北京市森林生態(tài)安全預警時空差異及其驅(qū)動機制

陳 妮,魯莎莎,*,關興良

1 北京林業(yè)大學經(jīng)濟管理學院, 北京 100083 2 全國市長研修學院, 北京 100029

生態(tài)安全預警是指通過對生態(tài)系統(tǒng)破壞、環(huán)境污染和資源消耗等警兆進行識別,以及分析警源的變化,采用定性和定量相結(jié)合的預警模型提前對某種隱蔽存在或突發(fā)性警情進行預報[1],以達到提前預防和控制不安全因素的目的[2],對生態(tài)安全的維護具有重要意義,引起了國內(nèi)外學者的關注。國外的生態(tài)安全預警評價主要集中在生態(tài)風險評價[3]和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性評價[4]兩方面,評價模型主要有PSR[3]、DPSEEA[5]和ECCO[6],已具有較為完整的概念體系和系統(tǒng)的操作方法。相對而言,國內(nèi)的相關研究起步較晚,始于20世紀90年代后期,研究內(nèi)容涉及水系統(tǒng)承載力監(jiān)測與預警[7]、土地生態(tài)安全狀態(tài)預警[8]、濕地系統(tǒng)分析和預測[9]等方面；研究尺度涉及城市[10]、旅游地[11]及自然保護區(qū)[12]等方面。在預測預警方法上,灰色GM(1,1)模型[13]、能值分析[14]、BP神經(jīng)網(wǎng)絡[15]等方法在生態(tài)安全領域均有應用。目前,關于森林生態(tài)安全預警的研究尚處在發(fā)展階段,學術界為促進該領域的發(fā)展開展了相應的研究。譬如,毛旭鵬等[16]基于PSR模型,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡對長株潭森林生態(tài)安全進行預警研究,預測2012—2014年森林生態(tài)安全狀況都將處于“輕警”狀態(tài)。

總的來說,生態(tài)安全預警相關研究取得了積極進展,但針對森林生態(tài)安全預警的研究尚存在諸多不足：(1)基于SD模型的森林生態(tài)安全預警研究理論體系尚未構(gòu)建；(2)實例研究中很少綜合運用數(shù)理模型及地理信息系統(tǒng)(GIS)等空間分析技術；(3)缺乏開展森林生態(tài)安全預警動態(tài)監(jiān)測、預警演變及調(diào)控、驅(qū)動力機制的綜合性研究；(4)已有研究大多集中在區(qū)域尺度,很少涉及區(qū)縣,對森林生態(tài)安全預警的區(qū)域內(nèi)部差異分析則更少,無法為一個區(qū)域制定差異化的政策提供支撐。為此,本文以國際大都市北京為例,嘗試運用SD模型對其森林生態(tài)安全的發(fā)展趨勢進行預測預警分析,并從綜合視角考察其驅(qū)動機制,以期豐富森林生態(tài)安全研究的相關方法和模型,為促進北京森林生態(tài)環(huán)境建設與林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供支持。

1 研究方法

1.1 森林生態(tài)安全預警系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建

1.1.1 系統(tǒng)仿真模型因果反饋圖的構(gòu)建

森林生態(tài)安全預警系統(tǒng)是由若干個內(nèi)部關系錯綜復雜、相互聯(lián)系緊密的子系統(tǒng)所組成的森林-社會經(jīng)濟-環(huán)境復合系統(tǒng)。本研究根據(jù)森林生態(tài)安全預警系統(tǒng)各子系統(tǒng)的相互影響、相互作用的關系,研究SD模型因果關系流程圖,并在此基礎上,建立森林生態(tài)安全仿真預警模型的因果反饋流程圖(圖1),子系統(tǒng)因果反饋流程圖參見魯莎莎等人[17]研究。

圖1 森林生態(tài)安全系統(tǒng)仿真預警模型的因果反饋流程圖Fig.1 The causal feedback flowchart of simulation warning model for forest ecological security system

