基于三维生态足迹模型扩展的土地承载力指数研究——以河北省为例

河北省地理条件优越,经济发展迅速,但也面临着资源短缺,生态恶化等问题,可持续发展受到严重阻碍,为实现可持续发展,必须维持自身的自然资源存量。因此,测量河北省居民对自然资源的需求与自然所能够提供资源的差距有极其重要的意义。本文通过将Niccolucci三维生态足迹模型中足迹深度的取值范围从≥1扩展到≥0,运用统一的三维模型框架分析生态盈余状态,实现了人类生产生活中对资源流量和存量占用程度在核算上的统一,并得到了河北省2002—2016年的生态足迹、赤字盈余及足迹深度。在此基础上,引入农产品压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、建设压力指数和土地综合负担指数等土地压力评价指数,判断当前土地是否处于超载状态及超载程度。结果显示:1)2002—2016年河北省的人均生态足迹不断升高,但人均生态生产性土地面积变化较小。2)河北省足迹深度较大,尤其是水域和化石燃料用地,河北省居民生产生活消耗的自然资源远远超过了资源流量,造成了河北省资源存量大量消耗。3)河北省生态赤字较为严重,2016年的生态赤字为3.26hm2·人-1。4)农产品压力指数、水资源压力指数、碳汇压力指数、土地综合负担指数均大于1,且水资源压力指数、碳汇压力指数、土地综合负担指数的值均在10以上,河北省面临严重的土地压力,居民的生产生活对各类生态生产性土地造成了严重的负担。以上4点说明河北省对资源的需求远远大于供给,可持续发展受到严重阻碍。河北省要实现可持续发展,必须要节能减排、保护环境、减少资源浪费。     

西安市生态安全的时空变化预测

本文改进了生态足迹方法,提出了生态压力指数的概念,并在此基础上建立了生态安全评价指标体系。利用该指标体系对1991—2003年西安市的生态安全进行了评价。结果表明：1991年西安市的生态安全分为3类,即生态安全区域,生态压力指数为Ⅰ级,包括周至县和蓝田县;生态预警区域,生态压力指数为Ⅱ级,包括户县、长安、临潼和高陵县;生态不安全区域,生态压力指数为Ⅲ级,包括西安市区和阎良区。1991后西安市各县区的生态环境演进态势可分为3种情况：一是生态压力指数下降,生态好转的区域,如周至、蓝田、户县、高陵县;二是生态压力指数上升,生态恶化的区域,如长安和临潼;三是生态压力指数稳定,生态基本没有变化的区域,如西安市区、阉良区。到2003年,周至县、蓝田县依旧属于生态安全区;户县和高陵县由生态预警区变为生态安全区,长安区和临潼区却由生态预警区变为生态不安全区;西安市区和阎良区依旧为生态不安全区。因此,2003年西安市的生态安全分为2种类型,生态安全区和生态不安全区,生态预警区消失。     

京郊河溪岸边带生态恢复适宜性评价

运用模糊概率评价模型,构建岸边带生态恢复适宜性评价指标体系,对北京郊区安达木河岸边带进行了生态恢复适宜性评价,并将适宜性分为:完全不适宜(Ⅰ),低度适宜(Ⅱ),适宜(Ⅲ),非常适宜(Ⅳ)共4个等级.结果表明,安达木河岸边带生态恢复适宜性总体处于Ⅱ和Ⅲ等级之间的过渡阶段,各等级岸边带所占比例分别为10.0%,30.6%,26.7%和11.7%.并在分析安达木河生态恢复适宜性评价图的基础上,针对处于不同适宜性等级的岸边带提出了相应的生态恢复建议.     

