河北省耕地生态经济系统能值指标空间分布差异及其动因

采用能值理论与地理学研究中的空间自相关分析(ESDA)技术相结合,估算2009年河北省138个县的耕地生态经济系统各项能值指数,在此基础上,重点分析省域范围内耕地生态系统能值指标的空间格局分布规律、特征,从地形地貌、土壤类型、降雨量、耕地集约利用、农业基础设施等方面探讨了空间分布差异原因。结果表明:河北省耕地生态经济系统能值单项指标与综合指标在省域范围呈空间聚集分布,能值综合指标的Moran's I指数较大,聚集特征显著,其大小顺序为EIR> EYR> ELR >ESI,单项指标Moran's I的排列顺序依次为,EMY> EMF> EMR >EMN> EMRI;河北省耕地生态经济系统能值单项指标与综合指标局部空间聚集格局显著,不同能值指标其局部空间分布格局存在差异,主要聚集区为"石家庄-保定-唐山"和"张家口"地区,宏观视角上,能值指标的空间格局分布差异,主要受到地形地貌、土壤类型、年平均降雨量,农业基础设施以及耕地集约利用水平的影响。     

基于潜在植被的中国陆地生态系统对气候变化的脆弱性定量评价

 陆地生态系统对气候变化的响应及其脆弱性评价研究是当前全球变化领域的重要内容之一。该研究在生态系统过程模型的基础上,耦合了潜在 植被对气候变化的动态响应,模拟气候变化对潜在植被分布格局和生态系统主要功能的影响,以潜在植被的变化次数和变化方 向定义植被分布 对气候变化的敏感性和适应性,以生态系统功能特征量的年际变率及其变化趋势定义生态系统功能对气候变化的敏感性和适应性,进而对生态 系统的脆弱性进行定量评价,分析不同气候条件下我国陆地生态系统的脆弱性分布格局及其区域特点。结果表明,我国自然生态系统气候脆弱 性的总体特点为南低北高、东低西高,气候变化将会增加系统的脆弱性。采用政府间气候变化委员会排放情景特别报告国内和区域资源情景, 即IPCC-SRES-A2气候情景进行的预测模拟表明,到21世纪末我国不脆弱的生态系统比例将减少22%左右,高度脆弱和极度脆弱的生态系统所占的 比例较当前气候条件下分别减少1.3%和0.4%。气候变化对我国陆地生态系统的脆弱性分布格局影响不大。不同气候条件下,高度脆弱和极度脆 弱的自然生态系统主要分布在我国内蒙古、东北和西北等地区的生态过渡带上及荒漠-草地生态系统中。总体而言,华南及西南大部分地区的生 态系统脆弱性将随气候变化而有所增加,而华北及东北地区则有所减小。     

交通通达度对生态系统健康的影响——以长江中游城市群为例

完善的交通基础设施网络是形成高度同城化和高度一体化城市群的前提和基础,科学探测城市群地区交通通达度对生态系统健康状况的影响机理对城市群地区生态系统保护以及区域可持续发展具有重要实践意义和价值。基于多源数据分别测度了1995—2015年长江中游城市群交通通达度以及生态系统健康水平,并借助双变量空间自相关与空间回归模型从全局和局部的角度揭示了交通通达度对生态系统健康的影响机理。研究结果显示：(1)研究期间长江中游城市群生态系统健康状况总体呈现降低态势,山区生态系统健康水平显著高于平原地区;(2)双变量空间自相关分析结果显示交通通达度和生态系统健康水平之间存在显著的空间依赖性,二者之间主要的关系类型包括低交通通达度水平-低生态系统健康水平、高交通通达度水平-低生态系统健康水平和低交通通达度水平-高生态系统健康水平三种类型;(3)空间回归结果显示交通通达度的增加会导致生态系统健康状况的恶化,而且交通通达度对生态系统健康的影响具有显著的空间异质性。研究发现可以为长江中游城市群地区生态系统健康保护宏观调控政策制定以及差异化管控政策制定提供科学依据。     

