在快速城市化背景下,以协调城市快速扩张与资源环境保护的突出矛盾为出发点,引入城市开发边界概念,在明确城市开发边界内涵的基础上,选择浙江省义乌市作为典型案例,运用生态红线判别法、生态敏感性评价划定生态本底边界,作为生态基本约束区;运用MCE-CA模型对2020年城市扩展进行模拟研究,并与生态敏感区进行互动调整,界定出城市开发边界和弹性控制区.结果表明:研究区生态本底边界外生态约束区总面积为385.2 km2,是城市发展建设的生态安全警戒线;城市发展边界总面积为163.3 km2,是现时可进行建设的空间界限,同时又能满足未来发展建设的区域;在生态本底边界与城市发展边界之间的区域是弹性控制区,允许城市开发活动在此区域进行,但建设规模不得超过城市发展边界总面积的8.5％.从边界的刚性与弹性结合角度划定城市开发边界,有利于引导城市空间有序发展,为我国城市开发边界的合理管控提供参考和借鉴.

生态系统服务是区域生态安全的底线,科学评估其价值变化是合理规划区域土地利用和构建生态安全格局的重要基础,既有研究尚未综合评估多种生态系统服务来判定区域生态基底,目前开展的静态评价也难以反映区域生态安全格局动态变化过程.以辽宁沿海地区——瓦房店市为例,综合运用CASA、RUSLE等模型,并结合生态经济法对2000年和2014年生态系统服务价值进行了科学评估,并依据评估结果构建研究区两期生态安全格局.结果 表明:①14年间,除营养物质循环变化不明显外,其余各项生态系统服务价值均呈现不同幅度的损失,其中以水源涵养价值下降趋势最为明显.各土地利用类型来看,林地生态系统服务价值损失达8.74亿元,占损失总量的40％,为各地类之首;②两期单位面积生态系统服务价值均呈现出水域(含海域)高于陆地,山地高于平地的空间分布,且这种不均匀分布趋势在2014年更为明显;③两期生态源地面积分别为1111.40km2和356.96 km2,生态廊道总长度分别为136.63 km和231.43 km,呈环状分布于源地之间的生态系统服务价值高值谷内.生态系统服务价值的损益情况可对区域生态安全格局构建产生重要影响,研究结果可为瓦房店市城市开发边界与生态保护红线划定提供科学参考.

城市开发边界的合理划定对引导城市空间有序增长、保障城市空间健康发展具有重要作用.本文以南昌市为研究区,从土壤侵蚀、生境、地质灾害和水资源4方面进行生态敏感性评价,同时,基于CA-Markov模型和南昌市2000、2010和2015年土地利用数据对2020年城市扩张进行模拟;结合南昌市未来发展定位,对两方面成果进行空间决策分析;通过两者的动态协调,提出一种综合生态保护和城市发展的新型城市开发边界划定方法.结果 表明:南昌市生态整体属于中度敏感,基于CA-Markov模拟得到的城市建设用地规模为1239.67 km2,超出规划的建设用地指标(1201.65 km2);但是,将生态敏感性评价结果与扩张模拟结果叠加,并进行动态调整,最终获得调整后的建设用地规模为1193.15 km2,符合规划要求.从保护与发展的协同视角出发,不仅可以保护生态空间,而且有利于引导城市空间有序增长、保障城市空间的健康发展,是实现城市合理开发与生态保护双赢的重要途径.

在快速城镇化背景下,构建生态安全格局并探讨城镇用地扩展格局已成为保障区域生态安全和缓解生态保护与土地开发矛盾的重要手段.以闽三角城市群为例,基于景观安全格局原理和ArcGIS空间分析法,从综合水安全、生物保护安全、地质灾害安全以及游憩安全四个方面叠加构建“底线安全格局-缓冲安全格局-最优安全格局”三种不同安全水平的综合生态安全格局;然后结合SLEUTH模型,将不同生态安全格局情景作为约束条件融入其排除图层,对研究区2015-2030年的城镇用地空间扩展进行多情景模拟.研究表明:①底线安全格局、缓冲安全格局以及最优安全格局的面积为9305.51、7576.28、3482.73 km2,分别占闽三角城市群总面积的36.89％、30.03％、13.81％;②三种生态安全格局情景模拟下城镇用地均呈增长趋势,但增长速度均小于历史用地的增长速度,高安全格局约束下的新增城镇用地面积和增长速度均最小,表明将生态安全格局作为城镇发展的约束条件,在城镇土地开发中能够增强对生态空间的保护力度,维护区域生态安全,控制城镇蔓延.相关研究成果可为城镇开发边界管控与国土空间规划的编制提供技术支撑与决策辅助.