基于PSR-可拓云模型的井工煤矿区生态安全评价

[目的]综合评价山西省大同市某井工煤矿区的生态安全状况,为同类井工煤矿区生态保护提供科学依据。[方法]以该井工煤矿区2017—2021年的各项指标为依据,基于PSR模型从压力、状态以及响应3个方面构建煤矿区生态安全评价指标体系,使用合作博弈法确定组合权重系数,利用可拓云模型来分析该矿区生态安全状况。[结果]压力指标下人口自然增长率(C₂)的评价等级为Ⅲ级,表明人口出生率和死亡率分布不均衡,其他指标评价等级均为Ⅱ级;状态指标下,植被覆盖率(C₈)的评价等级为Ⅰ级,表明该煤矿区植被覆盖率高,尾矿库排洪排渗措施(C₉)的评价等级为Ⅲ级,已经达到了不安全的等级,其他指标的评价等级均为Ⅱ级;在响应指标下废弃物综合利用率(C₁₅)以及科研投入增长率(C₂₀)为Ⅱ级,环保投资增长率(C₁₉)为Ⅲ级,其他指标评价等级均为Ⅰ级。[结论] 2017—2021年该井工煤矿区生态安全响应力度明显增强,但是生态压力以及目前的状态仍然严峻,应采取针对性地保护措施,从而维护当地的生态安...     

黄土高原典型流域生态环境脆弱性的集对分析

生态脆弱性评价可为生态脆弱流域生态经济系统的恢复与重建提供重要的依据.在分析影响该流域生态脆弱性因素的基础上,从成因和表现结果两个方面构建了佳芦河流域生态脆弱性评价指标体系,并将人口素质等人文信息纳入生态脆弱性指标体系.利用集对分析方法对佳芦河流域生态脆弱性进行了评价,结果表明:当i=0时,联系度μ(A,BⅠ)最大,为0.5,说明该流域的生态脆弱性处于高度脆弱状态;当i=(a-c)/(a+c)时,无论a、c取何值,μ(A,BⅡ)恒为1,采用级间比较进行评价,因为μ(A,BⅠ)比μ(A,BⅢ)更为接近μ(A,BⅡ),表明佳芦河流域生态处于Ⅰ～Ⅱ之间,该流域生态处于比较高的脆弱状态.集对分析法以联系度为核心,在处理不确定性问题时,具有计算方便、方法简单,评判结果客观、合理等特点,为流域生态脆弱性综合评价提供了一种新的途径.     

红壤区不同生态模式的“土壤水库”特征及其防洪减灾效能

本文在江西红壤区选择 5种具有代表性的红壤生态利用模式 :稀疏林生态 (Ⅰ )、林草生态(Ⅱ )、草灌生态 (Ⅲ )、经果生态 (Ⅳ )、农田生态 (Ⅴ )和对照模式侵蚀裸地 (Ⅵ ) ,利用人工模拟降雨仪研究和分析了不同生态模式“土壤水库”调节雨水的特征及其防洪减灾效能。结果表明 ,红壤区土壤入水通道受阻是“土壤水库”发挥防洪减灾效能的主要障碍因子 ;人工草灌生态模式 (Ⅲ )的防洪减灾效能最好 ;经果生态模式 (Ⅳ )不但具有较高的防洪减沙效能 ,而且具有较高的经济效益 ,是该区首选模式。     

黄土高原生态经济区划研究

黄土高原的生态环境存在明显的区域差异,如何针对区域的自然生态环境特点发展适应环境的农林牧生态经济,这是做生态经济分区的目的。生态经济区划原则是地带性原则、非地带性原则和社会经济学原则。根据各方面的条件,把黄土高原生态经济区划拟定为二级分区,一级为生态经济带,二级为生态经济区。根据区域生态环境的相似性和相异性特点将黄土高原分成4个一级生态经济带,即暖温带半湿润落叶阔叶林生态经济带(Ⅰ)、暖温带半湿润半干旱森林草原生态经济带(Ⅱ)、温带半干旱草原生态经济带(Ⅲ)、温带干旱草原和荒漠草原生态经济带(Ⅳ)。在各个一级生态经济带内又根据地貌形态类型的差异性划分出42个二级生态经济区。     

