自然资源学报

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资源利用与管理

中国耕地变化的空间格局与重心曲线动态分析

关兴良, 方创琳, 鲁莎莎

2010, 25(12): 1997-2006. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.001

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采用罗伦兹曲线、重心模型等GIS技术,利用1980s和2000年两期覆盖全国跨度10多年的土地利用数据,构造耕地指数、耕地变化指数对中国耕地空间分布及其空间变化格局进行分析。主要结论:①中国耕地主要分布在黑、川、蒙、豫、鲁等北部和中部省份,其中苏、粤、冀、鲁、浙等19个省份的耕地有所减少,黑、蒙、吉、新等13个省份的耕地有所增加;②胡焕庸线之东南40%的国土面积分布着全国88%的耕地;西北60%的国土面积分布着全国12%的耕地,中国耕地空间分布可划分为高度稀疏区、低度稀疏区、一般过渡区、低度集聚、高度集聚区等5种类型;③中国耕地变化区域类型可适度划分为高度增长区、中度增长区、低度增长区、基本不变区、低度减少区、中度减少区、高度减少区等7大类型。顾及耕地质量背景下的中国耕地空间分布格局及变化特征等应进一步研究。

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资源利用与管理

基于人工社会模型的退田还湖生态补偿机制实例研究

潘理虎, 黄河清, 姜鲁光, 甄霖

2010, 25(12): 2007-2017. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.002

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基于补偿者和受偿者意愿的研究方法是建立切实可行的生态补偿机制的有效手段。为探讨在我国许多地区开展退田还湖生态补偿政策的有效实施机制,减少洪涝灾害与生态环境退化负面效应,研究构建了基于农户、政府和企业三类主体及其相互作用的生态补偿模型,并重点分析生态补偿标准、洪灾风险、生态环境保护、劳动力本地转移政策等因素对农户主体土地利用决策的影响。以鄱阳湖区莲湖乡为实例,以农户和企业从事生产活动的行为特征和政府宏观调控方式为基本准则,利用构建的多主体模型模拟了不同补偿机制下退田还湖政策可能产生的土地利用长期效应。结果表明,政府给予农户的经济补偿可以使农户自愿实施退田,但在不同情景下,政府实施退田还湖的代价和达到预期目标的时限差距显著。企业参与不仅能减轻政府的经济负担,同时也有利于剩余农村劳动力的转移。政府发展壮大当地经济,提高农业劳动力向非农产业转移的速度和质量,均有助于推进退田还湖政策的有效实施。

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资源利用与管理

基于综合指数的湖北省耕地质量变化分析

陈朝, 吕昌河

2010, 25(12): 2018-2029. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.003

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在综合界定耕地质量内涵的基础上,构建了耕地质量变化的评价指标体系和评估模型,以此为基础,对1995—2005年湖北省耕地质量的动态变化进行了分析。研究表明:湖北省耕地综合质量变化总体呈现波动上升趋势,但体现耕地综合质量的耕地本底质量、经济质量与生态质量变化差异显著。耕地本底质量自20世纪90年代中期到本世纪初变化平缓,整体波动较小;耕地经济质量在1995—1999年间提升迅速,2000年后基本保持平稳,但最近几年有波动下降的趋势;耕地生态质量自20世纪90年代中期以来呈缓慢下降趋势,近几年下降趋势有所缓和;耕地综合质量在1999年之前平稳上升,之后又呈现缓慢下降趋势。影响湖北省耕地综合质量变化的主导因子是耕地的经济质量与生态质量的波动,这与不同时期湖北省社会经济与资源环境发展的侧重有关,而耕地的本底质量变化对耕地综合质量变化的影响较小。研究采用的综合指数法能较全面地体现区域耕地质量变化的综合特点,且能反映区域耕地质量变化的一般过程。

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资源利用与管理

毛乌素沙地气候变化及其对植被覆盖的影响

王立新, 刘华民, 杨劼, 梁存柱, 王炜, 张继恩

2010, 25(12): 2030-2039. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.004