承灾脆弱性视角下的生态系统服务需求评估及供需空间匹配

生态系统服务供需空间分布格局及匹配关系是生态系统服务领域的热点问题。将生态系统服务聚焦于增强城市系统承受自然灾害的能力和恢复力功能上,引入承灾脆弱性表征生态系统服务需求。选择首批经济特区之一的珠海市为案例研究区,土壤保持服务为供需分析的对象,利用承灾脆弱性评价城市系统及居民的服务需求并刻画需求的空间异质性,采用基于"3S技术"的In VEST模型定量评估服务供给潜力,从流域与镇、街道两种尺度分析生态系统服务供需匹配状况,以期为市级土地利用管理、景观格局优化及城市经济建设提供建议。研究结果表明:根据供需空间匹配状况,珠海市包含高供给高需求、低供给高需求、低供给低需求与高供给低需求四种供需匹配类型。珠海市土壤保持服务供需空间错位状况较为严重,人口密集的城镇区域需求极高但供给严重缺乏,部分生态源地的高供给无法惠及周边区域人口;兼顾经济建设与生态保护的高供给高需求地区仅占全域面积的8.7%;以农业导向且经济发展缓慢的低供给低需求地区分布较广。是对生态系统服务供给与需求的空间异质性刻画及供需空间匹配的重要尝试,为城市建设和生态管理提供参考。     

人文因素对省域环境污染影响的空间异质性估计

利用2013年全国31个省级行政区的截面数据,采用环境污染货币化方法估算了2013年中国省域环境污染损失,利用基于地理加权回归技术的STIRPAT模型,对人口规模、富裕程度、产业结构、城镇化和对外开放等人文因素对省域环境污染的影响进行了空间异质性估计,同时验证了EKC假说。主要结论如下:(1)2013年中国环境污染引起的经济损失为2812.48亿元。(2)各省域环境污染存在空间相关性和空间异质性,省域环境污染空间分布上呈现东高西低的格局。(3)人文因素对省域环境污染具有显著影响,人口和经济的增长及推进城镇化将加剧省域环境污染,而产业结构升级和扩大对外开放将有助于缓解省域环境污染。(4)人文因素对省域环境污染影响存在空间异质性。人口数量对省域环境污染的影响程度由西北向东南渐次增大;富裕程度对省域环境污染的影响由西向东梯次增大;产业结构对省域环境污染的影响由东向西逐渐增大;城镇化对省域环境污染的影响由西向东逐渐降低;对外开放对省域环境污染的影响由东向西逐渐增大。(5)基于现有样本的计算结果有条件地支持EKC假说。     

城市化与生态系统服务的空间交互关系研究——以长株潭城市群为例

探索生态系统服务与城市化的空间交互关系为城市发展和保护提供新的视角。以长株潭城市群为例,以其2015年的土地利用、经济社会等数据为基础,利用格网分析和空间自相关模型解析城市化与生态系统服务的空间交互规律。结果表明:(1)长株潭城市群城市化水平空间分布区域差异性显著,城市化水平由高到低依次为城市化地区、正在城市化地区和生态绿心保护区,表现出从城市化地区向周边地区依次递减的态势。(2)受城市化水平和土地利用变化等影响,生态系统服务空间分布具有明显的差异性,并呈现出"中心-外围"逐步升高的趋势。(3)长株潭城市群城市化与各项生态系统服务之间呈显著负相关,由于驱动机制的不同,城市化地区、正在城市化地区和生态绿心保护区的城市化对生态系统服务的影响存在显著差异。(4)长株潭城市群的各项生态系统服务与城市化之间存在四种空间相关类型。高高集聚区和低低集聚区零散分布在整个研究区域,面积较小;高低集聚区分布在湘潭县西南部、株洲县东南部,面积较大;低高集聚区分布集中在城市化地区,呈现块状分布,面积较大。     

浅山区乡镇社会-生态系统脆弱性演化与模拟——以北京平谷为例

浅山区乡镇社会-生态系统相比于平原区受地形环境等因素制约更为脆弱，在国土空间开发与保护中更需要权衡。使用显式空间脆弱性(SERV)模型，从暴露度、敏感性、适应能力3个维度构建评价体系评估平谷浅山区12个乡镇社会-生态系统脆弱性，并使用有序加权平均算法(OWA)模拟多种决策风险下脆弱性情景。研究表明：(1)平谷浅山区2007-2017年总体脆弱性呈现中度脆弱水平，局部呈现上升态势，10年间中等以上脆弱乡镇面积比重由73.09%上升到80.74%。空间上呈现"东南高，西北低"的格局。(2)处于高脆弱水平乡镇应进行严格控制，增加水土保持林面积等提高适应能力；同时注重低脆弱乡镇的高暴露风险源及时进行生态修复。(3)通过设定不同决策风险系数预测不同发展导向下区域系统脆弱性差异，在倾向于可持续发展导向下优先生态环境治理，在经济发展导向下应推动绿色基础设施建设。评价结果可满足不同决策思路下指导区域发展实践。     