中国西部地区生态承载力与生态安全空间差异分析

根据改进的生态足迹理论对中国西部地区生态安全状态进行了定量分析,以中国西部各省2010年统计年鉴数据为依据,对中国西部地区2009年的生物资源账户和能源账户的生产性生态足迹、生态承载量和生态压力指数进行了计算.结果表明:(1) 2009年中国西部生物资源账户与能源账户的生态承载量均小于生态足迹,说明中国西部地区生态系统整体处于不安全状态;(2)空间上生物资源账户生态足迹整体上东部高于西部地区,南部高于北部地区,生态承载量呈现出南部明显高于北部;(3)人口的分布差异影响着人均生态承载量和承载总量的分布格局差异;(4)生物资源账户生态不安全地区面积占到中国西部地区总面积的68.6％;能源账户的生态足迹和生态压力指数较大的地方均分布在西北地区,西北地区能源账户生态足迹占到中国西部地区的75％.并揭示和提出了生产性生态压力指数较大的原因和减小生态赤字的途径.     

四川省灌溉管理节水发展水平综合评价模型构建与应用

灌溉管理节水发展水平评价是制定区域节水灌溉发展规划的重要决策依据。该文采用定量指标和定性指标相结合的方法建立了包括组织管理、工程管理、用水管理和经营管理4个层次16项指标的区域灌溉管理节水发展水平综合评价体系,在此基础上构建了四川省灌溉管理节水发展水平综合评价模型;引入熵权法和层次分析法计算各评价指标权重,提高了权重确定的科学性与客观性。以四川省21个市州(区域)为研究对象,利用模型通过形成决策矩阵、确定权重、建立加权决策矩阵、计算各评价对象与理想解的相对贴进度,由此得到四川省不同区域灌溉管理节水发展水平。结果表明:四川省全省灌溉管理节水发展处于"一般"水平;21个区域中,成都、德阳处于"好"水平,攀枝花、绵阳、资阳、乐山处于"较好"水平,自贡等10个区域处于"一般"水平,广元、内江处于"较差"水平,甘孜、阿坝、凉山处于"差"水平;以上结果符合四川省灌溉管理节水发展的实际情况;模型对于四川省灌溉管理节水发展具有较强的实用性。     

大兴安岭不同森林植被类型水文生态功能研究

从森林植被水文生态功能的角度,对大兴安岭4种森林植被类型水源涵养功能进行研究,研究结果表明:植被类型Ⅳ(乔灌混交林)0~20 cm土层最大蓄水量为1 548.91 t/hm2;类型Ⅰ(针阔混交林)0~20 cm土层最大蓄水量为1 140.82 t/hm2。土壤有效蓄水量(0~20 cm):类型Ⅳ(乔灌混交林)类型Ⅱ(针叶纯林)类型Ⅰ(针阔混交林)类型Ⅲ(针叶混交林)。枯落物层有效持水量从大到小的顺序为:类型Ⅳ(乔灌混交林31.49 t/hm2)类型Ⅱ(针叶纯林28.10 t/hm2)类型Ⅲ(针叶混交林27.21 t/hm2)类型Ⅰ(针阔混交林19.94 t/hm2)。在4种森林植被类型中,类型Ⅳ(乔灌混交林)的初渗系数、稳渗系数都是最高的。     

