甘肃民勤绿洲近年来生态治理政策在农户中的响应

采用访谈式的环境社会学的研究方法,于2003年秋季对民勤县农户的生态治理行为进行了典型抽样调查,对目前正在实施的"退耕还林、围栏封育、禁牧休牧、舍饲圈养、结构调整、移民搬迁"等政策在农户中的响应以及农户的生态环境治理意愿,进行了详细的调查和数据收集,在统计分析的基础上发现目前正在实施的生态政策对农户的响应有很大的差异,甚至在农户经营行为方面与生态保护之间存在着矛盾。通过分析得出进一步推动生态治理的结论一是退耕还林用水的费用应该由国家全部承担;二是建立阶梯式的生态补偿机制;三是加强流域水资源管理,实行用水权可交易的许可证制度。     

民勤绿洲50余年水利建设的生态经济影响

民勤绿洲近50余年地表来水持续减少,为满足用水需求,兴修了一系列水利工程。以民勤县50余年的经济发展和生态环境数据为基础,从农业发展、产业结构调整以及生态环境要素的角度,运用图表对比分析研究区50余年内发生的生态和经济变化,进而研究了水利工程建设在这两方面所产生的影响。结论表明:在2012年来水量比水利工程建设前即1956年减少32.3%的背景下,水利工程建设支撑了民勤绿洲农业的发展;保证了3次产业结构向节水循环型方向调整,第一、二、三产业产值之比从1956年的14.9:3.2:1变成了2012年的1.2:1.1:1。但水利工程建设也对民勤的生态环境产生了负面影响,加剧了该区的地下水位下降及水质恶化、植被退化、土地沙漠化及盐碱化等生态问题。     

基于物元模型的民勤绿洲土地生态安全评价

针对生态脆弱区民勤绿洲土地与生态环境系统的特点,运用“经济-环境-社会”模式和层次分析法构建了该区域土地生态安全评价的指标体系和权重,基于物元理论建立了土地生态安全的复合物元模型,对民勤绿洲土地生态安全进行了研究。结果表明:①2005-2007年民勤绿洲土地生态安全整体上呈现出“不安全-较不安全”的上升趋势,并有向更好等级发展的动向,说明近年民勤绿洲环境保护投入和治理绩效明显。②各单项指标存在明显的分异。人均水资源、化肥施用量、森林覆盖率、荒漠化程度、工业废水排放达标率、贫困人口比例和能耗成为制约该区域土地生态安全水平提升的重要因素,也反映了该区域土地生态系统环境容量低,极其脆弱。     

民勤绿洲不同土地利用类型下土壤水盐的空间分布特征分析

以石羊河流域下游——民勤绿洲为研究区域,通过野外采样、实地调查和实验分析,对不同土地利用类型下(耕地、林地、草地、湿地、盐碱地、撂荒地和荒漠)土壤的水盐特征进行研究,结果表明研究区土壤含水率整体偏低,范围为5.35%～20.58%,土壤含盐量的平均值为47.02 g·kg^-1,盐渍化程度严重。土壤含水率和含盐量表现为中等变异性,说明其易受到气候、地形、水文地质以及人为活动的影响。不同土地利用类型下土壤水盐的垂直分布差异显著,土壤含水率在垂直方向上的变化特征较为复杂,但含盐量在垂直方向上主要表现为"表聚型"和"振荡型"。民勤绿洲各土层土壤水盐的水平分布均呈条带状分布,土壤含水率整体表现出西高东低,南高北低,而土壤含盐量则表现出相反的趋势。     

基于水资源承载力的民勤绿洲土地利用结构优化研究

 采用灰色线性规划方法,基于水资源承载力对民勤绿洲土地利用结构优化进行了研究。研究结果表明: ①在水资源刚性约束的条件下,土地利用结构优化的方向是减少高耗水的水浇地,增加大棚用地、牧草地、灌木林地和工业用地。②提出了土地利用结构优化最优方案,使万元GDP耗水下降了0.1618 m3,单位耗水产出增加了8.66元;③最优方案可以实现水资源消耗最小化,水资源消耗量比规划期可供水资源总量少0.48亿m3,可以缓减用水压力,有利于地下水位的逐步恢复;④土地利用结构调整优化必须与节水型社会建设同步推进,才能在确保综合效益的前提下达到水资源利用最小化,实现区域可持续发展。     

