基于“贡献力-活力-组织力-恢复力”的武汉市自然资源生态安全评价.pdf
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1、第4 3卷第4期2 0 2 3年8月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.4A u g.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 0-1 4 修回日期:2 0 2 2-1 2-2 0 资助项目:国家自然科学基金项目“城市生态用地破碎化与土地功能演变的互馈机理研究”(4 1 9 7 1 2 4 0);国家自然科学基金青年项目(4 2 1 0 1 2 6 5);湖北省自然资源厅科研计划项目(Z R Z Y 2 0 2 0 K J 0 2)第一作者:朱锦维(1 9 9
2、 3),男(土家族),湖北省巴东县人,博士研究生,研究方向为土地利用变化与生态系统服务。E m a i l:z h u j w 1 1 8 1 6 3.c o m。通讯作者:柯新利(1 9 7 7),男(汉族),湖北省天门市人,博士,教授,博士生导师,主要从事环境经济与自然资源管理研究。E m a i l:k e x l m a i l.h z a u.e d u.c n。综合研究基于“贡献力活力组织力恢复力”的武汉市自然资源生态安全评价朱锦维,柯新利,周 婷,何利杰(华中农业大学 公共管理学院,湖北 武汉4 3 0 0 7 0)摘 要:目的构建生态系统健康与生态系统服务关联的自然资源生态安全
3、评估框架,分析城市化过程中自然资源生态安全的演变规律,为区域国土空间优化和生态文明建设提供理论依据。方法基于生态系统健康与生态系统服务关联的视角,构建“贡献力活力组织力恢复力”的自然资源生态安全评估框架,综合运用I n V E S T模型、景观指数和德尔菲法评估武汉市2 0 0 0和2 0 2 1年的自然资源生态安全,并分析其时空演变规律。结果2 0 0 0和2 0 2 1年武汉市自然资源生态安全指数分别为0.3 9 44和0.3 7 45,生态安全等级在空间上呈现中部低、四周高的分布格局,且黄陂区生态安全水平最高;2 0 0 02 0 2 1年武汉市自然资源生态安全整体呈下降趋势,下降的地区
4、主要沿中心城区边缘呈环状分布,“低安全”范围有从中部核心区逐步向外扩张的趋势,且“中等安全”降为“较低安全”,“较高安全”降为“中等安全”的分布范围较广。结论城市扩张过程中面对自然资源生态安全不断下降的压力,应进一步加强国土空间规划的引领作用,严惩非法侵占生态用地,加强生态空间的保护。关键词:生态安全;贡献力;活力;组织力;恢复力;武汉市文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 4-0 2 4 8-0 8 中图分类号:X 8 2 6文献参数:朱锦维,柯新利,周婷,等.基于“贡献力活力组织力恢复力”的武汉市自然资源生态安全评价J.水土保持通报,2 0 2 3,
5、4 3(4):2 4 8-2 5 5,3 0 6.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 4.0 3 0;Z h uJ i n w e i,K eX i n l i,Z h o uT i n g,e ta l.E c o l o g i c a ls e c u r i t ye v a l u a t i o no fn a t u r a lr e s o u r c e si n W u h a nC i t yb a s e do naf r a m e w o r ko f c o n t r i b u t i o n
6、,v i g o r,o r g a n i z a t i o na n dr e s i l i e n c eJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(4):2 4 8-2 5 5,3 0 6.E c o l o g i c a l S e c u r i t yE v a l u a t i o no fN a t u r a lR e s o u r c e s i nW u h a nC i t yB a s e do naF r a m e w o r ko fC o
7、 n t r i b u t i o n,V i g o r,O r g a n i z a t i o na n dR e s i l i e n c eZ h uJ i n w e i,K eX i n l i,Z h o uT i n g,H eL i j i e(C o l l e g eo fP u b l i cA d m i n i s t r a t i o n,H u a z h o n gA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,W u h a n,H u b e i4 3 0 0 7 0,C h i n a)A b s t r
8、a c t:O b j e c t i v eA na s s e s s m e n tf r a m e w o r kf o re c o l o g i c a ls e c u r i t ye v a l u a t i o no fn a t u r a l r e s o u r c e sw a sc o n s t r u c t e dt of u r t h e ra n a l y z e i t se v o l u t i o nl a wi nr e s p o n s e t ou r b a n i z a t i o n,i no r d e r t op
