2007-2016年贵州省水资源生态足迹的演化特征

[目的]分析近10 a来贵州省及各地市的水资源生态足迹及其时空变化规律,揭示其主要影响因素,为该省社会经济发展与水资源可持续利用提供参考依据。[方法]以贵州省为例,基于生态足迹模型,计算该省2007-2016年水资源生态足迹及水资源生态承载力,并分析其演化过程。[结果]①贵州省水资源生态足迹由2007年的1.62×10⁷ hm²上升至2016年的1.66×10⁷ hm²,整体呈波动上升趋势。水资源生态承载力小于生态足迹需水量,但生态承载力的年际变化明显,导致生态压力指数为0.105~0.203。水资源存在1.779~3.827 hm²/人的生态盈余,可持续开发利用潜力较大。②从工业、农业、生活及生态各部分用水的人均生态足迹变化看,人均工业用水生态足迹下降明显,2007-2016年下降了18.9%,主要得益于万元GDP生态足迹的持续下降;人均农业用水和生活用水生态足迹变化幅度小,分别维持在0.085,0.024 hm²/人左右。③2014-2016年贵州省各地州市人均水资源生态足迹、人均水资源生态承载力以及生态盈余的空间变化差异显著,整体上表现为与经济发展呈明显的正相关。经济较为发达的中西部地区,水资源需求量大,生态盈余较低;经济较为落后的东部地区,水资源需求量较小,生态盈余较大。[结论]贵州省水资源消耗量减少,利用效率逐渐提高,水资源开发利用处于安全状态,可开发利用空间大。但贵州省9个市州水资源生态足迹与生态承载力存在严重分布不均的现象,需合理调配和利用。     

福建省2010-2019年水资源生态足迹与生态承载力

[目的] 对福建省水资源生态承载力进行研究,为该区水资源可持续利用提供科学依据。[方法] 以水资源生态足迹作为理论基础,叠加水资源生态足迹三维模型,并以福建省2010—2019年数据为主,分析福建省水资源生态足迹、水资源生态承载力以及水资源空间格局。[结果] 福建省2010—2019年水资源生态足迹总体呈下降趋势,变化范围为0.696～0.928 hm²/人;水资源生态承载力受降水影响,年际变幅较大,变化范围为2.602～10.944 hm²/人,为水资源生态盈余。万元GDP水资源生态足迹呈现明显下降趋势;福建省西部地区水资源承载力明显好于东部沿海地区。水资源足迹深度为1,水资源足迹广度波动范围在1以下,并呈下降趋势。[结论] 福建省水资源比较丰富。目前条件下,该省水资源承载力能够满足当地经济发展。但福建省水资源承载力年际变化较大,空间分布差异较大,随着经济的发展,水资源还是存在一定风险。     

北京市2010-2019年水资源生态足迹和生态承载力

[目的] 定量评价北京市水资源生态承载状态,为地区可持续发展提供科学依据。[方法] 以水资源生态足迹作为理论基础,叠加生态承载力模型,以北京市2010—2019年数据为主,分析了北京市水资源生态足迹、生态承载力和水资源负载指数的动态变化。[结果] 北京市2010—2019年水资源生态足迹总趋势非常平稳,其值范围为0.28~0.32 hm²/人。北京市人均水资源生态承载力在0.04~0.12 hm²/人之间,受降水影响较大。但随着南水北调外来水的输入,该项指标受降水影响的程度有所降低。万元GDP水资源生态足迹呈现上下波动的趋势,整体变幅与北京市年均降水量变化趋势一致。北京市历年来水资源呈现明显赤字,负载指数也远高于10,水资源生态压力大。[结论] 北京市近几年积极采取措施缓解水资源状况取得了一定成效,但目前北京市水资源形势依然比较严峻。南水北调外调水虽然从很大程度上缓解了北京市严重缺水的局面,但由于北京市水资源存量资本消耗严重,外来水对北京市水资源生态承载力的改善有限。提高水资源利用率,合理调整产业结构,依然是北京可持续发展的主要措施。     

