生态足迹理论方法的改进及应用

针对生态足迹理论关于耕地一年只耕种一次的假设,对生态足迹方法中的耕地类足迹用复种指数进行调整,使计算得到的耕地类足迹是人们所需要的耕地面积而不是复种面积.用改进的方法,对江苏省滨海县和阜宁县两个区域生态经济系统1995—2003年的情况进行了分析.结果表明:在1995—2003年,采用Wackernagel方法,滨海和阜宁的人均生态足迹分别由1.79hm2、1.38hm2增加为2.22hm2、2.81hm2,生态足迹中耕地足迹的比重分别由42.65%、45.73%下降为38.81%、38.85%;采用改进后的方法,滨海和阜宁的人均生态足迹则分别由1.43hm2、1.12hm2增加为1.88hm2、2.43hm2,生态足迹中耕地足迹的比重分别由28.45%、32.94%下降为22.89%、29.42%.表明采用改进后的方法所计算得到的生态足迹为土地面积,增强了生态足迹与生态承载力的可比性;使得生态足迹的大小及构成发生变化,更能准确表征人类对自然资源的利用程度.     

喀斯特地区耕地生态承载力供需平衡

以喀斯特地区耕地生态承载力供需关系作为切入点,采用GIS软件和耕地生态足迹模型,在修正耕地产量因子的基础上构建喀斯特地区耕地生态承载力供需平衡指数,对以喀斯特地貌为主的毕节市2014年耕地生态足迹供需平衡现状进行分析评价。结果显示:(1)毕节市耕地生态足迹供需在空间分布上呈现北部盈余而南部超载的态势;(2)国内生产总值与耕地生态足迹供需平衡指数之间存在负相关关系;(3)耕地生态承载力供需平衡指数与潜在石漠化、轻度石漠化及中度石漠化面积占比之间存在负相关关系,与强度石漠化面积占比存在正相关关系;(4)全市8县(区)中,4个县(区)耕地生态盈余,2个县耕地生态平衡,2个县耕地生态赤字,全市约75.28%的人口生活在耕地生态盈余区和平衡区,24.72%的人口生活在耕地生态赤字区。可为毕节市农业产业结构调整、生态安全预警、区域经济发展及土地利用总体规划编制提供决策依据。     

基于消费—产出账户分类的开放系统生态足迹研究及应用

针对现有生态足迹模型缺乏系统的区域生态可持续程度分级标准和区域生态产出状态判别标准的问题, 文章基于“消费—产出”账户分类的方法, 建立并整合生态可持续程度分级指标与生态产出状态判别标准, 构建适用于开放系统的生态足迹模型, 并以临湘市2005—2013发展状况为例开展实证分析。结果表明: (1)改进后的生态足迹模型较传统生态足迹模型和区域生态可持续判别准则在区域生态可持续性评价中的结果更具可比性和完整性。(2)临湘市总体生态承载潜力得到充分释放, 产出效率较高, 可出口生态生产性土地, 但后期部分乡镇由于土地利用强度过大, 土地质量下降, 抑制了生态产出效率的提升。(3)北部江湖平原区各乡镇的可持续利用程度相对最高, 而处于中心城区的乡镇消费足迹增长过快, 出现不可持续状态。(4)临湘市耕地、牧草地和水域处于可持续利用状态, 但后期由于盲目增加产出, 出现地力下降、生态失衡等问题。     

区域生态足迹盈亏测算及其空间特征——以江苏省为例

生态足迹分析法能够通过计算生物生产性土地和水域的产量,估算人类对自然资本的消耗和自然资本的供给情况,进而对区域发展的可持续发展状态进行定量评估。论文在改进国家公顷生态足迹模型的基础上,对江苏省及其13个地级市生态足迹盈亏进行测算,进而揭示其空间演化特征。研究结果表明:(1)2015年江苏省的人均生态足迹为1.7890 hm2/人,人均生态承载力为0.2991 hm2/人,生态赤字为-1.4899 hm2/人,万元GDP生态足迹为0.2033 hm2/万元;(2)地级市中,人均生态足迹上,常州市最高为2.9317 hm2/人,宿迁市最低为1.7348 hm2/人;人均生态承载力上,盐城市最高为0.6111 hm2/人,苏州市最低为0.0812 hm2/人;人均生态赤字上,常州市最高为-2.8115 hm2/人,盐城市最低为-1.1503 hm2/人;万元GDP生态足迹上,宿迁市最高为0.3956 hm2/万元,无锡市最低为0.1651 hm2/万元;(3)江苏省及其苏南、苏中地区的人均建筑用地生态足迹和化石能源用地生态足迹所占比例较大,苏北地区人均耕地生态足迹和草地生态足迹所占比例较大;(4)人均生态足迹和生态赤字在空间分布上较为一致,呈现出南高北低的特征,而人均生态承载力呈现北高南低的分布特征;万元GDP生态足迹空间分布北高南低,整体上与人均地区生产总值成反比。研究结果能够为江苏省区域协调发展、生态文明建设提供理论指导和定量参考。     

