采煤与脆弱生态复合区生态安全评价——以山西为例

强烈人为活动与脆弱生态复合区的生态安全问题正逐步成为全球关注的焦点。基于能值分析的生态足迹模型和自回归积分滑动平均模型(ARIMA),以山西省为案例区,对其2000—2020年生态安全状况进行动态评价和趋势预测。结果表明:(1)2000—2015年,研究区人均能值生态承载力从1.48 hm~2下降到1.12 hm~2,人均能值生态足迹从5.92 hm~2上升到13.08 hm~2,生态赤字从-4.44 hm~2增加到-11.96 hm~2,生态压力指数由4.55增加到11.72,生态协调系数由1.19降到1.08,生态安全等级为较安全状态,生态经济系统发展潜力较大;(2)ARIMA模型预测显示,2016—2020年,研究区人均能值生态承载力从1.08 hm~2下降到0.81 hm~2,人均能值生态足迹从13.02hm~2上升到14.33 hm~2,生态赤字从-11.94 hm~2增加到-13.52 hm~2,生态压力指数从12.05增加到17.71,生态安全等级由较安全变为极度不安全,预警等级由重警到巨警状态,生态安全问题亟待解决。     

甘肃省生态足迹与生态承载力动态分析

基于生态足迹和生态承载力的理论和计算方法对甘肃省1996-2009年人均生态足迹、人均生态承载力和人均生态赤字动态变化进行分析,并通过灰色GM(1.1)预测模型,对甘肃省2015年、2020年人均生态足迹、人均可利用生态承载力、万元GDP生态足迹进行了预测。结果表明:1)甘肃省1996-2009年间人均生态足迹逐年增大,由1.3835hm2增长到2.2973hm2。人均生态承载力变化不明显,存在生态赤字,且人均生态赤字逐年增大,由1996年的0.4256hm2增加到2009年的1.3515hm2。2)人均生态承载力基本维持在0.9213hm2-0.9579hm2之间,呈缓慢下降的趋势。3)生态赤字逐年扩大,以年均11.46%的速度快速增长。4)预测表明2015年人均生态足迹为3.4732hm2/人,2020年将达到4.7153hm2/人;生态赤字在2015年扩大到2.5355hm2/人,2020年为3.7759hm2/人。针对甘肃省生态现状,建议提高农业单位产量,改善工业发展模式等,走上可持续发展的道路。     

基于熵权集对分析的西北地区耕地生态安全水平差异比较

耕地生态安全是关系到粮食安全和人类生存发展的重要问题。构建基于PSR模型的耕地生态安全评价指标体系,运用熵权集对分析方法和障碍度模型对西北地区耕地生态安全水平与障碍因子进行差异比较分析。结果表明:(1)2002—2016年西北地区耕地生态安全总体水平不断提高,但安全等级在地区内部差异明显,2002—2008年,新疆、甘肃、宁夏维持"临界安全"等级不变,青海、陕西联系数主值分别为0.2334、0.2019,安全等级上升为"较安全"。2008—2016年,新疆联系数主值由0.0499提升为0.2692,安全等级上升为"较安全";甘肃、宁夏维持"临界安全"等级;青海、陕西维持"较安全"等级;(2)西北地区压力和响应障碍度均值由2002年的52.434、26.270下降为2016年的38.479、17.353,状态障碍度均值则由21.296上升为44.168。要素层2002年和2016年障碍度均值分别为45.457、32.732、21.811,影响西北耕地生态安全水平障碍因子排序依次为压力、状态、响应。2002年西北地区耕地生态安全水平与压力、状态、响应障碍度的相关系数分别为-0.226、0.120、0.055;2016年分别为-0.830、0.851、-0.661。新疆、青海和陕西出现的耕地生态安全等级提升与状态障碍度大幅度增加有关;(3)新疆和青海耕地生态安全值上升源于人均水资源量的增加;陕西耕地生态安全值上升得益于耕地生产率的提高和耕地环境的改善,但城市建成区的扩张和水资源的短缺制约了生态安全等级提升;甘肃、宁夏耕地生态安全维持等级不变,主要受制于耕地数量的减少和耕地质量的下降等因素。针对西北各地区耕地生态安全提出升级建议。     

