葉 鑫,鄒長(zhǎng)新,2,*,劉國(guó)華,林乃峰,徐夢(mèng)佳

1 環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所,南京 210042 2 南京信息工程大學(xué)江蘇省大氣環(huán)境與裝備技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心,南京 210044 3 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085

隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,生態(tài)環(huán)境面臨的壓力不斷增大,人類對(duì)自然資源的不合理開發(fā)及利用日益加劇,導(dǎo)致了資源過(guò)度消耗,并引發(fā)越來(lái)越多的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,如生態(tài)系統(tǒng)退化、生物多樣性喪失、土地沙化和水土流失加劇、水氣土壤污染等。由此導(dǎo)致的生態(tài)危機(jī)和災(zāi)害嚴(yán)重威脅到人類自身的安全。生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的累積一旦超過(guò)一定程度,將會(huì)危及區(qū)域和國(guó)家生態(tài)安全,影響經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。為此,生態(tài)安全問(wèn)題日益受到關(guān)注,已成為各國(guó)必須共同面對(duì)并亟待解決的重要科學(xué)問(wèn)題。

生態(tài)安全是一個(gè)復(fù)雜性問(wèn)題,通過(guò)對(duì)其內(nèi)涵已進(jìn)行廣泛探討的基礎(chǔ)上,歸納為狹義和廣義兩方面理解,分別從不同角度體現(xiàn)了生態(tài)安全研究的側(cè)重點(diǎn)。狹義上,即從自然本身出發(fā),指生態(tài)系統(tǒng)為維持生物多樣性與發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)功能所需的自身結(jié)構(gòu)的完整性與健康程度。廣義上,即從人類角度出發(fā),指生態(tài)環(huán)境條件與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能夠有效保障人類的生活和健康不受損害,經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安定不受阻礙和威脅的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)安全狀況[1-2],這也是生態(tài)安全目前研究的主要方面。為了從源頭上實(shí)現(xiàn)生態(tài)問(wèn)題的有效控制及改善,提高生態(tài)保護(hù)有效性,維護(hù)生態(tài)安全,應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)空間管理,協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等相關(guān)布局。因此,保障生態(tài)安全對(duì)落地管理的必然需求,使得生態(tài)安全格局成為研究重點(diǎn)。特別是在生態(tài)問(wèn)題具有代表性的景觀及區(qū)域尺度上,開展生態(tài)安全格局研究對(duì)于未來(lái)國(guó)土開發(fā)與生態(tài)保護(hù)至關(guān)重要?！笆舜蟆眻?bào)告中,也首次將國(guó)土空間開發(fā)格局優(yōu)化提升到了戰(zhàn)略高度,其中,生態(tài)安全格局是三大戰(zhàn)略格局目標(biāo)之一[3]。然而,已有研究涉及面多樣并缺乏聯(lián)系,導(dǎo)致不同區(qū)域、不同方法下多種格局并存且缺乏統(tǒng)籌集成,難以進(jìn)行有效的格局構(gòu)建與管理,有必要系統(tǒng)地分析與梳理。本文通過(guò)對(duì)生態(tài)安全格局相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜合評(píng)述,在此基礎(chǔ)上闡述了當(dāng)前生態(tài)安全格局研究需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容、之間的相互關(guān)系和相關(guān)研究方法,以此豐富生態(tài)安全研究基礎(chǔ)理論,為國(guó)家及區(qū)域尺度上生態(tài)安全格局構(gòu)建提供借鑒。

1 生態(tài)安全格局概念的形成與發(fā)展

1.1 國(guó)外生態(tài)安全格局研究

自1941年土地健康的概念被提出以來(lái),有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)健康與生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題就在全球范圍內(nèi)得到發(fā)展。20世紀(jì)80年代,世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)(WECD)與國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(IIASA)正式提出生態(tài)安全問(wèn)題及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2005年,聯(lián)合國(guó)千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估報(bào)告中指出,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)退化將嚴(yán)重影響人類的生存環(huán)境,對(duì)區(qū)域和全球的生態(tài)安全造成威脅[4]。依據(jù)聯(lián)合國(guó)千年發(fā)展目標(biāo),由中國(guó)發(fā)起的國(guó)際生態(tài)安全合作組織(IESCO)于2006年成立。2012年,聯(lián)合國(guó)環(huán)境署主持下的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺(tái)(IPBES)正式成立,力求通過(guò)科學(xué)評(píng)估為政策決策服務(wù)。這些均表明國(guó)際社會(huì)對(duì)有關(guān)人類福祉的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展高度重視。

國(guó)際上圍繞生態(tài)安全格局研究主要關(guān)注于保護(hù)地體系的建立,并按照保護(hù)嚴(yán)格程度,劃分為從最為嚴(yán)格到可持續(xù)利用等不同的類型。截止到2014年,全球陸地及內(nèi)陸水域的保護(hù)地覆蓋率達(dá)到15.4%,約為1990年的兩倍[5]。此外,在區(qū)域及全球尺度上也構(gòu)建了保護(hù)優(yōu)先區(qū)域,例如世界自然基金會(huì)(WWF)在本世紀(jì)初劃定了全球200個(gè)優(yōu)先保護(hù)區(qū)域,識(shí)別了一系列具有代表性的生態(tài)系統(tǒng)；保護(hù)國(guó)際(CI)應(yīng)對(duì)受威脅生境劃定了全球35個(gè)生物多樣性保護(hù)熱點(diǎn)區(qū)(hotspots)；以及世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)的生物多樣性關(guān)鍵地區(qū)(KBAs)等。早期的格局構(gòu)建主要以生物多樣性保護(hù)為目標(biāo),但隨著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估的發(fā)展,以及有關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題對(duì)生態(tài)安全重要性的認(rèn)識(shí)[6],生態(tài)安全格局研究逐步轉(zhuǎn)向以自然生態(tài)系統(tǒng)為主,與社會(huì)經(jīng)濟(jì)耦合的相互協(xié)同格局的發(fā)展趨勢(shì)。主要側(cè)重在全球變化和人類活動(dòng)擴(kuò)張所造成的區(qū)域性生態(tài)問(wèn)題背景下,進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)功能及過(guò)程研究,生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估與協(xié)同關(guān)系[7],生態(tài)保護(hù)與恢復(fù),自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合分析[8- 10],以及生態(tài)安全的政策研究[11]。

