联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)提出"30×30"目标,呼吁到2030年保护全球30％的陆地和海洋面积.目前自然保护地覆盖率不足、拓展空间有限、与其他土地类型兼容性有限,实现生物多样性全面有效保护的目标不能仅仅依靠自然保护地.然而,国际上提倡的"其他基于区域的有效保护措施"(other effective area-based conservation measures,OECMs)尚存较多局限,与我国实际情况的适配性不足,难以直接指导我国自然保护地体系外就地保护实践.中国需要尽快建立一套与当前自然保护地相互补充的、符合中国国情的就地保护体系.基于此,本研究提出"自然保护兼用地"(conservation compatible land,CCL)的概念——"由各类主体申请、各级政府依法确认,以保护和利用相兼容的管理方式,对高生物多样性地区进行长期、有效保护的陆域或水域",作为我国自然保护地外的就地保护措施.本研究对CCL的内涵、定位、特征进行初步界定,并从法律政策和管理实践方面论述其可行性.未来我国的国土空间布局应包含自然保护专用地(自然保护地和生态保护红线)、CCL(兼有生物多样性保护以及农林渔牧、文化、生活等其他使用功能)以及可持续利用地(其他生产与生活用地)三大类.CCL有助于整合我国现有的自然保护地体系外的保护措施,全面系统认识自然保护地外的就地保护措施的作用,梳理经验、推广实践、整合资源、扩大影响.未来可进一步形成多层次、多梯度、保护与利用统筹协调的全域土地利用空间格局,使每一寸中国国土都兼顾保护与发展功能.本研究旨在为中国自然保护地外的就地保护实践提供理论依据,并为全球"30×30"生物多样性保护目标贡献中国智慧与中国方案.

科学评估乡镇尺度生态系统服务价值(ESV)是乡村生态系统生产总值(GEP)定量核算以及镇域国土空间规划的重要前提.以四川丘陵区 215 个典型乡镇为研究对象,基于乡村生产—生活—生态用地("三生用地")分类系统和单位面积价值当量因子法,定量评估了乡镇尺度生态系统服务价值的空间分布及供需格局特征,并引入和弦图清晰表达了生态系统服务之间的权衡与协同关系.研究结果表明:(1)研究区乡村ESV空间分布存在明显的空间异质性和聚集特征,总体上南部和西南部丘陵区ESV高于北部和中部,中部地区ESV最低同时,ESV热点主要集中于西部和南部,冷点主要分布于中部和东北.(2)2015 年,研究区 ESV 为 62705 元·hm-2,以调节服务为主(75.69%),其次为食物生产(9.07%)和生境服务(6.45%).以农业生产用地为主导的乡村"三生用地"格局很大程度上导致了四川丘陵区ESV偏低,提升生态用地的数量与质量是改善区域生态系统服务的关键.对 ESV 的贡献率较高的"三生用地"类型为:乔木林地(41.25%)、河流湿地(22.95%)、水田(15.08%)、旱地(12.13).(3)生态系统供给服务与其他三类服务均存在权衡关系,而调节、文化和生境服务之间为协同关系.随着人类对食物与水资源获取能力的增强,可能导致研究区大部分生态系统服务的下降.(4)研究区生态系统服务供需失衡较为明显,供需模式以 L—H(39.98%)和 H—L(35.92%)为主,呈现两极分化的趋势.同时,H—H模式"三生用地"结构合理,经济生态效益协调,是乡镇尺度可持续发展的代表模板.本文研究结果可为四川盆地乡村振兴空间布局优化以及长江上游生态环境保护提供科学依据.