内陆河流域治理政策的生态环境效果评价——以民勤绿洲为例

西北内陆河流域治理政策作为国家重要生态环境治理政策受到广泛关注。以石羊河流域生态环境退化最为严重的民勤绿洲为研究区,结合历史文献数据、问卷调查数据、遥感影像数据,运用描述性统计分析和土地荒漠化遥感监测,对比分析石羊河流域治理政策实施初期和实施7 a后农户开荒、用水、种植行为的变化以及生态环境对农户行为变化的响应。结果表明：（1）政策实施7 a上游来水量累积增加了4.44亿m³;农户停止了开荒行为,人均耕地由≥ 0.33 hm²减少到 ≤0.17 hm²,农户用井水灌溉的比例减少17.9%,灌溉方式向更节水的沟灌、膜上灌、喷灌发展;农户减少耗水作物小麦与籽瓜的选择频数和种植面积;生态移民迁出1.05万人,平均每年输转农村剩余劳动力5.61万人。（2）近60%的农户认为该区整体生态环境变好,且荒漠化遥感监测显示2013年该区重度、中度和轻度荒漠化面积分别减少0.24%、5.35%、3.5%。近90%的农户认为环境的改善与流域治理有关。     

昆仑山北麓克里雅绿洲生态服务价值对土地利用变化的响应

基于1991、2002与2008年卫星遥感资料,采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法,分析克里雅绿洲土地利用变化对生态系统服务价值与结构的影响。研究表明:①研究区生态服务价值从1991年的144 224.8万元降到2008年的128 716.3万元,生态服务价值损失10.8%,每年净损失生态服务价值达24.2元/hm2。生态服务总价值的减少主要是由湿地、水域总面积的减少而导致的;②研究区各生态服务功能对区域总生态服务价值贡献率由高到低依次为:废物处理、土壤形成、生物多样性保护、水源涵养、气候调价、气体调价、食物生产、娱乐休闲和原材料;③研究区生态服务价值对生态服务功能指数缺乏弹性。     

基于线性光谱混合模型(LSMM)的民勤绿洲荒漠化治理效果评价

民勤绿洲是干旱荒漠化的典型区域,生态系统脆弱,对该区域的荒漠化治理效果进行评价可以为其生态修复政策的制定和管理提供参考。采用线性光谱混合模型(LSMM),将Landsat影像中的土地覆盖信息进行有效分解,通过分解后光谱在直方图上的特征值,确定合适的阈值,对荒漠化土地进行分类,分析荒漠化土地类型的时空变化特征,对民勤绿洲1992-2017年荒漠化治理效果进行评价。结果表明:(1)1992-2005年民勤绿洲荒漠化加剧面积大于改善面积,两者相差175.47 km^2,荒漠化加剧,治理效果不明显。(2)2005-2017年荒漠化改善面积大于加剧面积,两者相差174.18 km^2,荒漠化改善,治理效果显著。(3)1992-2017年民勤绿洲荒漠化总体趋于改善,局部地区加剧。其中,坝区和泉山区的荒漠化改善面积大于加剧面积,两者分别相差47.63 km^2和52.79 km^2,荒漠化改善,治理效果显著;而湖区荒漠化加剧面积大于改善面积,两者相差36.83 km^2,荒漠化加剧,治理效果不明显。     

干旱风沙区绿洲森林覆盖率的非线性生态模型

以甘肃河西走廊绿洲为例,就干旱风沙区绿洲森林覆盖率进行了研究。研究结果表明：①影响干旱风沙区绿洲森林覆盖率高低的因素,主要与最大风速(V)和主林带的有效防护距离(L)有关,有效防护距离又受主林带平均高度和有效防护系数(r,或宽度)的影响。②经反复试算,最大风速和主林带有效防护距离的比值(V/L)大小与森林覆盖率(F)高低之间存在着相一致的规律性,不同比值代表着不同主林带平均高度(i)降低最大风速20%以上所需的最佳防护效益森林覆盖率,依此建立了干旱风沙区绿洲森林覆盖率的非线性生态模型：F=V/L×100%=V/(ri×i)×100%。③用1979—1994年在乌兰布和沙漠东北缘新建防护林体系森林覆盖率的实验数据对模型的预报结果进行适合性检验,结果表明,η=5.2466＜X2 0.05(5)=11.070,差异不显著,因此应用F=V/(ri×i)×100%预报干旱风沙区绿洲的森林覆盖率是可行的。     

