草地生态系统是我国陆地上面积最大的生态系统,不仅生产大量的产品,而且提供巨大的生态服务功能。利用遥感技术估算草地生态系统服务价值,具有廉价、动态、快速、范围广等优点,并可解决传统方法所不能解决的空间异质性问题。论文考虑有机物质生产、维持CO₂和O₂平衡、营养物质循环、对环境污染的净化作用、土壤侵蚀控制和涵养水源等主要服务功能,提出了一个基于净初级生产力(NPP)和植被覆盖率的草地生态系统服务价值估算方法,并介绍了从MODIS数据反演NPP和植被覆盖率的方法。对2003年我国草地生态系统服务价值的估算结果表明,我国草地生态系统总服务价值达17050.25×10⁸元,平均48.44×10⁴元/km²,是草地生产收益的19倍;不同类型的草地生态系统单位面积服务价值空间差异悬殊,从5.62×10⁴元/km²变化到99.0×10⁴元/km²以上。

新一轮土地利用总体规划修编提出对各类、各区域用地开展统筹研究,为解决各地区的耕地问题提供了新的思路。论文以河北省为例,首先按照耕地的可持续生产能力,以县为单位依次通过设计指标体系、确定权重、数据标准化和划分重点区域对其进行定量评价,从而指出各级政府在耕地保护过程中各自应重点关注的区域;其次,分析受胁迫因素,确定划分指标,确立划分标准并划分重点区域受胁迫程度,对重点区域耕地的受胁迫程度进行了定量区分,为针对不同区域采取不同的措施提供了依据;再次,提出了调控不同级别、不同受胁迫程度区域耕地的刚性、弹性和预期指标;最后,制定了一系列措施以保障指标能够被有效地实施。

西部地区农业生产自然条件恶劣,生态系统脆弱,长期以来存在荒漠化、水土流失等威胁,而该区又属社会、经济发展相对缓慢的农业地区,如何在新农村建设中既实现农业产业化、专业化,又同时满足当地建设和保护生态环境的需求、发展地区循环经济,农业资源与环境的功能区划是重要前提。论文以该区典型农业县——宁夏盐池县农业生态经济系统为例,结合数学生态学模型与聚类分析模型,在地域区划基础上进一步解析其社会、经济功能分异,探讨该县农业功能空间分异格局,结果划分为5个农业功能区,并提出实现各区农业循环经济的发展模式及相应生态建设措施。

采用综合指数法对近年来昆承湖水质变化趋势进行了分析,用模糊数学综合评价法对该湖2005年水质进行评价,用等级聚类法进一步分析了其水质的空间差异,用TSIM方法分析了昆承湖富营养化状况。结果表明:1998—2004年间,昆承湖污染总体上呈加重趋势,2003年污染最严重,在各污染因子中,氮污染负荷最大;昆承湖为Ⅴ类水或劣Ⅴ类水体;由于陆源污染差异和围网养殖的影响,湖区污染程度北湖>湖西区>南湖区;昆承湖TSI_M>70,呈现较严重富营养化。并分析了昆承湖所承受的巨大环境压力。

保护基本农田是我国农业可持续发展的基础和前提,动态监测基本农田在时间和空间上的变化能够为农业开发政策的制定,农业经济发展的规划与管理提供有效的辅助决策手段。论文利用人工神经网络的BP算法实现了对两个时期的遥感影像进行基本农田类型的分类提取,在保证精度的前提下,探索了一条把单要素监测和多要素监测相结合的遥感动态监测模型,并详细描述了模型实现的算法与步骤。最后利用该模型对实验区进行了监测,并对监测结果进行了分析,结果表明模型很好地评估了研究区基本农田的数量和发展潜力,定性、定量、定位地揭示了研究区基本农田类型在时空上的变化规律。

论文在盆栽条件下,研究了再生水灌溉对苜蓿(Medicago sativa L.cv.‘Algonquin’)生长及养分吸收的影响。试验设置了清水、再生水两种灌水类型,高、中、低3个不同灌水水平。结果表明:同一灌水类型条件下,苜蓿植株生长高度随灌水量减少而降低,同一灌水水平下,灌溉水类型对植株高度无明显影响;不同的灌水水平对植株侧枝数的影响差异不显著,但灌溉水类型对植株侧枝数影响差异显著,所有处理中再生水高水平灌溉侧枝数增幅最大;与清水相比,再生水灌溉能显著增加苜蓿干物质产量;在苜蓿生长前期,再生水灌溉对苜蓿根系生长具有阻碍作用;灌溉水类型对苜蓿植株体内吸收氮、磷、钙、镁吸收量的影响主要在其生长前期,灌溉水类型对苜蓿体内钾含量无明显影响。