基于土壤侵蚀的贵阳市喀斯特地区基岩层间节理研究

基岩层间节理研究是探索喀斯特地区土壤侵蚀机理的前提与基础。运用ArcGIS 9.3软件对贵阳市地层资料进行分类、归并、统计,并根据层理类型划分标准,选取层间节理频度Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级为分类指标。在一定比例尺地质图的基础上,按照统计资料,对地质图进行数字化,进一步形成贵阳市层间节理频度分布图、贵阳市碳酸盐岩分布图。结果表明:贵阳市喀斯特地区白云岩面积占全市总面积的36%,石灰岩面积占全市总面积的43%;基岩层间节理频度有Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级,其中Ⅰ级占总面积的15%,Ⅱ级占总面积的20%,Ⅲ级占总面积的44%;贵阳市石灰岩地区,层间节理频度不同等级所占的面积由高到低依次为:Ⅲ级>Ⅰ级>Ⅱ级,而白云岩地区,层间节理频度不同等级所占的面积由高到低依次为:Ⅲ级>Ⅱ级>Ⅰ级;贵阳市石灰岩地区易形成高频度层间节理。     

重庆岩溶地区景观格局特征研究

景观格局是地貌格局、土壤格局、水资源格局、植物分布格局及生产力格局等的综合。根据地质、地貌和区域景观特征,可将重庆岩溶区划成三大景观区:渝东北中山区(I)、渝东南中低山区(Ⅱ)、渝中平行岭谷低山丘陵区(Ⅲ)。各景观分区景观格局特征主要表现为:景观多样性指数分别为Ⅰ区1.38、Ⅱ区1.35、Ⅲ区1.77;各景观分区的人工干扰指数分别为Ⅰ区0.33、Ⅱ区0.69和Ⅲ区0.95,人工干扰的程度按照区域代码顺序依次增强;景观均匀度、优势度和丰富度密度分别为Ⅰ区0.49、1.43和0.0005,Ⅱ区0.48、1.46和0.0003,Ⅲ区0.63、1.04、0.0025;景观变化态势按照景观分区代码Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的顺序表现为耕地、居民工矿用地和水域面积比例呈明显递增,而林地、草地呈现明显递减的,园地分布比例为Ⅲ区远大于Ⅰ、Ⅱ区;未利用地比例出现Ⅱ区最小,Ⅲ区最大的现象。     

基于GIS的帽儿山景观生态综合评价

景观生态综合评价对区域区划有重要的意义,以黑龙江帽儿山为例,以2006年林相分布图、Landsat TM遥感数据、地形图、二类调查数据和其他数据材料为数据源,以GIS为技术手段,选取景观类型破碎度、景观形状指数、土壤侵蚀类型、地形因素（坡度）、土地利用类型、植被盖度指数与气象因子（年降水量）7个指标对研究区域进行景观生态综合评价,在此基础上进行景观生态区划。研究结果表明:（1）全面分析景观生态综合评价指数并进行分级处理和景观区划,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级区域,分别代表好、较好、中、较差和差5个级别;（2）不同景观生态综合评价区域面积所占比例的排列顺序为:Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅴ,Ⅱ级区域所占的比例最大,在整个研究区域中占据绝对的优势,区域景观生态质量属于较好水平;（3）景观生态质量垂直分异明显,第一、二高程带的景观质量较好,Ⅱ级区域在一、二高程带所占比例较大,在第二高程带达到最大,第三、四和五高程带的景观质量较差。可见基于DEM模型和景观生态综合评价揭示景观生态质量的空间特征。     

西南山地流域林地和草地保护评价研究——以贵州赤水河流域为例

根据贵州境内赤水河流域DEM数据、土壤数据、植被数据,分类提取坡度、坡向、植被覆盖度等评价因子,采用层次分析法对流域林地和草地保护区进行了综合评价。采用相等间隔分类后,将流域林地和草地保护区划分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类5个等级。研究得出以下结论:（1）贵州赤水河流域林地和草地保护区综合评价得分为1.20~4.69。（2）贵州赤水河流域中上段林地和草地Ⅴ类保护区面积相对较大,下段Ⅰ类保护区面积相对较大。（3）贵州赤水河流域Ⅰ类保护区标准差椭圆空间分布大致呈现南北方向,Ⅱ类保护区基本无空间方向,Ⅲ—Ⅴ类保护区基本呈现东北—西南方向。（4）相等间隔分类后,贵州赤水河流域林地和草地保护区Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类保护区占比分别为10.34%,31.83%,24.25%,27.02%,6.57%。（5）贵州赤水河流域七星关和仁怀林地和草地保护压力较大,赤水林地和草地保护压力相对较小。     