基于三生空间质量的哈长城市群城市脆弱性时空演变格局及驱动力研究

高质量的三生空间是城市高品质空间布局、高效率功能体现的重要保障与载体。城市群作为城市三生空间矛盾的集中地,降低其城市脆弱性,是区域可持续发展的关键。因此,基于三生空间质量的哈长城市群城市脆弱性研究对国土空间协调与稳定发展具有重要意义。以哈长城市群11个地市为研究区域,基于生产空间质量、生活空间质量、生态空间质量构建城市脆弱性评价指标体系,运用熵权-TOPSIS评价模型、ArcGIS空间分析工具以及地理探测器对2010-2018年哈长城市群城市脆弱性的时空格局演变与驱动力进行分析。研究结果表明:①在时间变化上:整体来看,2010-2018年哈长城市群城市脆弱性呈下降的趋势,城市脆弱性空间上呈"先增强后减弱"的态势。城市脆弱性高等级地区数量呈现"先增强后减弱"的趋势,而城市脆弱性指数相似地区集中分布呈现"先减弱后增强"态势。②在空间布局上:形成了II、I级区"点状零散",V、IV级区的"边缘式"的空间分布格局。空间分布呈现"随机化",无明显集聚性。从其演化趋势类型特征上看,呈发散趋势的城市多于呈收敛趋势的城市,说明哈长城市群城市脆弱性空间差异呈逐渐增大态势。③基于三生空间质量哈长城市群城市脆弱性的空间分异主要是由城市生活空间质量脆弱性的差异引起,其次是城市生产空间质量脆弱性。其中,经济增长水平不高是城市生产空间质量脆弱性的首要因素;交通设施水平不完善、燃气资源供给力度不够、城乡差距偏大、教育水平程度偏低、信息化水平低下是城市生活空间质量脆弱性的关键因素;污水处理强度、城市绿化水平和生活垃圾无害化处理强度是影响哈长城市群城市生态空间质量脆弱性的基础要素。     

中国海洋渔业产业生态系统脆弱性时空演化及影响因素

海洋强国战略以及蓝色农业计划的实施亟需加强海洋渔业可持续发展。以脆弱性为切入点,采用三轴图法剖析中国海洋渔业产业结构,从敏感性、应对能力两方面构建海洋渔业产业生态系统脆弱性指标体系,运用Topsis法和障碍度模型分析2001—2015年中国海洋渔业产业生态系统脆弱性时空演变特征及其影响因素。结果表明:①2001—2015年中国海洋渔业产业结构单一且长期处于初级阶段;②时间维度上,以2008年为节点中国海洋渔业产业生态系统脆弱性呈现由小幅波动向大幅提升转变的阶段性特征;③空间维度上,中国海洋渔业产业生态系统脆弱性空间分布呈现南高北低的集群化特点,依据系统脆弱性等级演变轨迹将中国海洋渔业产业生态系统脆弱性划分为"U"型、"线性上升"型、"波浪"型、"平稳"型脆弱性演化结构;④增强海洋渔业近海海域环境整改力度、优化海洋渔业产业结构、发展远洋渔业、加强海洋灾害预警、引进先进科技设备和优秀专业人才是降低中国海洋渔业产业生态系统脆弱性的有效措施。     