以具有较典型丘陵山区特征的福州地区为示范,首先在GIS技术的支持下,通过土地利用现状图、数字高程和海拔高度来提取水稻可能种植区,然后利用2001—2005年的MODIS卫星遥感数据,计算得到水稻可能种植区内的叶面积指数LAI,并分析LAI的年际变化特征,在此基础上建立水稻种植面积估算模式。结果表明:利用MODIS数据监测丘陵山区双季稻种植面积相对误差可小于13%,双季晚稻种植面积监测的准确率优于双季早稻。

利用已有统计资料和数据,定量估算了中国生物质能源的数量,并对其地理分布格局进行了探讨。研究表明:①2004年中国生物质资源实物蕴藏量为:秸秆7.28×10⁸t,主要分布在河南、山东、黑龙江、吉林、四川等省;畜粪39.26×10⁸t,主要分布在河南、山东、四川、河北、湖南等省;林木生物质21.75×10⁸t,主要分布在西藏、四川、云南、黑龙江、内蒙古等省区;城市垃圾1.55×10⁸t,主要分布在广东、山东、黑龙江、湖北、江苏等省;废水482.4×10⁸t,主要分布在广东、江苏、浙江、山东、河南等省;②2004年中国生物质能实物总蕴藏潜力为35.11×10⁸tce,前五位依次为四川、云南、黑龙江、河南和内蒙古;其中理论可获得量为4.6×10⁸tce,前五位为四川、黑龙江、云南、西藏和内蒙古。可获得量中秸秆、薪柴和畜粪所占比例分别达38.9%、36.0%和22.14%;③中国生物质能分布不均,省际差异较大。按农村人口计算,人均理论可获得生物质能最大的西藏自治区达14.17tce,最小的浙江省仅0.15tce。而生物质能蕴藏潜力分布在一定程度上与常规一次能源蕴藏潜力分布呈现互补状态,则更加突出了在一次能源蕴藏量较低的地区开发利用生物质能的巨大潜力。

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤微生物量的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30年植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析了植被恢复过程中土壤微生物量、呼吸强度、代谢熵及理化性质的演变特征。结果表明,侵蚀环境下植被恢复后土壤微生物量碳、氮、磷显著增加,增幅分别为109.01%～144.22%、34.17%～117.09%和31.79%～79.94%,微生物呼吸强度增加26.78%～87.59%,代谢熵降低57.45%～77.49%,微生物量的增大和活性增强进一步促进了土壤性状的改善。相关性分析结果显示微生物量碳、磷、呼吸强度与土壤养分相关性极为密切,显然,土壤微生物量可以作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被恢复模式对土壤质量改善作用不同,总体来说混交林作用效果最好,刺槐和柠条纯林次之,荒草地和油松纯林较差,在人工促进生态恢复过程中应持以混交林为主,纯林为辅的原则。

多目的地环程旅行问题是TCM模型研究应用的难点和热点,减少费用分成权重确定中的主观因素成为旅游价值评估的关键性问题。论文提出基于熵权的费用分成法,综合考虑了游客在旅游区的消费情况、旅游资源要素价值、资源影响力等多方面影响因素,权重确定完全基于组合景点间的差异,避免了主观因素的影响,使费用分成合理、科学。通过对武夷山景区国内旅游价值的分析计算结果表明2002年武夷山景区游憩资源的国内旅游价值为22.301×10⁸元,其中消费者支出15.407×10⁸元,人均实际支出1452元;消费者剩余6.894×10⁸元,人均消费者剩余为650元。研究结果表明,熵权多目的地TCM模型是正确可行的。

