黄河流域农业碳排放效率与农业高质量发展的互动关系

为推进农业绿色低碳和高质量发展,利用超效率SBM模型和熵值法,测算了黄河流域农业碳排放效率和农业高质量发展水平,并采用VAR模型探讨了二者的互动关系。结果表明:1)黄河流域农业碳排放效率整体呈上升趋势,甘肃、山西两省,四川、山东、河南、陕西、青海五省,宁夏、内蒙古两自治区分别处于较低、中等、较高水平;2)农业高质量发展水平整体呈波动上升趋势,陕西、山西、宁夏、内蒙古四省(区),青海、甘肃两省,河南、四川、山东三省分别处于较低、中等、较高水平;3)农业碳排放效率提升促进了农业高质量发展,而农业高质量发展对农业碳排放效率影响不显著。基于研究结果,从绿色、可持续发展等方面,提出了提升黄河流域农业碳排放效率和推动农业高质量发展的建议。

河南省乡镇尺度冬小麦灌溉碳排放强度空间格局及影响因素分析

【目的】探索不同乡镇和灌溉模式的农业碳排放空间格局及其影响机制,揭示农业水资源和能源消耗的组合特征差异,为农业灌溉模式优化、水资源与能源节约以及低碳可持续发展提供参考依据。【方法】利用遥感影像、气象数据、统计资料和问卷调研等多源数据,对河南省乡镇尺度冬小麦灌溉碳排放强度及其空间分布格局进行分析,对比不同灌溉模式(雨养为主的灌溉模式,PI模式;地表水灌溉为主的灌溉模式,SWI模式;引水灌溉工程为主的灌溉模式,WDI模式;地下水灌溉为主的灌溉模式,GI模式)下的碳排放强度差异,并通过地理探测器探究其影响机制。【结果】(1)2018年河南省乡镇尺度冬小麦灌溉碳排放强度均值为15.05 kg·t^(-1),并呈现出由西向东波动下降和从北向南减少的空间分布格局。碳排放强度高(>20.64 kg·t^(-1))的乡镇主要集中在西部高海拔地区,碳排放强度低(<13.76 kg·t^(-1))的乡镇主要分布在东南部地区。(2)4种灌溉模式中,冬小麦单位产量灌溉碳排放强度最高的是PI模式(22.22 kg·t^(-1)),最低的是SWI模式(11.05 kg·t^(-1))。(3)平均海拔与有效降水量对碳排放强度空间分异的解释力分别达到49%和39%,是影响冬小麦灌溉碳排放强度的关键因素。同一驱动因素在不同灌溉模式下的影响具有差异性,能源消耗对WDI模式下的冬小麦灌溉碳排放强度空间分异格局的影响力最强,土地投入强度在GI模式下的驱动作用最为显著。此外,不同驱动因素交互作用后具有双因子增强效应和非线性增强效应。【结论】河南省乡镇尺度冬小麦灌溉碳排放强度存在空间异质性和灌溉模式差异,PI模式的冬小麦灌溉碳排放强度最高,WDI模式的碳排放量最高。平均海拔与降水是主导河南省乡镇尺度冬小麦灌溉碳排放强度空间分异格局形成的主要原因,人为因素则是不同灌溉模式下灌溉碳排放强度空间分异的主导力量。

基于土地利用的水—能—碳关联研究:理论框架与关键问题

研究目的:构建基于土地利用的水—能—碳关联研究框架,并提出该领域研究的关键问题,以期从多要素耦合视角深化土地学科的交叉研究,并为面向多目标权衡的土地利用优化提供参考。研究方法:文献归纳法,理论解析法,综合分析法。研究结果:(1)土地是人类经济社会活动的资源基础、承载空间和“刚性”要素,土地利用结构、功能、强度和布局直接决定了水—能—碳的相互作用格局和强度,并深刻影响水—能—碳关联关系。(2)基于土地利用的水—能—碳关联研究的核心是:开展不同时空尺度水—能—碳关联的“格局—过程—机理—优化—调控”研究,从“自然—社会”二元视角揭示土地利用及其变化对水—能—碳要素的关联强度、组合格局、耦合特征和远程流动的影响机理,阐明基于“要素—空间—系统”的土地利用与水—能—碳的相互影响与反馈机制,识别水—能—碳关联系统风险并提出基于土地利用的协同优化方案和配置对策。研究结论:未来应基于不同尺度土地利用变化及用地转型的视角,重点从影响机制、远程流动、精细化模拟、优化调控和多要素权衡等方面开展水—能—碳关联研究,从多尺度、多视角阐明土地利用对水—能—碳关联的影响机制,探索水—能—碳协同约束下的土地利用格局优化方案。