中国34个省级行政区三维生态足迹动态研究

当前中国正处于生态文明建设的关键时期,东西部环境资源不均衡的格局日益加剧,限制了区域社会经济的可持续发展。基于资源、社会经济统计数据,利用三维生态足迹模型对中国34个省级行政区进行动态研究,细化不同类型土地的均衡因子与产量因子,刻画2009—2016年人均生态足迹广度、生态足迹深度的时空特征,并探讨分析省域间的资本利用格局及其社会经济影响因素。主要结论如下：人均生态足迹广度在省域间差异较大,且生态足迹深度均已超过自然原长1.00;足迹广度在研究期间呈先降后升趋势,最高值为西藏的10.87—12.35 hm2/cap,最小值为澳门的0.02 hm2/cap;且资本流量占用率并不充足,广西与上海分别仅为47.68%—67.34%、66.31%—68.88%。香港、澳门、宁夏的足迹深度远高于中国均值,分别为19.24—26.02、8.60—10.88、4.60—7.46,最小值为西藏（1.64—1.79）,其中耕地、化石能源用地的生态赤字贡献率最高,而林地则为生态盈余状态。将各省自然资本利用格局聚类分为4类并通过ArcGIS进行空间分析。基于改进的三维生态足迹模型并系统性地应用于中国34个省域,本研究定量化各省的自然资本利用格局,可为中国区域间资源配置、政策制定提供基础数据支撑及环境决策参考。     

基于耕地生态足迹的重庆市耕地生态承载力供需平衡研究

以耕地生态承载力供需关系为切入点,应用耕地生态足迹模型和GIS方法,在修正了Wackernagel提出的耕地产量因子的基础上,构建耕地生态承载力供需平衡指数,以2009年为例,对重庆市的耕地生态承载力供需平衡状况进行了系统的评价.结果表明:(1)重庆市耕地生态承载力供需空间分布表现出较为明显的不平衡性,总体上从东到西呈现出从富裕到严重超载的空间分布态势,且耕地生态超载区与主城区分布具有较好的吻合性;(2)就县(区)数量而言,重庆市耕地生态赤字区最大,其次是耕地生态盈余区和耕地生态平衡区;就人口数量而言,同样是耕地生态赤字区最大,其次是耕地生态平衡区和耕地生态盈余区;就土地面积而言,耕地生态盈余区最大,其次是耕地生态平衡区,耕地生态赤字区面积最小.重庆市约3/5的人口分布在约4/5表现为耕地生态平衡或盈余的土地面积上,而约2/5的人口集中分布在约1/5表现为耕地生态赤字的土地面积上.可为重庆市的区域耕地生态安全预警、土地利用总体规划以及区域可持续发展提供科学依据和决策支持.     

基于生态系统服务价值的生态足迹模型均衡因子及产量因子测算

均衡因子和产量因子是生态足迹模型中的关键参数,现有的测算方法多根据物质生产和消费实现,忽略生态系统提供服务的能力。本研究提出基于生态系统服务价值的均衡因子和产量因子测算方法,并以1990、2005和2015年北京市门头沟区为例,研究生态涵养发展区生态承载力,并与通用因子计算结果对比。结果表明:(1)基于生态系统服务价值获取的均衡因子:水域林地耕地。水域均衡因子最高,平均值达到8.37。耕地均衡因子最低,平均值仅为0.24。林地均衡因子高于耕地,均衡因子平均值为0.71。说明该方法较好的表现了不同生态系统提供生态服务能力的差异;(2)基于该研究方法获取的不同生态系统的产量因子接近:耕地林地水域,均值分别为0.90,0.87和0.86,且呈逐年递减趋势;(3) 1990年到2015年,门头沟区生态承载力先降低后提高,生态足迹先提高,再降低,2005年出现生态赤字,其森林、耕地和区域生态承载力与生态足迹小于通用因子生态足迹模型结果,水域生态承载力和生态足迹高于通用因子生态足迹模型结果。与通用因子相比,基于生态系统服务价值的均衡因子和产量因子更好的体现了研究区内各类生态系统生态服务的承载力。     

