基于净初级生产力的生态足迹模型及其与传统模型的对比分析

生态足迹模型因其可以定量度量生态可持续发展、计算简单、结论易懂、全球可比等特点,提出之后得到了大量的关注和应用,同时也面临着一些质疑和争论。文章介绍了一种基于净初级生产力的生态足迹理论和计算方法,并以该方法和传统生态足迹模型分别计算了中国1961—2007年的生态足迹,对计算结果进行了对比分析。结果表明,两种生态足迹模型的计算结果具有较高的相关性,表明基于净初级生产力的生态足迹模型结果可信。该种方法能够克服传统生态足迹模型的部分缺陷,在均衡因子选取、土地生态功能假设、CO2吸收等方面有了较大改进,能够较好地反映不同生态系统在生产力上的差异;在时间序列分析方面也更加合理。但该方法本身同时存在着计算方法不完善、对生态系统变化不敏感等问题,如何更紧密地结合生态足迹和净初级生产力是需要进一步研究的内容。     

基于净初级生产力的生态足迹模型及其与传统模型的对比分析

生态足迹模型因其可以定量度量生态可持续发展、计算简单、结论易懂、全球可比等特点,提出之后得到了大量的关注和应用,同时也面临着一些质疑和争论。文章介绍了一种基于净初级生产力的生态足迹理论和计算方法,并以该方法和传统生态足迹模型分别计算了中国1961-2007年的生态足迹,对计算结果进行了对比分析。结果表明,两种生态足迹模型的计算结果具有较高的相关性,表明基于净初级生产力的生态足迹模型结果可信。该种方法能够克服传统生态足迹模型的部分缺陷,在均衡因子选取、土地生态功能假设、CO2吸收等方面有了较大改进,能够较好地反映不同生态系统在生产力上的差异;在时间序列分析方面也更加合理。但该方法本身同时存在着计算方法不完善、对生态系统变化不敏感等问题,如何更紧密地结合生态足迹和净初级生产力是需要进一步研究的内容。     

基于净初级生产力的中国各地生态足迹均衡因子测算

生态足迹作为一种非货币化的生态系统评估工具,是近年来国际上一种重要的判别可持续发展程度的生物物理量方法。均衡因子是生态足迹计算中的一个重要参数,其是否准确直接影响到计算结果的可靠性与可比性。随着生态足迹方法的广泛应用,其标准化和本地化研究成为迫切的需要。为便于区域水平上的生态足迹空间分析,采用中国2001年1km MODIS数据,根据植被的净初级生产力(net primary production,NPP),计算出全国和不同省份各种土地类型的均衡因子。结果表明,就中国平均均衡因子而言,农地和建筑用地为1.71,林地和能源用地为1.41,畜牧地为0.44,渔业水域为0.35;就不同省份而言,由于区域内不同土地利用类型的相对生产能力不同,因而均衡因子各不相同,但大体上呈现农地>林地>畜牧地>渔业水域的规律。     

菌根类型对森林树木净初级生产力的影响

菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物（90%）的根系和生境中。菌根共有7种类型,在生态系统的过程和功能方面都扮演着十分重要的角色。为了增强对菌根在森林生态系统中重要功能的理解,文章基于全球森林数据库,在全球尺度上研究了不同菌根类型对森林树木净初级生产力（NPP）的影响。结果表明,森林树木NPP随菌根类型的不同而不同,AM类型菌根森林的NPP[679.49 g.m-2.a-1（以C计）]要显著高于含ECM类型菌根的森林[479.00 g.m-2.a-1（以C计）];菌根类型的不同对森林树木地上和地下及其各组分NPP的影响和贡献也存在着显著的不同,AM类型菌根对地下NPP的贡献要高于ECM菌根,而ECM菌根对地上NPP的贡献则较大。菌根类型对地上、地下NPP组分的影响分析则表明,AM类型的菌根对树叶和细根NPP的贡献较大,而ECM类型菌根则对树木主干和枝NPP的贡献较大。可见,森林树木总体NPP及其各组分NPP都随着菌根类型的不同而存在显著的差异。     

区域能源碳足迹计算模型比较研究——以湖北省为例

能源消费排放是最主要的碳排放来源,研究能源碳足迹重要理论和现实意义。如何准确计算和表征能源碳足迹的大小成为该研究领域的重要问题。在文献回顾的基础上,文章总结了3种目前应用较广泛的计算区域能源消费碳足迹的方法和模型,它们分别是碳汇法、净初级生产力改进模型和净生态系统生产力改进模型。分别介绍了其计算公式、输入参数和计算过程。以湖北省1998-2009年能源消费碳足迹的计算为例,分别用这几种方法计算了能源消费碳足迹的总量和人均碳足迹。得到的主要结论有：研究区域能源消费碳排放量增长较快,3种方法和模型计算得到的碳足迹总量和人均量从时间序列上看,整体变化趋势一致,碳足迹亦呈现快速增长。但3种模型计算出的碳足迹大小差异较大,碳汇法模型足迹最大,净生态系统生产力改进模型次之,净初级生产力改进模型结果最小,并且碳汇法的计算结果明显大于其他两种模型。计算结果差异的原因在于,传统碳汇法模型只考虑林地的碳吸收能力,忽略了区域其他用地类型的碳吸收能力。净初级生产力改进模型考虑了各种用地类型的吸收能力,但从生态系统来说忽略了异氧呼吸的碳释放,高估了区域的碳吸收能力。几种模型都运用了固定值或者平均统计量,未能考虑地域差异,同时未考虑各统计量随时间和气候等变化而变化的可能,存在一定的不合理性,这也是今后研究值得深人研究的方向。     

