中国人均灰水生态足迹变化驱动效应测度及时空分异

将传统灰水足迹和水生态足迹方法相结合,运用扩展的Kaya恒等式和LMDI指数分解方法对中国各省市的人均灰水生态足迹变化的驱动因素进行测度分析,充分考虑了资本和劳动力因素,选取经济活度效应,资本深化效应,资本效率效应,足迹强度效应,环境效率效应5个效应对人均灰水生态足迹变化的影响,结合ISODATA聚类模型对各效应进行空间聚类,从而分析各效应的空间特征。结果显示:中国人均灰水生态足迹产出变化是这5种因素共同作用的结果,资本深化效应和经济活度效应具有增量效应特点,而环境效率效应、足迹强度效应、资本效率效应呈减量效应特点;在各驱动效应的的强弱对比中,资本深化效应和足迹强度效应的特征较为明显。经济发展带动了科技进步也使得用水效率不断提高是足迹强度效应呈减量效应的主要原因;而工业化阶段经济向资本密集型转变是资本效率下降的主要原因。研究对中国灰水生态变化与资本要素之间的关系进行了探讨,对环保政策的调整及水资源可持续利用研究具有一定的参考价值。     

中国人均灰水足迹区域差异及因素分解

促进我国整体水资源利用率和水环境质量的提升,已成为当前亟待解决的问题。为探究生产要素和其他传统因素对人均水资源环境差异的影响,基于对中国31省区(港、澳、台尚未统计) 2000—2014年人均灰水足迹的测算,应用Theil指数和扩展的Kaya恒等式对其区域差异及驱动因子进行探究。结果表明:1)近年全国人均灰水足迹差异缓幅波动,组间差异指数逐渐提升,组内差异为总体差异的主要来源,西部地区组内差异最大。2)在单一要素方面,资本深化和技术效率为全国差异的主导因素,也分别为中、东部组内差异的主导因素;经济活度对各类差异的驱动效应最小,且西部除该效应外,都为驱动差异的重要因素。3)相互作用成分中,除西部资本产出效应与单位GDP灰水足迹相互作用的贡献值最高外,其他地区资本深化效应与单位资本存量灰水足迹相互作用的贡献较大。在技术效率效应与环境效率效应相互作用方面,技术效率的提升可以带动东、西部灰水足迹所占比重下降和中部灰水足迹比重提高。经济活度效应与就业人口人均灰水足迹相互作用的贡献最小。     

三江平原粮食作物生产水足迹时空特征及影响因素

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导。以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭示粮食生产对区域水资源的占用情况,并分析水足迹的影响因素。结果表明:(1)三江平原粮食生产水足迹总量在2005-2018年间呈显著增加趋势,其中绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹在水足迹总量中的占比历年平均为28%、8%和64%;(2)粮食生产水足迹空间差异明显,在地市尺度,佳木斯市水足迹最高,占三江平原总量的47%,在县区尺度,富锦市、依兰县和桦南县是水足迹热点地区;(3)只考虑蓝水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成轻度压力,而同时考虑蓝水和灰水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成重度压力;各地市间水资源压力有较大差异,其中佳木斯市负担了该区域将近一半的粮食产量,水资源压力最高,鹤岗市则水资源压力最低;(4)降雨量、灌溉水利用效率、化肥施用量、粮食种植结构和作物单产水平等都会影响粮食作物生产水足迹,其中蓝水足迹响应种植结构的变化最敏感,灰水足迹响应化肥施用量的变化最敏感,而水足迹总量响应作物单产水平的变化最敏感。因此,建议减少化肥施用量、提高作物单产水平和优化作物种植结构纳入区域水资源可持续管理之中。     

中国省际灰水足迹测度及荷载系数的空间关联分析

借鉴Hoekstra等提出的灰水足迹计算公式,从农业、工业及生活三方面计算了1998—2012年中国31个省市(自治区)的灰水足迹及其灰水足迹荷载系数。结果表明:1研究期间全国灰水足迹呈现波动趋势,1998年至2006年的灰水足迹呈现波动上升趋势;2007年开始,全国灰水足迹呈现下降趋势;农业在总灰水足迹的贡献率最高、工业最低;231个省市(自治区)15a灰水足迹荷载系数整体呈现小幅波动趋势。在全国内部也存在着明显的地区差异,大体分为5类,分别为高荷载地区、较高荷载区、中度荷载区、较低荷载区、低荷载区。3借助全局与局部空间自相关对全国31个省市(自治区)灰水足迹荷载系数进行空间关联格局分析可知,中国省级灰水足迹存在空间集聚现象且集聚现象逐渐减弱,其中H-H集聚区主要集中在华北地区,L-L集聚区主要集中在南方与青藏地区。通过全国灰水足迹测度与灰水足迹荷载系数空间关联格局分析为灰水足迹分析提供新的研究思路同时为区域可持续发展提供理论支持。     