随着人类足迹不断延伸,高原湖泊流域人地系统三生空间冲突显著.以滇池流域为例,顾及流域三生空间冲突风险,基于三生空间景观格局和生态环境质量的变化,尝试引入四象限模型,结合热点分析,划分风险-质量综合生态环境分区.结果表明:(1)滇池流域三生空间冲突风险类型以较强为主,冲突曲线指数呈现倒"U"型,较强冲突比重不断下降.三生空间类型转换明显,生活空间共增长了 312.23km2,主要是由于高原湖泊流域的快速城镇化使得生活空间大量挤占了生产和生态空间.(2)滇池流域生态环境质量总体呈现下降趋势,空间上以滇池为中心呈现高-低-高的分布特征.较高质量和高质量区面积减少了 136.66km2;低质量区和较低质量区由 699.65km2 上升到 930.51km2,约占流域总面积的 1/3.(3)基于三生空间冲突风险和生态环境质量两个维度将生态分区分为综合生态环境优质、良好、一般、劣质四类,四类区的空间分布连续性相对较好,尤以劣质区面积连续扩展的态势最为典型.针对不同生态分区提出差异化管理措施,为流域人地协调发展提供实践指导.

厘清国土空间多功能相互关系及影响因素,对实现国土空间可持续利用与保护具有重要意义.以京津冀地区为例,揭示了其国土空间多功能时空变化特征,利用Spearman相关性分析、均方根误差和地理探测器诊断了多功能之间相互关系与权衡强度,并探析了多功能权衡强度影响机制.结果表明,生产功能和生活功能主要集中在东南部平原区,生态功能主要集中在西北山区,2000-2020 年生产功能和生活功能提升而生态功能呈退化态势.国土空间多功能权衡强度均值表现为"生活功能-生态功能"＞"生产功能-生态功能"＞"生产功能-生活功能".2000-2020 年生产与生活功能间的权衡强度增强,从 0.038 上升至0.060;而生产与生态功能间权衡强度减弱,从 0.190 下降至 0.180;生活与生态功能间的权衡强度轻微减弱,从 0.206 下降至0.205.京津冀西北区是生产与生态功能以及生活与生态功能权衡强度高值区,集中在承德、秦皇岛和北京市.东南部平原区是生产与生活功能权衡强度高值区,尤其是衡水、邯郸和邢台等地权衡明显加剧.国土空间多功能权衡强度空间分异受土地利用、自然因素和社会经济因素共同影响,其中土地利用强度是最主要影响因子,各影响因素在不同年份影响程度略有不同.研究结果可以帮助决策者将国土空间多功能权衡理念纳入国土空间规划与管理.

合理划分生态功能区并明晰其内部驱动机制,对于维护地区生态系统稳定具有重要意义.本研究以江汉平原四湖流域为例,运用InVEST和RUSLE模型以及娱乐打分法评估6种生态系统服务,采用K-means聚类法识别生态系统服务簇,并与生态敏感性结合划定生态功能区,最后运用地理探测器分析不同生态功能区的主导驱动因子.结果表明:生境质量、碳固持服务的空间分布相似,高值主要集中在长湖及洪湖附近;粮食生产和土壤保持服务空间分布存在差异,西北丘陵地区是其共同的高值区域;水源供给服务的高值主要集中在洪湖的东部;生态娱乐服务高值地区主要集中在西北丘陵和洪湖的南部.依据生态系统服务聚类结果,将四湖流域生态系统服务簇划分为粮食生产簇、生境质量簇和城镇生活簇.四湖流域生态敏感性整体以低敏感和较低敏感为主,占流域总面积的59.0％,将生态敏感性与生态系统服务簇叠加可划分为生态修复区、生态保育区、生态过渡区、生态开发区和综合利用区.地理探测器结果表明,各生态功能区内部驱动因素存在明显差异,自然因素对生态修复区影响显著,生态保育区和生态开发区的主导驱动因素分别为归一化植被指数和人口密度,生态过渡区和综合利用区主要受土地利用类型的影响.研究结果对于协同区域社会发展和生态环境保护具有重要的支撑价值.

