自然资源学报

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资源利用与管理

近20年来黑河干流中游地区土地利用/覆被变化及驱动力定量研究

李传哲, 于福亮, 刘佳, 严登华, 周婷

2011, 26(3): 353-363. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.001

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黑河干流水量统一调度实施后(即2000年以后),流域干流中游地区用水量在时空上进一步受到限制。为此,研究黑河干流中游地区土地利用/覆被变化过程及其驱动力,尤其是黑河水量统一调度以来的生态环境问题,对研究区可持续发展具有重要意义。研究表明:①研究区土地利用发生了较大变化,1985—2000年,耕地、林地、城乡工矿居民用地逐渐增加,而草地、水域、未利用土地不断减少,2000—2005年耕地、城乡工矿居民用地逐渐增加,而草地、林地、水域、未利用土地不断减少;②黑河流域干流水量统一调配以来,一方面研究区可用水量进一步减少,另一方面研究区耕地短时间增加较快,研究区生态环境有退化的迹象,草地、林地、水域面积呈现减少趋势,变化率分别为2.14%、7.36%和3.69%;③1985—2000年土地利用类型主要呈现耕地和城乡工矿居民用地、耕地和未利用土地之间的相互转换,草地转为耕地,2000—2005年,土地利用类型主要呈现未利用土地转为耕地,草地和耕地之间相互转换;④土地利用程度变化存在明显的区域差异,以甘州区变化最大;⑤研究区土地利用/覆被变化的主要驱动力为社会经济因子,包括人口增长、经济社会发展等,2000年黑河流域水量统一调配以后,中游可利用水量的约束直接影响着研究区的土地利用变化。

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资源利用与管理

京杭大运河无锡段水质和土地利用的响应关系

夏叡, 李云梅, 王桥, 吕恒, 金鑫, 王彦飞

2011, 26(3): 364-372. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.002

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以京杭大运河无锡段2003年7月和12月两景SPOT-5正射影像为数据源,结合断面水质数据,利用基于最小二乘法的多元回归方法,建立了枯水期和丰水期水质参数与土地利用的响应模型。结果表明:以监测断面为中心的缓冲区距离的空间变化与水质监测指标之间有很明显的响应关系,建立的模型显示,丰水期DO、CODMn、BOD5、TN和TP的最大响应宽度分别为100、100、300、200和100 m,枯水期的最大响应宽度则为500、200、300、400和200 m。运河的水质污染主要受离河岸较近的土地利用结构的影响,耕地上产生的农业污水、商业和工业中的废水以及大面积裸地上居民生活垃圾和建筑垃圾产生的污水是导致京杭大运河无锡段水质恶化的重要原因。

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资源利用与管理

县域粮食单产及其生产投入因素的空间异质性——以河南省为例

张金萍, 秦耀辰

2011, 26(3): 373-381. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.003

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在当前耕地总量很难增加的总体形势下,粮食单产及其生产投入因素的关系研究对国家粮食安全具有重要意义。Moran’s I指数及散点图显示,粮食单产及其OLS(Ordinary Least Squares)估计的残差存在显著的空间自相关性,因而不满足经典线性回归分析的建模条件,而GWR(Geographically Weighted Regression)模型能够克服这一缺陷,并能进行参数的局部估计。河南省108个县的实践表明,GWR模型有效地降低了残差的空间自相关,各项检验指标均好于OLS估计。4个生产投入影响因素的空间分异规律存在显著差异。灌溉因素在OLS和GWR模型中均为正效应,单位播种面积机械动力、单位播种面积化肥施用量(折纯)、单位播种面积用电量3个变量的系数估计值在OLS模型中为负,而在GWR模型中则有正有负,说明存在空间异质性。黄河以北粮食高产区主要受机械动力、灌溉和用电量3个因素的正向影响,化肥投入的再增加反而引致单产降低。淮河沿岸和信阳的粮食高产区主要受化肥施用量和用电量的正向影响。为提高粮食单产,西部山地、丘陵县的粮食低产区应加强机械动力投入并提高用电效率,最西部的山地县还应适度增加化肥的用量。