随着环境问题日益突出,生物多样性也面临着挑战.广东省丰富的水土资源孕育了大量的生物物种,然而快速的城市扩张又对生物多样性的保护带来了一定的压力.明确广东省生物多样性保护空缺,以便在未来城市规划布局中更好地实施保护,缓解城市发展与生态保护之间的矛盾.空间分布格局是生物多样性保护规划的基础,本文以全国第二次陆生野生动物资源调查鸟类数据为基础,基于MaxEnt模型进行空间化(空间分辨率为100m×100m),通过识别热点地区,并与现有国土规划中三条管控线对比,识别保护空缺.本文主要有以下结果:(1)广东省建模鸟类共有13目45科173种,其空间丰富度格局主要呈三片区分布:①南岭片区;②粤东片区;③江门、阳江、云浮片区;(2)影响鸟类空间格局的环境因子在不同物种间差异明显,总体来看土地利用类型、高程、年均温度差等因素占主导地位;(3)保护鸟类与全部鸟类的热点地区分布相似,但空间上更为聚集,两者的空间重叠率达63.0％,主要分布于南岭片区、粤东片区;(4)留鸟类和迁徙鸟类的热点地区存在明显空间差异,重叠区域仅25.3％,留鸟类分布相对靠北而迁徙鸟类相对趋南;(5)鸟类热点分区统计对比中,与永久基本农田的重叠率明显高于生态保护红线,极少量分布于城镇开发边界内部,全部鸟类、保护鸟类、留鸟类、迁徙鸟类均存在明显的保护空缺.本研究得到了精细尺度下鸟类多样性空间分布格局与保护空缺结果,为城镇开发边界、永久基本农田、生态保护红线三条控制线内的生物多样性分区保护、管控政策实施提供了有效支撑,为广东省的生物多样性保护、生态规划调整提供了有益参考.

陆地生态系统碳储量作为全球碳循环研究的基础,与土地利用变化密切相关.生态保护-永久基本农田-城镇开发边界红线(简称"三线")是国土空间规划的核心,能较好地约束土地利用,进而对碳储量造成影响.以武汉城市圈为例,采用Markov-FLUS耦合模型模拟"三线"约束下的土地利用变化情景,并运用InVEST模型定量研究不同情景下土地利用变化对碳储量的影响.结果表明:①2000-2015年武汉城市圈耕地、林地、草地和未利用分别减少了 1267.582、112.703、24.896、42.14 km2,建设用地和水域分别增加了 1092.282 km2和355.039 km2.2035年"三线"约束情景下耕地减少面积小于自然发展情景,林地实现了增长,新增建设用地被引导至城镇开发边界红线内聚集.②2000-2015年武汉城市圈总碳储量呈连续递减势态,其中武汉市碳储量减少量最大."三线"约束情景下碳储量和地均碳密度下降幅度明显变小,武汉市碳储量减少量仅为自然发展情景的44.89％.③耕地-建设用地之间的转换是引起碳储量剧烈变化的主要原因,土地利用强度与碳储量呈显著负相关,较低强度带的碳储量最高.因此,"三线"约束下的武汉城市圈土地利用能合理统筹布局生态-农业-城镇等功能空间,减缓碳储量的损失,对区域国土空间优化具有重要意义.

社会经济代谢是指由于人类活动导致的物质和能量在社会经济系统内部和边界上的迁移和转换.社会经济代谢研究已经成为产业生态学的核心领域.本文结合典型案例介绍了社会经济代谢研究的内涵和基本步骤,总结了社会经济代谢研究的主要发现:提供了追踪物质在社会经济系统的来源、去向和流动路径的方法与模型;揭示了物质材料及其社会经济代谢过程对现代化生产和生活方式的支撑作用;阐明了人类活动驱动与物质代谢相关的生态环境问题的机制;提供了评估资源利用效率、资源供需趋势和城市矿产开发潜力的模型与基础数据.最后指出了社会经济代谢研究的发展方向:增加研究对象并深化对每种对象的研究精度;拓展或细化研究系统的时空边界;引入并融合新的数据来源和研究方法;将社会经济代谢中的物质流对接到与其相关的生态环境影响;建立可共享、可拓展、可累积的数据平台.

长江经济带已成为我国推进绿色发展的重要阵地.基于主体功能区视角,构建以水系统为纽带的长江经济带绿色发展评价指标体系,采用综合加权法、空间自相关、耦合协调度模型等方法探究2018年长江经济带130个城市绿色发展及各子系统耦合协调水平的空间格局,并对绿色发展的问题区域进行分类识别.结果表明:(1)长江经济带绿色发展水平呈由下游、中游至上游递减趋势;各主体功能区绿色发展指数表现为优化开发区＞限制开发区＞重点开发区.(2)绿色发展各子系统耦合协调度值位于0.365-0.656之间,多处于濒临失调和勉强协调的临界区间,耦合协调水平整体偏低.(3)从长江经济带整体来看,长江中上游地区绝大部分城市绿色发展主要受资源利用和产业发展水平偏低,及由此带来的生态和生活问题限制,且长江中上游地区各省会或直辖市对区域内其他城市绿色发展带动能力不足.从主体功能区视角来看,优化开发区以生态问题为主,仅上海和嘉兴两市;重点开发区以生态和生产问题为主,集中于武汉都市圈和成渝双城经济圈内部;限制开发区以生产和生活问题为主,主要位于省际边界型城市地区.最后综合问题识别结果,分别对长江经济带各主要问题区域绿色发展路径提出具体对策建议.