基于土地非农化与经济发展阶段耦合规律的理论分析,应用承载力模型,开展了2008年环渤海地区县域土地非农化适度性的评价和土地适度非农化阈值的界定。结果表明:①受区域土地资源禀赋与经济社会需求的影响,经济社会发展对非农建设用地的需求与建设用地供给之间呈现为正反双向的"S"型曲线,两者之间的耦合变化规律以工业化完成阶段最为显著;②工业化初期至后期阶段土地非农化趋势表现为缓慢增长,土地适度非农化阈值为10.0%~17.5%;③工业化与城镇化驱动作用强度决定着土地非农化规模的区域差异。因地制宜、科学调控土地非农化进程是区域可持续发展的重要保障。
乡村旅游已成为推动中国乡村转型和促进能源消费模式转变的重要动力之一。论文以六盘山国家旅游扶贫试验区为案例,研究了旅游扶贫工程实施后农户家庭能源消费模式转型及其效益变化。结果表明:在农户家庭能源消费由"生活-生产系统"向"生活-旅游系统"的转变过程中,能源利用综合效益显著提升,在促进区域社会经济发展和生态环境改善中发挥着重大的作用。相对于传统农户,乡村旅游农户单位能源产出的经济效益(4.53元/kgce)提高2.86倍,同时实现了生态效益0.11元/kgce和社会效益1.09元/kgce的显著提升。研究也发现,有鉴于乡村旅游能源消费在乡村具有广泛的示范性,这种基于大量商品能源输入的能源消费模式不应是乡村能源消费和旅游业发展所应倡导的,也有悖于国家农村能源政策导向。因此,在乡村旅游发展中,应在充分利用当地既有能源基础上,进一步挖掘生物质能(主要是沼气)和太阳能的潜力,建立以新型能源为主体、传统生物质能和商品能源为辅的能源消费模式。
为探讨国际市场上主要能源资源价格之间的长期均衡关系和动态调整规律,论文利用国际货币基金组织官方网站提供的自1985年到2011年的数据,建立向量自回归(VAR)和向量误差修正(VEC)模型,对当前四大主要能源资源煤、石油、天然气和铀的价格序列展开研究。结果表明:①4种主要能源资源价格之间存在稳定的长期均衡关系:铀价格每变化1%,将使煤和天然气的价格分别反向变动2.11%和7.10%,使石油的价格正向变动7.97%。②4种主要能源资源产品价格均会对自身新信息立即产生大幅度反应,但持续时间差异很大:铀在15个月内只有微弱降幅,而煤在6个月,石油在2个月后即开始迅速减弱,天然气则是直接进入下降趋势。③除天然气在长期内会受到石油价格的显著影响外,铀、煤和石油的价格波动主要由自身因素形成。④天然气的误差修正项具有显著的负向调节作用,价格偏离长期均衡关系时,能够很快得到纠正。煤、石油和铀的误差修正项系数很小,且石油和铀不具有任何显著性,说明石油和铀不具备短期动态调节能力。
水利对于中国经济社会可持续发展的重要性日益凸显。深入分析国情和水情的演变,合理划分水利发展阶段,对于水利发展战略选择具有重要参考价值。关于水利发展阶段划分的理论和方法,在学术研究上尚是一个较新的课题。论文提出了一套基于全面认识水利与生态环境-社会经济系统的互动关系,分析水利发展与社会经济生态系统间供求关系的演变趋势,进而评判水利发展阶段性特征的理论框架。以此为基础,提出了基于水利发展供求关系分析的水利发展阶段划分方法:通过考察水利发展供求关系演变,结合水生态环境变迁趋势,选取代表性的节点年份,定量指标分析和经验分析相结合地确定水利发展阶段分期。通过上述理论和方法,将百年中国水利发展(1949年至2050年)划分为7个阶段。
太湖流域既是中国传统粮食高产区又是当前经济发展的前沿阵地。论文从宏观视角探讨了该区1985—2010年27个县域粮食生产时空变化格局及粮食安全水平,结果表明:时间演化上该区粮食产量不稳定,但总体呈下降趋势,历经波动发展—急剧减少—稳步增长三阶段;空间差异亦较显著,除西北4个县域,其余地区粮食产量均有不同程度下降,粮食生产重心逐渐由中部向西北偏移,县域粮食生产相对优势弱化,整体粮食生产能力降低;粮食总产变异系数和70%以上年份波动系数超全国平均水平,粮食安全风险大;粮食不安全县域增多,2010年59%的县域粮食不安全。未来该区仍受到耕地数量减少和质量退化威胁,完善耕地保护政策并提出保障粮食安全的区域差别化措施具有重要的现实意义。
