基于ARIMA模型的区域水生态足迹时间序列分析

20世纪末以来,生态足迹理论应用研究成为生态经济学的一个热点,而生态足迹指标的可预测性一直是研究中争论的一个焦点。通过分析1949—1998年广州市的水生态足迹变化,并对计算结果进行ARIMA模型时间序列预测分析,以揭示广州水资源利用和水产品消耗的发展变化规律,并根据其发展变化规律预测广州市未来水生态足迹的变动。结果表明,ARIMA(2,2,2)模型能较好的拟合广州市1949—1993年期间水生态足迹变化,经1994—1998年实际计算结果验证所建模型,误差在5%左右;应用ARIMA(2,2,2)预测广州市1999—2008年的人均水生态足迹,结果分别为:0.5935,0.656 2,0.714 7,0.779 0,0.840 2,0.901 55,0.964 11,1.025 57,1.087 44,1.149 43 hm2,预测结果表明广州市1999—2008年期间的人均水生态足迹仍呈较快上升趋势,居民对于水产品的需求提高以及城市发展、人口增加等社会经济因素是导致这种趋势产生的主要原因。     

1999-2005年上海市纵向时间序列生态足迹分析

生态足迹是一种定量衡量区域资源可持续利用的生态经济指标.文章以上海为例,对上海市1999-2005年的生态足迹进行纵向时间序列的分析计算.结果表明,在7年研究阶段内,上海市人均生态足迹由1999年的1.9035 hm2到2005年的1.8616 hm2,以2002年为转折点呈现倒U型变化.人均生态承载力呈现逐年上升趋势,但仍远小于平均生态足迹值.反映了上海市经济生产生活强度远超其生态系统承载力,处于过度开发状态,并且人均生态赤字出现类似环境的库兹涅茨(EKC)曲线;运用万元GDP生态足迹,生态协调性系数指标以及生态缺陷度指标对于计算结果进行分析,反映了上海市从2002年开始出现良好转变趋势.通过对上海市人类活动对于生态环境影响的定量分析,可以为上海市未来社会经济可持续性发展提供新思路和方法.     

生态足迹改进模型在可持续发展评价中的应用研究

生态足迹分析通过计算生物物理量来衡量人类经济活动对自然生态系统服务的需求与自然生态系统承载力之间的协调程度,因为该方法思路新颖、计算简便而被广泛应用于国家和地区的可持续发展评价中。文章针对Rees W E等提出的生态足迹模型中存在的问题与不足(如:产量因子和当量因子参数选取偏差,生态功能差异表现不充分,模型不具动态性等)提出了改进生态足迹模型。利用改进后的生态足迹模型计算天津市1995—2005年的生态足迹及其动态变化值,天津市耕地、牧草地、林地、水域和化石能源用地人均生态足迹盈亏分别为0.0009,-0.3224,-0.1991,0.0255,-1.9600hm2·人-1,除耕地和水域略有盈余外,牧草地、林地和化石能源用地人均生态赤字均呈递增趋势。1995—2005年间天津市单位产值能耗居高不下、人口规模增长与建筑用地扩张是导致人均生态赤字扩大的根本原因。文章提出的生态足迹改进模型可以动态指示区域或城市经济发展水平与自然生态系统承载力之间的协调程度,为区域可持续发展战略制定和实施提供决策依据。     

基于能值改进的生态足迹模型在济南市的应用分析

运用传统生态足迹模型及基于能值改进的生态足迹模型分别计算了2007年济南市生态足迹与生态承载力,得出的人均生态赤字分别为2.4974hm2、5.2769hm2.两者的计算结果都得出2007年济南市的生态足迹超过其生态承载力,表明济南市的人类活动对该区域的生态系1统的影响远超过了该区域的生态承载力范围,将对生态系统造成较大的压力,生态环境处于不安全状态,研究区属于不可持续的地区.基于能值分析理论改进的生态足迹模型所采用的能值转换率、能值密度等参数更加稳定,克服了传统模型的不稳定、精确度不高的缺点,使计算结果更具有可信度,更准确地反映研究区域生态经济系统的环境状况.     