基于三维生态足迹模型的山西省矿区2010-2019年自然资本存量动态评估

[目的] 对山西省矿区自然资本存量进行动态评估,为矿区生态环境保护及生态补偿提供理论依据。[方法] 以矿区自然资本为视角,基于生态足迹与生态承载力核算结果,运用三维生态足迹模型,测算山西省矿区2010—2019年生态足迹深度与足迹广度,借助足迹深度与足迹广度的剪刀差分析其动态演变特征并阐释矿区自然资本存量动态演变的作用机理。[结果] ①山西省矿区人均生态赤字由2010年的4.40 hm²/人增加到2016年的6.31 hm²/人,随之降低到2019年的5.02 hm²/人,生态足迹与生态承载力的差距总体趋于缩小; ②2010—2019年,人均生态足迹广度大致呈递减趋势,由0.63 hm²/人降到0.47 hm²/人,而人均生态足迹深度呈现出先增后减的“倒U”形变化趋势; ③矿区自然资本存量时空动态演化是由煤炭资源禀赋、开采规模、矿区生态供求、生态足迹与承载力以及资本流量、存量的深度、广度等多重因素综合作用的结果。[结论] 山西省矿区生态足迹与承载力差距趋于好转,但生态赤字仍然严重存在。     

南方稻区绿肥生态服务功能及生态价值评估研究

为探究我国南方稻区绿肥种植的生态服务价值,本文以我国南方稻区农田引入绿肥紫云英为例,界定了稻田种植紫云英的生态服务功能,并运用实际市场法、替代市场法和虚拟市场法等研究方法,构建了绿肥生态价值评估的理论模型,核算了绿肥的生态服务价值,得到了以下研究结论：1）南方稻区绿肥生态服务功能主要涉及调节和支持两类,调节服务包括气体调节、水分涵养和土壤保持3种功能,支持服务则包括土壤有机质累积和土壤营养物质循环两种功能;对应地,南方稻区农田轮作冬绿肥紫云英的生态价值也被界定为以上5种。2）南方稻区冬闲田种植紫云英在一个轮作周期中能够产生1.125万元·hm^-2的生态价值,其中,气体调节价值最大,为0.380万元·hm^-2,其次是土壤有机质累积价值,为0.279万元·hm^-2,营养物质循环价值和土壤保持价值分别为0.204万元·hm^-2和0.214万元·hm^-2,土壤水分涵养价值最小,为0.048万元·hm^-2。3）南方稻区绿肥种植投入成本为0.173万元·hm^-2,绿肥种植所产生的生态价值是种植投入成本的6.5倍。研究表明农田冬种绿肥紫云英的生态服务价值是客观存在的。该研究为南方稻区绿肥引入冬闲田后生态价值的评估提供了较为科学的研究方法和基础参数,同时,也为未来政府制定绿肥种植的生态补偿机制提供了理论依据。     

生态扶贫背景下退耕还林生态产品的经济效益——以核桃和茶树林为例

[目的] 将生态效益纳入成本效益分析,从生态和经济的角度研究退耕还林生态产品价值,为相关地区生态扶贫工作的顺利开展提供决策依据。 [方法] 分别以安徽省和四川省的退耕还茶树林和核桃林为研究对象,将水土保持作为退耕还林的主要生态产品,利用通用土壤流失方程计算其实物量和价值量,并将价值量作为收益的一部分纳入经济分析。 [结果] ①与裸地相比,研究区茶树林和核桃林均可有效减少土壤侵蚀,20 a累计减少侵蚀量分别为3.06×10⁴ t和2.12×10⁵ t。 ②茶树林和核桃林的单位面积水土保持价值分别为681.0和1 285.5元/(hm²·a)。将该价值纳入经济分析后,平均净收益分别为61.3和129.3万元/a,单位面积年均净收益分别为18.43和9.75万元/hm²。 ③退耕还林补助标准对净收益影响较小。标准提高1倍后,预期净收益分别下降2.1%和4.6%。林产品价格减半后,预期净收益分别下降68.1%和77.1%。 ④茶树林和核桃林的生态效益分别占成本的4.4%和6.8%,最高比例达11.9%。 [结论] 经济林的生态效益可以抵消部分成本,应纳入经济分析净收益计算,实现生态产品价值。     

