长江三角洲城市群“三生”功能耦合协调时空分异及其影响因素

长江三角洲城市群是中国城市化水平和经济发展水平最高的城市群，其"三生"功能问题和矛盾日益凸显，"三生"功能耦合协调分析是国土空间规划及区域可持续发展的基础。以长江三角洲城市群为研究区，从农业生产、非农业生产、生活水平、生活保障、生态压力和生态保障六个方面筛选31项指标构建"三生"功能评价指标体系，采用熵权法和AHP法组合确定评价指标权重。并引入耦合协调度模型，以2000-2019年为研究时段进行"三生"功能评价及其耦合协调度分析，并运用面板数据模型和Robust回归分析影响研究区"三生"功能的主要因素。结果表明：（1）研究区2000-2019年间生产、生活、生态功能整体上稳步提升，其中，生产功能东西部发展优于中部，低值区缩减；生活功能东部优于西部，南部优于北部；生态功能随时间呈现由西南部到东南部最优的变化特征。"三生"功能总体表现为"东部优于西部，南部优于北部，东南部发展最优"格局，空间差异明显；（2）生产-生活严重失调城市占比由23.08%缩减为0，基本协调城市占比由11.54%提高到46.15%，中度协调城市占比由0提高到53.85%，耦合协调性提高显著；生产-生态中度失调城市占比由57.69%降为4.8%，基本协调城市占比由19.23%提升为88.46%；生活-生态耦合严重和中度失调城市占比由有到无，中度协调城市占比由0提升为88.46%，上海市升为高度协调城市；生产-生活-生态功能耦合协调度逐步提高，在空间上呈现东部、东南部为主要高值区，沿海优于内陆的分布格局；（3）地均农业机械总动力、地均固定资产投资、城镇常住居民人均可支配收入、草地面积、绿地覆盖率等因素对研究区"三生"功能耦合协调发展起到了巨大的推动作用，而农村常住居民人均可支配收入对"三生"功能耦合协调起到了限制作用。研究结果能为其社会经济稳定发展与国土空间资源利用可持续发展提供参考依据。     

福建省生态环境与高质量发展耦合关系及驱动机制

研究生态环境与高质量发展耦合关系时空演变及驱动机制，对实现可持续发展、构建生态文明体系和建设美丽中国具有重要意义。综合构建了生态环境-高质量发展指标体系，运用耦合协调度模型、空间马尔科夫链和BP神经网络-地理加权回归组合模型，系统探讨2005-2020年福建省生态环境与高质量发展耦合关系的时空演变及驱动机制。结果表明：（1）研究期间，福建省生态环境指数整体稳定，而高质量发展指数呈现先降低后上升的变化趋势，二者在空间上的组合关系整体呈现错位特征。（2）福建省县域生态环境与高质量发展指标之间的耦合关系呈先降低后上升的趋势，且呈现明显的空间异质性。（3）协调发展和绿色发展是驱动生态环境质量提高的关键因素，其影响程度呈"圈层式"空间分布特征。     

珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调发展研究

探究科技创新与生态环境之间的耦合协调关系,是当前我国高质量发展过程中亟待解决的关键问题。通过探讨科技创新与生态环境的耦合协调机制,构建两者的综合评价指标体系,借助物理学耦合协调度模型定量测算2007-2018年珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度,并对其时空演化特征进行探讨分析。结果表明:珠三角各市的科技创新综合指数与生态环境综合指数均呈现不断上升的趋势,且两者耦合度、耦合协调度也呈现出由低水平向高水平的演进特征。在空间分布上,珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度呈现出以珠江入海口城市"广深佛莞"为中心,向两侧递减的空间格局。在作用类型上,珠三角多数城市在2007年的科技创新能力起到明显地滞后作用,但随着时间的推移,城市创新能力不断增强,与生态环境之间达到基本协调,甚至高级协调水平;而肇庆市发展相对缓慢,仍处于"基本失调-科技创新受阻型"。以区域高质量发展为引领,通过加大创新要素投入、控制污染物排放、合理布局生态用地等方法提高生态创新,有助于未来珠三角实现科技创新与生态环境协调可持续发展。     

