基于景观格局的干旱内陆河流域生态风险分析——以石羊河流域为例

合理评估流域生态风险,对于优化流域景观格局、建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态功能具有十分重要的意义。文章以干旱内陆河典型流域为研究对象,以三期遥感数据为基础,构建生态风险指数,结合ArcGIS的空间分析功能,对流域生态风险的时空特征进行分析,结果表明：1987-2010 年,流域景观发生较大了变化,草地面积减少12.73×10⁴ hm²,未利用地面积增加15.59×10⁴ hm²;将生态风险划分为5 个等级,其中低生态风险区向流域上游不断迁移,面积减少31.89×10⁴ hm²,较低生态风险区向上游和中游不断延伸,面积增加29.30×10⁴ hm²,高生态风险区向下游不断扩展,面积增加58.69×10⁴hm²;流域生态风险转换方式共有7 种,低向高等级转化的总面积为122.56×10⁴ hm²,高向低等级转化的总面积为6.12×10⁴ hm²,生态风险呈增高趋势。     

基于模糊聚类与神经网络的风蚀危险性评估研究——以内蒙古自治区为例

土地沙化和沙尘暴是中国北方农牧交错带严重的生态环境问题。在地理信息系统的支持下,论文建立风蚀自然因子栅格数据库;选取二连浩特-张家口为典型样带,综合运用模糊聚类技术、 专家知识以及神经网络技术,构建区域风蚀危险度评估模型,分析内蒙古自治区风蚀危险性空间分布格局。结果显示:综合应用模糊聚类以及神经网络技术可以有效地对风蚀危险度进行评价,内蒙古自治区风蚀危险性呈现"西高东低、 中间过渡"的总体趋势,这与该区域的自然、 气候与土地利用背景较吻合,其中,风蚀极险型区域主要分布在阿拉善高原的西北部,面积6.9×10⁴ km²;强险型土壤风蚀地区主要位于阴山山脉周围、 穿越巴丹吉林沙漠、 浑善达克沙地与锡林郭勒盟高原西北部,面积4.3×10⁴ km²;危险型风蚀区域大致位于极险和强险之间,面积是1.5×10⁵ km²;轻险型土壤风蚀区域主要位于内蒙古的中部,面积为7.5×10⁵ km²;风蚀无险型区域主要位于大兴安岭周围,面积1.4×10⁵ km²。     

中国1990~2004年生态足迹动态变化效应的分解分析

通过构建生态足迹分解模型,论文将中国1990~2004年生态足迹的动态变化分解为经济规模、产业结构和足迹强度这3种因素的变化效应,并对各分解效应进行了测度与分析。结果表明:生态足迹年度间变化均值为1.065 5×10⁸hm²。其中,由经济规模、产业结构和足迹强度所引起的足迹变化分别为2.108 2×10⁸hm²,-0.439 8×10⁸hm²和-0.602 9×10⁸hm²。总的看,经济规模的变化助长了总足迹的增长,而足迹强度和产业结构的变化对总足迹的扩张起到了一定的遏制作用。生态足迹变化是由各因素共同作用的结果,而在不同时期各因素对足迹变化所发挥的效应不同。该研究结果对于理解我国生态足迹变化与经济发展之间的关系,以及产业发展政策调整及可持续发展研究具有一定参考价值。     

北京密云水库生态经济系统特征、资产基础及功能效益评估

论文在分析了密云水库生态经济系统特征的基础上,运用经济学理论和能值理论对密云水库生态经济系统的主要资产及其服务功能的价值进行了综合评估,结果表明,密云水库主要资产的宏观经济价值高达472×10⁸元,1960-2004年期间,密云水库防洪、灌溉、供水、发电、旅游和养鱼等主要功能的价值高达260×10⁸元。近年来,由于北京水资源短缺,密云水体生态经济系统的产出模式发生了变化,生产方式和产出模式主要表现为为北京提供饮用水、旅游和养鱼,停止了发电、灌溉,对养鱼、旅游等功能进行了宏观调控,取消了网箱养鱼,限制了旅游范围。2005年密云水库每年生态旅游、供水和提供鲜活水产品三项的宏观经济价值约为3.68×10⁸元/年,其中每年提供饮用水的宏观经济价值相当于2.51×10⁸元/年。若按2%的折旧率对密云水库主要资产进行折旧补偿,每年的补偿资金约为9.4×10⁸元;若对提供北京市场的水源价值按能值成本进行补偿,每年约需要2.5×10⁸元,两项约为12×10⁸元。为此提出如下建议:①组织有关部门的专家对密云水库集水区15788km²的面积进行综合考察研究,制定全面的生态经济综合发展规划,确立今后一段时间内的重大生态经济综合治理工程;②近期宜在密云水库及周边地区采用多种生态经济模式进行综合治理;③对跨北京的密云水库上游地区,要建立补偿机制,促进上游地区的生态经济良性循环;④加强五大区域的水源保护林建设。     

