陕北安塞县生态与经济系统耦合协调发展

协调生态环境与社会经济的均衡发展,是实现县域可持续发展的重要因素。以延安市安塞县为对象,基于社会经济与生态环境的数据,构建安塞县社会经济系统与生态环境系统的指标体系,利用熵权法计算社会-经济-环境综合评价指数,在此基础上利用耦合协调度模型、剪刀差方法和耦合度模型分析了社会经济系统与生态环境系统的耦合协调状态、发展速度差异以及耦合度演变趋势。结果表明:1996—2013年间,安塞县社会经济系统综合评价指数稳定上升,自然生态系统综合水平呈现波动下降趋势,前者发展速度总体上快于后者;耦合协调度指数由0.33增长至0.59,反映了该区域社会经济与生态环境的关系不断改善,较好地实现了二者的协调;剪刀差在0. 032水平范围内波动上升,说明二者发展趋势之间的差异逐渐增大;安塞县社会经济与生态环境的耦合度分布于45°β90°范围内,二者处于协调发展阶段,耦合度β表现为先下降后上升,说明经济与环境之间的矛盾开始显露。研究表明,安塞县应着力加强生态建设的固基和推进作用,缓解社会经济和生态环境的矛盾,实现二者的协调发展。     

基于耦合协调度模型的黄土高原生态环境质量测度及预测

生态环境质量评价作为生态文明建设的基本依据,对于积极适应气候变化、合理开发及保护生态环境等具有重大意义。本文以生态环境脆弱的黄土高原为研究区,基于植被覆盖度、地形位指数、人口密度等数据反演资源环境承载力,以MODIS数据和土地利用数据表征生态弹性限度,分析2000—2020年研究区资源环境承载力与生态弹性限度的演变特征,利用耦合协调度模型综合表征区域生态环境,通过标准差椭圆方法探究协调度的重心变化及转移路径,并在此基础上利用粒子群优化的Elman神经网络对生态环境的未来趋势进行预测。结果表明：2000年以来黄土高原资源环境承载力呈现东南高、西北低的分布格局,呈指数缓慢上升趋势(0.0625 a^-1),生态弹性限度与该区域土地利用格局呈高度一致,指数波动上升但整体水平低;黄土高原生态环境耦合协调度从轻微失调阶段转变为初级协调阶段;黄土高原生态环境协调发展度的重心向东南偏移,且呈现东北-西南方向向心聚集,西北-东南方向空间发散的趋势;预测发现,2030年各市(自治州)资源环境承载力-生态弹性限度系统耦合协调度将稳步上升,这表明未来黄土高原的生态环境质量将逐步趋于协调,...     

西北区域城镇化与资源环境承载力协调发展的时空特征——以兰西城市群为例

城镇化与资源环境协调问题是推动区域社会经济发展的关键问题之一。本文着力构建城镇化与资源环境承载力评价指标体系,运用熵值法和协调度模型测度2005—2017年兰西城市群地区城镇化与资源环境承载力协调度的时空格局特征。结果表明:兰西城市群城镇化综合指数时间上呈持续上升趋势,其中社会城镇化贡献份额逐渐增大,空间上出现"极化"发展模式,兰州和西宁两大核心城市与周围县区差距显著;资源环境承载力综合指数呈波动上升态势,资源环境绩效水平有待提高,其空间上表现出东高西低的分布状态,基本与地形分布相符;从协调类型上看,城镇化与资源环境承载力协调度在0.4～0.5,处于濒临失调状态,且协调度空间集聚特征较明显,协调区域集中于兰州、西宁两大省会城市及周围部分县区,失调区域则集中于城市群南部和西部县区。研究结果可为兰西城市群地区城镇化与资源环境承载力协调有序发展提供参考。     