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利用1961—2007年毛乌素沙地气温、降水资料,对研究区近50 a来气温和水分资源各分量的时空变化进行了研究,并结合TM影像和中巴资源卫星影像,从气候变化和群落水分收支平衡的角度,对毛乌素沙地近20 a的植被覆盖变化及其原因进行了分析。结果表明:近50 a,沙地增温趋势显著,变化率为0.33 ℃/10 a。全区域年均温变化趋势的范围为0.16~0.5 ℃/10 a,且增温的程度存在西北部最强、东南部最弱的趋势。水分资源各分量时空分布极不均匀:东南部降水量P和可利用降水Δw多、陆面蒸散E强,西北部相反。P、E、Δw均呈现出逐年减少的趋势,并且大致经历了3个变化阶段。近20 a毛乌素沙地植被覆盖变化与气候变化密切相关。为适应不断变化的气候需要,在进行沙地治理与生态建设中,必须考虑人工植被建设的可持续性问题。

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资源安全

中国省域能源资源与经济增长关系的实证分析 ——基于"资源诅咒"假说

张馨, 牛叔文, 丁永霞, 赵春升, 孙红杰

2010, 25(12): 2040-2051. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.005

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我国的能源资源分布和经济发展水平都存在着明显的地区差异。论文选取一次能源生产量和对外依存度两个解释变量作为资源丰裕度指标,用中国30个省区1997—2007年的数据建立面板回归模型(因资料限制,未计算西藏、香港、澳门和台湾),分析近10多年来我国能源资源与经济增长的关系,讨论"资源诅咒"假说在我国的适用性。结果表明,两个解释变量与经济发展速度的关系都说明了能源资源对经济增长的负效应,即存在"资源诅咒"现象。但回归系数的绝对值很小,说明"资源诅咒"的效应不明显。并且这种负效应随着时间的推移而减小,反映了"资源诅咒"现象不具有长期性,在我国已渐趋淡化。特别是一些能源资源大省如内蒙古和山东已经破解了"资源诅咒",经济增长呈快速上升趋势。这启示我们,只要通过有效的政策、技术手段,改善资源富集地区的发展基础和制度安排,可以避免"资源诅咒"效应的产生。

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资源安全

黄河流域土壤侵蚀潜在风险及其转化分析

李秀霞, 倪晋仁, 杨琴, 李天宏

2010, 25(12): 2052-2059. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.006

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作者在前期研究中,基于流域最小图斑的划分,提出了土壤侵蚀快速评估方法,并在黄河流域的应用中取得了较满意的效果。论文以黄河流域土壤侵蚀强度的评估结果为基础,评估了流域土壤侵蚀的脆弱性。以抗侵蚀年限表征流域土壤侵蚀潜在危险度,结合土壤侵蚀脆弱性分析了流域土壤侵蚀潜在风险。通过与土壤侵蚀强度的对比,指出在流域水土保持和生态保护中,同时考虑土壤侵蚀强度和水土流失潜在风险才能作出更合理的决策。最后,分析了黄河流域中游土壤侵蚀风险向下游洪水风险的转化关系,指出黄河中游高产沙区土壤侵蚀风险转化为下游更高的洪水风险,在泥沙灾害研究中应关注灾害的链式反应。

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资源安全

基于3S技术的区域生态环境质量监测研究

张春桂, 李计英

2010, 25(12): 2060-2071. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.007

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在GIS、RS等软件的支持下,对福建省闽江流域、九龙江流域和晋江流域的MODIS数据、气象数据和地形数据进行处理,建立三大流域的生态环境质量监测模型,研究分析福建三大流域生态环境质量的空间分布情况及动态变化趋势。研究结果表明:在人口聚集、经济发达、地势较为平坦和交通便利的区域生态环境质量较差,而在人口稀疏、经济欠发达的丘陵山区生态环境质量良好。福建三大流域中九龙江流域生态环境质量最好,晋江流域生态环境质量最差。随着时间的推进,三大流域的生态质量都在不同程度上出现缓和趋势,这是对流域生态环境保护工作所取得成绩的印证,也可为今后制定更加有效的生态环境质量保护措施和政策提供科学的参考依据。

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资源安全

通辽北部农牧交错生态脆弱区农地利用强度与潜力分析

齐跃普, 崔永清, 李新旺, 王树涛, 孙景璐, 耿志阔

2010, 25(12): 2072-2080. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.008

