池州市2000—2010年能源足迹动态测度与驱动因子分析

能源足迹测度分析是揭示能源消费对区域环境压力及可持续发展的重要方法.基于能源足迹的碳吸收计量模型、能源足迹强度与生态压力分析方法,利用统计年鉴中能源消费数据,对2000—2010年池州能源足迹及生态压力与强度进行了动态测度,运用灰色GM(1,1)预测模型,对2015年、2020年能源足迹进行了预测,并借鉴STIRPAT模型对能源足迹驱动因子进行了分析.结果表明:池州人均能源足迹由2000年的0.1173ghm2(全球公顷,下同)上升至2010年的0.8993ghm2,呈波动上升趋势.2000—2003年,人均能源足迹的供给大于需求,EPIEF<1,2004年开始人均能源足迹的需求已超过供给,供需状态严重失衡,EPIEF>1,2010年,EPIEF比值达2.4,能源足迹为森林对能源足迹承载力的2.41倍.煤炭足迹为能源足迹的主要贡献者,平均贡献率达90.21%.能源足迹强度整体呈倒"U"型趋势.人口规模、人均GDP、第二产业在经济中所占比例、单位工业增加值能耗与能源足迹呈正相关关系,边际弹性系数分别为0.5698、0.590、1.468、0.144.可为池州市政府动态了解能源消费对环境形成的压力,准确把握可持续发展状况,进而为制定相应的发展策略提供科学依据,也可为微观尺度区域能源足迹研究提供借鉴.     

安徽省近10年能源足迹测度及驱动因子分析

安徽省为生态建设省,随着中部崛起战略与皖江城市带承接产业转移示范区建设的实施,能源消费给当地生态环境形成了较大压力. 依据生态足迹模型对安徽省2000—2009年能源足迹进行了时间序列测度,基于STIRPAT模型揭示了能源足迹驱动因子的边际贡献,运用灰色GM(1,1)模型预测了2015年与2020年能源足迹. 结果表明:安徽省人均能源足迹由2000年的0500 8 hm2增至2009年的1043 5 hm2,人均能源足迹赤字由2000年的0432 9 hm2扩至2009年的0975 5 hm2;煤炭足迹对能源足迹平均贡献率为7629%,占主导地位;能源足迹强度由2000年的1083 3 hm2104元降至2009年的0704 7 hm2104元;研究时段内,能源足迹生态压力指数均大于5 人均GDP和第二产业在经济中所比例均与能源足迹呈正相关,二者边际弹性系数分别为0000 073 57和0006;而单位工业增加值能耗与能源足迹呈负相关,其边际弹性系数为-0186.      

生态足迹理论在能源消费评价中的缺陷与改进探讨

生态足迹从生物生产力的角度定量测度人类消费活动对生态环境的综合性影响,是目前应用范围最广、关注程度最高的可持续发展评价方法,具有简明易懂、便于操作、易与其他指标结合等优点。论文在总结国内外主要研究成果与进展的基础上,针对现有评价结果较为悲观、难以真实反映人类消费对生态环境影响等问题,系统归纳和分析了生态足迹理论在能源消费评价中的5项缺陷:①参数选取面临两难;②度量标准存在矛盾;③互斥假设有违事实;④研究内容涵盖不全;⑤评价结果部分失真。据此提出了有针对性的改进建议,并认为前三项缺陷必须尽快修正,后两项缺陷需要逐步克服。还应通过学科交叉引入更多经济社会指标进行综合判断,以促进区域可持续发展评价这一系统性工程的不断完善。     

北京市能源足迹变动及其分解分析

本文研究采用生态足迹模型与分解分析模型,定量核算了1990-2005年北京市能源消费的生态影响变动趋势以及影响因素.结果表明,近15年来,北京市能源足迹在区域生态压力中的贡献份额高迭80%,且99%来源于化石能源燃烧;北京市能源足迹总量与人均量呈增加趋势.     