陕北安塞县生态与经济系统耦合协调发展

协调生态环境与社会经济的均衡发展,是实现县域可持续发展的重要因素。以延安市安塞县为对象,基于社会经济与生态环境的数据,构建安塞县社会经济系统与生态环境系统的指标体系,利用熵权法计算社会-经济-环境综合评价指数,在此基础上利用耦合协调度模型、剪刀差方法和耦合度模型分析了社会经济系统与生态环境系统的耦合协调状态、发展速度差异以及耦合度演变趋势。结果表明:1996—2013年间,安塞县社会经济系统综合评价指数稳定上升,自然生态系统综合水平呈现波动下降趋势,前者发展速度总体上快于后者;耦合协调度指数由0.33增长至0.59,反映了该区域社会经济与生态环境的关系不断改善,较好地实现了二者的协调;剪刀差在0. 032水平范围内波动上升,说明二者发展趋势之间的差异逐渐增大;安塞县社会经济与生态环境的耦合度分布于45°β90°范围内,二者处于协调发展阶段,耦合度β表现为先下降后上升,说明经济与环境之间的矛盾开始显露。研究表明,安塞县应着力加强生态建设的固基和推进作用,缓解社会经济和生态环境的矛盾,实现二者的协调发展。     

河西走廊城镇化与资源环境承载力的动态耦合及空间格局

城镇化和资源环境承载力耦合的时空演化是生态、地理、经济社会学等研究的重要内容之一,对促进城镇的可持续发展具有重要意义。为研究县域尺度上河西走廊城镇化与资源环境承载力协调度的空间分布格局,基于核密度分析、探索性分析、时空数据模型等方法,对该区域城镇化和资源环境承载力协调度的空间异质性及其动态演进过程进行了研究。结果表明:2000-2018年,河西走廊城镇化与资源环境承载力的协调度呈先递减后升高趋势,协调度峰值在0.35~0.42,现阶段仍以不协调为主;区域城镇化与资源环境承载力协调度的空间分布不均衡,西北高东南低,存在空间集聚和空间自相关现象,热点主要分布在酒泉-嘉峪关等传统工业区,冷点主要分布在东南部的武威区域;区域城镇化与资源环境承载力协调度主要受环保治理投入、产业结构和开发效率等因素的影响。河西走廊城镇化与资源环境承载力协调发展格局及其演化机制的研究对促进该地区城镇化与生态环境协调发展、实现丝绸之路经济带城镇可持续发展具有重要意义。     

中国县域碳汇时空格局及影响因素

以全国1300个县级行政单位作为研究对象，利用全国县域尺度土地利用数据和社会经济数据，核算了1990-2015年间中国县域碳汇总量，并结合标准差椭圆、空间自相关、冷热点分析和地理加权回归分析方法，探析中国县域碳汇的时空分异特征及影响因素，旨在为优化国土空间开发格局，实施差异化减排路径及推动生态文明建设提供参考。研究表明：（1）时空变化上，1990-2015年中国碳汇总量呈波动下降趋势，由13307.79×10⁴t下降至13198.27×10⁴t；林地为主要碳汇类型，其余碳汇类型比例结构基本不变；在空间分布上，中国县域碳汇呈现"西部 > 东北 > 南部 > 中部"的"西高东低"格局。（2）在空间分异和聚集上，碳汇空间分布中心向西南移动，分布范围呈收缩态势，西南地区对整体碳汇空间格局影响作用加强；1990-2015年中国县域碳汇总量的冷热点集聚程度呈现波动稳定特征，空间集聚程度呈现高值与低值聚集，高-低区域零星分布的特征。（3）从影响因素分析来看，2015年经济发展、产业结构、土地利用程度对碳汇产生影响并存在空间异质性。建议通过合理规划县域非建设用地的土地利用方式、差异性制定各区域内策略、控制建设用地规模等方式达到县域的低碳发展。     