9、 r o v i er e f e r e n c e s f o rr e g i o n a lt e r r i t o r i a ls p a c eo p t i m i z a t i o na n de c o l o g i c a lc i v i l i z a t i o nc o n s t r u c t i o n.M e t h o d sB a s e do nt h ec o r r e l a t i o nb e t w e e ne c o s y s t e m h e a l t ha n de c o s y s t e ms e r v i c
10、 e s,a ne c o l o g i c a ls e c u r i t yf r a m e w o r kb a s e do n“c o n t r i b u t i o n,v i g o r,o r g a n i z a t i o na n dr e s i l i e n c e”w a sc o n s t r u c t e d.B yu s i n gt h eI n V E S T m o d e l,l a n d s c a p ei n d i c e s,a n dt h eD e l p h im e t h o dt oe v a l u a t
11、et h ee c o l o g i c a ls e c u r i t yo f Wu h a nC i t yi n2 0 0 0a n d2 0 2 1,t h et e m p o r a l a n ds p a t i a l e v o l u t i o no fe c o l o g i c a l s e c u r i t yw a sa l s oa n a l y z e d.R e s u l t s T h ee c o l o g i c a l s e c u r i t yi n d e xo fWu h a nC i t yw a s0.3 9 44i
12、 n2 0 0 0a n d0.3 7 45i n2 0 2 1.E c o l o g i c a ls e c u r i t yl e v e ls h o w e das p a t i a ld i s t r i b u t i o np a t t e r no f“l o wi nt h em i d d l ea n dh i g h i nt h es u r r o u n d i n ga r e a”.T h ee c o l o g i c a l s e c u r i t yl e v e lo ft h eH u a n g p iD i s t r i c
13、tw a s t h eh i g h e s t.F r o m2 0 0 0t o2 0 2 1,t h eo v e r a l le c o l o g i c a l s e c u r i t yo fWu h a nC i t ys h o w e dad o w n w a r dt r e n d.T h ed e c l i n i n ga r e a sw e r em a i n l yl o c a t e di nar i n ga l o n gt h ee d g eo ft h ec e n t r a lu r b a na r e a.T h ed i
14、s t r i b u t i o no f t h e“l o ws e c u r i t y”a r e a t e n d e d t og r a d u a l l ye x p a n d f r o mt h e c e n t r a l c o r e a r e a.T h e t r a n s i t i o no f a r e a s f r o m“m e d i u me c o l o g i c a l s a f e t y”t o“l o we c o l o g i c a l s a f e t y”a n d f r o m“h i g he c
15、 o l o g i c a ls e c u r i t y”t o“m e d i u m e c o l o g i c a ls a f e t y”w a sw i d e s p r e a d.C o n c l u s i o nU r b a ne x p a n s i o nh a sr e s u l t e di nd e c l i n i n ge c o l o g i c a ls e c u r i t yo fn a t u r a lr e s o u r c e s.T h e r e f o r e,t e r r i t o r i a ls p
16、a c ep l a n n i n gs h o u l db ef u r t h e rs t r e n g t h e n e d,i n c l u d i n gp u n i s h m e n t s f o r i l l e g a l o c c u p a t i o no f e c o l o g i c a l l a n da n ds t r e n g t h e n i n g t h ep r o t e c t i o no f e c o l o g i c a l s p a c e.K e y w o r d s:e c o l o g i c
17、 a l s e c u r i t y;c o n t r i b u t i o n;v i g o r;o r g a n i z a t i o n;r e s i l i e n c e;W u h a nC i t y 自然资源生态安全指人类生产、生活的基本保障以及适应环境变化的能力少受或不受自然资源与生态环境威胁的状态1-2。随着工业化、城市化的快速发展,人类活动对生态系统的干扰不断加剧、生态资源耗损严重、生态环境问题频发3,生态系统安全和经济社会可持续发展面临严峻挑战。在此背景下,自然资源生态安全问题受到社会各界广泛关注,党的十九大更是明确指出“加大生态系统保护力度,优化生态安
