基于空间面板STIRPAT模型的水足迹影响因素分析——以山东省为例

随着中国水资源供需矛盾加剧，虚拟水成为地区水资源管理中不可或缺的一环，为提高地区水资源综合利用效率和探索水资源区域一体化管理提供了新思路。采用"自下而上"法核算了山东省17个城市农业、工业、生活、生态与灰水足迹，在分析2009-2018年水足迹时空分布规律基础上，综合运用探索性空间数据分析方法、面板数据STIRPAT模型和空间杜宾模型，揭示了水足迹的空间自相关特征，量化分析了人口数量、富裕程度、技术进步、城镇化和产业升级等影响因素对水足迹的本地影响效应与空间溢出效应。结果显示：①2009-2018年山东省水足迹总量均呈现波动上升的变化趋势；空间布局上呈现东部沿海和西部平原水足迹高，中部山地水足迹低的特点。②山东省水足迹具有正向的空间自相关性，相比地理位置相邻，水足迹的空间相关性受人口数量因素影响更大，表现出明显的"高高"聚集和"低低"聚集特征，但是受到经济因素的主要影响，区域间水足迹空间相关性随时间发展逐渐下降。③人口数量是山东省水足迹增长的重要来源，经济增长是推动各地区间水资源竞争关系的最重要因素。城镇化能够缓解本地水资源压力，技术进步和产业升级不仅能缓解本地水资源压力，而且通过空间溢出效应有效缓解临近地区水资源压力，是实施水资源区域一体化管理策略的重要着眼点。     

生态足迹方法及研究进展

本文介绍了生态足迹的计算方法,回顾了国内外的研究进展,重点介绍了生态足迹计算中能源足迹算法的研究进展。目前,国外对生态足迹的研究集中在对长时间序列计算分析和计算方法的改进上,提出了改进的生态足迹方法“实际土地需求”法;国内研究还多限于生态足迹实例计算分析。探讨了生态足迹方法的优缺点,同时就生态足迹今后的研究重点提出一些看法和展望。     

基于生态足迹模型的延边林区可持续发展评价

生态足迹是评价可持续发展状况和能力的重要指标之一。本文以统计年鉴和林业年鉴为主要数据来源,对延边林区1996~2002年的生态足迹进行了计算和分析。结果表明,该区人均生态足迹逐年下降,人均生态承载力波动较小,而人均生态盈余逐年增长。人均万元GDP生态足迹逐年递减,同西部地区相当,而明显高于东部。人均林地生态足迹变化平稳,天然林保护工程实施前后林地生产足迹和林地出口足迹的平均值分别降低了0.341和0.327 hm2.人-1,降幅分别为46.32%和54.94%。延边区域和林业的发展是可持续的,天然林保护工程的实施有助于增强其可持续发展能力,但同林业发达国家相比,仍有很大差距。依靠科技,提高单位面积林地产量和资源利用率,合理经营和管理森林生态系统是今后的工作重点。     

湖泊的水生态模型

由于城市化进程的不断加快,大量的污染物排放到湖泊中,打破了湖泊的生态平衡.湖泊的水生态模型不仅能够研究湖泊的富营养化现象,而且还可以模拟工业毒物等污染物对湖泊生态系统的影响,是湖泊管理的有力工具.本文从分析湖泊的污染现状以及污染趋势出发,介绍了湖泊水生态模型的研究现状,并根据模型的模拟对象和空间模拟能力对湖泊水生态模型进行了分类.在此基础上介绍了AQUATOX、PAMOLARE、CAEDYM、WASP、OOMAS等比较成熟的模拟湖泊生态系统的模型软件,阐述了它们的产生、发展、主要特点以及应用,总结了当今湖泊水生态模型在模拟过程中遇到的问题,并对水生态模型的发展趋势进行了展望.本文为湖泊水生态模型的选择提供了建议.     

水足迹研究进展

水为生命之源,水资源的合理分配与科学管理是区域可持续发展与流域综合管理的核心环节;水足迹作为一种全面核算人类活动对水资源真实占用的综合指标,将人类消费终端与水资源利用密切关联,为维护流域水资源安全、提高区域水资源利用效率提供了重要的科学依据,已成为当前国际水资源管理的前沿研究领域。在明确水足迹及水资源生态足迹相关概念的基础上,对比分析了水足迹与生态足迹、水资源生态足迹模型的异同,明晰了过程、产品及区域等不同研究对象的水足迹核算方法,系统梳理了产品和区域水足迹评价、基于水足迹的区域水资源安全研究、区域水足迹可持续性分析等水足迹主要研究内容的近今进展,并展望了进一步的重点研究方向,即水足迹综合研究、水足迹评价不确定性分析、水足迹与物质流核算的关联研究,以及基于足迹整合的可持续发展多维测度等。     

水生态空间红线概念、划定方法及实证研究

我国面临着多方面、复杂的水生态问题:洪涝、干旱、水质污染、水生生境丧失以及人水关系日益疏远等等。解决这些问题,不能依赖单一目标的灰色工程方法,而必须从维护和保育水生态系统的完整性出发,来系统地解决问题。为此,如何定义一个相对完整的水生态系统的边界、划定维护其安全和健康的底线,即水生态空间红线,是用生态方法综合解决水问题的基础性的工作。研究提出了以保护水生态系统的综合生态服务为核心的水生态空间红线概念;提出了以水生态安全格局构建为基础的水生态空间红线划定方法和"水生态问题分析-水生态过程模拟和评价-水生态安全等级划分-水生态安全格局判定-水生态空间红线的划定"技术流程,分别划定水资源供给保护、水文调节保护、水生命支持和水文化保护四种类型的水生态保护空间红线,在此基础上,整合为综合的水生态空间红线,它呈现为对水生态过程具有关键意义的点、线、面和空间联系所构成的空间格局,并以雁栖湖流域为例进行了实证研究。     

