中国人均生态足迹与生物承载力变化的EMD分析及情景预测

利用经验模态分解(EMD)方法分解并提取1961～2001年中国人均生态足迹与生物承载力变化的波动周期,建立具有周期性波动的非线性动力学预测模型,提出未来50a中国人均生态足迹和生物承载力变化的3种预测情景。结果表明:(1)40a来,中国人均生态足迹在波动中不断增加,具有明显的3.5a和8a两个波动周期;中国人均生物承载力在波动中不断减少,具有明显的2.7a和28a两个周期。(2)若一切照旧,即未来50a中国人均生态足迹与生物承载力保持过去40a的年均变化率不变,则人均生态足迹会持续上升,2050年达到3.391g.hm2;人均生物承载力持续下降,2050年降为0.490g.hm2;而人均生态赤字急剧拉大,2050年为3.024g.hm2,可持续发展形势非常严峻。(3)若缓慢变化,即未来20a中国人均生态足迹保持年均增长率1.195%、人均生物承载力年均减少率0.614%不变,则2025年人均生态足迹为1.849g.hm2、人均生物承载力为0.860g.hm2、人均赤字0.989g.hm2。(4)若人均生态足迹快速减少,即2025～2050年中国人均生态足迹年均减少率为0.996%、人均生物承载力年均减少率为0.614%不变,则2050年人均生态足迹为1.381g.hm2、人均生物承载力0.739g.hm2、人均生态赤字0.641g.hm2,但这需要中国经济发展和技术水平的极大提高、能源消费结构的多元化、居民消费意识和消费模式的快速转变、人民生活质量的极大改善。这样,中国的生态发展才有助于实现全球水平的生态可持续发展,在促进世界可持续发展的道路上起到积极的推动作用。     

舟山群岛新区生态足迹与可持续发展评价研究

基于生态足迹理论和计算方法, 对舟山群岛新区1993—2012 年的人均生态足迹、人均生态承载力和人均生态赤字进行计算分析, 并通过生态多样性指数和发展能力的计算, 对舟山群岛新区进行可持续发展评价研究。结果表明: (1)20 年间, 舟山群岛新区的人均生态足迹不断增加, 处于生态赤字状态且不断波动, 作为海岛型城市, 其生态承载力和生态赤字的大小受当年水质优劣和消费结构的影响。(2)舟山群岛新区目前处于不可持续发展状态, 但生态足迹万元GDP 不断减小, 说明其资源利用效率在不断提高。舟山群岛新区海岛城市背景特殊, 要通过水域环境的保护、改变能源消费方式等提高其生态承载力, 增强可持续发展能力。     

基于生态足迹的成都市可持续发展研究

近年来随着环境问题的不断恶化环境可持续发展面临严峻挑战, 而生态足迹方法作为一种区域可持续发展的定量度量方法, 在评价生态可持续发展和生态保护方面得到了广泛的应用。利用基于修正后的生态足迹模型并结合万元GDP生态赤字、生态协调系数, 分析成都市近8年来可持续发展状况。结果表明: 2008—2015年人均生态足迹呈现整体下降趋势, 年均减少3.64%; 人均生态承载力逐年下降, 年均减少2.29%; 人均生态盈亏一直处于亏损状态, 总体趋势向良好转变, 但本质上生态赤字却越发严重; 人均万元GDP生态足迹不断下降, 研究区资源利用率不断提高; 年均生态均衡系数为1.2415, 生态系统处于不稳定状态。成都市可持续发展形势十分严峻, 未来可通过提高生态承载力控制生态足迹, 从而提高可持续发展能力。     

土地利用驱动下的珠峰自然保护区生态风险研究

珠穆朗玛峰自然保护区是典型的高原生态脆弱区, 土地生态风险受土地利用驱动正处在不断变化的过程中, 脆弱的生态环境正受到严重威胁, 探究珠峰保护区典型脆弱区土地生态风险对保护区内生态系统健康发展有至关重要的意义, 研究结果有助于不同风险区土地管理政策的制定。以珠峰自然保护区岗嘎湿地为例, 运用RS、GIS技术, 通过计算土地利用动态度和运用马尔科夫转移矩阵模型(Markov)分析得出岗嘎湿地1988—2017年土地利用变化情况, 采用生态风险指数测算的方法分析土地利用驱动下的生态风险变化趋势, 对珠峰自然保护区合理开展土地利用、降低土地生态风险提出科学的对策和建议。研究的主要结论有: (1)岗嘎湿地土地利用以低覆被草地为主, 占总面积的50%以上, 土地利用变化主要表现为耕地、建设用地、水域的大幅扩张; 前期土地利用动态较大, 后期土地利用动态有所减缓; 土地结构动态表现在沼泽湿地和草地处在不断地相互转化中; (2)1988—2017年, 岗嘎湿地总体生态风险值(ERI)从0.064降至0.062, 较高风险和低风险区域分别减少了36.9%和30.4%, 其他等级风险区面积均有增加, 生态环境总体趋于好转, 但受耕地、建设用地不断扩张的影响, 局部地区呈现生态风险恶化; (3)生态风险对土地利用变化的弹性响应指数较高, 在空间上表现出一定的分异性, 土地利用变化对生态风险有明显的驱动作用。本文以珠峰自然保护区典型区域的土地利用生态风险评价结果为基础, 通过分区管理提出保育、修复、调控等对策, 为珠峰自然保护区通过合理利用土地达到降低区域生态风险, 维护区域生态安全提供理论支持。     