基于ArcGIS的下辽河平原地下水脆弱性评价及空间结构分析

以下辽河平原为研究区,通过选取1991、2000和2010年3个代表年的相关参数,在DRASTIC模型基础上构建评价指标体系进行地下水脆弱性评价,并以地下水中氮元素浓度为响应指标通过显著性检验,在此基础上借助GS+、Arc GIS和Geoda095i等软件的制图功能和空间统计分析功能,对下辽河平原地下水脆弱性的空间分布特征、变异规律以及空间关联格局进行研究分析,结果表明:11991—2010年下辽河平原地下水脆弱性总体上呈先增后减趋势,空间分布上以沈阳市为中心的地下水高脆弱区向南部沿海方向扩散;21991—2010年研究区地下水脆弱性Moran's I表现为较强正相关现象,且关联程度呈略微下降趋势;31991—2010年研究区地下水脆弱性局部空间自相关和显著性水平均发生了明显的变化;4研究区内地下水脆弱性受结构性因素和随机性因素共同作用,且随机性因素在3个时期内有逐步上升趋势。研究成果反映了研究区地下水脆弱性空间结构的变异规律及驱动机制,为决策者在未来地下水污染防治方面提供相关参考依据。     

基于GTWR模型的浙江省海岸带三维生态足迹动态变化及其影响因素

厘清海岸带自然资本存量消耗和自然资本流量占用情况及其影响因素,能有效缓解海岸带社会经济发展与自然资源、生态环境之间的矛盾,促进区域协调可持续发展。本研究基于二维和三维生态足迹评价模型,分析浙江省海岸带2006—2016年生态足迹时空变化特征,基于足迹深度和足迹广度探究了区域自然资本存量和资本流量占用情况,并利用时空地理加权模型分析其影响因素的时空异质性。结果表明: 研究期间,浙江省海岸带生态危机加深,人均生态赤字平均值为3.5 hm²·cap^-1,人均生态赤字上升了15.5%,其中,能源消耗账户对人均生态足迹的贡献率大于生物资源账户;各县区人均生态足迹呈增长趋势,且空间分异显著。浙江省海岸带以消耗自然资本存量为主,且对自然资本流量更新起到较大的抑制作用;2016年,自然资本存量的消耗量是资本流量占有量的14.87倍。城市规模和经济发展水平、人民收入水平对浙江省海岸带各县区生态足迹以正向促进作用为主,渔业生产对生态足迹为负向影响,并有向正向影响作用转换的趋势,3个影响因子的影响机制时空分异性显著。     

北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性变化遥感监测及其驱动机制分析

针对研究区的生态环境特征(风力侵蚀、沙漠化、盐渍化严重、水力侵蚀严重),引入了大尺度景观格局指数(香农均匀性指数和蔓延度指数)和极端气候指数(极端高温日数、极端低温日数和极端降雨日数),构建了北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性评价体系,进而分析和探讨了该地区近13年的生态脆弱性时空变化格局和驱动机制。结果表明,北方半干旱荒漠草原生态区的生态脆弱性总体上属于中度脆弱状态,呈现自西向东递减的趋势。2000-2013年,北方半干旱荒漠草原生态区生态脆弱性呈现减小趋势。近13年北方半干旱荒漠草原生态区的生态脆弱性时空变化格局受GDP密度、气温、降水、地形等因子影响显著。这些为北方半干旱荒漠草原生态区的生态环境修复及保护提供重要的科学支撑。     

Territorial spatial vulnerability assessment based on PSO-BP neural network: A case study in Shenzhen,China

Studies on vulnerability, a fairly new research paradigm inspired by global environmental change, are expanding to support scientific decision-making for developing sustainable, resilient territorial space at the regional level. The goal of this research is to reveal the vulnerability of a human-environment coupled system and its interaction mechanisms amidst a changing environment. This study started with the vulnerability scoping diagram (VSD) conceptual model and built up a research framework of territorial spatial vulnerability according to the three structural elements of ecological protection, agricultural production and urban construction. Following the requirements for intelligent computing, we introduced particle swarm optimization and BP neural network learning algorithms to evaluate the vulnerability of Shenzhen's territory. We also introduced flow cytometry to analyze the mechanism of Shenzhen's territorial spatial vulnerability driven by human and natural forces. The results showed that the territorial spatial vulnerability of Shenzhen was low under various functional orientations. Among them, ecological protection-oriented territorial spatial vulnerability was high in the west and low in the east and followed an inverted U-shaped trend in the north-south direction. Agricultural production-oriented territorial spatial vulnerability was high in the east and low in the west, high in the north and low in the south. Urban construction-oriented territorial spatial vulnerability was high in the west and low in the east, high in the north and low in the south. Under the complex orientation of the gigantic human-environment coupled system, the vulnerability of territory was symmetrical and balanced in the north-south direction and fluctuated with an overall declining trend in the east-west direction. In vulnerability, ecological protection, agricultural production and urban construction systems independently accounted for 35.642%, 38.209%, and 26.149% of the territorial spatial vulnerability, respectively.     

