基于整体保护与系统治理思维识别西北干旱区国土空间生态修复优先区,是筑牢国家生态安全屏障、推进国土空间生态文明建设的重要举措.本研究以典型西北干旱区城市——张掖市为例,采用生态服务功能重要性、电路理论、生态敏感性及生态退化评估等方法从生态网络内部缺陷和外部威胁两方面构建"生态网络-生态敏感性-生态退化"研究框架,识别西北干旱区国土空间生态修复优先区,并提出修复策略.结果表明:张掖市生态修复优先区集中在生态脆弱且人类活动干扰强烈的河流沿岸人工防护林带及平原-荒漠-绿洲过渡带.研究区生态网络包括39个生态源地和99条生态廊道,高度敏感区和退化区面积分别为1595.40和6.65 km2.基于生态网络内部缺陷和外部威胁识别国土空间生态修复优先区31个生态夹点、7个障碍点及753.56 km2生态源地,这些区域向内关乎生态网络的连通,向外维持着生态系统稳定,是未来着重修复的区域.本研究遵循国土空间整体保护、系统修复理念,提出了综合生态网络内部缺陷和外部威胁的国土空间生态修复思路,可为张掖市生态系统综合管理及国土空间优化提供科学基础和决策依据.

土壤酶是土壤生态系统中具有催化功能的一类蛋白质,由植物根系分泌物、微生物和动植物残体释放到土壤中,参与了土壤中所有的生物化学过程,其活性的大小可以灵敏地反应土壤中生化反应的方向和强度.青藏高原因海拔高和气候寒冷,被认为是气候变化的敏感区和脆弱区.全球气候变化使土壤酶活性受到强烈的影响,这些影响可能使土壤的质量发生改变,进而对青藏高原高寒草地植被生产力产生一定影响.土壤酶在生态系统物质循环和能量流动中起着关键作用,其格局、功能和转换过程已被广泛的研究,但高寒草地生态系统土壤酶活性的海拔地带性特征还需深入探讨.因此,以青藏高原高寒草地为研究对象,将土壤酶活性海拔梯度研究从站点尺度拓展到样带尺度,分析了与土壤碳循环密切相关的土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、与土壤氮循环密切相关的土壤N-乙酰-β氨基葡萄糖苷酶(NAG)、土壤亮氨酸肌肽酶(LAP)以及与土壤磷循环密切相关的土壤碱性磷酸酶(ALP)的海拔地带性,进一步明晰其主要驱动因子.结果表明:(1)ALP和βG活性在海拔梯度上,展现出显著分异,在约为3546 m和3364 m出现拐点,且低海拔显著高于高海拔(P＜0.01).而NAG和LAP的活性与海拔无显著关系.(2)高低海拔模式下,ALP活性均与年平均降水量显著相关(P＜0.01),而不受年平均温度的影响.高海拔模式下,βG活性受降水的影响;低海拔模式下,气候影响不明显.综合而言,海拔变化引起的温度和降水变化会直接或间接地影响土壤酶活性,其中降水是影响青藏高原高寒草地土壤酶活性的关键因子之一,这种适应性的改变使土壤酶能够在不同的环境条件下适应并发挥其功能,从而影响着土壤生态系统的物质循环和能量转化过程.研究结果可以评估不同海拔地带土壤的养分转化、有机质分解和循环等生态系统功能,为生态系统管理和保护提供科学依据,对理解高寒草地生物地球化学循环过程和机制具有重要意义.

生态系统服务指人类从自然生态系统中获得的惠益,不同生态系统服务由社会生态驱动因素组合产生,并且跨尺度展现不同的空间模式.目前,对不同空间尺度生态系统服务间复杂关系及其驱动机制的研究较少.本研究以广东省韶关市为例,分析了 4种生态系统服务及其权衡/协同(TOSs)的空间格局与相互关系,并在千米网格尺度和子流域尺度量化了它们对7个社会生态驱动因素的响应,由此提出跨尺度可持续发展的区域生态管理和规划策略.结果表明:韶关市生态系统服务的空间分布存在聚集性和跨尺度差异,其中,生境质量、水质净化和碳储量的空间分布格局较为一致,高供给主要分布于东部、北部、西部和南部的山区,低供给分布在中部、西北、南部和东北部的平原区域,随尺度扩大,空间聚集性增强;研究区生态系统服务在两个空间尺度上均为协同关系,随尺度变化,协同强度发生变化;生态系统服务在两个空间尺度上的主要驱动因素为归一化植被指数和数字高程模型,TOSs在千米网格尺度的主要驱动因素为年均温,而在子流域尺度为年均蒸散发;综合各生态系统服务供给强度,研究区划分出山地生态均衡区、森林生态保育区、城市森林保持区、生态敏感区和生态风险区5类生态系统服务簇,其分布存在空间异质性和跨尺度差异.本研究将韶关市4种代表性生态系统服务及其复杂的相互作用和驱动机制的跨尺度变化规律整合到空间规划中,以支持跨尺度的可持续生态系统管理,对其他地区的生态文明建设具有重要的参考意义.