重庆市生态足迹时间序列动态特征及其驱动因子分析

生态足迹是近年来广泛用于评价区域发展可持续性的重要方法.基于生态足迹计算模型,利用自然资源和能源消费的统计数据,对重庆市1997-2005年的人均生态足迹序列进行了计算;在此基础上,根据区域社会经济发展与生态足迹变化的作用机理选择了6个社会经济发展相关指标作为自变量,运用主成分回归方法,建立了人均生态足迹的驱动因子分析模型,揭示了驱动生态足迹序列变化的主要因素.计算结果显示,直辖以来,重庆市人均生态足迹总体呈上升趋势,由1997年的1.1244hm2增加到2005年的1.490 3 hm2,而由于耕地占用等原因,人均生态承载力却在逐年减少,从1997年的0.507 5 hm2减少到2005年的0.465 2 hm2,导致该地区人均生态赤字逐年扩大,呈相对不可持续发展状态.驱动力分析模型表明:重庆市社会经济发展对人均生态足迹增长具有强烈的驱动作用.直辖以来,一方面随着工业化、城镇化进程的加快以及消费水平的提升,人均生态足迹也相应同步增长;而另一方面,由于目前的产业和工业结构调整力度有限,因此它们尚未有效发挥降低区域生态足迹的作用.     

基于生态足迹方法的武汉市自然资本分析

生态足迹方法是目前研究自然资本状况的常用方法之一,能够较好地体现区域可持续发展态势.文章运用生态足迹方法对武汉市1995年、2000 年、2005年自然资本消长情况进行了量化研究、对比分析,研究结果表明:武汉市1995年、2000 年、2005年的自然资本需求和供给比例分别达到18.402∶1、20.765∶1、27.276∶1,供需矛盾显著;人均生态赤字分别达到2.4206 hm2·人-1、2.5163 hm2·人-1、2.9009 hm2·人-1,呈逐年上升趋势,成为制约武汉市可持续发展的瓶颈之一.生态用地类型分析显示,耕地、水域、化石能源用地赤字明显,应作为武汉市改善自然资本状况重点关注的对象.文章提出了倡导市民合理消费,同时健全绿色保障制度体系、优化城市生态服务功能等对策和措施,旨在为武汉市实现可持续发展提供依据.     

基于生态足迹改进模型的叶尔羌河平原绿洲生态安全评价

基于生态系统服务理论改进生态足迹模型核算新疆叶尔羌河平原绿洲区域生态足迹(EF)和生态承载力(EC),通过生态赤字/盈余判断区域生产消费模式,并借助万元GDP生态足迹反映区域资源利用效率;利用生态压力指数(ETI)定量评价区域生态安全状态,并采用GM(1,1)模型预测其变化趋势。结果表明,近25 a叶尔羌河平原绿洲EF不断增大,年均增长率为15. 45%,EC总体呈减小趋势,区域生产消费仍处于可持续发展模式,但生态盈余不断减少,由18 969. 45×103hm2减少到5 636. 25×103hm2,减少70. 29%。区域资源利用效率不断提高,万元GDP生态足迹由17. 59 hm2·万元-1减至4. 61 hm2·万元-1; ETI不断增大,生态安全等级已由1级演变为2级,但目前研究区生态环境仍处于安全状态。各县域生态安全差别较大,以2016年为例,泽普和叶城县处于极不安全状态,巴楚县则处于很安全状态。GM(1,1)模型预测结果表明,未来30 a,区域EF将不断增大,EC不断减小,生态盈余也转为生态赤字,至2048年区域生态安全将恶化为极不安全。建议叶尔羌河平原绿洲的生产活动应着重保护水域生态系统,遏制草地、耕地的过度消费,以保证区域生产消费的可持续发展。     