为揭示三峡库区小流域土地利用变化对生态风险的影响,选择草堂溪小流域作为研究区,以1990、2000、2004和2010年4期TM和CBERS影像获取草堂溪小流域土地利用信息,以500 m×500 m为基本单位,制作格网作为辅助评价单元,借助GIS技术为数据分析平台,对土地生态风险指数进行空间插值,生成1990、2000、2004和2010年4期生态风险分级图。结果表明:1990—2010年研究区土地利用相对合理指数上升0.03;研究区5种风险等级连片分布,与耕地和水域分布区域具有显著的空间相关性,5种生态风险等级主要集中在15~25°和>25°坡度带上以及500~1 000 m和1 000~1 500 m两个高程带上;研究区生态风险呈现先恶化后好转的趋势,较低风险等级面积在1990和2010年最大,分别占研究区总面积的28.23%和37.41%,2000和2004年高风险等级面积最大,分别为29.69%和35.54%。研究得出草堂溪小流域生态风险时空变化原因主要为自然条件限制和人为因素控制。针对研究区生态风险时空变化特征提出调控对策,具体有:进行最优土地利用组合类型搭配,调整不合理土地利用类型,改良林分结构;对流域近消落带部位的土地利用在统筹考虑水环境污染治理和土壤侵蚀问题的同时进行统一合理规划管理。
河南省地处南北气候过渡带,水旱灾害频发。综合利用灾害数据资料及信息扩散模型,从致灾和承灾两个层面对河南省水旱灾害进行风险评估与时空特征研究,为加强水旱灾害的风险评估和管理提供理论依据。结果表明:①1988—2007年间发生水灾的年份主要是2003、2000、1998、1996、 2005,旱灾年份是1997、2001、1999、1992、1988;②当降水距平百分率为20%、30%、40%时,发生水灾的概率分别为0.10、0.06、0.04,当降水距平百分率为-20%、-30%、-40%时,发生旱灾的概率分别为0.13、0.07、0.03;③水灾在5%、10%和15%受灾率时的风险概率分别为0.81、0.54、0.35,即1~3 a一遇之间,当受灾率大于20%时,风险概率为0.22,大约4.5 a一遇;而旱灾在5%、10%、15%、20%、25%受灾率时的风险概率分别为0.87、0.72、0.58、0.47和0.38,即1.2 a、1.4 a、1.7 a、2.1 a和2.6 a一遇;④旱灾发生频率大于水灾,空间上具有较大的区域差异,水旱灾害高风险区主要是驻马店、南阳、平顶山一带,旱灾大于水灾的区域主要是三门峡、洛阳、郑州、焦作、安阳、许昌,水灾大于旱灾的区域主要是信阳、漯河、开封、商丘、周口、濮阳,水旱灾害均较小的是济源和鹤壁。
道路交通在促进人类社会经济发展的同时,也给生态环境带来了诸多影响。研究道路交通的干扰强度、空间格局及其影响,对保护自然环境、维持生态系统健康意义重大。研究基于道路等级、道路所处的环境特征等因素构建道路干扰指数,定量评价了澜沧江流域道路网络的干扰强度,系统分析了流域道路干扰的空间格局特征及其对流域景观的影响。结果表明,澜沧江流域道路网络干扰程度存在明显的区域分异,中游和下游地区明显大于上游地区。流域道路干扰域为边界复杂的不规则多边形,呈现出以离散的强干扰区域为中心,干扰强度向外围逐渐减弱的空间格局。对比不同等级道路干扰域内的景观格局及其变化特征发现,耕地和建设用地等代表人类活动的景观集中分布于道路强干扰区域内,并且强干扰区域内景观组分的变化幅度远大于低干扰区域。从上述分析结果可以看出,道路对其沿线景观格局的变化具有很强的驱动作用,流域道路发展应避开生态环境敏感区域。