长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调分析及模拟预测

研究长江中游城市群的城市化与生态环境耦合协调的特征为城市群实现高质量发展提供理论参考。以长江中游城市群28 个城市为研究对象, 运用耦合协调模型定量分析2006-2017年城市化与生态环境耦合的时空演变规律, 同时运用LSTM深度学习模型预测2018-2022年城市化与生态环境耦合协调发展。“城市群-城市”的多重视角下, 长江中游城市群城市化与生态环境的耦合协调度呈现波动上升趋势。其中, 长沙、武汉、南昌3 个中心城市在城市群中具有带动性作用; 长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调发展空间格局形成以武汉、长沙、南昌三个中心城市为核心的多中心空间结构。空间格局表现出空间异质性, 尚未形成一体化的耦合协调空间格局; 预测结果表明2018-2022年长江中游城市群城市化与生态环境耦合协调度整体有所提升, 但整体提升速度较慢; 大部分城市耦合协调度延续了增长的趋势, 升级为初级以上的协调发展等级。     

吉林省城镇化与生态环境协调发展的时空演变特征

构建城镇化与生态环境评价体系,评价2000—2012年吉林省城镇化和生态环境综合发展水平及两者耦合协调度.结果表明: 研究期间,吉林省城镇化综合水平呈持续增长态势,其中,经济城镇化贡献份额最大;生态环境综合水平呈波动上升趋势,国家实施振兴东北战略以来生态环境状态、响应、压力都增长较快;耦合协调度呈持续增长趋势,从基本不协调发展为高级协调,由城镇化滞后型转化为生态环境滞后型.中部地区城镇化水平较高,东西部地区生态环境水平高于中部地区,长春市城镇化与生态环境耦合协调度最高,白山市最低;2000—2012年,长吉地区耦合协调度在全省一直处于领先水平,但生态环境滞后水平越来越严重,四平、辽源、松原3市和延边朝鲜族自治州的耦合协调度呈上升趋势,白城市呈现下降趋势.     

长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素

长江中游城市群是我国的典型生态敏感区和重点开发区,科学评价其生态承载力具有重要的科学价值和现实意义。从城市生态系统的组成要素、结构特征出发,选择状态空间法从社会经济协调力、资源环境支撑力和生态弹性力3个维度构建了城市生态承载力综合评价指标体系,综合运用空间分析、多元回归、地理加权回归等方法深入分析了2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力时空格局及其影响因素。结果表明:①2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力指数总体呈波动上升的"W"型走势,社会经济协调力维度呈波动下降的趋势,而资源环境支撑力和生态弹性力维度整体呈波动上升的趋势;②从空间格局来看,2006—2015年长江中游城市群城市生态承载力表现出显著的空间关联性与异质性,环洞庭湖地区和环鄱阳湖城市群地区形成两大高值集聚区,而在武汉城市圈和环长株潭城市群核心区域形成两大低值集聚区;③社会发展水平、城镇居民收入水平、人口密度、经济发展效率、资源供给状况和环境污染治理水平等要素对长江中游城市群城市生态承载力空间分异格局的影响较为显著,影响强度具有空间异质性特征。     

中国水资源-能源-粮食-支撑系统安全测度及协调发展

探索我国水资源-能源-粮食-支撑系统安全及时空演变规律,有利于促进中国水资源-能源-粮食-经济社会-管理维护的可持续发展。采用模糊物元法和耦合协调度模型,借助ArcGIS空间分析及核密度和基尼系数、变异系数,对我国31个省、市、自治区2004-2017年水资源-能源-粮食-经济社会-管理维护安全水平及耦合协调度进行测算及时空对比分析。结果表明：①时间上,我国安全测度指数总体呈上升趋势;空间上,我国安全测度水平除青海、西藏外普遍较好;②各子系统情况：经济社会子系统增长较快、水资源子系统水平较差、粮食安全指数变差、能源子系统分化现象显著、管理维护小幅度提升;③我国安全测度协调度2004年0.170提高至2017年0.348,总体呈上升趋势;④安全测度协调度的空间演化基本可以分为上升型、下降型、平滑型和波动型四类,以波动型居多。     