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农牧交错生态脆弱区农业土地利用系统具有高敏感性特点,对其利用强度及潜力分析能够为区域土地可持续利用提供重要支持。论文基于农用地分等成果,在通辽市从北向南选取扎鲁特旗、科尔沁左翼中旗、开鲁县和科尔沁区作为典型区域,分析中国北方农牧交错带生态脆弱区农地产能差异及空间变异规律,并对该地区农地利用强度及增产潜力进行了研究。结果表明:①研究区北部和东北部产能较低,贯穿开鲁县由东北向西南延伸带状区域及科尔沁区沿西辽河分布的带状区域是研究区产能最高的区域;②西辽河平原区各层次产能均高于大兴安岭丘陵区,光、温、水、土等自然因素对产能产生主要影响,县区之间可实现产能差异性小于理论产能,利用和管理水平是产能发挥的根本;③理论利用强度自西南向东北递减,理论利用潜力自东向西递减,可实现产能利用强度自南向北递减,可实现利用潜力西高东低;④研究区中部和东南部属于粮食主产区,应加强农业技术的推广,着重解决土地利用粗放、非法占用耕地的问题;北部丘陵区应因地制宜,对不适耕种的区域建议还林还草,加强生态保护。

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资源安全

莲花湖库区落叶松水源涵养林土壤入渗性能的空间分布特征

段文标, 颜永强, 赵雨森

2010, 25(12): 2081-2090. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.009

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以莲花湖库区落叶松水源涵养林为研究对象,由入渗速率拟合入渗模型,运用地统计学理论与方法对模型参数进行空间异质性分析。结果表明: 采用Philip公式对入渗过程进行数学模拟最佳,模型参数吸渗率和稳渗率均服从对数正态分布,空间相关性强,结构比分别为0.867、0.759,变程分别为29.13 m、6.16 m,分维数分别为1.786、1.970。两者块金值都很小,小尺度内非连续性变异不明显,空间分布格局相类似,空间自相关范围内呈极显著正相关关系,相关系数R为0.48。二者相比,吸渗率空间自相关尺度大,空间分布较简单;稳渗率均一性差,空间分布复杂,破碎化程度高。

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资源评价

近30年来中国气候湿润程度变化的空间差异及其对生态系统脆弱性的影响

赵志平, 刘纪远, 邵全琴

2010, 25(12): 2091-2100. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.010

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论文利用近30 a中国756个气象站点日观测数据计算中国陆地表层潜在蒸散和湿润指数现状及变化趋势,然后划分湿润程度变化对不同自然地带生态系统脆弱性影响的等级,并应用于农田、林地和草地三大生态系统脆弱性变化分析,结果显示:近30 a中国陆地表层平均年潜在蒸散为754 mm,平均湿润指数为-5.6,湿润指数平均变化率为-4.4/10 a,反映中国陆地表层湿润程度总体具有下降趋势。近30 a中国陆地表层气候湿润程度变化导致生态系统脆弱性增加的面积约占中国陆地面积的43.7%,主要集中在东北地区西南部、华北地区、西北地区东部,以及青藏高原的西部、北部和东部。总体上,近30 a中国陆地表层气候湿润程度变化对农田、林地和草地生态系统脆弱性具有不利影响。其中草地生态系统脆弱性增加的面积最大,约占草地生态系统总面积的63.2%;其次为农田生态系统,约占31.6%;林地生态系统脆弱性受影响面积最小,约占17.7%。

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资源评价

MM5/CALMET模式系统在风能资源评估中的应用

周荣卫, 何晓凤, 朱蓉

2010, 25(12): 2101-2113. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.011