开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积影响的定量分析

开都河是注入博斯腾湖的最大河流,1958～2002年间平均入湖水量达23.62×10⁸m³,占博斯腾湖总补给量的80%以上。1958年以来开都河灌区灌溉引水量维持在8.17×10⁸m³～13.18×10⁸m³之间,其中20世纪60年代灌溉引水量平均为10.14×10⁸m³/a,占开都河径流量的31.1%;70年代引水量上升到12.15×10⁸m³/a,为开都河径流量的36.5%;80年代引水量下降到11.29×10⁸m³/a,但引水量仍占开都河径流量的36.5%;90年代灌溉引水量进一步降至9.85×10⁸m³/a,仅占径流量的27.1%。通过水量平衡分析和相关回归计算,得出开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积影响的数值:20世纪60年代平均值为62.4km²;70年代平均值为80.8km²;80年代、90年代分别为90.4km²、76.7km²,2000年以来平均仅为41.3km²。由此可见,45年来开都河灌区灌溉引水对博斯腾湖面积的影响经历了弱→强→弱的变化过程。     

中国草地生态系统服务功能价值遥感估算研究

草地生态系统是我国陆地上面积最大的生态系统,不仅生产大量的产品,而且提供巨大的生态服务功能。利用遥感技术估算草地生态系统服务价值,具有廉价、动态、快速、范围广等优点,并可解决传统方法所不能解决的空间异质性问题。论文考虑有机物质生产、维持CO₂和O₂平衡、营养物质循环、对环境污染的净化作用、土壤侵蚀控制和涵养水源等主要服务功能,提出了一个基于净初级生产力(NPP)和植被覆盖率的草地生态系统服务价值估算方法,并介绍了从MODIS数据反演NPP和植被覆盖率的方法。对2003年我国草地生态系统服务价值的估算结果表明,我国草地生态系统总服务价值达17050.25×10⁸元,平均48.44×10⁴元/km²,是草地生产收益的19倍;不同类型的草地生态系统单位面积服务价值空间差异悬殊,从5.62×10⁴元/km²变化到99.0×10⁴元/km²以上。     

中国消费端食物浪费规模及其资源环境效应测算

食物浪费及其产生的资源环境问题与全球粮食安全密切相关,减少食物浪费逐渐被认为是保障粮食安全的Plan B。消费端是造成食物浪费的重要环节,消费者作为消费端食物浪费的主体,其在消费阶段产生的食物浪费是食物损耗与浪费的主要来源。本文采用直接称重法,在全国典型地区（北京、上海、四川、山东、河南和西藏）获取居民食物浪费的一手数据,首次在全国尺度上测算了消费端食物浪费总规模及其资源环境效应。结果显示：（1）2018年全国居民消费端食物浪费共3432万t,人均食物浪费量67.33 g/d,其中粮食浪费量占比最高（35.44%）,其次是蔬菜（34.83%）和肉类（15.38%）。（2）2018年全国居民消费端食物浪费所占用的生态足迹达6254万hm²,人均生态足迹为448 m²,按中国人均生态足迹1.5 hm²计算,相当于4169万人的生态位被挤占;水产类（39.28%）和肉类（34.22%）的生态足迹占比最大,分别为2456.23万hm²和2140.25万hm²。研究结果有助于推进我国消费端食物浪费的减量化,对于缓解食物浪费的环境影响和资源消耗压力、改善全球粮食安全等方面具有重要的参考价值和借鉴意义。     