随着人类活动对塔里木河流域水-生态环境的干扰范围不断扩大,闸、堰及堤防等水利工程在流域水资源管理与调控中的作用也日益增强。生态放水是塔里木河特有的一种水资源调配和生态恢复手段,其运行机制需要以生态控制区域水资源运移及空间分布为依据。论文选取塔里木河中游灿木里克生态闸为研究区,利用区域气象、水文及高分辨率地形数据,实现了生态洪水漫溢过程的分布式水文模拟,并通过统计回归分析得到淹没时间与淹没面积、生态放水量与淹没面积之间的定量关系。结果表明,将GIS与现代水文学相结合,建立塔里木河干流小尺度分布式水文模型,模拟生态闸的洪水漫溢过程是可行的;模拟结果与实测淹没范围在空间分布和面积上都实现了较好的拟合,为合理调配生态区域内水资源及制定科学的生态闸运行机制提供了理论基础。

结合新疆玛纳斯河流域水文水资源、种植结构和节水技术发展等资料,从开源、节流两方面对流域近期(至2010年)、中远期(2010-2030年)农业水资源极限潜力、可挖掘潜力进行了估算。结果表明,就目前水资源的利用水平和开发趋势,玛纳斯河流域未来农业水资源的主要利用途径是开源与节流相结合,以节流为主。全流域尚有的农业灌溉水资源极限潜力为10.75×10⁸m³,近期农业水资源可挖掘潜力为2.13×10⁸m³,其中开源增水潜力0.40×10⁸m³,占18.8%,节流增水潜力1.73×10⁸m³,占81.2%;中远期农业水资源可挖掘潜力5.33×10⁸m³,其中开源增水潜力1.12×10⁸m³,占21.0%,节流增水潜力4.21×10⁸m³,占79.0%。该研究对区域制订节水灌溉规划及水资源系统优化配置具有重要参考价值。

论文系统分析了石家庄地区70年来伴随社会经济发展的水资源开发历史,结合水文资料探讨了人类活动对区域水文环境变迁的影响。并通过对地下水采样,结合室内水化学和氚同位素测定,确认区域地下水补给来源主要是通过河道得到线状的垂向补给,和上游含水层的侧向补给两种天然途径。城市及工农业发展改变了区域水循环系统的补排结构。河流断流减少了地下水的垂向补给,造成地下水的补给源从原来的天然垂向补给和上游的侧向补给,变为单一的侧向补给。另一方面,大量开采地下水已成为区域地下水排泄的主要方式。其中用于农业灌溉的大部分以蒸发、蒸腾的形式耗散于大气,无法回补。地下水位的持续下降、地下水化学类型转变及其空间分布显示了水量和水质以及生态环境的变化。

秸秆气化是一项方兴未艾的新兴生物质能源利用技术,而在秸秆资源气化的商业化发展过程中,明显的驱动因素和不利的制约因素并存。论文在调研后认为,其驱动因素包括:农户对包括秸秆燃气在内的高品位能源具有较强的需求;有利于治理污染和保护环境,缓解国家商品能源供应压力等明显的外部性效益;政府在初始阶段对秸秆资源的重视和推动。其制约因素包括:由于秸秆燃气价格偏低,提价可能性小,燃气用户规模小,用途单一,秸秆气化站初始投资较高,使得秸秆气化站的经济效益尚不明显;政府扶持过程中暴露出非市场行为的缺陷;秸秆气化技术的成熟性与实用性不强,秸秆气化设备及施工验收体系的标准化不够完善。

土地利用在不同的规模尺度上具有不同的特征,某个研究尺度上的影响因子可能在其它尺度上并不发生作用。论文运用统计方法与GIS技术从自然环境、社会经济以及基础设施条件各方面分析福建省龙海市土地利用空间分布影响因素及其尺度效应。综合考虑9种主要的土地利用方式和23个候选影响因子,其中土地利用数据来自2000年11∶0000土地利用详查数据,地形数据来自15∶0000DEM,而社会经济统计数据如人口分布来自以乡镇为统计单元的统计年鉴,因此必须根据其空间分布与影响因子的关系进行空间化处理。采用的基本研究单元为100m×100m,在此基础上生成200m×200m,300m×300m～2000m×2000m多个空间尺度序列数据图层。通过分别构建不同聚合规模上的土地利用空间分布驱动模型,探讨了福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度规模效应。研究表明,不仅模型的解释能力会随聚合规模发生变化,影响因子本身及其影响系数也随研究尺度发生不同程度的变化,呈现出显著的尺度依赖性规律。龙海市主要地类受坡度、海拔高程等地形条件的严格限制,而地形因素是不容易随时间发生改变的,因此自然条件优越的地区适合多种用地类型,因而将是用地矛盾的焦点。

