黄河流域城市群土地利用及生态效率时空演变分析

黄河流域城市土地资源的合理高效利用和生态环境的治理可加强其生态保护和高质量发展进程,有效测度城市土地利用及生态效率至关重要。基于随机前沿分析（Stochastic Frontier Analysis,SFA）模型测算黄河流域7个城市群59个城市的土地利用效率（Land Use Efficiency,LUE）、生态绩效指数（Ecological Performance Index,EPI）和生态效率（Ecological Efficiency,EE）,探究其时空变化规律并进行空间自相关分析。结果表明：对比分析非约束模型与约束模型的结果可知,加入生态变量后的LUE平均值增加4.43%。黄河流域城市群LUE年平均值为0.89,多数城市LUE呈增加趋势,空间上呈现出西低东高的分布特征;EPI大于0的城市占比90%以上,其对土地利用效率有正向贡献;城市群EE年平均值为0.62,在空间上呈现出西高东低的分布格局,并存在显著正向的空间聚集格局特征;EE与LUE呈U型关系变化,LUE随EE增大呈现出先降低后提升的变化趋势。未来黄河流域应提高资源利用强度,优化资源配置,深化城市群跨区域交流合作,注重城市生态效率提升,构建高质量发展大格局。     

中国县域森林生态安全指数——基于5省15个试点县的经验数据

生态安全与国防安全、经济安全、金融安全等已具有同等重要的战略地位,并成为未来社会经济安全的主要约束。森林作为陆地生态系统的主体,其安全程度将影响地球的生态平衡,并决定人类社会经济的可持续发展和未来资源的永续利用。基于森林生态系统与人类社会系统交互的内在机理,从森林生态的自身状态(生态状态指数ECI)与人类活动产生的压力(生态压力指数EPI)两个视角全面考量森林生态系统的安全程度,在此基础上提出森林生态安全状态—压力框架模型,最终设计了森林生态安全指数(ESI)的方法体系。为验证森林生态安全指数理论,本研究选取了5省15个县为森林生态安全评价试点县域,对其1999—2013年森林生态安全状况进行评价,以期为县域森林生态安全评价以及在空间和时间维度上的对比研究提供帮助。     

基于“三生空间”的土地利用功能演变及生态环境响应——以桂西资源富集区为例

分析土地利用功能演变及生态环境响应是区域"三生空间"划定和管控以及生态环境保护的重要依据。以桂西资源富集区为例,基于1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期遥感数据,构建"三生空间"土地利用主导功能分类体系,运用转移矩阵、重心转移和生态环境响应模型分析研究区20年土地利用功能演变特征及生态环境响应情况,结果表明:(1)研究区生态生产空间和生活生产空间面积呈上升趋势,生产生态空间和生态空间面积呈下降趋势。(2)生态生产空间重心转移距离最大,其次是生活生产空间重心,生产生态空间和生态空间重心转移距离较小。(3)研究区生态环境质量指数从1995年的0.6337持续降至2015年的0.6323,整体质量有所下降。(4)以林草地为主要地类的县域生态环境质量较高,重点矿产资源型县域和农产品生产基地生态环境质量较低,城镇化重点县域生态环境质量最低。     

效率视角下的省域生态文明建设评价研究

在界定生态文明概念的基础上,从省域层面入手,选取25个具有可操作性的评价指标,构建以国土空间优化、资源节约集约利用和生态环境保护为一级指标的生态文明建设评价指标体系,综合运用网络层次分析和集对分析等研究方法,定量研究我国省域生态文明建设绩效;在此基础上,将国土空间优化绩效、资源节约集约利用绩效和生态环境保护绩效作为产出指标,将就业人数、科学技术财政支出、节能环保财政支出作为投入指标,运用数据包络分析法测度各省(市)生态文明建设效率,分析指标投入冗余和产出不足情况,并修正评价绩效。研究表明:(1)规模效率低于0.6的省份共24个,占80%,规模效率不高是制约生态文明建设水平提升的重要障碍;(2)在生态文明建设投入冗余和产出不足方面,数值较高的省(市)在地理分布上具有明显的区域聚集性;(3)领先地区资源节约集约利用绩效平均分高达3.92,落后地区平均分仅为0.84,生态文明建设绩效的差异性在资源节约集约利用方面表现的尤为明显;(4)人口规模偏大、绿色生态空间建设滞后于经济发展、水资源利用效率不高是多数生态强省(市)的薄弱环节。     

