黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济系统耦合态势

基于1938-2007年黄土丘陵区纸坊沟流域的调查资料,通过建立生态环境与社会经济综合评价指标体系和耦合模型,对该流域的耦合态势进行了分析.结果表明：研究期间,纸坊沟流域农业生态经济系统经历了经济系统对生态系统的初级再生阶段-消耗阶段-促进阶段-协调阶段以及生态系统对经济系统的初级响应阶段-滞后阶段-恢复阶段-协调阶段的耦合过程.依据耦合度拟合曲线及所划分的耦合类型,目前纸坊沟流域农业生态经济系统仍处于不断协调过程中,有望形成良性耦合态势.     

70年来陕西省纸坊沟流域农业生态经济系统耦合态势

"农业生态经济系统耦合"的研究与实践对于实现农业产业与资源相一致,建立持续、高效的农业生态经济系统具有重要的意义.耦合度可以阐明农业经济系统与农业生态系统互动关系,判定农业生态经济系统耦合态势.在分析陕西省纸坊沟流域农业生态经济系统耦合关系的基础上,参照系统科学等理论及相关研究结果建立了农业经济系统与农业生态系统耦合度模型,并计算和分析了该流域70a来的耦合度.结果表明,农业生态经济系统的耦合过程可以划分为4个阶段:Ⅰ.经济系统依赖生态资源进行原始化农业生产阶段;Ⅱ.农业生产掠夺式利用生态资源,生态系统供给能力不断减少阶段;Ⅲ. 农业经济系统与生态系统协调化发展阶段;Ⅳ.降低农业发展速度,促使生态系统重建阶段.纸坊沟流域从1938～2008年先后经历了第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段.目前处于第Ⅲ阶段,但在"系统发展"过程中已潜伏了越来越大的危机,到2018年系统耦合突破"协调"界限,"相悖态势"将明显表现出来.为此,纸坊沟流域必须调整产业布局,发展草畜产业,进行产业升级,优化产业结构,实现农业生态经济系统协调、持续发展.     

黄土丘陵区坡改梯生态经济耦合效应

坡改梯是黄土丘陵区提高农作物单产和控制水土流失的有效措施。基于坡改梯内生和外延效应的学术思路,构建了能定量刻画坡改梯生态经济耦合状况的数学模型;以位于黄土丘陵区腹地的延安燕沟流域为例,利用土地利用和数字地形等空间数据、作物产量和土壤侵蚀模拟数据以及监测和调查数据,定量评价分析了燕沟流域坡改梯的生态经济耦合效应。结果表明:地形坡度越大,坡改梯的生态经济耦合效应越显著;地形坡度5°和15°是两个重要阈值,5°以下不必进行坡改梯,5°—15°之间应作为坡改梯的重点对象,15°以上宜退耕还林还草。坡改梯使燕沟流域农耕地的生态经济耦合程度得到了显著提高,坡改梯前生态经济耦合指数为1.805t/100元,坡改梯后下降为0.853t/100元,下降幅度达52.73%。随着坡改梯和植被覆盖率的提高,流域的洪水径流量和输沙模数均大幅度下降。     

黄土丘陵区农业生态系统和经济系统的互动关系——以安塞县纸坊沟小流域为例

基于1938—2007年黄土丘陵区纸坊沟流域的调查资料,利用生态系统服务价值评估方法和生态足迹理论对该流域生态系统服务价值与生态足迹进行了测算,并分析了研究区农业生态系统与经济系统的互动关系.结果表明：1938—2007年,纸坊沟流域经历了3个阶段,即生态环境破坏-经济发展落后阶段（1938—1975年）、生态环境恢复-经济迅速发展阶段（1975—2000年）和生态环境保持良好-经济稳定增长阶段（2000—2007年）;该区生态经济系统的互动关系表现为“生态恶化-生态、经济相互调节、适应-生态、经济良性互动”的过程.     

黄土丘陵区纸坊沟流域植被特点与生态交错带效应

通过对纸坊沟流域植被特点的分析,阐述了森林草原交错带的边缘效应现象,形成机理和边缘效应的通道作用。并指出将交错带作为一个独立的分类单元不仅有助于解决黄土高原森林与草原的边界问题而且有助于对该区更进一步的深入研究。最后提出了交错带地区植被建设应注意的问题。     

