宁夏地区气候暖干化与旱涝灾害趋势的关系

依据宁夏地区11个气象站点1961—2012年实测气象数据,利用趋势线法、Z指数法、Mann—Kendall突变检验法及马尔科夫模型对宁夏地区气候变化特征和旱涝趋势进行了分析和预测。结果表明:(1)近52a来宁夏地区气候经历了冷湿—暖湿—暖干的转变,气温呈显著波动上升趋势(0.36℃/10a),远高于西部平均变暖率(0.2℃/10a);降水呈波动下降趋势,下降速率为9.94mm/10a。(2)旱涝灾害发生频次与气温变化具有一定的同步性。20世纪60—80年代中期气温变化不明显,旱涝趋势稳定;80年代中期到2006年气温大幅上升,旱涝灾害同步增加;2006—2012年增温趋势有所减缓,旱涝灾害相应减少。(3)运用马尔可夫模型对未来5a的旱涝状态进行了预测,结果表明,2013—2017年该地区降水处于"正常"的概率较大。在气候暖干化的大背景下,未来宁夏地区旱涝灾害发生频率有可能进一步增加。     

基于PSR模型的青铜峡市土地生态安全评价与预测

[目的]通过研究宁夏自治区青铜峡市的土地生态安全发展状况,为该市的土地生态安全及其可持续发展提供科学的参考依据。[方法]综合运用熵权法、P-S-R模型、综合指数法、地理探测器和GM(1,1)预测模型等方法对该区域土地生态安全、安全等级以及影响土地生态安全的主要因子进行评价研究,并对其未来9a的土地生态安全状况进行预测。[结果](1)青铜峡市土地生态安全综合指数在研究期间整体呈现出先下降后上升的变化趋势。2006—2009年土地生态安全指数呈现波动下降的态势,由2006年的0.446 3下降到2009年的0.419 1;2009—2016年青铜峡市土地生态安全综合评价值不断上升,由2009年的0.419上升到2016年的0.505 1,其安全等级始终保持为临界安全,研究期间青铜峡市土地生态安全整体水平不断提高和改善。(2)通过地理探测器诊断得出人口密度、农用化肥使用量、废水排放量、万元GDP能耗、工业固体废物产生量、建成区绿化覆盖率、水利、环保设施投资占GDP的比率等要素是青铜峡市土地生态安全的主要影响因素。(3)利用GM(1,1)预测模型对青铜峡市未来9a土地生态安全发展水平进行预测,结果表明2017—2025年该区域土地生态安全水平不断上升,但其安全等级不高,仍处于临界状态,有待于提高和改善。[结论]研究期间青铜峡市土地生态安全波动变化明显,但总体上呈上升趋势,土地生态安全得到明显提升和改善。     

基于BP神经网络的工业生态安全动态评价及障碍因子诊断

[目的] 对安徽省工业生态安全进行评价和预测,为安徽省工业生态安全可持续发展提供科学依据。[方法] 基于压力、状态、响应框架和生态、环境、经济、社会框架构建工业生态安全评价指标体系,采用聚类工具进行安全等级划分,结合熵权法和综合指数法评价2009—2018年安徽省工业生态安全水平,运用BP神经网络模型对2019—2025年工业生态安全水平进行科学预测。[结果] ①从总体上看,2009—2018年安徽省工业生态安全评价指数呈波动上升趋势,安全等级由“临界安全”上升为“较安全”;②从各子系统来看,2009—2018年压力子系统的评价指数呈上升态势,状态和响应子系统的评价指数呈先下降后上升态势;③BP神经网络预测结果显示：2019—2025年安徽省工业生态安全态势总体呈波动上升状态,处于“临界安全”向“较安全”转变态势;④影响安徽省工业生态安全的主要障碍因素包括第二产业从业人员比例、第二产业占GDP的比例、污水集中处理率、森林覆盖率和人口密度,是今后调控的方向。[结论] 研究期间安徽省工业生态安全波动明显,但总体上呈上升趋势,工业生态安全得到明显的改善。     

