生态补偿对维护生态系统服务功能、促进区域绿色发展具有重大意义.本研究提出基于水资源格局和保险增益的区域横向生态补偿标准模型,用于解决研究区补偿方式单一、补偿效率低下的问题.以京津冀地区为例,分析研究区2000-2019年水足迹和水资源生态承载力情况,同时依据生态保护投入成本和分摊系数明确补偿主客体和水足迹补偿额;引入保险定价模型厘定生态保险费率,确定保险补偿额及生态补偿标准,测算了不同类型的生态系统服务价值.结果表明:2000-2019年,京津冀地区整体处于水生态赤字状态,农业水足迹占比高达94.5％;从补偿主客体来看,京津两地作为补偿主体,平均每年应分别向河北省支付水足迹补偿额4.02亿元和3.96亿元;河北省应获得保险费率为1.4％的生态保险金额2.28亿元,平均每年应获得京津两地支付生态补偿标准8.10亿元;水文调节为区域核心生态系统服务功能,多年平均价值为1879.74亿元.引入生态保险机制,对研究区构建横向生态补偿机制、完善生态系统服务功能以及提升生态系统服务价值具有重要的战略意义.

以黄土高原水文过程为主线,围绕水资源短缺、水量分布不均衡、水文过程的复杂性和非稳态等特性,梳理了黄土高原水文过程的主要现状及研究进展,包括水资源分布、水量平衡和水文循环等过程;融合生态水文尺度效应,从土壤、微生物、植物冠层、坡面、流域和景观等方面归纳和总结了黄土高原生态水文过程;针对该区生态水文过程的时空异质性,提出未来更需要通过多学科交叉与融合手段,加强宏观与微观过程的集成与联网研究;采用多尺度、多要素、多时空的综合观测与模拟手段,定量重要生态功能区水分承载力及生态阈值;从生态学和水文学方面揭示不同时空尺度下水分转移与分配特征;为解决黄土高原水资源的宏观调控与最优分配模式提供理论基础.

水资源承载力是社会经济稳定发展所能支撑的最大可利用的水资源.在对山东省水资源现状进行调查和统计的基础上,选取人均水资源量、水资源利用率、供水模数、降雨量,人均GDP、人口密度、人均生活用水量、万元GDP用水量、万元工业产值用水量、万元农业产值用水量,耕地灌溉率、生态环境用水率、森林覆盖率共13个主要影响区域水资源承载力的因素作为评价因子,应用模糊综合评判模型对山东水资源承载力现状进行评价.结果表明:山东省水资源综合评价结果a值在2001-2009年间低于0.6,2010-2015年间高于0.6,表明山东省水资源承载力总体得到了提高;另外2001-2015年间,大部分年份的a值小于0.6,个别年份低于0.4,年际变化相对较大,可见山东省水资源承载力水平总体较弱,年际变化较大.

湿地是自然界生物多样性最丰富的生态系统之一,与社会发展和人类福祉息息相关.近年来,由于全球气候变化和人类活动的过度干扰,湿地正面临着面积萎缩、功能减弱、多样性降低等诸多问题,湿地退化已经成为制约区域可持续性发展的重大阻碍.伴随着生态文明建设逐渐成为中国特色社会主义建设的重要支柱,湿地生态修复工作得到前所未有的制度保障.深入剖析湿地属性,结合政策保障,有针对性的提出湿地保护与修复的治理措施,对区域的生态环境建设和可持续性发展具有重要意义.选择国家级新区-雄安新区的水命脉-白洋淀湿地为研究对象,在深入剖析其生态属性和已存在的生态问题的基础上,结合生态修复的原则、方法和步骤,提出生态修复与保护的可行性策略.研究结果表明,白洋淀本质是典型的湖泊湿地,同时兼具沼泽湿地特征,由于人类活动的剧烈干扰,白洋淀有向沼泽湿地逆向演替的变化趋势.湿地内存在面积萎缩、水资源量短缺、水环境污染问题突出及生物多样性减少等生态问题.本研究建议:为顺利建设雄安新区,首先,白洋淀湿地在算清“水账”、“污账”和“生态账”的前提下,进一步加强流域水资源调配,科学确定白洋淀湿地最佳水位,恢复淀区水量;其次,通过使用清洁生产技术和限制高排污企业建设等措施,加强污染防治,恢复湿地水质;最后,依据生态承载力理论,划分白洋淀流域的生态功能红线、环境质量红线和资源利用红线等国家生态保护红线体系,为尽快恢复湿地结构与功能提供制度保障.