1.2 國(guó)內(nèi)生態(tài)安全格局研究

自20世紀(jì)90年代以來(lái),國(guó)內(nèi)生態(tài)安全研究在跟蹤國(guó)外研究的過(guò)程中,逐漸從早期有關(guān)概念的探討、理論研究階段,發(fā)展到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)[12- 14],以及注重生態(tài)安全格局的研究[15- 17]。特別是生態(tài)安全格局,成為生態(tài)安全面向應(yīng)用與管理的研究熱點(diǎn)領(lǐng)域。在宏觀尺度上主要指構(gòu)成景觀、區(qū)域等尺度上生態(tài)系統(tǒng)和土地利用類型的形狀、比例和空間配置[18]。其中存在某些關(guān)鍵的由點(diǎn)、線、面的位置關(guān)系所構(gòu)成的潛在格局,對(duì)于維護(hù)和控制某些生態(tài)過(guò)程、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的完整性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的維持具有重要意義[2, 15]。近年來(lái),結(jié)合我國(guó)自身特征在國(guó)土尺度上陸續(xù)開展了生態(tài)區(qū)劃、生態(tài)功能區(qū)、主體功能區(qū)、保護(hù)優(yōu)先區(qū)劃分等研究[19- 21],為生態(tài)區(qū)的保護(hù)發(fā)展與管理提供了依據(jù)。2012年,環(huán)保部重大專項(xiàng)“我國(guó)國(guó)土生態(tài)安全格局構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)與保護(hù)戰(zhàn)略研究”,在國(guó)土生態(tài)安全基礎(chǔ)理論與方法研究的基礎(chǔ)上,開展了生態(tài)保護(hù)紅線劃定研究,力求從政策及法規(guī)層面進(jìn)行嚴(yán)格管控,加強(qiáng)生態(tài)安全的維持[22]。

國(guó)內(nèi)有關(guān)生態(tài)安全格局的研究主要集中在格局的識(shí)別與構(gòu)建領(lǐng)域,例如基于案例生態(tài)評(píng)價(jià)來(lái)劃分空間生態(tài)安全等級(jí)[23,24],采用空間疊加、目標(biāo)優(yōu)化等方法構(gòu)建生態(tài)安全格局[17,25],以及格局的功能、服務(wù)評(píng)估及相互關(guān)系研究等[26]。仍需要加強(qiáng)格局的形成機(jī)制、演變規(guī)律、影響機(jī)理、安全預(yù)警及調(diào)控的深入研究[27]?？傮w上,生態(tài)安全格局研究尚處于起步階段,研究范疇較寬、類型多樣,但機(jī)理性研究較為薄弱,以生態(tài)學(xué)機(jī)理為側(cè)重點(diǎn)的研究往往缺乏宏觀層面生態(tài)學(xué)的考慮,以社會(huì)生態(tài)角度為側(cè)重點(diǎn)的研究也缺少對(duì)生態(tài)過(guò)程、生態(tài)問(wèn)題的理解。同時(shí),眾多研究中尚未形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系與準(zhǔn)則,且基本停留在理論研究與評(píng)價(jià)階段,導(dǎo)致多種格局并存的現(xiàn)象,不利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)安全格局管理應(yīng)用,與服務(wù)決策的戰(zhàn)略需求。本文評(píng)述了生態(tài)安全格局研究的內(nèi)容、方法、及之間的聯(lián)系,為生態(tài)安全格局構(gòu)建與綜合評(píng)估提供借鑒。

圖1 生態(tài)安全格局研究的主要內(nèi)容與構(gòu)建思路 Fig.1 Main contents and construction approaches in the research of ecological security pattern

2 生態(tài)安全格局研究?jī)?nèi)容綜述

生態(tài)安全格局的構(gòu)建與完善是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下,針對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)干擾因素,以關(guān)鍵生態(tài)問(wèn)題為對(duì)象,結(jié)合不同需求級(jí)別下的生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)活動(dòng),進(jìn)行生態(tài)安全格局評(píng)估,設(shè)計(jì)和構(gòu)建綜合生態(tài)安全格局及宏觀布局方案。生態(tài)安全格局作為一個(gè)宏觀、抽象的生態(tài)學(xué)問(wèn)題,所涉及到的內(nèi)容多樣且具有復(fù)雜性。本文基于文獻(xiàn)中已有研究方向進(jìn)行歸納的同時(shí),提出了生態(tài)安全格局目前所聚焦的主要研究?jī)?nèi)容,及以“格局形成、演變機(jī)制-影響-關(guān)鍵區(qū)識(shí)別-構(gòu)建優(yōu)化-調(diào)控管理”為主線的各研究之間的相互關(guān)系。具體包括以下幾方面內(nèi)容：1)格局的形成、演變及影響機(jī)制；2)基于生態(tài)過(guò)程的生態(tài)安全格局；3)多目標(biāo)生態(tài)安全格局優(yōu)化；4)基于生態(tài)保護(hù)紅線的生態(tài)安全格局構(gòu)建；5)生態(tài)安全的預(yù)測(cè)、預(yù)警與調(diào)控管理(圖1)。

2.1 格局的形成、演變及影響機(jī)制

通過(guò)對(duì)格局形成歷史的認(rèn)識(shí),研究格局形成機(jī)制,判斷當(dāng)前格局問(wèn)題所在。分析格局歷史演化過(guò)程,揭示潛在脆弱區(qū)域。針對(duì)自然與人類活動(dòng)等因素對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成壓力的問(wèn)題,通過(guò)多尺度調(diào)查及多因素分析,識(shí)別影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。以此為基礎(chǔ),構(gòu)建生態(tài)安全評(píng)價(jià)技術(shù)框架與指標(biāo)體系,并分析人類活動(dòng)、氣候變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面對(duì)格局的影響程度,明確生態(tài)安全格局的關(guān)鍵區(qū)域。