基于MRIO模型的中国省（市）区水足迹测度及空间转移格局

基于2012年中国31个省（市）区的投入产出表,建立水资源扩展型的投入产出模型,测算了中国31个省（市）区的水足迹及水足迹贸易量,并基于省际贸易分析了省（市）区间空间转移格局。结果显示：（1）2012年,中国水足迹总量为4819.3亿m³,国际贸易净输入水足迹为261.3亿m³,省际贸易净输出水足迹为801.6亿m³,省际贸易在全国水足迹贸易中占主导地位。（2）就省（市）区而言,河北、黑龙江等19个省（市）区为净输出省份,北京、天津等12个省（市）区为净输入省份;分产业来看,第一产业水足迹净输出757.9亿m³;第二产业净输入222.2亿m³、第三产业净输出4.6亿m³。（3）省际间水足迹空间转移具有来源与去向的不一致性,同时存在省（市）区转移的地理邻近性,资源丰富省份和经济发达地区转移现象明显。     

滇池流域主要农业产品水足迹空间格局及其环境影响测度

科学合理的评估农业产品水资源消耗及其环境影响对保护区域农业生产安全和水资源合理配置具有重要意义.本文以滇池流域为例,耦合水足迹和生命周期评价方法,对流域内2005—2011年主要农业产品水足迹空间格局进行分析,并对其环境影响进行测度.结果显示:滇池流域主要农作物和动物产品年平均水足迹分别为4.88×108m3·a-1和8.97×108m3·a-1,动物产品总水资源消耗大于农作物产品.动物产品水足迹的人类健康和生态系统质量总环境影响高于农作物,但资源消耗总环境影响要低于农作物,各区县产品水足迹环境影响值最大的为猪肉、水稻和玉米.各区县主要产品水足迹及其环境影响空间差异显著,嵩明县和晋宁县的产品水足迹环境影响最高,城区则较低.本文最后提出:评价一种产品对区域水资源的可持续性影响时,不仅要考虑产品耗水量也应考虑产品对水资源产生的潜在环境影响大小,应从水资源管理和生命周期角度综合考虑.水资源量少的地区,应侧重选择水资源消耗量小的产品,水量充沛地区则应选择对人类和生态产生影响小的产品.     

不同取样尺度下华北落叶松人工林土壤呼吸的空间变异性

基于在3个取样尺度(4、2、1 m)对庞泉沟自然保护区的落叶松人工林(L_arix principis-rupprechtii)土壤呼吸速率(Rs)以及生物和非生物因子的观测数据,对不同取样尺度Rs的空间变异性进行了研究,分析了不同取样尺度下5、10和15 cm深度的土壤温度(T_5、T_(10)、T_(15))、10 cm深度的土壤水分(Ws)、土壤全氮(N)、全碳(C)、碳氮比(C/N)、全硫(S)、凋落物量(L_w)和凋落物含水量(L_m)对Rs空间变异的影响,并计算了3种尺度各变量在不同置信水平与估计精度下的最佳采样数量.结果表明,1除4 m取样尺度的C/N比、2 m的Ws和1 m的T_10、T_15的空间变异属于弱变异外,Rs及其它相关因子的空间变异均属于中等变异;Rs、C/N比和S的变异系数随着取样尺度的增大而减小,N、C、Ws、T_5、T__(10)、T__(15)、L_w和L_m则相反.2随着取样尺度的减小,Rs、Ws、T_5、T_(10)、T_(15)、L_w和L_m的空间自相关性减弱,而C、N和C/N比的空间自相关性增强,S则随着取样间距的减小空间自相关性先减弱后增强.3不同取样尺度下影响Rs空间变异的关键因子不同,在较大的尺度上土壤温度是影响Rs空间变异性的主要因素,而在较小的尺度上则受C、L_m和L_w的共同影响.4随着置信水平和估计精度的减低,R_s及其影响因子的合理取样数目逐渐减少;Rs、C/N比和S的取样数目随着取样间距的减小而增加,而N、C、Ws、T_5、T_(10)、T_(15)、L_w和L_m的取样数量则减少.     