1.1.2 系統(tǒng)仿真模型參數(shù)設定

模型中的參數(shù)選取依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來確定,其中人口增長率、森林蓄積量增長率、工業(yè)污染治理系數(shù)、環(huán)保投資系數(shù)等較為穩(wěn)定的指標,按照歷史數(shù)據(jù)2009—2015年間的算術平均值加以確定；而變量間關系不明顯或隨時間變化的變量采用表函數(shù)的方式予以定義,如人均GDP、對環(huán)境的社會關注度等。本文使用的森林資源數(shù)據(jù)來源于2010—2016年的首都園林綠化政務網(wǎng)和《第八次森林資源清查》；社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于《北京市統(tǒng)計年鑒》和《北京區(qū)域統(tǒng)計年鑒》；氣象統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于《北京市環(huán)境保護局環(huán)境狀況公報》；其他相關數(shù)據(jù)來源于相關文獻資料、文件以及研究報告。

1.1.3 系統(tǒng)仿真模型檢驗

為了驗證模型的運算結(jié)果與客觀實際的吻合程度,運用北京市生態(tài)安全預警的歷史數(shù)據(jù)(2009—2015年)對模型進行檢驗(圖2)。首先選取3個子系統(tǒng)主要狀態(tài)變量作為檢驗參數(shù),參數(shù)分別為年末人口數(shù)量、森林總蓄積量和空氣質(zhì)量二級以上天數(shù)；然后以2009年為基準年,1年時間為步長,模擬2009—2015年主要變量值；最后對比分析模擬數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)并計算相對誤差。通過比較可知,模擬數(shù)值與實際數(shù)值誤差小于10%,符合一致性要求,因此用此模型來預測2016—2030年北京市森林生態(tài)安全預警數(shù)據(jù)是較為可靠的。

圖2 參數(shù)校正檢驗圖Fig.2 Parameter correction test for 2009—2015

1.2 森林生態(tài)安全預警綜合評價模型

1.2.1 指標體系確立與權(quán)重計算

森林生態(tài)安全是指在一定的時空范圍內(nèi),在一定外界環(huán)境和人為社會經(jīng)濟活動等影響下,森林生態(tài)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)控和自我修復,維護自身生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性、復雜性、恢復性、服務性的狀態(tài)[17- 18]。研究基于森林生態(tài)安全的內(nèi)涵,依據(jù)數(shù)據(jù)可獲性、代表性和易操作性原則,采用文獻歸納法和層次分析法構(gòu)建森林生態(tài)安全預警評價指標體系。采用AHP法和熵權(quán)法相結(jié)合進行權(quán)重賦值[19],其優(yōu)勢是能把復雜系統(tǒng)的決策思維進行層次化,將決策過程中的定性和定量因素有機結(jié)合起來。首先采用極差標準化方法將所有指標的原始數(shù)據(jù)進行歸一化處理,使所有指標無量綱化；然后分別通過熵權(quán)法和AHP法得到各評價指標的權(quán)重；最后利用WAA算子[20]加權(quán)匯總確定各指標綜合權(quán)重值Wi。計算公式為：

Wi=aW1i+(1-a)W2i

(1)

式中,Wi為i指標的綜合權(quán)重；W1i和W2i分別為采用AHP法和熵權(quán)法計算得出的該項指標i的權(quán)重值；a為該項指標的WAA算子。權(quán)重計算結(jié)果見表1。

表1 北京森林生態(tài)安全評價指標

1.2.2 森林生態(tài)安全警度區(qū)間確定

依據(jù)上述模型,計算出北京市14個區(qū)縣2009—2030年的森林生態(tài)安全預警指數(shù),基于ArcMap自然斷裂點的分類情況,結(jié)合專家咨詢意見,確定0.35、0.50、0.65、0.75為分類臨界點,將生態(tài)系統(tǒng)安全綜合指數(shù)劃分為5個等級(表2),分別對應5個預警警度區(qū)間：巨警(很不安全)、重警(較不安全)、中警(不安全)、輕警(較安全)、無警(安全)。