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资源利用与管理

油田产出水型地热资源利用探讨——以大庆油田为例

翟志伟, 施尚明, 朱焕来

2011, 26(3): 382-388. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.004

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地热是一种清洁的可再生能源,随着传统能源的日益枯竭和人类对环境保护的意识增强,进入中高含水期后的油田在油气生产中携带的大量热能受到了人们的重视。论文以松辽盆地北部的大庆油田为例,根据含油气沉积盆地中地下赋存的载体不同将地热资源分为纯地下水型和油田产出水型地热资源两种。通过分析热源的形成机制,调查油田产出水型地热资源的利用现状,统计出大庆油田年油田产出水量为3.98×10⁸ m³,按照利用10 ℃温差的热能计算,相当于56.95×10⁴ t标准煤的能量,潜力十分巨大,并比较了油田产出水型地热资源热泵供暖与传统锅炉供暖的设备成本和运行费用,以15 a为周期稳定运行可以节约572×10⁴元,经济效益也较为可观,而且地热资源清洁、环保、可循环利用,在油田实际生产中可广泛应用于生活设施等建筑的供暖,以及原油集输伴热等流程中。

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资源生态

首都生态经济区的提出及其战略构想

张义丰, 刘春腊, 张伟, 张宏业, 穆松林, 贾大猛, 兰婷婷

2011, 26(3): 389-400. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.005

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北京具有强大的综合创新优势,有条件、有必要在实现经济体系高效性与生态系统稳定性上做出表率,大力开展首都生态经济区的建设。论文介绍了我国生态经济区建设的相关理论和实践情况,深入分析了建设首都生态经济区的可行性。在此基础上以北京的7个山区(县)作为建设范围,以"两山、五河、七组团"为空间结构,以"一区、三基地、一平台"为框架性目标,努力建设首都生态经济区。最后,文章提出了建设首都生态经济区的战略构想,即以准确的区域功能定位和科学的规划为前提,以维护首都生态安全为基础,在沟域经济等山区发展理论的指导和支撑下,构建涵盖生态农业、生态工业、生态旅游业的生态经济体系,将首都山区打造成为经济高效、环境友好、宜业宜居宜游的生态经济区。

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资源生态

黄土高原草地植被与土壤固碳量研究

程积民, 程杰, 杨晓梅

2011, 26(3): 401-411. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.006

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在黄土高原自东南向西北,采用样带多点调查与定位监测相结合的研究方法,系统分析了不同草地类型封禁初期和封禁11 a草地生物量与固碳量变化特征。结果表明:4种草地类型地上活体植物、凋落物/地下活体根系和土壤中碳密度与碳储量分布规律均为森林草原＞梁塬典型草原＞丘陵典型草原＞荒漠草原;草地封禁11 a,地上活体植物、凋落物、0~100 cm活体根系和土壤中碳密度总量,森林草原类型为63.38~97.65 t·hm^-2,梁塬典型草原类型为49.04~68.80 t·hm^-2,丘陵典型草原类型为52.33~62.11 t·hm^-2,荒漠草原类型为11.93~19.62 t·hm^-2;碳储量4种草地类型分别为230.287 7 Tg C、332.306 7 Tg C、484.055 5 Tg C和113.856 3 Tg C;黄土高原草地总固碳量为573.10 Tg C,其中:活体植物为42.89 Tg C,占总固碳量的7.48%;凋落物为80.40 Tg C,占14.03%;活体根系为108.66 Tg C,占18.96%;土壤为341.15 Tg C,占59.53%。这充分表明,封禁不仅能使草地植被快速恢复和生物量增加,而且也是提高草地固碳潜力的一条重要途径。

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资源生态

天目湖流域生态补偿标准核算探讨

张落成, 李青, 武清华

2011, 26(3): 412-418. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.007

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对天目湖流域居民生态补偿认知状况进行问卷调查,选取支付意愿法、水资源价值法和收入损失法三种方法对天目湖流域生态补偿标准进行核算。改进的支付意愿法得到生态补偿总额为12 924.08×10⁴元;基于水源保护功能的水资源价值法测算的生态补偿标准为6 190.4×10⁴元;采用直接收入损失法计算的天目湖流域生态补偿总额为5 839×10⁴元。三者相比较,引入旅游者门票反哺支付意愿的支付意愿法,更完善地表达了天目湖流域的生态补偿标准额,可以作为现阶段天目湖流域水源地生态补偿标准制订的重要依据。只有从政策层面上对水源保护区实行差别化政绩考核制度,给予水源区一定程度的政策倾斜,才能从根本上调动政府和当地居民保护生态环境的积极性。