岩溶区根系地下生境对土壤微生物生物量的影响

选择岩溶区3种不同的典型根系地下生境类型土壤作为研究对象(类型Ⅰ——白云岩水平产状多层空间类型、类型Ⅱ——白云岩倾斜产状多层空间类型及类型Ⅲ——白云岩直立产状多层空间类型),分析不同类型及层次对土壤微生物生物量的影响,以及土壤养分、土壤酶活性的变化。结果表明:(1)根系地下生境类型和层次对土壤微生物生物量的影响极显著(p<0.01);(2)3种类型的土壤微生物生物量差异极显著(p<0.01),均随土壤层次的下降而降低,类型Ⅰ的微生物环境较差,类型Ⅱ较好,类型Ⅲ居中;(3)类型Ⅰ在一定程度上能促进碳循环,类型Ⅱ利于有机碳的循环、氮的供应,类型Ⅲ利于磷的供应及有机物质的氧化。该研究可为探索岩溶地区的根系地下生境及其土壤条件,并为同等条件的土壤肥力评价、植被恢复技术研究提供参考。     

银川平原草甸湿地盐土及其盐分分布特征

通过野外观测和室内分析,研究银川平原草甸湿地盐土及其盐分的分布特征,根据土壤表层全盐含量将研究区土壤划分为5个等级,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,不同土壤等级的植被类型不同,在土壤Ⅰ中主要分布盐生草本草甸和盐生小灌木草甸,在土壤Ⅱ中主要分布盐生草甸和丛生禾草草甸,在Ⅲ、Ⅳ中主要分布根茎禾草草甸,在Ⅴ中主要分布杂类草草甸和一些低湿草甸;研究区草甸土壤全盐含量在垂直方向上表现出明显的表聚现象,在0~30 cm土层,随着土壤深度的增加,土壤全盐含量急剧下降,在30~70 cm土壤全盐含量的下降则较为平缓;各盐分离子除了HCO_3~–以外,其余各离子均表现出明显的表聚现象,但在不同的土壤等级中,只有Na~+、K~+、Cl~–和土壤全盐的表现一致,均为ⅠⅡⅢⅣⅤ。草甸湿地植物体中也有一定的盐分累积,在植物体中,主要盐分为NaCl、NaHCO_3;在土壤中主要盐分为NaCl、NaHCO_3、Na_2CO_3。     

改进灰色关联模型在秦巴山区耕地地力评价中的应用

以秦巴山区陕西省安康市汉阴县为例,在通过土壤调查采样和室内化验分析获得的相关耕地地力数据信息的基础上,运用层次分析、模糊评价等方法改进了灰色关联模型,实现了耕地地力综合评价的定量化和自动化。结果表明,该地区耕地基础地力可分为5级,其中Ⅰ级地占耕地总面积的7.32%,Ⅱ级地占耕地总面积的15.41%,Ⅲ级地占耕地总面积的21.61%,Ⅳ级地占32.47%,Ⅴ级地占23.18%;研究区内耕地地力属中等偏差水平,其中河谷阶地的耕地地力水平状况相对较好,低山丘陵区的耕地地力水平相对较差,中低山的耕地地力水平最差。     