表2 北京市森林生態(tài)安全預警警度劃分

2 北京市森林生態(tài)安全預警值的時空演變特征

2.1 北京市森林生態(tài)安全預警值的時序演變特征

2.1.1 北京市整體演變特征

北京市森林生態(tài)安全預警指數(shù)整體雖呈現(xiàn)波動增長態(tài)勢,但生態(tài)安全仍面臨“中警”威脅(圖3)。2009—2015年,預警指數(shù)呈略有下降態(tài)勢,但幅度不大,由0.5217下降到0.5158；警度由“中警”降為“重警”,然后再上升為“中警”,并最終維持在“中警”狀態(tài)。根據(jù)預警結(jié)果可知,2016—2030年,北京市森林生態(tài)安全的警度仍將保持這一趨勢,維持在“中警”狀態(tài),預警指數(shù)呈上升態(tài)勢,森林生態(tài)安全狀況呈現(xiàn)改善態(tài)勢,但不明顯,需要采取措施加以改善和調(diào)控。

圖3 北京市2000—2030年森林生態(tài)安全預警指數(shù)變化趨勢Fig.3 The change trend of early warning index of forest ecological security of Beijing in 2000—2030

2.1.2 四大功能區(qū)演變特征

2006年北京城市總體規(guī)劃將北京市域劃分為首都功能核心區(qū)(東城、西城),功能拓展區(qū)(朝陽、海淀、豐臺、石景山),城市發(fā)展新區(qū)(昌平、順義、房山、大興、通州),生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)(延慶、密云、懷柔、平谷、門頭溝)。由于首都功能核心區(qū)森林蓄積量為零,因此只研究其他3個區(qū)域(表3)。14個區(qū)縣中,延慶森林生態(tài)安全預警指數(shù)最高,3個時期均在0.7以上,預警指數(shù)最低的是石景山,在0.35以下。總體上,功能拓展區(qū)森林生態(tài)安全水平最低,3個時期平均值在0.4以下,其次是城市發(fā)展新區(qū),預警指數(shù)均在0.5以上,生態(tài)安全水平最高的生態(tài)涵養(yǎng)區(qū),預警指數(shù)穩(wěn)定在0.65以上。2009—2015年,城市發(fā)展新區(qū)和生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的預警指數(shù)平均值呈現(xiàn)不同程度的上升，而功能拓展區(qū)的平均值則呈現(xiàn)下降趨勢。2016—2030年,各區(qū)域的平均值均有所提升,森林生態(tài)安全狀況得到改善。

2.1.3 各區(qū)縣時序演變特征

研究區(qū)14個區(qū)縣森林生態(tài)安全預警指數(shù)的變化可以分為3種類型：一是持續(xù)上升型：包括延慶、密云、懷柔、平谷、門頭溝、昌平、順義、房山和石景山區(qū)；二是先降后升型：包括朝陽、大興、豐臺、通州；三是持續(xù)下降型：海淀區(qū)。2009—2015年,僅海淀、朝陽、豐臺、石景山和大興區(qū)的森林生態(tài)安全預警指數(shù)有所下降,其他9個區(qū)縣皆有所增加。其中,海淀區(qū)的預警指數(shù)降低幅度最大,為0.0821。2016—2030年,除海淀外,其他區(qū)縣的預警指數(shù)均有所上升,森林生態(tài)安全狀況有所改善,但改善幅度較小。

2.2 北京市森林生態(tài)安全預警值的空間演變特征

從空間分布特征看(圖4),預警指數(shù)的等級處于Ⅱ級以下區(qū)縣位于北京市功能拓展區(qū)和城市發(fā)展新區(qū)部分地區(qū)(如房山區(qū)),Ⅳ、Ⅴ級集中位于生態(tài)涵養(yǎng)部分地區(qū)。從分級變動看,2009—2015年,有11個區(qū)縣的級別未發(fā)生變化,3個區(qū)縣的級別發(fā)生了升降：其中懷柔由Ⅲ級升為Ⅳ級,延慶由Ⅳ級升為Ⅴ級,朝陽則由Ⅱ級降為I級,是唯一級別下降的區(qū)縣。2016—2030年,朝陽由I級升為Ⅱ級,房山由Ⅱ級升為Ⅲ級,門頭溝由Ⅲ級升為Ⅳ級,其他區(qū)縣級別未發(fā)生變化。