六盘山集中连片特困地区生态安全评价

宁夏六盘山连片特困区生态安全评价对其环境保护和脱贫工作具有重要实践意义。以2001—2011年统计数据为基础,依据PSR(压力—状态—响应)模型构建了由19项指标组成的生态安全指标体系,运用熵值法计算出六盘山连片特困地区7个国家级贫困县的生态安全综合指数,并分析其时空演变趋势。结果表明:(1)时间尺度上有3个明显阶段。研究区的生态安全指数首先呈现出缓慢下降(2001—2006年)至最低点(2007—2008年)之后,逐渐上升(2009—2011年)的U形趋势,表明研究区的生态安全状况经历了不断恶化之后又开始逐渐好转的过程。(2)生态安全的空间分异明显,具体可分为4类地区:彭阳、隆德和泾源县的生态安全状况优于其它地区且保持稳定;西吉和海原县的生态安全指数始终低于其它地区;原州区的生态安全状态逐渐好转,到2011年其生态安全指数(0.528 2)仅次于彭阳县(0.619 4);同心县生态安全状况不断恶化,但仍高于西吉县和海原县。     

基于熵值法和灰色预测模型的耕地生态安全诊断

[目的]弥补已有耕地生态安全诊断中指标体系及评价方法的不足,分析耕地生态安全水平。[方法]在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于PSR模型的评价指标体系,采用熵值法和灰色预测模型,对四川省耕地生态安全水平进行了诊断。[结果]1999—2013年四川省耕地生态安全水平总体不断提高,耕地生态安全等级经历了"临界安全—较安全"的演变历程,但2013年"较安全"水平不高;压力指数总体上呈现下降趋势,状态指数呈现波动下降趋势,响应指数呈现上升趋势;单位耕地化肥负荷、人均耕地面积、单位耕地农药负荷、土地垦殖率、水土流失程度等是耕地生态安全等级提升的关键制约因素;2014—2018年四川省耕地生态安全水平呈现稳步上升趋势。[结论]基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映耕地生态安全各要素之间的关系;熵值法和灰色预测模型能有效挖掘耕地生态安全存在的问题,适合用于耕地生态安全评价。     

基于熵权TOPSIS法与ARIMA模型的四川省耕地生态安全动态预测预警

耕地生态安全预警研究能够有效引导耕地资源可持续利用。以四川省21个地市州为研究对象,构建了基于DPSIR模型的耕地生态安全预警评价指标体系,采用改进的熵权TOPSIS法进行警情分析,并运用ARIMA模型模拟未来5年警情变化趋势。结果表明:(1)ARIMA模型拟合度高,能够较好地拟合2015—2019年四川省耕地生态安全发展趋势;(2)总体而言,2005—2019年四川省耕地生态安全警情由"重警"变为"中警",预警指数由0.397(2005年)上升至0.501(2019年),最高值为0.524(2014年),总体呈波动上升的态势,表明出现严重生态安全问题的可能性小。(3)就各子系统而言,2005—2019年耕地生态安全压力系统是影响警情的变化的主要系统,该系统中预警值呈波动下降趋势,警度将升至"巨警"状态;驱动力、状态、影响与响应系统,预警值则逐年增大,警度等级逐年降低。(4)未来5年,四川省各地市州耕地生态安全压力区域差异明显,不同的区域应对措施不同,一二级区域将是以后调控的重点区。     

河南省土地生态安全警情时空演变及障碍因子

中原经济区城镇化、工业化进程的快速推进导致区域土地生态环境压力不断增大,对河南省土地生态进行安全预警评估十分有必要。基于2005—2016年河南省土地生态安全数据,构建了基于PSR-EES模型的土地生态安全指标体系,运用熵权法与综合指数法和障碍度模型,分析了2005—2016年河南省18个地市土地生态安全警情时空演变和限制性因子。结果表明:(1)从时间序列看,2005—2016年河南省土地生态安全综合预警指数由0.725下降到0.388,警度从"中警"下降到"预警",压力预警指数呈上升趋势,警度由"安全"上升为"较安全",状态和响应预警指数呈下降趋势,警度均处于"安全"。(2)从空间格局看,2005—2016年河南省土地生态安全综合警情南北差异显著,压力系统和状态系统空间格局呈中部高、周围低的格局,响应系统呈中部低、西部高的空间分布格局。(3)东部和北部区域的主要障碍因子集中在与人口增长和环境保护相关的指标上;南部和西部区域主要障碍因子集中在与生态环保和经济发展有关的指标上;中部平原区域主要障碍因子则与农业发展、生态环境治理和经济发展状况密切指标。     