秸秆还田等农田管理措施能有效地增加土壤碳储量,从而有利于减缓大气CO2浓度的上升趋势。论文基于环境政策综合气候模型(EPIC),采用千烟洲生态试验站和鹰潭生态试验站农田监测场长期观测数据,验证和优化了EPIC模型参数,同时利用1990—2010年江西省气象资料以及土壤清查资料,模拟分析了4种秸秆还田(CR)比例情景下2010—2030年江西省水稻田土壤的固碳潜力。研究结果表明,无秸秆还田 (CR0%)和秸秆还田25%(CR25%)两种处理下耕作层土壤有机碳储量分别下降21.3%和6.5%,秸秆还田50%(CR50%)和100%(CR100%)处理下土壤有机碳储量分别增加5.4%和11.9%;相对CR0%情景而言,CR25%、CR50%、CR100% 情景下江西省水稻田土壤总固碳潜力分别为6.43、14.92和25.26 TgC(1 Tg = 106 t)。研究结果表明,通过合理的调控措施,采用保护性耕作(秸秆还田)是提高水稻田土壤固碳能力的一种有效途径。
土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范——玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962—2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×105 t,土壤碳储量增加3.14×106 t,总碳储量增加3.77×106 t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。
条件价值法调查中会有相当比例的受访者不愿意支付费用,对这部分群体如果处理不当会影响到价值评估的可靠性和有效性。以南京市居民对长江流域生态补偿的支付意愿为例,采用双边界两分式问卷调查获取1 403份有效样本。分析了忽略零响应问题的传统模型所造成的支付意愿(Willingness to Pay,WTP)估算偏差,并采用Spike模型对WTP估算进行了校正。结果显示:若直接删除零响应样本,中位数WTP在359~396元/(户·a)之间;而将零响应的实际支付用接近零的正数进行替代,得到的中位数WTP在154~208元/(户·a)之间。根据Spike模型,将真实零响应样本纳入分析后,得到的WTP估算结果在259~288元/(户·a) 之间。表明直接删除零响应会明显高估WTP,而用零或接近零的正数替代零响应又会低估WTP。未来5 a内长江南京段的生态补偿总价值至少为24.4×108元。将决策过程划分为"加入决策"和"支付决策"两个阶段后,论文还发现,"加入决策"和"支付决策"是两种不同的机制,二者在影响因素上存在差异。此外,不同收入家庭的WTP存在明显异质性。
城市中不同高程上的土地受人类活动影响程度和影响方式不一,因此在垂直方向上形成了一定的分布模式。利用TM遥感影像数据和DEM数据,通过比较1990、1995、2000、2005和2009年广州市土地利用垂直分布特点发现,每个地类均有相对集中分布的高程级,而垂直分布的最大变化是居民点及工矿用地和园地在第3至第10高程级(1~90 m)之间对耕地和林地的快速侵占。总结各高程级上的优势地类可得出典型的广州市土地利用垂直分层模式,按照第一优势地类对各分层进行命名,结果显示随高程增大将依次出现耕地层、河流层、城镇层、园地层、林地层。最后应用生态学上的群落演替理论对城市土地利用垂直分层模式的演变过程进行解释,以及按照目前发展趋势推导出未来可能出现的演替模式。