表3 北京市分區(qū)縣不同年份森林生態(tài)安全預警指數(shù)及警級

圖4 北京市森林生態(tài)安全預警指數(shù)的空間格局Fig.4 Spatial pattern of the early warning index of forest ecological security in Beijing

3 北京市森林生態(tài)安全預警值變化的機制分析

3.1 森林自身狀態(tài)是森林生態(tài)安全預警變化的內(nèi)在因素

森林生態(tài)系統(tǒng)自身的生態(tài)承載力情況,主要通過森林生態(tài)系統(tǒng)自身的物質(zhì)資源狀況、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、物種多樣性、系統(tǒng)自身恢復性(或者抗干擾能力)和生態(tài)服務功能多樣性等方面來表現(xiàn),以衡量系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和自我修復的能力,能力越強則表明森林生態(tài)系統(tǒng)越安全。一般而言,森林資源總量是森林生態(tài)系統(tǒng)支撐能力的基礎；森林資源質(zhì)量是提升森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的關鍵,高質(zhì)量的森林資源抗干擾能力強,能夠有效抵抗外界攻擊,使森林生態(tài)系統(tǒng)免受威脅；森林物種組成越多樣,其物質(zhì)的循環(huán)、能量的流動和信息的傳遞越復雜,生態(tài)系統(tǒng)多樣性越高,自我恢復的能力越強,反過來為森林中的物種提供了更優(yōu)越的生境,為生物進化和新物種的產(chǎn)生奠定了基礎；森林生態(tài)系統(tǒng)的安全性越高,越能最大限度地發(fā)揮其物產(chǎn)功能、生態(tài)服務功能和森林文化功能。

就北京市而言,森林生態(tài)系統(tǒng)自身的生態(tài)承載力在研究期內(nèi)逐漸提升。從時間差異上講,2010—2015年北京市森林覆蓋率由37.0%增加到41.60%,森林蓄積由1435.39萬m3增加到1701.06萬m3,森林數(shù)量和質(zhì)量短期內(nèi)得到提升,使得預警指數(shù)由0.4591上升到0.5158。從地區(qū)差異上講,全市森林主要分布在密云、懷柔、延慶、平谷等區(qū)縣,森林面積最大的是密云縣,占全市森林面積的19.12%。石景山森林面積最小,僅占全市森林面積的0.32%。山區(qū)林地面積比重大,占全市林地面積的84.2%,平原林地面積比例小,僅占全市林地面積的15.8%。這在一定程度上造成了區(qū)域森林生態(tài)安全的差異性。另一方面,實地調(diào)查發(fā)現(xiàn),由于自然、社會和歷史原因,北京地區(qū)森林資源結(jié)構(gòu)不合理,人工純林面積高達80%以上,中幼林比重大,樹種單一；林業(yè)建設長期以來“重兩頭輕中間”,導致過密過疏林分多、密度適宜林分少,林分穩(wěn)定性差,給病蟲害防治和森林防火等帶來不利影響,例如楊樹害蟲、美國白蛾等森林病蟲害受害面積大。這些負向因素不可避免地降低了森林資源的質(zhì)量,削弱了北京市森林生態(tài)安全預警值上升的趨勢。