基于土地利用的粤港澳大湾区生态系统服务价值及承载力演变分析

研究粤港澳大湾区土地利用、生态系统服务价值及承载力的时空演变特征是优化大湾区生态系统管理、提升生态质量的重要依据。当前针对大湾区的土地利用变化过程、生态系统服务价值及生态承载力相结合的系统分析仍较少。系统研究了快速城市化背景下粤港澳大湾区的土地利用变化、生态系统服务价值及生态承载力变化。基于高分辨率遥感数据分析粤港澳大湾区1990-2015年土地利用变化及特征,采用当量法评估大湾区的生态系统服务价值,基于生态足迹法评估大湾区的生态承载力变化。结果表明：1990-2015年大湾区内建设用地增加,耕地、林地、湿地及未利用地面积逐渐减少;建设用地的增加主要来源于耕地、林地、水域及未利用地等的转化。伴随着剧烈的土地利用变化,大湾区的生态系统服务价值从1990年的6385.09亿元减少到2015年6183.89亿元,减少了3.15%。大湾区的生态承载力总体稳定,但由于消耗增加,整体呈现生态赤字,人均生态赤字达3.09 hm²。未来大湾区土地利用规划中,需加强自然资源保护,合理调整土地结构,实现经济和生态的可持续发展。     

基于改进三维生态足迹模型的洞庭湖区生态可持续时空演化研究

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊，也是中国重要的农产品主产区。科学评估洞庭湖区生态可持续状态，揭示其时空演化特征，对探究其生态可持续影响因素与作用机理，降低生态赤字具有重要意义。基于碳足迹与生态足迹理论构建了改进的三维生态足迹模型，填补了化石能源无法核算生态承载力的问题，同时调整了不同土地利用类型的参数因子。在对洞庭湖区25个区县进行可持续发展的动态评价分析中，计算了2000—2019年生态赤字、足迹广度与深度的时空分布特征。研究结果表明：(1)近20年来洞庭湖区的人均生态足迹增长速度远高于人均生态承载力，致使人均生态赤字在时间维度上不断增大，空间维度上呈湖滨向周边地区扩散的趋势；(2)洞庭湖区除林地之外的土地利用类型均存在自然资本存量的消耗，且表现为高生态赤字；(3)三次产业结构的分配、土地利用的变化、居民对生活质量的提高以及生态保护政策的有效实施等均会对洞庭湖区的可持续发展产生较大影响；(4)改进后的化石能源账户相较于传统账户的计算方法更能反映真实的碳排量与碳吸收量。研究以期为洞庭湖区土地利用、生态保护以及促进社会经济可持续发展提供科学参考。     

基于生态足迹的洪雅县生态建设评价

基于生态足迹理论, 通过对洪雅县人均生态足迹、人均生态承载力和人均生态赤字或盈余的估算, 按照全球标杆生态安全评价等级标准, 以可更新资源生态压力指数、生态可持续指数、生态占用指数、生态经济协调指数和可持续发展指数所构成的生态安全评价指标体系, 对洪雅县近10 年(2005-2014)来的生态安全状况进行评价研究, 结果表明: 洪雅县人均生态足迹具有振荡性下降趋势, 人均生态承载力有略微增长, 平均值在0.8 hm²·cap^-1 以下, 全县整体处于生态赤字状态。近10 年来该县, 可更新资源生态压力指数从0.46 下降到0.38, 属于很安全状态 ; 生态可持续指数逐年上升, 但值均<0.2, 从强不可持续状态转变为中不可持续状态; 生态占用指数介于1.01-2.00 之间, 属于稍富裕状态; 生态经济协调指数后期略有上升(从0.36 上升到0.43), 均<1.00,处于协调性很差; 可持续发展指数略有下降(从0.49 下降到0.43), 跨持续性稍好和较好两个等级。根据评价结果来看, 洪雅县应着力于生态建设、环境保护, 发展绿色农业、循环农业, 抚育林木, 实现洪雅县经济发展模式由粗放、消耗型向集约、节约型转变, 提高区域可持续发展能力。     

