基于小流域尺度的土壤重金属分布与土地利用相关性研究——以厦门市坂头水库流域为例

人类活动改变流域集水区土地利用方式同时提高了土壤重金属水平,并影响地表水重金属负荷。以具有明确地理边界的流域作为研究单元可能实现计量区别不同人类活动或因其引起的土地利用方式对土壤重金属空间分布及其环境风险的贡献。但不同人类活动及其改变的土地利用方式对土壤和地表水重金属负荷的相对贡献研究缺乏可操作性方法论。以我国典型的山塘水库小流域—福建省厦门市坂头水库流域为例,结合遥感影像解译、野外土壤重金属水平调查和GIS地统计方法,针对小流域尺度土壤重金属空间分布及其环境风险与土地利用方式相关性研究进行方法论的探索。坂头水库流域覆盖205km2,土地利用类型有林地、农业用地、城镇用地、绿地和水面等5大类。按照不同土地利用类型覆盖面积为权重,以统计最小样本数为准则,在该流域内共采集150个表层土壤样品,针对6种具有人为源特征重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd)土壤总量及富集水平进行分析,以潜在生态风险指数评价流域土壤重金属风险,并结合土地利用类型分析了其空间特征。结果表明:与林地和绿地相比,城镇用地和农业用地表层土壤重重金属水平显著较高;土壤重金属富集水平及其潜在生态风险依次为:城镇用地农业用地绿地林地;城镇化加重了流域土壤重金属Cu、Zn和Cd的污染风险;土壤Pb富集水平与土地利用方式无关,可能为大气沉降来源;所有土地利用方式土壤Cr和Ni总量低于区域土壤背景值,但城镇用地的富集指数显著高于林地。基于土地利用方式的反距离加权空间插值(LU-IDW)也清晰地揭示了土壤重金属富集及其潜在生态风险与人类活动密切相关,尤其是城镇化。以野外调查结合遥感卫星图像解译和基于土地利用方式的空间插值的研究方法有效地揭示了研究流域土壤重金属的空间分布特征及其潜在风险评价空间模式,为小流域尺度的环境质量演变研究提供了方法论和案例。     

福建省城镇化效率的区域差异及空间格局研究

研究城镇化效率的区域差异及空间格局对于促进区域经济与生态环境的协调高质量发展有着极其重要的理论与现实意义。基于生态环境视角,综合运用super-SBM DEA模型、Malmquist指数及空间统计模型等方法对2008—2016年福建省市域城镇化效率进行综合评价及空间格局研究。研究结果表明:(1)从城镇化效率测度来看,福建省城镇化效率总体呈现上升趋势,累积增长32.96%;受技术进步影响,城镇化效率仍有很大增长潜力。(2)资源是否有效配置是导致市域城镇化效率区域间发展不均衡关键因素。(3)地域自然资源禀赋、社会经济发展水平及其产业结构等组合差异是产生造成区域城镇化效率差异和空间格局不同的主导因素。     

长江中游城市群生态系统服务和城镇化之间的空间关系研究

中国的城镇化进入到以大都市群作为主要载体的发展阶段,由于粗放式经济增长方式没有发生根本改变,城镇化进程的生态环境问题日益凸显。基于1995年、2005年和2015年3期土地利用/土地覆被变化数据测度了长江中游城市群生态系统服务价值时空分布特征,并且综合运用双变量空间自相关模型、普通最小二乘法以及空间回归模型对长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间的空间关系进行测度。研究结果表明:(1)研究期间长江中游城市群生态系统服务价值有显著降低,而城镇化水平有显著的增加,二者呈现相反的空间分布特征;(2)长江中游城市群生态系统服务价值和城镇化水平之间存在显著的空间依赖性;(3)空间回归模型被证明更适合测度生态系统服务价值和城镇化之间的相互作用关系,城镇化的发展会导致生态系统服务价值的降低,二者之间存在U型曲线关系。生态系统服务价值不仅受到自身格网单元要素的影响,而且受到邻近格网单元或者是更远格网单元要素的影响。未来的土地利用规划以及生态系统保护规划需要充分考虑二者之间的空间依赖效应和空间溢出效应,实行跨区域的联合治理。     