利用水环境健康风险评价模型,选取1995—2004年水质监测数据,对第二松花江干流10个断面由饮水途径引起的水环境健康风险进行了评价。结果表明,二松干流对人体健康危害最大的是化学致癌物Cr(VI);化学致癌物对人体健康危害的个人年风险远远超过非致癌物的个人年风险;1995—2004年有毒有害物质健康总风险超标的断面健康风险值普遍呈现减小的趋势,但2004年仍然有6个断面健康风险超标,主要原因是水体中Cr(VI)和As的浓度过高,因此对排入二松干流的含Cr(VI)和As废水进行控制和治理是降低水环境健康风险的有效途径。

改革开放以来,中国人口和经济快速发展,对资源环境影响强烈。建立评价指标体系,用主成分分析和协调发展度模型研究1985—2004年中国人口与资源环境耦合的演进态势,结果表明:①人口综合发展水平整体不断提高,而在后期稍有回落,1998年其指数达到该时段最大值0.8094,资源环境综合状况波动下降,其指数由1985年的0.5511降至2004年的-0.1479;②人口和资源环境的耦合关系由极度失调趋向初级协调,后又转向中度失调,1994年协调发展度达到该时段最大值0.6379;③1994年,我国人均GDP仅有3923元(当年价),与全面小康标准差距较大,资源环境容量空间有限,可持续发展面临巨大压力;④人口系统与资源环境系统不协同发展贯穿了这一时段,是两者耦合关系变化的直接原因,应选择人口与资源环境良性互动的协调发展模式。

人类活动已经显著地改变了全球环境,定量分析人类活动对环境的影响,是当前可持续发展研究的热点之一。分别采用能源消费总量和能源消费产生的污染作为环境压力的衡量指标,利用STIRPAT模型,以1952—2003年中国能源消费总量时间序列数据为例,分析人口数量、富裕度、能源强度和能源消费的选择行为等人类驱动力对环境压力的影响。结果表明:人口数量或能源强度发生1%的变化,将分别引起环境压力相应发生1.992%或0.777%的变化;随着富裕度的增加,富裕度对环境压力的弹性系数逐渐增加。在观测数据范围内,分析结果不支持环境Kuznets曲线的观点。在不同时期,人类驱动力对环境压力的作用存在明显的差异,人口数量和富裕度的增加对环境压力产生正效应;而能源强度的波动变化使得其对环境压力的作用有正效应,也有负效应。选择清洁能源的消费行为,有利于抑制以能源消费产生的污染为衡量指标的环境压力的上升。各种人类驱动力的净效应决定环境压力总体变化趋势。

农作物秸秆生物质能项目是生物质能最具产业化和规模化的集约利用方式之一,也是解决能源可持续发展和环境问题的有效途径之一。目前国内外对农作物秸秆生物质能总量估算都是基于传统的实地调查和统计数据来获取,缺乏详细的生物质能的空间分布信息,对生物质能源利用与规划指导粗略。论文以广东省为例,利用基于BIOME鄄BGC模型改进的MOD17A2/A3数据和TM数据对生物质能总量及空间格局进行估算和分析。根据生物质能可用部分的影响因素,建立可用生物质能决策模型。为能源消耗量大的省份在生物质能的有效利用方面提供了依据。

由于森林的生态效益外部性和公共物品的特性,较大部分难以通过传统的市场实现其经济价值。如何通过适当的措施将森林生态效益外部性内部化,部分或全部地实现森林生态效益的价值,对森林生态效益的提供者进行补偿,吸引全社会参与森林的保护与培育,即如何用经济杠杆解决森林生态效益的外部性和公平性,是急需解决的问题,也是当前国内外生态经济学研究的一个热点和难点问题。通过综合分析相关文献,理清生态效益补偿的概念,对森林生态效益补偿展开研究和探讨。对发达国家的森林生态效益补偿的理论和实践经验进行总结归纳,为我国建立森林生态效益补偿机制提供借鉴。分析国内森林生态效益补偿的具体实践,得出我国森林生态效益补偿制度中需要完善的方面。最后,提出我国今后森林生态效益补偿制度工作的研究方向。