河南省城镇化与水资源耦合协调发展状况

在构建城镇化与水资源系统评价指标体系的基础上,运用层次分析法以及耦合协调度模型,对河南省城镇化与水资源系统的协调发展状况进行研究。结果表明:河南省城镇化发展质量不断提高,水资源系统不断优化;河南省城镇化与水资源利用的耦合协调度整体较低,但呈现良好发展态势,由极度失调向弱度耦合协调转变;河南省各市耦合协调等级均有不同程度提高,且存在地区差异,不间断从失调状态转化为耦合协调状态,且等级不断提升;中度、高度耦合主要集中在豫中、豫北,弱度、低度耦合则集中在豫南、豫西和豫东。

基于生态位的安阳市用水结构与产业结构动态演化分析

为促进安阳市水资源利用和社会经济协调发展,采用生态位、生态熵和耦合协调度等模型,系统分析了安阳市用水结构与产业结构的生态位动态演化及其耦合协调状况。结果表明:安阳市工业用水生态位呈现上升趋势且生态熵区域差异明显,农业用水生态位占主导地位且生态熵发展趋势不同,生活用水生态位波动增长而生态熵呈现下降趋势;安阳市第一产业和第二产业生态位波动下降、第三产业生态位持续上升,各县市产业结构生态熵变化趋势各异;安阳市用水结构与产业结构耦合协调度处于失调状态,但发展态势良好,其中农业用水与第一产业、工业用水与第二产业的耦合协调度波动下降,生活用水与第三产业的耦合协调度由严重失调提升为中度失调。

河南省水资源效率综合测度及时空分异

基于DEA模型评价河南省水资源绿色效率、环境效率和经济效率,运用ArcGIS软件分析水资源效率的时空特征,依托GeoDa软件进行相关性分析。结果表明:河南省不同类型水资源效率变化趋势不同,其中水资源经济效率呈现下降趋势,水资源环境效率和绿色效率呈现波动上升趋势;河南省18市水资源效率差距变化趋势不同,其中水资源经济效率差距呈缩小趋势,水资源环境效率和绿色效率差距呈增大趋势,且水资源经济效率明显高于水资源环境效率和绿色效率;河南省水资源经济效率高和中高等级城市、低和中低等级城市各占50%,而水资源环境效率和绿色效率高和中高等级城市、低和中低等级城市则分别占55.6%和44.4%;河南省水资源效率相似的地区存在空间集聚效应,其中水资源经济效率全局空间自相关性呈增强趋势,水资源环境效率和绿色效率全局空间自相关性则呈减弱趋势;河南省水资源经济效率、环境效率和绿色效率低-低集聚地区均为安阳市,经济效率高-高集聚地区为平顶山、许昌、漯河和周口等4市,环境效率高-高集聚地区为平顶山和许昌市,绿色效率高-高集聚地区则为洛阳和许昌市,低-高与高-低集聚地区数都为0。

