滨海快速城市化地区土地生态安全评价与预警——以曹妃甸新区为例

对滨海快速城市化地区进行土地生态安全评价和预警是保障土地可持续利用和有效维护土地生态安全的重要内容.基于“压力-状态-响应”(P-S-R)模型,构建了滨海快速城市化地区土地生态安全评价指标体系.借助遥感数据和GIS方法,以1 km×1 km网格为评价单元并通过空间插值,获取了基于像元大小30 m×30 m的曹妃甸新区2005和2013年土地生态安全评价结果.并采用分类树方法对未来曹妃甸新区土地生态安全(LES)进行预警,共分为4种预警类型：安全但有退化趋势预警、亚安全且缓慢退化预警、亚安全且快速退化预警、不安全预警.结果表明：曹妃甸新区2005年土地生态安全平均值为0.55,处于中等安全水平,而2013年为0.52,处于中下安全水平,区域土地生态安全呈下降趋势.曹妃甸新区不安全预警及亚安全且快速退化预警区域主要分布在城市建设用地快速扩展区域,说明城市建设用地的快速扩张是导致区域土地生态安全恶化的最主要因素.工业区、十里海和南堡盐场3个乡镇处于高度危险预警状态,其不安全预警、亚安全且快速退化预警及亚安全且缓慢退化预警3者之和分别占其总面积的58.3%、98.9%和81.2%,未来应加强这些区域的土地生态管理调控.研究结果可为曹妃甸新区土地规划和生态保护提供一定参考.     

基于EMD的河北省粮食产量波动的结构特征及其成因的分析

在分析河北省粮食产量变化的时间序列总体特征的基础之上,对河北粮食产量波动结构特征及其成因进行研究,旨在为指导河北省粮食安全生产提供科学的理论依据.综合运用EMD法、剩余法和方差分析法,对河北粮食产量波动结构特征及其成因进行研究.结果表明:在品种上,小麦和玉米两大主要粮食作物产量比重呈现递增趋势,两者之和达到了89.91%,其变动对粮食总产的变动起着举足轻重的作用;杂粮作物和稻谷所占比例较小,且呈逐年缩减趋势;小麦、玉米产量波动的方差贡献率分别为64.36%和31.72%,是河北省粮食总产波动的第一和第二主控作物;稻谷和杂粮作物由于其粮食产量基数较小对河北粮食总产波动的影响较小.在空间上,河北省粮食产量的波动值分布在0～0.35之间的地区比例约为90%,表明其强度主要处于中等水平;燕山太行山山前平原区和冀鲁豫低洼平原区粮食产量波动的方差贡献率分别为22.05%和17.82%,是河北省粮食总产波动的第一和第二主控区;辽吉西蒙东南冀北山地和后山坝上高原区的粮食产量波动对河北省粮食总产波动影响较小.研究表明综合运用EMD法、剩余法和方差分析法,对河北粮食产量波动结构特征及其成因进行研究是可行的.利用这种综合方法,提高了单独使用一种方法进行波动性分析的精度,为分析波动问题提供了新的科学的理论和方法.     

白洋淀湿地区土壤有机碳密度及储量的空间分布特征

湿地生态系统碳储量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,提供重要的生态系统服务功能。白洋淀湿地是国家重要生态湿地和华北平原最大的淡水湿地,同时是雄安新区的核心水系,湿地区土壤碳储量的估算研究将为湿地生态系统服务评估和湿地生态恢复提供数据支撑。研究通过对白洋淀湿地7种不同地类的105个土壤剖面进行分层取样,揭示了其湿地土壤有机碳密度及储量的空间分布特征,结果表明：（1）白洋淀湿地区土壤有机碳含量整体偏低,在各层土壤中,淹水芦苇湿地的有机碳含量均显著高于其他植被类型,约为其他类型土壤碳含量的3倍左右。（2）在各植被类型中土壤有机碳含量均以表层（0-20 cm）最高,其分配比例均集中在30%左右,随着土壤剖面深度的增加,湿地土壤的有机碳含量逐渐减少。（3）不同植被类型土壤有机碳含量与土壤有机碳密度的差异显著,具体表现为：乔木园地 < 旱地 < 常绿针叶林 < 落叶阔叶林 < 水田 < 台田芦苇 < 淹水芦苇。（4）根据估算,白洋淀湿地区的土壤有机碳储量约为5816.77×10³Mg。随着雄安新区环境治理工作的推进,白洋淀湿地区生态系统固碳将呈现持续向好态势,结合生态恢复和土地布局优化,尽量减少雄安新区建设中土地流转带来的碳排放影响,对提高区域生态效益具有重要意义。     

基于生态足迹的土地资源可持续发展容量与潜在转换关系

耕地保护和建设用地扩张之间的矛盾愈来愈严重,严重威胁着社会经济的可持续发展。基于生态足迹理论,测算了卢龙县耕地和建设用地可持续发展容量和负荷系数,用以表征区域经济可持续发展所能容纳的耕地和建设用地规模,并以可供转用量为基准探讨了卢龙县耕地与建设用地潜在转换关系,结果表明:(1)1997—2008年卢龙县人均生态足迹、承载力和生态赤字分别为1.7667、0.5381hm2和1.2285hm2,平均每年增长3.40%、1.73%和4.29%;(2)耕地与建设用地足迹1997—2008年都处于增加趋势,耕地足迹多年平均为0.4621hm2/人,占总足迹的26.16%,建设用地足迹为0.0134hm2/人,其需求量较耕地明显下降。耕地承载力为0.3831hm2/人,占总承载力的71.20%;建设用地承载力0.1447hm2/人,占总承载力的26.89%,平均每年增长0.63%;(3)耕地可持续发展容量逐渐小于现有实际耕地面积,出现耕地利用负荷现象,不再满足可持续发展要求;建设用地可持续容量具有一定的波动性,负荷系数多年平均大于2.20。(4)1997—2003年,耕地需求未曾超出可持续发展的要求,可供转用量锐减到1889.46hm2;2004—2005年,耕地维持可供转用量已出现负值,建设用地整理供应满足耕地可持续发展要求;2006—2008年,即使将所有建设用地超额全部整理为耕地也不能满足其需求。