辽河三角洲地区植被的地上净初级生产力格局及其制约因子

植被地上净初级生产力是监测和评价生态系统功能的重要指标之一,也是农业区划和生态资源分区管理的重要依据。通过实地调查,研究了辽河三角洲地区的植被地上净初级生产力的空间分布格局及其制约因子。2008年9月末,在辽河三角洲地区设立79个调查点,调查了植被地上净初级生产力、土壤和水文特征。借助ArcGIS软件制作了植被地上净初级生产力的分层设色等值线图,并利用简单相关分析和无条件主成分分析方法探讨了植被地上净初级生产力与环境因子的关系。结果发现：辽河三角洲地区的植被地上净初级生产力具有内部较低,外围较高的半环形分布格局。在三角洲内部,植被地上净初级生产力一般1 500 g.m-2.a-1左右;外围一般3 000 g.m-2.a-1以上。这种分布格局不仅与植被类型分布有一定的相关性,而且还与海拔高度、土壤含水量、土壤容重和土壤总磷等自然环境因子有明显的相关性。多种证据表明土壤含水量是决定辽河三角洲地区植被地上净初级生产力格局的最直接、最重要的自然环境因子。     

1982-2010年呼伦贝尔植被净初级生产力时空格局

利用遥感和气象资料,基于Arcmap软件平台和改进的光能利用率模型,研究1982-2010年呼伦贝尔市植被净初级生产力(NPP)格局和动态,分析气候因素对其时空格局的影响.29 a的单位面积NPP均值分析表明,大兴安岭林区NPP明显较高,单位面积NPP多大于450 g·m-2(以C计,下同);呼伦贝尔草原较低,单位面积NPP多年均值为0～350g·m-2;岭西林草交错区和岭东农牧交错区介于林区和草原区之间,单位面积NPP多年均值为＞350 ～450 g· m-2.在气候暖干化背景下,呼伦贝尔境内像元尺度的NPP格局动态变化区域差异明显.随降水量下降和气温升高,呼伦贝尔草原区单位面积NPP呈下降趋势,且越向西部下降趋势越明显;随气温升高,大兴安岭林区北部单位面积NPP呈弱增长趋势,而南部林区为弱下降趋势;大兴安岭东部农林交错区单位面积NPP也呈弱下降趋势.     

50年长江源区域植被净初级生产力及其影响因素变化特征

基于长江源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照时数等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50年植被净初级生产力,分析其年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明：1959—2008年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率每10年为5.685~13.047 mm,春夏季增幅较大;年平均气温呈极显著上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率每10年在0.240~0.248℃之间,增温率以秋冬季最大;最大蒸散呈增加趋势,年最大蒸散变化曲线线性拟合倾向率每10年在5.073~5.366 mm,春季增幅最大;地表湿润指数也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率每10年为0.013~0.020,冬季增幅最大,在10年周期时间频率附近,出现了6~8个干湿交替期,20世纪90年代之后为偏湿期,在低频区,1998—2005年有偏干振荡;近50年年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率每10年在97.901~197.01 kg.hm-2之间,2001—2008年NPP较高。影响长江源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。     

基于MODIS NDVI的广东省陆地生态系统净初级生产力估算

以改进的CASA模型为基础,结合MODISNDVI数据、气象资料和土地利用资料,估算了广东省陆地生态系统2001-2007年逐月净初级生产,并分析了其时空动态.结果显示:2001-2007年期间,广东省每年NPP产量为C 138.8Tg·a-1;年际动态显示,2003年NPP最高,2005年NPP最低,总体略呈下降趋势;年内动态显示,NPP累积主要发生在5-10月;空间分布显示,广东省NPP高值区为粤北植被覆盖良好地区;珠江三角洲为全省NPP的低值区.要维持区域生态可持续性,需要重点加强珠江三角洲地区的生态环境建设.     