农业生态经济系统耦合过程模型的建立及应用

基于"一般系统论中系统演化"的思想、"Thornes关于植被和土壤侵蚀耦合模型"等思路,构建了农业生态经济系统耦合过程的基础模型和扩展模型。通过该模型能够揭示农业"生态—经济"的互动过程、确定农业经济系统影响生态系统的临界点,这对于开发利用农业资源、制定农业生态经济系统可持续发展方案具有重要的现实意义。以纸坊沟流域20余年农业生态经济系统演变资料为基础,借鉴已有研究结果,通过对"模型"参数的计算,建立了反映纸坊沟流域不同情境下农业生态经济系统耦合过程模型,结果表明:按照农业生态经济系统现状演变轨迹,农业生态系统自我调节的临界点为en(t)=1.22×el(t);如果继续完善系统循环,强化"林草资源-畜牧业"链网,在生态系统阈值范围内可增强经济系统功能;如果停止"退耕"而出现复垦,生态系统自我调节的临界点变为en(t)=0.69×el(t),单位生态系统功能减弱。为此,必须稳定退耕还林工程,促进农业资源合理、高效利用,加速产业优化升级,这样方能实现农业生态经济系统健康、持续发展。     

纸坊沟流域近60年来土地利用景观变化的环境效应

以黄土丘陵区纸坊沟流域为研究区 ,对该流域近 6 0 a来的土地利用景观变化的环境效应进行了较为系统的分析研究。结果表明 ,流域环境与土地利用景观变化密切相关。随着由林草植被占优的景观格局演变为由坡耕地占优的景观格局 ,流域环境状况逐步恶化 ,并在 195 8年达到最低点。 1975年后 ,随着流域治理工作的开展 ,林草植被在景观中的优势度得以逐渐恢复 ,并经历了 1995年的较为均衡的过渡阶段后 ,持续增加并重新恢复了其在景观中的优势地位。流域环境状况逐渐恢复乃至接近1938年植被未被破坏时的水平。社会经济环境因素的变化表明 ,生态环境建设不仅仅是单纯的林草植被恢复与重建的过程 ,而是一个生态和社会经济环境相互促进并有机发展和提高的过程。     

黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济系统耦合过程分析

农业生态经济系统耦合指农业生态系统与农业经济系统按照其固有的互动关系,在人类适当干预和调控下所形成的有机统一体,其耦合态势可以依据农业资源与农业产业之间的循环链网结构予以表示.纸坊沟流域农业生态经济系统经历了“系统耦合→系统相悖→系统耦合→高层次上系统局部相悖”的过程,流域中农民的需求、国家宏观政策、经济手段和行政手段对农业生态经济系统耦合态势的调控和干扰是引起这一变化的主要因素.针对纸坊沟流域农业生态经济系统耦合过程中存在的问题,今后应建立以林草及其相关产业为中心的耦合体,建设农业生态经济系统优化耦合模式.     

黄土丘陵区县南沟流域生态恢复的生态经济耦合过程及可持续性分析

生态恢复不但是自然和技术过程,更重要的是经济过程,生态经济耦合是生态恢复成败及能否持续的关键。综合应用经济学、能值和生态足迹分析工具,系统研究了黄土丘陵区县南沟流域生态恢复过程中的生态经济系统演变过程及其特征,旨在探索生态可持续的经济社会发展机制。结果表明,2000—2005年流域产业结构及其多样性显著改善,生产力显著提高并跨越低水平进入高水平发展阶段,农民的生活状况已经由温饱逐步迈向小康水平。基于能值的生态经济耦合分析结果显示2002～2005年流域环境负载率（ELR）下降,持续性指数（ESI）增加。生态足迹结果显示流域2000年和2005年的生态盈余分别为0．03hm^2和0．239hm^2,新指标万元产值生态足迹（EFprod）分别为53．5hm^2／万$和33．6hm^2／万$,生态压力指数（EFPI）分别为0．980和0．838,流域处于弱可持续状态。上述结果显示生态恢复提高了流域资源利用和转换效率,环境负载率下降,人类经济活动对生态生产性有效空间的占用减少,可持续性提高。研究结果表明生态恢复是黄土丘陵区实现生态经济良性耦合、协调发展的基本途径。     

基于评价指标为潜变量背景下的纸坊沟流域水土保持技术评估

基于生态技术属性、应用、实施效果以及其特征表现为潜变量的现实,以潜变量为背景,构建了两种情境下的指标体系,在纸坊沟流域对两种情境下的指标体系进行验证,两种情境下的评估结果与均现实相符。水土保持技术选择、应用过程以及技术体系之间的互动关系直接涉及到的是潜变量,为了精确揭示水土保持技术的本质、明确纸坊沟流域水土保持技术应用过程及水土保持技术体系,基于课题"生态技术评价方法、指标与评价模型开发"的相关研究成果以及2018年5月农户调研资料,构建了包括技术成熟度、技术应用难度、技术相宜性、技术效益以及技术推广潜力在内的5个一级指标、技术完整性等在内的14个二级指标的水土保持技术评价指标体系,并对各指标进行解释,得到评判标准。采取一二级指标相互印证的方法对安塞县纸坊沟流域水土保持技术进行评估,结果表明:纸坊沟流域3个阶段水土保持技术综合得分分别为:0.5399(0.5191),0.6724(0.6628),0.7866(0.7748)(括号内为基于二级指标的测算结果)。流域内水土保持技术及其应用综合效果不断提升,动因为:水土保持技术体系不断优化,水土保持技术选择与应用的要素的耦合度不断提升,并与农户理念趋近。     