生态系统中生境斑块并非孤立存在,而是嵌于周边景观基质中.生境内种群赖以生存的资源和环境条件不仅取决于生境本身,更与景观基质组成与结构紧密关联.黑颈鹤是青藏高原的旗舰物种,雅鲁藏布江中游河谷高寒湿地是全球最大的黑颈鹤越冬地,为其提供了良好的觅食生境.厘清该区域黑颈鹤觅食生境选择如何受景观基质组成结构的影响,对于青藏高原旗舰物种保护以及流域生态系统综合治理具有重要意义.运用景观生态学原理,以遥感影像和实地黑颈鹤种群调查数据为基础,结合景观基质多尺度缓冲区构建、相关分析以及Maxent模型,分析2000-2020年雅江中游河谷黑颈鹤国家级自然保护区(日喀则片区)景观格局时空变化和觅食地生境特征及其与黑颈鹤种群的关系,探究景观基质对黑颈鹤觅食地选择的影响,并利用关键生境因子模拟黑颈鹤生境适宜性分布.通过分析发现:(1)时间尺度上,雅江中游河谷耕地面积先增加后下降,滩地持续减少;空间尺度上,觅食黑颈鹤种群呈东多西少的集群分布特征,其分布范围与河谷内耕地分布基本吻合;(2)景观基质对黑颈鹤觅食地选择影响显著.景观结构上,黑颈鹤偏好连通性好、优势度高的景观基质;景观组成上,偏好基质中耕地和水域类型,这与黑颈鹤的觅食习性及对环境安全的生态位需求有关;(3)景观基质结构组成对黑颈鹤觅食地选择的影响具有显著的尺度效应.景观基质结构影响最显著的空间尺度为1500-2000m.但基质中耕地、草地和水域等景观组成要素对黑颈鹤的影响具有不同空间尺度效应,分别为1500m、3000m和4000m;(4)通过模型模拟,揭示出黑颈鹤适宜生境面积先增后减,但总体较2000年呈上升趋势,且基质中觅食地与耕地的距离、水域斑块密度和偏好景观组成的优势度始终是生境适宜性解释率最高的景观因子.本研究揭示出,该区域乡村规划应该统筹优化黑颈鹤栖息生境及其景观基质中的作物生产以及居民生活,形成以黑颈鹤旗舰物种保护为核心的高寒湿地生态系统综合管理模式,从而增强青藏高原高寒生态系统的稳定性和可持续性,同时也为深入研究物种生境选择机制提供了思路.

在社会经济快速发展背景下,生产、生活和生态用地之间的转化加速,对生态环境和自然资源协调利用产生较大影响.基于2000-2018年的土地利用遥感解译数据,按照"生产-生活-生态"土地利用主导功能分类,通过地学信息图谱、生态环境综合评价指数、土地利用转移矩阵等方法,定量分析了京津冀地区2000-2018年三生用地时空格局变化及其对生态环境的影响.结果显示:(1)在2000-2018年期间,研究区生活用地和生态用地呈增加趋势,生产用地呈减少趋势.三生用地空间变化以生产用地转变为生活用地为主,同时存在生产用地转变为生态用地;(2)从空间分布上看,东部及北部生态环境质量状况较好,西南部状况较差,从数量上看总体呈现转好态势;(3)在生态环境质量变差区,生活用地的增加比率相对较高、生态用地减少;相反,在生态环境质量变优区,生活用地的增加比率相对较低、生态用地面积增加.结果可为京津冀地区土地资源可持续利用、降低生态环境风险提供有益参考.

