基于指数分解法的河南省水资源生态足迹分析

水资源生态足迹模型为水资源可持续利用的综合评价提供了新方向。首先分析了河南省2005~2014年间的水资源生态足迹和生态承载力的动态变化,然后利用指数分解法中的LMDI模型对水资源生态足迹的影响因素进行了深入研究。结果表明:(1)2005~2014年间河南省水资源生态足迹总体稳中有升,贡献大小依次为农业用水工业用水生活用水生态环境补水;(2)万元GDP水资源生态足迹逐年下降,水资源利用效率不断提高,但10年间均出现不同程度的水资源生态赤字,水资源利用前景不容乐观;(3)4种分解因素对水资源生态足迹增长的推动作用大小排序为:结构效应经济效应人口效应技术效应,但经济效应有逐渐赶超结构效应的趋势。     

河南省水生态足迹测度及其驱动效应分析

运用水生态足迹模型分析了河南省水生态足迹动态变化,结合拓展的Kaya恒等式和LMDI分解法,分析了河南省水生态足迹的驱动效应。结果表明:(1)河南省水生态足迹由2011年的2.954×10^8hm^2持续减少到2015年的2.617×10^8hm^2,第一、第二和第三产业的年均值约占总量的45%、11%和44%,且第一产业所占比重基本稳定,第二产业呈下降趋势,第三产业有所上升。(2)水生态承载力年均0.142×10^8hm^2且相对稳定,水生态赤字年均2.649×10^8hm^2且持续减少,表明河南省水环境压力有所缓解,但水生态安全危机仍然严峻。(3)人口和经济发展是河南省水生态足迹的正向驱动因素,人口驱动效应相对恒定且不断增强,经济发展是主要的增量因子且驱动效应逐渐减弱。(4)以2014年为分界点,河南省产业结构对于水生态足迹驱动效应实现了由正向负的转变,但受转变时间和产业比重变化的影响,整体上呈弱正向驱动但接近于零。(5)技术进步是河南省水生态足迹减少的首要驱动因素,三大产业技术进步驱动效应的年均值均呈负向驱动,表明技术进步有效抑制了水生态足迹增长,其中第三产业技术进步的减量效应最高。     

水足迹与主成分分析法耦合的新疆水资源承载能力评价

通过耦合水足迹理论与主成分分析方法,构建基于水足迹的新疆地区水资源承载力评价指标体系,分析研究区2010~2015年间水资源承载能力变化情况。结果表明:2010~2015年间新疆地区的水资源承载力呈先增大后减小的现象,2014年水资源承载力最差,供水压力最大。其中,研究区的承载力主要受水资源和社会因素以及进出口贸易中虚拟水的影响,贡献度分别为56.791%、22.724%。另外,外部水足迹约占水足迹总量的10%,表明研究区出口产品中的水约占总水资源量的10%。     

1988—2015年新疆农业用水时空变化与政策驱动研究

农业用水是人类开发利用水资源以及影响生态系统的主要扰动因素,科学定量农业用水是合理配置与调控区域水资源的基础工作。传统的农业用水统计只是记录了可测量的用水量,而水足迹则完整刻画了人类活动对水资源系统的压力表现。从水足迹理论出发,采用Cropwat软件计算了新疆1988—2015年近20种农作物生产水足迹总量,并利用Mann-Kendall趋势和突变检验的方法,分析了28年间新疆农作物水足迹的时空变化,探讨了农作物水足迹驱动因素及机制。结果表明：新疆农作物水足迹在28年间总量增加了256%;水足迹序列在2005年前后增长出现了突变,后一阶段增长率是前一阶段的3倍以上;从农作物水足迹中蓝水足迹与绿水足迹的构成看,农作物绿水足迹呈持续增加趋势,但其在农作物水足迹总量中的比例略有下降。进一步分析表明,农业种植规模的快速扩张是新疆农作物水足迹大幅度增加的根本原因,而脱贫致富、扶贫攻坚等经济发展需求下的政策（战略）支持是农业种植规模（灌溉面积）持续快速增长的核心驱动力。通过探究农作物水足迹的变化及原因,揭示了新疆农业用水的时空变化,以及农作物水足迹与国家、地方政策和社会活动之间的关系,可为深入解析新疆农业增长与水资源开发利用及生态环境之间的时空演化关系和相关决策与政策制定提供参考。     