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资源生态

藏西北高寒草原生态资产价值评估

朱文泉, 高清竹, 段敏捷, 郭亚齐, 李玉娥, 万运帆, 边多, 韦兰亭

2011, 26(3): 419-428. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.008

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论文基于遥感估算的生态系统净初级生产力(NPP)和植被覆盖率,测算了1992、1995、2000和2006年4期藏西北高寒草原的生态资产价值,并分析了其时空分布规律。结果表明:藏西北地区生态资产在空间格局上由东南向西北逐渐减小。从生态资产构成来看,藏西北地区的生态资产主要体现在大气调节(45%)和涵养水源(40%)两方面,其次为生产有机物质的价值(11%),水土保持和营养物质循环所占比例较小。从生态资产变化趋势来看,藏西北地区生态资产总值由1992年的616.1×10⁸元增长到2006年的1 637.2×10⁸元,单位面积生态资产均值平均每年增加1.06×10⁴元/km²。考虑到多源遥感数据之间存在一定程度的不一致性以及遥感时间序列数据较短等原因,论文所反映的藏西北地区生态资产变化趋势可能比实际情况偏高,其结果还有待于进一步佐证。

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资源生态

疏勒河中下游绿洲胡杨种群结构与动态研究

刘普幸

2011, 26(3): 429-439. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.009

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通过在疏勒河中下游天然胡杨林区设置7个样方6.852 4 hm²,采用相邻格子法和动态数量值,分析胡杨种群的结构与动态特征。结果表明:中下游及不同生境胡杨种群年龄结构差异显著。中游幼苗缺失,幼树不多,中树最多,占总数的72.15%,大树较多,老树甚少,年龄结构呈正态分布型,林分年轻、稠密、高大,每公顷胡杨总数是下游的13.45倍。下游幼苗缺失,幼树极少,中树较多,大树最多,大、老树占总数的62.54%,年龄结构呈倒金字塔型,林分偏老,稀疏、矮小。中下游均为衰退种群。胡杨种群存活曲线基本接近Deevey I型,为下降种群;且存活率幼、中树高于大、老树,中游明显高于下游。种群数量动态计算表明,幼、中树动态量值为负值,大树、老树为正值,但胡杨总体表现为衰退的结构动态关系。总之,研究区胡杨未来因幼苗缺乏而趋于衰退演替,且下游衰退演替的速度更快。

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资源生态

小兴安岭红松外生菌根真菌资源及响应面法优化Suillusgrevillei培养基

宋福强, 刘远开, 杜春梅, 杨峰山

2011, 26(3): 440-449. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.010

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红松是濒危的珍稀植物,同时又是典型的外生菌根树种。论文对小兴安岭红松林内外生菌根真菌资源进行了调查,同时利用响应面法筛选优化厚环粘盖牛肝菌(Suillus grevillei)培养基的组分。经对小兴安岭红松林下外生菌根真菌采集调查与分类鉴定,初步确定有5个科、8个属、21个种的真菌为红松外生菌根真菌类群,其中常见的有厚环粘盖牛肝菌、灰鹅膏菌(Amanita vaginata)、赭盖红菇(Russula mustelina)等。以改良MMN培养基为基础培养基,利用响应面法优化筛选确定S.grevillei的最佳培养基配方是KH₂PO₄ 0.3 g、Peptone 16 g、Glucose 12 g、Beef extract 15 g、 CaCl₂ 0.05 g、MgSO₄·7H₂O 0.15 g、Malt extract 3 g、FeCl₃(1%溶液) 1.2 ml、NaCl 0.025 g、(NH₄)₂HPO₄ 0.25 g、Vitamin B₁微量(0.005 g) 、Agar 20 g并加水至1 000 ml。该配方为S.grevillei菌剂的规模化生产奠定了基础。

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资源生态

兴安落叶松林火后对土壤养分和土壤微生物生物量的影响

赵彬, 孙龙, 胡海清, 孙志虎

2011, 26(3): 450-459. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.011

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以大兴安岭兴安落叶松林火后不同强度(重度、中度、轻度)及未火烧区的土壤为研究对象,于火烧结束3年后(2009年)的秋季,采用氯仿熏蒸浸提法测定了不同强度火烧后土壤的微生物生物量碳(C_mic)和微生物生物量氮(N_mic),并研究其与土壤养分因子的关系。结果表明:兴安落叶松林重度火烧区的C_mic显著高于中度、轻度和未火烧区,N_mic在不同强度火烧样地间差异不显著,但在重度火烧区出现最高值。其中重度、中度、轻度和对照的C_mic平均为692.8、499.9、428.8和498.7 mg·kg^-1,而N_mic分别为70.6、55.2、50.9和54.1 mg·kg^-1。土壤含水量、土壤pH值、土壤有机碳对C_mic和N_mic的影响显著,土壤微生物生物量与土壤含水量、pH值、土壤有机碳均呈正相关。研究将为进一步开展火干扰对北方森林土壤碳平衡影响机理研究提供科学依据。