丘陵山区土地利用生态功能评价及结构优化

针对生态普遍脆弱的丘陵山区实施土地利用生态评价, 科学优化土地利用结构, 对维持良好稳定的土地生态功能、提高土地利用效率具有重要的现实意义。采用传统经典的生态足迹模型, 对西南丘陵区重庆市荣昌区近10年(2007—2016年)土地生态功能实施评价, 并选用多目标规划模型方法, 以土地生态赤字最小化为目标, 对全区土地利用结构进行了优化调整。研究结果表明: (1)近10年, 受土地利用不合理配置的扰动, 荣昌区人均生态赤字持续增长、人均生态承载力逐年降低, 生态赤字由2007年的1.77 hm2·人–1增加到了2016年的3.19 hm2·人–1, 年平均增长幅度为8.02%, 到2016年生态赤字是生态承载力的8.37倍, 土地资源利用呈现出压力较大、生态问题较多的状态。(2)土地利用结构优化会更好提升土地利用生态功能, 促进土地利用生态系统的良性稳定。基于土地生态赤字最小化目标, 经优化, 荣昌区生态调节功能较强的林地和草地面积增加10051.58 hm2, 耕地面积减少9181.64hm2, 城乡建设用地面积减少1379.86 hm2, 自然保留地减少45.44hm2。实现结构调整后, 区域生态承载力预测将提高22.58%, 人均生态赤字将减少0.07 hm2·人–1, 优化后的土地利用结构实现了全区生态、经济和社会效益的统一。     

中国1999年生态足迹计算与发展能力分析

可持续发展的定量评估是可持续发展研究的关键领域,其核心是确定人类的生存是否处于生态系统的承载力范围之内．新近提出和发展起来的生态足迹指标是一种测算人类对自然利用程度的新的综合指标,该方法通过将区域的资源和能源消费转化为提供这种物质流所必需的各种生物生产土地的面积(生态足迹),并同区域能提供的生物生产土地面积(生态承载力)进行比较,能定量判断一个区域的发展是否处于生态承载力的范围内．以中国和部分省(区市）1999年的统计数据为基础,对中国和部分省(区市)1999年的生态足迹计算结果表明,1999年中国的人均生态足迹为1．326hm^2,而人均生态承载力为0．681hm^2,人均生态赤字为0、645hm^2;分省的计算结果也表明大部分省(区市)的生态足迹超过了当地的生态承载力．生态赤字的存在表明,区域的经济社会发展处于一种不可持续的发展状态．同时,将生态足迹计算中得到的不同土地类型面积作为测算生态经济系统多样性的指标,测算了中国及部分省(区市)1999年生态足迹的多样性,并采用Ulanowicz的发展能力公式分析了各省的发展能力．发展能力是一个较好的预测产出的指标,增加多样性是增加发展能力的有效途径、另外,还分析了生态足迹的多样性与资源利用效益的关系,讨论了生态足迹及其多样性的政策含义．     

生态系统服务价值变化在生态经济协调发展评价中的应用

以区域土地利用/覆被数据为基础,分析了天山北坡生态系统服务价值的时空变化特征,并通过构建生态经济协调度(EEH)指数评价了区域生态经济发展水平及区域差异性.结果表明:天山北坡生态系统服务价值从1989年的319.93亿元增加到2000年的321.26亿元,增幅0.42%;区域整体生态经济发展处于低协调水平,东部地区协调度高于中、西部,其中8个市县的EEH值为正,生态经济发展处于协调水平,7个市县的EEH值为负,处于不协调水平.研究区生态经济发展已处于协调水平的边缘,须加强生态环境保护力度,促进生态经济协调发展,以最终实现区域的可持续发展.     