荒漠绿洲过渡带柽柳和泡泡刺光合作用及水分代谢的生态适应性

对分布于荒漠绿洲过渡带的柽柳(Tamarix ramosissima)和泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)光合和水分代谢特性进行了比较研究。结果表明,柽柳和泡泡刺：①净光合速率与环境因子响应具“光合下调”现象,其曲线符合Gauss model。②净光合速率最大值分别为20.2 μmol CO2·m-2·s-1和23.8 μmol CO2·m-2·s-1;光补偿点和饱和点为244.62 μmol·m-2·s-1和1 180.31 μmol·m-2·s-1,73.67 μmol·m-2·s-1和1 467.85 μmol·m-2·s-1。③净光合速率近似双峰型抛物线;光能利用效率单峰曲线;柽柳蒸腾速率和水分利用效率为单峰旗形,泡泡刺波浪型。 ④泡泡刺利用较高的净光合速率、蒸腾、水分利用效率,柽柳通过高光能利用效率来适应荒漠生态环境。因此,光抑制所导致的“光合下调”现象是柽柳和泡泡刺对水分胁迫所产生的保护性机制,反映了荒漠植物在与环境协同进化过程中的生态适应性;较低的水分利用效率是荒漠植物对其环境响应的普遍适应机理。     

荒漠绿洲湿地水分来源及植物水分利用策略

水分是干旱区不同景观界面间的水分循环过程与水力联系的主体,维持着干旱区湿地生态系统的结构与功能。为量化水分来源及其对植物水分的贡献率,以河岸灌木湿地和草地盐沼湿地为研究对象,通过测定降水、径流、地下水、土壤水和植物水中δD、δ¹⁸O组成,利用多源线性混合模型分析水分来源对荒漠植物水分利用的贡献率。结果表明：（1） 黑河流域荒漠绿洲湿地年均降水量104.6 mm,约占蒸散量（604.47 mm）的17.03%,具有明显的季节性分布特征。地下水位与土壤含水量的波动取决于河流距离,离河道较近的河岸灌木湿地地下水深度及土壤含水量随季节波动较小,而离河道较远的草地盐沼湿地则变化很大。（2） 当地大气降水线δD=6.33δ¹⁸O+4.04 （R²=0.931）,斜率和截距均略小于全球大气降水线则符合黑河流域湿地整体降水少而蒸散量大的特点。黑河径流δD和δ¹⁸O均值分别为-43.80‰±12.09‰和-8.65‰±23.33‰,地下水为-50.98‰±13.18‰和-9.74‰±25.49‰,土壤水为 -42.07‰±6.89‰和-7.22‰±2.49‰,植物水为-51.84‰±14.46‰和-8.50‰±24.13‰。（3） 地表蒸发是荒漠绿洲湿地土壤氢、氧同位素富集的主要原因。地下水和河水分别是草地盐沼湿地与河岸灌木湿地的主要水分来源,贡献率分别约为61%和50%,表明湿地植物相比于干旱区脉冲式降水更依赖较为稳定的水源。（4） 植物根系深度和毛细根分布是决定荒漠绿洲湿地植物水分利用策略的重要因素。     

Optimal rural land use allocation in central China: Linking the effect of spatiotemporal patterns and policy interventions

Rural land use development is experiencing a transition stage of socioeconomic and land use development in China. Historic land use transition process and policy interventions have key influence on the applicability of land use allocation solutions in future land use management. Strategic land use allocation is therefore required to possess a good adjustment capability to the transition process. Although heuristic optimization methods have been promising to solve land use allocation problems, most of them ignored the spatially explicit effect of historic land use transition and policies. To help resolve this issue, this study aims to optimize future land use pattern in the context of rural land use development. We took Yunmeng County, one of the typical major grain producing and rapidly urbanizing areas in central China, as a case study and solved the sustainable land use allocation problem by using an improved heuristic optimization model. The model was constructed based on the integration of a spatial discrete particle swarm optimization and cellular automata-Markov simulation approach. The spatiotemporal land use patterns and policy interventions were represented by the CA-Markov as in spatially explicit transition rules, and then incorporated into the discrete PSO for optimal land use solutions. We examined the influence of the joint effect of spatiotemporal land use patterns and policy interventions on the land use allocation outcome. Our results demonstrate the robustness and potential of the proposed model, and, more importantly, indicate the significance of incorporating the spatiotemporal land use patterns and policy interventions into rural land use allocation.     