本文选取郑州市为研究区,基于2010,2015和2020年土地利用数据,采用土地利用转移矩阵和生态环境效应评估方法,分析2010-2020年"三生空间"格局变化和生态环境质量时空演变.采用未来土地利用模拟(FLUS)模型,以2015年土地利用数据为基准,结合自然发展情景、生产优先情景和生态保护情景三种情景,模拟2035年"三生空间"格局发展,并计算区域生态环境质量指数及生态贡献率.结果表明:①2010-2020年,郑州市生产空间占地面积持续下降,生活空间不断增加,生态空间先增加后减少.②2010-2020年,生态环境质量指数从0.3097持续降至0.3058,低质量区域不断扩张.农业生产用地的缩小,以及其他和水域生态用地被占用是导致生态环境质量恶化的主要因素.③自然发展情景下,生活空间存在扩张趋势,而生产和生态空间却不断下降,而生产优先情景和生态保护情景下,生活空间缩减,生产和生态空间不断上升.④三种情景中,生态保护情景下郑州市2035年的生态环境质量指数最高,且在该情景下郑州市生态环境质量水平也在不断提升.研究模拟未来土地利用格局变化及其引起的生态环境效应,将有利于优化现有土地利用空间格局,促进城市可持续发展.

川西农牧交错带处于我国第一、第二阶梯的交替地带,是西部生态脆弱典型区,地势起伏显著,地形及生态环境复杂,积极开展川西农牧交错带"三生"空间冲突(生活、生产、生态)研究,将有助于川西农牧交错带生态安全保障与社会经济协调良性发展.研究区域为阿坝藏族羌族自治州四县(马尔康、理县、黑水、松潘),以2005-2020年土地利用数据为基础,通过CLUE-S软件模拟了未来的土地利用模式;将研究区域"三生"空间分为生活生产空间、生态生产空间、生产生态空间、生态空间4种类型,并建立空间冲突测算模型,对研究区域2005-2025年四期空间冲突水平进行了测算.结果表明:(1)2005-2025年四县域面积所占比重最大的是生态生产空间,之后依次为生态空间、生产生态空间、生活生产空间.生活生产、生产生态空间面积连续上升,仅生态生产空间面积减少,生态空间面积以波动变化为主.(2)2005-2025年该区域以中等空间冲突为主.(3)2005-2025年,总体而言空间冲突值的高-高聚集区主要位于四县域的农牧交错带、生活生产空间的交叉区域且表现明显,高-高聚集区在松潘县和马尔康县的农牧交错带有逐渐扩大的趋势,黑水县和理县集聚区面积先减少后轻微扩张;空间冲突值的低-低集聚区主要位于以生态生产空间为主与生态空间的交叉区域;集聚不显著的区域以生态空间为主.(4)整体来看,川西农牧交错区域"三生"空间中生态生产空间冲突强度最高.

分析国土"三生空间"土地利用功能变化及其驱动因素,对实现"三生空间"协调发展具有重要作用.本研究基于1980、1990、2000、2010和2020年土地利用遥感影像数据,利用土地利用动态度、转移矩阵、重心转移和地理探测器等方法,分析汾河流域"三生空间"变化规律,并探索其影响因素.结果表明:1980-2020年,流域内"三生空间"面积占比分别为生态空间＞生产空间＞生活空间,其中,生态空间和农业生产用地呈下降态势,分别减少72441.19、105882.96 hm2,而生活空间和工业生产用地表现为上升趋势,分别增加119503.02、58821.13 hm2."三生空间"土地利用变化差异明显,转出面积最大的地类是农业生产用地,占转出总面积的47.9％,2000-2010年工业生产用地最大转入面积是农业生产用地,占工业生产用地转入总面积的61.3％.城镇生活用地占农业生产用地现象主要分布在太原盆地各城区的边缘区,其中,太原市区的城镇生活用地增加表现为逐渐向南扩展态势.城镇生活用地和工业生产用地的重心迁移最明显,其中,城镇生活用地重心迁移表现出先向南再向北迁移的趋势,工业生产用地重心向北迁移显著.社会经济因子对流域"三生空间"土地利用变化影响程度明显强于自然因子,社会经济因子之间的交互作用对"三生空间"土地利用变化的解释力更强.研究结果将为理清"三生空间"土地利用变化关系和优化用地功能提供参考.