长江经济带自然资本使用量的空间效应及影响因素

厘清区域自然资本的使用情况及其空间效应和影响因素,对实现区域可持续发展具有重要的理论和现实意义.本研究以2008-2018年长江经济带112个地级市为研究区域,利用三维生态足迹模型、探索性空间数据分析、空间马尔科夫链和空间面板杜宾模型,分析区域总体和分地类自然资本流量和存量占用量的空间效应和影响因素.结果 表明:研究期...     

中国城市空间形态的环境效应

中国城市需要更为紧凑的空间形态,但是城市空间紧凑性的环境效应并不十分清晰。采集城市管网设施指标、城市道路、交通设施指标、生态协同指标等建立环境因子指标集,选择标准化紧凑度指数NCI、标准化离散度指数NDIS、最大斑块面积指数LPI、景观形状指数LSI、平均形状指数SHAPE_MEAN、周长-面积分形维数PAFRAC等形态指标,运用统计分析的方法探索中国146座城市的空间形态的单因子环境效应、综合环境效应及环境效应的差异性。研究结果表明:(1)人均城市道路面积、供水管密度、排水管密度、万人拥有公交车辆、万人拥有出租车辆、人均公园绿地面积等环境因子与城市空间形态密切相关。城市紧凑度越高,城市管网系统密度越低,公共交通设施越少,人均公园绿地面积越少。城市形状越复杂,城市管网系统密度越高,公共交通投入越大,人均公园绿地面积越大。(2)综合环境因子与LSI呈中等强度的正相关(r=0.43,P0.01)。城市空间形状越复杂,城市资源环境相关设施总体投入越多。(3)在不同的紧凑及形状复杂性水平下,万人拥有公交车辆、万人拥有出租车辆、供水管道密度及综合环境因子的显著性差异再次表明城市越紧凑,交通越发达;城市形状越复杂,环境投入越多。本文研究证明了城市空间形态越紧凑、资源越是节约,紧凑型城市空间形态能够用于中国城市建设。     

内蒙古自治区干旱脆弱性评价

干旱带来的环境影响及经济损失,阻碍了地区的可持续发展。开展干旱脆弱性评价是合理制定区域规划与管理措施的前提条件。然而,国内目前鲜有以省或自治区为研究区域,以市级行政区域为尺度的自然-社会-经济耦合的干旱脆弱性研究。根据IPCC提出的干旱脆弱性评价模型,选取19个指标,在3个维度上（暴露度、敏感度和适应能力）对内蒙古自治区的12个盟市开展了干旱脆弱性评价。采用熵值法确定各指标权重,并用综合指数法和系统分类法计算干旱脆弱性指数并进行分类。研究结果表明,内蒙古自治区的干旱脆弱性呈现由东向西递减的趋势,与干旱脆弱性相关性最强的三个指标分别是第一产业GDP比例、人均可支配收入和第一产业从业人员比例。导致盟市干旱脆弱性的主要贡献因素为人口与人力因素和生态与水资源因素。减缓内蒙古自治区干旱脆弱性可以从加强草原保护建设和管理,合理规划盟市建设,减少人口的集中分布,调整产业结构,提供更多的非农牧就业岗位,加强职业技能培训,完善金融服务和医疗服务等方面入手,从而促进干旱区自然生态和社会经济的可持续发展。     

The weight of islands: Leveraging Grenada's material stocks to adapt to climate change