京津冀地区丰水年可实现水资源供需平衡;平水年以下,水资源供需矛盾突出;即使降水偏丰年份,京津地区依然供不应求;水资源短缺已成为影响京津冀地区21世纪经济社会可持续发展的主要制约因素。在区域水资源供需平衡分析的基础上,应用“承载人口数”方法定量研究了京津冀地区不同生活水平、不同水平年下水资源所能承载的人口数量与经济发展规模。研究表明:在平水年(p=50%)以上,按温饱标准,水资源承载能力高于现状人口,但是按小康标准,水资源支撑的经济指标无法实现;发达地区遇到枯水年时,可以通过降低福利标准提升水资源承载力,但对于部分欠发达地区,遇到枯水年时,福利标准已经很低,可能会出现水危机。南水北调实施以后,京津冀地区水资源承载力有所提升,但由于人口的增长,社会福利水平并没有显著提高。因此,解决京津冀水资源短缺问题,不能只谈调水和节水,还需防止人口过度膨胀,否则,南水北调成果有可能被过度的人口所吞噬。

东北地区是我国著名的老工业基地,50年来,在工农业持续发展的同时,地区水土资源开发利用规模不断扩大,由此引发了一系列与水相关的生态和环境问题,解决该地区水资源利用与生态和环境问题势在必行。文章在分析东北地区水资源利用现状与问题的基础上,具体论述了水污染严重、河道断流、地下水超采、湿地大面积缩小以及西部地区土地荒漠化加剧等与水相关的生态和环境问题,提出了解决问题的具体对策与建议。合理利用地区水资源,量水而行、适水发展,节约与高效并举,建设资源节约、环境友好型社会是实现东北地区可持续发展的必然选择。

以中部地区的江西省为例,在分析其粮食产量变化轨迹基础上,选取1980、1995、2000年3个年份经过解译的LandsatTM遥感影像土地利用数据,应用GIS软件提取各年份土地利用类型及其面积数据,分析不同土地利用类型的变化轨迹,以及农业用地向城镇建设用地转变的面积及其分布。江西省的粮食总产量1978年开始不断提高,1985年后,年粮食总产量随年播种面积变化的趋势较明显,即播种面积高的年份,粮食的总产量也高。GIS分析结果显示,改革开放以来江西省绝大部分地区都出现了农业用地向城镇建设用地转变的现象,鄱阳湖平原地区成为农业用地向城镇建设用地转变的集中地区,农业用地向城镇建设用地转变较大的土地利用单元出现于京九铁路、浙赣铁路和湘赣铁路等交通沿线的大、中型城市周围。城镇化导致了耕地大面积减少,从而影响了粮食产量,协调对策主要有提高播种面积,引种优良作物品种,提高农民的种粮积极性等。

1994年,加拿大政府开始减少对国家公园的拨款,加拿大公园局相应进行一系列改革适应这一变化。表面看来,改革后的加拿大国家公园与中国自然保护区类似,其开支都由政府拨款和自身盈利共同承担。论文运用新公共管理理论和极域管理工具分析加拿大公园局改革背景、过程和效果后指出:两国保护区管理存在本质上的差异,加拿大是在行政管理成熟发展后引入市场机制以提高效率、降低成本,并通过一系列措施加强原有行政管理优势;而中国目前还没有在保护区管理中形成有效的行政管理体制,并缺少有效的法制体系和统一的行政机构规范保护区自我盈利行为,因此,必须十分谨慎地运用市场机制,以避免行政管理和市场管理两方面缺点结合,最终导致自然资源的破坏。

文章从制度角度分析了石羊河流域的水资源问题并提出了对策。在分析石羊河流域水资源及其开发利用和现行管理体制的基础上认为:水资源问题的制度原因是传统的发展模式导致部门间水资源供需矛盾紧张;区域管理体制导致上下游地区间水资源冲突频繁;忽视和挤占环境用水导致生态环境严重恶化;不透明的补贴方式扭曲价格信号和影响水资源需求;区域内分散的管理体制加剧了流域水资源问题。因此,从制度上解决石羊河流域的水资源问题,需要推行流域水、土地、森林资源统一管理,制定《石羊河流域管理条例》,改革现行资源管理体制,建立透明的补贴机制和合理的价格机制。