吉林省生态足迹时间序列计算与分析

为了定量评价吉林省可持续发展程度的动态变化及其影响因素,计算了1994-2003年吉林省生态足迹时间序列,着重分析了该省生态足迹、生态盈亏和生态足迹强度的动态变化及其驱动机制。结果显示：吉林省生态足迹和生态承载力的人均水平和总量均呈增长趋势,自然资源供需结构渐趋多元化;自然资源供需的非均衡增长导致生态赤字的出现和持续增长,表明目前吉林省的发展模式是不可持续的;自然资源利用效益不断提高,但仍低于全国和东部地区的平均水平。最后,根据生态盈亏的影响因素提出了降低和消除生态赤字的措施。     

生态足迹与生态承载力动态变化研究——以辽宁省为例

利用生态足迹理论和计算方法、生态承载力分析方法分析了辽宁省1998--2007年十年期间的人均生态足迹和人均生态承载力变化过程。结果表明：辽宁省人均生态足迹由1998年的2．9187上升到2007年的4．3578,人均生态承载力由1998年的0．6676下降到2007年的0．6520,生态赤字逐年增加,生态系统处于人类过度开发利用状态之中;万元GDP生态足迹始终处于下降的趋势,表明辽宁省对区域生物生产面积利用效率逐年提高,但与全国平均水平相比还有提高的空间;从供需结构分析,辽宁省土地供给以耕地为主,但是从消费结构来看以化石燃料土地为主。     

基于生态足迹模型的贵州省生态可持续性动态分析

生态足迹是定量研究区域可持续发展的一种重要方法。运用生态足迹方法分析了贵州省1999—2008年生态足迹的动态变化,并利用生态足迹指数和生态足迹强度等指标对贵州省1999—2008年的生态可持续性进行了评估。结果表明：10年来,贵州省人均生态足迹由1999年的2.094 28 hm^2上升到2008年的3.613 48 hm^2;人均生物承载力由1999年的0.785 42 hm^2下降到2008年的0.734 81 hm^2;人均生态赤字由1999年的1.308 87 hm^2上升到2008年的2.878 68 hm^2;万元GDP生态足迹由1999年的8.287 91 hm^2下降到2008年的4.111 70 hm^2;生态足迹强度指数由1999年的2.666 46上升到2008年的4.917 61;生态足迹多样性呈现缓慢上升的趋势,社会发展指数总体呈逐年上升趋势;说明发展能力逐年提高,但这是以生态足迹增加为代价的。据此,提出减少了生态足迹和缓解生态环境压力的对策和建议。     

辽宁省能源足迹变动的分析

采用生态足迹模型与分解分析模型,定量核算了1990-2006年辽宁省能源足迹,分析了其变动趋势及其影响因素.结果表明,1990-2006年,辽宁省能源足迹呈不断增大趋势,总量由3508万hm~2增加到6491万hm~2,人均值则由0.896hm~2扩大到1.542 hm~2,增加了将近1倍,在区域生态压力中的贡献额为30%.在各类贡献因素中,经济发展对能源足迹的贡献远高于其他因素,其次为能源结构效应、人口规模效应,能源强度效应最低.虽然能源强度不断下降,但其对区域生态压力下降的贡献不足于抵消由能源结构不合理和消费水平的提高造成的生态影响,导致辽宁省能源足迹持续增加.     

基于改进模型的1992—2010年中国省域生态足迹核算

生态足迹可以从生物生产角度定量评估区域社会经济发展的可持续程度。本文运用改进的生态足迹模型对我国各省级行政区1992—2010年的生态足迹进行核算及聚类和相关性分析,以衡量各区域发展的差异及相似程度和分析各省域生态足迹变化的主导因素,并根据核算结果建立了各省区市的生态足迹预测模型,进一步明确各省级行政区的生态足迹变化趋势,以期为区域社会经济发展决策提供参考和借鉴。研究结果显示：近20年来,我国各省域社会经济发展对自然资源的依赖程度及对环境的总体影响存在较大差异。生态足迹的变化可以分为3种类型,即逐渐下降型、明显上升型和基本平稳型。北京和上海的生态足迹变化属于逐渐下降型,分别受对化石燃料用地和耕地需求的减少所主导,其中北京市生态足迹与化石燃料用地的相关系数为0.96,上海市生态足迹与耕地的相关系数为0.703,这2个城市在过去20年中的社会经济发展对自然资源的依赖程度逐渐降低;以内蒙古、山西为代表的化石燃料资源较为丰富的省域生态足迹呈明显上升趋势,这些省域生态足迹的增长受区域化石燃料生产的影响较大,个别省级行政单位生态足迹与化石燃料的相关系数为1;东北三省、东南沿海地区及西部自然资源相对匮乏省区的生态足迹属于基本平稳型。     

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。     

伏牛山阻隔作用下水热因子、土地覆被与NPP的时空特征

作为秦岭山脉的东延余脉,伏牛山山地效应研究意义重大。文章基于ArcGIS9.3空间分析功能,对伏牛山南北两侧的水热因子、土地覆被和净初级生产力时空格局变化进行了对比分析,结果表明：北坡极端低温和均温明显低于南坡（-2.88℃和-1.7℃）、极端高温明显高于南坡（+1.35℃）,而年降水量北坡则比南坡低14.41%;伏牛山北坡部分常绿针叶林转换为落叶阔叶林,2001—2004年间的落叶阔叶林面积比重分别为：52.4%、55.2%、63.0%和70.9%;2001—2004年间的净初级生产力有增大趋势,尤其是东部区域。研究结论丰富了秦岭-伏牛山作为主要气候区和生态区分界线的理论依据,同时也丰富了山地生态学理论。