中国生态地理区城市水资源利用效率时空分异特征

我国水资源面临的形势十分严峻,水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等问题突出,已成为制约社会经济可持续发展的主要瓶颈。基于分类数据包络分析（Categorical DEA）对2007-2016年中国生态地理区城市水资源利用效率进行测算,对其时间变化、空间分布以及空间收敛性进行分析。结果表明：1）2007-2016年期间全国城市水资源利用效率总体处于低效率状态,随时间高低交错波动式发展,整体呈先降后升势态;2）生态地理区城市水资源利用综合效率由高到低依次为温带干旱区、温带半干旱区、温带半湿润区、温带湿润区、亚热带湿润区,呈西北向东南逐渐递减的空间分布格局,生态地理区纯技术效率区间差异较大,但空间分布规律不显著,区域规模效率间差距小,且无明显空间分布规律;3）纯技术效率低效是制约全国水资源利用综合效率提升的主要因素,生态地理区间纯技术效率巨大差距导致全国纯技术效率整体低效,也是全国水资源利用综合效率低效的根本原因;4）生态地理区水资源利用综合效率区域差距逐渐缩小,主要是因为高效率区域效率值向低效率区域靠拢,区域间低效向高效的"追赶效应"不明显。     

京津冀城市群用水效率及其与城市化水平的关系

深入分析京津冀城市群用水效率与城市化水平的相互关系,揭示不同城市城市化水平对水资源利用效率的影响,有助于缓解水资源短缺问题。结合超效率数据包络模型,定量分析了京津冀城市群不同行业的用水效率,从人口、经济、社会与土地等不同城市化角度,全面分析了城市发展水平与生活、工业、农业三大行业用水效率之间的相互关系。主要结论为:(1)2006—2015年,京津冀城市群生活和工业用水效率总体上略微下降,而农业用水效率明显上升;不同城市之间存在明显差别,唐山、衡水与沧州市各行业用水效率均较高,邯郸和邢台市各行业用水效率均偏低。(2)城市发展水平对不同行业用水效率的影响存在明显差异。城市化水平的提升可以显著提高生活用水效率,但对工业和农业用水效率具有不同程度的负向影响。综合用水效率仅受到经济城市化的显著影响,相关系数达0.19,表明提高用水效率的关键是进一步调整经济产业结构。(3)城市化水平与用水效率梯度的匹配状态较差。一方面,京津冀13个城市中达到匹配的城市仅有4个,占京津冀城市总数的30.77%,匹配程度较低。另一方面,不存在城市化水平和用水效率双高型的城市,匹配层次较低。综上所述,针对京津冀城市化发展与用水效率的失衡关系,应审视水资源投入产出结构并尝试行业联动等节水发展模式。     

1961—2010年中国植被区的气候与林火动态变化

气候、植被和人为活动的变化影响到区域的林火动态．基于生态地理区研究全国尺度上林火动态的变化是科学林火管理的基础．根据中国地面气候资料日值数据,把1961—2010年气温和降水两个气象要素差值到网格点（空间分辨率0.25°×0.25°）,分析中国8个生态地理区森林分布区域的火险期气温和降水量变化,采用Mann-Kendall法分析气候和火动态的变化趋势．结果表明： 1961—2010年,中国森林分布区的平均气温呈现线性上升趋势,但降水量变化趋势不显著,所有生态地理区的火险期平均气温显著增加,中温带半干旱/干旱地区草原区增温最显著,而大部分区域的火险期降水量变化不明显.研究区火灾次数呈现明显的波动性,受害森林面积显著下降.除中温带干旱地区荒漠针叶林区的火灾次数和受害森林面积呈现显著的增加趋势外,其他生态地理区都表现为双峰型变化曲线.     