定西市安家沟流域水土保持生态服务价值对土地利用方式变化的响应

[目的] 定量评价黄河流域丘陵沟壑区的甘肃省定西市安家沟流域2005—2020年不同土地利用方式的生态系统服务价值情况,分析其时空变化规律,为优化该区土地利用结构以及土地资源的可持续利用提供科学参考。[方法] 采用机会成本法和影子工程法,定量分析黄河流域丘陵沟壑区安家沟流域2005—2020年不同土地利用方式的水土保持生态系统服务价值,利用方式包括人工草地、小麦地、沙棘地、油松地、封禁和撂荒地。[结果] ①除小麦地之外,安家沟流域水土保持生态服务价值在2005—2020年呈现持续增加的态势; ②人工草地水土保持生态服务价值平均为58.2万元/(km²·a),小麦地44.9万元/(km²·a),沙棘地69.9万元/(km²·a),油松地67.3万元/(km²·a),封禁地53.4万元/(km²·a),撂荒地46.8万元/(km²·a),其排列顺序为：沙棘地＞油松地＞人工草地＞封禁＞撂荒地＞小麦地,且不同土地利用方式间差异显著; ③水土保持生态服务价值年均增幅最高的是人工草地,为9.82%,其次是封禁和撂荒地,分别为8.52%和6.84%,最低的是油松林地,为2.12%,而小麦地的水土保持生态服务价值随年限的变化无明显趋势。[结论] 水土保持生态服务价值贡献值较高的是沙棘地和油松林地,分别为21%和20%,其次是人工草地,为17%,最低的是小麦地,为13%,封禁地和撂荒地居中,分别为15%和14%。可见,黄河流域丘陵沟壑区治理水土流失问题的关键在于保持和提高林草地的质量。     

丹江上游商洛市畜禽粪便排放量与耕地污染负荷分析

南水北调中线上游水源地保护与水质持续安全一直是研究的重点之一。商洛市辖商州区、丹凤县和商南县被规划为丹江流域上游“水源地安全保护区”。掌握该地区畜牧养殖业发展情况、估算畜禽粪便的排放量、分析该地区常用耕地对畜禽粪便及其污染物的消纳能力、评估畜禽粪便可能造成的污染风险等是科学管控畜牧养殖业和有效实施水源地保护的基础性研究。目前,该地区尚无这些方面具体的成果和资料。本研究采用畜禽粪便排泄系数方法,估算了丹江上游流域自上游至下游的商洛市辖商州区、丹凤县、商南县2014—2016年各类畜禽粪便排放量,依据3区县的常年耕地面积分析了畜禽粪便猪粪当量耕地负荷,确定了当前商洛地区畜禽粪便猪粪当量最大适宜耕地负荷标准,并评估了3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险。结果表明：1）商州区、丹凤县和商南县年度平均畜禽粪便排放量猪粪当量分别为5.732×10⁵ t·a^-1、9.321×10⁵ t·a^-1和1.274×10⁶ t·a^-1;其中猪与禽的粪便占到总粪便排放量的68.06%。2）3区县畜禽粪便排放量猪粪当量耕地负荷依次为27.04 t·hm^-2·a^-1、76.72 t·hm^-2·a^-1和90.10 t·hm^-2·a^-1。3）商洛市畜禽粪便排放量猪粪当量最大适宜耕地负荷标准为61.22 t·hm^-2·a^-1。4）3区县畜禽粪便耕地负荷的污染风险警报级别分别是：商州区为Ⅱ级,稍有污染风险;丹凤县和商南县均为Ⅳ级,有较严重的污染风险。5）商州区、丹凤县和商南县的总氮平均耕地负荷分别为159 kg·hm^-2·a^-1、450 kg·hm^-2·a^-1和530 kg·hm^-2·a^-1,总磷平均耕地负荷分别是51 kg·hm^-2·a^-1、179kg·hm^-2·a^-1和199 kg·hm^-2·a^-1,生化需氧量平均耕地负荷分别为716 kg·hm^-2·a^-1、2 275 kg·hm^-2·a^-1和2 595kg·hm^-2·a^-1,化学需氧量平均耕地负荷分别为768 kg·hm^-2·a^-1、2 345 kg·hm^-2·a^-1和2 667 kg·hm^-2·a^-1,NH₃-N平均耕地负荷分别为65 kg·hm^-2·a^-1、201 kg·hm^-2·a^-1和232 kg·hm^-2·a^-1。总之,商洛市商州区、丹凤县和商南县的畜禽养殖总量大,养殖结构不合理;商洛市常用耕地面积相对较少,畜禽粪便的耕地负荷及其污染物负荷均较大,且形成自上游到下游急剧增加的态势;商洛市超量污染物排放会造成氮素和磷素等成分的淋溶和流失,对于南水北调水源地的水质安全构成较大的潜在威胁。     

