市为例,运用熵值法和活力—组织力—弹力—服务模型(V-O-R-S)分析了城镇化与生态系统健康亚系统的时空演变特征,探讨2000—2020年重庆市城镇化与生态系统健康亚系统间交互耦合关系的机理。[结果]①2000—2020年重庆市综合城镇化水平呈逐年上升的趋势,但仍存在空间发展不均衡的问题,核心带及低值区均受地形起伏影响显著;②2000—2020年生态系统健康指数一直处于适中状态,城镇化发展迅速的区域生态系统健康状况恶化显著,植被覆盖度较高的渝东南与渝东北生态系统健康状况良好。[结论]城镇化与生态系统健康亚系统间的交互耦合关系呈上升趋势,但是目前未达到高度协调阶段,仍有矛盾存在。重庆市要实现高质量且可持续的发展,仍需走绿色发展路径,解决时空不均的问题。

“同一健康”框架下的城市环境微生物及其优化设计

【目的】影响城市健康的生态要素除了可见的动植物和水体等构建的绿色和蓝色空间之外,尚有肉眼看不见的微生物世界。在“同一健康”框架下探索城市微生物环境的重要性,旨在为健康城市规划提供新的优化设计思路。【方法/过程】首先阐述“同一健康”和城市微生物的关系;其次探究城镇化对环境微生物的影响以及环境微生物与人体健康的重要联系;最后提出健康城市环境微生物的优化设计思路。【结果/结论】微生物通过影响人居环境和人体微生物的组成和多样性影响人体健康。城镇化将减少环境微生物多样性,引起人类微生物的失衡,导致人类过敏性炎症的多发和其他相关疾病;调节环境微生物的多样性和特定菌种的丰度,可以改善人体健康。未来健康城市的空间设计需要充分考虑微生物要素,研究城市空间对微生物组成、多样性及其时空分布的驱动机制,从而通过空间规划设计优化城市微生物生态系统,实现人与自然的和谐共生。

城市生态系统健康与耦合协调度评价——以长沙市为例

城市生态系统健康是城市综合发展过程中对生态环境所产生影响的反馈。目前对于此类型的评价模型和方法较成熟,但是缺乏一套相对完善的评价指标体系。本文根据自然—社会—经济复合生态系统理论构建长沙市生态系统健康评价指标体系。结合大数据和传统数据,用基于熵权的模糊综合法对2010—2020年期间长沙生态系统健康和整体协调度进行评价。研究结果表明:1)2010年芙蓉区城市生态系统健康隶属等级最高,为0.55。望城区耦合协调度水平最高,为0.721。2)2020年芙蓉区城市生态系统健康隶属等级最高,达到0.564且协调水平最高,为“良好协调”。3)2010—2020年期间,长沙市各区的生态系统健康均得到改善提高,但是耦合协调度等级变化较大。

基于主成分分析法的北京市城市生态系统健康评价研究

城市生态系统由环境、社会文化、经济三方面组成,城市生态系统健康决定居民生活质量,是人类生活的重要依靠。通过近五年北京市官方统计数据,选择城市数据多项细分指标,利用主成分分析法进行降维,得到城市生态系统健康评价体系,对北京市生态系统的健康和发展做出全面评估,提出针对建议。结果显示,北京市城市生态系统健康综合得分五年来总体发展稳步向好,各方面发展均衡,在未来管理模式上应注重经济与生态环境的协调发展。

基于城市森林生态系统健康评价的郑州市土地利用规划研究

将城市森林生态系统健康评价纳入土地利用规划,对实现城市生态系统的良性循环具有重要意义。以郑州市为研究区域,基于2009年和2019年两期土地利用数据,使用CA-Markov模型预测了4类发展情景下郑州市2029年的土地利用情况,通过构建耦合城市生态系统服务的城市森林生态系统健康评估体系,对4类发展情景下的城市森林生态系统作健康评价,以此讨论最优土地利用策略。结果显示,生态城市建设情景下的城市健康值较2019年增加了19.01%,增幅最大;快速发展情景下的城市健康值则降低了17.03%,降幅最大。此外,城市核心性斑块的数量和面积对城市森林生态系统健康产生了显著影响。为实现最大化的林地扩张收益和有效提升城市森林生态系统的健康水平,可采用在高增量生态廊道和潜在生态廊道处增加林地建设的土地利用规划策略。

上海城市生态系统健康评价

从城市生态系统健康的内涵出发,采用压力、状态、响应机制构建出城市生态系统健康指标体系框架;运用主成分分析确定出主要指标及权重;针对目前此类研究中指标评价标准的不确定性问题,建立模糊优选评价模型,从时间纵向上判断城市生态系统的走势;利用所建立的评价方法,以上海城市生态系统为例,最终筛选出3大类25项敏感性评价指标体系进行评价。评价结果表明:1996-2002年,上海城市的生态系统健康指标由0.37缓慢上升至0.46,表明上海城市自然生态环境与社会、经济发展的协调性在逐渐加强,但健康改善的程度并不显著,部分指标有所恶化,与2005年城市规划目标值0.72相比,系统现阶段离社会期望值还有很大的差距。

城市生态系统健康评价初探

采用生态系统健康的理论与方法来分析城市生态环境问题具有较强的理论意义和现实意义.着重探讨城市生态系统健康评价方法,提出完整的评价指标体系,建立模糊评价模型;并以广州市为例,北京、上海为参比城市,对3城市的生态系统健康状况进行了比较评价,明确广州市的生态系统健康状况及其制约因子,为广州城市生态规划提供可靠的背景状况和研究依据.