京津冀特大城市群生态安全格局时空演变特征及其影响因素

京津冀特大城市群的快速发展显著提升了地区生活水平,但也对生态环境造成了负面影响。以2000—2015年京津冀城市群面板数据为研究样本,建立"压力-状态-响应(PSR)"城市群生态安全协同会诊指标体系,采用TOPSIS和灰色关联组合方法计量其生态安全综合指数(Comprehensive Index of Ecological Security,CIES),运用因子分析法提取关键因素,并通过多元线性回归方法计算上述因素对生态安全的影响程度。结果表明:(1)京津冀城市群生态安全指数已经达到了预警状态,呈现"北高南低,西高东低"的空间格局,亟需建立三地协同联防联控的生态安全防治机制;(2)2000—2015年京津冀城市群的生态安全指数呈小幅波动状态,规划与政策对城市群生态安全指数具有显著影响效应;(3)13地市生态安全指数的演变趋势存在显著的差异,承德、廊坊仍呈下降趋势;(4)城镇化、社会发展以及技术进步对京津冀城市群生态安全具有显著的正相关性,开发水平、经济发展以及生态病理度则呈负相关性。由此,需要划定并严守城市群生态保护红线,控制空间开发强度与速度,以遏制生态恶化;完善并落实京津冀城市群协同发展的规划体系与相应的配套政策支撑体系,以保障城市群生态安全稳定提升;控制经济发展速度,提升社会发展水平,构建城市群一体化社会服务保障体系;提升生态技术研发水平,加大生态空间保护与修复,以降低生态安全风险,保障城市群生态安全格局。     

旅游生态安全约束下张家界市土地利用优化

土地利用多以经济、社会和生态效益最大化为目标进行数量结构优化,很少对旅游生态安全约束下的土地利用进行空间结构优化,鉴于此,为提高旅游城市土地利用综合效益和改善生态环境,在旅游生态安全约束下,不仅对土地利用数量结构进行优化,而且实现了土地利用空间结构优化。以典型旅游城市张家界为例,构建旅游生态安全评价指标体系,运用灰色线性规划法中的Lingo模型求取旅游生态安全约束下的最优土地利用结构,并根据分布规则把优化后的数量结构配置在空间上,借助CLUE-S模型进行土地利用空间优化。结果表明:(1)2015年旅游生态安全综合指数为0.7394,旅游环境状况和旅游人文社会响应的安全度均比旅游资源环境压力低。(2)在数量结构优化下,林地、水域、建设用地面积增幅明显,耕地、草地和未利用地的面积有所减少,2025年旅游生态安全综合指数为0.8196,比2015年提高了0.0802,处于安全的状态。(3)在空间结构优化下,林地主要分布在桑植县和慈利县的山地丘陵区、武陵源区以及永定区南部;建设用地主要集中在慈利县、桑植县及永定区城区;草地主要位于桑植县和慈利县的山区以及武陵源区;耕地主要分布在慈利县和永定区的平原和丘陵地区;未利用地零星分布在慈利县、桑植县及永定区。研究结果可为张家界市土地资源永续利用和旅游生态安全建设提供规划指导和技术借鉴。     