2.2 基于生態(tài)過(guò)程的生態(tài)安全格局

生態(tài)過(guò)程是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部以及不同生態(tài)系統(tǒng)之間所進(jìn)行的物質(zhì)、能量、信息的流動(dòng)和轉(zhuǎn)化過(guò)程[28]。景觀格局與生態(tài)過(guò)程密切相關(guān)并且相互影響,但兩者之間是否互為因果,則需要具體問(wèn)題具體分析,繼而才能探求其影響程度,如何進(jìn)行調(diào)控?！霸础薄皡R”理論也認(rèn)為當(dāng)生態(tài)過(guò)程超過(guò)了其承載能力,將會(huì)打破舊的平衡,形成新的“源”“匯”格局[29]。因此,生態(tài)安全格局構(gòu)建研究不僅需要考慮格局的量化,也應(yīng)重視生態(tài)過(guò)程,使研究結(jié)果更具生態(tài)學(xué)意義。

2.3 基于多目標(biāo)的生態(tài)安全格局優(yōu)化

在進(jìn)行土地利用管理時(shí),人們由于需求偏好,往往只注重看得見(jiàn)的經(jīng)濟(jì)效益而忽視看不見(jiàn)的生態(tài)效益,或者只注重某幾種生態(tài)服務(wù)價(jià)值而忽略了其他生態(tài)服務(wù)。有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡和協(xié)同的問(wèn)題是近年來(lái)關(guān)注的熱點(diǎn)[30]。英國(guó)國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)中認(rèn)為,從國(guó)家安全角度出發(fā),通過(guò)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化及存在的問(wèn)題進(jìn)行分析,建立以生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)為主及多功能景觀類型兩種發(fā)展模式,是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)優(yōu)化的最佳途徑[31]。多目標(biāo)的生態(tài)安全格局優(yōu)化目的是以區(qū)域生態(tài)背景、國(guó)家和區(qū)域定位、生態(tài)目標(biāo)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等為基礎(chǔ),通過(guò)研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生物多樣性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等與生態(tài)安全格局的相互作用和耦合機(jī)制,進(jìn)行格局綜合優(yōu)化。

2.4 基于生態(tài)保護(hù)紅線的生態(tài)安全格局構(gòu)建

我國(guó)已建立了包括自然保護(hù)區(qū)、森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)等在內(nèi)的保護(hù)地體系,主要目標(biāo)是針對(duì)物種及其生境的保護(hù)。近年來(lái),國(guó)家在各類保護(hù)規(guī)劃中又明確了重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)等生態(tài)功能區(qū)域。同時(shí),也開展了生態(tài)保護(hù)和恢復(fù)相關(guān)的工程區(qū)建設(shè)。但由于管理上缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,空間布局交叉重疊,缺乏相應(yīng)的法律法規(guī)與明細(xì)的監(jiān)管機(jī)制,以至仍存在開發(fā)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)并存,與資源環(huán)境承載力不匹配的問(wèn)題[32]。為了形成全面系統(tǒng)的保護(hù)體系,實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)空間明晰、保護(hù)長(zhǎng)效和嚴(yán)格管控,學(xué)者們提出了要從理論、方法到監(jiān)管、調(diào)控等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的生態(tài)保護(hù)紅線理念[33]。2014年,“劃定生態(tài)保護(hù)紅線,實(shí)行嚴(yán)格保護(hù)”被納入到《環(huán)境保護(hù)法》。生態(tài)保護(hù)紅線是科學(xué)、系統(tǒng)、管控最為嚴(yán)格的保護(hù)邊界,是國(guó)家和區(qū)域生態(tài)保護(hù)的最底線,以此為基礎(chǔ)構(gòu)建國(guó)家生態(tài)安全格局是目前為止較為有效的方式。

2.5 生態(tài)安全預(yù)測(cè)、預(yù)警與調(diào)控管理

生態(tài)安全格局調(diào)控的有效實(shí)施需要以生態(tài)監(jiān)測(cè)、評(píng)估與預(yù)警技術(shù)為基礎(chǔ),提升生態(tài)安全的決策和管理支撐能力。主要包括了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)格局變化的預(yù)測(cè),模擬驅(qū)動(dòng)因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響,以及針對(duì)生態(tài)安全進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警。針對(duì)不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)特征,通過(guò)模型和情景分析,開展生態(tài)安全水平診斷與預(yù)警信號(hào)分級(jí)技術(shù)與方法研究是當(dāng)前研究的重點(diǎn),也是服務(wù)于決策以及理論和應(yīng)用集成的重要工具。

3 生態(tài)安全格局研究方法綜述

3.1 格局的形成及演變分析

3.1.1 格局形成機(jī)制的研究方法

研究中需要結(jié)合孢粉數(shù)據(jù),建立孢粉時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù),在不同尺度上采用孢粉生物群區(qū)化、景觀重建算法等不同方法定量重建古植被格局特征及時(shí)序變化,揭示生態(tài)系統(tǒng)格局的歷史變遷。結(jié)合古氣候數(shù)據(jù)重建古氣候時(shí)空格局,通過(guò)野外調(diào)查、遙感數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)中的古氣候變化指標(biāo)等,辨識(shí)主導(dǎo)環(huán)境因子,揭示生態(tài)格局形成的環(huán)境學(xué)機(jī)制。利用孢粉、古植物化石、建群種的起源、演化等相關(guān)資料,通過(guò)植被群落調(diào)查、地統(tǒng)計(jì)分析等方法,揭示生態(tài)格局形成的生物學(xué)機(jī)制。格局的形成機(jī)制將對(duì)于生態(tài)安全格局關(guān)鍵區(qū)域辨識(shí)起到重要支撐作用[27]。但是,當(dāng)前在大尺度及長(zhǎng)時(shí)間序列上的研究仍然比較缺乏。