榨菜(Brassica juncea)和紫甘蓝(Brassica oleracea)种间周缘嵌合体光合特性研究

对榨菜和紫甘蓝种间嫁接嵌合体的光合作用、叶绿素荧光、叶绿素含量、Rubisco的活性以及Rubisco酶大亚基和小亚基基因的转录水平等进行了测定分析。研究发现,种间周缘嵌合体TCC(茎尖分生组织细胞层LI-LII-LIII=TCC,T代表榨菜,C代表紫甘蓝;)的净光合速率为18.09μmol CO2·m-2·s-1,与亲本榨菜相当,但比亲本紫甘蓝高出24.8%。嵌合体的气孔导度和胞间CO2浓度显著高于2个亲本。叶绿素荧光参数中光系统II的实际电子传递量子效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)在榨菜中最高,而嵌合体和紫甘蓝的这2个参数基本一致。对叶绿素含量测定后发现,嵌合体的叶绿素a、b及总含量与榨菜比较接近,比紫甘蓝高97%。TCC嵌合体Rubisco酶的初始活性和总活性处于榨菜(最高)和紫甘蓝(最低)之间,为1.76和3.75μmol CO2·g-1·min-1。而TCC嵌合体的Rubisco酶大亚基和小亚基基因的mRNA转录丰度与榨菜和紫甘蓝相比明显增高。以上结果说明,与TCC嵌合体光合机构的层源亲本——紫甘蓝相比,其叶绿素含量升高、Rubisco酶的活性以及其大小亚基基因的转录水平的增强可能是导致其净光合速率提高的原因。可见,TCC嵌合体的异源表皮(来自榨菜)对改善其内部光合组织(来自紫甘蓝)的光合能力有很大的促进作用。     

宁波农村地区典型河流氮磷污染特征分析

根据宁波农村地区四类典型河流(源头地区、农田河流、村镇河流和乡镇企业河流)不同形态氮磷的周年监测结果,结合同期降水量数据,全面分析研究了宁波农村地区河流氮磷污染特征。结果表明:(1)4类典型河流中,NO3--N的平均浓度顺序为农田河流乡镇企业河流源头地区村镇河流,NH4+-N、TN、DRP、TP的平均浓度大小顺序均为村镇河流乡镇企业河流农田河流源头地区,其中村镇河流的氮磷污染最严重,NH4+-N和TP有92.7%和65.6%的时间断面为劣Ⅴ类水质。(2)4类典型河流均属于磷限制型河流,可溶态氮磷浓度占总氮磷浓度都较高,尤其是村镇河流中的可溶态氮磷比例最高,占总氮磷比例分别高达80.0%和59.1%。(3)在源头地区和农田河流,TN和TP的平均浓度在枯水期最低,平水期最高;村镇河流和乡镇企业河流TN和TP的平均浓度随着降水量的增大而减少。     

压砂地土壤盐分空间变异规律

[目的]研究不同种植年限压砂地及裸地不同土层土壤盐分的空间变异特征,为西北干旱地区土壤盐渍化改良和利用提供理论依据。[方法]以甘肃省景泰县压砂地及裸地不同土层土壤盐分数据为基础,运用经典统计学和地统计学相结合的方法,分析土壤盐分统计特征值,半方差模拟模型及其拟合参数和等值线分布图。[结果]压砂地土壤盐分均值明显低于裸地,且裸地老砂地新砂地中砂地,裸地与压砂地各层土壤盐分的均值差异较大,且土层Ⅳ(30—50cm)土层Ⅲ(20—30cm)土层Ⅱ(10—20cm)土层Ⅰ(0—10cm);裸地Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ层,中砂地各层土壤盐分属于弱变异性,其他各地型各土层土壤盐分都属于中等变异性。裸地Ⅰ,Ⅲ层,新砂地第Ⅲ层,中砂地第Ⅰ层,老砂地Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ层土壤盐分半方差函数最佳理论模型为指数模型,裸地第Ⅱ层为线性模型,其他各地型各土层均为球状模型。裸地第Ⅱ层土壤盐分具有弱空间相关性,其余各土层土壤盐分均具有强相关性。试验区土壤盐分北部高于南部,且各土层土壤盐分在一定范围内存在空间上的变异性和相关性。[结论]土壤表层压砂能有效减小土壤盐分表聚,抑制土壤次生盐渍化,不同种植年限压砂地不同土层土壤盐分在一定范围内存在空间上的变异性和相关性。