论文从区域水资源社会经济系统结构分析入手,围绕水资源承载力研究的核心问题——水资源承载力评价指标体系,提出水资源承载力可以用宏观指标和综合指标来衡量。宏观指标从供需平衡角度描述水资源系统能够支撑的经济规模和人口数量;综合指标反映水资源社会经济系统的承载状态和协调状况。与评价指标相适应,建立了水资源承载力的计算模型与方法。将这一指标体系、模型与方法运用于实际,取得了较好的结果。

不同的林业补贴产生不同的效果:可能提高社会福利,也可能降低社会福利。出现这种差别的原因是补贴使林业生产收益流发生了变化,从而使得林业生产收益最大净现值到来的时间相对于社会最优时间提前或延后。论文建立了一个以林木吸收碳来衡量森林生态效益的林业生产收益定量模型,并通过该模型对华东某市的一项林场补贴政策进行分析。分析结果是,在没有补贴的情况下,该林场最优砍伐时间为第19年,当存在补贴的情况下,林场的最优砍伐时间提前到第11年,而随着碳价格从0增加至1000元/t,社会最优砍伐时间从第19年增加到第31年,造成的社会净损失从7750元/hm²增加到17704元/hm²。鉴于此,合理的林业补贴要能够促使私人效益与社会效益相统一。

向海湿地以保护国家级珍稀鸟类及其栖息繁殖生境为主要目的,属我国内陆湿地与水域生态系统类型的国家级重点湿地保护区。论文借助遥感与地理信息系统等先进技术,利用多个时期不同分辨率的卫星数据,得出过去20年来不同时期向海湿地的各类信息,并定量分析了其变化特征;利用向海湿地周围5个气象测站的气象资料以及通榆县的人口、耕地和牲畜存栏数等资料。研究表明,过去20年来,向海地区年降雨量与遥感数据提取的湿地面积之间存在同步关系,年降雨量明显减少,而通榆县的人口、耕地和牲畜存栏数持续增加,导致湿地面积减少。气候变化和人类活动是导致向海湿地环境变化的主要原因。

根据对东太湖养殖区主要水化学指标进行的跟踪监测结果,系统分析研究了N、P等主要营养物质的变化趋势。结果显示,TP网围内的周年平均值为0.034mg/L,网围外周年平均值为0.042mg/L,TN网内周年平均值为0.72mg/L,网外周年平均值为0.73mg/L。并依据试验及监测结果,估算了太湖养殖渔业对水体的营养贡献份额(N、P),现有养殖状况每年通过水产品可带出湖中19.51tN和6.62tP。通过调整、优化养殖模式,大力推广应用轮牧式网围养殖,大幅降低放养量,合理搭配滤食性鱼类,在养殖区普及种植太湖优势水生植物,移植本湖底栖动物,利用水生植物和底栖动物既可有效净化养殖环境,又能作为养殖对象的适口饲料这种作用和功能,同时充分利用湖区低值鱼资源作为河蟹的饲料,最终将水草、螺、低值鱼等转化成水产品,并通过水产品的形式将营养物质带出湖区,从而达到优化改善渔业环境的目的。

根据农业自然资源特点、经济发展水平和生态环境状况,建立了区域农业结构类型的划分方法,把区域农业结构划分为8种类型。运用这一划分方法,对浏阳市农业资源、经济与生态结构类型进行了划分,结果表明,浏阳属于农业自然资源相对短缺、经济相对发达和生态环境状况相对较差的农业结构类型。在此基础上,用定位分析方法分析了浏阳市区位、资源位、经济位和生态位特点,对15种农业生态系统模式的效益状况进行了对比分析。根据农业发展现状,针对资源利用、产业发展及生态环境方面存在的问题,提出了实现农业可持续发展的技术选择:劳动密集型技术、品种资源改良与优良农业生物资源的引进、农产品加工及深加工技术、无公害、绿色和有机食品开发利用技术、旅游资源开发利用技术及废弃物资源化利用技术。

在可持续发展原则的指导下,基于多因素关联分析理论,提出一种生态环境承载力的定量分析方法。内容包括:①建立指标体系和多级关联评价模型,量化社会、经济、生态环境的发展质量;②提出可持续发展的综合测度函数,量化研究区可持续发展质量;③建立生态环境承载力量化分析模型。通过模型调整人口数量和GDP,在保持一定生态环境质量前提下,在满足水资源量供需平衡和可持续发展的要求下,得到适宜研究区生态环境的人口数量和GDP。将模型应用到海河流域,以1998年为现状年,考虑到南水北调工程、生态环境的修复和用水效率的提高,设计出6种情景方案。结果表明,提高海河流域的可供水能力(如南水北调工程等)和用水效率,是解决海河流域水生态环境危机的一个重要途径。

对自然资源产生的社会福利进行货币化计量是目前资源与环境经济学研究的焦点之一,条件估值法(CVM)在评估自然资源福利的研究方面具有独特的优势。1984年提出的基于线性效用差下福利计量的参数模型及相应的表征尺度在后来的CVM研究中得到了较多的应用,但已有研究多侧重于方法的应用,对模型和尺度的理论有效性缺乏实证性的探讨。基于随机效用最大化原理对消费者偏好函数模型及相应的福利计量尺度进行了较为详细的数学推导(以Logit模型为例)。以上海某城市河流资源CVM福利计量为例,在实证分析过程中结合国外已有研究,将线性模型与基于非线性效用差下的对数模型进行了比较,给出了在CVM研究中对自然资源进行福利计量建议采用的参数模型与表征尺度。