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论文建立了一个适用于区域性风能资源评估的数值模式系统,该系统由中尺度气象模式MM5和微尺度模块Calmet以及风能资源参数计算模块组成。运用该模式系统分别对代表我国沿海风能丰富区的江苏省沿海地区和复杂地形条件下的北部风能丰富区的甘肃省酒泉地区的风能资源进行1 km×1 km高分辨率的逐时模拟,并通过与模拟范围内测风塔观测资料的对比检验该模式系统对我国不同地形条件下的风能资源评估能力。对比结果表明该模式系统可以很好地模拟出这两个地区的风能资源分布情形,不仅各测风塔处的年平均风速模拟值与实测值较为接近,风向频率和风功率密度方向频率也与观测值较为吻合。总体来看,该模式系统对甘肃省酒泉地区的模拟值与实测值的对比结果要优于江苏省沿海地区的对比结果。因此,该模式系统可以用来对我国不同地形条件下的风能资源进行高分辨率的评估。同时通过分析这两个地区70 m高度处的年平均风速、年平均风功率密度、年有效小时数、年发电量的水平分布结果发现,江苏省沿海地区海面上风能资源比陆上沿岸区域丰富,且风能资源沿海岸线往南逐步增加;甘肃省酒泉地区中部的盆地区域由于受南北高山形成狭管效应的作用,风能资源非常丰富。

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资源评价

1982—2009年青藏高原草地覆盖度时空变化特征

丁明军, 张镱锂, 刘林山, 王兆锋

2010, 25(12): 2114-2122. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.012

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利用GIMMS和SPOT VGT两种归一化植被指数(NDVI)数据对青藏高原地区1982—2009年期间草地覆盖的时空变化进行研究,结果如下:①青藏高原草地植被覆盖的年际变化存在着显著的空间差异。趋于升高的区域主要分布在西藏的北部和新疆的南部;趋于下降的地区主要分布在青海的柴达木盆地、祁连山、共和盆地、江河源地区及川西地区。②青藏高原草地覆盖度年际变化趋势分析表明,在90%的显著性检验水平上,降低和增加面积的比率为0.31,草地植被覆盖水平总体趋于升高态势。③以10 a为步长的分析表明:草地盖度呈现持续增加的区域主要分布在西藏北部;阿里地区草地盖度表现为先减少后增加;雅鲁藏布江流域草地盖度呈现先增加而后减少;而持续减少的区域主要分布在青海省以及川西地区,其中青海省分布最广;统计结果显示,高原大部分地区草地盖度具有升高的态势。

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资源评价

珠江流域下游地区降水空间分布规律研究

刘丙军, 陈晓宏, 曾照发

2010, 25(12): 2123-2131. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.013

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剧烈人类活动和全球气候持续变化双重影响下流域水文气象要素特征研究是目前水文水资源领域热点问题之一。论文以珠江流域下游地区为研究区域,根据该地区125个雨量观测站1956—2005年50 a逐月降水资料,利用信息论中有向信息传输指数定量分析各观测站点之间降水的信息传递,并结合聚类分析方法判断各观测站的所属关系,研究珠江流域下游地区降雨的空间分布规律。研究表明:受地形条件和沿海季风气候的共同作用,珠江流域下游地区降水具有自相似性特点,在空间分布上存在7个相似区域。

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资源评价

豫西山区降水与气温的波动规律研究

张永民, 肖风劲

2010, 25(12): 2132-2141. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.014

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根据豫西山区4个国家地面气象观测站1957—2008年的降水和气温数据,运用小波分析和统计分析相结合的方法研究了该地区降水和气温的多时间尺度波动特征。研究结果表明:①近50 a来,豫西山区的年降水量和年均气温均具有复杂的多时间尺度特征,年降水量在4 a和14 a尺度上的周期性波动特征较为明显,而年均气温在8 a和14 a尺度上的周期性波动特征较为明显;②近50 a来,豫西山区的年降水量和年均气温虽然具有明显的周期性波动,但是,使用白噪声功率谱进行显著性对比检验得出的结果表明,它们的主周期的显著性水平普遍较低,可以认为基本属于随机性波动;③近50 a来,在4~12 a的尺度上,豫西山区的年降水量和年均气温具有极显著的负相关性,而且预计未来几年该地区仍然可能延续2006年以来气温偏高降水偏少的气候特征;④小波分析和统计分析都属于经验诊断的范畴,对分析过去气候要素变化的多时间结构特征具有较好的效果。但是,由于它们不涉及因果机理,因此要想准确地预测未来的气候变化趋势,还必须对气候系统当中的复杂变化过程开展深入的机理研究。