基于耦合协调度模型的黄土高原生态环境质量测度及预测

生态环境质量评价作为生态文明建设的基本依据,对于积极适应气候变化、合理开发及保护生态环境等具有重大意义。本文以生态环境脆弱的黄土高原为研究区,基于植被覆盖度、地形位指数、人口密度等数据反演资源环境承载力,以MODIS数据和土地利用数据表征生态弹性限度,分析2000—2020年研究区资源环境承载力与生态弹性限度的演变特征,利用耦合协调度模型综合表征区域生态环境,通过标准差椭圆方法探究协调度的重心变化及转移路径,并在此基础上利用粒子群优化的Elman神经网络对生态环境的未来趋势进行预测。结果表明：2000年以来黄土高原资源环境承载力呈现东南高、西北低的分布格局,呈指数缓慢上升趋势(0.0625 a^-1),生态弹性限度与该区域土地利用格局呈高度一致,指数波动上升但整体水平低;黄土高原生态环境耦合协调度从轻微失调阶段转变为初级协调阶段;黄土高原生态环境协调发展度的重心向东南偏移,且呈现东北-西南方向向心聚集,西北-东南方向空间发散的趋势;预测发现,2030年各市(自治州)资源环境承载力-生态弹性限度系统耦合协调度将稳步上升,这表明未来黄土高原的生态环境质量将逐步趋于协调,...     

西北区域城镇化与资源环境承载力协调发展的时空特征——以兰西城市群为例

城镇化与资源环境协调问题是推动区域社会经济发展的关键问题之一。本文着力构建城镇化与资源环境承载力评价指标体系,运用熵值法和协调度模型测度2005—2017年兰西城市群地区城镇化与资源环境承载力协调度的时空格局特征。结果表明:兰西城市群城镇化综合指数时间上呈持续上升趋势,其中社会城镇化贡献份额逐渐增大,空间上出现"极化"发展模式,兰州和西宁两大核心城市与周围县区差距显著;资源环境承载力综合指数呈波动上升态势,资源环境绩效水平有待提高,其空间上表现出东高西低的分布状态,基本与地形分布相符;从协调类型上看,城镇化与资源环境承载力协调度在0.4～0.5,处于濒临失调状态,且协调度空间集聚特征较明显,协调区域集中于兰州、西宁两大省会城市及周围部分县区,失调区域则集中于城市群南部和西部县区。研究结果可为兰西城市群地区城镇化与资源环境承载力协调有序发展提供参考。     

国家重点生态功能区生态-经济-社会系统耦合协调的动态演化——以新疆阿勒泰地区为例

探究国家重点生态功能区生态-经济-社会系统耦合协调的演化特征，对实现可持续发展目标、建设美丽中国有重要意义。运用耦合协调模型、剪刀差方法、耦合度模型以及VAR模型对2007—2019年阿勒泰地区EES系统耦合协调度的动态演化进行分析。结果表明：(1)2007—2019年阿勒泰地区整体耦合协调度呈现不断上升趋势，由2007年的中度失调(0.271)向2019年的轻度失调(0.371)演进，生态系统与经济系统、社会系统的发展水平呈现“X”型变动趋势，经济系统与社会系统持续上升，而生态系统略微下降。(2)经济系统与社会系统、生态系统与社会系统演化速率的剪刀差在2014年以后出现较大幅度的波动，而生态系统与经济系统演化速率的剪刀差趋于稳定态势，生态系统与经济系统、经济系统与社会系统的耦合度呈现出由无序到有序的初始过渡。(3)由脉冲响应函数及方差分解可得，阿勒泰地区EES系统耦合协调水平的提升是三系统共同作用的结果，前期主要由社会系统、经济系统驱动，后期主要依赖生态系统的改善。研究表明：国家重点生态功能区应着重减轻经济系统对社会系统和生态系统的胁迫强度，进而实现三者的协同发展。     