沈阳经济区经济与环境系统动态耦合协调演化

选择耦合协调度模型、剪刀差方法、耦合度模型,分别对沈阳经济区1990-2009年经济系统与环境系统的耦合协调状态、发展速度差异、耦合发展趋势进行了分析.结果表明:研究期间,沈阳经济区经济系统与环境系统的耦合协调状态不断提高.由于经济系统发展水平与环境系统建设水平都呈波动升高趋势,使二者耦合协调度指数由0.42增长至0.89,反映了该区域经济与环境的关系不断改善,较好地实现了二者的协调.经济发展速度的降低与环境建设速度的提高,使二者的剪刀差由0.63°降到0.22°,证明了发展速度有助于协调状态的实现.沈阳经济区经济与环境系统耦合度分布于45°＜β＜90°的范围,处于共同发展状态,但由于二者演化速率的比值逐渐减小,耦合度逐渐趋近于45°,说明二者关系在逐步走向协调.     

河西走廊城镇化与资源环境承载力的动态耦合及空间格局

城镇化和资源环境承载力耦合的时空演化是生态、地理、经济社会学等研究的重要内容之一,对促进城镇的可持续发展具有重要意义.为研究县域尺度上河西走廊城镇化与资源环境承载力协调度的空间分布格局,基于核密度分析、探索性分析、时空数据模型等方法,对该区域城镇化和资源环境承载力协调度的空间异质性及其动态演进过程进行了研究.结果表明:...     

国家重点生态功能区生态-经济-社会系统耦合协调的动态演化——以新疆阿勒泰地区为例

探究国家重点生态功能区生态-经济-社会系统耦合协调的演化特征,对实现可持续发展目标、建设美丽中国有重要意义。运用耦合协调模型、剪刀差方法、耦合度模型以及VAR模型对2007—2019年阿勒泰地区EES系统耦合协调度的动态演化进行分析。结果表明：(1)2007—2019年阿勒泰地区整体耦合协调度呈现不断上升趋势,由2007年的中度失调(0.271)向2019年的轻度失调(0.371)演进,生态系统与经济系统、社会系统的发展水平呈现“X”型变动趋势,经济系统与社会系统持续上升,而生态系统略微下降。(2)经济系统与社会系统、生态系统与社会系统演化速率的剪刀差在2014年以后出现较大幅度的波动,而生态系统与经济系统演化速率的剪刀差趋于稳定态势,生态系统与经济系统、经济系统与社会系统的耦合度呈现出由无序到有序的初始过渡。(3)由脉冲响应函数及方差分解可得,阿勒泰地区EES系统耦合协调水平的提升是三系统共同作用的结果,前期主要由社会系统、经济系统驱动,后期主要依赖生态系统的改善。研究表明：国家重点生态功能区应着重减轻经济系统对社会系统和生态系统的胁迫强度,进而实现三者的协同发展。     

A cross-scale model coupling approach to simulate the risk-reduction effect of natural adaptation on soybean production under climate change

This study establishes a procedure to couple Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) and China Agroecological Zone model (AEZ-China). This procedure enables us to quantify the effects of two natural adaptation measures on soybean production in China, concern on which has been growing owing to the rapidly rising demand for soybean and the foreseen global climate change. The parameters calibration and mode verification are based on the observation records of soybean growth at 13 agro-meteorological observation stations in Northeast China and Huang-Huai-Hai Plain over 1981–2011. The calibration of eco-physiological parameters is based on the algorithms of DSSAT that simulate the dynamic bio-physiological processes of crop growth in daily time-step. The effects of shifts in planting day and changes in the length of growth cycle (LGC) are evaluated by the speedy algorithms of AEZ. Results indicate that without adaptation, climate change from the baseline 1961–1990 to the climate of 2050s as specified in the Providing Regional Climate for Impacts Studies-A1B would decrease the potential yield of soybean. By contrast, simulations of DSSAT using AEZ-recommended cultivars with adaptive LGC and also the corresponding adaptive planting dates show that the risk of yield loss could be fully or partially mitigated across majority of grid cells in the major soybean-growing areas.     