湖北省近20年生态足迹演化

运用生态足迹模型,对湖北省1985--2004年的生态足迹进行了时间序列的测度.结果表明:20年间,湖北省人均生态足迹需求均大于其人均生态承载力;比较其同时段不同尺度范围的生态赤字/盈余时发现,湖北省生态足迹在省与国家尺度上处于不可持续发展状态,而在全球尺度上处于可持续发展状态.在各种土地类型中,人均耕地生态赤字最大,人均林地处于生态盈余状态,且人均生态足迹需求增长最快的是水域,人均生态承载能力增长最快的是林地;总体上看,湖北省的人均生态足迹和人均GDP持续增长,而万元GDP的生态足迹一直呈现下降趋势;控制建设规模、保护耕地、增加新技术投入量是解决湖北省人均生态赤字过高的重要途径.     

生态足迹的模型修正与方法改进

生态足迹是测定人类活动的资源消费需求,判明自然资产是否被过度利用的有效工具。介绍了生态足迹的基本概念和模型,简单分析基本模型存在的主要缺陷和争论,重点解析了近年来生态足迹模型在参数调整、项目计算、账户扩展等方面的演变和修正。介绍生态足迹研究的传统方法:综合法和组分法,评述了生命周期评价,基于投入产出分析,三维模型,净初级生产力,能值理论,时序分析等的方法改进。对未来的研究方向提出自己的看法,期望对我国的生态足迹研究有一定的启示作用。     

基于改进模型的东营市生态足迹动态分析

考虑了水热条件的时空差异性,用净初级生产力对传统生态承载力模型进行了改进,并针对传统生态足迹模型中水生态帐户仅考虑渔业功能的不足,增加了水资源生态足迹的计算,最后用改进的生态足迹模型对1996—2003年间东营市生态足迹动态进行了分析.结果表明：1996—2003年间,传统模型计算的东营市人均生态足迹由1.766 hm²增至2.644 hm²,人均生态承载力由0.889 hm²降至0.813 hm²;改进模型计算的东营市人均生态足迹则由2.819 hm²增至3.776 hm²,人均生态承载力由1.935 hm²降至1.865 hm²;与传统模型相比,改进的生态足迹模型计算的研究区生态压力较小.加大对水资源的利用可缓解区域的生态压力,改进模型能更准确地反映研究区自然资源利用状况.     

退耕政策下小流域景观格局变化研究

在景观生态学理论指导下 ,对陕北纸坊沟流域 2 0世纪末景观变化进行了综合分析。研究表明 ,该流域在退耕还林还草政策的影响下 ,形成了以草地和林地为主体的景观格局 ,景观结构趋于简化 ,斑块复杂性和景观异质性程度降低 ,景观要素的空间联系得以加强 ,总体生态环境明显改善。     

基于生态流方法的土地整治项目对农田生态系统的影响研究

将土地整治活动作为外界对农田生态系统(项目区)集中性的外部激励,以陕西关中凤翔县典型土地整治项目为例,分析了项目实施前后生态流(物质流、能量流、信息流)变化状况,建立了土地整治生态影响概念性模型,明确了相应生态流的流向与路径关系,使用可用能法和能值法测算项目区外部输入及生态产品输出,应用生态流分析法,对土地整治项目生态流和系统效率进行了定量计算。根据设定的土地整治工程使用年限,评估了项目实施后区域净生态价值、自然资源依赖度、可更新资源依赖度、生态产出率、生态承载力和生态可持续度等指标的时间变化过程。得到以下研究结果:(1)可用能法和能值法测算出的系统生态效益均呈现由项目建设初期陡降为负值,而后指数增加,再趋于平稳的过程;(2)可用能法测算出项目实施后的第29年,生态效益由亏转盈,体现出系统从被扰乱后恢复自然平衡状态的过程;(3)能值法测算出项目实施后的第4年,生态系统趋于平衡状态;(4)研究区土地整治项目的经济效益为负,于项目实施3a后趋于平稳,总投资中农业生产年投入占资金总额的78.35%。通过可用能和能值方法的结合,可以定量计算系统稳定性,为土地整治项目的物质、劳动力和资金投资选择等提供借鉴。     