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资源研究方法

中国区域能源效率时空演进格局及其影响因素分析

刘立涛, 沈镭

2010, 25(12): 2142-2153. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.015

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将化石能源消费中产生的环境影响作为投入要素引入到全要素能源效率(Total-Factor Energy Efficiency,TFEE)的研究之中,是不断完善能效评价的重要途径。论文基于数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA),选取煤炭、原油、天然气、电力及燃料燃烧工业废气排放量作为投入变量,真实GDP(不变价)作为单一产出变量,借助于GIS空间分析技术,刻画了1997—2007年来中国区域全要素能源效率的时空演进格局。在此基础上,论文利用1998—2007年中国省际面板数据,通过建立TFEE固定影响模型进一步解析了中国区域TFEE的影响因素及其内在作用机理。研究表明:①中国区域TFEE整体水平不断改进,但区间差异持续扩大,区域分异态势显著;②中国TFEE高效区空间分布从南部沿海"线"状向南部片区"面"状格局演进;③全国层面上看,技术进步、经济开放性及能源消费结构与TFEE存在显著正相关关系,而产业结构、市场化水平及能源资源禀赋则与之存在显著负相关关系;④区域层面上看,技术进步成为各区域改进TFEE最为关键的一环,与TFEE存在显著正相关关系,而产业结构及市场化水平对绝大多数区域TFEE存在显著影响。

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资源研究方法

基于USLE的东江流域土壤侵蚀量估算

潘美慧, 伍永秋, 任斐鹏, 董一帆, 江源

2010, 25(12): 2154-2164. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.016

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基于通用土壤流失方程(USLE),运用遥感和地理信息技术,对东江流域年均土壤侵蚀量进行估算。结果表明:东江流域年均土壤侵蚀总量为16.2×10⁸ t,土壤侵蚀模数为18.73 t/(hm²·a),侵蚀强度属轻度。占流域面积94.62%的区域土壤侵蚀强度在中度以下,对流域土壤侵蚀量的贡献率为9.94%,而占流域面积仅5.38%的中度以上侵蚀区域对流域土壤侵蚀量的贡献率达90.06%。流域土壤侵蚀空间差异性大,分析土壤侵蚀与土地利用类型和坡度之间的关系表明:裸地和灌草地为区内主要侵蚀地带,土壤侵蚀模数随着坡度的递增呈先增加后减小的趋势,5°~25°为区内主要土壤侵蚀坡度段。通过以上研究分析以期为构建东江流域水生态功能分区指标体系提供科学依据。

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资源研究方法

大中城市水污染状况及治理措施研究

沈竞, 林振山

2010, 25(12): 2165-2170. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.017

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水污染是目前环境污染的主要问题之一,"保护水资源、控制水污染"是大中城市可持续发展的必要条件之一。基于粗糙集(Rough Set,RS)的统计方法能够进行有效的数据分析,通过属性约简可以压缩数据并便于找到关键因子。论文利用上海地区1995—2006年的工业水污染数据,建立了粗糙集属性约简模型,考察工业生产中的各种因素对城市污水排放量的影响, 将19个属性因子缩减为3个主要因子,对简化后的因子与人口和经济发展做相关分析研究,提出大中城市的水污染防治的可行建议,有助于提高未来环境保护工作的效率。

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专题论坛

城市化水文效应研究进展

徐光来, 许有鹏, 徐宏亮

2010, 25(12): 2171-2178. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2010.12.018

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受人类活动特别是城市化的影响,天然水文过程发生了显著变化。目前城市化的水文效应研究已经成为国际上的热点问题和前沿领域。文章回顾了国内外城市化过程所引起的水文效应研究现状,述评了现有研究方法和主要研究内容:①城市化对降水的影响具有地区差异和季节差异,其影响程度还存在争议,城市化降水效应机理有待研究;②城市化地区河网结构趋于简单,目前平原河网地区水系分级方法不明确;③不透水面变化改变长期径流量、水质以及暴雨洪水洪峰流量、洪峰过程,其定量关系的阈值需要确立;④变化下垫面条件下流域生态系统结构和功能,水文过程与生态过程耦合需要进一步研究。最后提出了存在问题和进一步研究的思路,以便作为城市水文学研究的参考。

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