旅游城镇化不可转移生态足迹演变及驱动因素

研究沿用不可转移生态足迹反映旅游城镇化地区所承受的生态压力,利用偏最小二乘法构建足迹与驱动因子之间的回归模型,并通过构建驱动指数模型,比较各驱动因素对不可转移生态足迹变化的贡献。以张家界为案例地,研究旅游城镇化各阶段足迹演变及驱动规律。研究结果显示：（1）旅游城镇化地区不可转移生态足迹、人均不可转移生态足迹总体上呈现出平缓增长的动态变化,发展能力具有不稳定性。对外开放程度的提高,并不能抑制足迹的增长。在不控制生产总量的情况下,资源生产效率的提高会带来更多的不可转移足迹。（2）各因素对人均不可转移生态足迹影响的弹性系数由大到小分别为城镇居民人均可支配收入、第二产业增加值、城镇化率、第三产业增加值、资源生产效率、城市建设用地、第一产业增加值、旅游人口密度。产业内部结构会影响产业增加值对人均不可转移足迹的弹性系数。（3）旅游城镇化初级阶段,不可转移生态足迹增加,最主要的驱动因素是第二产业增加值、旅游人口密度、第三产业增加值;旅游城镇化高级阶段,不可转移生态足迹增加,最主要的驱动因素是第三产业增加值、第二产业增加值、第一产业增加值。建议如下：在旅游城镇发展的初级阶段,合理推进城镇化进程,控制旅游规模,提高第二产业、第三产业生产效率,改变高能耗结构,培养居民、旅游者生态意识;在旅游城镇发展的高级阶段,调整第一产业和第三产业内部结构,提高第二产业效率,培育以旅游引导的技术密集型业态,提高第三产业比重和质量,通过贸易实现生物生产性足迹输出,有效控制不可转移生态足迹的增长,显著提高旅游城镇化地区发展能力。     

中国典型城市群城镇化碳排放驱动因子

城市群作为推进国家新型城镇化的战略举措,是国家参与全球竞争与国际分工的主要地域单元。以中国典型城市群6个代表性城市(北京、天津、上海、广州、武汉和重庆)为案例,采用因素分解法将碳排放的影响效应分解为4部分,包括人口规模效应、经济发展效应、能源强度效应和碳强度效应,研究2000—2014年城镇化过程中碳排放的驱动机制。主要结果:(1)各城市群的经济总量均有增长,能源效率逐渐提高,碳排放强度在北京、上海和重庆的是下降趋势,在天津呈上升趋势,而在广州和武汉则趋于平稳状态,各城市群能源消耗中各种能源的比重和碳排放量的变化存在着较显著的差异性;(2)天津和广州的4个碳排放影响效应整体上是逐渐增大,北京和上海是趋于平稳对称,武汉和重庆是先减小后增大。研究表明,经济和人口对碳排放具有正向作用,能源强度对碳排放具有负向作用。通过研究中国典型城市群碳排放的驱动因子,有助于城市群碳排放权交易的政策制定以及城市群发展模式规划。     

京津冀城市群地区影响城镇化的关键要素识别及其交互作用

中国的城镇化率随经济快速发展而迅速提高,由此导致的生态环境问题不断涌现,城镇化对区域生态环境的胁迫作用日益增加,城市可持续发展受到严峻挑战。目前城镇化和生态环境交互关系的关键影响因子仍不明确,而基于关键影响因子描述城镇化与生态环境要素交互胁迫作用的研究也较少。以京津冀城市群为研究区,使用城镇化率描述城镇化发展过程,使用相关分析初步总结了生态环境要素与城镇化过程的相关性,基于灰色关联分析方法求取了生态环境要素与不同城市城镇化率的关联度,使用方差分析法得到影响城镇化与生态环境交互胁迫的关键要素,最后明确了城市和生态环境要素交互胁迫作用的显著性。结果表明,水资源要素和生态要素与城镇化率相关性较弱;居民用电与城镇化过程的关联度最大、生活用水关联度最小;方差稳定性排名显示建成区面积关联度在各城市间最稳定,常住人口最不稳定;同类别要素间关联度差异不明显,可以将10要素合并为6要素;关联度的稳定性对识别关键要素有重要作用;城市和生态环境要素同时对要素关联度分布具有影响,二者存在显著的交互作用。本研究对明确生态环境对城镇化过程的影响模式,分析生态环境对城市群发展的限制或支撑作用提供参考。     