生境质量对城镇化的时空响应——以长春市为例

生境质量是评价区域生态安全的重要指标,掌握其对城镇化发展的时空响应,有利于新型城镇化的深入推行。本研究基于土地利用数据,在综合利用空间分析及生态模型分析基础上,从网格尺度对长春市景观格局、生境质量及其样带进行时空特征分析,并进一步探讨生境质量在城镇化发展过程中的响应状况。结果表明: 长春市景观斑块密度、边缘密度及Shannon多样性指数低值多分布在西部平原地带,聚合度指数高值区则在市域东部及南部呈现片状格局。2000—2015年,长春市生境质量呈退化趋势且空间异质性显著,大致呈现出“东高西低”分布态势,建设用地扩张及交通基础设施建设对区域生境质量退化起到主导作用;不同样带内生境质量变化存在显著差异性,水域整体变化相对较小,而山脉、城市扩张及交通的变化频度及幅度处于较高水平。坡度及高程等自然因素基本塑造了长春市生境质量整体分布格局,而人口密度、国内生产总值、夜间灯光指数等城镇化要素与生境质量总体呈负相关关系。为缓解城镇化带来的生态压力、促进生境质量的回升,本研究提出防止大黑山脉林区滥砍乱伐、以生态手段修复生境退化地区,提升城镇建成区土地利用效率、促进城镇“精明增长”,设定丘陵地带耕地红线、加强生态基础设施建设等差异化发展策略。     

流域尺度土地利用与土壤类型空间分布的相关性研究

随着人类活动日益加强,土地利用变化及其驱动力研究已经成为国际地理学界研究的热点。但目前更多的工作侧重于研究人为因子,如人口增长、政策变化等因子对土地利用变化的影响,其实土地利用在宏观尺度上的变化一定程度上取决于自然环境背景,因此研究土地利用变化的自然环境背景特征对于进一步探讨土地利用变化的自然驱动力具有重要意义。土壤类型的空间分布在一定程度将影响土地利用的空间分布格局和变化过程。本文利用遥感、地理信息系统,通过选取景观格局指标,以于桥水库流域为例,研究了土地利用与土壤类型空间分布之间的相互关系。结果表明：(1)受人类活动干扰较弱的土地利用类型,如有林地、稀疏林地、灌木林地、其他林地和草地,主要分布在淋溶褐土、褐土性土以及棕壤地区;而与人类活动密切的土地利用类型,如山区旱耕地、丘陵区水田、丘陵区旱耕地和平原区旱耕地主要分布在淋溶褐土、褐土性土和潮土地区;(2)同类地区土地利用的多样性指数要比土壤的低。并且土地利用和土壤类型多样性均表现出明显的地形梯度效应,从中低山区、低山丘陵区、丘陵平原区到山间盆地区,土壤多样性指数从小到大有规律地变化。而土地利用类型多样性变化较为复杂,反映出人类活动对土地利用格局的影响较强,而对土壤类型的影响相对较小;(3)随着平均斑块面积的增加,流域多样性指数将呈下降趋势。土地利用多样性指数与流域总面积之间的相关性较差,但土壤多样性指数与流域总面积表现出的相关性较好;(4)土地利用类型与土壤类型之间,平均斑块面积上没有明显的相关关系,但在多样性指数之间存在着较好的相关性。土壤类型丰富多样的地区,土地利用的多样性指数也相对较高。     

武汉城市圈县域空间横向碳生态补偿研究——基于土地利用碳收支差异

认识和探讨区域土地利用碳收支并构建碳生态补偿模式,对于引导区域低碳协调发展、促进实现碳中和目标具有重要理论和现实意义。探究基于土地利用碳收支的碳生态补偿原理,并以武汉城市圈县域为实证研究对象,依据区域土地利用碳收支差异,在碳中和目标下估算城市圈各县(市、区)的碳生态补偿标准,明确碳生态补偿支付或受偿次序。结果表明：(1)研究期内城市圈各县(市、区)土地利用净碳排放空间差异显著。土地利用净碳排放呈现“西高东低,南北低中心高”的空间分布特点,且该空间分布特征逐渐强化;(2)武汉城市圈有14个碳生态补偿支付区,大多位于城市圈中部和西部地区,其中包括5个优先支付区、6个次级支付区、3个潜在支付区;(3)武汉城市圈有25个碳生态补偿受偿区,大多位于城市圈东部及外围地区,其中包括5个优先受偿区、9个次级受偿区、11个潜在受偿区,并针对不同类型支付和受偿区提出差别化的低碳发展对策建议。     