土壤纤毛虫群落对退耕还林生态恢复的响应——以侧柏林为例

为了了解土壤纤毛虫群落对退耕还林区生态恢复下土壤环境变化的响应及尝试利用土壤纤毛虫群落特征评价退耕还林生态恢复的效果,于2010年3月至9月采用"非淹没培养皿法"、活体观察法、蛋白银染色法和Foissner计数法对甘肃陇南武都退耕还林区5个不同恢复阶段的样点和1个荒草坡对照样点的土壤纤毛虫群落特征进行了研究,同时测定了p H值、温度、含水量及速效磷、有效钾、铵态氮、有机质和有机碳含量等土壤环境因子并分析了生态恢复条件下土壤纤毛虫群落特征与土壤环境因子的相关性。研究中共鉴定到71种纤毛虫,隶属于3纲、10目、22科、29属。研究发现,不同恢复年限的土样中土壤纤毛虫的物种分布存在明显差异,并随恢复时间的延长,样点间物种相似性减小,群落组成复杂化,物种数、种群密度和物种多样性指数总体均呈增长趋势。优势类群也发生了演替,由恢复初期的肾形目演替到后期的下毛目。相关性分析结果表明,在生态恢复条件下,土壤有机质和铵态氮含量是影响土壤纤毛虫群落结构稳定性的主要因素,不同纤毛虫类群对生态恢复的响应存在差异。冗余分析显示,土壤纤毛虫群落很好地响应了生态恢复过程中土壤环境条件的变化。     

耕地易地补充经济补偿的生态价值——以江阴市和兴化市为例

以快速发展、后备资源极其匮乏的江阴市和发展相对较慢、具有一定可开发耕地资源的兴化市为研究区,探讨区域耕地保护经济补偿机制。从区域土地利用的角度,选取了区域土地利用结构、自然资源和土壤条件等对生态环境有较大影响的指标对耕地保护易地补偿的生态环境状况予以测算。同时,选取区域污染治理资金投入能力和科技投入力度等指标测算区域生态环境修复的能力,并从CO2的固定、O2的释放、土壤质量的保持、水源的涵养等方面对两区域的生态服务价值其进行了量化。结果表明:从2010年到2015年,两地生态价值而呈不断增长态势,补偿价值将由244008.10元/hm2上升到245871.37元/hm2。这一价值将应由兴化市保护耕地方支付给江阴市产业发展方向。     

Escalating human–wildlife conflict in the Wolong Nature Reserve,China: A dynamic and paradoxical process

Human–wildlife conflict (HWC) has become a conservation focus for both protected area management and local communities in many parts of the world. The incidence and mediation of HWCs are rooted in coupled environmental and socioeconomic contexts. A systematic analysis of HWCs was undertaken in 2016 in the Wolong Nature Reserve located in Sichuan Province, southwestern China. Semi‐structured interviews were conducted with 201 local households to understand the occurrence of wildlife damage, the wildlife species involved, the typical losses incurred, and the mitigation measures employed. The results revealed that local HWC has increased rapidly in recent years due to effective biodiversity conservation and ecological restoration policies. Despite the widespread occurrence of HWCs, with nearly all respondents stating that they had suffered a financial loss, appropriate compensation schemes are lacking. Local respondents' expected compensation amount and style were investigated, and it was concluded that integrated compensation and community development plans are needed to mediate and resolve HWC. In particular, greater attention should be given to reduce local households' dependence on agriculture and transform local livelihood strategies to alternative economic activities not related to farming, such as ecotourism development and migrating employment.     

城市扩张与耕地保护耦合对陆地生态系统碳储量的影响——以湖北省为例

城市扩张对生态系统的影响可以分为城市扩张对生态用地的直接挤占以及为补充城市扩张占用的耕地对生态用地二次挤占两个连锁的过程。以往的研究大多只关注城市扩张对生态系统的直接影响,忽略了城市扩张与耕地保护耦合的间接影响。针对这一问题,采用GIS空间分析方法和InVEST模型定量评估了2000年至2015年湖北省城市扩张与耕地保护耦合对陆地生态系统碳储量的影响。结果显示:(1)城市扩张与耕地保护耦合导致湖北省陆地生态系统碳储量减少40.90 Tg;(2)由城市扩张与耕地保护耦合导致的陆地生态系统碳储量的减少量中,耕地保护传导作用间接导致的占比31%。结果表明,城市扩张与耕地保护的耦合是导致生态系统碳储量减少的主要原因之一。忽视城市扩张通过耕地保护的传导作用对生态系统碳储量的间接影响,会导致城市扩张对陆地生态系统碳储量的影响被严重低估。     