黄土丘陵区典型人工林的根系分布特征

根系是植物吸收水分和养分的主要器官,发育及分布情况对植物生长具有极其重要的影响。本研究以甘肃省定西市安定区龙滩流域的人工白杨林、油松林以及山杏林为研究对象,分析了3种人工林总根及不同径级的根长、根面积、根生物量密度的垂直分布特征及其与土壤理化性质之间的关系,旨在从根系分布角度比较黄土丘陵区典型人工林之间的生长差异,为该区域植被恢复与评价提供一定的科学依据。研究结果表明:(1)不同径级的根系分布中3种人工林均以细根为主,细根与总根的根长及根面积密度均表现为白杨林>油松林>山杏林,根生物量密度表现为油松林>白杨林>山杏林,而中根与粗根的根长及根面积密度均以油松林为最高。(2)垂直土壤剖面上,3种人工林总根与细根的根长、根面积及根生物量密度整体上呈现出随土壤深度的增加而减少的趋势,而中根与粗根的垂直分布规律并不明显。(3)细根和总根的根长密度、根面积密度、根生物量密度与土壤全碳、全氮、有机碳及含水量均呈极显著正相关关系,中根的根长及根面积密度与土壤全碳、全氮、全磷及有机碳含量呈显著相关关系,粗根的根长及根面积密度与土壤全碳呈显著相关关系,土壤碳氮含量以及含水量的增加与林木根系的生长在一定程度上存在协同效应。

河南省城镇化进程与水资源利用响应关系

为探究城镇化和水资源相互作用机制,构建河南省城镇化与水资源协调发展的综合评价体系;基于综合指数和响应度模型,定量研究了河南省2005-2016年城镇化发展和水资源利用特征及响应关系等。结果表明:河南省城镇化综合发展水平不断提高,2012年前经济城镇化居优势地位,但2012年后呈现社会城镇化>空间城镇化>经济城镇化>人口城镇化的特点;河南省水资源综合利用潜力呈现波动上升趋势,水资源利用效率与水资源管理水平快速提高,且水资源负荷呈缓慢减少趋势,水资源自然禀赋和利用程度呈现波动减少趋势。河南省水资源系统各分量对城镇化的响应存在明显差异,呈现自然禀赋(负相关)>利用程度(负相关)>管理质量(正相关)>利用效率(正相关)>用水负荷(不相关)的特点,在2006年、2008年、2009年、2013年、2015年城镇化发展受到水资源的限制,其余年份则是水资源综合利用和城镇化发展起到了相互的推动作用。因此,河南省应优化水资源管控方式,提高水资源利用效率,挖掘水资源利用潜力,打破水环境约束城镇化局面,促进城镇化与水资源协调、持续发展。

基于水足迹理论的河南省水资源利用评价

基于水足迹理论核算了河南省水资源真实占用量,评价了水足迹的结构、效益及生态安全状况,运用脱钩模型研究了水资源利用与经济增长的关系。结果表明:(1)河南省小麦、玉米等粮食作物虚拟水量较大,棉花、大豆、水果等经济作物的较小;油料、水果和蔬菜等水足迹增长较快,而棉花和薯类的则下降明显。(2)河南省水足迹构成差异明显,其中农业(83.47%)>工业(8.07%)>生活(7.74%)>生态和贸易用水(1.21%)。(3)河南省水足迹总量较为稳定且效益不断提升;水资源自给率处于较高水平,水资源压力和匮乏程度波动下降。(4)河南省水资源利用与经济增长处于协调状态,且呈现波动变化趋势,其中2008年、2009年、2012年、2014年和2015年处于强脱钩优质协调状态,其余年份则为弱脱钩初步协调状态。

中国城市碳排放的空间分布特征研究

城市作为人类经济社会活动集中分布的区域,是重要的碳排放源。本文基于中国2005-2013年各城市的相关数据,利用GIS和空间自相关分析方法研究中国城市的碳排放空间分布特征,得到以下结论:2005-2013年,中国市域碳排放量稳定增加,空间区域差异呈现"高-低-高-低"的态势,同时形成了东北、京津冀、成-渝经济圈、长三角这些高碳排放量集聚区;碳排放强度逐年降低,在空间分布上呈现"西北高,东南低"的特点,单位GDP碳排放存在显著的空间自相关性,在空间上表现出明显的集聚特征。根据研究结果,本文提出了城市碳减排和低碳转型的政策建议。