2010-2020年中国市域城镇化与生态环境协调状态的空间分异及影响因素

城镇化与生态环境协调平衡是提升城市品质的重要举措,也是推进新型城市建设的内在要求。基于构建的城镇化与生态环境系统综合评价指标体系,引入耦合协调模型对2010-2020年中国市域城镇化与生态环境系统的耦合协调度进行测度并分析其影响因素。结果表明:(1)从空间分布格局来看,城镇化发展水平整体呈现京津冀、长三角、珠三角地区领先,成渝、中部地区中等,西南、西北地区相对落后的分布特征;生态环境建设水平呈现出"南高北低,多点开花"的分布特征。(2)从空间关联格局来看,城镇化发展水平和生态环境建设水平皆呈现明显的集聚现象,且以HH、LL区分布为主。其中城镇化发展水平显著LL区主要在西部地区集中分布,大范围低值集聚态势明显,反映出该地区城镇化有待进一步发展;生态环境建设水平显著HH区主要在东南地区集中分布,显著LL区主要在西部和东北地区,反映出广大西部和北方地区的生态环境欠佳。(3)从耦合协调度来看,两大系统之间的磨合作用持续向好,轻度失调及以下协调发展类型的城市数量不断下降,整体迈入转型发展阶段。在空间分布上东部沿海地区整体的耦合协调度水平高于内陆地区。从城镇化与生态环境耦合协调关系看,在研究期总体上呈均衡发展状态,但是有向生态环境滞后型发展趋势。在空间分布上呈南-北差异化格局,2020年生态环境滞后型南北方城市之比为4 ∶ 6。(4)从影响因素看,城镇化状态、城市和谐状态、城市总体生态状况、城市对生态环境治理投入程度、城市绿色低碳建设程度以及水资源利用情况这几个方面均有重要解释作用。     

中国南海北部不同岛屿植被与土壤的耦合协调发展度

植被和土壤是陆地生态系统两个重要的组成部分,二者相互影响相互促进,探明两者的耦合协调关系是生态恢复与重建的顺利实施的关键。基于中国南海北部大庙墩岛、涠洲岛、大汉三墩岛、甘蔗岛和蜈支洲岛等个海岛的典型植被群落植被土壤的全面调查和取样分析,建立10个植被因子和14个土壤因子的2级层次指标体系,采用层析分析法确定各因子的权重,构建5个海岛植被土壤耦合度和耦合协调度模型。结果表明,不同岛屿的植被土壤耦合度和耦合协调度模型并不完全对应,植被与土壤的综合指数在不同岛屿中也不完全一致,甘蔗岛的植被效应和大汉三墩岛的土壤效应最佳。中国南海北部5个岛屿的植被土壤耦合协调状况较好,均处于初、中级协调发展状态,且除甘蔗岛外处于植被土壤同步型。总的来说,由于岛屿远离内陆,人类干扰相对较小,在植被土壤长期的演替过程中,中国南海北部岛屿植被土壤耦合协调较好,在其恢复与生态重建时要注重提高植物多样性、抚育水平和土壤管理水平。     