基于ARIMA模型的辽河流域生态足迹动态模拟与预测

将能值与生态足迹理论相结合,引入能量折算系数,通过能值密度构建能值-生态足迹模型,并应用此模型对辽河流域2001—2010年生态承载力和生态足迹进行计算。生态承载力计算主要是自然生态承载力和本地产品产出承载力,其中自然生态承载力主要考虑可更新资源的承载力,本地产品产出承载力主要包括生物资源产出承载力和工业产品产出承载力。生态足迹的计算主要包括消费足迹和污染足迹,消费足迹主要测算生物资源消费、能源消费和水资源消费足迹。污染足迹主要测算废气和生活废水、工业废水对自然生态系统带来的负荷。测算结果表明:2001—2010年辽河流域人均生态承载力和人均生态足迹均有所增加,但是生态足迹的增长速度远远大于生态承载力,致使流域内自2001与2009年生态略有盈余外,其余年份均出现生态赤字,处于不可持续发展状态。以能值-生态足迹模型测算结果为基础,基于EViews采用自回归综合移动平均模型(ARIMA),对流域内10年的生态足迹和生态承载力进行动态模拟。首先通过ADF与PP单位根检验时间序列的平稳性;其次分析序列的自相关函数图和偏自相关函数,初步确定AR和MA的阶次;再根据R2、AIC及SC准则,进行模型参数估计并诊断分析;最后确定最佳模拟模型。以ARIMA模型预测2011—2015年辽河流域生态足迹和生态承载力的演变趋势。预测结果表明,人均生态足迹在未来5年内会继续呈直线式增长,到2015年达到7.387 8 hm2,是2001年的2.16倍;而人均生态承载力在2011年之后开始下降,生态赤字继续扩大,到2015年增长到-4.167 67,约为2005年的10倍,流域内不可持续发展形势会更加恶化。最后提出辽河流域生态安全建设的对策。能值-生态足迹模型测算结果与实地调研基本相符,较真实反映了辽河流域可持续发展状况。基于ARIMA模型模拟预测结果可为未来流域开发和建设提供参考依据。     

中部6省生态足迹的测算与比较分析

生态足迹方法是区域可持续发展研究的一种重要方法,在中部6省大区域框架下,运用生态足迹模型对中部6省1989—2011年的生态足迹进行了测算和对比研究。研究结果表明:中部6省1989—2011年的生态承载力较为平稳,其中江西、河南、湖北和湖南4省的生态承载力略有上升,而山西、安徽两省的生态承载力有下降趋势。中部6省的社会经济活动对生态系统的消耗远大于生态系统本身的承载能力,并且这种差距正在不断增大,导致生态赤字不断增大。考察期间,山西省生态赤字的绝对值最小,平均生态赤字为0.49 hm2 cap-1,湖北省生态赤字最大,平均值为1.15 hm2 cap-1,其次为河南和湖南,生态赤字增长最快的是山西省和河南省,增长倍数分别达到了7.38和4.27倍。中部6省6种生态生产性土地的生态足迹均呈现出上升趋势,平均来看,6类生态生产性土地在中部6省总的生态足迹中所占比重由高到低依次为耕地、化石能源地、草地、建筑用地、水域、林地。耕地生态足迹是生态足迹中最重要的组成部分,在总的生态足迹中所占比重最大,中部6省耕地的生态足迹时间序列数据比较平稳,在考察时间内从1989年的0.4241上涨到2011年的0.5851,上升趋势较平稳,但由于耕地生态足迹所占比重大,尽管增长速度缓慢,但对中部6省生态足迹总的影响较大。建筑用地和林地生态足迹虽然增长幅度较大,但由于基数小,因此建筑生态足迹和林地生态足迹对中部6省生态足迹总的影响较小。草地、水域和化石能源用地生态足迹基数大,增长幅度也大,加上耕地生态足迹,共同决定了中部6省人均生态足迹的逐年上升趋势。     

基于灰色关联度的深圳市生态环境与城市扩展时空演化研究

城市扩展带来生态环境变化,明确两者的关联度对城市用地规划和生态文明建设具有重要的指导意义。以深圳市为例,利用2005、2010、2015、2020年4个时相的Landsat系列卫星影像,首先基于归一化建筑指数(NDBI)提取城市建设用地并分析其时空变化特征,再以植被、土壤、地形为因子构建生态环境质量模型评价深圳市近15年来的生态环境质量变化,最后利用灰色关联度计算生态环境质量和城市建设用地之间的关联度,定量地考究两者之间的联系性。结果表明:(1)2005—2020年深圳市城市建设用地规模不断扩大,且后期扩展速率和强度远强于前期,建设用地呈四大板块的形态主要分布在深圳市的中部以及西部;(2)15年间深圳市的生态环境质量变化幅度较小,均属于良好的水平,但东部生态环境质量总体较西部高;(3)深圳市2005—2020年的城市扩展与生态环境质量之间的关联性较强,灰色关联度值均在0.6以上,关联系数在空间上大体上呈现"西高东低"的态势。研究方法和结果可为城市规划和城市更新提供技术支持和数据支撑。     