3.1.2 格局演變、驅(qū)動(dòng)力及評(píng)價(jià)體系

通過(guò)變化檢測(cè)分析格局演變,揭示變化劇烈的區(qū)域,即需要重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域。利用遙感監(jiān)測(cè),建立生態(tài)格局演變的定量分析方法,并形成獨(dú)立地面驗(yàn)證體系,分析生態(tài)系統(tǒng)的空間變異。在具體應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)研究目的和對(duì)象選擇不同的檢測(cè)方法。隨著數(shù)據(jù)源的豐富,變化檢測(cè)已從利用單一數(shù)據(jù)源,發(fā)展為多源遙感數(shù)據(jù)及GIS等輔助數(shù)據(jù)的融合[34,35]。未來(lái)還將向自動(dòng)化與智能化的變化檢測(cè)方向發(fā)展。同時(shí),大量景觀格局指數(shù)也可在不同的時(shí)段及區(qū)域定量描述景觀空間結(jié)構(gòu)和異質(zhì)性。

驅(qū)動(dòng)力主要可以分為自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、政治和文化五種類型。這些因子通過(guò)相互作用的復(fù)雜關(guān)系在時(shí)空尺度上發(fā)揮作用[28]。驅(qū)動(dòng)力因素根據(jù)研究對(duì)象不同具有多樣性和復(fù)雜性。例如,土地利用變化研究往往是基于驅(qū)動(dòng)力、行為者、土地利用變化這3個(gè)重要組分的研究框架,在具體情況下的配置關(guān)系。Hersperger等[36]提出了4個(gè)基本概念模型來(lái)反映行為者的直接作用、潛在驅(qū)動(dòng)力、及與驅(qū)動(dòng)力的交互作用關(guān)系等來(lái)影響土地利用變化的過(guò)程。Gao等[37]研究揭示了在沂蒙山生態(tài)恢復(fù)區(qū),社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子是主要驅(qū)動(dòng)力,地形坡度、年降雨量也是影響土地利用變化的重要因子。近年來(lái),基于遙感調(diào)查、地面調(diào)查及監(jiān)測(cè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)等方法,我國(guó)開展了國(guó)家和典型區(qū)尺度的生態(tài)環(huán)境狀況調(diào)查,評(píng)估了生態(tài)系統(tǒng)格局及其變化。分析了影響生態(tài)安全的主要因子和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的格局,為區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管控提供了依據(jù)[38- 42]。

基于格局演變、驅(qū)動(dòng)力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系及定量化方法是生態(tài)安全評(píng)價(jià)及重要區(qū)域識(shí)別的重要方法之一。國(guó)外一般采用的是由加拿大學(xué)者提出,并經(jīng)國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)發(fā)展起來(lái)的“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”(PSR)框架評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,以及聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)(UNCSD)的“驅(qū)動(dòng)力-狀態(tài)-響應(yīng)”(DSR)指標(biāo)體系,而歐洲環(huán)境署在對(duì)兩者進(jìn)行修訂基礎(chǔ)上提出了(DPSIR)評(píng)價(jià)體系。2000年前,國(guó)內(nèi)生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是針對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[43,44]。隨后,也逐漸從壓力、狀態(tài)、響應(yīng)方面,以及方法論的視角論述了生態(tài)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及標(biāo)準(zhǔn)[45- 47]。由于生態(tài)安全研究涉及多學(xué)科交叉,且需要對(duì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)有足夠認(rèn)識(shí),仍難以建立較為完善且被普遍接受的指標(biāo)體系。根據(jù)研究角度不同及區(qū)域差異性,發(fā)展起來(lái)的指標(biāo)體系也逐漸增多。Waltner-Toews[48]提出基于生態(tài)系統(tǒng)功能和過(guò)程來(lái)確定指標(biāo),特別是針對(duì)受干擾后的恢復(fù)能力。Costanza等[49]根據(jù)各組分對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)重要性,來(lái)度量生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)可持續(xù)性和生態(tài)系統(tǒng)安全,以及針對(duì)中國(guó)生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)估建立的指標(biāo)體系[50]。

3.2 因素對(duì)格局的影響分析

人類活動(dòng)方面,結(jié)合遙感、野外調(diào)查、資料搜集等數(shù)據(jù)構(gòu)建人類活動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù),基于城市發(fā)展指數(shù)、資源開發(fā)強(qiáng)度特征通過(guò)突變點(diǎn)分析、空間回歸模型等方法分析城市化及資源開發(fā)對(duì)生態(tài)安全格局的影響程度。通過(guò)構(gòu)建重大建設(shè)工程干擾強(qiáng)度指數(shù)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),以及生態(tài)保護(hù)建設(shè)工程的分布數(shù)據(jù)庫(kù),分析工程建設(shè)對(duì)生態(tài)安全格局造成的正負(fù)兩方面影響程度,判識(shí)生態(tài)安全格局關(guān)鍵區(qū)域。自然因素方面,在長(zhǎng)時(shí)間研究尺度下,需考慮氣候變化對(duì)格局的影響?；跉庀髷?shù)據(jù)等資料,利用變異函數(shù)、特征函數(shù)和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)等方法進(jìn)行氣候變化特征分析,確定氣候變化發(fā)生的敏感點(diǎn)和關(guān)鍵區(qū)。從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能角度,結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程模型分析生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的脆弱程度,識(shí)別氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響規(guī)律,明確氣候變化對(duì)生態(tài)安全格局影響的關(guān)鍵區(qū)域。Shen等利用氣候變化情景及長(zhǎng)序列大熊貓數(shù)據(jù)分析,揭示了氣候變化將導(dǎo)致岷山地區(qū)約16%的大熊貓生境面臨喪失,由于破碎化程度增加了約四倍,剩余的棲息地斑塊將小于可能滅絕的閾值面積。社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面,主要開展的是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)安全格局的影響,需要加強(qiáng)與生態(tài)安全格局的協(xié)調(diào)度分析,研究其權(quán)衡關(guān)系及維護(hù)生態(tài)安全格局背景下的發(fā)展方式和產(chǎn)業(yè)布局。

