城市化以及人类活动所造成的土地利用变化严重影响了城市绿色空间生境质量,从而引起了一系列生态环境危机.如何科学合理协调用地建设与绿色空间生境质量的关系是城市可持续发展的重要内容.尽管当前不少学者探究了建设用地扩张强度、景观格局变化、土地利用类型变化等因素对自然生境的影响,但用地紧凑视角下用地规模、形态、强度等方面如何影响生境质量仍少有研究.以武汉市三个建设时期(2005、2013、2018年)为例,首先从生境适宜度与生境承载力视角出发构建生境质量综合评价体系,围绕土地利用强度以及土地功能布局,构建用地紧凑度评价指标体系;其次依据三个时期生境质量的热点分布情况将样本网格划分为生境冷点区、生境热点区以及生境变化区;最后通过相关性与空间自相关分析,探究生境质量与用地紧凑度的相关性及其在空间上的关联格局.结果表明:(1)武汉市用地紧凑变化对生境质量有消极影响,2005年至2018年生境质量由0.624下降到0.578,其时空分异特征明显,在三个时期内均呈现中心低、边缘高的分布特征,总体上退化速度加快,城市生境质量的提升工作效果不显著,城市发展边界是生境质量退化的重点区域.(2)不同区间生境质量受用地紧凑度影响的程度呈现出明显的差异性,生境冷点区受用地紧凑度影响最为显著,生境变化区内其与建设用地密度、居住用地密度、路网密度、土地聚集度、土地利用多样性、公交站点密度等存在较强的相关性.(3)用地紧凑因子均会对周边区域生境质量产生潜在影响,建设用地密度、土地聚集度、土地利用多样性、用地混合度、路网密度五项指标不仅对所处地块生境质量造成影响,还与周围地块生境质量退化有着密切联系,对生境影响范围较广,用地整合度对生境质量影响较小.研究结果对优化用地格局、维持生境高质量、实现用地高效配置、完善绿色空间生态系统具有重要参考意义.

生态足迹是衡量区域可持续发展程度的重要评价指标.运用生态足迹方法,估算西南地区典型资源型城市攀枝花市1995—2013年人均生态足迹及人均生态承载力,并在此基础上通过生态压力指数、单位万元GDP生态足迹以及生态可持续指数对攀枝花市生态可持续利用状况进行评价与分析.结果表明:攀枝花市人均生态足迹上升较快尤其是能源生态足迹,同期人均生态承载力变化趋势较小,人均生态赤字的变化与人均生态足迹的增长具有同步性,从1995年的4.783 hm2·人-1增长到2013的11.74 hm2人-1,人均生态赤字较大;生态压力指数逐年增加,2013达22.15,较1995年增长8.69,生态环境压力较大;单位万元GDP生态足迹随着攀枝花市经济转型,从1995年的6.14 hm2·万元-1下降到2013年的1.72 hm2·万元-1,自然资源的利用率有逐年提高的趋势;但近年来生态可持续指数<0.2,且有下降趋势,其可持续发展程度仍属于强不可持续.

采用生态足迹距离指标方法体系,对2009年至2012年间北京市水果消费的生态足迹距离进行研究.结果表明4年间:跨区转移的生态承载力质量距离,由2009年的11.5×108 t km逐年增加到了2012年的17.01×108 t km,共增加了47.91％;生态足迹距离则相对稳定在886.66 km至1073.55 km之间;人均生态足迹距离,总体上由2009年的4.39×104 km增加到2012年的5.55×104 km,共增加了26.42％.从类别的视角,年均生态足迹距离最大的是香蕉(2072 km),最小的是苹果(476 km);年均跨区转移的生物承载力质量距离,最大的是西瓜(4978×108 kg km),最小的是香蕉(518×108 kg km);而4年平均人均生态足迹距离,最大的是西瓜(17.7×104 km),最小的是香蕉(1.92×104 km).快速城市化阶段的北京,对外生态依赖范围也迅速扩大,并高于人口增加的速率.