基于人均生态承载力的安徽省资源环境公平性研究

通过对人均生态承载力内涵的扩展,提出了生态承载系数的概念。从多个时间断面出发,计算2001—2010年安徽省17个地市的人均生态承载力,并选取能源消耗、水资源消耗、SO2排放和COD排放4个评价因子,构建基于人均生态承载力的安徽省资源环境基尼系数和生态承载系数的计算与评价方法。结果表明:(1)安徽省SO2排放的资源环境基尼系数高于0.4的警戒线,能源消耗的资源环境基尼系数接近0.4的警戒线,水资源消耗和COD排放的资源环境基尼系数均处于相对平均等级。(2)总体来看,省内资源型城市马鞍山、淮南,经济较发达城市合肥和沿江工业城市安庆、芜湖是安徽省资源消耗和污染物排放不公平性的主要因子,需要优化资源环境分配;皖南山区城市黄山、池州和宣城是安徽省资源消耗和污染物排放公平性的主要因子。该研究可为安徽省资源环境安全性评估和分配提供理论依据。     

可持续发展的生态学思考

本文从生态学角度对可持续发展理论进行了思考。指出生态危机是可持续发展产生的基本背景；生态学中许多基本理论，如协调、适应、稳定、有序、循环再生及生态系统理论等，是可持续发展不断完善的理论基础；包括生态规划、生态技术与生态管理在内的广义生态工程，是实现可持续发展的有效途径     

广东省生态可持续发展定量研究:生态足迹时间维动态分析

生态足迹是一种定量测度生态可持续发展状态的指标和方法以支持可持续发展的决策。以广东省为案例，对广东1990年至2002年时间维的生态足迹及生态承载力进行计算和动态分析。结果表明，13年来，广东人均生态足迹和生态赤字不断增加，人均生态足迹从1990年的1．253hm^2增加至2002年的1．784hm^2，增加了42．38％；人均生态足迹赤字从0．817hm^2增加至2002年的1．393hm^2，但万元GDP生态足迹逐年下降。横向比较分析表明，广东2000年的人均生态足迹为1．636hm^2，低于全球平均水平(2．8hm^2)，同时也处于全球人均生态承载力(2．0hm^2)的范围，但超过中国人均生态承载力水平(O．681hm^2)；人均生态赤字(1．246hm^2)也高于世界平均水平(0．8hm^2)。因此，广东虽在全球尺度处于生态可持续发展状态，但生态系统的压力和强度甚高。     

生态工业园区生态效率评估方法研究及应用

生态效率兼顾经济效益和环境效益,是定量描述环境和经济系统相互关系的核心指标,是评价生态工业园发展水平的热点.借鉴生态足迹和生态效率的理论,依据生态足迹核算方法,建立了生态工业园生态效率评价模型,并应用该模型对昆山高新区生态效率进行分析.结果显示,昆山高新区生态效率呈逐年上升趋势,限制其提高的主要因素是区内从业人员的生物资源需求以及电子信息行业和除三大主导行业以外的其他行业较低的生态效率.     

基于生态市建设的生态可持续发展研究——以常州市为例

以常州市为例,探讨了基于生态市建设的生态可持续发展的内涵,提出“生态保育区-生态提升区-生态新建区”的生态建设分区模式和市域生态防护网架是构建区域生态安全格局的基本框架和促进区域生态可持续发展的调控途径。     

邻苯二甲酸二丁酯对拟南芥幼苗的氧化损伤（Oxidative Damage Induced by Dibutyl Phthalate to Stem and Leaves of Arabidopsis Seedlings）

为了探讨邻苯二甲酸二丁酯(DBP)对植物的氧化损伤作用,采用不同浓度的DBP溶液对拟南芥(Arabidopsis thaliana)进行染毒(终浓度为0、0.5、2.5、5、10mg·L-1),检测DBP对幼苗茎、叶超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明:染毒1周后,随DBP浓度的升高,拟南芥幼苗茎叶MDA含量呈显著上升趋势,高浓度组(5、10mg·L-1)与对照组差异显著(p<0.01);SOD活性随DBP浓度的升高呈先升高后降低趋势,各染毒组与对照组均差异显著(p<0.01).以上结果表明DBP可对拟南芥幼苗产生明显的氧化损伤.     