甘肃省水资源足迹与消费模式分析

阐述了水资源足迹的概念和计算方法,以甘肃省为例,运用产品虚拟水研究方法核算并分析了1989-2003年的水资源足迹及其变化。结果表明,1989年以来甘肃省全社会的水资源足迹总量基本稳定在220亿～240亿m3/a,总体上呈现微量的下降趋势,人口增加和消费水平提高并没有增加对水资源系统在数量上的压力。从消费模式分析看,随消费结构多样化的增加,人均虚拟水消费量呈现不断下降的趋势,因而,增加消费结构的多样性有利于减少对水资源系统的压力。讨论分析了水资源足迹核算的意义,指出了进一步研究需要注意的问题。     

基于Cobb-Douglas生产函数的新疆各地区典型作物生产水足迹驱动因素研究

水资源紧缺是限制我国西北干旱区农业发展的主要瓶颈,正确评估地区农业用水效率及其影响机制,可为提高农业用水效率提供理论依据。以新疆为研究区,基于1988-2015年的长系列数据,分别计算出历年北疆、南疆、东疆典型作物（小麦、棉花）生产水足迹,并采用Cobb-Douglas生产函数定量分析气象因素（年降雨量、年日照时数、年均温度、年均风速、年均湿度）和技术因素（农机总动力、有效灌溉率、化肥施用折纯量）对作物生产水足迹的影响贡献率。结果表明： 1988年至2015年,东疆小麦、棉花生产水足迹显著高于北疆和南疆,在气候变化和技术进步的综合影响下,各地区典型作物生产水足迹逐年降低,其中技术进步对新疆典型作物单产水足迹影响显著高于气候因素,是驱动新疆各地区典型作物生产水足迹变化的主要控制因素。地区尺度上,北疆、南疆、东疆气候变化和农业技术发展均呈现显著的地区差异,总体来看,北疆气候条件最适宜作物生长,东疆气候最为恶劣,北疆、南疆农业技术发展速率整体上高于东疆。     

温升背景下“亚洲水塔”流域水资源压力现状及未来预估

“亚洲水塔”流域养育着亚洲十几亿人口,对全球经济发展起着至关重要的作用。在气候变暖背景下,“亚洲水塔”流域的水资源快速变化以及不断增长的人类活动用水需求,使水塔流域水资源压力风险越显突出。为了解“亚洲水塔”流域水资源压力的状况及未来变化,基于部门间影响模式比较计划(ISIMIP)中全球水文模型的径流和用水数据,利用水压力指数方法,系统评估了“亚洲水塔”21个流域的水压力状况和未来的可能变化。结果表明:1971—2010年间,“亚洲水塔”21个流域的水压力总体上呈现升高趋势,多年平均水压力等级达到高或以上的流域为印度河流域、塔里木河流域和黄河流域;针对“亚洲水塔”21个流域未来水压力的变化预估,各流域水压力表现为先增加,之后不同流域表现出持续增加(2个流域)、趋于稳定(5个流域)和下降(14个流域)三种趋势,人类取水活动在未来水压力的变化中起决定性作用。整体上,南亚和东南亚地区水压力将持续增加,例如,布拉马普特拉河流域和湄公河流域,未来水资源短缺和水安全风险很高。     