Land eco-security evaluation in the Shule River Basin during 2005–2014 in Gansu Province,China

The Shule River Basin is an ecologically fragile area in arid zone. To understand the state of land eco-security, the Environment-Economic-Society model was applied to build a land eco-security evaluation index system in the Shule River Basin. An entropy-weighted and matter-element model was built for eco-security evaluation from 2005 to 2014. Principal component analysis was used to quantitatively study the limiting factors of land ecological security. The result showed: the direction of development of the state of land eco-security in the Shule River Basin from 2005 to 2014 was characterized by “unsafe (No₄) → safe (No₁),” and presented an upward trend. The land eco-security status during 2005–2007 was in the “Unsafe” state and the state changed to “Critical Safe” in 2008–2009, “Safer” in 2010–2011, but “Safe” in 2012–2014. The key factors that affected land eco-security in the Shule River Basin were Per Capita Arable Land, Forest Cover Rate, Per Capita Water Resources, Water Production Modulus, the Tertiary Industry Output Value, and GDP Ratio and Water Consumption. Among them, Forest Cover Rate and Water Production Modulus had the greatest impact, with principal component loads of up to 0.973 and 0.968, respectively. The result of this study is expected to serve as reference and support for the conservation and management of Shule River Basin to ensure sustainable development.     

生态用地空间稳定性及其格局分析——以咸阳市为例

生态用地是生态空间规划与生态保护的最核心土地利用类型集合。利用生态用地指数及空间统计学方法，对陕西省咸阳市2000-2010和2010-2020两个时段的生态用地空间稳定性的数量与格局特点进行了分析。结果表明：（1）稳定性生态用地的空间分布呈现了北部数量多、中部数量少、南部关中平原极少的空间格局；在2000-2010和2010-2020两个时段，其面积从266935.14hm²增加到了275851.17hm²。（2）在2000-2010和2010-2020两个时间段内，全市的生态用地稳定性指数基本上都维持在26%-28%之间，其中以黄土丘陵沟壑区最高，在43%-45%之间，黄土台塬在14%-15%，关中平原区都在0.2%以下。（3）从生态稳定性指数的动态来看，20年间全市平均增幅为0.87个百分点，其中以黄土丘陵沟壑区增幅最大，后10年比前10年增加了1.61个百分点，关中平原区增加了0.02个百分点，只有黄土台塬区降低了0.15个百分点；生态用地稳定性指数的分级结果表明，其总体呈现低稳定等级区域在减少，而中、高稳定等级区域在扩大。（4）生态用地稳定性指数的局部空间自相关分析表明，整个市域以高-高聚集区和低-低聚集区为主，其市域面积占比区间分别为48%-49%和47%-48%，前者主要分布在北部的黄土丘陵沟壑区，后者主要分布在南部的关中平原区和中部的黄土台塬区。热点分析结果表明，具有统计意义的冷点空间主要分布在南部的关中平原区和中部黄土台塬区，而热点空间则以北部的黄土丘陵沟壑区为主，仅在该区域的东南角有极小部分属于冷点区域。     

基于遥感信息的黄土高原主要灌溉农业分布区生态安全特征

生态安全是区域经济社会可持续发展的重要保证。本研究基于2000—2018年间的遥感数据,系统分析了黄土高原4个主要灌溉农业分布区(银川平原、河套平原、汾河谷地和渭河平原)植被覆盖度(FVC)和遥感生态指数(RSEI)的变化特征。结果表明: 2000—2018年间,研究区FVC整体呈下降趋势,但4个不同灌溉农业分布区FVC变化趋势各异。研究区RSEI整体呈下降趋势,其中,银川平原和渭河平原的RSEI下降明显,分别下降0.06和0.07,河套平原的RSEI无明显变化,而汾河谷地的RSEI整体呈上升趋势。4个区域中,银川平原、汾河谷地的生态稳定性较差,河套平原的生态环境较稳定,而渭河平原的生态环境持续退化。研究结果对区域生态环境保护和农业可持续发展具有重要意义。     