3.3 生態(tài)安全格局構(gòu)建與優(yōu)化

3.3.1 生態(tài)安全格局構(gòu)建的方法理論與原則

景觀生態(tài)規(guī)劃中的諸多思想對(duì)于構(gòu)建區(qū)域生態(tài)安全格局具有啟發(fā)意義。Forman基于生態(tài)空間理論提出了集中與分散相結(jié)合的規(guī)劃模型。主要通過(guò)景觀格局調(diào)整和集中使用土地,確保大型自然植被斑塊完整,保持生物多樣性并充分發(fā)揮其在景觀中的生態(tài)功能[51]。景觀中關(guān)鍵部位和空間聯(lián)系的維持是生態(tài)安全格局的基礎(chǔ),有針對(duì)性地進(jìn)行格局與過(guò)程之間相互作用及關(guān)系的研究,有助于回答格局構(gòu)建問(wèn)題[15]。景觀規(guī)劃強(qiáng)調(diào)空間背景的重要性,考慮生態(tài)系統(tǒng)完整性及周圍景觀和區(qū)域環(huán)境的影響[52]。該理念同保護(hù)區(qū)規(guī)劃及評(píng)估相一致[53,54],作為過(guò)程發(fā)生及交換的界面,格局對(duì)于內(nèi)部的生態(tài)狀況至關(guān)重要[55]。同時(shí),宏觀意義上的區(qū)域生態(tài)安全格局不僅限于單一的自然保護(hù)格局,它需要綜合考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多要素多目標(biāo)的協(xié)同[56]。

區(qū)域生態(tài)安全格局構(gòu)建應(yīng)主要考慮如下原則[2,57]：1)優(yōu)先性。指保護(hù)優(yōu)先,并在新《環(huán)境保護(hù)法》中首次提出。保護(hù)自然景觀資源和維持自然景觀功能及過(guò)程,是保護(hù)生物多樣性及合理開發(fā)利用資源的前提,是區(qū)域生態(tài)安全格局的基礎(chǔ)；2)系統(tǒng)性。綜合考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方面對(duì)生態(tài)安全格局的影響,由單要素單目標(biāo)擴(kuò)展到系統(tǒng)集成分析區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,進(jìn)行綜合性規(guī)劃設(shè)計(jì)、布局與協(xié)調(diào)；3)區(qū)域性。不同區(qū)域不同研究對(duì)象的景觀有不同的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)過(guò)程。應(yīng)從區(qū)域擬解決的實(shí)際生態(tài)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施出發(fā),采用有針對(duì)性的分析指標(biāo)與方法進(jìn)行構(gòu)建,使得落地管理具有可行性；4)尺度性。格局與過(guò)程的相互作用存在于多尺度上,干擾的影響也具有多尺度性。某一尺度的干擾經(jīng)特定過(guò)程會(huì)對(duì)其他尺度造成影響,亦或無(wú)影響。設(shè)計(jì)安全格局時(shí)要注意多尺度問(wèn)題；5)主動(dòng)性。除了生態(tài)保護(hù)以外, 通過(guò)生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)修復(fù)等人為主動(dòng)干預(yù)措施(如近年來(lái)我國(guó)所實(shí)施的一系列生態(tài)工程等),來(lái)構(gòu)建并逐步完善國(guó)土空間生態(tài)安全格局。

3.3.2 基于生態(tài)過(guò)程的格局構(gòu)建方法

通過(guò)對(duì)生態(tài)過(guò)程研究分析,設(shè)計(jì)針對(duì)性的生態(tài)安全格局,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的有效控制[15]。在生物多樣性保護(hù)方面,通過(guò)對(duì)棲息地和物種分布格局之間某些生態(tài)過(guò)程的分析,對(duì)于如何構(gòu)建緩沖區(qū)、連接廊道、保護(hù)斑塊具有重要意義。當(dāng)外部威脅造成了格局內(nèi)部變化及功能喪失時(shí),廊道功能也會(huì)降低甚至消失。因此,在景觀管理及規(guī)劃中,連接度十分重要,生境數(shù)量及空間格局共同決定著物種豐富度及可持續(xù)性。缺少景觀連接度可能導(dǎo)致生境隔離,并進(jìn)一步阻礙傳粉、種子傳播、基因流、野生動(dòng)物遷移和繁殖等其他生態(tài)過(guò)程。對(duì)于連接度的研究,最初主要集中在結(jié)構(gòu)連接度上,缺少對(duì)生態(tài)過(guò)程的考慮。從生態(tài)學(xué)的角度出發(fā),對(duì)于被不同個(gè)體所利用的景觀以及實(shí)際生態(tài)流的評(píng)價(jià),需要關(guān)注功能連接度。功能連接度不僅考慮了現(xiàn)有生境單元具有的物理連接度,同時(shí)考慮了基質(zhì)滲透性、一系列墊步石或允許個(gè)體在生境斑塊之間運(yùn)動(dòng)的其他連接元素,而不只是一種物理上的遠(yuǎn)近程度[58,59]。

國(guó)內(nèi)外已有較多有關(guān)連接度的研究。例如利用阻力模型對(duì)保護(hù)區(qū)及區(qū)域上進(jìn)行功能分區(qū)和格局構(gòu)建[60,61]。Hayward[62]使用生境適宜性模型和最小成本路徑分析模擬了美洲獅潛在的遷移廊道。宋波等[63]從遷移意愿的角度提出了廊道設(shè)計(jì)的修正方法。近年來(lái),大量具有不同特征及復(fù)雜程度的指數(shù)得到發(fā)展,目的是探究景觀連接度的狀態(tài)和趨勢(shì),以及與之相關(guān)的生態(tài)過(guò)程[64- 68]。其中,基于圖論的方法被較好地應(yīng)用到景觀連接度的分析中。該方法中,景觀被表示為一系列節(jié)點(diǎn)(通常是生境斑塊等空間單元)和連接廊道(代表了個(gè)體直接穿過(guò)兩個(gè)生境斑塊的潛在能力)?；趫D論的指數(shù)在需要輸入的信息量,以及量化連接度特征詳細(xì)程度所提供的結(jié)果之間,具有較好的平衡。該指數(shù)也適用于精度相對(duì)較粗的數(shù)據(jù),對(duì)于區(qū)域尺度上格局研究比較適用。