Rural land use transition of mountainous areas and policy implications for land consolidation in China

Journal of Geographical Sciences - The cultivation of mountainous land results in water loss and soil erosion. With rapid urbanization and industrialization in China, labor emigration relieves the...     

基于生态-经济权衡的京津冀城市群土地利用优化配置

探索生态保护与经济发展的权衡关系,并利用该权衡关系协调土地利用优化配置是解决城市群经济与生态协调发展难题的重要途径,已成为目前的一个研究热点。论文针对京津冀城市群生态友好型协同发展的需求,设置生态系统服务价值最大化和经济价值最大化2种优化目标,每种目标下再设置“生态保护”“统筹兼顾”“粮食安全”和“经济发展”4种土地利用情景,采用CLUE-S模型模拟2025年京津冀城市群在不同情景下的土地利用空间配置格局,及其生态系统服务价值、经济价值在不同目标的各种情景下的变化。研究结果表明：相比2015年,2025年在不同目标不同情景下,各类土地利用面积的数量变化和空间格局均有较大不同,且生态目标和经济目标下不同情景的土地利用配置不同。生态系统服务价值在生态目标生态保护情景下最大,为14423.58亿元;而经济价值则在经济目标经济发展情景下最大,为96771.49亿元。从土地利用变化的空间分布上来看,生态用地中林地与草地的增加多出现在坝上高原和燕山与太行山山地,水体的增加则主要分布在东部沿海地区。研究认为,生态效益与经济效益间存在权衡关系,基于生态-经济权衡的土地利用优化研究结果对未来京津冀城市群生态实践工作有较大的参考价值。     

面向可持续发展目标的西部水土资源评估北大核心CSCDCSSCI

新时代西部大开发要形成新格局,解决西部发展不平衡不充分的问题,就要提高西部水土资源的利用效率,走可持续发展的道路。计算水土资源承载能力和水土资源对可持续发展目标实现的贡献情况,对制定合理的资源开发策略支撑西部发展十分重要。本文从水土资源承载压力和水土资源对可持续发展目标实现的贡献两个方面构建西部水土资源评估体系,选取水土资源承载力评价、水土资源匹配度评价和水土资源可持续发展贡献评价方法,评估西部13个省份的水土资源承载压力、水土资源匹配度、水土资源可持续发展贡献状态和潜力。结果显示西部水土资源压力指数在0.44~0.98之间,低于全国平均水平。水土资源匹配度指数为1.66,高于全国平均水平。对比全国,西部水土资源可持续发展贡献指数为0.49,接近全国平均水平,可持续发展水平趋势向好,整体存在很大潜力,但不同省市内部差异较大,水土资源可持续发展需要提高水土资源的可持续利用管理水平。西部整体评估对西部大开发战略政策制定具有一定的借鉴意义,西部各省份水土资源状况评估结果可对西部水土资源利用政策制定提供一定参考。     

Rural sustainability under threat in Zimbabwe – Simulation of future land use/cover changes in the Bindura district based on the Markov-cellular automata model

Spatially explicit land use/cover models are indispensable for sustainable rural land use planning, particularly in southern African countries that are experiencing rapid land use/cover changes. Using Zimbabwe as an example, we simulated future land use/cover changes up to 2030 based on a Markov-cellular automata model that integrates Markovian transition probabilities computed from satellite-derived land use/cover maps and a cellular automata spatial filter. A multicriteria evaluation (MCE) procedure was used to generate transition potential maps from biophysical and socioeconomic data. Dynamic adjustments of transition probabilities and transition potential map thresholds were implemented in the Markov-cellular automata model through a multi-objective land allocation (MOLA) procedure. Using the normalised transition probabilities, the Markov-cellular automata model simulated future land use/cover changes (up to 2030) under the 2000 calibration scenario, predicting a continuing downward trend in woodland areas and an upward trend in bareland areas. Future land use/cover simulations indicated that if the current land use/cover trends continue in the study area without holistic sustainable development measures, severe land degradation will ensue.     

