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生态风险评价是当前研究区域发展与生态环境之间关系的新颖理念与方法,当前对于生态风险理论机制的研究还处在起步发展阶段,这也是生态风险评价方法一直未有突破的主要因为。另外,在生态风险评价当前理论体系中,风险源、风险受体、评价终点效应的定量化表达是亟需解决的关键问题。20世纪80年代,生态风险评价主要关注生物毒理以及单一化学污染物对环境和人类健康影响的研究;20世纪90年代大部分研究侧重污染物对生态系统的影响:21世纪以来其关注热点和研究对象逐渐转向人类活动包括土地利用、城市化等更加宏观的影响因子,研究尺度也逐渐从单一种群扩展到了景观、区域尺度。不论是所关注内容的变化还是研究尺度的扩展都反映出一种生态风险评价思维模式与研究框架的变化,这种从微观到宏观的视角变化,对于生态风险评价的研究思路与研究方法提出了更高的要求,在这种背景下更加亟需综合评价方法的引入。
国内外基于土地利用视角生态风险评价的相关研究成果较少,但已有的相关理论和方法手段可以为我们开展这项实践研究提供理论和技术支撑。国内对生态风险的研究自上世纪90年代才逐步开展,已有研究还主要集中在重金属等导致的水化学生态风险、灾害生态风险评价和景观结构生态风险这三个方面,对于人类活动尤其是土地利用所导致的综合生态风险还甚少涉及。昆山作为国内经济快速发展的典型代表,伴随着快速城市化和大规模高强度的土地利用,其所面临的生态安全问题也日益严重,城镇建设用地的大规模扩张,大量耕地和农用地的非农化,对水域的大规模高强度养殖利用等,都导致了原有生态系统组分功能和环境的变化。本文在美国EPA生态风险评价框架基础上,结合国内实际,基于改进的相对生态风险模型,从风险源强度、受体暴露度以及风险效应三方面构建土地利用生态风险评价指标体系,分别对昆山1995年和2005年土地利用生态风险进行了时空差异分析;利用STIRPAT模型构建了综合生态风险与社会经济驱动因子的关系模型,并对2015年和2020年昆山土地利用生态风险进行了趋势预测,进而提出了降低当地土地利用生态风险的对策。本文的主要研究进展及结论如下:
(1)论文在对国内外生态风险评价进行综述的基础上,结合昆山土地利用特征,以土地利用的视角,从风险源、风险受体、风险效应三个方面构建了昆山土地利用生态风险评价定量化模型,并对昆山1995年和2005年的土地利用生态风险进行了实证分析,结果表明:1995和2005年昆山市土地利用生态风险的高风险区都位于玉山镇,主要因为高风险源强与高风险效应所致;周市和陆家在1995年和2005年都具有较高风险值;花桥的生态风险在1995年和2005年有很大变化,其1995年表现出的风险三要素以及综合生态风险都比较高,但是随着其产业方向往商业中心和服务业发展,其产业转型和升级的效果逐渐凸显,到2005年其风险三要素和综合生态风险值都大幅度下降,已经全面达到较低级别;张浦和千灯的风险三要素及综合生态风险值在1995年和2005年都居于中等水平;巴城和淀山湖作为昆山水域的集中区,近些年由于滨湖房地产业的快速发展,出现了建设用地扩展过快的现象,虽然目前风险等级比较低,但是其风险增长趋势明显,属于潜在高风险区。周庄和锦溪是昆山的旅游重镇,旅游业观光为主的产业模式有效限制了风险源强各指标,从而大大降低了风险源等级。
(2)利用STIRPAT模型构建了土地利用生态风险与社会经济因子的对数回归模型,模型表明:1995年,二产比重、GDP和外来人口比重是这一时间节点上昆山市土地利用生态风险的主要驱动因子,二产比重、GDP和外来人口每增加1%,对土地利用综合生态风险增加的贡献率分别为8.634%、2.092%和2.188%;二产比重对这一时期的生态风险的影响最大;2005年,人均GDP、实际利用外资额是这一时间节点上昆山市土地利用生态风险的主要驱动因子,人均GDP、实际利用外资额每增加1%,对土地利用综合生态风险增加的贡献率分别为1.078%、0.543%。
(3)基于计算得到的双情境对数回归模型,分别预测了2015和2020年昆山土地利用生态风险的空间差异,结果表明:按照两种情境模拟预测的各镇相对风险值的总体趋势是一致的,但是这2种情境模拟下的玉山镇的相对风险值出现了较大的反差。
(4)基于对土地利用生态风险的时空差异分析以及其相关社会驱动因子分析,提出降低土地利用生态风险的对策:合理控制GDP增长速度;有选择地引入外资;政府引导产业升级与布局;科学进行土地规划和土地合理集约利用,协调土地扩展与生态保护矛盾;有效控制外来人口增长速度。