在快速城市化背景下,都市圈正面临生态系统服务供需错配的风险.探究多重供需风险的格局、关系及驱动因素,对支撑区域生态风险的高效管理具有重要意义.以武汉都市圈为例,本研究量化2000、2010和2020年各乡镇6种典型生态系统服务的单一/综合供需风险率,采用自组织特征映射网络与最优参数地理探测器分别识别生态系统服务供需风险簇和综合风险的影响因素.结果表明:2000-2020年间,武汉都市圈典型生态系统服务供需风险空间格局差异明显.粮食供应服务、产水服务、碳固存服务和绿地休憩服务的供需风险均上升,而土壤保持服务和水质净化服务的供需风险下降.综合生态系统服务供需风险由0.41增至0.45,呈"核心区增加、边缘区降低"趋势.研究期间,武汉都市圈存在综合极高风险簇(B,)、综合高风险簇(B2)、水质净化高风险簇(B3)与粮食供应-土壤保持风险簇(B4),风险类型主要由B3簇向B2簇、B2簇向B1簇转化,表明供需风险组合类型增加、强度增强.植被覆盖度、夜间灯光指数和人口密度是综合供需风险空间分异的主要影响因子.基于生态系统服务供需簇开展生态风险评估,可为区域多重风险问题的管控提供高效可靠的途径.

城市生态环境问题日益突出,如何构建多功能耦合的绿地生态网络格局是促进人居环境可持续发展的重要议题.以成都市为研究区,基于"源-汇"理论,综合运用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)、景观连通性指数、电路理论等方法对生物多样性保护、热环境改善、游憩服务构建单因子网络,分析源地、廊道、生态战略点等空间要素特征,形成基于"生态-气候适应性-游憩"多层级、多功能复合生态网络优化格局.结果表明:(1)筛选出"源"-"汇"景观(生态159-29个,气候适应性30-14个,游憩208-40个).生物迁徙廊道在研究区中部、西南部呈团簇状分布;气候适应性廊道呈中部集聚、东西稀疏的分布特征;游憩廊道相对密集,以中心城区为核心向四周扩散.(2)多层级"源-汇"景观网络中,总长度上,游憩廊道＞生物迁徙廊道＞气候适应性廊道;总面积上,生物迁徙廊道＞游憩廊道＞气候适应性廊道.一、二级廊道的适宜宽度为生态廊道200、100m,气候适应性廊道100、60m;游憩廊道60、30m.(3)叠加多目标廊道获得生态关键点753个,干扰点2371个.游憩源地中8.18％的面积应退让给生态廊道和气候适应性廊道.多功能耦合的生态网络优化格局可激活不同景观资源的潜在价值,对协调生态保护与城市发展的双向需求,实现绿地资源在城市空间中的最优配置具有重要意义.

保护城市生物多样性、在城市中营造生物多样性生境是城市可持续发展的重要挑战.不断加快的城市化进程对生物多样性造成严重影响,城市生物多样性保护在新型城镇化和生态建设中日益紧迫.生境花园作为城市生物多样性保护的一种模式,厘清其在高密度城市中实现生物多样性保护的机制与效果,探索其科学的建设管理模式具有重要意义.本研究采用案例分析法,通过调研长宁区生境花园的生物多样性现状、居民参与建设和使用情况、生境花园管理模式等,梳理分析了上海市长宁区生境花园所处区域的绿地斑块分布现状、生境花园建设前后的生境条件、政策的促进作用与建成效果,探讨了高密度城市中社区更新背景下实现社区尺度生物多样性保护的模式,并提出相应的生物多样性保护策略.研究结果表明,生境花园是一个低维护管理的自然演替生态系统,作为城市绿地的基本单元,不仅填补了城市小尺度生物多样性保护的空白,而且分布具有空间异质性,对城市绿色生态网络的完善和生物多样性保护格局的优化起到重要作用,然而,生境花园依然存在知识技术方面入门难、资金投入量大、潜在障碍等问题.生境花园有效实现生物多样性保护的4种主要建设管理模式包括:(1)过程管理.包括前期选址、确定生物多样性的保护对象、建设和维护管理4个主要阶段;(2)多元合作.政府、社会、企业和居民个体多元主体形成任务导向型的合作方式;(3)具有扩大影响力的推广模式;(4)针对生境花园的潜在问题采取应对措施.建议未来的城市建设和城市更新规划中,将生境营造和生物多样性保护纳入其中,打造城市社区生境花园基本生态单元,按照4种建设管理模式,促进生境花园逐步成为城市社区尺度生物多样性保护的解决途经.