基于RUSLE模型的2000-2010年长江三峡库区土壤侵蚀评价

[目的]探究三峡库区土壤侵蚀程度,为区域土壤侵蚀合理化治理提供依据。[方法]采用RUSLE模型,结合多源数据（MODIS-NDVI,DEM,土地利用等）,定量评价长江三峡库区2000-2010年的土壤侵蚀时空分布。[结果]①三峡库区除西部地区外,其它地区土壤侵蚀情况严重;2000-2010年,长江沿岸以剧烈侵蚀和极强度侵蚀为主;②三峡库区土壤侵蚀状况在2000-2010年间得到一定程度的改善,强度以上土壤侵蚀面积由2000年的1.71×10⁶ hm²下降为2010年的6.82×10⁵ hm²;库区内平均侵蚀模数由2000年的36.75 t/（hm²·a）下降为2010年的22.79 t/（hm²·a）;③三峡库区经过多年侵蚀治理,强度、极强度、剧烈侵蚀面积逐渐减少的同时,轻度、中度土壤侵蚀面积在逐渐增加。[结论]研究区需要进一步加强对轻度、中度土壤侵蚀的治理。     

陕西省人均生态足迹动态变化及驱动模型研究

以熊德龙等改进的生态足迹理论为基础,分析了陕西省1990-2007年人均生态足迹的动态变化,并利用主成分分析和多元性线性回归方法,分析了人均生态足迹驱动力并建立驱动模型。结果表明,陕西省人均生态足迹从1990年的0.818hm²上升到2007年的2.854hm²,人均生态承载力略有下降,说明陕西省始终处于生态赤字状态。2003年以后陕西省生产性生态足迹大于消费性生态足迹,区域生态资源呈输出状态,社会经济发展对能源产业依赖性更加明显。陕西省人均生态足迹动态变化是人口、经济、环境、技术、土地利用程度等多方面因素综合作用的结果,经济增长与重工业率提高是生态足迹动态变化的主要驱动因素。     

基于生态过程与景观生态背景值的区域生态压力研究

目前常用的数学模型法和景观生态学方法，对揭示区域生态压力的现状和进行区域横向比较具有良好效果，但是缺乏历史纵向比较。景观生态背景值，是在综合了区域特定历史时期景观生态本底值和合理的人类活动两方面因素的基础上形成的。运用景观生态背景值作为景观生态压力评价的坐标起点，结合区域中主要的生态过程，通过对变化中的景观生态类型、格局与景观生态背景值的偏离程度来评价区域生态压力与安全，评价结果不仅能较明确地说明区域生态压力与安全现状的性质，同时清晰地揭示出人为因素对区域生态压力与安全状态的影响程度与性质。     

基于生态足迹理论的调水工程移民生态补偿标准研究

为解决我国水资源分布不均的问题,实现水资源的合理分配和使用,跨流域调水已成为解决缺水地区水资源危机的重要手段。制定公平、合理的补偿标准,对水源区生态移民进行适当、合理的补偿,是实现持续、高效调水工程的保证,也是我国学术界和政府较为关注的热点问题之一。传统的补偿标准未能充分、客观地考虑移民的生态损失,因而不能提供合理、全面的补偿额度。本文以南水北调中线工程水源区丹江口市为例,整体考虑移民对生态环境的贡献,在生态足迹和生态承载力核算的基础上,计算移民的生态补偿额度。根据研究结果,建议生态移民的人均生态补偿额度为1 148元/a。本案例有助于推进生态移民补偿机制的研究,为研究区及其他贫困地区的生态移民补偿提供参考。     

基于生态足迹的土地生态安全评价研究

土地生态安全是区域生态系统健康与可持续发展的重要内容,但目前缺乏系统、有效的评价方法。采用生态足迹方法探讨了土地生态安全评价问题,提出了土地生态压力指数概念及计算方法,并以重庆市合川区为例,计算了2006—2010年这一区域的生态足迹、土地生态承载力、生态赤字与土地生态压力指数。结果表明:（1）研究区域土地生态承载力呈下降趋势,生态赤字明显,土地生态压力指数呈上升趋势;（2） 5 a间研究区域土地生态安全等级处于极不安全状态;（3）土地生态需求与生态供给矛盾日益突出。最后有针对性地提出了加强区域土地生态安全的对策。研究表明,采用生态足迹法进行区域土地生态安全评价是科学、可行的。     

隧道工程行为的生态环境影响及其生态化策略

随着国家对基础设施建设投入的加大,隧道建设日趋增多,在其施工技术提高和修建规模增大的同时,隧道工程行为对生态环境也产生了深远影响。论述了隧道工程行为的内涵及其对生态系统的影响,分析了隧道工程行为的生态效应,包括物理效应、化学效应、生物效应和社会效应。在此基础上,提出了隧道工程行为生态化理念,并从勘测设计、施工和后期运营等几个方面探讨了隧道工程行为生态化策略。通过隧道工程行为的生态化策略可较好消减其对生态系统结构和功能的干扰和破坏,减轻对生态系统健康的威胁,为实现隧道建设和环境保护的协调发展提供参考。     