华北平原冬小麦-夏玉米生产灰水足迹及其县域尺度变化特征

华北平原是种植冬小麦和夏玉米的主要区域,农民为达高产而过量使用化肥对该区造成了严重的面源污染。"有河皆干,有水皆污"已经成为华北平原水资源与水环境现状的概语。灰水足迹理论与方法的提出为定量评价农业生产对水环境的影响提供了一条新的思路。因此,基于精细的县域尺度农业基础数据,运用灰水足迹评价方法,分析了华北平原1986—2010年的冬小麦-夏玉米灰水足迹及其时空变异特征。结果表明:华北平原冬小麦和夏玉米产品灰水足迹分别为0.55—2.97m3/kg和0.50—2.02m3/kg,均为美国、德国等地区的2—10倍;河北衡水、保定等地区灰水足迹较低,渤海湾等地区灰水足迹较高;冬小麦和夏玉米25a总灰水体积为2.67×1010—5.84×1010m3,平均值为3.90×1010m3,总体表现为随时间变化呈波动上升趋势。建议在华北平原要注意严格控制施肥量、提高肥效,积极推广测土配方施肥、缓释肥等养分资源管理技术,积极发展利用沼液、有机肥等化肥替代技术;要控制肥料地表流失和地下淋失,大力发展冬小麦-夏玉米轮作条件下的机械化喷灌、滴灌、微喷带等灌溉系统条件下的水肥一体化技术,全面实施秸秆、地膜等覆盖技术减少农田土壤流失以及深松等耕作技术实现土壤水库的增容扩蓄。     

关中-天水经济区生态足迹变化驱动因素

揭示影响关中-天水经济区生态足迹变化的驱动因素,对建立节能型产业结构,寻求经济与环境、生态与社会的协调发展具有重要意义。应用生态足迹和偏最小二乘法,在计算2005至2014年关中-天水经济区生态足迹的基础上,确定偏最小二乘法变量投影重要性和标准偏最小二乘法系数,比较了驱动因素的重要程度。结果显示,影响生态足迹变化较为重要的驱动因素有第三产业增加值、国内生产总值和社会消费品零售总额。相比之下,常用耕地面积与全区人口数对关中-天水经济区生态足迹驱动作用不显著。为此提出将优化产业结构与优化能源结构有机结合起来、转变能源利用方式、提升能源利用率、提高土地利用率、加强土地保护、提高土地生态承载力、引导低碳消费行为、推行低碳生活方式等对策建议。     

湖南省水稻生产水足迹及其影响因素研究

为分析湖南省水稻生产水资源的占用情况, 采用水足迹方法研究了2002-2015年湖南省水稻生产水足迹; 利用贡献率分析方法探究气象因子和生产要素对水稻水足迹的影响。结果表明: 水稻水足迹在研究时段内整体呈现下降态势, 年际变化呈现波动性上升期(2002-2005年)、快速下降期(2005-2009年)、缓慢下降期(2009-2015年)三个阶段性波动特征; 灰水足迹最大, 比例从69.03%下降到68.98%, 蓝水足迹比例从14.21%下降到12.75%; 绿水足迹从16.75%提高到18.26%; 农机动力、化肥投入、成灾率是是水足迹的主要影响因素, 其中农机动力起抑制作用, 化肥投入、成灾率起促进作用。建议湖南水稻生产水足迹调控的措施主要为提高水稻生产机械化水平及合理施肥。     

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...     