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资源评价

气温变化对华东居住建筑取暖和降温耗能的影响

史军, 崔林丽, 田展, 余庆平

2011, 26(3): 460-467. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.012

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利用华东446个气象站点1961—2007年日平均气温资料和RegCM3模式预估的2010—2039年日平均气温资料,分别以10 ℃和22 ℃作为取暖和降温度日的基础温度,采用度日法分析了气温变化对华东居住建筑取暖和降温耗能的影响。结果表明,1961—2007年间,整个华东取暖度日、取暖和降温总度日基本都呈减少趋势,且北部减少多于南部;降温度日在华东多数地区都呈增加趋势,以长江三角洲、浙江东部和福建东部沿海增加较多。2010—2039年间,整个华东取暖度日都将继续减少,且北部减少多于东南部;降温度日都将继续增加,且南部增加多于北部和沿海;取暖和降温总度日在华东北部呈减少趋势,而在南部呈增加趋势。过去47 a间,华东取暖度日的减少远超过降温度日的增加,气温变化总体上有利于居住建筑耗能的减少。未来30 a间,华东取暖和降温度日的变化幅度接近,气温变化对居住建筑耗能的正负影响基本相抵消。

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资源评价

基于遥感的层次分析法和模糊数学模型综合评价森林资源生态适宜性

董斌, 陈立平, 钱国英

2011, 26(3): 468-476. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.013

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论文选取2000、2006年时相相近的TM遥感影像作为山东黄河流域的基本数据源,采用监督分类法、专家分类法进行森林资源的分类和验证,运用层次分析和模糊数学法建立森林资源生态适宜性综合评价模型。结果表明,流域的森林资源分布极不均匀,济南、泰安、莱芜的森林覆盖率超过30%,其它地市只有15%。森林资源生态适宜性方面,泰安市优,济南市和莱芜市良,淄博市、滨州市、菏泽市、东营市和德州市中等,济宁市和聊城市较差。6 a间,泰安市的森林资源生态适宜性评价由良好到优秀,济南市和莱芜市的评价得分值虽然都较高,但是,济南市朝好的方向发展,相反,莱芜市的得分值不升反降。淄博市、滨州市、菏泽市、东营市和德州市的得分值虽然没有达到良好标准,但其变好的趋势非常明显,济宁市和聊城市相对较差。

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资源评价

基于GIS的盐渍土改良区耕地土壤适宜性评价

杨奇勇, 杨劲松, 李晓明, 李冬顺

2011, 26(3): 477-485. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.014

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论文以山东禹城市为例, 进行了盐渍土改良区耕地土壤适宜性评价研究。采用灰色关联分析法与Delphi法结合筛选参评因素,用层次分析法(AHP) 确定其权重,建立了土壤适宜性综合评价模型。通过比较空间插值方法后,采用反距离加权(IDW)空间插值技术,获取了研究区土壤适宜性等级空间分布图。结果显示,禹城市耕地土壤适宜性总体状况良好,Ⅰ、Ⅱ等级面积占27.24%;Ⅲ、Ⅳ等级面积占45.48%,Ⅴ、Ⅵ等级面积占27.28%。耕地土壤适宜性等级分布受到地形地貌的影响,由地势较高的河滩高地向地势较低的洼地过渡,土壤适宜性变差;土壤适宜性等级分布同时受引黄灌溉的影响,在引黄干渠的低洼处,土壤适宜性差。该研究探索了盐渍土改良区耕地土壤适宜性的评价技术方法,对盐渍土改良区耕地资源的持续利用和土壤改良有积极意义。

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资源评价

基于水足迹理论的区域水资源利用评价

戚瑞, 耿涌, 朱庆华

2011, 26(3): 486-495. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.015

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水资源是一个地区经济发展、社会稳定的基础。水资源利用评价研究对分析区域水资源问题、制定合理的水资源战略具有重要意义。论文引入水足迹理论,构建区域水足迹结构、效益、生态安全以及可持续性指标体系,对区域水资源的利用现状和可持续性进行评价分析,并以大连市为案例对其水资源利用情况进行评价,结果表明该评价方法简便直观、合理可行。

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资源评价

基于GIS的关中-天水经济区物质积累基础评价

余正军, 任志远, 张晖, 卢锦容, 李晶

2011, 26(3): 496-503. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.016

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一个地区发展的结果往往直接体现在物质财富的生产和积累上。因此可以从资源角度出发,以资源转化为视角,以区域物质财富为着眼点来反映区域发展进程。论文从基础设施水平、交通通达度、经济发展水平三方面,构建物质积累指数模型;运用GIS技术和数理统计方法,以2006、2007、2008三年数据为例,计算关中-天水经济区分县(区)物质积累指数,系统评价经济区物质积累水平。结果表明:①除个别县(区)外,关中-天水经济区各县(区)的物质积累指数呈现出逐年增加的趋势,但增幅都不大,只有7个县(区)的增长幅度超过了4%,增长最快的并不是各市辖区,而是物质积累指数处于中等水平的部分县(区);②经济区物质积累指数中心3 a均位于咸阳市礼泉县境内,位置变化不大;③关中地区的物质积累指数普遍高于商洛及天水地区,并且呈现出东西方向的狭长走势。