绩效视角下中国生态文明建设的时空交互特征及耦合关系

从绩效视角研究生态文明建设的时空动态特征和耦合关系有助于理解生态文明建设的空间差异机理,对实现生态文明建设提质增效具有重要意义。运用非参数Kernel密度估计、LISA时间路径、时空跃迁和重心耦合等方法,从业绩和效率视角探究了2005-2017年中国生态文明建设的时空动态格局及其耦合关系。研究发现：（1）生态文明建设业绩和效率的整体空间非均衡性差异明显,生态文明建设业绩呈"单峰"演变分布特征,而生态文明建设效率呈明显的"双峰"分布特征。（2）生态文明建设业绩和效率的时空格局动态变迁路径差异显著,生态文明建设业绩局部空间结构和空间依赖方向上稳定性较强,具有协同与竞争并存的特征;而生态文明建设效率的局部空间结构和空间依赖方向上的波动性较生态文明建设业绩强,形成竞争主导型格局。（3）生态文明建设业绩存在路径依赖和空间锁定特征,而生态文明建设效率的类型转移相对活跃,路径依赖和空间锁定特征较生态文明建设业绩弱。（4）生态文明建设业绩和效率的重心趋于集聚,空间耦合关系不断增强。高绩高效型主要分布在东部沿海地区,青海、内蒙古和宁夏为稳定低绩高效型,而其他中西部省域多属低绩低效型。     

Net greenhouse gas balance in response to nitrogen enrichment: perspectives from a coupled biogeochemical model

Increasing reactive nitrogen (N) input has been recognized as one of the important factors influencing climate system through affecting the uptake and emission of greenhouse gases (GHG). However, the magnitude and spatiotemporal variations of N‐induced GHG fluxes at regional and global scales remain far from certain. Here we selected China as an example, and used a coupled biogeochemical model in conjunction with spatially explicit data sets (including climate, atmospheric CO₂, O₃, N deposition, land use, and land cover changes, and N fertilizer application) to simulate the concurrent impacts of increasing atmospheric and fertilized N inputs on balance of three major GHGs (CO₂, CH₄, and N₂O). Our simulations showed that these two N enrichment sources in China decreased global warming potential (GWP) through stimulating CO₂ sink and suppressing CH₄ emission. However, direct N₂O emission was estimated to offset 39% of N‐induced carbon (C) benefit, with a net GWP of three GHGs averaging ?376.3 ± 146.4 Tg CO₂ eq yr^?1 (the standard deviation is interannual variability of GWP) during 2000–2008. The chemical N fertilizer uses were estimated to increase GWP by 45.6 ± 34.3 Tg CO₂ eq yr^?1 in the same period, and C sink was offset by 136%. The largest C sink offset ratio due to increasing N input was found in Southeast and Central mainland of China, where rapid industrial development and intensively managed crop system are located. Although exposed to the rapidly increasing N deposition, most of the natural vegetation covers were still showing decreasing GWP. However, due to extensive overuse of N fertilizer, China's cropland was found to show the least negative GWP, or even positive GWP in recent decade. From both scientific and policy perspectives, it is essential to incorporate multiple GHGs into a coupled biogeochemical framework for fully assessing N impacts on climate changes.     

Cross-frequency and iso-frequency estimation of functional corticomuscular coupling after stroke

Functional corticomuscular coupling (FCMC) between the brain and muscles has been used for motor function assessment after stroke. Two types, iso-frequency coupling (IFC) and cross-frequency coupling (CFC), are existed in sensory-motor system for healthy people. However, in stroke, only a few studies focused on IFC between electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) signals, and no CFC studies have been found. Considering the intrinsic complexity and rhythmicity of the biological system, we first used the wavelet package transformation (WPT) to decompose the EEG and EMG signals into several subsignals with different frequency bands, and then applied transfer entropy (TE) to analyze the IFC and CFC relationship between each pair-wise subsignal. In this study, eight stroke patients and eight healthy people were enrolled. Results showed that both IFC and CFC still existed in stroke patients (EEG → EMG: 1:1, 3:2, 2:1; EMG → EEG: 1:1, 2:1, 2:3, 3:1). Compared with the stroke-unaffected side and healthy controls, the stroke-affected side yielded lower alpha, beta and gamma synchronization (IFC: beta; CFC: alpha, beta and gamma). Further analysis indicated that stroke patients yielded no significant difference of the FCMC between EEG → EMG and EMG → EEG directions. Our study indicated that alpha and beta bands were essential to concentrating and maintaining the motor capacities, and provided a new insight in understanding the propagation and function in the sensory-motor system.     