城市群地区城市高质量发展与生态环境的交互协同作用——以成渝城市群为例

高质量发展与生态环境交互作用的研究是实现可持续发展和建设美丽中国的关键议题。选取成渝地区36个市县为研究单元，以2005年、2010年、2015年和2018年为主要研究时间节点。基于可持续发展和美丽中国理念构建成渝城市群高质量发展评价指标体系，借鉴压力-状态-响应模型构建生态环境质量评价指标体系，应用熵权法测度城市高质量发展水平和生态环境质量水平；运用耦合协调度模型测度二者的耦合协调关系；利用地理探测器和社会网络分析法分析各因子交互作用类型及强度。结果表明：（1）成渝城市群城市高质量发展与生态环境耦合度高，交互影响作用显著；耦合协调水平较低，以低水平耦合协调为主，呈现明显的双核心空间结构。（2）城镇化与生态环境两系统间的因子交互作用强于各系统内部因子交互作用，系统间的因子交互作用呈现显著的非线性增强，系统内因子以双因子增强为主，系统间存在较强交互协同效应，各子系统交互作用存在明显的"涌现现象"和"蝴蝶效应"。（3）生态环境系统在与城镇系统的交互作用中发挥主导作用，生态环境水平、生态环境压力为关键交互因子；资源禀赋、生态保护、资源消耗、环境水平、创新力量、文化传承等为主要子因子。研究深刻解析成渝城市群城镇化与生态环境的交互协同模式，以期为成渝城市群的高质量发展提供科学参考。     

A cross-scale model coupling approach to simulate the risk-reduction effect of natural adaptation on soybean production under climate change

This study establishes a procedure to couple Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) and China Agroecological Zone model (AEZ-China). This procedure enables us to quantify the effects of two natural adaptation measures on soybean production in China, concern on which has been growing owing to the rapidly rising demand for soybean and the foreseen global climate change. The parameters calibration and mode verification are based on the observation records of soybean growth at 13 agro-meteorological observation stations in Northeast China and Huang-Huai-Hai Plain over 1981–2011. The calibration of eco-physiological parameters is based on the algorithms of DSSAT that simulate the dynamic bio-physiological processes of crop growth in daily time-step. The effects of shifts in planting day and changes in the length of growth cycle (LGC) are evaluated by the speedy algorithms of AEZ. Results indicate that without adaptation, climate change from the baseline 1961–1990 to the climate of 2050s as specified in the Providing Regional Climate for Impacts Studies-A1B would decrease the potential yield of soybean. By contrast, simulations of DSSAT using AEZ-recommended cultivars with adaptive LGC and also the corresponding adaptive planting dates show that the risk of yield loss could be fully or partially mitigated across majority of grid cells in the major soybean-growing areas.     

中国南海北部不同岛屿植被与土壤的耦合协调发展度

植被和土壤是陆地生态系统两个重要的组成部分,二者相互影响相互促进,探明两者的耦合协调关系是生态恢复与重建的顺利实施的关键。基于中国南海北部大庙墩岛、涠洲岛、大汉三墩岛、甘蔗岛和蜈支洲岛等个海岛的典型植被群落植被土壤的全面调查和取样分析,建立10个植被因子和14个土壤因子的2级层次指标体系,采用层析分析法确定各因子的权重,构建5个海岛植被土壤耦合度和耦合协调度模型。结果表明,不同岛屿的植被土壤耦合度和耦合协调度模型并不完全对应,植被与土壤的综合指数在不同岛屿中也不完全一致,甘蔗岛的植被效应和大汉三墩岛的土壤效应最佳。中国南海北部5个岛屿的植被土壤耦合协调状况较好,均处于初、中级协调发展状态,且除甘蔗岛外处于植被土壤同步型。总的来说,由于岛屿远离内陆,人类干扰相对较小,在植被土壤长期的演替过程中,中国南海北部岛屿植被土壤耦合协调较好,在其恢复与生态重建时要注重提高植物多样性、抚育水平和土壤管理水平。     

绩效视角下中国生态文明建设的时空交互特征及耦合关系

从绩效视角研究生态文明建设的时空动态特征和耦合关系有助于理解生态文明建设的空间差异机理，对实现生态文明建设提质增效具有重要意义。运用非参数Kernel密度估计、LISA时间路径、时空跃迁和重心耦合等方法，从业绩和效率视角探究了2005-2017年中国生态文明建设的时空动态格局及其耦合关系。研究发现：（1）生态文明建设业绩和效率的整体空间非均衡性差异明显，生态文明建设业绩呈"单峰"演变分布特征，而生态文明建设效率呈明显的"双峰"分布特征。（2）生态文明建设业绩和效率的时空格局动态变迁路径差异显著，生态文明建设业绩局部空间结构和空间依赖方向上稳定性较强，具有协同与竞争并存的特征；而生态文明建设效率的局部空间结构和空间依赖方向上的波动性较生态文明建设业绩强，形成竞争主导型格局。（3）生态文明建设业绩存在路径依赖和空间锁定特征，而生态文明建设效率的类型转移相对活跃，路径依赖和空间锁定特征较生态文明建设业绩弱。（4）生态文明建设业绩和效率的重心趋于集聚，空间耦合关系不断增强。高绩高效型主要分布在东部沿海地区，青海、内蒙古和宁夏为稳定低绩高效型，而其他中西部省域多属低绩低效型。     