城市病诊断与城市生态系统健康评价

在总结国内外城市病现象和病因的基础上,提出了城市生态系统健康的五大功能,即承载力、支持力、吸引力、延续力和发展力,概括为CSAED模型,分析了与此相对应的限制城市功能的瓶颈因子,将城市病的各项病征与城市功能相联系,并以此为基本框架,构建了城市病诊断和城市生态系统健康的评价体系。基于城市生态系统的发展目标,将梯度型隶属度函数、改进均方差法、加权欧氏距离算法等进行综合集成,建立了一套便于推广比较的城市生态系统健康评价模型算法。以北京市为案例,进行了城市病的单因子诊断和城市生态系统健康评价,计算了北京市1999-2005年的城市生态系统健康指数,并分析了北京市发生城市病的原因、城市病所处的阶段等。研究对于我国城市病诊断与解决,以及城市生态系统健康评价具有重要参考意义。

城市生态系统健康综合评价

生态系统健康是生态学领域的研究热点之一.文中提出了对城市生态系统健康概念的理解;从状态空间的角度,解释了城市生态系统健康的内涵,并以此为基础,提出了目前研究中存在的不足;从复合生态系统的角度,提出了一种新的城市生态系统健康评价方法———综合评价方法;构建了城市生态系统健康综合评价模型,并将该方法应用于佛山市城市生态系统的健康评价.结果表明,在研究时段内,佛山市城市生态系统健康水平逐年上升;综合评价方法不仅能反映城市整体健康状况,而且能辨别各子系统的相对健康水平,具有一定的理论价值和可操作性.

基于熵权的模糊物元模型在城市生态系统健康评价中的应用

鉴于城市生态系统健康概念的模糊性和单项指标评价结果的不相容性,将熵值理论与模糊物元建模相结合,建立了基于熵权的城市生态系统健康评价模糊物元模型,避免主观判断城市生态系统健康标准的不确定性。应用信息熵所反映数据本身的效用值来计算指标的权重系数,能有效避免权重分配困难的问题。并将该模型应用于重庆市主城区在某一段特定时间内（1997~2004年）的生态系统健康评价,评价结果表明：8年来重庆市主城区城市生态系统健康状况从好到坏的排序依次为：2004,2003,2002,2001,2000,1999,1998,1997,表明重庆市主城区自然生态环境与社会、经济发展的协调性在逐渐加强。

基于突变级数法的厦门城市生态系统健康评价

针对港湾地区城市发展进程中的快速、大规模变化等特征,采用突变级数法对厦门市生态系统健康(1996～2006年)进行了定量评估和动态趋势分析。该方法很大程度上避免了人为制定权重的主观性,同时避免了主观判断健康标准的不确定性。研究结果表明:(1)厦门城市生态系统健康趋势走线第1个拐点出现在1999年,主要反映出大范围、高强度的填海造地,破坏森林植被等生态干扰远远超过了生态系统自身的修复能力;(2)厦门城市生态系统健康趋势走线第2个拐点出现在2001年,主要受其海湾型生态城市重大战略转变的影响;(3)突变级数法捕捉到了快速城市化背景下,厦门生态系统短期、快速的突变过程,更为客观地揭示出其生态系统健康演变的规律。

基于能值分析的城市生态系统健康评价--以包头市为例

城市生态系统健康是城市生态学界近年来的研究热点和前沿。采用能值评价方法,结合城市生态系统作为复合系统所具有的生态服务功能,明确提出基于能值进行城市生态系统健康评价的理论框架和技术路线,得出表征城市健康程度随时间的变化走向和比较意义。针对城市生态系统健康表征特性,采用4个要素,即活力（V）、组织结构（O）、恢复力（R）和服务功能维持（F）,构建了评价城市生态系统健康的新的能值指标——城市健康能值指标（EUEHI）,并将EUEHI应用于包头城市生态系统健康评价中,并比较了其他5个城市的EUEHI。结果显示2000~2004年包头健康程度总体呈现上升状态,健康等级不断提高,但同中国其他城市之间尚有距离,健康程度仍处于较低水平。这说明近几年包头重视改变资源结构和利用效率,使得城市生态系统在生态系统服务功能维持方面得到不断改善。同时,包头作为老工业城市组织结构尚不完善,环境负荷大,生态系统承载力逐年降低,因此仍需从降低环境胁迫入手,逐步降低城市生态系统干扰,使其恢复力得以提高,增加系统反弹恢复的容量,使之恢复维持结构与格局的能力,实现城市健康和谐发展。