河南登封寒武系第三统张夏组核形石与遗迹化石的耦合变化

河南登封关口剖面寒武系第三统张夏组下部碳酸盐岩中发育了大量的微生物成因的核形石和后生动物遗迹化石。在野外和显微镜下对核形石和遗迹化石进行观察,并统计它们在地层中所占比例,表明核形石和遗迹化石存在着耦合关系。下部地层以发育凝块石和形状不规则、纹层不连续、代表一种低能弱搅动水体的Ⅰ型核形石为主,不含遗迹化石,表明此时微生物在海洋生态系统中占主导地位。中部地层则以发育浑圆形、纹层连续的Ⅱ型核形石和遗迹化石Planolites为特征;而且随水体能量的增强,Planolites丰度逐渐升高,核形石丰度逐渐降低;二者的丰度变化说明后生动物的存在对核形石的数量有一定影响,但未破坏核形石的生长条件。上部地层发育大量Thalassinoides和生物扰动构造,缺乏核形石;后生动物对沉积基底进行反复扰动,彻底破坏了原始层理以及微生物造岩的环境,核形石消失。可见,在张夏组沉积时期,微生物与后生动物以及环境之间存在着特殊的相互作用关系。     

A Biological Coupling Extension Model and Coupling Element Identification

Extenics is a newly developed interdisciplinary subject combining mathematics, philosophy and engineering. It providesuseful formalized qualitative tools and quantitative tools for solving contradictory problems. In this paper, extension theory isintroduced briefly and the primary applications of this theory and methods in bionic engineering research are discussed. Theextension model of biological coupling functional system is established. In order to identify the primary and secondary sequencingof coupling elements, the Extension Analytic Hierarchy Process (EAHP) was adopted to analyze the contribution ofeach coupling element to the coupling functional system. Thus, the influence weight factor of each coupling element can bedetermined, so as to provide a new approach for solving primary and secondary sequencing problem of coupling elements in aquantitative way, and facilitate the subsequent bionic coupling study.     

河西走廊山地-荒漠-绿洲复合生态系统耦合模式及耦合宏观经济价值分析——以肃南山地-张掖北山地区荒漠-临泽绿洲为例

应用合作对策理论提出河西走廊山地 -荒漠 -绿洲复合生态系统的 4个可行的耦合模式 ,在现有能值投入水平和科学管理力度下 ,4种耦合模式分别增加肃南山地 -张掖北山荒漠 -临泽绿洲动物生产系统和绿洲植物生产系统的宏观经济价值 3.6 7、4 .0 2、1.0 3和 4 .6倍。用能值概念和度量标准 ,以耦合后新增宏观经济价值为对策论中合作对策的特征函数 ,筛选出模式 是 4种耦合模式中的最佳策略组合即最优的耦合模式。该模式下 ,家畜对高山草地的压力减小 ,退化的山地子系统得以恢复 ,脆弱的荒漠子系统得到保护 ,绿洲种植业系统也因为家畜的加入、系统多样性提高 ,系统稳定性加强。研究方法避免了传统的纯货币评价分析方法对耦合产出所含环境资源评价的缺失 ,使得对耦合效应的评价值较为客观真实     

Effect of chemical modification of amino groups by fluorescamine on partial reactions of photosynthesis

4-Phenylspiro[furan-2(3H),1-phtalan]3,3′-dione (fluorescamine) was used to covalently modify amino groups of thylakoids. Subsequently its effect on parameters of energy transfer and phosphorylating activity was assessed. While electron transport, the extent of proton uptake, 515 nm change and 9-aminoacridine quench were relatively resistant to such treatment, the functions connected to coupling factor 1, namely ATP formation by acid/base transition, ATPase activity and photophosphorylation were affected much earlier. Photophosphorylation appears to be the most sensitive. The data are interpreted as indicating an involvement of free amino groups in energy transfer.