基于RBF神经网络模型的土地生态安全预警——以甘肃省张掖市为例

以张掖市为研究区域,在借鉴国内土地生态安全研究成果的基础上,依据PSR模型,结合2001—2012年土地利用的相关数据,建立土地生态安全预警指标体系。运用RBF神经网络模型对张掖市2013—2017年土地生态安全演变趋势进行预测,并结合预警指数和警度标准对2001—2017年的安全警况进行分析。结果表明:2001—2012年张掖市土地生态安全的压力系统的警度呈波动上升趋势,状态系统和响应系统的警度呈下降趋势,2013—2017年的压力系统将逐步由"中警"转变为"重警",状态系统将基本维持在"中警"水平,响应系统将处于"无警"状态;2001—2017年,张掖市土地生态安全警度呈略有下降态势,2013—2017年的预警指数将处于0.46左右,警度将处于"中警"状态。     

新疆水资源生态足迹核算与预测

根据水资源生态足迹的基本原理和计算模型,引入水资源负载指数,对新疆2005—2014年水资源生态足迹、水资源生态承载力进行计算,并运用灰色预测模型GM(1,1)对2015—2025年的生态赤字/盈余趋势进行预测。结果表明:(1)新疆历年水资源生态足迹大于水资源承载力,处于生态赤字状态,从2005年的-7.83×10~7hm~2下降至2013年的-9.06×10~7hm~2,水资源开发率很低;(2)2005—2014年新疆水资源生态足迹和承载力均呈上升趋势,人均生态足迹和人均承载力呈上下波动状态,生产用水生态足迹在三个水资源账户中比例最大,远远超出其它两部分,占总水资源足迹的95.86%;(3)水资源负载指数总体呈上升趋势,表明水资源的利用程度逐渐加强,2005—2012年负载指数在2~5之间,表明新疆水资源利用程度中等;2013—2014年负载指数在5~10之间,表明新疆水资源利用程度高,开发条件困难;(4)新疆水资源存在分布不均匀的状态,南疆、北疆、东疆差异较大,南疆、北疆水资源生态足迹、水资源承载力均大于东疆,而南、北疆万元GDP水资源生态足迹则小于东疆;(5)对2015—2025年水资源进行预测,新疆水资源一直处于生态赤字状态,而且水资源生态赤字呈逐年减小的趋势,水资源生态赤字越来越严重,今后的形势越来越严峻,在利用中提高节水意识。     

西安市生态足迹与生态安全的动态研究

本文在生态足迹原理的基础上,提出生态压力指数、生态占用指数和生态经济协调指数3个概念,并将其作为生态安全评价的指标体系。利用该方法对西安市1978—2003年的生态足迹与生态安全进行了定量研究。结果表明西安市人均生态足迹由1978年的1.0517hm2逐年增加至2003年的1.4419 hm2,而实际人均生态承载力则波动在0.3182(0.2759—0.3539)hm2左右,人均生态赤字从1978年的0.712 hm2增至2003年的1.166 hm2。生态压力指数从1978年的1.38逐年增至2003年的4.21,同期的生态占用指数从0.47增至0.66,生态经济协调指数由0.34降低为0.16。说明西安市现有的发展模式是不可持续的,生态环境处于极不安全状态,社会经济发展与生态环境的协调性很差。     