The building stock consumes large amounts of resources for maintenance and expansion which is only exacerbated by disaster events where large‐scale reconstruction must occur quickly. Recent research has shown the potential for application of material stock (MS) accounts for informing disaster risk planning. In this research, we present a methodological approach to analyze the vulnerability of the material stock in buildings to extreme weather events and sea‐level rise (SLR) due to climate change. The main island of Grenada, a Small Island Developing State (SIDS) in the Caribbean region, was used as a case study. A bottom‐up approach based on a geographic information system (GIS) is used to calculate the total MS of aggregate, timber, concrete, and steel in buildings. The total MS in buildings in 2014 was calculated to be 11.9 million tonnes (Mt), which is equivalent to 112 tonnes per capita. Material gross addition to stock (GAS) between 1993 to 2009 was 6.8 Mt and the average value over the time period was 4.0 tonnes per capita per year. In the year following Hurricane Ivan (2004), the per capita GAS for timber increased by 172%, while for other metals, GAS spiked by 103% (compared to average growth rates of 11% and 8%, respectively, between 1993 and 2009). We also ran a future “Ivan‐II” scenario and estimated a hypothetical loss of between 135 and 216 kilotonnes (kt) of timber from the building stock. The potential impact of SLR is also assessed, with an estimated 1.6 Mt of building material stock exposed under a 2‐m scenario. We argue that spatial material stock accounts have an important application in planning for resilience and provide indication of the link between natural disaster recovery and resource use patterns.     

中国农作物生产碳足迹及其空间分布特征

基于中国1993—2013年的农业统计数据,采用生命周期评价、重心模型以及GIS等方法分析农作物生产碳排放及碳足迹的时序变化、碳足迹重心的移动轨迹、碳排放和碳足迹的空间分布特征以及影响碳排放的主导因素.结果表明: 研究期间,中国农作物生产碳排放量(GHGe)、单位播种面积碳足迹(CFs)和单位耕地面积碳足迹(CFc)均显著增加,而单位产量碳足迹(CFy)和单位产值碳足迹(CFv)显著减少.CFs重心一直分布在河南,且逐渐移向西南;CFc重心位于湖北或河南,并向西北方向移动;CFy重心位于陕西或河南,且整体移向东南;CFv重心始终在河南,并逐渐移向西南.GHGe和碳足迹存在显著的省域差异,GHGe具有南北低、中部高的特点,CFs是东西两翼高、中间低,CFc高值区主要集中在中部及东部沿海省份,CFy在西北-东南方向上表现为“高-低-高”,CFv在西北-东南方向上则是由高走低.农业生产过程中不同投入占农作物碳足迹的比例以化肥最为突出,化肥投入构成中以氮肥和复合肥所占比例较大.通过分析GHGe与各影响因素的关联度,得出化肥尤其是磷肥和氮肥、灌溉以及农田N₂O排放是导致GHGe显著增加的主导因素,并据此提出发展低碳农业的对策建议.     

中国省际碳足迹广度、深度评价及时空格局

借鉴三维生态足迹方法构建了碳足迹广度、深度测算模型,对吸纳碳排放所占用的自然资本流量、存量进行区分,核算了2000—2016年中国30个省(市、自治区)碳足迹广度和碳足迹深度,并对其进行空间关联性分析。结果显示:①中国碳足迹广度受碳足迹和碳生态承载力的综合影响,由0.173 hm~2/人升至0.329 hm~2/人又降至0.301 hm~2/人;碳足迹广度高值区集中于东北、西北和西南地区,其自然资本流量尚未完全占用,低值区集中于东部沿海和中部,其自然资本流量已不足以补偿碳排放。②2008年起中国碳足迹深度突破自然原长1,数值由1.04升至1.42又降至1.31;研究期内碳足迹深度始终处于自然原长1的有10个地区,高值区集中于东部沿海和中部,尤其是上海可达298.83,以存量资本耗竭为主且生态持续性弱。吸纳碳排放所占用的流量资本和存量资本存在地域互补性。③中国碳足迹广度、深度呈显著的空间正相关。碳足迹广度H-H集聚区分布于东北和西北,该类集聚有减弱趋势;碳足迹深度H-H集聚区主要分布于东部沿海且向中部扩散,该类集聚有增强趋势。通过引入碳足迹广度、深度两项指标对碳足迹的研究方法进行了深化和完善,在碳排放对生态环境影响规模的刻画和表达上取得了较优于传统碳足迹的评价结果。     

浙江三大城市群绿色发展效率时空分异及影响机理

提升浙江三大城市群绿色发展效率是浙江加快建成美丽中国先行示范区的重要途径之一.以三大城市群包含的41个县(市)为依托,以2000-2019年县域面板数据为样本,将超效率SBM模型与窗口分析及测度效率相结合,运用空间计量分析方法研究效率的空间分布及区域差异,并借助面板固定效应模型探索效率的差异化影响机理.结果 表明:研究...