Net greenhouse gas balance in response to nitrogen enrichment: perspectives from a coupled biogeochemical model

Increasing reactive nitrogen (N) input has been recognized as one of the important factors influencing climate system through affecting the uptake and emission of greenhouse gases (GHG). However, the magnitude and spatiotemporal variations of N‐induced GHG fluxes at regional and global scales remain far from certain. Here we selected China as an example, and used a coupled biogeochemical model in conjunction with spatially explicit data sets (including climate, atmospheric CO₂, O₃, N deposition, land use, and land cover changes, and N fertilizer application) to simulate the concurrent impacts of increasing atmospheric and fertilized N inputs on balance of three major GHGs (CO₂, CH₄, and N₂O). Our simulations showed that these two N enrichment sources in China decreased global warming potential (GWP) through stimulating CO₂ sink and suppressing CH₄ emission. However, direct N₂O emission was estimated to offset 39% of N‐induced carbon (C) benefit, with a net GWP of three GHGs averaging ?376.3 ± 146.4 Tg CO₂ eq yr^?1 (the standard deviation is interannual variability of GWP) during 2000–2008. The chemical N fertilizer uses were estimated to increase GWP by 45.6 ± 34.3 Tg CO₂ eq yr^?1 in the same period, and C sink was offset by 136%. The largest C sink offset ratio due to increasing N input was found in Southeast and Central mainland of China, where rapid industrial development and intensively managed crop system are located. Although exposed to the rapidly increasing N deposition, most of the natural vegetation covers were still showing decreasing GWP. However, due to extensive overuse of N fertilizer, China's cropland was found to show the least negative GWP, or even positive GWP in recent decade. From both scientific and policy perspectives, it is essential to incorporate multiple GHGs into a coupled biogeochemical framework for fully assessing N impacts on climate changes.     

Cross-frequency and iso-frequency estimation of functional corticomuscular coupling after stroke

Functional corticomuscular coupling (FCMC) between the brain and muscles has been used for motor function assessment after stroke. Two types, iso-frequency coupling (IFC) and cross-frequency coupling (CFC), are existed in sensory-motor system for healthy people. However, in stroke, only a few studies focused on IFC between electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) signals, and no CFC studies have been found. Considering the intrinsic complexity and rhythmicity of the biological system, we first used the wavelet package transformation (WPT) to decompose the EEG and EMG signals into several subsignals with different frequency bands, and then applied transfer entropy (TE) to analyze the IFC and CFC relationship between each pair-wise subsignal. In this study, eight stroke patients and eight healthy people were enrolled. Results showed that both IFC and CFC still existed in stroke patients (EEG → EMG: 1:1, 3:2, 2:1; EMG → EEG: 1:1, 2:1, 2:3, 3:1). Compared with the stroke-unaffected side and healthy controls, the stroke-affected side yielded lower alpha, beta and gamma synchronization (IFC: beta; CFC: alpha, beta and gamma). Further analysis indicated that stroke patients yielded no significant difference of the FCMC between EEG → EMG and EMG → EEG directions. Our study indicated that alpha and beta bands were essential to concentrating and maintaining the motor capacities, and provided a new insight in understanding the propagation and function in the sensory-motor system.     