基于状态空间模型的耕地生态安全评价——以江西省鄱阳县为例

耕地生态安全问题已经成为关乎国计民生和社会可持续发展的国家战略问题,为促进区域耕地生态系统健康发展以及为缓解人地矛盾提供一定的科学参考。从自然因素、经济因素、社会因素3个方面选取18个指标构建了评价指标体系,采用变异系数法和熵值法确定权重,运用状态空间模型对江西省鄱阳县2008—2017年耕地生态安全进行了定量评价和分析。结果表明:2008—2017年鄱阳县耕地生态安全水平总体呈上升趋势,耕地生态安全情况逐渐改善。就各子系统而言,自然因素子系统2008—2011年呈波动下降趋势,在2011年达到谷底,2012—2017年呈上升趋势,在2015年达到峰值;经济因素子系统连续波动,呈大"V"形势,在2010年达到峰值并在2012年达到谷底;社会因素子系统处于持续波动状态,呈稳步上升趋势。构建的状态空间模型能准确地评价当地耕地生态安全等级,说明该模型在耕地生态安全评价中有一定的适用性。     

基于GIS的宁夏中部干旱带土地利用生态安全动态评价

土地利用生态安全评价是区域可持续发展关注的重要内容之一。以宁夏中部干旱带为例,针对研究区实际生态问题,基于RS和GIS技术,构建"隐患—状态—免疫"生态安全评价指标体系,采用熵权法与综合指数模型,实现了30m×30m栅格水平可视化的土地利用生态安全综合评价。结果表明:2004—2014年,研究区土地利用变化和区域政策的实施结果一致。草地、林地面积急剧扩大,旱地和未利用地面积持续下降,建设用地和水域面积变化不大,水浇地面积呈缓慢增加趋势。结合已有研究成果与研究区实际,采用聚类法,将研究区土地利用安全分为5个等级:生态安全区(Ⅰ)、生态较安全区(Ⅱ)、生态临界安全区(Ⅲ)、生态不安全区(Ⅳ)和生态极不安全区(Ⅴ)。研究区土地利用生态安全指数从2004年的-0.12上升为2014年的0.03,整体状态呈变好趋势,但ESI指数仍小于0.1,处于临界安全状态。具体表现为:Ⅰ级乡镇从4个增加为5个、Ⅱ级区从10个增至11个、Ⅲ级乡镇从13个减少为12个、Ⅳ级乡镇从5个减少为4个、Ⅴ级乡镇从8个减少为7个,针对评价结果分析其动态演变机制。通过对宁夏中部干旱带土地利用生态安全动态评价,以期为宁夏境内生态移民区选址和生态环境保护提供数据支撑。     

山西省水资源生态足迹时空变化特征及驱动因素

采用水生态足迹模型,结合生态承载力和生态赤字原理,探讨了山西省水资源可持续利用的时空变化特征。并利用LMDI模型,分析了山西省2005—2015年水资源生态足迹变化的驱动因素;利用ARIMA模型预测了山西省未来5年的水资源生态足迹。结果表明:（1）2005—2015年山西省人均水资源生态足迹一直大于其生态承载力,水资源供给处于生态赤字状态,年均水资源生态赤字最高为朔州市0.372 hm²/人,最低的为长治市0.184 hm²/人;（2）山西11个行政区的水资源生态足迹账户中,除了太原市外,2005—2015年都以农业用水为主,其次为工业用水,城镇公共用水占有比例较为稳定,居民生活用水和生态环境用水占总用水生态足迹的比例有小幅提升;（3）结构效应是促进山西省水资源生态足迹增长的主要因素,经济效应为第二重要因素,人口效应对于山西省水资源生态足迹的贡献度比较低,技术效应是抑制山西水资源生态足迹过快增长的关键因素;（4）运用ARIMA （2,2,3）模型预测了山西省水生态足迹发展趋势,结果表明:未来5年山西省水生态足迹仍将继续上升,但上升趋势有所减缓,在2019年后开始缓慢下降。     