资源枯竭型城市生态安全评价及趋势分析——以焦作市为例

资源枯竭型城市普遍面临着生态环境恶化问题。文中基于"压力-状态-响应"概念模型,建立了典型资源枯竭型城市生态安全评价指标体系。利用集对分析理论从同异反三个方面综合考虑事物的确定和不确定因素的优势,建立了资源枯竭型城市生态安全评价模型和发展趋势模型。以煤炭资源型城市-焦作市为例,分析了该市1999～2010年间的生态安全状况。结果表明:焦作市的生态系统在1999～2007年间属于"较不安全"状态,2008～2010年属于"临界安全"状态。总体上看,该市生态安全状况整体上呈现逐年改善的趋势,但是有待于进一步改善。集对分析法能够综合考虑城市生态系统中的确定性和不确定性信息,是一种有效的城市生态安全的评价方法。     

西北旱区生态服务价值时空动态研究

为探明西北旱区生态服务价值的时空差异性,以2004—2012年相关数据为基础,对其生态服务价值进行计算。结果表明:(1)2012年西北旱区的生态服务价值较2004年增加了166.1×109元,而人均生态服务价值却减少了8元,说明人口的增速比生态服务价值的增速大,应适当控制人口增长;(2)西北旱区各省区生态服务价值变化大小依次为甘肃陕西中北部新疆内蒙古中西部青海宁夏,其中宁夏和青海为负变化;(3)2004—2012年间西北旱区生态经济协调度为0.33,表明生态环境和经济发展处于轻度协调状态;(4)敏感性指数小于1,说明西北旱区生态服务价值对生态价值系数弹性较弱,本文研究结果真实可信。研究期内的土地利用变化取得了较明显的生态效益,为西北旱区的经济建设和社会发展提供了良好的环境平台。     

基于模型参数本地化修正的河北省生态足迹演化特征及可持续发展分析

以河北省及其11个地级市为研究对象，以“省公顷”参数本地化修正后的生态足迹模型测算2009-2019年间河北省及各市人均生态足迹与人均生态承载力，并对其时空演化特征和可持续发展能力进行分析。结果表明：1)参数修正后获取的河北省耕地均衡因子最大，耕地生态足迹最大。2)以2015年为时间节点，2009-2019年河北省人均生态足迹呈现先上升后下降的趋势，人均生态承载力变幅不明显，全省处于生态赤字状态。3)生态足迹、生态赤字和生态压力均呈现“北高南低”空间分布格局，南部生态足迹多样性大，生态承载力高于北部，可持续发展能力也强于北部。4)2009-2019年河北省人均GDP不断攀升，但各市万元GDP生态足迹降幅明显，中南部降幅达到50%以上，资源利用效率明显提升。     

1990—2010年高台县耕地生态足迹和承载力动态研究

为了了解高台县耕地资源的可持续发展状况,利用生态足迹模型对高台县1990—2010年耕地的生态足迹、生态承载力及生态赤字进行了分析研究。结果表明:1990—2010年,高台县人均耕地生态足迹由0.4745hm2/人增加到1.9271 hm2/人,而人均耕地承载力由0.7095 hm2/人降低到0.6651 hm2/人,可见耕地生态足迹与生态承载力呈反方向发展趋势;在1990、1991、1996年,高台县耕地资源为生态盈余,其中1995年出现生态赤字,人均生态赤字由1995年的0.0220hm2/人逐年增加到2010年的1.2620 hm2/人,截止2010年生态赤字达到最高值。分析结果表明,高台县人口对耕地资源的利用压力逐年增加,目前已超出了耕地生态系统的生态承载力范围,加之人口逐年增长,高台县耕地生态环境处于不安全状态,故对现有耕地资源的利用模式是不可持续的。     

甘肃省1990—2002年生态足迹的计算与分析

本文运用生态足迹模型对甘肃省1990—2002年的生态足迹进行了计算和分析。结果表明,1990—2002年间甘肃省的人均生态足迹和总生态足迹需求均呈逐渐增长趋势,而人均生态承载力和总的生态承载力均有不同程度的下降。运用万元GDP、人均贸易足迹和生态协调性系数指标对计算结果进行分析,得出甘肃省的发展是通过消耗自然资本存量来弥补生态承载力的不足的,处于一种生态不协调状态。     