成都市人均生态足迹和人均生态承载力空间分布差异

生态足迹方法是通过比较人类活动消耗的自然资源与自然生态系统所提供的生态承载力,定量的判断区域的可持续发展状态。采用生态足迹模型对2009—2014年成都市生态足迹、生态承载力状况进行了测算,并结合空间分析揭示了其空间演化规律。结果表明:(1)2009—2014年,各区市县人均生态足迹平均值有着逐年下降的趋势,由2009年的2.759hm~2/人下降至2014年的1.937hm~2/人,基本格局呈现出中间低,西南高,两翼居中的分布特征,高水平人均生态足迹集中分布在西南方向的蒲江县、大邑县,邛崃市;(2)2009—2014年成都市人均承载力呈现出较为稳定且有下降的趋势,由2009年的0.2314hm~2/人下降至2014年的0.2215hm~2/人,其空间分布特征与生态足迹呈现出较好的空间一致性;(3)人均生态亏盈,在时间上表现为逐渐向好,但其本质是趋势为生态赤字愈发严重,空间上呈现出与人均生态承载力情况"高-低,低-高"相反分布的特征,分布呈扩散型,即由中部的五城区向四周扩散,除五城区外,其余地区在研究期间内都为赤字,最严重区域集中在西南方向的蒲江县,最高达到-9.3189hm~2/人,亟需建立有效的生态足迹调控和补充机制。     

人类活动对升金湖国家级自然保护区景观格局的影响

自然保护地通常是重要的生态敏感区域, 具有十分重要的生态和社会经济价值, 因此维持自然状况, 避免人为干扰是日常管理的基本要求。借助遥感手段, 快速识别人为扰动引起的景观变化, 是加强保护地管理的有效手段。以升金湖国家级自然保护区为研究对象, 基于RS和GIS空间分析等技术方法, 利用人为干扰度模型, 并结合特定人类活动干扰类型的变化情况, 研究了1995、2006和2017年人类干扰强度时空分异特征以及对景观格局的影响。结果表明: 随着人类干扰活动增强, 升金湖自然保护区景观破碎化加剧, 相同区域间连通性减弱, 斑块的形状逐渐变得更加复杂和不规则, 景观多样性和空间异质性增加。1995-2017年升金湖自然保护区人为干扰度呈逐渐增加趋势, 从0.476上升到0.499, 但是后期(2006-2017年)的增长速度缓于前期(1995-2006年); 在空间上, 人为干扰度等级基本呈实验区>缓冲区>核心区的规律。自1995至2017年, 升金湖自然保护区总体以及各个功能分区的人类活动影响指数均不断增加, 在人类活动因子中, 农田所占面积最大, 占保护区总面积的40%左右, 而围网养殖的人类活动影响指数最高, 高达5.5×10-3。针对上述现象, 建议严格控制建筑用地, 加强林地保护; 大力推进“退养还湿”和“退耕还湿”; 开展生态补偿试点, 推进渔民转产和发展社区替代产业, 缓解自然保护区的压力。     

惠州市可持续发展的生态足迹分析

生态足迹方法是一种定量衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类提供生命支持服务功能的新方法。以惠州市2002年基础数据为依据进行计算分析,得出惠州市2002年人均生态足迹为1.335hm²,人均生态承载力为0.610hm²,人均生态赤字为0.725hm²。从出现生态赤字的角度来看,惠州市目前人地关系呈现紧张趋势,结合生态足迹多样性指数、生态承载力发展度以及万元GDP生态足迹等指标对惠州市可持续发展状态进行综合评价表明:与广东省和全国平均水平相比,惠州市在资源利用上效率较高,其发展潜力相对较强。     

景感营造在自然保护区生态系统服务提升中的应用研究

自然保护区是生态建设的核心载体之一,是保护自然生态系统、历史遗迹、自然景观和生物多样性的主要方式,为维护国家生态安全,实现可持续发展提供重要的生态支撑。如何更好的保护自然生态系统、提升生态系统服务、促进区域的和谐发展,实现自然保护区及周边区域的景感营造已成为自然保护区研究的重要内容之一。运用景感生态学的理论和景感营造的理念,规范自然保护区管理范畴,以更好的提升自然生态系统的完整性、系统性和可持续性为目标,从更加满足人们的愿景和社会的需求角度出发,以我国北部典型草原区达里诺尔国家级自然保护区为研究对象,通过景感营造的方法,对其景感生态管理模式进行分析。文章明确了自然保护区景感营造原则,探索其景感营造的实践过程,并借助管理这一载体,把人的愿景和社会的需求与自然保护区的最终发展目标融入管理理念中。通过景感营造这一过程来改善、提升和维持自然保护区所能提供的各项生态系统服务,确保自然保护区在满足人类需求的同时,能够最大限度的、可持续的发挥其功效。     

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.     