在分析2000—2014年全国地级及以上城市的人口城市化速度和建成区面积城市化速度的基础上,评价了城市化发展与城市规模、资源、环境、经济、社会等相关指标的关系,明确了影响中国城市化速度区域差异的关键因子.结果表明:①人口平均年增长率的范围在-2.18％—6.74％之间,均值为1.06％;建成区面积平均年增长率的范围在0％—15.00％之间,均值为5.35％.建成区面积城市化速度总体上远高于人口城市化速度,不利于集约型和节约型社会建设.②西北地区和华北地区的人口城市化速度较快,主要受到资源因素尤其是水资源的影响;华东、西南和中南地区的建成区面积城市化速度较快,主要受到地理因子的影响,具有地理区位优势地区(东南沿海)的城市化速度较快.但长此以往,将会造成东南地区的资源(尤其是土地资源)紧张及环境污染的加重,不利于城市的可持续发展.因此,在城市化发展的过程中,应该遵循集约、紧凑的发展理念,不仅要考虑每个区域的资源环境承载力,也要提高资源开发利用和输送调配的效率,减小对资源的浪费和生态环境的破坏.

水资源是一切生物赖以生存和不可替代的基本自然资源,生态需水在维持流域生态系统平衡和生态承载力可持续性方面扮演着极其重要的角色,干旱区内陆河流域尤为突出.以疏勒河流域和其所辖县区为不同尺度区域,利用LandsatTM/ETM+/OLI遥感数据(30 m分辨率),解译该流域近20年5期土地利用数据,同时在收集和整理流域多年水文水资源基础数据的基础上,以流域生态需水为研究主线,运用多学科方法和原理,结合遥感技术、GIS技术,通过现场调查和观测,计算了流域及其所辖县区近20年生态承载力和天然植被生态需水量.结果 表明:近20年来,伴随流域生态承载力的增加,生态需水量也呈增加趋势,两者呈非常明显的正相关关系,相关系数达0.6076;县域尺度上,生态需水与生态承载力正相关关系也较高,其中林、草地的生态需水与生态承载力拟合优度R2分别达0.8519、0.7235,说明林、草地生态承载力的变化对生态需水变化的解释能力更强,二者之间的关系更为紧密;基于空间热点分析,该流域生态承载力和生态需水的热点和冷点区域均呈现相似的空间格局,说明二者之间在空间尺度上也呈正相关关系.研究结论可为疏勒河流域生态水资源量的科学配置和调控提供重要的决策依据.

生态弹性力是研究区域生态承载力的基础,它反映了生态系统的自我维持和调节能力,是区域可持续发展的生态支持要素.以鄂尔多斯市为研究对象,采用目标分层法从气候、水文、植被和土壤4方面选取年降水量、年平均气温、日照时数、地表水资源量、地下水资源量、森林覆盖率和土地生产力7个指标构建生态弹性力评价指标体系,运用主成分分析法确定影响生态弹性力动态变化的3个主成分,通过各主成分的贡献率及各指标的特征向量确定各主成分及指标权重,对鄂尔多斯市生态弹性力状况进行评价,研究2008—2015年生态弹性力变化特征.结果表明,鄂尔多斯市生态弹性力指数整体具有上升趋势,由2008年的0.372升至2015年的0.401,但波动幅度较大并呈现阶段性变化,2011年前基本呈下降状态,2011年降至研究时段内的最低值0.233,随后上升,2013年达到0.737为研究时段内的最高值,2013年后又呈下降状态.第一主成分整体呈上升趋势与生态弹性力变化趋势相似,第二、三主成分变化波动强烈且呈下降状态.生态弹性虽有所提高,但生态系统稳定性较差,区域生态系统的抗干扰和自我调节能力不稳定.水资源供给能力是影响生态弹性力波动的首要影响因素,生态环境质量的上升是生态弹性力提高的主要驱动因素.建议未来应合理配置资源,提高水资源利用率,增强区域生态系统自我调节能力;继续提高生态环境质量,调整产业结构,以实现鄂尔多斯可持续发展.