基于SWCI-NDVI特征空间的县域耕地地力遥感反演

利用遥感反演县域耕地地力状况,快速、准确、高效地实现耕地定级,是区域耕地资源利用与管理的客观需求。本研究以东平县为研究区,利用Landsat-TM卫星影像和耕地地力评价资料,构建以地表含水量指数(SWCI)、归一化植被指数(NDVI)为特征参量的水分植被地力指数(MVFI),进而优选得到最佳反演模型,并在县域空间上进行推广应用和精度验证。结果表明: MVFI与耕地地力综合指数(IFI)的相关系数为-0.753,能综合反映小麦长势、土壤墒情和地力水平,具有明确的生物物理意义;最佳反演模型为二次模型,反演精度较高;模型适用于县域耕地地力的反演,反演结果与地力评价结果的空间分布规律和均匀程度相似,高、中、低等级耕地的面积差均低于2.9%。本研究提出的基于特征空间理论的耕地地力遥感反演方法,可有效提高县域耕地地力的评价效率和预测精度。     

新疆城镇化与土地资源产出效益的空间分异及其协调性

通过探索性空间分析以及协调发展度函数对1995-2008年新疆城镇化水平和土地资源产出效益的空间效应及两者之间的协调发展程度进行了系统分析,得出结论:(1)新疆各县市城镇化水平和土地资源产出效益在空间上均呈现明显的空间集聚。总体而言天山北坡和南疆铁路沿线是城镇化和土地资源产出效益热点相对集中的区域。(2)从协调发展度来看,整体上呈现纺锤体结构,"弱者恒弱"的马太效应难以打破,南北疆城镇呈现不同的演变轨迹。(3)将新疆所有城镇分为同步协调型、城镇化滞后型、土地效益滞后型、逐步磨合型、低级协调型五种类型,其中同步协调型城镇较少,其他类型的城镇数量较为均等。     

黄河三角洲县域绿色经济效率的时空演变与驱动机制

综合测度黄河三角洲地区的绿色经济效率,可为实现黄河三角洲地区生态保护和高质量发展提供参考依据。本研究依托多源遥感数据构建了县域绿色经济效率评价体系,采用考虑非期望产出的Super-EBM模型对黄河三角洲县域绿色经济效率进行了综合测度,运用核密度函数估计等方法刻画了时空演变特征,最后利用系统广义矩估计法识别其影响因素。结果表明: 2000—2015年黄河三角洲县域绿色经济综合效率和纯技术效率呈现波动上升态势,规模效率呈快速提升后保持平稳的类“Γ”型趋势,综合效率的提升由规模-技术驱动向技术主导转变;黄河三角洲县域绿色经济综合效率和纯技术效率呈现由“俱乐部收敛”向“整体收敛”演进趋势,低效率县区对高效率县区形成“追赶效应”,规模效率趋向均衡平稳发展;绿色经济综合效率及其分解效率空间上形成中部高、两翼低的“山”字型格局,高值区集中于黄河三角洲岬角处和莱州湾沿岸,且高值区呈西北-东南向偏移的特征,黄河三角洲东西两翼形成低值塌陷区;产业结构、人口集聚水平、固定资产投资强度对绿色经济效率具有正向影响,人口城镇化率对绿色经济效率具有负向作用,绿色经济效率与经济发展水平之间存在明显的“环境库兹涅茨”效应。     