水足迹视角下低水消费模式研究 ——以黑河流域张掖市居民消费为例

人口的迅速增长、技术的日益进步和消费的不断增加,被认为是产生当前环境危机的最主要的三大原因。由人口的增长和技术的进步所引起的环境问题,早已引起人们的广泛关注,而消费的增加所引起的环境问题直到近年来才逐渐为人们所关注,但对相关问题的研究已经成为热点。水足迹概念的提出,帮助人类更好地认识到食物、工业产品的消费,享受由水资源提供的各种服务。基于水足迹理论,探讨了倡导在满足人类基本需求的同时减少消费水足迹的低水消费模式的必要性,并以德国营养协会推荐的健康饮食模式（DGE）为参考,比较与分析了澳大利亚日常饮食消费模式、典型内陆河张掖市各县区饮食结构的差异,分析了三种消费结构的食物消费量、消费水足迹组分与总消费水足迹特征。研究发现,与DGE健康模式相比,张掖市各县区在肉类、蛋类消费量较高,而蔬菜、水果消费量较低;从消费总水足迹来看,仅有临泽县、山丹县较为接近DGE健康模式,肃南县远高于DGE健康模式;与DGE健康模式的水足迹多样性指数相比,临泽县的多样性指数（1.82）与DGE健康模式的多样性指数最为接近（1.84）,在张掖市各县区中,临泽县今后将通过优化、调整当前饮食结构,最先实现德国营养协会推荐的健康消费模式,实现水足迹视角下的低水消费模式。     

长株潭地区耕地压力的时空变化及驱动因素分析

利用1997-2010年长株潭地区的土地利用现状数据和社会经济数据,运用耕地压力指数模型和主成分分析法分析了长株潭地区耕地压力的时空分布及驱动因素。结果表明:（1）长株潭地区耕地总量总体呈阶梯减少趋势;（2）整体看,长株潭地区耕地压力指数小于1,耕地压力不明显,但耕地压力指数呈上升-下降-上升走势,耕地压力呈上升势头。（3）具体看,长株潭地区耕地压力:长沙市>株洲市>湘潭市;并且县域空间差异明显,尤其是城区耕地压力指数远大于1,表明城区耕地压力非常大,其他县市压力相对较小。（4）人口快速增长、经济跨越式快速发展、农业机械化普及与农业投入的增加等4个方面是长株潭地区耕地压力变化的主要驱动因素。研究成果有利于提高人们对长株潭地区的耕地保护意识,为促进区域土地合理利用规划,实现两型发展提供科学依据。      

水资源需求驱动因素分析

根据我国1980-2000年国民经济实际用水状况,简要分析了水资源需求的驱动因素,建立了水资源需求驱动因素综合分析模型,并根据模型进行了实例计算和分析.结果表明:(1)1980-2000年全国总用水增加了1 220亿m3,其中工业和生活用水增长是国民经济用水增长的直接原因;(2)全国而言,排在前四位的正向驱动因素分别是工业增加值、农田灌溉面积、人口以及林牧渔需(补)水面积.负向驱动因素分别是农田灌溉定额的下降,其次是工业用水定额的下降;(3)对生活用水而言,北方省份人口增长对生活需水增长的贡献较突出,南方省份则是生活用水定额的提高对生活需水增长的贡献较突出;(4)对工业用水而言,工业规模的扩大是驱动工业需水增长的主要因素;北方省份工业用水定额下降对抑制工业需水增长的贡献率明显;(5)农田灌溉面积变化对农田灌溉需水变化影响较大.分析结果为把握我国未来水资源需求变化态势,合理配置水资源提供依据.     

喀斯特地区水资源安全评价模型构建及其应用——以贵州省为例

为探讨地下水资源丰富而地表水资源短缺的喀斯特地区水资源安全评价问题,以典型喀斯特地区贵州省为例,构建了喀斯特地区水资源安全评价指标体系,将熵权法与模糊综合评价模型相结合,从空间和时间上对贵州省9个州(市)2005-2014年水资源安全进行定量评价,结果表明:贵阳、黔东南、铜仁地区水资源安全处于良好等级,遵义、黔南、毕节、黔西南处于一般等级,安顺、六盘水处于差等级;2005-2014年,贵州省水资源安全相对稳定,都处于一般等级,但水资源安全呈现上升的趋势,这是由于贵州省近年来高度重视生态环境保护的结果。随着生态环境与经济发展矛盾的加剧,贵州省要更多地注重水资源供水安全指标的管理,调整产业结构,使经济、社会效益逐渐成为生态效益的补充和实现形式。      