Cash gifts,perception of social sphere and distribution of water resources for rural farmers in a typical oasis area in Northwest China

Face-to-face interviews(n=860) were conducted to determine cash-gift behavior, cognition and complexity of social relations, and family water consumption for agricultural production in a typical oasis area in Northwest China. The survey results revealed cash gifts to be the second-largest expenditure(1,330 Yuan) for rural households, far beyond the average spending on health(854.1 Yuan) or education(890.8 Yuan). The amount of cash-gift expenditures indirectly reflects a family's social relations level, and our developed Social Relations Extent Coefficient—based on cash-gift and food expenditures—can directly reflect the extent or level of these relationships. Different types of farmers or farming families have different coefficients. The coefficient also shows how social station affects a family's water resource utilization, and how water is distributed among different types of farmers. Despite the current inequities, however, promotion of better agricultural techniques and large-scale cultivation in this area could help distribute water resources more equitably and effectively.     

干旱区水资源约束下的生态退耕空间优化及权衡分析——以奇台县为例

干旱区耕地大规模扩张导致水资源超载、生态问题频发,亟须退地还水。因此,探索水资源约束下的生态退耕空间优化方案,不仅有助于解决干旱区面临的问题,还可为土地利用规划和决策提供参考。目前对退耕方案多效益矛盾的研究尚量化不足,有鉴于此,本文建立生态退耕空间优化配置及权衡分析模型,以新疆奇台县为研究区进行模型应用,构建了水资源约束下的生态退耕方案群,并设计保有耕地优先和保护生态优先等两种情景,利用蚁群优化算法实现了生态退耕的空间配置模拟与优化。结果表明:耕地面积在保有耕地优先情景将减至9.94万hm2,保护生态优先情景则为6.96万hm2;在此退耕过程中,河道内生态用水占水资源总量的比例从10%增加到30%,防固沙量由713.22万t增加至816.59万t,经济效益则由34.86亿元下降至24.75亿元。通过比较单位经济效益的减少比例可产生的生态效益增加比例,确定耕地面积退至8.35万hm2时是权衡生态和经济效益下的生态退耕最优方案。退耕还草主要发生在奇台县耕地集中区的东北、西北及西南部边缘,将有利于北部的沙漠化防控和南部的水源保护。本研究实现了干旱区水资源约束下生态退耕方案空间模拟和优化,对农...     

中国能源-粮食生产对水资源竞争的关系——基于水足迹的视角

通过对水-能源-粮食系统的定量分析,能更好的探究三者之间的协同作用,对提高区域资源综合利用效率、促进区域可持续发展具有重要意义。本文基于水足迹视角探讨了1990—2017年中国31个地区能源-粮食生产对水资源的竞争关系,并借助ESTDA模型框架对其时空动态特征进行分析。结果表明:①中国化石能源水足迹的时间演变特征可分为缓慢下降-快速上升-平稳下降3个阶段,其中化石能源灰水足迹平均占化石能源水足迹的70%以上;电力水足迹呈持续上升态势,其中电力蓝水足迹平均占电力水足迹的70%以上;粮食蓝水足迹上升幅度明显,平均占农业用水总量的70%以上。②能源-粮食水足迹总量空间分布格局受区域资源禀赋差异影响较大。③时间序列上,中国能源-粮食生产对水资源竞争指数呈逐年上升态势;空间分布上,同时兼顾能源生产与粮食生产的黄河中下游区、东北地区为竞争指数高值集聚区,其余地区竞争指数相对较小。④ LISA时间路径分析显示,中国南方地区能源-粮食水资源竞争指数的空间格局的稳定性比北方更强;各地区在不同程度上均受局部结构的时空依赖效应影响;竞争指数空间格局变化具有较强的整合性且空间凝聚性较强。⑤能源-粮食生产对水资...