可持续能力是城市可持续发展的条件和基础,生态足迹与生态承载力分析是评价城市可持续能力的重要手段.论文以长三角城市群26座城市为研究对象,依据2010年统计数据和土地利用数据,应用生态足迹法计算并比较了26市的生态足迹、生态承载力与生态赤字.通过层次聚类法分析不同城市存在的不同问题, 发掘协同合作的方向.研究结果表明: 2010 年长三角城市群平均人均生态足迹为3.5302 hm2·人-1, 最高城市为马鞍山, 最低城市为芜湖.空间上人均生态足迹较高的地区呈“三角形”分布, 根据不同类型生态足迹的构成可将26 市划分为5 大类, Ⅰ: 能源高消耗型, Ⅱ: 能源与水域高消耗型, Ⅲ: 耕地高消耗型, Ⅳ: 耕地低消耗型, Ⅴ: 消耗均衡型;长三角城市群平均人均生态承载力为0.4906 hm2·人-1, 最高城市为池州, 最低城市为上海.空间上人均生态承载力由低到高呈“扇形”分布, 根据不同类型生态承载力的构成可将26 市划分为4 大类, Ⅰ: 自然资源丰富型, Ⅱ: 建设用地丰富型, Ⅲ: 建设用地和自然资源丰富型, Ⅳ: 资源匮乏型; 长三角26 市所有城市均存在生态赤字, 平均人均生态赤字为3.0396 hm2·人-1, 最高城市为马鞍山, 最低城市为芜湖.空间上呈沿海城市向内陆城市递减分布, 根据不同类型生态赤字的构成可将26 市划分为6 大类, Ⅰ: 能源问题突出型, Ⅱ:能源与水域问题突出型,Ⅲ: 耕地短缺突出型, Ⅳ: 建设用地短缺突出型,Ⅴ: 短缺均一型, Ⅵ: 可持续发展型.我们旨在为制定长三角城市群可持续发展方向和目标提供理论支持.

生态安全已经成为时下研究的热点问题,而生态足迹法(Ecological Footprint)是评价区域生态安全的重要方法之一.然而,目前鲜有应用改良后的生态足迹方法探讨海湾型城市群生态足迹以及生态安全状态的成果.鉴于此,论文以闽三角城市群为研究区,以NPP数据反映现实生物量,采用“国家公顷”实现产量因子区域化,测算2010-2015年的区域生态足迹、生态承载力、生态赤字以及生态压力指数,评价区域生态安全状态.结果表明:2010-2015年间,闽三角城市群的生态足迹快速增长,其中泉州与漳州增长迅速,而厦门则略有下降;区域总体生态承载力缓慢下降;城市群大部分区域呈现生态赤字且越发严重,其中厦门最为严重,泉州次之,漳州相对较轻;城市群生态压力指数持续增长,生态安全等级升高,与生态赤字情况总体相符,生态安全问题亟需解决.有助于拓展与丰富生态足迹与生态安全研究的视角与案例,并为城市群可持续发展提供科学依据和决策支撑.

当前我国经济的快速发展和生态环境之间的矛盾日益显著,不利于城市可持续发展.生态足迹目前已成为普遍接受的可持续发展指标,选定生态足迹改进方法——能值生态足迹模型,以城市化地区厦门市为研究区进行计算分析,以期发现快速城市化过程中可能面对的问题.首次计算分析了厦门市1980年至2010年的能值生态足迹动态变化,并对其可持续发展进行了评价.结果表明,30年间厦门市人均生态足迹需求从1980年的8.6 ghm2持续增长至2010年的52.8 ghm2,而供给方面的人均生态承载力却从1980年的181.2 ghm2持续下降为47.5 ghm2,2009、2010年该市由生态盈余转为生态赤字.同时,从生态足迹组分及其比例来看,30年间化石燃料用地和建设用地的生态足迹增长迅速,二者对厦门市人均能值生态足迹变化贡献最大,并且成为2000年后总体足迹中所占比例最大的组分,各自占比超过20％.结果分析显示,厦门市开始面临逐渐加重的生态环境压力,需要开始重视其可持续发展.因此调整厦门市的产业结构和控制城市化发展非常必要.一方面,应该降低第二产业的比例,降低对化石能源的使用,同时促进第三产业的发展和第一产业的现代化,以此为城市提供更多的资源供给并降低资源需求,特别是化石能源的需求.

基于生态足迹理论和计算方法,对舟山群岛新区1993—2012年的人均生态足迹、人均生态承载力和人均生态赤字进行计算分析,并通过生态多样性指数和发展能力的计算,对舟山群岛新区进行可持续发展评价研究.结果表明:(1)20年间,舟山群岛新区的人均生态足迹不断增加,处于生态赤字状态且不断波动,作为海岛型城市,其生态承载力和生态赤字的大小受当年水质优劣和消费结构的影响.(2)舟山群岛新区目前处于不可持续发展状态,但生态足迹万元GDP不断减小,说明其资源利用效率在不断提高.舟山群岛新区海岛城市背景特殊,要通过水域环境的保护、改变能源消费方式等提高其生态承载力,增强可持续发展能力.