多维发展导向视角下江苏省县域生态效率差异化评价

提高生态效率是实现县域经济绿色发展的重要方式，在充分考虑江苏省县域经济发展合作共赢以及发展导向差异的前提下，遴选一产、二产、三产的增加值为关键指标并设置了3种不同的县域经济发展导向，采用权重约束的仁慈型交叉效率模型和Malmquist生产率指数测算了2015-2017年间江苏省32个县域在3种发展导向下的生态效率和生态全要素生产率，剖析各县域生态效率的差异性及其全要素生产率变动的驱动力，探寻各县域的差异化绿色发展模式。研究结果显示：（1）整体上看，江苏省县域总体生态效率水平较高，但同一地级市下辖的县域生态效率排名差距较大，且生态效率高的县域辐射效应不足。（2）从不同发展导向来看，县域平均生态效率值在绿色经济导向下最高，乡村振兴导向下次之，新型工业导向下最低；同时，同一县域在不同导向下的生态效率排名差异较大，隶属于乡村振兴类的县域最多，绿色经济类次之，新型工业类最少。（3）从动态分析来看，江苏省县域生态效率逐步提升，技术进步指数的增长是促进江苏省县域生态全要素生产率指数增长的主导因素，而绝大多数县域的技术效率变化指数保持不变或呈现衰退现象，表明分析期内江苏省县域生态技术效率未有所提升。     

基于生态区位系数的湖北省森林生态安全评价及重心演变分析

森林是地球生态系统中的重要组成部分,然而随着人类经济与社会的迅速发展,森林生态系统越来越脆弱,这会影响到人类的可持续发展,因此研究森林生态安全具有较强的现实意义。基于湖北省从1999年到2014年的面板数据,首先运用熵权法和模糊物元法计算出森林生态安全指数,然后结合气象类指标和地形类指标计算出生态区位系数,再用此系数来调整森林生态安全指数,还结合了Arc GIS软件和重心分析模型,得出如下结论:(1)生态区位系数最高的区域主要分布在湖北省东部和中部少数区域,最低的区域主要分布在湖北西部,而且生态区位系数与经济发达程度具有一定的耦合性;(2)从这16年间的森林变化来看,森林生态安全最差等级区域的县域增加了100%,反映湖北森林生态安全形势整体不太乐观;(3)丹江口市、松滋市的森林生态安全指数在这16年一直保持上升趋势;(4)森林生态安全重心在1999年至2007年间的迁移方向为从西北到东南;2007年至2014年从东往西迁移,移动速度较快。     

塔里木河流域相对资源承载力

基于改进的相对资源承载力模型,计算2000-2011年塔里木河流域的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力,并探讨塔河流域42个县市相对资源承载力的演变规律及空间差异。研究表明:(1)改进的相对资源承载力模型具有一定的研究价值,对于拓宽相对资源承载力评价模型的应用具有实践意义。(2)以新疆为参照区,塔河流域2000-2011年处于人口严重超载、经济非常富余或富余阶段。(3)与全疆相比,土地资源是塔河流域的相对优势资源,水资源是制约塔河流域人口、经济发展的相对劣势资源。(4)以塔河流域为参照区,流域内42个县市的相对资源人口承载力和相对资源经济承载力的空间差异显著。(4)依据相对资源人口、经济承载力的超载、富余状态将塔河流域42县市归为A、B、C、D 4种资源承载力匹配区,并总结其时序演变特点和发展策略。     

城市化对区域生态足迹供需的影响

基于1994-2003年吉林省生态足迹时间序列,建立了城市化水平与生态足迹、生态盈亏、生态足迹强度的关系模型.结果表明:吉林省生态足迹、生态盈亏、生态足迹强度与城市化率呈显著相关;生态足迹随城市化的发展由1994年的每人1.59 hm2增至2003年的每人2.23 hm2,主要受城市化率和第三产业比例的影响;建筑用地、草地和化石燃料用地生态足迹的变化较显著,建筑用地生态足迹变化的驱动因素以人均GDP和第三产业比例为主,草地和化石燃料用地生态足迹主要受居民消费水平的影响;源于居民消费水平的驱动作用,吉林省生态赤字渐趋恶化,从1994年的每人0.319 hm2增至2003年的每人0.923 hm2;草地和化石燃料用地生态盈亏的变化最显著;在经济结构和消费结构优化的驱动下,研究期间生态足迹强度从每万元4.14 hm2降至2.35 hm2,而且仍具有较大的降低空间.通过调整经济结构和消费结构,吉林省可以消除生态赤字、实现自然资源的供需平衡.     