不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征

基于对4个取样尺度(10、5、2.5、1.25 m)下亚高山草甸土壤呼吸速率的观测,对不同尺度土壤呼吸的空间变异特征进行了研究,分析了不同尺度土壤全氮、有机碳、碳氮比、全硫、土壤温度和土壤水分对土壤呼吸空间异质性的影响,并对各尺度不同置信水平与估计精度下的必要采样数量进行了计算.结果表明:除1.25 m和2.5 m尺度上土壤温度的空间变异属于弱变异外,土壤呼吸及其相关因子的空间变异均属于中等变异,土壤呼吸和土壤温度的变异系数随着取样尺度的增大而增大,而土壤全氮、有机碳、全硫和土壤水分的变异系数随着取样尺度的增大均有减小的趋势;不同取样尺度,影响土壤呼吸的关键因子不同.在10 m尺度,土壤呼吸与土壤全氮、有机碳呈极显著正相关,与土壤温度呈显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤水分相关性不显著;在5 m尺度,与土壤全氮和有机碳呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比、土壤水分和土壤温度相关性不显著;在2.5 m尺度,与土壤有机碳、全氮和土壤水分呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤温度相关性不显著;在1.25 m尺度,与土壤全氮、有机碳和土壤水分呈极显著正相关,与碳氮比呈显著负相关,与土壤温度呈极显著负相关,与土壤全硫相关性不显著.随着取样尺度的减小,土壤水分所起的作用逐渐增大,相关系数从0.27~0.49,土壤温度与土壤呼吸的相关性由显著正相关向极显著负相关变化;4个取样尺度95%置信水平误差在10%和20%内必要采样数量分别为28、21、18、14个和7、5、4、4个,随着取样尺度的减小,必需的采样数量减少.     

基于宏观贸易调整法的城市尺度生态足迹模型——以珠江三角洲城市群为例

针对生态足迹分析模型传统贸易调整方法在城市尺度中仅仅考虑国际贸易过程而没有涵盖国内贸易以及各类产品间接贸易所产生的贸易足迹的缺陷,论文分别提出修正贸易足迹核算的生物产品贸易调整系数和能源贸易调整系数,并在此基础上构建了基于宏观贸易调整方法的城市尺度生态足迹分析模型。基于宏观贸易调整方法的城市尺度生态足迹模型的实证研究,结果显示2005年珠江三角洲城市群的生态盈余计算结果呈现出明显的外围高盈余、内核高赤字的空间分布特征;而万元GDP生态足迹却表现出相反的分布格局。生物产品的贸易足迹的分析结果显然与各城市目前的生物资源产品方面的城市定位形式较为一致,而能源间接贸易足迹则真实地反映了珠江三角洲城市群整体现行的经济发展模式、产业结构乃至区域发展的特点。基于宏观贸易调整法的城市生态足迹模型可以更准确的评估城市尺度上生态承载力的真实状况。     

基于地理探测器的镇域尺度土壤重金属含量空间分异及其影响因素分析

为揭示镇域尺度规模土壤重金属含量的空间分异及其影响因素,以成都平原腹心地带某镇为研究区域,采集788份表层土壤样品,利用地累积指数法对土壤Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn和Ni的污染进行评价,基于地理探测器,以土壤性质、地形和距离等15种因子为自变量,各重金属含量为因变量,探析土壤重金属含量的空间分异及其影响因素.结果表明,研究区土壤Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn含量平均值是成都市土壤背景值的1.06~1.93倍,Cd含量低于背景值;除Hg呈现轻度污染外,其余7种重金属处于清洁状态.8种重金属空间分布存在显著差异,且各重金属间存在显著相关性,并与土壤性质存在显著相关性.因子探测发现,总磷（TP）、总钾（TK）、pH、总有机碳（TOC）、高程和距铁路距离对8种重金属含量的解释力最显著.交互作用探测发现,土壤性质与其他因子交互作用是重金属空间分异的最主要影响因素,高程、距住宅区距离、距铁路距离和距工业用地距离也是重要影响因子.风险探测发现,Hg在高程和距铁路距离的子区域的差异最显著,其余7种重金属在土壤性质影响因子子区域的差异最显著.镇域尺度规模土壤重金属的空间分布差异显著,这与研究区的土壤性质、地形和人类活动密切相关.     