投入产出法在虚拟水消费与贸易研究中的新应用

虚拟水是缓解水资源危机的一种途径。投入产出法是研究虚拟水的主要方法之一,可分为单区域投入产出模型（SRIO）和多区域投入产出模型（MRIO）。鉴于SRIO 和MRIO单独应用时存在一定局限性,论文提出同时运用单区域投入产出表和多区域投入产出表研究虚拟水,即：利用SRIO 计算完全用水系数,并直接利用单区域投入产出表区分本地水足迹与外来水足迹,再根据多区域投入产出表分析区域间的虚拟水贸易。广东省的案例研究显示：①2007 年广东省水足迹为333.9×10⁸ m³,其中本地水足迹223.6×10⁸ m³,外来水足迹110.3×10⁸ m³;②广东省同年虚拟水输出量445.4×10⁸ m³,输入量454.1×10⁸ m³,其虚拟水的外部来源主要是湖南、广西和浙江。结果表明以上方法可全面计算完全用水系数,有效区分本地水足迹与外来水足迹,揭示区域间的虚拟水贸易关系,为水资源管理决策提供方法支持。     

藏西北高寒草原生态资产价值评估

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。     

基于生态地租的生态环境补偿理论建构及应用

生态环境补偿是自然资源和生态管理领域亟待解决的问题。以"资源稀缺-生态地租-生态环境补偿"为逻辑主线,通过阐述生态地租Ⅰ和生态地租Ⅱ的形成过程,并以生态地租分配为依据,相应地将生态环境补偿分为反映生态资源消耗的生态环境补偿Ⅰ和反映生产效率改善的生态环境补偿Ⅱ两部分,从而构建基于生态地租的生态环境补偿理论框架,提出生态环境补偿的新思路。结合生态足迹数据及投入产出表,测算得到中国1997-2007年每年经济生产中应支付的生态环境补偿Ⅰ的总额由2 781×10⁸元增加到9 900×10⁸元,生态环境补偿Ⅱ的总额由26 318×10⁸元增加到68 262×10⁸元。今后,我国只有支付足额的生态环境补偿费用用于生态环境治理和激励生态环境保护贡献者,才能确保生态资源可持续利用。在此基础上,分析了实现生态环境补偿Ⅰ和生态环境补偿Ⅱ的相关途径。     

城市食物代谢的动态过程及其水-碳足迹响应——以北京市为例

食物代谢是城市物质能量代谢的基础性过程之一。论文系统分析了1978—2015年北京市城市食物代谢通量、结构和效率的动态变化过程,并核算其水-碳足迹,提出优化城市食物代谢的有效途径。结果表明： 1）2015年北京市食物代谢通量为881.4万t,比1978年增加了3.3倍,其中植物源食物增加了2.5倍,动物源食物增加了12.0倍,由此引发的水-碳足迹分别增加了6.1倍和4.4倍; 2）北京市食物代谢的通量结构和水-碳足迹结构均呈现出主食为主转向主副食替代、植物源食物为主转向动植物源食物并重的演变特征; 3）“过度饮食”特别是高比例肉类消费,不但影响了城市居民健康水平,也显著扩大了城市人均环境足迹,导致食物代谢的生态效率指标从1.27降低至0.32; 4）降低城市食物代谢的足迹影响需要优化产业链供应,倡导绿色健康消费模式。     

黄土丘陵区退耕还林工程对县域粮食安全的影响——以陕西省清涧、米脂、子洲、吴堡县为例

为了评估黄土丘陵区实施退耕还林工程对县域粮食安全的影响,选取研究区典型四县——米脂、清涧、子洲和吴堡,假设实施退耕还林工程粮食补贴全部以粮食实物兑现和不实施退耕还林工程退耕的坡耕地提供粮食生产为前提,运用修订的耕地压力指数模型来对比评估退耕还林工程对县域粮食安全的影响。研究结果表明:退耕还林工程对米脂县和子洲县粮食安全影响较明显,对清涧县和吴堡县影响甚微。不同退耕规模对不同人口密度县域粮食安全的影响程度不同。研究结果对国家建立长期、稳定、有效的粮食补偿机制有一定参考意义。     