拉萨河流域是西藏自治区的政治、经济和文化中心,拉萨河生态环境保护状况对维持流域生态安全至关重要.近年来,拉萨河流域内经济快速发展,工业废水和生活污水排放量增加,成为威胁河流水质的潜在因素.明确拉萨河河流水质现状,核定水域的水环境承载力,对于未来拉萨河河流管理和经济规划均具有重要意义.基于河流断面、流量、水位和水质现场监测,污染物排放、水文和水质历史资料收集等工作,利用MIKE11模型,对拉萨河城市段干流水动力和水质进行了模拟,依据国家标准和规范计算了拉萨市干流河段水环境容量.计算结果表明:(1)拉萨市干流河段化学需氧量COD容量较小,氨氮NH4-N具有较大容量:上游达孜断面按照地表水Ⅱ类水体要求的浓度标准限值输入时,拉萨市干流段COD容量约为3461 t/a、NH4+-N容量约为602 t/a;若上游达孜断面按照2017年5月1日-2017年5月30日连续30日测定月均值输入,则拉萨市干流河段COD容量约为797 t/a、NH4+-N容量约为1145 t/a.(2)对拉萨市干流河段水环境容量影响较大的因素主要有气候变化、水利水电工程运行调度、上游来水水质和河流自净能力:2014年以后拉萨河流域的暖干化趋势,很可能带来枯水期流量降低,从而改变水环境容量计算中的设计水文条件,使水环境容量降低;拉萨河沿岸灌区取水,旁多水利枢纽、直孔电站运行调度也是影响下游水环境容量的重要因素;流域内草甸、湿地生态系统有机质和养分在气候暖干化背景下加速矿化,可能是造成上游水体中COD浓度较高的重要原因.(3)为加强拉萨河流域水环境管理,应加强上游草甸和湿地水环境效应监测、完善城市污水处理厂及配套设施.

城市系统与区域生态系统间存在着复杂的相互影响,分析二者的交互耦合关系,可以客观地反映区域生态协调发展程度,为区域城市化发展提供科学依据.在修正城市生态足迹模型的基础上,计算了2000-2015年昆明市三维生态足迹动态,并建立了城市化综合评价指标体系,探讨生态足迹模型变化的驱动因子,构建城市化与生态耦合模型并测算其协调度.结果表明:过去15年间,昆明市土地利用类型的流转加剧、建设用地比例提升、经济增长和社会进步指标反映出城市化水平逐年提高:自然资源消耗增加和污染排放加剧使得人均生态足迹逐年上升.研究初期,人均生态承载力下降态势明显,后逐渐有所上升,生态赤字逐年减小,资源压力有所减轻.生态足迹广度基本不变、生态足迹深度先上升后下降、资源的利用效率逐年增加,其主要驱动因素在于社会层面的高质量城市化发展与经济产业结构调整.昆明市生态足迹与城市化耦合水平及协调度均呈逐年稳定上升,于2015年基本过渡到协调阶段;生态承载力与城市化耦合水平及协调度均呈波动上升态势,这与城市化负向作用逐渐积累、集中凸显相关.总体上,昆明市城市化进程中,需要提升城市化发展质量,管控城市扩张规模.

生态足迹分析法能够通过计算生物生产性土地和水域的产量,估算人类对自然资本的消耗和自然资本的供给情况,进而对区域发展的可持续发展状态进行定量评估.在改进国家公顷生态足迹模型的基础上,对江苏省及其13个地级市生态足迹盈亏进行测算,进而揭示其空间演化特征.研究结果表明:(1)2015年江苏省的人均生态足迹为1.7890 hm2/人,人均生态承载力为0.2991 hm2/人,生态赤字为-1.4899 hm2/人,万元GDP生态足迹为0.2033 hm2/万元;(2)地级市中,人均生态足迹上,常州市最高为2.9317 hm2/人,宿迁市最低为1.7348 hm2/人;人均生态承载力上,盐城市最高为0.6111 hm2/人,苏州市最低为0.0812hm2/人;人均生态赤字上,常州市最高为-2.8115 hm2/人,盐城市最低为-1.1503 hm2/人;万元GDP生态足迹上,宿迁市最高为0.3956 hm2/万元,无锡市最低为0.1651 hm2/万元;(3)江苏省及其苏南、苏中地区的人均建筑用地生态足迹和化石能源用地生态足迹所占比例较大,苏北地区人均耕地生态足迹和草地生态足迹所占比例较大;(4)人均生态足迹和生态赤字在空间分布上较为一致,呈现出南高北低的特征,而人均生态承载力呈现北高南低的分布特征;万元GDP生态足迹空间分布北高南低,整体上与人均地区生产总值成反比.研究结果能够为江苏省区域协调发展、生态文明建设提供理论指导和定量参考.