若尔盖地区是全球气候变化的敏感地区,同时也是我国黄河长江上游生态屏障的关键区域,然而目前针对全球气候变化背景下该地区的土壤水分植被承载力情况还不清楚.本文基于Biome-BGC模型,模拟了2007-2021年不同气候变化情景下若尔盖地区4种沙地类型(固定沙地、半固定沙地、流动沙地和露沙地)上典型植被沙棘的水分利用效率(WUE),再根据土壤水分植被承载力公式估算出不同沙地类型上沙棘的土壤水分植被承载力.结果表明:不同气候情景下,沙棘的WUE年均值均表现为露沙地＞固定沙地＞半固定沙地＞流动沙地;与现行气候情景相比,未来气候变化情景下沙棘的WUE均有所下降,尤其在温度升高降水增加的情景下沙棘的WUE最低;不同气候情景下,沙棘的土壤水分植被承载力年均值均呈现固定沙地＞半固定沙地＞流动沙地＞露沙地;与现行气候情景相比,未来气候变化情景下各类型沙地上的土壤水分植被承载力均有所下降;降水和气温对土壤水分植被承载力的影响存在耦合效应,其中降水对土壤水分植被承载力的影响大于气温.本研究揭示了若尔盖地区不同沙地类型上土壤水分植被承载力对气候变化的响应特征,对高寒沙地的生态治理与恢复具有一定的指导意义.

为定量评价干旱半干旱草原煤电开发区域长时序生态承载力及其动态变化特征,本研究基于DP-SIR 模型,选取 29 个指标,构建 了生态承载力评价指标体系,采用熵权法和综合求值法对内 蒙古东、中、西部地区的呼伦贝尔市、锡林郭勒盟和鄂尔多斯市生态承载力动态进行评价,采用主成分分析法对不同区域生态承载力的驱动力进行分析,并对不同组分变化及不同组分间相关性进行了分析.结果表明:(1)2005-2015年,呼伦贝尔市生态承载力在波动中缓慢上升,锡林郭勒盟呈现先降后升的趋势,鄂尔多斯市趋于平稳;(2)不同地区生态承载力驱动力略有差异,总体来说,影响煤电开发区域生态承载力的主要驱动因子为人均GDP、城镇居民可支配收入、工业产值比重、人均原煤产量等;(3)呼伦贝尔市与锡林郭勒盟的"状态"、"人类福祉"组分和鄂尔多斯市的"生态系统服务"组分与区域生态承载力呈显著相关;(4)不同区域生态承载力组分相关性有较大差异,提高居民生活水平,实施生态保护和降低煤电开发强度等可有效促进生态承载力的提升.

生态环境质量评价作为生态文明建设的基本依据,对于积极适应气候变化、合理开发及保护生态环境等具有重大意义.本文以生态环境脆弱的黄土高原为研究区,基于植被覆盖度、地形位指数、人口密度等数据反演资源环境承载力,以MODIS数据和土地利用数据表征生态弹性限度,分析2000-2020年研究区资源环境承载力与生态弹性限度的演变特征,利用耦合协调度模型综合表征区域生态环境,通过标准差椭圆方法探究协调度的重心变化及转移路径,并在此基础上利用粒子群优化的Elman神经网络对生态环境的未来趋势进行预测.结果表明:2000年以来黄土高原资源环境承载力呈现东南高、西北低的分布格局,呈指数缓慢上升趋势(0.0625 a-1),生态弹性限度与该区域土地利用格局呈高度一致,指数波动上升但整体水平低;黄土高原生态环境耦合协调度从轻微失调阶段转变为初级协调阶段;黄土高原生态环境协调发展度的重心向东南偏移,且呈现东北-西南方向向心聚集,西北-东南方向空间发散的趋势;预测发现,2030年各市(自治州)资源环境承载力-生态弹性限度系统耦合协调度将稳步上升,这表明未来黄土高原的生态环境质量将逐步趋于协调,但各地的增长速度将存在显著差距.

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.

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.

生态安全与国防安全、经济安全、金融安全等已具有同等重要的战略地位,并成为未来经济社会安全的主要约束.东北老工业区作为我国重要的老工业基地及粮食生产基地,其生态安全状况关系着中国可持续发展战略的实施.采用能值-生态足迹模型,对东北老工业区2000-2014年生态安全动态演变过程进行时间序列的定量分析,并采用主成分分析方法分析其驱动力.结果表明:研究期内,人均能值生态承载力从0.66 hm2/人下降到0.64 hm2/人,人均能值生态足迹由10.58 hm2/人增加到19.85 hm2/人,处于生态赤字状态,且赤字增大趋势明显;生态压力指数与生态安全等级均不断增大,生态安全状况呈恶化趋势,生态安全问题亟待解决,而这是由社会经济、人口状况、资源环境、技术水平及土地利用程度等因素共同驱动的结果.最后,提出了改善东北老工业区生态安全状况的对策建议.

利用改进后的三维生态足迹模型,对沈阳市1995-2014年自然资本动态变化趋势进行分析.结果表明:1995-2014年,沈阳市人均生态承载力整体呈小幅波动,人均生态足迹、人均生态赤字、人均足迹广度和足迹深度整体上呈波动式增加;足迹广度和足迹深度的变化率逐渐趋向稳定;耕地自然资本利用从2004年开始由资本流量过渡为资本存量,资本存量取代资本流量成为区域耕地自然资源需要的来源,且存量流量利用比逐渐增大;林地一直在利用资本流量,资本流量占用率基本保持不变;草地和水域一直在利用资本存量,且存量流量利用比逐渐增大;沈阳市的发展处于不可持续状态.协调好自然资本存量消耗与存量流量利用之间的关系是实现沈阳市可持续发展的关键途径之一.可通过开发新能源、合理规划土地和提高土地利用率来减少对自然资本的消耗,同时加强对生态环境的保护,以实现沈阳市的可持续发展.

海洋和海岸带可以为人类提供多种生态系统服务,保护与持续利用海洋资源以促进海洋和海岸带可持续发展已被正式纳入联合国可持续发展目标.实施海洋可持续发展目标面临几大挑战,包括如何减小陆基人类活动的影响、加强海岸带的综合管理、提高海洋资源效率、适应气候变化和提高沿海居民的人类福祉等.为应对这些挑战,需要将海洋和海岸带融合为一个大型生态系统,利用基于生态系统的管理方法,综合考虑各个部门和多种胁迫因素的累积影响,通过建立综合的海洋观测体系,合理划分海洋功能区,按照海洋环境承载力限制陆基人类活动,合理配置并有效利用海洋资源,提升海洋和海岸带生态系统的整体服务功能,从而进一步推进实施海洋可持续发展目标.

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.