城市餐饮食物浪费的磷足迹及其环境排放——以北京市为例

除了威胁食物安全,食物浪费不仅造成了资源的巨大浪费,还给环境带来了沉重的压力。食物中的磷元素是人类所必需的基本元素,其代谢过程也是生态系统循环重要的组成部分。磷肥一方面能够增加粮食产量,另一方面也会造成土壤磷积累和水体富营养化。论文根据对北京市136家餐饮机构,2 704桌消费者餐饮食物浪费调查数据,研究了北京市餐饮食物浪费的磷足迹及其环境排放。研究表明：北京市餐饮食物浪费量为39.97×10⁴ t/a ,其含磷量为1.21×10³ t/a;北京餐饮食物浪费的磷足迹为40.56 g P/kg,这意味着每浪费1 kg的食物,将向环境排放40.56 g 磷。因此,合理地进行餐饮消费,减少餐饮食物浪费,对于保证食物安全和环境保护都具有重要的作用。     

北京平原区第四系地下水污染风险评价

简述了我国近年来在地下水污染调查与评价方面的工作进展,指出了存在的若干问题.探讨了地下水污染风险评价中的相关概念,并重点论述了地下水污染风险评价与污染评价、脆弱性评价及质量评价的异同.针对北京市平原区的特点,选取了地下水污染评价、地下水质量评价、地下水系统脆弱性评价、地下水系统污染源荷载这4个指标作为评价因子.采用专家打分法确定4个评价因子权重.北京平原区地下水污染风险高、较高、中等、较低、低污染风险区的面积分别为1 232.1、699.3、1 951.4、2 644、133.2 km2.平原区西部及近郊一带污染风险性较高,地下水系统较高的脆弱性和较强的地下水污染源荷载共同作用的结果.在平原东南通州地区,主要是由于历史污染源的存在使得地下水污染的风险较高.     

The impact of local crops consumption on the water resources in Beijing

Water stress is a worldwide issue and is being exacerbated by population increase, diets shifting, climate change and so on. Consumption of goods and services by humans often puts pressure on the water resources of production sites. The impact of people’s consumption can be indexed by the indicator of water footprint. Based on numerous on-farm data, this study determined the water footprint associated with the consumption of crop products produced locally in Beijing. The total water footprint related to the consumption of local crop products in Beijing during 2009 was 23.7 × 10⁸ m³. Grey water had the largest contribution (58%), followed by green water (23%) and blue water (19%). Vegetables, maize and wheat were the largest three contributors, accounting for 53, 33 and 9% of the total water footprint. Based on the production perspective, improving water and fertilizer management has great potential for reducing the blue and grey water footprints of crops in the farming stage. However, the challenge is how to inspire farmers to participate in the activities of reducing water consumption and pollution. Increasing farmers’, especially female farmers’ access to related technologies can have a positive impact on the sustainable use of water in Beijing.     

北京市气溶胶消光系数垂直特征及影响因子探讨

为研究北京市气溶胶垂直方向上的分布特征,利用微脉冲激光雷达（MPL）对北京市2015年12月-2016年11月的气溶胶光学特征进行分析,讨论了气溶胶消光系数的季节性特点以及不同污染等级下的垂直分布,并对其影响因素进行了探讨.结果表明:①北京市气溶胶消光系数垂直特征在季节上存在异质性.秋、冬两季近地面1.0 km以下气溶胶消光系数显著增大,最大气溶胶消光系数大于1.0 km-1;春、夏两季污染日较少,气溶胶消光系数在垂直方向上变化较为平缓.②不同污染等级下气溶胶消光系数的垂直特征差异明显.空气质量为优-良水平时,气溶胶消光系数较低,基本不高于0.7 km-1;轻-中度污染时,气溶胶消光系数在不同季节差异较大,冬、春两季气溶胶消光系数不超过0.8 km-1,夏、秋两季在1.0 km-1左右,部分监测站甚至在1.4 km-1左右;重度及以上污染时,气溶胶消光系数基本在1.0 km-1以上,最高可达1.7 km-1.③105 m处气溶胶消光系数与ρ（PM_2.5）相关性较好.气溶胶消光系数除受ρ（PM_2.5）影响外,还受相对湿度影响较大.夏、秋两季对流层底层大气相对湿度偏高,致使气溶胶消光系数显著高于春季和冬季.研究显示,利用激光雷达可对北京市气溶胶垂直方向分布特征进行有效分析,气溶胶的垂直分布受污染水平和相对湿度的影响呈季节性变化.      