针对当前LUCC研究中存在的数据间多重相关性和样本量不足的问题,论文将一种新型的多元统计数据分析方法———偏最小二乘回归引入到研究中。该方法可以有效地克服上述缺陷,并能实现多种数据分析方法的综合应用。为检验方法的功能及实用性,论文以苏锡常地区为例,对区域的土地利用结构及其影响因子进行了定量分析。结果表明,偏最小二乘回归是进行土地利用结构研究的一种十分有效的工具,在地学领域有广阔的应用前景。

论文对新近发展起来的旅行费用法进行了介绍,并设计出敦煌旅游资源的旅游价值评估技术路线,提出了确定多目的地旅游权重和闲暇时间的机会成本的方法。根据实际调查资料,利用费用支出法、旅行费用法及机会成本法对敦煌旅游资源2001年的国内旅游价值进行了评估,结果表明,其国内旅游价值为7.8961×108元,它会因旅游业的发展而变化。

利用国家气象局722个气象台站1971～2000年的气象资料,采用三维二次趋势面分析与空间插值相结合等方法,在ArcGIS平台上对气温、降水、空气湿度等气候要素进行空间化,生成国家尺度的1km×1km栅格各种要素气候图180多幅。经检验,平均绝对误差,平均气温和平均最高、最低气温为0.5℃左右,极端最高气温为1℃左右,极端最低气温为1.5℃左右,平均风速为0.4m·min-1;而平均相对误差,≥0℃、5℃、10℃、15℃的积温和平均相对湿度多在5%以下,降水量和饱和差在10%左右;其空间化的精度基本上达到了实用要求。为生态学、地学、资源与环境等学科的发展提供了重要的基础数据与研究平台。研究表明,空间化误差的时空分布与测点密度、气候要素本身特性等因素有关。一般规律是:西部地区大于东部地区,冬季大于夏季,离散的气候要素大于连续的气候要素,极端值大于平均值。

论文提出一个基于水量平衡的流域生态耗水量的计算方法。以海河流域为例,利用流域多年年降雨、入海水量、引黄水量、地下水超采水量、工业用水量、农业用水量、生活用水量、工业废污水排放量和生活污水排放量等资料,得出1956～1998年流域生态耗水量的多年变化。计算结果显示,虽然流域在1956～1998年的43年间环境发生明显变化,然而流域生态耗水总量没有呈明显的上升或下降趋势。最后通过对比研究,给出了论文提出的算法与基于当地水资源的算法结果的物理解释。

水资源是民勤盆地社会经济发展最主要的限制因子,水资源承载力研究对民勤盆地实现可持续发展具有重要意义。论文采用定性和定量相结合的方法,从水资源承载力的定义、内涵、影响因素出发,结合民勤盆地的生态环境特点、社会经济发展状况,构建了由对象层指标和影响层指标组成、能够对水资源承载力进行测度和评价的指标体系。依据各指标的含义,利用可得数据初步估算、预测了民勤盆地2001、2010和2020年的水资源承载力,并对计算结果进行了简要评价。

论文以MTCLIM模型为基础,根据中国的实际情况,对模型的参数进行了优化与调整,建立了适合我国的基于温度、降水和相对湿度等因子的太阳总辐射计算模式。提出了太阳总辐射空间化的模式,即先参数化,然后采用合适的空间插值方法(论文中采用地统计学方法)实现空间化。同时鉴于逐日太阳总辐射空间化工作量庞大,提出了在计算月均日结果的基础之上,采用线性插值技术快速得到逐日太阳辐射值。从而得到了中国太阳总辐射的空间分布结果。

气候变化对于粮食安全的影响已成为全球变化研究的热点问题之一。在研究过去几十年尺度上的气候变化对粮食产量影响的程度时,常规的研究方法是利用实际产量的数据拟合出以时间为变量的趋势产量,实际产量与趋势产量的差值即为气候产量。但这种方法在评估气候变暖对粮食产量的影响时存在一定缺陷。在常规算法的基础上,论文提出一种改进算法,即通过选取基准时段,建立反映气候要素与作物单产关系的函数表达式,来估计非基准时段内的气候产量,这种方法主要适用于气候要素存在趋势性变化的时段。以黑龙江省为例,将改进算法和常规算法进行比较,结果显示应用改进算法得到的气候产量更能真实地反映气候变暖对水稻产量的影响。

论文提出了构建中国陆地生态系统空间化信息系统的基本设想,并且在回顾国内外气象/气候信息空间化研究的现状基础上,评价了已有的气象/气候信息要素空间化技术的发展,探讨了中国陆地生态系统气象/气候信息空间化的技术途径,概要地介绍了研究小组在近年来的工作中所取得的阶段性研究成果,展望了这些成果的应用前景。我国陆地生态信息空间化技术研究和数据产品的开发是生态学、资源科学和环境科学发展的迫切需求。但建立一个适应于不同科学研究的精度、时空分辨率要求的陆地生态信息空间数据库需要较长期的努力和多学科领域的合作,也需要大量的作为科学研究基础数据平台建设的国家投资。