国土空间开发适宜性评价是国土空间规划编制的基础和前提.面向可持续城市生态系统管理目标,基于生态保护红线和永久基本农田的“底线”思维,以资源环境禀赋为基础,构建了本底约束-综合限制-承载力评价-多空间适宜评价的资源环境承载力和国土空间开发适宜性评价的逻辑框架和指标体系,并以烟台为例,设置城市生态系统保护的不同情景,综合运用特尔斐法及多要素空间叠置等方法,开展了城市资源环境承载力与国土空间开发适宜性评价的实践应用.研究结果表明:①资源环境对烟台经济社会发展的阻碍与限制总体较小,高限制区面积仅占烟台国土面积的6.09％.②烟台市不同区县之间的资源环境承载力差异较大.从西北部向东南,烟台市资源环境承载力呈现出逐渐提高的变化趋势.③面向可持续城市生态系统管理情景,烟台市各县市国土空间开发建设适宜性差异显著,适宜建设区范围为2380 km2.面向城市生态系统一般保护情景,烟台市适宜建设区面积达2610 km2,不适宜建设开发区与适宜建设开发区数量结构为1.12∶1,未来国土空间开发利用潜力较大.两种情景下烟台市国土空间开发适宜性适宜建设区面积均大于现状建设用地面积,为城市未来发展提供了用地保障,同时确保了烟台市水资源安全和生态安全.研究结果可为烟台市国土空间优化以及相关地区政府部门重大决策、战略部署等提供决策信息支持和技术服务.

三北防护林体系建设工程区(以下简称"三北工程区")早期的植被建设忽略了水资源承载力,对三北防护林的可持续维护产生了不利影响.为落实"以水定林草"的发展理念,在三个空间尺度上,基于1951-2018年降水量,采用Mann-Kendall非参数检验方法、自回归积分滑动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average Model, ARIMA)和地理信息系统空间分析等方法,开展全年、生长季和非生长季降水量多尺度变化趋势与未来30年预测研究,结果表明:"三北工程区"全年和生长季降水量呈增长趋势的面积百分比分别为73.64％和70.10％,主要分布在西北荒漠区;非生长季降水量呈增长趋势的面积比例达92.06％,除黄土高原南部和风沙区的少部分地区而外,均呈增长趋势.全年、生长季和非生长季降水量呈增长趋势且置信度为90％以上的面积百分比分别为45.43％、37.31％和36.79％.18个重点建设区的雷达统计图显示:生长季与全年降水量的变化趋势一致,由东向西,松辽平原等7个区域以不显著减少趋势为主,松嫩平原等7个区域以不显著增长趋势为主,西部的柴达木盆地等4个区域以显著性达到90％或95％的增长趋势为主;非生长季除晋陕峡谷、泾河渭河流域以非显著减少趋势为主而外,其他地区均以增长趋势为主.5个"重点县"的降水统计量UFk与其反序统计量UBk两条曲线出现交点,表明年降水量有突变发生,库尔勒市、磴口县、科尔沁左翼后旗UFk与UBk曲线多处出现交点,表明年降水量突变发生频繁.采用ARIMA预测得出未来30年的年降水量,计算得到未来30年间的年降水量变化数据,并绘制其空间分布图.本研究可为三北工程区开展基于水资源承载能力的林草资源优化配置提供基础数据,为发展"雨养林草植被"提供科学支撑.

水资源承载力是评价水资源状况的重要指标,基于流域尺度研究水资源承载力可为水资源规划管理、经济社会发展与人民生活提供参考依据.为得到更加符合实际的评价结果,从水资源、居民生活、社会经济、生态环境等4个方面选取14个指标,采用博弈论组合赋权法确定指标权重,利用TOPSIS综合分析法对甘肃省2009—2018年水资源承载力进行分析评价,并对省内7个二级流域分别进行了水资源承载力评价.结果表明:(1)2009—2018年甘肃省水资源承载力有升有降,存在波动现象,其中2012年承载力最强,综合评价值为0.371,处于略强承载状态;2015年最弱,为0.627,处于略弱承载状态,其余年份均处于均衡承载状态;(2)甘肃省水资源承载力在空间分布上总体表现出南强北弱的特点;(3)为增强甘肃省水资源承载力,满足水资源可持续利用,建议细化水资源管理方案、加大水利设施的建设强度、推进流域间水资源调度的实施、实施更为合理且有效的水资源配置方案,以实现水资源的合理规划与管理.