面对快速城市化进程中城市高密度地区生态空间缺乏、布局支离破碎的问题,从规划层面分析了其问题的症结所在;提出屋顶绿化与城市绿地系统联动互补,是针对城市高密度地区生态环境受损严重以及土地资源紧缺的约束条件下,建构生态空间网络的有效途径;并以厦门本岛为研究区,基于GIS、遥感技术,利用高清遥感数据结合实地调研、问卷调查、部门资料、规划文本建立现状及规划空间数据库;从既有研究梳理、综合效益影响、城市发展诉求分析3个层面总结屋顶绿化实施潜力影响因子,结合规划分区与建筑分类建立实施潜力评估方法;对研究区进行屋顶绿化实施潜力评估,结合城市绿地系统,以“全域空间、重点片区、多维网络”为方法进行研究区生态空间网络规划.结果表明:1)生态结构完善、城市功能优化、公共服务需求、环境改善需求、建筑属性特征、建筑产权归属是屋顶绿化实施潜力评估要素,其包含的城市生态框架、城市功能结构、景观提升需求、建筑改造需求、内涝程度、热岛强度、微气候环境、建筑高度、建筑年代、建筑类型、建筑产权属性是关键性评估因子;2)厦门本岛2016年屋顶绿化率仅有2％,且附属于居住建筑和城中村的屋顶绿化量超过总量的一半,商业、公共、产业建筑作为空间载体进行屋顶绿化有较大发展空间,未绿化的屋顶资源中有81.3％适宜进行屋顶绿化;3)探索高密度城区生态空间网络布局的规划方法是本研究的第一步,下一步通过借助AI、GIS等技术,尝试防控高强度开发与高危集聚引发的城市生态和灾害问题,构建满足复合功能的生态空间网络优化的研究方法.

工业园区的低影响开发(LID)是我国海绵城市建设的重要内容.本研究根据景观生态学原理,通过分析景观格局对水文过程的影响,探讨工业园区雨洪管控的生态空间结构优化方法.首先,根据滨海地区水文和地质条件对工业园区进行景观格局优化,梳理水系廊道,整合绿地斑块;然后,根据下垫面特征进行雨洪管控区域划分,确定不同管控分区的径流控制指标,并选择不同景观节点的LID技术措施,实现工业园区生态基础设施合理的空间配置.结果表明:通过景观格局优化,工业园区内构建的生态网络加强了景观的连通性,多种LID技术的组合使园区径流控制率由45％提升至70％,其中,透水铺装、下沉式绿地、雨水花园、湿塘、植草沟面积占总面积的比例分别为1.3％、1.9％、0.2％、0.2％、0.1％.本研究能够为滨海工业园区的低影响开发建设提供新的思路和方法.

绿色基础设施建设是加强城市生态弹性力的重要手段之一.绿色基础设施多功能性是实现城市生态系统服务功能综合效益最大化的前提,这一点已被众多学者认可.构建绿色基础设施规划(GISP,Green Infrastructure Spatial Planning)模型,基于绿色基础设施的雨洪管理、绿色空间可达性、净化空气、缓解热岛效应、景观连通性五大功能指标,开展城市绿色基础设施多功能性评估,明确合肥市绿色基础设施的高需求地区,探讨绿色基础设施不同功能之间的权衡和协同关系.结果表明:合肥市东北部对于绿色基础设施缓解城市热岛效应、净化空气的需求最强烈,城市一环区域对于绿色基础设施的雨洪管理需求最为强烈,城市东部、南部对于绿色基础设施的绿色空间可达性需求显著;总体而言,绿色基础设施选址的热点区域为城市一环内及东北区域;绿色基础设施的雨洪管理、缓解城市热岛和净化空气间存在着协同关系,与景观连通性之间存在着权衡关系;运用GISP模型评估合肥生态空间体系控制规划以及合肥市域空间绿道网络系统建设总体规划,规划中绿地选址不在绿色基础设施的高需求区域,也没有在战略上整合绿地多功能的生态系统服务、获得更大的生态弹性力.

在沿海滩涂地区经济社会快速发展背景下,道路景观的无序扩张加剧了生境破碎化,使生物流通等过程受阻、生态系统服务功能受损.基于道路建设胁迫设置多阻力情景模拟生态网络,有助于揭示路网对关键生态过程的影响,优化区域生态安全格局.本研究以盐城市大丰区为例,基于GIS、Conefor Sensinode等平台,构建了基于景观类型赋值、依据道路两侧缓冲区修正赋值、依据路网高密度区修正赋值的3种阻力面情景,模拟生态网络并对其结构与格局进行定量评价.结果表明:中心城区、港口区等道路高密度区面积占全域比为8.21％,区内生境面临更高的道路景观胁迫风险;路网胁迫下,廊道绿地组分减少7.40％,曲度均值提升12.82％,生物迁移能耗显著增加;生态网络中沿海湿地对其他源地的作用力最强,可为生物迁移提供天然通道.量化道路密度等重要敏感性因子对阻力面赋值、生态网络组分结构的影响,有助于理解关键生态过程格局变化及驱动机制,为区域生态安全格局构建提供支撑.