基于生态-景观视角的城镇河岸带风貌特征评价——以晋江市河溪为例

基于生态与景观双视角初步构建了河岸带风貌(RV,riparian view)综合评价指标体系,选取全域型城镇化典型代表地区晋江市12条主要河溪的120个河段进行数据取样与河岸带风貌综合评价值的计算,以此分析了晋江河溪河岸带风貌的现状,并从整体最优与各项影响因子最优两个层面探讨了河岸带风貌的指标优化控制值,结果表明:(1)受城镇化影响晋江目前河溪河岸带风貌整体情况并不乐观,目前已不存在状态非常好的河段,且96.67%河溪的河岸带风貌已经处于消失、丧失、破坏的状态,3.33%河溪的河岸带风貌也受到了消极的影响;(2)滩涂特征与岸线特征处于非常差状态的河段比例分别达到了57.5%与29.17%,植被特征无明显的非常好与非常差的极端状态,基本集中在36.67%较差、50%一般、13.33%较好的状态,而水体特征(除水质)总体相对较好的河段数量比例为56.67%;(3)浅滩保有率、滩涂宽度、自然滩涂保有度、滨河土地硬度、河道硬度、视线阻隔、植被带高度因子评分值为0的比例分别达到了89.17%、50.83%、64.17%、40.83%、52.50%、63.33%、51.67%,均高于其他评分值比例,这些因子的状态以非常差为主,是目前晋江河溪河岸带风貌短板;(4)从整体最优化与各项因子最优化两个角度提出20项指标优化控制值,若实现这些目标值,RV综合评价的得分值将由原有的1.59分别提升至1.96和3.85,晋江河溪河岸带风貌能够从较差的现状提高到一般或非常好的水平。     

城镇化发展对呼包鄂地区生态系统服务功能的影响

城镇化是社会经济发展和现代文明的重要标志。城镇化的发展对区域生态系统产生巨大的影响,进而影响了区域生态系统为人类提供生态系统服务的能力。以呼包鄂地区为研究对象,选取防风固沙功能、土壤保持功能,运用冗余分析方法(RDA)探讨快速城镇化对生态系统服务功能的影响机制。结果表明:(1)2000—2010年,呼包鄂地区城镇化发展迅速,城镇人口、常住人口城镇化率、国内生产总值、建设用地面积分别增加83.39%、35.52%、1150.00%、51.91%;(2)防风固沙功能、土壤保持功能10年呈增强趋势,分别增加20.17%和4.39%;(3)RDA分析结果表明,温度、降雨天数、风速、常住人口城镇化率、建设用地指数是呼包鄂地区防风固沙功能变化的主要影响因素,5个因子的共同解释信息量达68.3%;其中常住人口城镇化率和建设用地指数的解释信息量较高,分别为21.5%、34.2%;(4)常住人口城镇化率与防风固沙功能、土壤保持功能呈显著正相关(P0.05),建设用地指数与防风固沙功能呈极显著负相关(P0.01)。因此,有序推进农村人口转移,提高常住人口城市化率;集约利用土地资源,抵制建设用地的无序扩张是实现呼包鄂地区生态系统与城镇可持续发展的重要途径。     

京津冀地区生态系统服务对城镇化的多空间尺度动态响应

大规模的城镇化导致了城市不断扩张,给生态系统造成了巨大的压力。以京津冀地区为例,分析了2000—2020年间京津冀地区城镇化与生态系统服务的变化以及二者间的关系,并探讨了这种关系在栅格尺度、县域尺度、市域尺度上的尺度效应以及变化规律。利用InVEST模型对所选取的4项生态系统服务指标进行量化,并运用皮尔逊相关性分析和地理加权回归来检验其与4项城镇化指标间的关系。研究结果表明(1)随着京津冀地区城镇化的发展除碳储量下降了0.8%外其余生态系统服务均有所提升,其中生境质量增加0.8%、水分产量增加了68%、土壤保持能力增长了35.7%而粮食产量增长近三倍。(2)生态系统服务与城镇化间存在显著相关性(P<0.01),且相关性在县域尺度上最为显著。其中产水量与4项城镇化指标均呈现正相关,粮食产量、碳储量、土壤保持量及生境质量均与4项城镇化指标均呈现负相关。(3)地理加权回归结果表明,城镇化指标与生态系统服务仅在县域尺度上拟合度较好且具有明显的聚集趋势,其中城市用地占比与碳储量、粮食产量全域拟合度最高分别为0.42与0.63。在针对生态系统服务的管理上不同区域需要制定不同的政策,同时需要对...     

乡村城镇化水污染的生态风险及背景警戒值的研究

对江南地区乡村城镇化引起水污染的生态风险进行定量估测与相关分析表明 ,地表水BOD5、NO 3 N、苯酚、表面活性剂和降水 pH、Pb、NO 2 N、苯酚及地下水NO 3 N等水质参数与小城镇人口总数存在着一元线性显著正相关 ,地下水氯化物、细菌总数、洗涤剂和地表水CODCr等水质参数与小城镇人口总数存在着指数显著正相关 ,地表水BOD5、苯酚、表面活性剂和地下水NO 3 N、氯化物、细菌总数、洗涤剂及降水pH、苯酚、Pb等水质参数与小城镇人口密度存在着一元线性显著正相关 ,降水NO 2 N与小城镇人口密度存在着指数显著正相关 .并对该地区小城镇人口的背景极限值和最大允许背景密度进行了推算 .