滇西北高山微水体与溪流生境底栖动物多样性和环境特征

高山微水体由于面积微小且通过地表径流形成串联结构常常被认为与高山溪流具有类似的生境, 然而由于这两类生境中环境因子与底栖动物多样性存在差异, 它们在生态系统中的作用可能完全不同。滇西北地区是全球生物多样性热点区域之一, 境内高山微水体和高山溪流分布密集, 在区域底栖生物多样性维持方面具有重要的功能, 然而目前对这两类高山淡水生态系统的研究较少。为了比较这两类生境环境因子的异同及其对底栖动物多样性的维持作用, 2015年6月, 作者在云南省怒江州贡山县的高山峡谷内, 对27个高山微水体和同区域分布的1条高山溪流(海拔高差500 m范围)的底栖动物多样性和水环境因子进行了实地调查。结果表明: (1)高山微水体和高山溪流底栖动物群落中优势分类单元种群数量均比较庞大, 而稀有分类单元数量较多且种群较小; (2)两种生境在环境因子、物种多样性、功能多样性和群落结构方面的差异明显, 高山溪流有较高的物种丰富度、物种多样性和功能多样性; (3)高山微水体底栖动物多样性的分布与水环境因子无关, 而高山溪流底栖动物多样性与群落结构的形成受到与流速关联的水环境因子和海拔的影响。因此, 高山微水体与高山溪流不能简单地视为类似的生境类型, 它们对区域底栖动物多样性和生态功能维持可能具有不同的作用。     

西北地区三维生态足迹生态安全评价及驱动力分析

西北地区生态脆弱,进行生态安全评估和驱动力分析具有重要意义。选取土地利用影像和植被净初级生产力产品叠加细化均衡因子和产量因子,利用三维生态足迹改进模型测算和空间刻画西北地区2009—2017年的足迹深度,足迹广度和区域三维生态足迹;然后基于上述结果计算生态压力指数、生态协调系数、生态足迹多样性指数、流量资本占用率和存量资本流量利用比描述生态安全变化;最后用STIRPAT扩展模型结合主成分回归模型分析三维生态足迹演变的主要驱动因素。结果表明：(1)2009—2017年研究区的区域足迹广度总体上呈现为先升后降的趋势,2009年最低为3.116 hm~2/人,2016年达到最高为3.796 hm~2/人;区域足迹深度研究期内一直上升,从2009年的11.550 hm~2/人上涨为19.031 hm~2/人;三维生态足迹研究期内也一直增加,由6.006 hm~2/人增加为9.760 hm~2/人。(2)研究区2009—2017年整体生态安全持续恶化,生态压力不断增大,其中宁夏生态安全形势严峻,新疆和陕西生态环境脆弱,甘肃生态安全程度相对较差,青海生态安全良好;不同地区地类的安全状况基本不同,但...     

青弋江流域大型底栖动物群落结构及水质评价

研究河流大型底栖动物群落结构特征及水环境质量对水生态的保护与修复具有重要意义。以青弋江流域为研究对象,于2020年9月进行了大型底栖动物及水体理化因子的调查,采用相对重要性指数、生物多样性指数及Jaccard相似性系数分析了大型底栖动物群落结构特征,运用丰度/生物量比较曲线法及冗余分析法探究了底栖动物群落受到的干扰程度及其主要影响环境因子,最后利用水生态环境质量综合指数对河流水质进行评价。研究结果表明：(1)共采集鉴定大型底栖动物61种,隶属于3门6纲17目,平均丰度为265.9个/m~2,平均生物量41.6 g/m~2。相对重要性指数分析显示,日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)、中国圆田螺(Cipangopaludina chinensis)、羽摇蚊(Chironomus plumosus)及扁蜉(Ecdyrus)为群落中的主要优势种。(2)由群落相似性分析知,Jaccard相似性系数较低,调查点位之间存在较强的空间异质性。(3)冗余分析表明,电导率、氨氮浓度及流速是影响底栖动物群落结构的主要环境因子。(4)生物指数分析结果显示该流域水质为轻度污染或中度污...     

基于水足迹理论的煤制油产业布局评价

煤制油是我国应对石油危机的重要途径之一,但其高耗水的特点使其备受争议。利用水足迹理论对全国五大煤炭基地2015年规划的煤制油产业进行了蓝水足迹和灰水足迹的测算,分析了煤制油产业对这些区域水资源的耗用情况及冲击程度。结果显示,神东、晋东和新疆伊犁3个基地的煤制油产业蓝水足迹超过了1亿t、灰水足迹超过了3亿t,其中神东地区作为最大的煤制油产地两项数值分别达到1.9亿t和4.1亿t与当地水资源总量对比,宁东地区煤制油耗水冲击最大,占当地水资源总量的28.2%;新疆伊犁地区比例最小,为0.36%。通过对这5个煤炭基地以区域为尺度的水足迹结构分析和评价比较,得出了两种煤制油工艺的水资源消耗差异,并且为煤制油产业在五大基地的合理布局给出了依据,与此同时为接下来煤制油产业的技术革新和流程优化也提出了相应的建议。