黄河流域可持续发展评估及协同发展策略

作为我国重要的生态屏障和经济带,黄河流域生态保护和高质量发展是我国的重大战略需求。目前,黄河流域水资源利用效率较低、水资源配置不甚合理等问题,阻碍了流域整体的可持续发展。以黄河流域上、中、下游9个省份作为研究对象,引入目标间均衡度这一新的评估方法,通过分析上中下游在可持续发展目标达成状况、发展路径、对黄河水资源的依赖程度和工农业用水效率等方面的差异,探讨了基于水资源优化利用的协同发展策略。研究结果表明：(1)2000—2015年间,黄河九省的可持续发展指数都有了显著提高,在不考虑各可持续发展目标间的均衡度时,中下游地区的可持续发展状况显著优于上游地区,考虑均衡度后则未发现显著差异;(2)忽略均衡度对评估结果带来的偏差也体现在省级层面上,如宁夏和山西在不考虑均衡度时都被认为取得了良好的发展,但实际上两者的发展主要体现在少部分目标上,和环境保护相关的部分目标反而出现了退步,这说明不考虑均衡度可能会高估可持续发展目标达成度;(3)黄河流域上中下游均有对黄河水资源较为依赖的省份,这些省份间工农业用水量和用水效率等存在较大差异,总体来看,上游地区用水效率较低,中下游地区用水效率较高;(4)取水量...     

基于生态足迹模型的辽宁省水资源可持续利用分析

运用水资源生态足迹模型,从时间和空间两个维度对辽宁省水资源生态盈亏和用水效率进行研究,并将研究结果与其他省份及其他方法的研究结果做了比较。时间维度研究结果表明,2000—2012年期间,仅2010年人均水资源账户生态盈余,其他年份均生态赤字,水资源利用不可持续;人均水资源生态足迹主要受农业用水足迹影响,人均水资源生态承载力与降水量呈显著正相关;用水效率逐年提高,有助于缓解水资源危机。空间维度研究结果表明,2011年仅丹东呈水资源生态盈余,其他13个地级市均为生态赤字;经济发达地区用水效率普遍高于经济欠发达地区,农业发达地区水资源生态赤字严重且用水效率偏低。对比分析表明,2007年辽宁省水资源生态足迹显著高于河北、四川和浙江省。建议加大水资源生态承载力、减少水资源生态足迹并削弱区域水资源不平衡等,推动辽宁省水资源的可持续利用。     

我国城市人与自然耦合系统的协调度

城市作为人类生存与发展的主要空间载体,是人与自然耦合系统的典型代表。城市人与自然协调度是认识人与自然耦合机制重要内容,对揭示城市人类活动对生态环境的影响,指导城市建设具有重要意义。从水资源开发强度、土地开发强度、水资源供给能力、环境污染物排放强度与碳排放强度五个方面分析城市人与自然协调度特征,评估城市建设与发展对自然环境的影响程度,并评估了我国146个城市的协调度特征,进一步分析了城市人口规模、城市经济规模、城市社会发展水平、不同生态地理区人与自然耦合协调度的关系。结果表明：2016年城市平均协调度指数为87.90,不同城市的协调度差距很大且协调度与城市人口规模、经济规模、发展水平呈显著负相关,而六大生态地理区中,西南地区协调度最高,协调度指数为92.81,西北地区协调度最低,协调度指数为82.25。研究发现我国城市建设与发展对自然环境影响仍然较大,并表现为（1）我国城市发展总体仍处于高需求高排放的发展阶段;（2）生态环境承载力是影响城市人与自然耦合协调度的重要因素;（3）提高能源利用效率,降低碳排放强度在改善城市人与自然协调度中发挥作用。最后,从优化城市布局、提高水、能源利用效率、控制环境污染等方面提出政策建议,为评估城市生态文明建设与可持续发展提供参考与依据。     

厦门市资源水与虚拟水耦合代谢效率评价

自然水循环与社会水循环的关联研究是制定系统性水代谢对策的前提。从水资源代谢过程与格局角度,用物质流分析法(MFA)剖析了亚热带季风气候雨影区缺水城市枯水年份资源水与虚拟水耦合代谢的路径、数量,提取代谢效率评价所需的过程与结构指标,以社会、经济、生态环境效益最优化为评价原则构建了城市水资源代谢效率评价指标体系,采用层次分析法赋权,评价了近10年来枯水年份厦门市资源水与虚拟水耦合代谢效率。结果表明,厦门水资源代谢效率呈加速提高趋势,主要由用水效率类和水代谢过程与结构类指标驱动。说明提高水资源代谢效率的根本对策在于用水行为和用水过程与结构的改善。采用情景分析法设计主导驱动指标不同组合下水资源代谢效率情景方案,提高了方案的可操作性,可基于这些指标制定水资源管理对策。基于MFA结果提取指标丰富了指标体系构建理论。     