3.2 經(jīng)濟發(fā)展是影響森林生態(tài)安全預警值變動的重要外力因素

在市場經(jīng)濟條件下,經(jīng)濟發(fā)展是影響北京市森林生態(tài)安全預警指數(shù)變動最主要的動力因素。社會經(jīng)濟發(fā)展對森林生態(tài)安全的影響主要體現(xiàn)：一方面,生態(tài)旅游在促進社會經(jīng)濟發(fā)展的同時也會對森林生態(tài)環(huán)境造成一定影響。研究表明,不合理的旅游活動如對植物的踐踏、花朵枝葉的采集、外來物種的帶入、用火及垃圾堆放不當?shù)葧α值卦斐善茐?驅(qū)動森林生態(tài)安全預警值下降。另一方面,快速的工業(yè)化和城市化使得城市土地利用和森林景觀格局發(fā)生變化,進而導致森林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量降低。其主要體現(xiàn)在：城市化過程中,城市森林破碎化和孤島化現(xiàn)象日益嚴重,景觀連通性降低,影響生物體遷移擴散等生態(tài)學過程；隨著人口密度和交通密度的增大,汽車尾氣排放及城市垃圾逐漸增多,使得森林土壤中Cu、Ni等重金屬含量逐漸增加,影響植物生長；伴隨著快速城市化進程,不透水面取代了具有生態(tài)功能的自然和半自然景觀,阻礙地下水回補過程,造成植被固碳水平的降低；建成區(qū)面積快速擴張,直接擠占了周邊的生態(tài)系統(tǒng)用地,導致森林面積和植被減少；人類活動引起濕島、熱島、干島效應,改變了對流層大氣水分和熱量狀況,進而對區(qū)域森林生態(tài)安全產(chǎn)生影響。

就北京市整體而言,2009—2015年,北京市GDP總值由12153億元增長到23041.6億元,年均增速為11.25%；第二產(chǎn)業(yè)呈明顯的上升趨勢,由2804.2億元增長到4542.6億元,年均增速為8.37%；與此同時,城鎮(zhèn)人口以每年49.43萬的速度增長。就地區(qū)差異而言,森林生態(tài)安全高集聚區(qū)主要分布在懷柔、密云、平谷和延慶等“外圍區(qū)”,而顯著低聚集區(qū)主要分布在石景山、朝陽、豐臺、海淀等“核心區(qū)”和房山一帶?？傊?經(jīng)濟發(fā)展所引起的森林生態(tài)旅游業(yè)迅猛發(fā)展、城鎮(zhèn)人口迅速增長及建設用地擴張速度加劇等,將不可避免地影響到自然生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定,社會經(jīng)濟發(fā)展的強負反饋機制作用對北京市森林生態(tài)安全造成巨大壓力。

3.3 自然環(huán)境是影響森林生態(tài)安全的第二個外力因素

自然生態(tài)環(huán)境中的大氣成分是森林生長直接或間接必需的成分,影響到森林的生長量。人類對自然的利用和改造,容易對環(huán)境造成破壞和污染,推動預警值負向變動。具體表現(xiàn)為：隨著人口的不斷增加及社會經(jīng)濟活動的發(fā)展必然會導致大氣環(huán)境的變化,嚴重時會引起污染。大氣污染物的來源主要包括：由含碳燃料的不完全燃燒、排放的尾氣廢氣、內(nèi)燃機廠和電廠的污染物排放而產(chǎn)生的O3、氮氧化物、SO2和顆粒狀污染物等。例如：當SO2濃度在閾值之上時,植物生長發(fā)育受阻,葉片將枯焦脫落,直到枯萎死亡；O3則主要傷害植物細胞膜,導致植株出現(xiàn)減產(chǎn)；顆粒狀污染物則能擦傷葉面,阻礙陽光,妨礙光合作用,影響植物正常生長等。

北京市統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,從時間上來看,2009—2015年,NO2、SO2以及可吸入顆粒物年日均值總體呈下降趨勢,NO2和SO2的年日均值由2009年的0.053 mg/m3和0.034 mg/m3分別減少到2015年的0.050 mg/m3和0.014 mg/m3；可吸入顆粒物年日均值從2009年的0.121 mg/m3下降至2015年的0.102 mg/m3。大氣O3問題日益嚴重,近3年北京大氣O3濃度水平高、增長速度快,尤其是2015年,北京O3超標天數(shù)較2014年上升17%。年降雨量呈現(xiàn)下降趨勢,由2009年的480.6 mm下降到2015年的458.5 mm。從空間上來看,北京地區(qū)西部、北部和東北部的污染物濃度明顯低于西南部、南部和東南部；從西北部山區(qū)到東南部平原,大氣污染程度一般呈遞增的趨勢。許多研究表明,森林對大氣污染的凈化具有一定限度,當超過其限度—閾值后,大氣污染就會對森林產(chǎn)生危害,使得森林的凈化能力減弱,進而可能導致森林物種的喪失或滅絕。