河南登封寒武系第三统张夏组核形石与遗迹化石的耦合变化

河南登封关口剖面寒武系第三统张夏组下部碳酸盐岩中发育了大量的微生物成因的核形石和后生动物遗迹化石。在野外和显微镜下对核形石和遗迹化石进行观察,并统计它们在地层中所占比例,表明核形石和遗迹化石存在着耦合关系。下部地层以发育凝块石和形状不规则、纹层不连续、代表一种低能弱搅动水体的Ⅰ型核形石为主,不含遗迹化石,表明此时微生物在海洋生态系统中占主导地位。中部地层则以发育浑圆形、纹层连续的Ⅱ型核形石和遗迹化石Planolites为特征;而且随水体能量的增强,Planolites丰度逐渐升高,核形石丰度逐渐降低;二者的丰度变化说明后生动物的存在对核形石的数量有一定影响,但未破坏核形石的生长条件。上部地层发育大量Thalassinoides和生物扰动构造,缺乏核形石;后生动物对沉积基底进行反复扰动,彻底破坏了原始层理以及微生物造岩的环境,核形石消失。可见,在张夏组沉积时期,微生物与后生动物以及环境之间存在着特殊的相互作用关系。     

Effect of chemical modification of amino groups by fluorescamine on partial reactions of photosynthesis

4-Phenylspiro[furan-2(3H),1-phtalan]3,3′-dione (fluorescamine) was used to covalently modify amino groups of thylakoids. Subsequently its effect on parameters of energy transfer and phosphorylating activity was assessed. While electron transport, the extent of proton uptake, 515 nm change and 9-aminoacridine quench were relatively resistant to such treatment, the functions connected to coupling factor 1, namely ATP formation by acid/base transition, ATPase activity and photophosphorylation were affected much earlier. Photophosphorylation appears to be the most sensitive. The data are interpreted as indicating an involvement of free amino groups in energy transfer.     

A Biological Coupling Extension Model and Coupling Element Identification

Extenics is a newly developed interdisciplinary subject combining mathematics, philosophy and engineering. It providesuseful formalized qualitative tools and quantitative tools for solving contradictory problems. In this paper, extension theory isintroduced briefly and the primary applications of this theory and methods in bionic engineering research are discussed. Theextension model of biological coupling functional system is established. In order to identify the primary and secondary sequencingof coupling elements, the Extension Analytic Hierarchy Process (EAHP) was adopted to analyze the contribution ofeach coupling element to the coupling functional system. Thus, the influence weight factor of each coupling element can bedetermined, so as to provide a new approach for solving primary and secondary sequencing problem of coupling elements in aquantitative way, and facilitate the subsequent bionic coupling study.     

河西走廊山地-荒漠-绿洲复合生态系统耦合模式及耦合宏观经济价值分析——以肃南山地-张掖北山地区荒漠-临泽绿洲为例

应用合作对策理论提出河西走廊山地 -荒漠 -绿洲复合生态系统的 4个可行的耦合模式 ,在现有能值投入水平和科学管理力度下 ,4种耦合模式分别增加肃南山地 -张掖北山荒漠 -临泽绿洲动物生产系统和绿洲植物生产系统的宏观经济价值 3.6 7、4 .0 2、1.0 3和 4 .6倍。用能值概念和度量标准 ,以耦合后新增宏观经济价值为对策论中合作对策的特征函数 ,筛选出模式 是 4种耦合模式中的最佳策略组合即最优的耦合模式。该模式下 ,家畜对高山草地的压力减小 ,退化的山地子系统得以恢复 ,脆弱的荒漠子系统得到保护 ,绿洲种植业系统也因为家畜的加入、系统多样性提高 ,系统稳定性加强。研究方法避免了传统的纯货币评价分析方法对耦合产出所含环境资源评价的缺失 ,使得对耦合效应的评价值较为客观真实     

Dicationic phenyl-2,2'-bichalcophenes and analogues as antiprotozoal agents

A series of phenyl-2,2’-bichalcophene diamidines 1a-h were synthesized from the corresponding dinitriles either via a direct reaction with LiN(TMS)₂, followed by deprotection with ethanolic HCl or through the bis-O-acetoxyamidoxime followed by hydrogenation in acetic acid and EtOH over Pd-C. These diamidines show a wide range of DNA affinities as judged from their ??T_m values which are remarkably sensitive to replacement of a furan unit with a thiophene one. These differences are explained in terms of the effect of subtle changes in geometry of the diamidines on binding efficacy. Five of the eight compounds were highly active (below 6 nM IC₅₀) in vitro against Trypanosoma brucei rhodesiense (T. b. r.) and four gave IC₅₀values less than 7 nM against Plasmodium falciparum (P. f.). Only one of the compounds was as effective as reference compounds in the T. b. r. mouse model for the acute phase of African trypanosomiasis.