中国芦苇沼泽植物物种丰富度分布格局及其驱动因素

明确大尺度物种丰富度的分布格局及其影响因素一直是生态学及生物地理学领域的核心议题之一,其对于预测全球环境变化背景下生物多样性的响应和制定减少生物多样性丧失的保护方案有着重要意义。本文基于全国芦苇(Phragmites australis)沼泽野外调查数据,结合气候、地理、土壤等环境因子,探讨了中国芦苇沼泽植物物种丰富度的分布格局及其驱动机制。结果表明:(1)中国的芦苇沼泽植物物种丰富度总体表现为亚热带湿润区和温带湿润半湿润区较高,青藏高原区、温带干旱半干旱区和滨海区较低的特点;(2)芦苇沼泽植物物种丰富度与年降水、土壤有机碳、土壤总氮、纬度均呈显著正相关,而与年均温、最冷月最低温、土壤pH值、海拔之间表现为显著负相关;(3)土壤因子特别是土壤pH值是影响芦苇沼泽植物物种丰富度的最主要因素,其次分别为淹水状况、气候因子和地理因子;(4)结构方程模型结果表明土壤因子、淹水状况和气候因子直接影响植物物种丰富度,而地理因子通过调控土壤因子、淹水状况与气候因子间接影响植物物种丰富度。总体而言,中国芦苇沼泽植物物种丰富度具有空间异质性,其分布格局受到多种因素的共同影响,土壤因子是影响植物物种丰富度...     

从生态地理特征论中国东北样带(NECT)在全球变化研究中的科学意义

中国东北样带(NECT)是国际地圈生物圈计划(IGBP)全球变化研究的陆地样带之一。该样带在东经112°与130°30′之间沿北纬43°30′设置,长约1600km,跨越北纬42°～46°,宽约300km,位于中纬度温带地区以降水或湿润度/干燥度为主要全球变化驱动因素,自东至西沿一个连续的空间过渡梯度,植被类型或生物群区是由温带针阔叶混交林、温带落叶阔叶林、农田及温带草原的3个亚地带:草甸草原、典型草原和荒漠草原等类型组成。给出了样带的基本生态地理特征及其梯度分析,包括其地理位置、地形地貌、气候梯度、土壤类型、土地利用格局、植被类型、主要优势种和群落类型的生态地理特征以及全新世适宜期的植被分布格局。这些特征沿经向均表现出明显的梯度分布。     

基于二元水循环效率提升的城市湿地修复策略

城市湿地对人地系统的水循环调节起着关键作用。随着城市的发展,水资源短缺问题日益突出,探讨湿地在缓解城市水资源危机中的作用具有重要意义。基于“自然-社会”二元水循环理论,综合分析了我国城市用水量在全国总用水量占比急剧增加的现状,以及城市水循环效率低下的重点问题;基于城市水循环途径的取水、输水、用水、排水和回水五个阶段,系统提出湿地的保护恢复有助于改善城市水资源利用状况,增强城市湿地空间优化配置和水资源可持续利用的协同效应;充分考虑城市生态空间整体优化及湿地布局,全面阐释在城市国土空间规划指导下,通过增加城市水循环中社会水回归容量和缩短社会水回归距离,提升城市水循环效率,充分发挥湿地生态工程对城市水循环优化的调控作用;最后,兼顾城市中长期规划发展的协调性、适应性,探讨了湿地保护修复以提升水循环效率的策略,包括多功能水源地建设、缩短汇水距离、多级净水、营建小微湿地以及构建自循环理念的再生系统等具体措施,为城市湿地资源空间规划的整体布局提供重要依据,对促进城市水资源可持续利用和建设人与自然和谐共生的韧性城市具有重要意义。     

Establishing an ecological vulnerability assessment indicator system for spatial recognition and management of ecologically vulnerable areas in highly urbanized regions: A case study of Shenzhen,China

