为科学识别大运河无锡段国土空间管控范围内运河生态脆弱区域,本研究以大运河无锡段为研究区,采用脆弱性域图模型(vulnerability scoping diagram,VSD)建立暴露性、敏感性和适应性3个维度的评价指标体系,对2010-2020年的无锡市域范围生态脆弱性进行时空变化分析.研究发现,已有模型无法高效解析运河管控区内的生态脆弱性梯度化.因此,结合大运河无锡段监控区内24个生态脆弱性指标的主成分分析,揭示大运河管控区内生态脆弱性变化的主要趋势.结果表明:在时间尺度上,2010-2020年,大运河无锡段生态脆弱度极高脆弱区占比减少至18.8％,并发生了大比例的由高脆弱向中等脆弱的转移,低脆弱区占比增加至21.91％,总体脆弱度减少;在空间尺度上,研究区内生态脆弱度主要表现为惠山区的轻微退化,滨湖区的局部退化,梁溪区、锡山区的明显改善和新吴区的基本维持;VSD模型揭示的生态脆弱性显著退化区域大多位于建成区边缘地带,这导致位于城市中心区的大运河无锡段监控区内生态脆弱性变化不显著,未提示显著的生态脆弱性变化区域;监控区内近10年的主要变化趋势均为降低生态系统暴露度,提高维持能力方向.该区域整体处于生态脆弱性维持或改善的趋势中,故市域范围的VSD模型很难直接揭示其内部脆弱性梯度变化;在监控区范围内,存在局部不符合上述脆弱性改善趋势的空间范围,通过组合监控区内5种不利趋势的空间分布,选择了 3种及以上不利趋势对应空间和生态控制区的重叠区域作为亟需保护的滨河生态区的候选范围;结合对滨河生态区的环境分析和卫片判读,指出该区域存在农村区域治理资金相对稀缺,治理资金主要针对工业污染,非管控对象的耕地、果林、林地等斑块显著退化和特定生态服务能力降低3个主要问题,并针对性提出保护措施.

基于生态-景观视角构建了河岸带风貌(RV,riparian view)综合评价指标体系,选取全域型城镇化典型代表地区晋江市12条主要河溪的120个河段进行数据取样与河岸带风貌综合评价值的计算,以此分析了晋江河溪河岸带风貌的现状,并从整体最优与各项影响因子最优两个层面探讨了河岸带风貌的指标优化控制值,结果表明:(1)受城镇化影响晋江目前河溪河岸带风貌整体情况并不乐观,目前已不存在状态非常好的河段,且96.67％河溪的河岸带风貌已经处于消失、丧失、破坏的状态,3.33％河溪的河岸带风貌也受到了消极的影响;(2)滩涂特征与岸线特征处于非常差状态的河段比例分别达到了57.5％与29.17％,植被特征无明显的非常好与非常差的极端状态,基本集中在36.67％较差、50％一般、13.33％较好的状态,而水体特征(除水质)总体相对较好的河段数量比例为56.67％;(3)浅滩保有率、滩涂宽度、自然滩涂保有度、滨河土地硬度、河道硬度、视线阻隔、植被带高度因子评分值为0的比例分别达到了89.17％、50.83％、64.17％、40.83％、52.50％、63.33％、51.67％,均高于其他评分值比例,这些因子的状态以非常差为主,是目前晋江河溪河岸带风貌短板;(4)从整体最优化与各项因子最优化两个角度提出20项指标优化控制值,若实现这些目标值,RV综合评价的得分值将由原有的1.59分别提升至1.96和3.85,晋江河溪河岸带风貌能够从较差的现状提高到一般或非常好的水平.

滨河带是河流生态系统和森林生态系统的过渡带,该区域林分的土壤优先流特征对流域的地表水文过程会产生重要影响.探究土壤异质性与优先流的关系,为当地地下水安全和河流上下游水生态安全提供参考.本研究以永定河滨河带的藤本和次生乔木林两种植被为研究对象,结合传统亮蓝(Brilliant Blue FCF)染色示踪法,利用探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)技术进行测线扫描.提取探地雷达图像的单道波形图,对反射波各参数与染色面积比进行拟合,并结合优先流染色特征进行分析.染色形态特征表明,藤本样地土壤染色形态呈现断离式零散分布,优先流发育带为土壤表层以下5-30 cm的土层深度,而次生乔木林土壤呈现大面积斑块状分布,优先流发育较为迟缓,其发育带为土壤表层以下10-25 cm的土层深度,且平均染色面积比藤本小1.68％.探地雷达测线表明,土层深度为0-15 cm时,最大振幅和总振幅面积均随土层的深度增加而下降,土层深度为15-35 cm时,两参数开始波动变化,且藤本样地的最大振幅和总振幅面积大于次生乔木林样地.经拟合发现,染色面积比与最大振幅呈y=25.104lnx+25.137(R2=0.8697)的对数关系,染色面积比与总振幅面积呈y=23.874lnx-26.862(R2=0.6173)的对数关系.以上分析可知,次生乔木林地土壤比藤本覆盖下的土壤紧实度更好,其电磁波在经历物理过程中损失的电磁信号较少,而藤本样地的电磁信号波动较大,可见藤本覆盖下土壤层次间结构差异变化比次生乔木林更明显,从而导致藤本覆盖下的土壤优先流程度更高.为保护地下水安全,对于滨河床地带和丘前的低洼地这类排水不良的区域,可对藤本植被茂盛的地带采取适当适量的伐藤措施来抑制藤本覆盖下的优先流过度发育,同时也可通过避免强降雨前施肥降低藤本植被覆盖下的地下水污染.

生态文明背景下的新型城镇化建设着重强调生态、高效的内涵式发展来实现经济-社会-生态效益的综合增长.以北京市中心城区为研究对象,基于改进生态绿当量进行现状绿色空间的量化评价,采用线性规划模型进行生态系统服务最大化目标下的要素结构调整,为各区域提供可行的实施建议.结果表明:(1)研究区内除西城区和石景山区满足生态绿当量要求外,其他区域均不满足.(2)采用线性规划模型进行优化调整后,东城区的生态绿当量满足要求,生态系统服务水平提高了 4.23％;朝阳区、丰台区和海淀区生态绿当量分别提高到了 0.77、0.73、0.90,生态系统服务水平分别提高了 6.79％、10.49％和 5.76％.(3)朝阳、海淀、丰台等区域优先完善自然山水要素,加强西部浅山区绿化、增补温榆河、永定河、清河、南沙河等滨河绿色空间,大力推进两道绿化隔离带增量提质建设;东城区着重改善大面积斑块形成生态源地.研究探究了高密度建设的中心城区绿色空间配置的量化方法和优化路径,为北京市中心城区高质量发展提供了科学参考.