白洋淀底栖藻类与多环芳烃生态风险相关性研究——基于综合生物反应指数法

湖泊富营养化与有机污染物的交互作用是当前国内外研究热点,为了建立富营养化湖泊中多环芳烃(PAHs)生态效应与底栖藻类群落之间的相关关系。本研究以白洋淀为研究区,选取8个国控样点作为采样点,依据人为干扰程度不同将8个采样点划分为3种生境:生境1(S1和S2)主要遭受上游府河废水排放影响;生境2(S3、S6和S8)主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3(S4、S5和S7)遭受人为干扰较小。分别在2009年4月、8月和11月收集了底栖藻类样品,并测定了白洋淀中15种PAHs。运用RQ_((NC))和RQ_((MPC))等改进风险熵值(RQ)方法计算PAHs生态风险。研究结果表明:(1)底栖藻类群落指标AD、Chl a、Chl b/a、CHL、CYA、APA、GLU、LEU、PSC和AFDW的值在11月最高,其次是8月和4月;就空间分布而言,这些指标值在生境1中最高,其次是生境2和生境3;而Chl c/a和BAC值在8月最高,其次是11月和4月,从空间分布特征而言,这些指标值在生境3最高;(2)相关分析结果表明,Chl a、Chl b/a、CHL、CYA、APA、GLU、LEU、PSC和AFDW的指标与PAHs污染物浓度呈显著正相关,而Chl c/a和BAC指标与污染物PAHs浓度呈显著负相关;(3)就空间分异特征而言,生境1中的ΣPAHs浓度最高,就季节变化而言,PAHs的浓度从4月到8月逐渐增加,而从8月到11月逐渐下降。各类PAHs表现出与ΣPAHs相同的时空变化特征;(4)IBR与RQ_(ΣPAHs(NCs))呈正相关关系(r=0.827,P0.01);除RQAcy(NCs)外,其他种类PAHs生态风险均与IBR呈相正相关关系(r=0.699~0.899),其中RQ_(BaP(NCs))与IBR显著正相关(r=0.899,P0.01)。此外,除沉积物TP外,IBR与TSI、水中TN、水中TP和沉积物TN也呈显著正相关(r=0.722~0.862)。因此,在富营养化湖泊中应考虑运用底栖藻类IBR生态监测PAHs污染水平。     

基于气象灾害的青岛市域生态风险评价

根据美国环保局（USEPA）的生态风险评价框架和相对风险模型（Relative Risk Model,RRM）,对青岛市域县级行政区的干旱、洪涝、大风和冰雹4种气象灾害进行了生态风险评价。评价结果表明,研究区内干旱生态风险最为严重,洪涝其次;耕地承受的风险最高,城镇和居民地其次;胶州的生态风险最大,青岛市区其次。而且胶州的干旱灾害、市区的大风灾害、平度的冰雹灾害以及胶南的草地成灾比较突出,成为风险分区的依据。最后,不确定性分析表明RRM不确定性的模拟值与计算值接近,验证了RRM在县级尺度上的适用性;敏感性分析说明相对风险值对干旱等级4最为敏感,且对生境分级敏感程度高于风险源分级。此外,利用生态系统生态服务功能的损失率确定暴露系数,降低了确定暴露系数带来的随机性。同时,生境变化需要进一步考虑以明确生态风险在时间尺度上的变化特点。     

华南地区水库消涨带生态重建的植物筛选

水库消涨带水旱交替、坡度陡、土壤贫瘠,适生植物的选择一直是其生态重建的难题.在对华南地区多类型水体消涨区调查的基础上,通过在多个水库消涨带进行植物栽植试验,根据各水库水位的变化定期观测试验植物对淹水的反应和适应性,测定试验植物半淹水、全淹水与末淹水状态下叶片的光合能力、SOD活性、POD活性、可溶性蛋白质含量、MDA含量、脯氨酸含量等指标,观测试验植物出露期间的耐旱耐瘠性,同时利用松子坑水库蓄水验收的机会对设计常水位以下6 m内的野生陆生植物进行耐淹性调查评价.结果表明,铺地黍(Panicum repens)长期在陆生岸坡上生长良好,在浅淹、半淹至接近全淹时正常生长,在全淹10个月以上退水后仍能成活;榕(Ficus sp.)持续淹水11个月以上(水深0.5～2.89 m波动)仍生长正常;赤桉(Eucalyptus camaldulensis)持续淹水13个月以上(水深0.8～6.71 m波动)仍生长正常;白千层(Melaleucaleucadendron)持续淹水4个月(淹水最深2m)仍长势良好、整齐.铺地黍、榕、赤桉、白干层耐淹耐旱耐瘠,是水库消涨带生境的适生植物.