一种城市生态系统健康评价方法及其应用

将健康概念引入城市生态系统研究,从复合生态系统角度评价和辨析城市生态环境问题,为生态城市建设提供决策依据极具现实意义.基于城市复合生态系统健康内涵,提出用距离指数和协调指数表征系统发展水平和协调状况,构建整合距离指数和协调指数的城市生态系统健康评价模型,并设定了城市生态系统健康状态的评价标准,建立城市生态系统健康评价指标体系.对宁波的实例分析揭示了宁波城市生态系统健康特征和地域空间分布,表明模型能够很好地辨识城市生态系统的复合特征和地域空间特征,指示城市生态规划和建设的重点行动领域,为城市实施可持续发展战略提供决策依据.

基于属性理论的城市生态系统健康评价——以重庆市北部新区为例

确定了城市生态系统健康评价指标体系,提出了基于属性理论的城市生态系统健康评价模型及评价方法。以重庆北部新区为对象,运用该模型和方法对重庆北部新区生态系统健康现状进行了评价。结果表明:重庆北部新区城市生态系统现状属于一般健康类;基于评价结果识别健康限制因素,提出了生态系统健康调控措施。

基于熵权的北京城市生态系统健康模糊综合评价

采用基于熵权的模糊数学评价方法,借助于相对隶属度的概念评价了北京城市生态系统在某一特定时间内(1996～2003年)的相对健康状态.方法避免了主观判断城市生态系统健康标准的不确定性.评价结果表明:(1)1996～2003年,北京市相对健康状态整体呈上升趋势,最优年为2003年,最差年为1996年;(2)按照最大隶属度原则,人类健康要素的最大隶属度0.967(2002),生物群落的最大隶属度1.000(2003),社会的最大隶属度1.000(2003),经济的最大隶属度0.938(2003),人工环境的最大隶属度1.000(2003),自然环境的最大隶属度0.795(1998),自然与社会经济的相互作用的最大隶属度0.916(2002),对区域的影响的最大隶属度1.000(1996).各评价要素的最大隶属度主要集中于2003年,其概率为37.5%.

基于能值-生命力指数的城市生态系统健康集对分析

综合考虑城市的生命体特征及物质能量代谢层面因素,依托城市生命力指数框架,结合能值指标,构建城市能值-生命力指数,以全面反映城市生态系统健康状况.引入集对分析这种不确定理论与方法,比较城市生态系统相对健康状况.采用基于集对分析的城市能值-生命力指数综合评价模型及信息熵权重,比较北京、上海、武汉、广州等16个城市的生态系统相对健康状况,结果表明,厦门、青岛、杭州、上海、北京健康水平相对较高,而乌鲁木齐、成都、哈尔滨健康水平相对较低,其他城市则为中等水平。

城市生态系统健康评价方法及其应用研究

通过定性和定量分析建立了一套相对完整的评价指标体系,采用因子分析法赋予指标权重,应用模糊数学方法构建评价模型,并对重庆市城市生态系统健康状态进行了实例研究.结果表明,重庆生态系统健康在结构功能方面属于病态;可持续利用能力和动态变化方面属于亚健康状态,城市生态系统健康综合状况属于亚健康状态.以北京、天津、上海作为参比城市进行了对比评价,得出北京、天津和上海也均处于亚健康状态的结论;但4个城市生态系统整体健康状况排序为:上海、北京、天津、重庆.通过此评价,明确了重庆城市生态系统健康的状况及其影响因子,了解了重庆与其它3个直辖市的健康差距,为重庆城市生态规划与保护提供科学依据.

基于生命力指数与集对分析的城市生态系统健康评价

鉴于城市生态系统的生命特征,引入城市生命体概念,构建包括生产力、生活态、生态势和生机度的城市生命力指数,分别针对经济子系统、社会子系统、自然子系统及生态调控子系统来综合反映城市生态系统健康状况。引入集对分析这种不确定理论与方法,在充分考虑城市生态系统健康不确定性与相对性的基础上,构造各被评价城市与最优评价集的相对贴近度,开展城市生态系统相对健康状况比较研究,以促进城市生态系统健康水平的整体提升。利用基于集对分析的城市生命力指数综合评价模型及信息熵权重,比较了北京、上海、武汉、广州等16个城市2005年的生命力指数相对状况,结果表明:2005年,厦门、上海、北京、青岛等城市的生命力指数处于被评价城市中相对较高等级,即城市生态系统健康状况较优;而重庆、西安、银川、哈尔滨、成都等城市处于相对较低等级,即城市生态系统健康状况较劣。