18、全屏障体系”。因此,科学评价自然资源生态安全,分析城镇扩张过程中自然资源生态安全的时空演变规律,有利于协调人类活动与自然资源生态安全的关系,优化国土空间格局,促进中国生态文明建设。关于自然资源生态安全的研究源于2 0世纪中后期国际上对“环境安全”和“生态风险”的研究4-5。1 9 8 9年,国际应用系统分析研究所(A S A)正式提出“生态安全”这一术语6,自此,生态安全成为学术界关注的重点问题。自然资源生态安全评价是摸清区域生态现状和生态环境压力,进行生态安全预警和生态安全管理决策的基础。目前,对生态安全的评价主要基于生态系统本身的健康状况、可持续发展水平7-9或基于人类活动与自然资源生态系
19、统的关系构建多维指标体系进行综合评价,其中考虑与人类活动关系时多利用压力状态响应(P S R)模型1 0-1 1、驱动力压力状态影响响应(D P S I R)模型等1 2-1 3。值得注意的是,生态安全评价不仅要考虑生态系统本身结构和功能的稳定性,还要关注生态系统服务的重要性,反映生态系统为人类提供产品和服务的能力,考虑生态系统本身与生态系统服务的关联性,体现生态系统对人类需求的满足程度和对人类的贡献1 4。活力组织力恢复力评估框架自C o s t a n z a提出以来在生态系统健康评价方面得到广泛应用1 5。近年来,有学者将生态系统服务纳入评价体系1 6,拓展了生态系统健康的概念范畴,为生
20、态系统健康评价提供了新思路。自然资源生态安全的目标是保障生态系统在持续健康的状态下提供生态系统服务1 7,将生态系统服务纳入活力组织力恢复力评估框架为生态安全评价提供了新思路。但如何考虑生态系统本身和生态系统为人类提供产品和服务需求的贡献程度,构建生态系统健康与生态系统服务关联的自然资源生态安全评估框架,并探究城市化过程中自然资源生态安全的演变规律仍鲜有研究涉及,不利于城市化过程中协调人类活动与自然资源生态安全的关系,制定针对性的国土空间优化策略。因此,本文考虑生态系统健康与生态系统服务的关联特征,构建“贡献力活力组织力恢复力”的自然资源生态安全评估框架,综合运用I n V E S T模型、景
21、观指数和德尔菲法评估武汉市2 0 0 0和2 0 2 1年的自然资源生态安全,并分析其时空演变规律,旨在协调城镇扩张过程中人类活动与自然资源生态安全的关系,为区域国土空间优化和环境管理提供政策参考。1 研究区域武汉市地处长江中下游平原、江汉平原东部,总面积85 6 9.1 5k m2,2 0 2 1年常住人口13 6 4.8 9万,城镇化率8 4.5 6%,是中国中部地区快速城市化的典型城市。全市下辖1 3个行政区(图1),包括7个中心城区(江岸区、江汉区、硚口区、汉阳区、武昌区、青山区和洪山区)和6个远城区(东西湖区、汉南区、蔡甸区、江夏区、黄陂区和新洲区)。武汉市境内河网纵横、水系发达、湖
22、泊广布,享有“百湖之市”的美誉,是长江经济带重要的生态节点,其生态环境保护对长江中下游生态安全和中国生态文明建设具有重要意义。随着工业化、城市化快速发展,以湖泊湿地为代表的生态用地不断萎缩,生态空间被大量占用,其中2 0世纪8 0年代末期以来,武汉主城区湖泊面积缩减近5 6.9%1 8-1 9。城市扩张对生态用地的占用导致水土流失程度不断加剧2 0、城市内涝2 1现象频发,区域生态系统服务功能遭到破坏,自然资源生态安全面临严峻挑战。因此,以武汉市为研究区域,探讨其自然资源生态安全时空演变特征,对快速城市化地区国土空间优化和环境管理政策的制定具有重要意义。942第4期 朱锦维等:基于“贡献力活力
23、组织力恢复力”的武汉市自然资源生态安全评价图1 武汉市2 0 2 1年土地利用类型F i g.1 L a n du s e t y p e s i nW u h a nC i t y i n2 0 2 12 研究方法2.1 自然资源生态安全评价体系自然资源生态安全以生态系统服务与健康为前提,自然资源生态安全问题不仅要关注生态系统服务的重要性,而且要关注生态系统健康状况以及生态系统给人类提供的惠益1 7。贡献力活力组织力恢复力(C VO R)框架将生态系统健康与生态系统服务关联,基于C VO R框架开展自然资源生态安全评估,可揭示生态系统维持自身结构和功能稳定性以及生态系统为人类提供惠益的能力1
24、 6,2 2。在C VO R评估框架中,贡献力(C)由生态系统服务功能体现,具体包括碳储存和固持、水质净化、产水量以及生境质量;活力(V)由净初级生产力(N P P)表征;组织力(O)由景观异质性和景观连通性两方面构成,各自包括平均斑块面积、香农多样性指数以及最大斑块指数和景观蔓延度指数;恢复力(R)由恢复力系数表征。C,V,O,R具体指标依据相关文献和研究区域特点综合确定1 7,2 2-2 3,在经过多位专家咨询和反复讨论后,最终确定各级指标(图2)。2.2 自然资源生态安全评价模型与方法2.2.1 贡献力评价 贡献力是反映自然生态系统与人类福祉关系的一种体现,一般采用生态系统服务定量表征,
25、根据武汉市生态系统提供的主要产品和服务,选取碳储存和固持、水质净化、产水量以及生境质量4项服务并基于I n V E S T模型进行贡献力评价。I n V E S T模型是一种生态系统服务和权衡的综合评估模型,涵盖众多生态系统服务评估模块,具有很强的空间化、动态化、可视化等特点,在生态系统服务评估中应用广泛2 4,具体核算原理与方法如下。图2 基于C V O R的自然资源生态安全评估框架F i g.2 A s s e s s m e n t f r a m e w o r ko fn a t u r a l r e s o u r c ee c o l o g i c a l s e c u r
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