格局變化通過(guò)與生態(tài)過(guò)程的相互關(guān)系進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),反之也可以基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、生態(tài)過(guò)程進(jìn)行格局優(yōu)化。例如,在黃土丘陵羊圈溝流域的研究發(fā)現(xiàn)土地利用變化對(duì)土壤侵蝕、土壤水分和養(yǎng)分有較大影響。從坡底到坡頂,坡耕地-草地-林地的土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)土壤養(yǎng)分和水分的保持能力較好[69]。牛振國(guó)等通過(guò)對(duì)水文過(guò)程進(jìn)行模擬,提出了基于土壤水分供給的土地利用格局優(yōu)化[70]。Su等[71]揭示了城市化導(dǎo)致的景觀破碎化將影響一系列的生態(tài)過(guò)程,顯著降低生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給。規(guī)劃城市格局時(shí),應(yīng)針對(duì)性地避免格局形狀復(fù)雜化。

生態(tài)過(guò)程與格局的關(guān)系涵蓋范圍十分廣泛,包括從自然生態(tài)過(guò)程、社會(huì)經(jīng)濟(jì)過(guò)程到自然景觀和人文景觀等方面。在景觀或區(qū)域尺度上,除了將自然生態(tài)過(guò)程作為系統(tǒng)內(nèi)部主要因素來(lái)考慮外,同時(shí)需要更多地結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人文等過(guò)程,這就需要運(yùn)用系統(tǒng)分析和模型模擬方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)格局構(gòu)建及優(yōu)化,控制有害并恢復(fù)有利的過(guò)程,實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)安全。

3.3.3 基于多目標(biāo)的格局優(yōu)化方法

以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡關(guān)系為例,生態(tài)恢復(fù)主要提升的是調(diào)節(jié)服務(wù)和文化服務(wù),以糧食產(chǎn)量為代表的供給服務(wù)相對(duì)較低,但總體上增加了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力。因此通過(guò)權(quán)衡,保障某些生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)綜合服務(wù)最大化。目前,多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的量化分析仍以定性分析為主,主要采用InVEST、ARIES等模型或統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行判定。定量化的研究相對(duì)較少,其中以均方根偏差為量化指標(biāo)的方法較為簡(jiǎn)單與實(shí)用[72]。由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間關(guān)系復(fù)雜,為了優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)空間格局,維護(hù)區(qū)域可持續(xù)性發(fā)展,需要對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行綜合集成研究[73]。主要包括：明確各服務(wù)之間相互作用關(guān)系,包括服務(wù)的供給和需求以及多種服務(wù)之間的權(quán)衡；識(shí)別主要的驅(qū)動(dòng)因子,便于優(yōu)化組合分析；綜合多源數(shù)據(jù),通過(guò)疊加分析、空間分析等綜合算法進(jìn)行空間制圖,分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)盈余,識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)鍵區(qū)域,便于有效地參與決策并制定明晰的生態(tài)保護(hù)工程方案與管理措施[74,75]。董張玉[76]基于多目標(biāo)蟻群算法,以優(yōu)化濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為目標(biāo),在濕地與農(nóng)作物協(xié)調(diào)發(fā)展約束下,對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)空間格局進(jìn)行了優(yōu)化分析。Hu等[77]將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入到土地規(guī)劃管理中,研發(fā)了空間決策支持工具SAORES,集情景分析、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡、生態(tài)補(bǔ)償與重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的多目標(biāo)于一體,優(yōu)化農(nóng)田退耕規(guī)劃的格局。

生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在本質(zhì)上是相互聯(lián)系的,并且對(duì)人類福祉至關(guān)重要。當(dāng)前,大多數(shù)保護(hù)地的管理主要是針對(duì)生物多樣性,而忽視了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的維持。近年來(lái),不少研究在空間上分析了生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的同步效應(yīng)[78-79]。但在是否以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為保護(hù)生物多樣性策略的觀點(diǎn)之間,存在著持續(xù)爭(zhēng)論[80]。有研究認(rèn)為,直接以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為目標(biāo)可以滿足多重生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)以及生物多樣性保護(hù)目標(biāo),但不能取代以生物多樣性為目標(biāo)的保護(hù)活動(dòng)[81]。在追求多目標(biāo)時(shí),生物多樣性內(nèi)在價(jià)值和生物多樣性保護(hù)的目標(biāo)不能被否定。因此,需要有策略地選擇相應(yīng)服務(wù)并同生物多樣性進(jìn)行整合,從而有利于制定保護(hù)規(guī)劃和重點(diǎn)保護(hù)格局。

基于多目標(biāo)的生態(tài)安全格局優(yōu)化也需要在生態(tài)、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行統(tǒng)籌。目前我國(guó)國(guó)土空間開發(fā)無(wú)序,產(chǎn)業(yè)發(fā)展與資源環(huán)境不協(xié)調(diào),更需要加強(qiáng)不同用地類型的規(guī)劃布局及格局優(yōu)化研究。胡雪麗、蒙吉軍等[23,82]以土地利用類型結(jié)構(gòu)和適宜性為基礎(chǔ),構(gòu)建了考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等安全目標(biāo)下的土地利用安全格局。宋曉龍等[83]以濕地生物多樣性為保護(hù)目標(biāo),綜合考慮了社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素,用Marxan空間優(yōu)化模型設(shè)計(jì)保護(hù)預(yù)案,優(yōu)化保護(hù)格局。徐勇等[84]按縣域?qū)ξ覈?guó)資源環(huán)境承載力約束進(jìn)行了測(cè)算和地域類型劃分,有利于區(qū)域人口經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境狀況相均衡發(fā)展格局的形成。Langemeyer等通過(guò)多目標(biāo)決策分析(MCDA)作為決策支持工具將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入到政策進(jìn)程中。該工具在政策方面的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于它能夠協(xié)調(diào)利益相關(guān)者觀點(diǎn)的沖突,并解決生態(tài),社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值之間如何權(quán)衡的問(wèn)題[85]。格局構(gòu)建需要考慮被當(dāng)?shù)卣途用袼邮艿某潭?最大限度地解決貧困問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)對(duì)人類福祉至關(guān)重要的生物多樣性保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)維持等目標(biāo),是可以被普遍接受的[81]。