黔桂岩溶山区土地利用变化的社会经济因素分析

基于黔桂岩溶山区1990、2015年的土地利用数据和社会经济统计资料,利用典范对应分析方法对1990-2015年25年间的土地利用变化及社会经济驱动因素进行了实证分析。结论如下:（1）黔桂岩溶山区土地利用变化存在明显的时空分异现象;（2）贵州高原区以草地大幅减少和林地增加为主要特征;黔桂峰丛洼地区以水域面积增加和草地减少为主要特征;广西丘陵区的主要特征是耕地减少和建设用地增加。（3）贵州高原区土地利用类型变化以经济和人口因素为主要驱动力;广西丘陵区土地利用类型变化以经济因素和农业结构水平为主要驱动力;农业因素对黔桂峰丛洼地区的土地利用变化驱动作用明显。未来应提高贵州高原和黔桂峰丛洼地区岩溶山区草地生态功能重要性的认识,在加强森林植被恢复的同时加强草地资源保护;城镇化发展背景下黔桂岩溶山区应减少优质耕地占用,开发低丘缓坡土地,建设山地特色城市。      

气候变化下贵州省水资源安全空间评价及敏感性分析

探讨气候变化下水资源安全的时空演变规律,对喀斯特地区水资源安全的保障有着重要意义。文章采用GA-BP神经网络模型,研究了贵州省水资源安全的空间分异特征,并分析其对气候要素变化的敏感性。结果表明:（1）研究区水资源安全有较强的空间异质性。2001－2015年,黔南的水资源安全一直是全省最差的地区,贵阳的水资源安全改善最为明显,变化幅度最小的是安顺;（2）当变动率相同时,年平均降雨量的变动对水资源安全的影响最大,其增加10%时水资源安全指数上升0.95%,单位地表水资源量变动的影响其次,单位地下水资源量变动的影响最小;（3）对年平均降雨量变化最为敏感的地区是遵义、毕节、六盘水和黔西南。研究结果可为贵州省水资源的调控和开发提供参考。      

基于GRNN模型的岩溶地区城市水生态足迹分析与预测

为揭示岩溶地区城市生态足迹的驱动因子与机制,评估和预测水资源可持续利用程度,根据岩溶地区水文地质特征及其与水生态足迹的相关性,分析了贵阳市2002-2014年水生态足迹的变化特征,并利用GRNN模型对其进行了时间序列预测。结果表明,贵阳市水生态足迹由2002年的12.79万hm2上升至2014年的15.74万hm2,整体呈波动上升趋势,其中,水量生态足迹变化特征主要由工业用水量决定,水质生态足迹变化特征主要由氨氮排放量决定。水生态承载力波动变化明显,且小于水生态足迹需水量,导致水资源可持续利用系数介于0.31~0.63之间。对贵阳市2015-2019年水生态足迹进行GRNN预测,表明水生态足迹呈现先升后降得趋势,水生态承载力变幅在4.315~8.038万hm2之间,但水生态足迹与承载力的缺口大,水资源可持续利用系数偏低。因此,在水生态承载力有限的贵阳市,降低水生态足迹才是实现水资源可持续利用的关键。     

贵州省大方县人类活动对土地利用的影响

基于分区—分层—分波段方法,对贵州省大方县1988年、2001年、2009年三期TM影像进行土地利用类型分类,并对其时空变化规律进行分析。结果表明:三个时间段内耕地既有扩张也有缩减,但总体面积减少,减少幅度为33%;林地扩张范围大于退缩范围,总体面积增加,增加幅度为34%;草地面积先减少后增加,空间格局变化剧烈,总体减幅为11%;建设用地数量上持续扩张,增幅比例最大,增幅达715%。总体而言,人类活动是影响大方县土地利用数量和空间格局变化的主要原因,海拔和坡度等自然因素对耕地、林地的扩张和退缩有明显影响。      