3.4 林業(yè)政策是驅(qū)動森林生態(tài)安全演化的第三個外力因素

林業(yè)政策的有效實施是森林生態(tài)安全穩(wěn)步提升的正向驅(qū)動力。具體來看：自2000年以來,北京市林業(yè)進入發(fā)展新階段,由粗放發(fā)展走向治理大于破壞、人與自然和諧相處,林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略確定為以生態(tài)建設為主。“三北”防護林工程第二階段四期工程自2001年啟動,涉及大興、通州、順義、朝陽4個區(qū),到2010年全面完成營造林6.43萬hm2。2002年市政府在全國率先實施中幼林撫育工程,截止2005年完成了20.00萬hm2中幼林撫育任務,有效地調(diào)整了林分結(jié)構(gòu),促進了林木生長[21],改善了山區(qū)生態(tài)景觀。2007年,北京市園林綠化局大力推進大地景觀建設,截至2010年營造彩葉林6700hm2,使全市彩葉林面積達到2.13萬hm2。2008年,首鋼的搬遷在一定程度上緩解了廢氣排放問題,為首都森林生態(tài)安全的發(fā)展帶來重大機遇。受上述原因,森林生態(tài)安全在2000—2009年得到明顯改善。但受奧運后機動車激增以及快速城鎮(zhèn)化的綜合影響,2009—2010年森林生態(tài)安全急劇惡化。從2010年起,北京市通過加大生態(tài)補償和森林健康經(jīng)營管理資金投入,鼓勵、支持山區(qū)農(nóng)民參與生態(tài)公益林保護、建設和經(jīng)營管理,以有效推動實現(xiàn)“養(yǎng)山增效、興林富民、科學經(jīng)營、協(xié)調(diào)發(fā)展”的目標,截至2010年末,全市森林資產(chǎn)總價值達到6148億元,生態(tài)服務總價值達到5539億元,年固定二氧化碳992萬t,釋放氧氣724萬t,森林生態(tài)服務功能有顯著提升。2012年,市委開始實施平原百萬畝造林工程的重大決策,大幅增加林業(yè)投資額,單位投資額高達2.49×104元/hm2。截至2015年,北京市完成人工造林1.69萬hm2,封山育林8.33萬hm2,平原地區(qū)森林覆蓋率提高到25.6%,山區(qū)森林覆蓋率提高到56.65%,顯著提升了城市生態(tài)承載能力,完善了首都生態(tài)空間布局。受此影響,2010—2015期間北京市森林生態(tài)安全惡化態(tài)勢出現(xiàn)明顯扭轉(zhuǎn)并逐年上升,預警指數(shù)上漲了12.33%,森林生態(tài)安全呈現(xiàn)改善狀態(tài)。2015年,市政府制定了《北京市國有林場改革實施方案》,并配合市有關部門建立國家公園體制試點工作,逐步開展國有林場的改革建設,為森林生態(tài)安全系統(tǒng)的進一步完善開啟了新篇章。

4 結(jié)論與建議

4.1 主要結(jié)論

(1)2009—2030年,北京市森林生態(tài)安全整體呈改善趨勢,預警指數(shù)從2009年0.522增加到2030年的0.53。從區(qū)域角度來看,生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的森林生態(tài)安全狀況明顯優(yōu)于其他地區(qū),發(fā)展新區(qū)的森林生態(tài)安全改善顯著,功能拓展區(qū)個別地區(qū)則有退化跡象。