基于生态足迹的1997—2009年西安市土地生态承载力评价

以2009年为例,修正了Wackernagel提出的耕地产量因子,并利用生态足迹的原理和模型对西安市1997—2009年的土地生态承载力进行分析。结果表明:西安市的人均生态足迹处于一个逐年增加的阶段之中,由1997年的0.7634 hm2增加至1.2731 hm2,并且近年来增加速度明显加快;而人均生态承载力则由0.5251 hm2减少至0.3731 hm2,可见生态足迹和生态承载力呈反方向发展的趋势。1997—2009年间,西安市的人均生态足迹大大超过人均生态承载力,出现生态赤字,人均生态赤字由0.2383 hm2增加至0.9000 hm2;表明西安市人口对自然的需求已经远远超过了西安市自然生态系统的承受范围,影响该区的可持续发展。     

1990-2015年三江平原生态功能区生态功能状况评估

基于1990年、2000年、2010年和2015年四期的遥感影像提取土地覆被信息,以此为基础,依据《生态环境状况评价技术规范》(HJ/T192-2015)对三江平原生态功能区生态功能状况及其变化趋势进行评估。结果显示:三江平原生态功能区生态功能状况指数(FEI)逐年减小,生态环境逐年变差,但有放缓之势。1990年和2000年FEI分别为57.43和54.44,生态功能状况为一般;2010年和2015年FEI分别为47.96和47.70,生态功能状况评级为较差,生态功能状况为自然生态差,存在明显的生态环境问题,生态类型结构单一,生态功能不稳定。1990-2015年间,生态功能状况变化度(△FEI)为-9.73,生态功能状况变化度评级为显著变差。从1990-2000年间到2000-2010年间,△FEI<0,且︱△FEI︱增大,1990-2010年间生态功能状况变差加剧;从2000-2010年间到2010-2015年间,△FEI<0,且︱△FEI︱减小,说明2000-2015年间生态功能状况变差状况有所缓解。人类扰动上升,气候变暖、变干也是该区生态功能状况变差的因素。     

生态足迹法在可持续发展度量及趋势预测中的应用

生态足迹法是一种定量度量可持续发展的有效方法。在介绍该理论方法的基础上,针对吉林省西部大安市发展现状和存在的严重生态环境问题,运用RS—GIS集成技术,借助ERDAS,ARCGIS等专业软件提取了研究区土地利用的动态数据,结合静态数据资料,对大安市生态环境的可持续发展状况进行了量化研究。结果表明,2001年大安市的生态需求大于生态供给,生态呈现“供不应求”的局面,人均生态赤字为0.56hm2,处于弱不可持续发展状态。通过预测,到2010年,大安市的人均生态赤字为1.222hm2,处于不可持续发展状态。     

基于生态足迹的塔里木盆地人口与水土资源协调发展研究

研究塔里木盆地生态赤字的动态变化,为政府部门合理规划塔里木盆地人与自然和谐发展提供依据,运用生态足迹和适度人口模型,计算了塔里木盆地2002-2010年的生态足迹、生态承载力和适度人口规模,并将其与现实人口进行对比分析。结果表明:2010年塔里木盆地人均生态资源需求明显大于人均生态资源供给,生态处于不可持续状态。动态来看,2002-2010年间,塔里木盆地适度人口规模与实际人口数反向变化,生态赤字呈扩大趋势,赤字人口从2002年的166.83万人大幅增加到2010年的569.26万人,人类对耕地、草地和化石能源用地的开发和利用超出了其生态承载力的阈值,塔里木盆地人口与资源环境协调性在下降。认为这是塔里木盆地人口增长、人均生态资源需求增加的反向影响,以及技术进步、资源利用效率提高的正向影响共同作用的结果。     