西南岩溶石山地区生态承载力的演变及动力机制——以贵州省为例

生态可持续发展是区域永续发展的重要条件,西南岩溶石山地区生态承载力供给状况及其支撑社会经济发展的水平是地区发展关注的重要问题。文章以贵州为例,采用基于生态足迹理论下的生态承载力计算方法,利用贵州1978-2013年各类型土地利用面积数据计算并分析了贵州生态承载力的演变特征和动力机制。结果表明:贵州多年平均的生态承载力总量为2 690.560万hm2;经历了1978-1986年的低值期（年均2 440.734万hm2）、 1987-1989年的提高过渡期,到1990-2013年达到较高水平（多年平均值2 899.654万hm2）;但贵州的人均生态承载力总体上呈降低趋势（多年平均值为0.796 hm2）;各类土地提供的承载力中,耕地的生态承载力最大,占65.9%,其次是林地占25.4%,建筑用地占7.2%,牧草地占1.4%,水域约占0.13%;1978-1985年,贵州生态有盈余,但逐年减少,从1986年开始出现亏损,并呈逐年增大趋势;贵州生态承载力的演变主要受土地利用方式、土地生产能力和人口数量的驱动。      

贵州岩溶地区生态足迹的动态变化研究

为了定量地把握贵州岩溶地区人类社会经济活动对自然环境的动态影响,文章采用 生态足迹模型定量研究方法,利用1978-2008年的历史数据,分析了贵州岩溶地区生态足迹的动态变化与结构状况。结果显示:在研究时段,贵州省岩溶地区的人均生态足迹呈递增趋势;从1997年起,人均生态足迹超过了全国;多年平均生态消耗主要集中在化石燃料用地生态足迹、耕地生态足迹和草地类生态足迹;1978-2008年,贵州省岩溶地区万元GDP生态足迹逐年下降,但一直高于全国的值,并且多年平均值是全国的2.3倍。并在此基础上,提出了6条相关的调控对策:提高利用现有资源的效率,并建立完善的管理体系;积极采用先进技术,提高自然系统的生产率;加大岩溶地区的治理和生态恢复,保护农业生态系统;控制人口数量,提高人口质量;开发水能等能源,发展低碳经济,节约能源消费,调整能源结构;积极加大与外区域联系和合作,促进贸易发展。      

2000-2014年人类活动对贵州省植被净初级生产力的影响

利用MODIS实际净初级生产力数据与CASA模型估算得到的潜在净初级生产力,建立贵州省2000-2014年人类活动相对贡献指数(RCI),并依据各县喀斯特地貌面积和等级比例探究其年际变化及空间分布特征,再通过相关分析辨析选定的人类活动因子对其的影响。结果表明:(1)贵州省RCI均小于-0.5,人类活动促进了植被净初级生产力的增加,以2007年为转折点,影响程度先增强后减弱;(2)贵州省东北部、中部及西部地区的RCI多大于0,人类活动对生态环境有负面干扰作用;东南部及北部边缘地带的RCI多小于-1,人类活动的正面影响较强;(3)贵州省中部、北部大部分地区的RCI缓慢下降,人类活动对植被的正面影响增强;东南部部分区域的RCI由负转正,人类活动负面干扰作用增强;西南边界地区的RCI呈上升趋势却仍为负值,人类干预程度呈减弱趋势;(4)贵州省农业活动在人类活动的负面影响中有重要作用;城镇化与经济发展对生态环境既有正面影响,也有不可避免的负面干扰。     

贵州省近40年耕地功能转型评价及演变差异分析

梳理1978年之后贵州省农业政策及农业农户概况,构建耕地功能评价指标体系,并运用熵权法计算指标权重与其功能值,对耕地多功能进行分类和评价,对比全省及各个州市耕地在不同社会经济条件下所承载的功能,分析差异及原因,研究表明:（1）贵州省耕地功能呈下降趋势,功能转型从2006年前后开始,各州市存在一定差异,经济发展较快的地区在2004年前后已提前转型,经济发展较慢的地区在2012年前后转型;（2）耕地功能存在空间分布差异,主要与地区耕地压力和经济发达程度组合状况有关,低耕低压力高GDP（如遵义、六盘水）耕地功能值最高,高耕低压力高GDP（如贵阳市）则次之,高压力低GDP（如安顺等地区）再次之,低压力低GDP（如黔南等地）最低;（3）耕地数量减少,耕地化学品负荷加剧,建议注重耕地生态保护,减少以过度化学品的投入换取粮食产出等不合理做法;从当地实际出发选择适合的农业发展方式,协调粮经作物、种养业发展的关系,推动农业结构优化升级。