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.

京津冀地区是中国经济最发达、人口最密集的地区之一,快速的城市化进程严重影响了生态系统服务的供需关系.为了使京津冀地区在未来的城市化进程中实现社会经济发展与生态环境保护中的可持续协调发展,需要正确理解城市化对生态系统服务供需的影响,为京津冀地区生态环境管理提供参考依据.因此,基于Pearson相关性、随机森林、双变量局部空间自相关等方法探究京津冀地区不同城市化强度区域内生态系统服务供需的匹配关系以及对城市化对生态系统服务供需的影响特征.研究发现:2000-2020年间,京津冀地区城市化综合水平涨幅达到148.15％;碳储存和生境质量服务赤字区域扩增明显,食物生产与PM2.5去除服务盈余区域有所增加,但各项生态系统服务供需空间错配性较强;城市化对生态系统服务供需比具有显著的负相关关系;既有城市化区域生态系统服务对空间城市化和人口城市化敏感性较强,城市化扩张区域和农村区域对空间城市化敏感性较强,空间城市化是影响生态系统服务供需关系的主要因素;不同城市化水平区域内城市化与生态系统服务供需比的错配特征具有显著差异.因此,本文探究了不同城市化强度区域内城市化指标对生态系统服务供需影响的差异性,为实现京津冀地区的城市化与生态系统服务的协同发展提供科学依据.

碳固持服务供需匹配状况对于优化区域生态系统管理、提升生态系统碳汇能力具有重要意义.以大连金普新区为研究区,利用InVEST模型、ArcGIS模型,研究固碳项生态系统服务供需匹配及其变化特征.结果表明:(1)研究期内,2010年至2018年,碳固持服务供给总量呈现出U字型变化趋势;需求总量呈现出持续增长的变化趋势,表现为低等级需求量地区向高等级需求量地区不断转化;碳固持服务供需求不匹配,供需错配现象突出,总体上呈现出供不应求.(2)碳固持服务供需赤字缺口正持续扩大.赤字类型总面积有持续增加的趋势;盈余类型总面积表现为先增后减;供需相对平衡类型总面积不断缩减,朝着低供给高需求方向转变.(3)金普新区碳汇地面积持续缩减,2018年仅为564km2;碳源地面积大量增加,2018年达到1340km2.(4)提出了控制城镇碳需求增长,增加绿地,提高碳供给能力,消减赤字,维持供需能力基本平衡的对策.

基于区域能值密度改进的能值-生态足迹模型,结合GIS以甘肃省为例分析了西北生态脆弱地区生态安全时空演化格局.结果表明:甘肃省的人均生态赤字呈现波动上升趋势,人均生态赤字从1980年的0.42 hm2·cap-1增加到2015年的4.00 hm2·cap-1,且以年均6.70％的速度增长,生态赤字状态在空间上呈现出由中心向两极扩散的演变格局.生态压力指数不断增大,生态安全等级逐渐升高,近年来生态安全状况出现恶化趋势,生态安全问题亟待解决.基于上述结论从降低人类环境负荷和减少化石能源使用量等方面提出了提升生态安全状况的对策措施.

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.

生态足迹方法是通过比较人类活动消耗的自然资源与自然生态系统所提供的生态承载力,定量的判断区域的可持续发展状态.采用生态足迹模型对2009-2014年成都市生态足迹、生态承载力状况进行了测算,并结合空间分析揭示了其空间演化规律.结果表明:(1) 2009-2014年,各区市县人均生态足迹平均值有着逐年下降的趋势,由2009年的2.759hm2/人下降至2014年的1.937hm2/人,基本格局呈现出中间低,西南高,两翼居中的分布特征,高水平人均生态足迹集中分布在西南方向的蒲江县、大邑县,邛崃市;(2)2009-2014年成都市人均承载力呈现出较为稳定且有下降的趋势,由2009年的0.2314hm2/人下降至2014年的0.2215hm2/人,其空间分布特征与生态足迹呈现出较好的空间一致性;(3)人均生态亏盈,在时间上表现为逐渐向好,但其本质是趋势为生态赤字愈发严重,空间上呈现出与人均生态承载力情况“高,低,低,高”相反分布的特征,分布呈扩散型,即由中部的五城区向四周扩散,除五城区外,其余地区在研究期间内都为赤字,最严重区域集中在西南方向的蒲江县,最高达到-9.3189hm2/人,亟需建立有效的生态足迹调控和补充机制.

可持续能力是城市可持续发展的条件和基础,生态足迹与生态承载力分析是评价城市可持续能力的重要手段.论文以长三角城市群26座城市为研究对象,依据2010年统计数据和土地利用数据,应用生态足迹法计算并比较了26市的生态足迹、生态承载力与生态赤字.通过层次聚类法分析不同城市存在的不同问题, 发掘协同合作的方向.研究结果表明: 2010 年长三角城市群平均人均生态足迹为3.5302 hm2·人-1, 最高城市为马鞍山, 最低城市为芜湖.空间上人均生态足迹较高的地区呈“三角形”分布, 根据不同类型生态足迹的构成可将26 市划分为5 大类, Ⅰ: 能源高消耗型, Ⅱ: 能源与水域高消耗型, Ⅲ: 耕地高消耗型, Ⅳ: 耕地低消耗型, Ⅴ: 消耗均衡型;长三角城市群平均人均生态承载力为0.4906 hm2·人-1, 最高城市为池州, 最低城市为上海.空间上人均生态承载力由低到高呈“扇形”分布, 根据不同类型生态承载力的构成可将26 市划分为4 大类, Ⅰ: 自然资源丰富型, Ⅱ: 建设用地丰富型, Ⅲ: 建设用地和自然资源丰富型, Ⅳ: 资源匮乏型; 长三角26 市所有城市均存在生态赤字, 平均人均生态赤字为3.0396 hm2·人-1, 最高城市为马鞍山, 最低城市为芜湖.空间上呈沿海城市向内陆城市递减分布, 根据不同类型生态赤字的构成可将26 市划分为6 大类, Ⅰ: 能源问题突出型, Ⅱ:能源与水域问题突出型,Ⅲ: 耕地短缺突出型, Ⅳ: 建设用地短缺突出型,Ⅴ: 短缺均一型, Ⅵ: 可持续发展型.我们旨在为制定长三角城市群可持续发展方向和目标提供理论支持.

在分析 2005—2015 年陕西省陕北、关中、陕南三大区域人均生态足迹、人均生态承载力、人均生态赤字和生态压力指数等动态变化的基础上, 采用 STIRPAT 模型及 PLS 方法比较了驱动三大区域间生态足迹变化的因素.结果表明, 陕北、关中、陕南人均生态足迹分别增长了107.3%、68.1%、66.6%, 人均生态赤字分别增长了296.7%、88.6%、346.0%, 三大区域生态压力指数呈上升趋势, 而万元GDP生态足迹呈下降趋势, 区域生态差异性正逐步扩大.驱动三大区域生态足迹动态变化的主要因素是人均GDP、城镇化率和产业结构, 其中, 驱动陕北生态足迹发生变化的另一重要因素是人口总量.为此, 提出加速陕北工业转型升级、推进关中产业与生态的协同发展、推动陕南绿色循环发展等对策建议.