社会-生态系统综合了人类社会治理与自然环境利用研究视角,为解决全球生态问题提供新途径,是人地系统研究的热点.梳理和归纳社会-生态系统研究的发展历程和近今态势,总结前沿议题和地域实践,对人地系统耦合研究和可持续发展具有重要意义.主要发现如下:社会-生态系统研究领域整体发文量较少,发展阶段受国际重要研究计划和组织的直接影响;欧洲、北美洲和澳大利亚的高校、研究所和政府机构是领域内的主要研究力量,核心作者间合作紧密;我国社会-生态系统研究受资助力度逐年增加,研究内容不断深入,但在国际相关学术话语体系构建和关键作用发挥上仍有较大提升空间.社会-生态系统具有复杂性、地域性和动态性等特点,研究内容涵盖自然生态系统、气候变化、土地利用、社会治理与管理政策等主题,是综合了环境科学、生态学、地理学等自然科学与经济学、政治学和社会学等社会科学的多学科交叉领域;以脆弱性和韧性研究为起点,社会-生态系统研究的发展受到诸多人地关系研究工作的启发和推动,Olsson的动态连接分析、Redman的社会模式与过程和生态格局与过程、Ostrom的公共资源治理是目前影响较广的三个社会-生态系统研究框架.扰沌为解释社会-生态系统快速与慢速交互作用、局部与全球适应性变化提供理论基础,干扰响应机制、系统自组织过程、学习与适应性治理成为社会-生态系统研究核心.海岸带、干旱区和城市等生态环境与社会环境敏感区是社会-生态系统研究最受关注的地域.未来的工作应注重结合我国广泛的地域实践,推动社会-生态系统的理论与方法体系的完善.相关发现为社会-生态系统领域凝炼研究方向和深化科学问题提供了参考.

作为区域空间组织的重要形式,城市群已经成为促进城市化快速发展的重要地区,同时也逐渐成为生态环境问题高度集中的地区.采用夜晚灯光影像在分析京津冀、长江三角洲和珠江三角洲城市群空间扩张进程的基础上,从空气质量、工业固体废物处置利用情况以及植被覆盖度3个方面对三大城市群环境问题的区域性特征及其敏感区进行分析.结果表明:三大城市群空间扩张进程不断加快,并逐渐形成城市用地连绵区,长江三角洲城市群城市用地连绵区范围最大,珠江三角洲城市群城市用地连绵区范围高于京津冀城市群;从城市群层面看,三大城市群在空气质量、工业固体废物综合利用率以及植被覆盖度演变方面已呈区域性特征,城市化水平与工业固体废物综合利用率呈正相关,与城市群植被覆盖度呈负相关;从城市层面来看,空间扩张较快的宁波市和北京市为长江三角洲和京津冀城市群在空气质量、工业固体废物综合利用率以及植被覆盖度方面的敏感区,中山市为珠江三角洲在工业固体废物综合利用率以及植被覆盖度方面的敏感区.环境问题的区域特征以及环境敏感区分析对环境治理工作具有一定的指导作用,对区域的可持续发展具有一定的现实意义.

以三峡库区生态敏感区典型区万州区为研究对象,基于压力—状态—响应(P-S-R)框架构建土地生态安全预警指标体系,运用熵值法进行土地生态安全预警分析,并通过空间统计学方法对研究区土地生态安全警度的空间分布特征、变异规律及空间关联格局进行研究分析,旨在为区域土地资源利用的规划、管理及其生态保护提供决策参考.结果表明:①研究区2000-2014年土地生态安全警度呈连续上升趋势,土地生态安全警度较高区域由万州区中心城区不断向四周扩散,但2000-2009年期间研究区土地生态安全警度提升幅度比2009-2014年期间更为明显,2000-2009年期间是区域土地生态安全警度变化的关键时段.②研究区2000-2014年C0/(C0+C)呈不断上升趋势,表明非结构性因素对区域土地生态安全警度的影响程度在不断加大,这与研究区14年来经济高速发展、人类对土地资源利用强度加剧以及区域自然灾害频发的实际情况相符.③研究区2000年、2009年、2014年全局Moran's I值分别为0.7823、0.7772、0.775,表明土地生态安全预警指数在空间上存在较强的正相关关系,区域土地生态安全警度在空间上具有较强聚集性.④研究区“高—高”、“低—低”值区均呈现出2000-2009年范围逐渐增加,而2009-2014年范围逐渐缩小的趋势;且“高—高”值区主要集中分布在中心城区及其邻近区域,“低—低”值区则主要集中分布在研究区西北部和东南部等土地利用程度相对较弱、植被覆盖相对较好地区;中心城区周边的“低—高”值区将是城市发展中优先被占用的区域,在未来的土地利用中,尤其需加强对区域“低—高”值区的重点保护.