旅游城市餐饮业食物消费及其资源环境成本定量核算——以拉萨市为例

餐饮业是旅游城市重要的产业门类,定量分析旅游城市餐饮食物消费规模、结构及其资源环境成本,对于优化旅游城市食物资源供给模式,促进餐饮业可持续发展具有积极意义。基于实地调研的一手数据,论文定量核算了高原旅游城市拉萨市餐饮业食物消费规模与结构,并从生命周期视角,通过构建生态足迹模型计算了拉萨市餐饮业食物消费的资源环境成本,主要结论如下：1）2011与2012年,拉萨市餐饮食物人均消费量为923.7 g,人均食用量为780.3 g。2）拉萨市餐饮食物消费总量由2006年的19 498 t到2013年的41 506 t,增加了112.9%。2013年拉萨市餐饮食物消费总量中,当地居民消费27 983 t,游客消费13 523 t。从消费食物类型分析,包括肉类9 712 t,水产品2 843 t,蔬菜15 696 t,主食6 034 t,水果4 885 t以及饮料、酒水等其他食物1 931 t。3）2013年拉萨市餐饮食物消费的生物生态足迹为226 681 hm²,相当于整个拉萨市耕地总面积的6.3倍,餐饮消费食物垃圾的间接生态足迹为653 hm²。拉萨市餐饮食物消费消耗的生态足迹绝大部分来自于西藏自治区外部,内部供应的生态足迹量仅占生态足迹总量的15%。外部供应份额较大的省份包括甘肃、宁夏、青海等临近省份以及河南等中东部省份。     

三江源植被保持土壤能力的时空变化

为深入了解三江源区植被保持土壤的能力,以RS和GIS为技术支撑,在对三江源区植被覆盖度动态变化特征分析的基础上,利用SL190—2007《土壤侵蚀分类分级标准》推荐的中国土壤侵蚀模型CSLE(Chinese soil loss equation)估算了2000—2010年三江源区植被的土壤保持能力,并分析其时空动态变化特征. 结果表明:①2000—2010年三江源区年均植被覆盖度为43%~50%;植被平均土壤保持量为849~955 t/km2,并且空间差异很大,总体上呈自西北向东南增加的空间分布格局. ②2000—2010年植被的土壤保持能力呈逐渐增加趋势,其中2000—2005年各流域的土壤保持能力平均增加了约29 t/km2,并以大夏河与洮河流域土壤保持能力的增幅(约700 t/km2)最大,其次为玛曲至龙羊峡(约300 t/km2),羌塘高原区植被的土壤保持能力增幅(仅2.08 t/km2)最小;2005—2010年各流域的土壤保持能力呈现轻微增长,平均增加了约9 t/km2,其中增幅较大的是柴达木盆地东和直门达至石鼓流域(约16 t/km2),增幅最小的是羌塘高原区(仅3.90 t/km2). ③三江源植被土壤保持能力随植被覆盖度的增加呈非线性增长,可通过指数或幂函数形式表达. 研究显示,增加植被覆盖度有助于提高三江源区的土壤保持能力、控制区域土壤侵蚀.      

绿色大学建设中的生态足迹

生态足迹分析法是评价绿色大学建设水平最好的指标之一.生态足迹分析法有综合法和成分法2种.本文简要介绍了生态足迹成分法的基本原理和算法,并以东北大学为例将该方法应用大学校园的研究.结果表明,东北大学2003年的生态足迹为24787hm2,即需要约25000hm²的生态生产性土地支持学校的各类消费并吸纳所产生的废弃物.其生态效率(即单位生态生产性土地可支持的学生数)为0.94人·hm^-2.生态足迹中,能源消费的足迹最大,占总足迹的2/3多;食物消费和固态垃圾次之,分别占总足迹的21.9%和5.7%.