不同时空尺度下土地利用结构与空间格局对苏州河水质的影响

土地利用与河湖水质的关系存在时空异质性.以上海苏州河为研究对象,基于2001、2005、2010、2015和2020年水质监测和土地利用数据,提取5种空间尺度（200、500、1 000、2 000和5 000 m河段缓冲区）的景观格局指数,采用相关分析和冗余分析,研究了多时空尺度下苏州河水质与缓冲带土地利用构成和空间格局特征的响应关系.结果表明：①苏州河水质近20年呈逐步改善趋势,TN是当前水体主要污染物.②不同尺度缓冲带土地利用均以建设用地为主,绿地林地占比呈小幅增长趋势.③缓冲带土地利用景观特征与水质存在关联性,并表现出时间和空间尺度效应.时间尺度上,建设用地、农业用地、景观优势度、聚集度和多样性指数与各项水质参数呈现出显著的相关性.就NH₄⁺-N、TP和TN而言,2010年呈现出与其他年份相反的相关关系.2001年土地利用景观特征对水质的总解释率最高,为93.65%.近10年来,绿地林地对水质的调控作用凸显.④空间尺度上,绿地林地、斑块数量、景观形状和多样性指数与大部分水质指标呈现出显著的相关性.绿地林地对NH₄⁺-N、TP和TN的正调控效应均以2 000 m尺度最强.斑块数量和景观形状指数在较大空间尺度上对水质的调控作用相对较强,而香农多样性指数则在小尺度上对水质起到较好的正调控作用.2 000 m尺度下土地利用景观特征对水质总解释率最高,为68.47%.研究表明,增加2 000 m缓冲区内绿地林地的面积并优化其景观配置将对苏州河水质保护具有积极作用.     

江苏省耕地利用可持续性动态分析及预测

利用能值分析理论对生态足迹模型进行改进。改进的重点,一是将部分土壤表层储能、年太阳辐射能和降水化学能等作为耕地生态承载力的实质内容,并用产量因子进行修正;二是建立 “可持续发展指数(SDI)”的概念,衡量区域耕地利用可持续发展程度。利用改进的生态足迹模型对江苏耕地生态足迹历史演变进行研究并对未来的发展进行预测。研究结果表明,从1961年到1981年,江苏省的耕地利用是可持续的,1982年以后耕地利用属于不可持续;可持续发展指数的变化从1961年的0.67降低到2007年的0.38。通过预测,在2015年,江苏省人均耕地生态足迹将达到0.300hm²,而人均耕地生态承载力将降到0.077 hm²,可持续发展指数降低到0.205。如果不改变目前不合理的耕地利用方式,江苏省耕地的压力越来越严重。     

不同尺度土地利用方式对鄱阳湖湿地水质的影响

基于鄱阳湖湿地30个采样点的实测水质数据,分析鄱阳湖湿地水质的现状及其与周边不同尺度土地利用方式的相关性.结果表明,鄱阳湖湿地水质介于Ⅲ类至Ⅴ类之间,平均处于Ⅳ类的状态.湿地水体主要污染物是总氮（TN）和总磷（TP）,叶绿素a（Chl-a）质量浓度和高锰酸盐指数值相对较低.不同尺度的土地利用方式与水质参数之间均存在显著的关联性,500 m缓冲区内的土地利用方式对高锰酸盐指数空间分异的解释度最大,而1 km缓冲区对Chl-a、TN、TP及总体水质空间分异的解释度最大.缓冲区尺度的土地利用方式对水质的解释度要高于小流域尺度.居民用地与所有水质参数呈显著正相关,耕地与TN、TP呈显著正相关.200 m缓冲区内的河流与TN、TP呈显著正相关,表明河流入湖口附近采样点的氮磷质量浓度较高,河流输入可能是鄱阳湖氮磷的重要来源.湖泊与Chl-a、TN和TP之间呈显著负相关,表明相对于鄱阳湖的主湖区,周边湿地起着污染物"源"的作用.该研究表明,控制小尺度（≤ 1 km）的土地利用格局、特别是居民用地和耕地的面积占比及河流污染物输入对于鄱阳湖的水质保护十分重要.     