基于生态足迹分析的青海湟水河流域可持续发展能力

基于生态足迹模型,计算2000-2005年湟水河流域生态足迹.结果表明:6年来,湟水河流域人均生态足迹从2000年的1.426 5 hm2/人增加到2005年的1/659 6 hm2/人,人均生态承载力从2000年的1.116 8 hm2/人减少到2005年的1.056 9 hm2/人,人均生态赤字从2000年的0.443 8 hm2/人增加到2005年的0.729 5 hm2/人,生态压力指数从2000年的1.45上升到2005年的1.78,表征状态由较不安全(4级)上升到很不安全(5级),现有发展模式不变的话,预测2010年生态赤字达0.943 2 hm2/人,生态压力指数为2.07,处于极不安全状态(6级).同时,随着湟水河流域生态足迹多样性指数从2000年的1.03提高到2005年的1.29,GDP生态足迹由2000年的2.702 3hm2/104元降低到2005年的2.215 6 hm2/104元,发展能力从2000年的1.46增加到2005年的2.14,预测2010年发展能力将提高到2.71.基于可持续发展理论,提出了实现湟水河流域可持续发展的措施和对策.     

喀什地区生态足迹分析及其在生态规划中的应用

生态足迹是一种定量测算人类对自然资源利用程度的方法。应用生态足迹理论，采用相关的计算方法，对喀什地区2000-2009年的生态足迹动态过程以及生态安全现状进行了计算并进行了预测分析。结果表明：当前喀什地区处于不可持续发展状态；按传统发展模式，喀什地区人均生态足迹在2016年将达到2.86 hm²，是2000年的14倍；喀什地区各县市的生态足迹对环境造成的压力存在着显著的空间差异；农牧业产品消费持续增高是生态足迹扩大的主要原因。     

塔里木盆地中北部绿洲生态安全评价

维护干旱区绿洲生态安全,是实现区域可持续发展的重要前提。以渭干河-库车河绿洲为研究区,从绿洲生态系统结构、功能、效益3方面构建评价指标体系;运用三角模型,对2005—2014年该绿洲生态安全状态和趋势进行测算分析;采用灰色关联分析法对影响该绿洲生态安全的因子进行分析。结果表明:(1)生态系统非结构性指数(NSI)总体呈逐年下降趋势;生态系统非功能性指数(NFI),呈现出波动变化趋势;生态系统效益性指数(BI)总体上呈现持续上升趋势。(2)在2005—2014年期间,渭干河-库车河绿洲生态安全经历了不安全-弱安全两个状态,并呈现出逐渐向安全且稳定发展的趋势。(3)2005—2014年影响渭干河-库车河绿洲生态安全的主要因子是水土协调度和造林面积。研究结果将为维持及进一步改善该绿洲生态环境提供科学依据。     

RS和GIS支持下的若儿盖草原生态安全模糊评价

应用遥感(RS)和地理信息(GIS)一体化技术对若儿盖1995、2000、2004年土地利用变化进行调查监测,并结合相关社会经济资料,对研究区生态风险做了分析研究.在此基础上运用压力-状态-响应( P-S-R)模型建立评价指标体系,并用AHP法计算出23项评价指标对草原生态安全贡献量所对应的权重系数.以模糊数学中的模糊层次分析法,应用最大隶属度原则对若儿盖草原生态安全做了评价,并应用Markov模型对2010年生态安全状况做了预测.研究结果表明,该区域1995年以来生态安全的"不安全"隶属程度有所增加,从1995年的0.12538到2004年的0.47022,生态安全状况有不断恶化的发展趋势,并预测2010年的隶属度已达到0.56273,为1995年的4.5倍.造成研究区生态环境健康状况不断恶化的原因主要有人类经济活动、鼠害和全球变暖等因素.     

基于耕地资源的甘肃省人口承载潜力研究

本文在分析甘肃省耕地资源现状承载力的基础上,对未来不同时期耕地资源承载力进行了预测。结果表明:如果按人均粮食400kg计算,甘肃省2010年、2015年和2020年分别超载352.88万人、213.91万人、10.05万人;如果按人均粮食450kg计算,甘肃省2010年、2015年和2020年分别超载623.24万人、514.97万人、345.31万人。不同类型生态区之间存在较大的差别。