宁波市生态压力与生态利用效率研究

基于生态足迹方法,提出并构建了度量一个地区区域生态压力总量与生态效率的区域生态足迹和生态利用效率指标,并应用该指标对宁波市1991—2006年的生态足迹、生态利用效率进行了计算,分析了宁波市生态压力、生态利用效率的历史轨迹、发展趋势及其构成和主要矛盾。1991—2006年宁波市的生态利用效率以较高的速度增长,对生态压力实现了一定程度的相对减量,但因这一时期生态利用效率的增长率远低于经济总量的增长率,结果导致本地区生态足迹增长较快,这说明宁波市虽然总体上经济发展方式正逐步由粗放型转变为集约型,但今后仍需注重提高其资源利用效率,提倡节约型的生产和生活消费模式,减少区域生态足迹,逐步迈向生态城市,实现城市的可持续发展。     

绵阳市生态足迹和生态承载力动态变化分析

生态足迹法是用于评价区域发展可持续性的重要方法。以四川省地震重灾区绵阳市为例,计算了2000—2009年生态足迹和生态承载力。结果表明,该区人均生态足迹呈波动式增长,由2000年的1.377 2hm2增长到2009年的2.408 7hm2;人均生态承载力增长缓慢,人均生态赤字由0.954 4hm2增长到1.922 0hm2;生态压力指数由3.257 6增长到4.949 3;万元GDP生态足迹由2.252 1下降到1.599 6;2008年"5.12"汶川地震后,生态足迹出现急剧增长。随着近年来绵阳市资源消耗增加,发展模式呈不可持续状态,社会经济发展与生态环境的协调性较差。为实现生态城市建设规划目标和可持续发展战略,建议适当控制人口增量,调整农业产业结构,保护耕地资源,转变人们的生活和生产方式。     

基于生态足迹的浙江省生态安全动态研究

应用生态足迹的方法,从时间序列来研究区域的可持续发展,引入生态压力指数、生态占用指数和生态经济协调指数模型,构建了新的生态安全评价指标体系。以浙江省为例,通过计算人均生态足迹和生态承载力的变化率和剪刀差,对浙江省2000-2006年的生态足迹和生态安全指标体系进行了定量研究。结果表明．浙江省2000-2006年的人均生态足迹与生态承载力呈反向发展趋势,人均生态赤字持续增加;生态压力指数从2000年的2．34增至2006年的3．22,同期的生态占用指数从0．67增至0．90,生态经济协调指数由0．286降低为0．277。说明浙江省现有的可持续发展模式面临严重考验,生态安全的发展趋势不容乐观．社会经济发展与生态环境的承受能力不相协调。     

Ecological Functions of Landscapes

Ecological functions of landscapes are considered a system of processes ensuring the development, preservation, and evolution of ecosystems and the biosphere as a whole. The concept of biogeocenosis can be considered a model that integrates biotic and environmental functions. The most general biogeocenotic functions specify the biodiversity, biotic links, self-organization, and evolution of ecosystems. Close interaction between biocenosis and the biotope (ecotope) is ensured by the continuous exchange of matter, energy, and information. Ecotope determines the biocenosis. The group of ecotopic functions includes atmospheric (gas exchange, heat exchange, hydroatmospheric, climate-forming), lithospheric (geodynamic, geophysical, and geochemical), hydrologic and hydrogeologic functions of landscape and ecotopic functions of soils. Bioecological functions emerge as a result of the biotope and ecotope interaction; these are the bioproductive, destructive, organoaccumulative, biochemical (gas, concentration, redox, biochemical, biopedological), pedogenetic, and energy functions     

岩溶山区石漠化生态治理的生态效应研究

以贵州省花江峡谷石漠化治理示范区为研究单元,对比分析了小流域2005和2009年生态治理下的土壤理化性质与植物数量特征的变化。结果发现,该区土壤理化性质的变异系数值降低,说明土壤理化性质的空间变异程度降低;土壤总孔隙度略微降低,非毛管孔隙度明显增加,毛管孔隙度明显下降,土壤毛管持水量明显降低,土壤田间持水量明显提高,表明土壤的孔隙结构更加合理,土壤持水能力与通气透水性能增强;土壤有机质含量变化不明显,全氮、全磷含量明显增加,全钾营养元素含量降低,土壤pH值略微降低;植物的高度、基径、冠幅、均匀度等数量特征呈明显增长趋势,土壤质量与植物群落的生态效应具有较好的一致性。经过石漠化生态治理的土壤、植被生态效应改善与提高,逐步改善岩溶山区石漠化生态环境。