The extensive use of modeling and technologies such as a geographic information system (GIS) in ecological vulnerability assessment and the recognition of eco-environmentally vulnerable areas from the perspective of spatial positioning provide important complements to urban ecological space management research. This study establishes an ecological vulnerability assessment indicator system containing nine elements and twelve indicators with respect to ecological sensitivity, ecological pressure, and self-resilience. The range of ecologically vulnerable areas in a highly urbanized region is spatially recognized. Management strategies are proposed with regard to institutionalization and marketization. The results show that the ecological vulnerability in Shenzhen is good overall and that most areas are moderately vulnerable; the goal of space management is to enhance ecological function and prevent further expansion of the city as a threat to ecological security. Highly vulnerable areas are mainly distributed in the west and agglomerate with urban functional areas; it is suggested to delimit an ecological red line in this region and implement the most stringent “steel wire” control following the existing ecological protection law in China. Furthermore, this study proposes an ecological preparedness system suited for the particularity of the highly urbanized region in Shenzhen and attempts to introduce marketization into ecological restoration to solve the economic and social plight of ecological reconstruction in highly urbanized regions. The vulnerability assessment results objectively reflect the condition of the regional ecological environment, and the space management policy has implications for ecological protection, resource utilization, and sustainable development in similar cities.     

基于Super-SBM模型的中国省域城市工业用地生态效率时空演变及影响因素研究

研究城市工业用地生态效率能够准确认识当前城市工业用地可持续发展水平,对节约和集约用地具有重要意义。以省域为单位,运用Super-SBM模型测算2000—2016年中国30个省(市、区)城市工业用地生态效率,分析其时空演变特征,并运用面板数据模型对其影响因素进行实证分析。结果表明:(1) 2000—2016年中国城市工业用地生态效率总体呈下降趋势,总体下降5.81%,年均下降0.35%,其过程呈现"先下降后上升"两阶段变化特征;(2)工业用地生态效率均值相对无效率城市远多于相对有效率城市,生态效率均值最高的是海南,其次为北京和上海,排在最后三位的是四川、江西、山西;(3)生态效率有效的省(市、区)个数先大幅度减少后小幅度增多,有效区域由东部地区、西北、东北地区向东南地区、东北经济发达沿海地区、西北地区、华北地区转移;(4) 2000—2016年城市工业用地生态效率均值按从大到小排序依次为华南地区、华北地区、华东地区、西北地区、东北地区、西南地区和华中地区,区域间城市工业用地生态效率存在较为显著的差异,且随着城市工业的发展区域差异呈增大趋势;(5)环境管制力度、工业行业集聚程度、工业对外开...     

长三角地区城市密度对碳排放绩效的影响效应与机制

城市密度是衡量城市各要素空间集聚程度的表征也是调控城市各要素资源分配效率的重要手段。过往主要围绕城市密度的物质形态测度来研究城市空间资源利用与环境问题,少有立足碳排放绩效的视角来研究城市密度的演变逻辑。立足生态效益中自然资源投入最小化与获得价值最大化的观点,从经济、社会、环境三个维度构建碳排放绩效综合评价指标,以长三角41个城市为例,基于标准差椭圆分析城市密度与碳排放绩效的时空演变及关联特征,采用地理加权回归模型与地理探测器相结合的方法,确定城市密度对碳排放绩效的影响效应及机制。结果表明:(1)城市密度与碳排放绩效均升高,城市密度增速减慢,而碳排放绩效增速加快;二者均呈东南-西北向发展且关联性不断增强。(2)城市密度分指标对碳排放绩效的影响效应存在时空差异,东南部多数城市各分指标影响系数增大且作用方向不变;西北部人口密度负向影响显著增强,经济密度的影响由负转正,而空间密度的影响由正转负。(3)城市密度与其他经济社会因素交互后对碳排放绩效产生影响,其中经济密度与产业结构协同作用对碳排放绩效的影响最大,且与因子独立作用相比,人口密度与其他影响因素的交互效应增幅最大。理清城市密度对碳排放绩效的影响效应及机制,可以为城市空间结构的合理优化提供依据。     

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。     

Spatio-temporal disparity of water use efficiency and its influencing factors in energy production in China