(2)森林生態(tài)安全預警結(jié)果隨時間的變動存在地區(qū)差異。2009—2015年,除朝陽、海淀、豐臺、大興和通州區(qū)的森林生態(tài)安全預警指數(shù)下降外,其他區(qū)縣均呈上升趨勢,其中以海淀下降幅度最大。比較而言,2016—2030年,除海淀外,其他區(qū)縣預警指數(shù)小幅上升；石景山區(qū)仍為巨警,海淀和朝陽區(qū)為重警,森林生態(tài)安全狀況仍處于較差水平,應是今后關注重點。因而,未來在提高當?shù)厣稚鷳B(tài)安全水平時,應因地制宜,根據(jù)不同情況采取相應的措施。

(3)預警結(jié)果也存在空間分布差異。森林生態(tài)安全預警指數(shù)較好區(qū)域主要在懷柔、密云、平谷和延慶等縣域聚集；處于中等區(qū)域的門頭溝、昌平和順義等地森林生態(tài)安全狀況逐步上升；預警指數(shù)顯著低聚集區(qū),主要分布在北京市中心的石景山、朝陽、豐臺、海淀和房山。森林生態(tài)安全預警指數(shù)從城市功能拓展區(qū)到城市發(fā)展新區(qū)及生態(tài)涵養(yǎng)區(qū),呈現(xiàn)出由低而高的變化趨勢,其低值區(qū)隨著城市化進程的加快而逐漸擴大。

(4)根據(jù)當前森林生態(tài)安全現(xiàn)狀及未來預警情況,北京市部分區(qū)縣森林生態(tài)安全發(fā)展態(tài)勢未得到顯著改善。森林生態(tài)安全的形成和演變主要是森林資源、社會經(jīng)濟、自然環(huán)境和林業(yè)政策相互疊加的結(jié)果,其演變特征和驅(qū)動機制,仍有待今后結(jié)合典型案例進行深入研究。

4.2 幾點建議

(1)總體看,各區(qū)縣應調(diào)整和優(yōu)化林分樹種結(jié)構(gòu)、齡組結(jié)構(gòu),優(yōu)先營造混交林,加強低產(chǎn)林改造,加強林業(yè)有害生物防控,全面保護森林資源生態(tài)安全。此外,要加大林業(yè)投資力度,優(yōu)化投資結(jié)構(gòu),確保森林質(zhì)量投資比例,建立健全林業(yè)財務管理制度和會計核算制度,對林業(yè)投入資金實行全程監(jiān)督控制,提高首都森林生態(tài)安全。

(2)對于經(jīng)濟增長較快、森林資源相對缺乏的朝陽、海淀和石景山等區(qū)縣,應嚴格落實生態(tài)紅線管理機制,以資源環(huán)境承載力為硬約束,減小人類活動對森林生態(tài)系統(tǒng)施加的壓力。加大森林可持續(xù)經(jīng)營培育,提高混交林比重,增強森林生態(tài)系統(tǒng)自身的承載力。

(3)對于森林資源較豐富、經(jīng)濟相對落后的山區(qū),應繼續(xù)強化山區(qū)重要生態(tài)源地和生態(tài)屏障功能,堅持把增強生態(tài)服務功能放在第一位,培育和撫育中幼林、保護現(xiàn)有天然林資源,人工促進天然更新和森林演替,提升森林資源的質(zhì)量,進一步擴大生態(tài)環(huán)境容量；大力發(fā)展綠色經(jīng)濟,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的生態(tài)鏈接,走經(jīng)濟與生態(tài)并重、綠色可持續(xù)之路。

(4)對于大氣污染程度較高的西南部、南部和東南部,應該適當控制人口、機動車的增長及污水的排放,加強廢氣管理,減少環(huán)境壓力,改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

需要指出,本研究主要基于分區(qū)縣的人口和社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù),統(tǒng)計數(shù)據(jù)固有的不確定性會對森林生態(tài)安全預警指數(shù)測度的準確性產(chǎn)生影響；已有研究大多從區(qū)域整體視角研究生態(tài)安全預警,本文從區(qū)縣尺度研究了北京市森林生態(tài)安全預警指數(shù)的空間差異,可為首都制定差異化和有針對性的對策措施提供支撐,下一步應從林場、小班和景觀等微觀尺度開展更精細化的研究。