1980—2015年中山市基塘景观时空变化及驱动因素

进行基塘土地利用景观变化及驱动力研究, 可为保护这种特殊农业生态系统提供研究支持。以中山市作为研究区, 运用1980—2015年5期中山市土地利用矢量图和统计年鉴数据, 探明基塘景观时空变化及其驱动因素。结果表明: ①中山市基塘外部面积上经历了一个倒“U”型的发展, 即先增长后衰减。②城乡工矿、居民用地和基塘用地重心发生变化并存在一定互斥; ③城镇化的建设为中山市基塘大幅缩减的第一主因, 另外产业结构的调整升级、饮食结构变化、政策导向也影响了基塘的发展。④基塘系统内部的基面作物种植结构、基面与鱼塘比例也发生了变化; ⑤其相对经济效益及生态效益发生削弱, 中山市基塘未来发展方向也应更多与现实发展和社会需要相结合。作为中国特殊的传统农业生态系统模式, 基塘系统保护势在必行。     

海河流域植被净初级生产力时空变化及驱动因素分析

为揭示海河流域植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)时空变化特征及其时空异质性驱动机制，该文基于MOD17A3HGF数据集，综合自然和人为两方面的影响因素，利用变异系数、趋势分析、相关分析、Hurst指数以及地理探测器等，分析2000—2020年海河流域植被NPP时空格局演变特征和定量识别驱动因素及其影响力。结果表明：(1)时间上，2000—2020年海河流域植被NPP整体呈显著上升趋势，增速为1.73 Tg C·a^-1,年均NPP为326.75 g C·m^-2·a^-1,其中针叶林、阔叶林、灌丛、草地和农用地的NPP多年均值分别为313.59、385.28、353.03、320.12、295.22 g C·m^-2·a^-1。(2)空间上，植被NPP高值区集中于西北部山区，低值区集中于东南部平原区；NPP整体情况稳定，变异系数均值为0.17;未来变化趋势呈反持续性，植被NPP可能下降。(3)植被NPP与气温呈负相关，与降水呈正相关，降水为主要...     

基于灰水足迹的中国城市水资源可持续利用综合评价

随着城市化的快速发展,中国城市水资源面临着水资源短缺与水环境恶化等挑战,因此加强城市水资源可持续利用对于中国可持续发展具有重要意义。基于灰水足迹核算对2016年中国地级市水资源可持续利用情况进行综合评价。研究结果表明：（1）中国城市灰水足迹水平差异大,平均值为23.40×10⁸ m³,主要集中在20.00×10⁸ m³以下。中国城市农业源灰水足迹比例占比主要在70%以上,工业源比例占比主要在20%以下,而生活源比例占比在40%以下;（2）全国灰水经济生产率在12.45-857.31元/m³范围内,地区差异明显。33%城市灰水足迹荷载系数均大于1,全国地级市灰水足迹荷载系数平均值为1.16,城市水资源利用已对水环境产生污染压力,用水不可持续;（3）城市水资源开发率与灰水足迹荷载系数呈一定程度的正相关关系,说明了城市发展对水资源利用的"量"和"质"的压力作用具有一定的协同关系;（4）水资源可持续利用程度呈现大型城市 > 特大型城市 > 超大型城市 > 中小型城市,城市发展一定程度上有助于水资源的可持续利用,但发展规模过大可能会造成用水高产而护水低效的现象。因地制宜的实行水资源循环经济发展模式以及适时纳入灰水足迹核算与管理体系,是当前城市化大背景下实现水资源可持续利用的重要途径。     

福建省生态足迹和生态承载力的动态变化

利用生态足迹理论,计算分析了福建省1999～2003年5年间的生态足迹变化过程.结果表明,福建省人均生态足迹由1999年的1.428 hm²上升至2003年的1.658 hm²,人均生态承载力由1999年的0.683 hm²减少到2003年的0.607 hm²,生态赤字逐年提高,生态足迹与生态承载力之间的矛盾加剧,生态环境处于不安全状态.生态足迹供需结构分析表明,福建省人均生态足迹供需存在严重的不平衡,其需求以草地和化石燃料为主,两者占总量的55.74%～63.43%,而供给以耕地为主,草地仅占人均生态承载力的0.77%～0.82%,化石燃料的供给几乎为零.5年间万元GDP生态足迹总体上呈下降趋势,表明福建省的资源利用率不断提高.与此同时,结合福建省经济发展现状和资源分布特点,提出了减少区域生态赤字的对策.     