长江流域产水功能对土地利用变化的响应及其驱动因素

长江流域产水功能是流域水生态平衡的重要组成部分,在生态安全防护上具有重要战略地位。产水量是指示区域水环境功能的重要生态指标,探讨长江流域土地利用变化对产水量的影响对于深化和揭示土地利用对水环境功能的效应有重要意义。研究基于多元统计方法与InVEST模型产水模块探讨了产水量对土地利用变化的响应模式,以及影响区域产水的驱动因素。结果表明：1.1990年至2015年,长江流域平均产水量呈西北低、东南高、中游>下游>上游的空间分布规律,子流域间的产水空间差异程度呈加剧趋势;2.从总产水量来看,洞庭湖、鄱阳湖和金沙江为主要贡献流域,贡献了总产水量的50%,且农用地与林地为主要土地贡献类型;3.由于长江流域土地利用结构和配置的转变,产水量的响应呈土地类型上的多样性,表现为农用地、草地、未利用地对产水变化具有正向协同效应,而林地和水域具有负向协同效应,建设用地对产水的响应不明显;4.影响产水功能的主要驱动力为建设用地、水域、人口密度、国民生产总值、降雨,农用地、植被覆盖、温度为潜在驱动力,未来长江流域产水功能的调控需要重视不同子流域间产水量的空间异质性与土地利用配置的协调性。     

泡桐属(Paulownia)花粉形态学的初步研究

泡桐属(Paulownia)花粉,均为近球形,具3(拟)孔沟,外壁外层有清楚的异胞网状雕纹,沟界极区明显。这些共同特征,说明泡桐属是一个种间亲缘极近的自然的属;其萌发孔类型,可作为泡桐属归入玄参科的证据之一。通过花粉形态的比较,对兰考泡桐、宜昌泡桐和建始泡桐的分类地位,提出了论证。     

近25年长江中游地区土地利用时空变化格局与驱动因素

长江中游地区(湖北省、湖南省和江西省)位于长江经济带中心,是我国"中三角城市群"所在地,也是国家"两屏三带"生态安全战略的重点区域,其土地利用变化受地理环境制约和社会经济发展的影响,也与未来区域可持续发展密切相关。根据1990、2000、2010和2015年Landsat TM遥感影像数据,采用景观格局分析、梯度分析及相关性分析方法,揭示近25年土地利用时空变化格局及其与社会经济因素的关系。研究表明:(1)研究区耕地与林地为主体景观,分别占30%、50%,建设用地占比3%,具有重要生态功能的土地利用类型(林地、灌木、水体、草地、果园)占比达67%。(2)沿中心城区-边缘区梯度,各土地利用类型表现出明显的空间特征,建设用地和耕地面积占比显著减小,破碎化程度增加,而林地呈整体化趋势。(3)近25年来,该区耕地、林地分别减少1.06%、0.49%,建设用地增加1.08%,整体景观破碎化程度加重、景观多样性升高;除林地外,其它地类变化均与社会经济因素(人口、农业人口、非农业人口、GDP、人均GDP、城市化水平、三大产业产值)显著相关。这些结果表明,与沿海地区相比,近25年长江中游地区土地利用变化较小,还有着较好的基于提供生态系统服务的土地利用基础;但生态保护任务仍然艰巨,需划定生态保护红线,保护优质耕地,控制城市扩展规模,加强生态廊道、节点的建设,增强区域景观生态功能,以便满足未来长江经济带可持续发展的需要。