海岛生态物联网建设:概念和模型

海岛是自然资源的重要组成部分,但由于受海洋影响强烈、海岛空间有限而生态脆弱性明显,应加强保护。保护的前提则需要掌握海岛生态本底现状及未来发展、变化趋势等信息,海岛生态物联网监测则能够为实现这一需求提供重要支撑。本文在前人相关研究的基础上,概述了海岛生态物联网的概念,即基于物联网技术对海岛生态系统开展自动、实时、长期监测并获取海岛生物、非生物、生态安全等信息以掌握海岛生态系统在自然和人为活动干扰下的变化规律与机制,评估海岛生态状况以作出相应决策和开展海岛生态学研究的基础网络体系;结合海岛特点构建了海岛生态物联网概念模型,形成了由生态要素监测层、数据采集层、存储层、网络传输层、能源保障层、保密层、应用层等7部分构成的监测体系;海岛生态物联网在前期构建、监测内容、数据管理、建设及维护、数据应用等方面具有区别于其他物联网的特征。以广东典型小海岛——三角岛为例展示了海岛生态物联网概念模型在具体海岛上的构建应用,为下一步开展三角岛生态物联网的实践应用及管理提供基础参考,为海岛生态监测和生态物联网建设提供理论和实践参考,并有助于未来海岛生态物联网建设的研究。     

下辽河平原农田土壤线虫群落组成的季节变化

下辽河平原农田生态系统在管理过程中频繁的耕作、施肥以及农用化学品施用等引发了一系列问题, 如土壤退化、耕地数量减少以及生产力下降等, 不可避免地对土壤生物健康产生影响。为探究农田土壤人工管理对土壤生物群落动态的影响, 本研究在辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站开展了农田土壤线虫群落组成的季节变化研究, 对4个季节农田和废弃农田(对照)的土壤线虫群落组成、多度以及多样性等进行了比较分析。研究结果表明, 土壤线虫总多度在废弃农田中显著高于农田, 但季节间差异不显著。季节变化主要显著影响了自由生活线虫的多度, 其在9月达到最高; 季节变化也显著影响了属的数量, 其在非生长季的11月最低。与废弃农田相比, 农田管理显著降低了杂食捕食线虫和食真菌线虫的多度, 土壤食物网结构相对稳定; 而废弃的农田更易受到季节波动的影响, 土壤食物网也受到一定的干扰。     

农田土壤有机碳固定潜力研究进展

土壤有机碳的贮存和损失的研究是目前国际上前沿研究领域之一。研究农田土壤有机碳固定过程 ,对于了解农业生产过程和生态过程的关系具有十分重要的意义。在农田土壤中 ,发生变化的有机碳主要是年轻或轻组有机碳 ,而且土壤有机碳的损失或固定都是在土壤表层和有限的时间内发生 ,且数量巨大。传统的耕作体系是造成土壤有机碳损失的主要原因。为了增加农田土壤有机碳的保有量 ,农业管理措施应该从增加有机碳的输入量 (如草田轮作、保留残茬以及施用肥料等 )和减少土壤有机碳的矿化 (少、免耕等 )两方面入手     

基于SPOT-VGT NDVI的陕北植被覆盖时空变化

利用1998-2010年SPOT-VGT NDVI影像对陕北地区植被的时空变化进行分析.结果表明:研究期间,陕北地区归一化植被指数(NDVI)的季相变化明显,月均最高值出现在8月、最小值出现在1月,月均值的变化幅度在0.14 ～0.46,NDVI月均值为0.28,其年均值总体呈上升趋势;在空间上,植被改善地区集中于陕北中南部,生态环境退化区域集中在长城以北风沙区;气温和降水是影响植被变化的重要气候因子,其与NDVI变化的相关系数分别为0.72和0.58;植被改善明显的区域主要位于坡度15° ～25°的地区,反映出国家退耕还林还草工程对陕北地区生态环境的恢复和改善起到了巨大作用.