黑龙江省耕地资源安全预警分析及预警系统的构建

耕地资源安全预警是保护耕地和实现耕地资源可持续利用的有效手段。该文以黑龙江省为研究区,从耕地保护角度,结合研究区的耕地数量、质量和生态环境3个方面,构建耕地资源安全预警指标体系,利用纵比判断法,以研究区1996-2008年耕地资源安全定量评价值为基础数据,确定研究区耕地资源安全度的阈值。应用灰色模型GM(1.1)与BP人工神经网络技术,对黑龙江省2012-2015年耕地资源安全度及变化趋势进行了预测和分析,并构建了耕地资源预警系统框架体系。结果表明,1996-2008年黑龙江省耕地资源安全值呈不规则下降趋势。2012年黑龙江省耕地资源警度为轻警、2013-2015年为中警,警度有上升趋势;2012年耕地质量略有升高,但耕地数量减少幅度较大,2013-2015年,随着耕地数量的增加,耕地质量不断下降,2012-2015年生态环境呈平缓上升趋势。耕地数量与耕地质量不协调发展是黑龙江省耕地资源在预测期主要致警原因,城市化水平、水土流失比率和抗逆指数等是影响黑龙江省耕地资源安全状况的敏感因子。该文为相关预警研究提供参考。     

浙江省水资源生态足迹时空格局

[目的]研究浙江省水资源生态足迹时空格局,并对浙江省及各市水资源可持续利用水平进行评价,为区域发展和相关政策的制定提供必要的理论指导和依据。[方法]以生态足迹理论为基础,运用水资源生态足迹和生态承载力模型,核算浙江省及其各市水资源生态足迹和生态承载力。[结果]从时间序列看,2003—2013年浙江省整体水资源生态足迹呈较小波动的上升趋势;水资源生态承载力波动较大;人均水资源生态量均为盈余,且整体为上升趋势;水资源利用处于安全状态;水资源利用效率逐步提高。从空间差异看:浙江省各市水资源生态足迹可分为高值、中值和低值3个级别;水资源生态承载力和人均水资源量均呈自西南向东北递减格局;南部地区水资源生态安全程度高于北部地区;东部地区水资源利用效率高于西部和北部地区。[结论]浙江省整体水资源可持续利用水平逐步提高,但内部差异显著。为提高水资源利用科学化水平,浙江省及其各市应从发展阶段和发展目标出发,合理调整产业结构,建设相关水利工程设施,加强水资源循环利用,增强水资源保障。     

长江三角洲生态系统服务价值分析及趋势预测

[目的]对长江三角洲生态系统服务价值进行分析及趋势预测,以期为该区未来城市发展以及制定生态环境建设补偿政策提供支持。[结果]以长江三角洲16个地市2000—2014年的土地利用数据和相关统计资料为数据源,采用Costanza生态系统服务价值计算方法,参照修正后的生态系统单位面积生态服务价值系数,结合敏感性分析,探讨生态系统服务价值的时空演化规律,并利用马尔科夫模型对其未来3a的发展趋势进行了预测分析。[结果]区域生态系统总服务价值从2000年的1 303.89亿元减少到2014年的1 294.25亿元,变化率为-0.74%,水源涵养、废物处理和娱乐文化生态系统服务功能价值上升;在空间上,常州、南京、宁波、泰州、台州、扬州的生态系统服务价值不断增加,而其他城市的则处于下降趋势;对长江三角洲2015和2017年的土地利用构成和生态系统服务价值进行预测,呈现耕地、林地持续减少,建设用地持续增加的趋势,生态系统总服务价值将减少276.65亿元。[结论]在未来土地调整中应更多地考虑到生态服务价值的重要意义,格外注意对耕地、水域的保护,控制建设用地占用耕地和林地,继续加大植树造林力度,提高土地利用集约度,维持生态系统的功能。     