Water resources are considered as the biggest obstacle to regional high-quality development in China. Increasing water use efficiency (WUE) is an effective way to alleviate the growing water scarcity. The study concentrates on the energy production in China, uses the input-output analysis (IOA), data envelopment analysis (DEA), and geographically and temporally weighted regression (GTWR), to determine the total water use, to measure WUE, and to identify the main influencing factors. The results indicated that water consumption exhibit an overall increasing trend, decreasing from the southeastern regions to the southwestern, the northeastern, and the northwestern regions, with an increasing proportion of intermediate input. Although WUE improves significantly from 2002 to 2015, there is still a large space for improvement. Globally, WUE is highly clustered in most regions, and the degree of clustering shows a continuously increasing trend. Locally, the coastal regions in north of the Yangtze River have higher efficiency, while regions in the northwestern and southwestern have lower efficiency. The positive influences of population size, economic level, and industrial structure are significant, and the negative influence of resource endowment is also significant. The influences of resource endowment, population size, economic level, and industrial structure are significantly non-stationary in both space and time, and the former is stronger than the latter. Overall, economic level and population size are the predominant factors, and their quantitative structures are extremely stable.     

生态约束下闽三角城市群城镇发展特征与转型路径

我国城市群快速发育与增长的同时也伴随着巨大的生态代价。基于生态约束视角提出城市群可持续发展的"供需-效率-结构"三维测度模型,以闽三角城市群为实证,综合运用生态足迹、生态承载力与信息熵模型,从资源供需关系、发展生态效率与生态本底结构三个方面评价其2018年区域城镇可持续发展空间分异规律,并进一步探究其影响因素与转型发展路径。研究发现：（1）闽三角区域城镇发展空间分异明显,具体表现为南北差异与海陆差异,空间集聚效应正在形成。（2）城镇可持续发展潜力与能源消耗和经济发展水平呈显著负相关,而人口、城镇化、经济、能源消耗等影响因素对资源供需关系、发展生态效率与生态本底结构三个子系统的影响机制存在差异。（3）鉴于影响机制差异,采用系统聚类法将闽三角城镇划分为赤字型、失衡型、粗放型与可持续型四类,针对不同类型城镇的主要发展制约因素提出相应的转型发展路径。研究希望为城市群可持续发展研究提供新的思路,为闽三角区域城镇转型发展提供参考与借鉴。     

泛长三角地区碳生态效率的空间格局及影响因素

碳生态效率反映碳排放产出的经济社会价值高低,是衡量可持续发展水平的重要指标。以泛长三角各市为对象,以揭示碳排放的经济社会效益为目标,构建经济产出效率和人口承载效率评估指标,研究碳生态效率的空间格局和影响因素。结果表明：经济产出效率和人口承载效率呈现不同的变化趋势和空间格局,2000-2014年,经济产出效率增长97%,人口承载效率下降68%,前者空间集聚度高于后者;核心区及部分沿江城市的经济产出效率较高、增长较快,人口承载效率较低、下降较慢,碳生态效率高于其他城市;经济产出和人口承载效率的影响因素类似、作用强度和方向不同,前者主要受产业结构促进,后者的影响因素包括但不限于产业结构,但产业结构优化抑制了人口承载效率提升。研究认为,经济和社会视角的碳生态效率变化趋势及影响因素作用方向存在差异,为通过政策调控实现经济和社会效益同步提升增加了难度,在推动经济增长的同时,进一步加快人口集聚、优化产业结构和能源结构、提高能源利用效率等是政策制定的优选方向。     

顾及土地利用强度和生态-经济权衡的四川省陆地生态系统碳储量预测与热点分析

中国致力于在2060年前实现碳中和,为缓解气候变化的全球性目标贡献力量。人类活动引起的土地变化是造成碳排放的主要原因之一。四川省森林资源丰富,具有较高的经济增长潜力和重要的生态地位,是中国实现碳中和的关键区域之一。为从土地管理的角度为中国的碳中和提供政策支持,本文在顾及土地利用强度和生态-经济权衡的情景下预测了四川省2030年的土地变化,提出了顾及土地利用强度的陆地生态系统未来碳储量估算方法,并估算了四川省2030年的碳储量。结果表明,四川省若能在未来平衡经济效益和生态效益,可在2030年同时实现经济生产总值(相对于2020)增加约34%和碳储量增加约3%。为实现上述目标,四川省未来具体需加强西北部高原温带湿润/半湿润地区和高原亚寒带半湿润地区的林地和湿地的保护与扩张,并促进以成都为核心的四川省东南部中亚热带湿润地区城市的均衡发展。     

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。