基于土地利用变化的黄土丘陵区生境质量时空演变特征——以榆中县为例

生境质量是生态系统服务水平的重要表征,是区域生态安全保障和人类福祉提升的关键环节,评估土地利用变化引起的生境质量时空演变可为区域生态保护和土地管理提供科学依据。以典型黄土丘陵区县域——榆中县为例,基于Arc GIS平台和InVEST模型探讨了该县1995、2005和2015年生境质量空间格局及其演变特征。结论如下:(1)研究区土地类型和景观格局变化明显,主要土地利用变化是耕地转向建设用地和林地,以及草地和耕地之间的相互转变,这些变化导致景观异质性增强和破碎度上升。(2)生境质量空间格局一直表现为"南部高、中部居中、北部低"的态势。生境质量上升区域主要在北部,原因是"退耕还林"及"生态北山"工程的实施使得林地面积增加,下降区域主要在中部,主要是由建设用地扩张占用耕地造成的。(3)生境质量热点以及"H-H"型聚集区主要位于南部山区,而冷点和"L-L"聚集区主要位于北部黄土丘陵区,2015年生境质量空间集聚程度较1995年有所增强,"H-H"聚集区增加0.68%,"L-L"聚集区增加0.67%。对该类型区域生境质量优化提出了相应的政策建议。     

广东省生态安全状态及趋势定量评价

为研究区域生态安全在不同时期的动态变化及发展趋势,在国内外已有的研究基础上,根据压力-状态-响应模型框架,提出了一套完整的区域生态安全水平度量的指标体系和基于熵权法赋权的综合指数评价方法,从时间尺度上（1990～2004年）对广东省生态安全进行定量评估和动态趋势分析.结果表明,广东省生态安全综合指数从1990年的0.125增加至2004年的0.402,生态安全整体水平呈逐年上升趋势,但发展过程中存在的问题是区域生态压力在不断加大及生态安全现状水平仍处于“较不安全”状态.对广东省环境规划的实施效果进行预测评估,得出在实现环境目标的情景下,2010规划年和2020规划年的生态安全综合指数将分别达到0.533（临界安全）和0.691（较安全）.评价方法简单直观,评价结果客观合理.     

基于土地多功能的黄土丘陵沟壑区生态保护与发展情景评估及多主体模拟

黄土高原丘陵沟壑区生态环境脆弱,近几十年生态保护工程的实施带来显著的生态恢复效果,也对农户的生计策略与区域粮食安全产生了影响。刻画生态脆弱区人-地系统复杂响应过程,可以为区域可持续的土地利用管理模式提供依据。研究从土地多功能出发,着眼于黄土丘陵沟壑区河谷川地、梁峁区域、黄土塬地、土石山地以及城郊区域等不同的典型地貌类型与代表区域,采用多层次利益相关者参与式的评估框架,以农户的耕地利用行为及生态工程影响与未来发展为切入点,设置惯性发展情景、发展优先兼顾生态情景、农业优先兼顾生态情景以及生态优先兼顾发展情景,构建多智能体模型对区域土地利用与土地多功能的时空变化开展模拟。主要结果表明：(1)生态优先兼顾发展情景综合影响最高且对各维度影响相对均衡,而农业优先兼顾生态情景对区域土地的经济维度的功能和社会维度具有更为明显的提升效应;(2)根据土地多功能空间变化模拟结果,区域土地利用破碎化明显且耕地的撂荒对全域土地多功能均表现出明显的限制作用,农业优先兼顾生态情景中土地功能发生下降的面积最少;(3)发生土地功能下降的区域主要分布在土地质量较差、坡度处于5—15°范围内、地形起伏度较大以及距离道路较远...     

快速城市化区域生态安全的空间模糊综合评价——以广州市为例

随着经济的快速发展,城市生态安全状况令人担忧。进行城市生态安全评价,了解城市生态安全状况成为城市生态建设、改善和提高城市生态安全状况的前提。基于TM遥感数据以及GIS平台,构建评价指标体系,采用空间模糊评价方法进行生态安全的空间综合评价,进而分析其时间与空间变化。生态安全空间分布图及其属性的统计结果表明,整体上讲,广州市生态安全等级为一般,并且随时间推移,生态安全状态比较稳定,但是在1995年受到较大的破坏;不同区域之间生态安全的对比分析显示,广州市生态安全的城乡差异明显,中心城区生态安全状态堪忧;将研究结果与作者早已经完成的同区域基于统计数据的生态安全评价分析结果进行趋势对比,二者显示出一致性,表明基于格网的空间模糊综合评价方法用于生态安全评价是可行的,研究的设计也是合理的,但是这种空间综合评价方法却具有传统方法不具备的优点：不仅具有可视化的表达效果,还有利于不同范围大小区域之间的对比研究。