市域绿色空间是市域尺度内连接城市生态系统与自然生态系统的纽带,是维护市域整体生态系统稳定的基本保障.现阶段以中心城区为核心的城市绿地系统空间规划忽视了城市化过程中自然与城市之间发生的动态变化,忽视了市域绿色空间对城乡人居环境质量的决定作用.构建良好的市域尺度绿色空间体系,能够实现市域层面的生态环境稳定,协调城市化发展与自然资源保护之间的矛盾,对城市可持续发展有着积极意义.以招远市域绿色空间为研究对象,借助形态学空间格局分析(MSPA)方法,利用其研究尺度兼容性强、景观要素生态内涵明确、所得成果便于量化评估等优势特性,首先对招远市域绿色空间中的重要景观要素核心区、桥接区进行识别,并提取具有生态拓补潜力的景观要素孤岛作为未来绿色空间优化潜力节点的空间落点;其次选用可能联通性(PC)、斑块重要度等指数量化景观要素对绿色空间的重要度并进行评价分级;然后将核心区和潜力节点作为生态源,通过不同景观要素对物种流通的阻力构建消费阻力面,以最小路径方法得出场地内的潜力生态廊道;再次,通过通量分析定性不同生态斑块在生态过程中的功能角色,并借助核密度分析对潜力生态网络的发展趋势进行测度;最终以发展趋势较弱区域中对整体生态网络联通具有较高贡献度,并在生态过程中扮演踏脚石的一二级潜力节点斑块作为未来生态发展中的重要关键点进行生态质量提升,得出招远市域绿色空间发展结构,并提出科学的空间优化指引和发展建议.本研究可以为高度破碎化地区的绿色空间构建提供一定的理论依据,对我国城市化发展中其他地区的市域绿色空间构建也具有一定的参考和示范意义.

绿地生态网络对于改善区域生态空间破碎化、生物多样性降低、生态系统服务供需不平衡及保障区域生态安全具有重要意义.本研究以洞庭湖区为例,在3S技术支持下,从生态系统服务功能、潜在生物多样性、形态空间格局的角度综合评价和识别生态源地及计算栅格单元的基本生态阻力;利用夜间灯光指数修正基本生态阻力;运用最小累积阻力模型识别生态廊道;构建加权评价模型,对源地的聚合度、离散度及廊道的生态连接贡献度进行评价;利用结构特征指数对综合网络、“源-汇”潜在网络及规划网络进行对比分析和评价.结果 表明:源地空间分布不均衡,林地、灌丛与水域三者面积之和占源地总面积的95.9％,位于研究区中部的洞庭湖湿地生态风险较高;源地离生态网络系统中心位置越近及到其他源地的平均最小累积阻力越小,聚合及离散的优势越强;高生态质量源地周围的中、高生态质量源地分布越密集,其聚合度、离散度越高;廊道离高生态质量的源地越近,表现为生态连接贡献度越大;林地、灌丛,尤其是河道在自然生态系统与人类社会系统之间起着非常重要的生态连接作用;“源-汇”规划绿道对“源-汇”潜在生态廊道形成了良好补充,与“源-汇”潜在网络相比,综合网络的α、β、γ、ρ指数分别提高123.1％、25.8％、26.2％、74.6％;与“源-汇”规划网络相比,α、β、γ、p指数分别提高了190.0％、31.1％、32.5％、114.6％.本研究结果能为洞庭湖区绿地生态网络构建、国土空间规划提供参考.

生境破碎化导致生物多样性锐减,影响生境的生态系统服务,合理而有效的生态网络建设可以恢复城市内破碎生境斑块之间的连接.现有城市生态网络的构建与模拟多基于二维数据信息,未能很好地考虑植被三维结构信息所表征的多元生态位对生境质量的影响,致使生态网络的功能有效性有待验证.选取南京市主城区为研究区,基于高分辨率遥感影像与机载激光雷达数据,对研究区三维绿地植被结构进行了量化,在二维、三维两种情景下分别进行生态源地的提取与景观阻力面的设定,基于最小费用路径识别出两种情景下的生态廊道,并依据电路理论方法识别出廊道中需要重点保护的生态关键节点,进而分析使用二维、三维生态空间信息对生态网络构建结果产生的影响.研究结果表明:1)研究区不同情景下提取的生态源地共有11处不同,与传统二维情景下仅使用绿地面积指标作为斑块属性相比,使用三维植被参数可以更准确地识别具有丰富植被结构的生态源地;2)二维与三维情景下构建的生态廊道分别有137条与129条,平均每条廊道的单位距离阻力值分别为18.2与24.0,运用传统二维信息的模拟结果会在一定程度上高估研究区的景观连通性;3)不同情境下生态关键节点的空间分布基本一致,主要集中于研究区的西北侧、中部以及东南侧,并较多出现在距离较近的源地斑块之间.基于以上分析结果,有针对性地提出了南京市主城区生态网络格局优化的相关策略.