论文以陕西省兴平市为例,采用2009年实测的耕层土壤碱解氮数据,运用地统计学结合GIS技术,建立其最佳半方差函数模型,分析关中盆地农田土壤碱解氮的空间特征、丰缺状况及其含量变化,为土壤培肥和农业生产提供理论基础。结果表明:研究区土壤碱解氮含量介于7.70~82.60 mg·kg-1,多集中在30~40 mg·kg-1,平均37.76 mg·kg-1,较第二次土壤普查下降28.62%。在间距约300 m的采样尺度下,最优理论模型为指数模型,表现为弱的空间相关性,施肥管理、种植制度等随机因素起主导作用。含量高低区域分布明显,大致呈中间高四周低格局。72.67%的农田氮素缺乏,27.33%的农田氮素含量中等。近30 a,原土壤碱解氮1~3级农田区含量显著下降,原5、6级区有所改善,整体集中于4级水平。应进一步实地考察分析具体障碍因素,积极采取分区"补氮"措施。
对湖南、贵州剖面的上下岩层的硅质岩、磷块岩、重晶石岩、金属富集层的沉积海水的温度、深度、介质条件、生态条件进行研究,硅质岩沉积期古海水温度平均为84.81℃或87.27℃,磷块岩沉积期古海水温度平均为42.17℃,磷块岩的形成温度与硅质岩比较相似,<100℃,分别约为37~47℃、79~98℃。研究区水深变化在100~300 m之间。硅质岩、富硫化物黑色页岩(金属富集层)、重晶石生成于微碱性的介质环境。而磷块岩生成于微酸性-微碱性的介质环境。成岩成矿模型研究充分揭示亲基性元素Ni、Mo、V、Cr、PGE的存在与基性岩、超基性岩的成因联系。研究区域在早寒武世期间属于东特提斯海域, 中国南部板块和澳大利亚板块于早寒武纪分离期间所形成的深大断裂带,正可能是海水进行深部循环吸取镁铁质下地壳PGE形成富金属热卤水而在海底沉积的通道。
论文通过对使用者成本法的关键变量折现率的文献梳理,提出使用社会折现率来消除目前使用者成本法估算中对折现率选取的随意性,在对美国社会折现率估算的基础上,运用使用者成本法对美国油气资源使用者成本进行估算,发现美国从2000年以来,油气资源使用者成本上升显著,从2000年的185.08×108美元上升到2008年的2 264.28×108美元,并且发现油气资源使用者成本的涨落受社会折现率的影响较大。用美国油气资源权利金实缴数据同其使用者成本进行比较,得出美国油气资源权利金的增长速度慢于其使用者成本的增长速度,相关费金对使用者成本的补偿程度在下降,有偿使用费金对使用者成本的补偿比例从2002年高位的42.68%下降到2008年的10.83%。
针对农村饮用水工程运行管理模式的多样化和复杂化,选择一种新型的动态可拓评价模型,以浙江省为例选择典型的3种运行管理模式,即村集体管理模式、承包管理模式和用水户协会管理模式进行比较评价,旨在通过评价找出它们的适应条件及优劣,以便在全省范围内推广应用。评价过程中创新性地将可拓评价模型和离差分析法相结合,建立了可拓评价的物元模型、过程元模型和事元模型,通过确定衡量条件、离差分析法确定权系数、建立关联函数与计算合格度、计算规范合格度、计算优度等一系列步骤,选取了浙江省丽水市莲都区15个不同运行管理模式的农村饮用水工程进行评价,得出评价结果。评价结果与实际基本一致,验证了模型和方法的可行性,这为下一步模型的推广应用及信息化提供了基础,同时也为决策部门开展农村饮用水工程运行管理的模式应用提供了技术支撑。
人类活动对流域旱涝事件具有决定性影响,已经成为国内外热点研究问题之一。通过系统分析国内外人类活动对流域旱涝事件影响机理的研究,结果表明:人类活动导致大气温室气体和气溶胶含量上升,全球气候变化加剧,导致流域极端水文过程时空格局改变。另一方面,人类活动引起的土地退化将影响流域水资源时空分布和水循环过程,削弱流域防洪抗旱能力;水利工程的修建将增大流域储水状况,有效应对流域旱涝事件,但同时存在加剧流域旱涝事件的风险。此外,论文还概述了人类活动对流域旱涝事件影响的量化方法。