2005-2018年澜沧江下游流域景观生态安全时空变化及其驱动因素

[目的] 分析澜沧江下游流域景观生态安全时空变化规律和驱动机制,为该流域及流经国家的人与自然协调可持续发展提供科学依据。[方法] 以2005,2010,2015和2018年4期遥感影像为数据源,通过景观指数和GIS空间分析方法评价流域景观生态安全,采用双变量空间自相关方法明确城市、道路、河流、高程、坡度、气温和降水等因素对景观生态安全的驱动作用。[结果] ①2005—2018年,澜沧江下游流域的整体景观生态安全度呈先升后降的变化特征。其中,北部和中西部景观生态安全较差,东部、南部和东南部较好,但也有恶化趋势;②各景观类型中,景观生态安全度从大到小为：水域 > 林地 > 草地 > 耕地 > 建设用地 > 裸地。其中,林地和草地的景观生态安全度存在波动,耕地和水域的景观生态安全度一直上升,而建设用地和裸地的景观生态安全度持续下降;③距城市距离、距道路距离、气温和降水等社会和气象因素对景观生态安全时空变化的驱动作用最强,距河流距离也对景观生态安全的时空变化有一定解释作用,而高程和坡度等地形因素并非澜沧江下游流域景观生态安全时空变化的主要驱动因素。[结论] 应尽量降低由人类活动引起的生态环境负荷,积极发挥气象因素对生态安全的正向效应,促进澜沧江下游流域的人与自然协调可持续发展。     

基于“压力－状态－响应”模型的土地生态安全评价及预测

  目的  土地生态安全评价是土地高效利用的基础和核心,是进行土地生态安全预测与预警、区域国土空间规划的重要依据。沈阳市作为东北地区政治、经济、文化中心和交通枢纽中心,测算其土地生态安全价值,可为该区域生态文明建设提供理论依据。  方法  基于“压力－状态－响应”模型（P-S-R模型）,从压力、状态和响应三个层次选取了15个评价指标构建沈阳市土地生态安全评价指标体系,结合熵值法计算各项指标权重,依据最终的综合指数来判定沈阳市2011 ~ 2018年的土地生态安全等级,并运用灰色系统GM（1, 1）模型来预测2019 ~ 2022年沈阳市土地生态安全态势。  结果  研究表明,沈阳市土地生态安全综合指数整体呈现波动上升的趋势,安全等级由临界安全水平上升到较安全水平;预测2019 ~ 2022年沈阳市土地生态安全态势,亦呈现逐步上升的趋势,但安全等级仍为较安全状态。  结论  本研究基于P-S-R评价模型构建的沈阳市土地生态安全评价指标体系,较好的反映了近10年来沈阳市土地生态安全状态,研究结果可为沈阳市土地资源可持续利用及区域可持续发展提供参考。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的青海省生态承载力评价

[目的]定量测度青海省以及各市州生态承载力,并揭示其时空演变特征,为青海省可持续发展提供科学参考。[方法]基于DPSIR模型,从驱动力、压力、状态、影响和响应5个方面构建生态承载力评价指标体系,运用熵值法确定指标权重系数,采用TOPSIS模型和障碍度模型,对2008—2019年青海省及其各市州的生态承载力,以及影响因素进行测算与分析。[结果]从时间维度来看,2008—2019年青海省及各市州的生态承载力呈上升趋势,承载水平明显提升;从空间维度来看,青海省各市州间的生态承载力存在一定的差异性,空间分布大致呈现出“东部两市高于其他地区”的特征;从障碍度来看,2008—2019年青海省生态承载力的主要影响因素整体上经历了社会发展—环境污染—人口压力和经济增速的转变。[结论] 2008—2019年青海省生态承载力显著增强,但生态形势仍然严峻。应积极落实生态保护的各项政策,加快社会经济的发展速度,综合提升各市州生态承载力,从而实现青海省高质量的可持续发展。     

石羊河下游民勤绿洲荒漠化影响因素趋势预测

 从荒漠化治理的实践出发,用Hurst指数对内陆河下游民勤绿洲荒漠化影响因素进行预测分析,对体现民勤绿洲荒漠化主要影响因子的农村人口、耕地面积、农村用电量、机井眼数和沙尘暴时间5个指标进行预测。结果表明:未来10年内,农村人口Hurst指数为0.381,与1989—2003年的上升趋势相反,具有下降趋势;年耕地面积Hurst指数为0.578 3,与1989—2003年时的上升趋势一致,但持续性不强;农村用电量Hurst指数为0.3324,与1989—2003年的上升趋势相反,具有下降趋势;年机井眼数Hurst指数为0.2618,与1989—2003年的上升趋势具有较强的长期相关性,但为相反趋势;年沙尘暴时间Hurst指数为0.4043,呈与1953—1998年的下降趋势相反的弱持续相关性。通过预测认为:应该加强对耕地面积的宏观调控,抑制土地利用所引起荒漠化的发展,控制开荒,提高现有耕地的利用效率;同时要继续宏观调控农村人口、农村用电量、机井数量变化向良性方向发展。     