福建省安溪县土地利用时空演变规律及其关键驱动因素

以福建省安溪县为研究边界,选取了1999—2019年该县及所属乡镇的耕地、林地、草地、园地、水域、建设用地和未利用地等7个土地利用类型作为物种变量,与其相关性较大的社会经济指标为环境变量,采用典范对应分析和空间自相关等方法进行分析,以明确安溪县和所属乡镇的土地利用时空演变特征及其关键驱动因素。研究结果表明:安溪县1999—2019年间土地利用类型变化总体上呈"三减四增"态势,并在全局空间分布格局上呈明显的聚焦状态。全县耕地、草地和水域面积分别减少36.82%、22.91%和8.18%,而林地、园地(主要是茶园)、建设用地和未利用地面积则分别增加了10.37%、56.39%、206.08%和90.14%。就林地面积而言,近10年来安溪县24个乡镇中有1/3的乡镇林地呈下降趋势。其中,祥华、大坪、虎邱、参内、福田和城厢6个乡镇林地面积减少明显。研究表明:在县域水平上,主要土地利用类型变化,除了受地理因素的制约外,主要受社会经济指标和宏观政策的驱动因素调控。排位最大的前3个因素分别是社会消费品零售总额、地区生产总值和茶叶产量。在镇域水平上,不同乡镇由于地理条件,特别是城镇化水平和经济发展状况...     

不同播种时间对吉林省西部玉米绿水足迹的影响

玉米是吉林省西部的主要农作物,水是玉米生产的主要制约因素.如何有效利用有限的水资源,保证玉米高产是亟需解决的问题.通过大田试验,探讨不同播种时间对吉林省西部玉米生产过程中绿水消耗量及其来源的影响,以提高雨水的利用率.3a大田试验的研究结果表明,无论是降水较充足的2005年,还是一般干旱的2006年和极端干旱的2007年,玉米生产需水量中均以绿水消耗量为主,占98％以上.玉米生产的绿水足迹中,2005年以有效降水足迹为主,2006年、2007年以土壤水足迹为主.前3个播期的玉米绿水足迹中有效降水量所占比例,2005年分别为80.4％、87.6％和89.1％,2006年分别为41.3％、43.3％和46.6％,2007年分别为34.2％、35.5％和36.5％.适当晚播使玉米生长季中有相对较多的降水量,气温亦较高,雨热匹配较好,利于玉米生长,而且绿水足迹中有效降水量所占比重也较大.因此,适当晚播有利于提高雨养农业区雨水的利用率,保护土壤水平衡,促进农业的可持续发展.     

广东省水质现状及驱动因素

水质现状评估及其驱动因素分析是实现水生态保护、水资源利用和水污染治理的关键,对于水生态系统的可持续发展具有重要意义。以广东省七大流域为研究区,基于2019-2020年间的溶解氧（DO）、透明度（SDD）、悬浮物（SPM）、叶绿素a （Chla）、氨氮（NH₃N）、总氮（TN）、总磷（TP）7个指标的水质监测数据,综合运用单因子指数法（SI）和综合水质指数（WQI）评价方法,分丰水期（N=66）和枯水期（N=54）评估研究区的水质现状,并探讨水质参数与地形、气象、社会经济和土地覆被类型等驱动因素之间的相关关系。SI评估结果显示广东七大流域主要以工业污水、农业面源等造成的Chla和TN浓度超标、部分水体富营养化严重为主,同时伴有溶解氧浓度偏低的问题;WQI评估结果显示研究区有57%以上的采样点属于中等以下水质。Chla、SPM、NH₃N和TP浓度具有显著的季节和驱动因素差异：丰水期的Chla和TP浓度低于枯水期,但SPM和NH₃N浓度高于枯水期。枯水期DO、TN和WQI的显著性影响因子为丰水期的1/3左右;这种季节差异可能是流域内降雨、营养盐负荷和土地覆被类型导致的复杂地表径流及面源污染所致。珠江三角洲河网区、粤西诸河、韩江下游以及粤东诸河练江流域的水质问题突出。未来水生态系统的可持续发展研究可以借助长时间序列、多频次、高分辨率的遥感监测手段和多种数值模拟方法以及常规水质评估模型,探讨气候变化、河岸带产业结构和流域土地利用方式对面源污染的影响,以进一步厘清降雨强度、三产结构和土地利用方式转变对区域水质变化的影响。