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资源研究方法

城镇化过程中地下水微生物的时空分异与演化——以珠海为例

黄小兰, 陈建耀, 周世宁, 谢丽纯, 蒋华波, 董林垚

2011, 26(3): 504-512. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.017

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运用不依赖培养的分子生物学技术,选择珠海市唐家湾居民密集地与人类活动扰动较少的中山大学珠海校区共二样区进行多采样点分析,构建16S rRNA基因文库进行序列比对,获得微生物的群落分布数据。数据显示,校区小流域地下水微生物群落基本保持原生态,其上、中、下游三组井均以变形菌、Candidate division OPx、古菌(含泉古菌和广生古菌)为优势类群,其中中游#M组井因环境不同微生物稍有差异。人类活动影响显著的唐家社区其微生物群落结构变异较大,未发现属于微生物鼻祖的古菌,也未检测到Candidate division OPx系列,而检测出许多与周围环境相吻合的微生物群落。二样区地下水微生物16S rRNA基因演化分析表明,城镇化进程中环境变化影响地下水微生物种群发育,地下水微生物也不断演化并影响环境。

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专题论坛

河湖水系连通研究:概念框架

李宗礼, 李原园, 王中根, 郝秀平, 刘晓洁

2011, 26(3): 513-522. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.018

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河湖水系连通已经成为国家江河治理的重大需求,提高国家水资源统筹调配能力、改善河湖健康保障能力、增强抵御水旱灾害能力迫切需要加强河湖水系连通研究,但相关的理论和技术尚处于探索阶段,远远落后于实践。论文根据新形势下保障国家水安全和提高生态文明水平的新要求,讨论了河湖水系连通的概念及内涵,并讨论了河湖水系连通的系统性、复杂性、动态性和时空性等特征,在综合考虑河湖水系连通目标和任务的基础上,提出河湖水系连通战略研究可从机理分析、系统辨识与评价、连通工程规划、系统控制与调整4个方面展开,明确了研究的总体思路,对尺度、过程、格局、功能与控制等研究的基本问题进行了初步讨论。

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专题论坛

河湖水系连通的理论探讨

王中根, 李宗礼, 刘昌明, 李原园, 刘晓洁, 郝秀平

2011, 26(3): 523-529. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.019

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在全球气候变化和水资源形势日趋严峻的背景下,为了从根本上提高水资源统筹配置能力、改善河湖健康状况和增强抵御水旱灾害能力,河湖水系连通作为国家新时期的一个治水方略被提出。当前关于河湖水系连通的理论基础研究要落后于实践,尚在探索之中。论文尝试从河、湖与水系等水循环基本概念入手,探讨水系的结构、特征和连通性,揭示水系连通的水循环物理机制,并进一步分析河湖水系连通的战略思想,探明其中涉及的几个关键水循环基础问题,包括水量平衡、能量平衡、水资源可再生性、水循环尺度等问题,为河湖水系连通战略的实施和理论体系的建立奠定基础。

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专题论坛

中国农地细碎化问题研究进展

吕晓, 黄贤金, 钟太洋, 赵雲泰

2011, 26(3): 530-540. https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2011.03.020

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为掌握中国农地细碎化问题研究进展,论文采用概括和比较分析的手段,从农地细碎化的概念内涵、主要研究内容、研究方法等方面对农地细碎化研究进行梳理和概括。归纳出已有研究的几个特点:①农地细碎化的内涵较为清晰且已经得到了广泛认可,但对细碎化程度的衡量方法还需进一步深入;②目前的中国农地细碎化研究主要集中在细碎化成因及其对农业生产的影响方面,以其负面影响的研究最为丰富;③农地细碎化与农地流转、土地整理的关系引起了研究的重视,但是目前主要集中于农地流转对减轻细碎化程度的探讨,土地整理对细碎化作用的研究十分缺乏;④农地细碎化研究涉及的主要是回归分析、生产函数模型等经济学研究方法,利用地理空间分析方法和景观生态学方法探讨农地细碎化问题的研究尚未见报道。最后探讨了还需要进一步深入研究的内容。

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