基于改进生态足迹因子的长株潭地区可持续发展

可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境。应用改进的生态足迹因子对长株潭地区2002—2014年的生态足迹及其可持续发展能力进行了定量评价,并构建灰色GM(1,1)模型进行了预测。结果表明:长株潭地区生态足迹由期初的2 120.50万hm~2逐年增加到期末的3 181.29万hm~2,同期可利用生态承载力由488.02万hm~2逐年增加到493.15万hm~2,生态赤字由-1 632.48万hm~2逐年持续增加到-2 688.14万hm~2;2002—2014年长株潭地区的万元GDP生态足迹和生态适度人口呈现逐渐下降的趋势,生态足迹利用效率呈现逐渐快速上升的趋势,生态可持续指数呈前期下降,后期平稳波动趋势;同时根据预测得到2026年人均生态赤字将上升到-2.340 6 hm~2。呼吁当地政府积极采取措施改善生态环境,以实现经济社会的可持续发展。     

山地城镇化进程中土地生态安全动态评价研究——以贵阳市为例

为促进其土地资源可持续利用及其未来生态环境质量改善和生态安全规划管理提供依据,对贵阳市近20 a来的土地资源生态安全状况进行动态评价研究。基于P-S-R模型构建城市化驱动力下土地生态安全评价指标体系,采用多指标综合评价法计算土地资源生态安全水平,利用SPSS软件和GM（1,1）模型进行相关性分析与短时间序列预测。结果表明:近20 a贵阳市土地生态安全指数1992—2000年处于恶化级、2001—2009年处于风险级、2010—2011年处于敏感级,总体呈波动上升趋势,但基本处于不安全状态;人类社会经济活动的响应对土地资源生态安全的影响较大;预测在2011年后5 a内该区域压力值、状态值、响应值和综合值均呈上升趋势,土地生态环境良性循环发展潜力具大,但生态系统脆弱且敏感性显著等问题一直存在。控制人口增长,优化人口结构,加快转型发展,构建绿色经济生态体系,统筹城乡协调发展,优化合理利用土地,探索节约集约用地的新型城镇化模式,加大环境保护力度,建立生态补偿机制是保护贵阳市土地资源生态安全的合理性对策。     

基于生态足迹的宁夏生态环境可持续发展研究

基于修正后的生态足迹模型测度了宁夏2000—2013年生态足迹和生态承载力的变化趋势,引入足迹深度和足迹广度模型,探讨宁夏自然资本利用状况,加入万元GDP生态足迹、生态足迹多样性指数和发展能力指数作为补充,对宁夏的可持续发展能力进行测算。结果表明:（1）研究期内,宁夏全区人均生态足迹由1.601 8增长到2.915,人均生态承载力由1.175平稳下降到1.005,生态赤字增长了2.58倍,宁夏的生态承载力已超负荷;（2）人均足迹深度从1.833上升到3.294,人均足迹广度维持在0.608 5～0.852 9,资本流量已经不能满足人们日常消耗,资本存量的利用已然成为宁夏社会经济发展的必需。2013年,宁夏需要约3.29倍的国土面积才能维持自身的发展。（3）万元GDP生态足迹由3.009降到0.743 6,发展能力指数由2.630 7上升到4.748 2,表明宁夏的自然资本利用效率正逐步提高,具备一定发展空间,但是生态足迹多样性指数数值较低,说明宁夏的自然资本利用方式不均衡,生态系统处于不稳定状态。未来应通过加快产业结构升级、降低能源消耗率、提高耕地利用效率、合理规划城镇土地利用等方式来优化自然资本利用状况,减少生态环境压力。