基于生态足迹改进模型的生态安全及其预测研究

由William Rees提出的生态足迹模型已经成为近年来生态可持续发展的重要的度量工具,但是该模型仅考虑了土地的基本生产功能,忽视了土地生态系统的服务功能。文章借鉴生态系统服务功能理论改进了传统的生态足迹模型,将生态系统服务功能价值当量因子引入生态足迹模型均衡因子和产量因子的计算中,改进后的模型体现了生态系统功能的完整性;同时,文章以江苏省2010年的统计数据为基础,应用改进模型计算了其2010年生态压力指数,结果表明,江苏省生态压力指数达到1.495,其安全状况已经超过了极不安全边界,处于极不安全状态;最后利用灰色理论GM(1,1)模型对其2011-2015年的生态安全状况进行了预测,发现江苏省未来5年生态压力指数快速增大,年平均增长速度为6.89%,表明江苏省未来5年生态安全状况将继续恶化,这将严重影响其生态可持续发展和经济可持续发展。     

无定河及延河流域不同时空尺度下土地利用对水质的影响

为探究不同土地利用格局的流域在不同时空尺度下土地利用与水质之间的关系,以无定河和延河两流域为研究对象,基于2020年土地利用数据和两个时期的水质监测数据,采用冗余分析方法定量探讨多个尺度上土地利用对水质的影响.结果表明：①两流域内主要土地利用类型均为耕地和草地,差异主要在裸地和林地面积占比上;②两流域内部分水质指标存在明显时空差异,春季水质优于秋季且中下游水质相对较差;③两流域河岸尺度上的土地利用对总体水质的解释率最大;④无定河流域土地利用在秋季对水质影响比春季更显著,延河流域呈相反趋势;⑤不同的土地利用对水质有不同的影响,无定河流域内裸地、耕地和香农多样性指数（SHDI）对水质影响较为显著,延河流域则为草地、耕地、人造地表、斑块密度（PD）和SHDI.无定河流域内耕地和人造地表对水质有负面影响,草地和裸地与大部分化学指标呈现负相关性;延河流域人造地表和草地对水质有负面影响,林地对水质有明显净化效果.研究结果为可持续土地利用和多尺度景观规划提供了重要信息,可用于改善水质.     

北京科技大学校园电能消耗生态足迹研究

生态足迹分析法是一种“强”可持续性进行衡量的手段。研究中以北京科技大学（以下简称北科大）为例,运用统计学中调查方法对2008年校园电能消耗进行调查,并应用生态学中生态足迹成分法模型对其进行分析,通过与北京及全国范围的对比,测度高校校园的可持续状况。结果表明：北科大2008年电能总消耗量为3829万千瓦时。生态足迹为7098．4hm^2,即需要7098．4bm^2的生态生产性土地支持该校的电能消耗,人均生态足迹为0．28hm^2,在忽略外部影响的情况下与北京及全国的电能生态足迹比较,学校的生态占用状况比较乐观。为促进高校节能减排的工作和建设生态和谐校园,并且有针对性地提出了一些切实可行的节能办法,供学校参考。     

生态足迹压力空间分析在城市规划中的应用

采用传统生态足迹方法与GIS相结合的手段,分析了成都市生态足迹占用压力的空间分布.结果表明:成都市生态足迹压力为0～40 hm2/hm2,其空间特征表现为从山地、丘陵到平原依次增加,从中心城区、主城区、郊区依次降低;按照生态足迹压力将成都市分为压力较小区、压力一般区和压力较大区.通过与成都市实际对比以及为了方便管理的需要,将3个生态足迹压力分级分别作为城市发展重点保护区、引导开发区和优化开发区.根据主城区生态足迹压力空间分布特性,指明了成都市中心城区的发展方向,即向东、南发展.