自然保护地生态承载力时空分异研究——以大连金石滩为例

监测自然保护地生态承载力,对了解其时空分异规律及可持续发展有着重要意义。金石滩地质遗迹保护区是国家公园和风景名胜区的结合区域,是生态保护与地区发展间矛盾冲突所在之处,是多身份自然保护地的典型代表区域。以1998、2003、2007、2012、2015、2018年遥感影像和土地利用数据为基础,选取金石滩这个兼具保护与开发多种功能的自然保护地为研究区域,从弹性生态支撑系统、资源环境供容系统、社会经济协调系统3方面构建指标体系,运用模糊综合评价模型研究金石滩生态承载力的时空分异规律。结果表明：（1）在3个准则层中,弹性生态支撑力和资源环境供容力呈现出持续降低的剧烈下降趋势,社会经济协调力呈现先降后升、之后平稳发展的趋势。（2）金石滩生态承载力整体来看从强承载力演变为较弱承载力,1998-2018年自0.7572变为0.2940,近30年来承载力等级降低。（3）海陆生态承载力完全不同,陆地为强、较强承载力,海岸为弱、较弱承载力,自北部陆地向南部海岸逐渐减弱呈现极其不平衡的海陆空间分异。通过对金石滩1998-2018年生态承载力分析,能够反映区域的生态承载力变化情况,可为其他自然保护地的生态承载力评估和可持续发展提供参考。     

西南岩溶区广西生态安全及资源利用效率

构建了基于生态足迹理论的生态安全综合评价模型,然后基于生态安全评价指标,把数据驱动下动态计量经济学的单位根检验和与协整分析模型引进到生态安全与资源利用效率之间的动态均衡关系的研究中来。以西南岩溶区广西为例,首先采用生态足迹理论方法来测算1990～2003年广西生态安全的生态足迹、生态承载力、生态盈亏及生态压力指数,然后采用动态计量的协整分析方法对广西区域资源利用效率与生态安全状况诸指标之间的长期关系进行了协整分析。结果显示,广西生态足迹呈不断增加趋势,生态承载力呈不断下降趋势,出现了严重的生态赤字,生态足迹压力增幅明显,从临界安全状态发展到不安全状态;资源利用效率不高与生态安全指标之间呈现一种长期稳定的趋势,这表明岩溶区广西的资源利用效率不高,生态安全形势不容乐观,需要及时采取应对策略与措施加以调控。     

Analysis of land cover and landscape change patterns in Ebinur Lake Wetland National Nature Reserve,China from 1972 to 2013

For effective monitoring and protection, researchers need to analyze the trends and causes of landscape pattern change in wetlands. The present study used Geographic Information System and remote sensing technology to analyze temporal and spatial dynamics of landscape pattern and related driving forces in the Ebinur Lake Wetland National Nature Reserve (ELWNNR) in China. We used Landsat images from 1972, 1998, 2007 and 2013, and classified the landscape into six types of land cover: water body, wetland, vegetation, salinized land, desert, and other objects (i.e., Gobi and Mountain). Landscape transition matrices and change pattern analysis were used understand wetland dynamics. Our results showed that land cover had changed dramatically during 1972–2013. The spatial extent of much of the wetland areas in the ELWNNR had reduced gradually from 1972 to 2007, and wetland loss occurred more rapidly after 2007. From 1972 to 2013, 415.8 km² of wetland area had been lost and only 250.1 km² wetland area had expanded, which represents a 22% decrease in wetland area in the ELWNNR. At the same time, the landscape pattern experienced diverse changes in the Nature Reserve. The high-density human population of the region has an intensive effect on the region. Wetlands in the nature reserve have also changed with recent rapid development in the region. This study may provide scientific information for developing effective and sustainable conservation plans for the ELWNNR.     

长白山国家自然保护区及其周边地区生态脆弱性评估

在全球变化与人类活动的双重冲击下,探究自然保护区及其周边区域的生态脆弱状况对于保证区域的生态安全和人类自身的可持续发展至关重要.以长白山国家自然保护区及其周边30 km缓冲区为研究区域,结合“敏感度-恢复力-压力度”概念模型和空间主成分分析法评估保护区内外2005和2015年的生态脆弱状况并分析其背后的主要驱动因子.结果表明:2005和2015年,保护区内外的生态脆弱性等级均以潜在脆弱、微度脆弱和轻度脆弱为主,该区域的生态脆弱状况总体处于较好水平;2005—2015年间,保护区内外整体的生态脆弱性呈现略微上升趋势,区内、外发生退化的区域面积分别为254和967 km²,区内、外对该趋势的贡献占比分别为30.8%和69.2%;区内生态脆弱性在空间格局上的变化主要与净初级生产力(NPP)、植被覆盖度和距离道路最近距离的变化有关,而在区外,主要与NPP、植被覆盖度、国内生产总值(GDP)密度的变化有关.