3.3.4 以生態(tài)保護(hù)紅線為基礎(chǔ)的格局構(gòu)建方法

生態(tài)保護(hù)紅線劃定技術(shù)流程包括：生態(tài)保護(hù)紅線劃定范圍的識(shí)別,生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)估(如生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性,生態(tài)環(huán)境敏感性與脆弱性評(píng)估),生態(tài)保護(hù)紅線劃定方案的確定,以及生態(tài)保護(hù)紅線邊界的核定。生態(tài)保護(hù)紅線并不是重新劃定新的保護(hù)區(qū)域,而是整合已有的各類重要保護(hù)區(qū)域和存在保護(hù)空缺的關(guān)鍵區(qū)域,提高保護(hù)效率,形成便于監(jiān)管的生態(tài)保護(hù)體系[86]。以生態(tài)保護(hù)紅線為基礎(chǔ)的生態(tài)安全格局,通過(guò)集成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性、生態(tài)敏感性評(píng)估技術(shù),融合生態(tài)重要區(qū)、生態(tài)敏感性區(qū)、保護(hù)地等,有助于實(shí)現(xiàn)我國(guó)生物多樣性保護(hù)體系不完善及建立國(guó)家公園體制的重大科學(xué)需求。

生態(tài)保護(hù)紅線是底線,但生態(tài)保護(hù)紅線外部也存在重要的尚未被納入其中的關(guān)鍵區(qū)域。以生態(tài)保護(hù)紅線為基礎(chǔ)的生態(tài)安全格局構(gòu)建,某種程度上同保護(hù)區(qū)規(guī)劃思想接近,即生態(tài)保護(hù)紅線類似于保護(hù)的核心區(qū)域。通過(guò)研發(fā)多尺度生態(tài)重要性、生態(tài)退化等綜合評(píng)估技術(shù),基于生態(tài)格局演變機(jī)理及生態(tài)過(guò)程分析的關(guān)鍵區(qū)域和保護(hù)空缺識(shí)別(例如斑塊、廊道、節(jié)點(diǎn)),生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)優(yōu)化,構(gòu)建生態(tài)保護(hù)紅線為底線,定量化、梯度化外延的生態(tài)安全格局。同時(shí),從社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多目標(biāo)的角度出發(fā),分析社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)格局的耦合關(guān)系,以便在區(qū)域生態(tài)安全格局背景下進(jìn)行產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局。有研究針對(duì)不同的保護(hù)與開發(fā)需求,將生態(tài)安全格局的水平劃分為底線型、滿意型和理想型3種類型[17],但不足之處是劃分過(guò)程存在一定的主觀性。隨著生態(tài)安全研究的深入、生態(tài)效益量化指標(biāo)及空間格局優(yōu)化技術(shù)方法的發(fā)展,生態(tài)安全格局的科學(xué)性與合理性將得到逐步提升。

3.4 生態(tài)安全預(yù)測(cè)與管理

采用模型模擬與情景分析是預(yù)測(cè)、預(yù)警的主要方法。在預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)格局變化方面,主要代表模型包括細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型、馬爾科夫模型及基于智能體模型等。Petrov等[87]針對(duì)葡萄牙的Algarve區(qū)域,利用改進(jìn)的細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型MOLAND預(yù)測(cè)了4種情景下城市的發(fā)展格局。Sang等[88]利用CA-Markov模型模擬了城鎮(zhèn)土地利用的空間格局。在模擬驅(qū)動(dòng)因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響方面,Syphard等[89]模擬了人口與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)南加州生境格局的影響。Seto 等[90]預(yù)測(cè)了城市擴(kuò)張對(duì)生境、生物多樣性和植被碳匯的影響。Craft等[91]利用實(shí)地測(cè)量和模型模擬預(yù)測(cè)了海平面上升對(duì)海涂面積及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響。對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)而言,模型模擬可以分為環(huán)境模型、社會(huì)模型以及環(huán)境與社會(huì)關(guān)系模型[92]。根據(jù)自然與社會(huì)特征的情景,通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的優(yōu)化組合,實(shí)現(xiàn)生態(tài)安全格局的優(yōu)化配置。在生態(tài)安全預(yù)測(cè)和預(yù)警方面,較多研究基于細(xì)胞自動(dòng)機(jī)、馬爾科夫鏈、集對(duì)分析等方法對(duì)生態(tài)安全進(jìn)行了動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)[93,94]。Li、張利等[95,96]根據(jù)生態(tài)安全評(píng)價(jià)的結(jié)果和分類樹系統(tǒng),應(yīng)用知識(shí)工程的方法進(jìn)行了早期預(yù)警制圖。Kéfi等[97]提出一種系統(tǒng)使用空間格局指標(biāo)的方法來(lái)作為生態(tài)狀況轉(zhuǎn)變的早期預(yù)警信號(hào),并認(rèn)為空間指標(biāo)雖然在理論和應(yīng)用上都滯后于時(shí)間型指標(biāo),但卻更具優(yōu)勢(shì)?；诟窬帜Ｐ皖A(yù)測(cè)的主要缺陷是不涉及格局動(dòng)態(tài)機(jī)制的模擬,缺乏生態(tài)過(guò)程對(duì)格局影響的考慮。模型可靠性主要取決于轉(zhuǎn)移概率,鄰域規(guī)則等因素[98]。未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)格局模型、格局過(guò)程關(guān)系模型、空間統(tǒng)計(jì)模型等不同模型之間的耦合,發(fā)揮不同模型優(yōu)勢(shì),提高模擬的效率和準(zhǔn)確性。