基于2005—2015年反映长江经济带各城市土地生态安全的相关数据,从压力、状态、响应三个层面构建土地生态安全评价指标体系,运用GM(1,1)模型对2016—2020年长江经济带各城市土地生态安全演变趋势进行预测,并结合预警指数和警度标准对2005—2020年长江经济带土地生态安全警情状况进行分析,旨在为长江经济带土地生态环境保护提供决策参考.研究结论如下:(1)2005—2015年长江经济带土地生态安全整体状况改善,土地生态安全级别由"较不安全"提高至"临界安全",但形势依然不容乐观;(2)2016—2020年长江经济带各城市土地生态安全警情出现向高、低警度两端聚集的趋势,"轻警"和"重警"城市增多,城市间土地生态安全水平差距将继续变大,且Ⅱ类大城市土地生态安全改善幅度最大;(3)长江经济带各城市土地生态安全状态呈现"东中部和西南部优,西北部劣"的格局,西北部的攀枝花市、凉山彝族自治州、甘孜藏族自治州、阿坝藏族羌族自治州等是土地生态安全敏感区;(4)经济密度、单位土地废水负荷和人均公园绿地面积是影响长江经济带土地生态安全的敏感因子,是今后调控的重点.

土壤水分是陆地生态系统中不可或缺的组成部分,在地表水文过程中起着关键作用,连接着一系列的水文、生态、气候和地质学过程,是陆地生态系统健康运行的关键.以土壤水分时间稳定性概念为主线,从时间稳定性概念、研究方法、应用和影响因素等方面,系统阐述了土壤水分时间稳定性近年来的研究进展,探讨了代表性测点的选取标准以及土壤水分时间稳定性的影响因素.结合目前的研究进展,提出了未来的研究重点:加强多因素综合作用对土壤水分时间稳定性的研究;结合“3S”技术、计算机模拟和野外实测来研究时间稳定性的尺度问题;如何高效选择代表性测点;探讨时间稳定性概念在植被恢复区和气候敏感区的研究与应用.

脆弱的生态环境和突出的旅游资源禀赋是中部山地旅游地区的典型特征,该类地区旅游资源开发利用应建立在生态保护的基础之上.以典型旅游地区庐山区为例,基于自然生态和社会经济数据,选取坡度、高程、地形起伏度、河流水库、地质灾害易发性、自然保护区及文物保护单位、道路交通、土地利用类型8个因子作为研究区生态敏感性的评价指标,采用GIS技术与G1法相结合的方法,获取该区生态敏感性的空间分布图.研究结果表明,庐山区生态敏感性总体较高,极度敏感区、高度敏感区、中度敏感区、低度敏感区和不敏感区分别占到研究区总面积的11.91％、36.83％、11.29％、21.28％和18.69％.在此基础上,对不同的生态敏感性区域提出了相应的旅游功能区划与用地策略,以促进研究区生态旅游产业的进一步发展.

在快速城市化背景下,以协调城市快速扩张与资源环境保护的突出矛盾为出发点,引入城市开发边界概念,在明确城市开发边界内涵的基础上,选择浙江省义乌市作为典型案例,运用生态红线判别法、生态敏感性评价划定生态本底边界,作为生态基本约束区;运用MCE-CA模型对2020年城市扩展进行模拟研究,并与生态敏感区进行互动调整,界定出城市开发边界和弹性控制区.结果表明:研究区生态本底边界外生态约束区总面积为385.2 km2,是城市发展建设的生态安全警戒线;城市发展边界总面积为163.3 km2,是现时可进行建设的空间界限,同时又能满足未来发展建设的区域;在生态本底边界与城市发展边界之间的区域是弹性控制区,允许城市开发活动在此区域进行,但建设规模不得超过城市发展边界总面积的8.5％.从边界的刚性与弹性结合角度划定城市开发边界,有利于引导城市空间有序发展,为我国城市开发边界的合理管控提供参考和借鉴.