生態(tài)安全管理方面,應(yīng)該開展生態(tài)保護(hù)紅線的績(jī)效考核,強(qiáng)化落實(shí)責(zé)任追究及責(zé)任主體界定。合理控制開發(fā)強(qiáng)度,保持生態(tài)系統(tǒng)的完整性,研發(fā)生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算的方法。建立從政策的制定,管理方案,公眾參與等多角度的相互反饋和上下聯(lián)動(dòng)機(jī)制。尋求區(qū)域生態(tài)安全保障,人類福祉提升,區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的途徑與模式。

4 生態(tài)安全格局研究中存在的問(wèn)題

4.1 格局構(gòu)建、維護(hù)與監(jiān)管的問(wèn)題

首先,生態(tài)安全格局構(gòu)建的理論框架比較薄弱,仍處于不斷探索與完善中。不同研究方向展開了諸多研究,但缺少系統(tǒng)性結(jié)合與集成。其次,生態(tài)安全評(píng)價(jià)是生態(tài)安全格局構(gòu)建的重要內(nèi)容,生態(tài)安全格局構(gòu)建的理想程度需要通過(guò)評(píng)價(jià)來(lái)體現(xiàn)。然而,評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系缺乏公認(rèn)的準(zhǔn)則,導(dǎo)致不同評(píng)價(jià)結(jié)果間存在偏差,缺乏可比性,不能適應(yīng)不同時(shí)空尺度上的比較與融合。第三,生態(tài)安全格局應(yīng)有相應(yīng)的保護(hù)、監(jiān)管等約束。否則,格局只是紙面上的邊界?；谀壳耙延械谋Ｗo(hù)地和生態(tài)功能區(qū)的保護(hù)現(xiàn)狀,要實(shí)現(xiàn)生態(tài)安全格局的有效構(gòu)建及管理是未來(lái)在理論方法和管理應(yīng)用上亟待解決的問(wèn)題。第四,生態(tài)安全格局構(gòu)建在區(qū)域和國(guó)家層面上的設(shè)計(jì)、管理及決策支撐技術(shù)有待提高。

4.2 尺度效應(yīng)問(wèn)題

不同空間尺度上,關(guān)注重點(diǎn)有所不同。在國(guó)家及全球的大尺度上,多注重生物多樣性保護(hù)和氣候調(diào)節(jié)服務(wù)。主要從國(guó)家生態(tài)安全出發(fā),關(guān)注國(guó)土宏觀尺度上的關(guān)鍵區(qū)域與生態(tài)功能區(qū)等。而在省市等小尺度上,多注重供給服務(wù)和文化服務(wù)[74,99]。主要從保障區(qū)域的生態(tài)安全出發(fā),關(guān)注典型區(qū)內(nèi)部的生態(tài)問(wèn)題及重要區(qū)域。由于跨尺度的不確定性及異質(zhì)性增大,對(duì)小尺度上功能及服務(wù)的考慮,可能并不適宜大尺度的生態(tài)安全格局,需要特別關(guān)注功能區(qū)交界處的布局以及跨尺度整合。時(shí)間尺度方面,不同階段自然條件、人類活動(dòng)等多種因素的影響不同,生態(tài)安全格局也可以隨生產(chǎn)力的變化、生態(tài)保護(hù)能力的增強(qiáng)等,逐步優(yōu)化調(diào)整。尺度問(wèn)題對(duì)于政策制定(例如生態(tài)補(bǔ)償方式)和實(shí)施管控造成了一定難度。

4.3 機(jī)理研究及學(xué)科融合問(wèn)題

生態(tài)安全是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的科學(xué)問(wèn)題,涉及到生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)等多學(xué)科的交叉。生態(tài)安全格局評(píng)估需要有較強(qiáng)的理論研究基礎(chǔ)作為支撐。如在生態(tài)安全格局的形成機(jī)制,格局、過(guò)程、功能及服務(wù)的相互關(guān)系及機(jī)理研究,生態(tài)安全格局與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的理論與方法等方面仍需要不斷完善。

5 展望

生態(tài)安全格局的構(gòu)建經(jīng)歷了從定性描述到定量分析,靜態(tài)評(píng)估到動(dòng)態(tài)演變及預(yù)測(cè),剛性條件約束到彈性目標(biāo)最優(yōu),多重類型保護(hù)規(guī)劃到系統(tǒng)整合協(xié)調(diào)的過(guò)程。研究的重點(diǎn),從注重結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,如森林覆蓋率、農(nóng)林牧用地比例等,逐漸轉(zhuǎn)向基于生態(tài)過(guò)程的空間格局效應(yīng),如生物遷移、地表徑流、水土流失、碳循環(huán)等。研究的目的,逐漸從物種保護(hù)、土地利用配置轉(zhuǎn)移到生態(tài)恢復(fù)與修復(fù)、脆弱區(qū)等區(qū)域及國(guó)家尺度的可持續(xù)發(fā)展上。

近年來(lái),有關(guān)生態(tài)安全的決策支持及調(diào)控系統(tǒng)成為研究的熱點(diǎn)。但能夠全面系統(tǒng)地調(diào)控區(qū)域生態(tài)安全的成果并不多,未來(lái)的研究重點(diǎn)需要關(guān)注：1)生態(tài)安全格局評(píng)估方法、模型的改進(jìn)與優(yōu)化。2)生態(tài)安全格局構(gòu)建與國(guó)土開發(fā)現(xiàn)狀、規(guī)劃及管理的進(jìn)一步結(jié)合。3)生態(tài)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的調(diào)控技術(shù)與保障政策的研發(fā)與實(shí)施。結(jié)合生態(tài)治理、生態(tài)建設(shè)工程和已有的產(chǎn)業(yè)模式及技術(shù)措施等,規(guī)劃調(diào)整產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局,提出生態(tài)安全格局調(diào)控的決策建議。4)加強(qiáng)集監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)警、調(diào)控、管理等為一體的信息平臺(tái),構(gòu)建以數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、方法庫(kù)等為載體的生態(tài)安全格局決策支持系統(tǒng)。

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