我国不同区域隐含碳排放流动研究

为了解我国不同区域的隐含碳在产业部门间及同外部区域的流动状况,基于投入产出表及能源消费数据,分别以西部、中部、东南部的甘肃省、河南省、广东省为例,分析了各省的隐含碳排放系数、隐含碳在各部门间的转移状况及同国外的贸易状况。结果表明:①隐含碳排放量由大到小为广东省、河南省、甘肃省,碳排放系数由大到小为甘肃省、河南省、广东省。②3个省份中重工业部门和电力、热力、燃气及水生产和供应业部门均为隐含碳排放最重要的输出部门,轻工业、建筑业和第三产业为输入部门。③对外贸易中,甘肃省为隐含碳净输入区域,河南省、广东省为隐含碳净输出区域,不考虑产业关联情况下,甘肃省、河南省、广东省均为重工业部门隐含碳进口、出口量最大的区域;考虑区域内部产业链关联时,甘肃省、河南省的采矿业部门和电力、热力、燃气及水生产和供应业部门的隐含碳排放输出比例显著提高,表明这2个省份的产品能耗很大程度上来源于这2个部门。广东省隐含碳排放输出最重要的4个部门为交通运输仓储和邮政业部门,采矿业部门,电力、热力、燃气及水生产和供应业部门以及服务业部门,表明其经济发展对资源密集型产业的依赖性较低。

淅川县生态系统服务对土地利用变化的敏感性分析

以河南省南水北调中线水源区淅川县为研究对象,文章基于2010和2016年的Landsat TM遥感图像,采用生态系统服务价值估算法和综合敏感性系数计算法,分析了该区域不同土地利用类型变化下的生态系统服务价值及综合敏感性。结果表明:(1)淅川县土地利用类型面积变化呈"三增三减"趋势,其中,草地面积增加的最多,未利用地面积下降的最少;(2)研究期内,淅川县生态系统服务总价值下降了0.54×108元;在淅川县生态系统服务功能价值构成中,水文调节和废物处理等功能占总价值的比例较大,食物生产和原材料生产功能占的比例较小;(3)生态系统服务价值对土地利用的结构变化和类型转换的敏感程度存在差异,其中对建设用地和林地向其它地类的转换较为敏感,对耕地、草地和水域向其它地类的转换缺乏敏感性。最后,提出了未来有助于淅川县土地可持续利用和生态系统服务价值提升的政策建议。

碳达峰、碳中和与国土空间规划实现机制

"双碳"目标的提出必将推动经济社会的系统性变革,碳要素的约束对新时代的国土空间规划工作提出了新的要求。为此,围绕碳达峰、碳中和与国土空间规划实现机制,5位笔谈专家主要从基于碳治理的国土空间规划过程、面向生物经济发展的土地利用竞争与碳排放机制、多目标下新时代国土空间规划的路径、试点城市绿色低碳发展措施、能源领域碳减排与国土空间维度等方面提出了主要策略,为构建低碳导向的国土空间规划体系提供了重要参考借鉴。

水足迹视角下黄河流域经济作物水土资源匹配格局

水土资源的合理匹配有利于将资源优势转变为经济优势,促进区域农业持续发展。基于水足迹视角,运用水土匹配度、重心迁移模型,结合ArcGIS10.2软件,分析了黄河流域8个省(区)(不包括四川省)不同类型经济作物播种面积及其水足迹,探讨了其水土资源时空匹配格局及重心演化情况。结果表明:谷物等5类经济作物播种面积逐渐上升,豆类等6类经济作物播种面积不断下降,油料播种面积保持相对稳定,且上、中、下游地区存在差异,播种面积呈现东高西低的分布格局;谷物等6类经济作物水足迹波动上升,豆类等6类经济作物水足迹波动下降,且上、中、下游存在差异,水足迹总体呈现增大趋势,呈现东部和中部高、西部低的分布格局;经济作物水土匹配度呈增大趋势,呈现中南部高、北部和西部低的匹配格局;水土匹配度重心轨迹呈现由东北向西南移动的趋势。黄河流域8个省(区)应适当调整经济作物种植结构,减少高耗水经济作物种植;推广节水灌溉技术,改善农业生产条件;发展高效节水农业,实施水系连通工程等,以实现水土资源优化配置和高效利用。

基于水足迹的黄河流域生态补偿标准研究

流域生态补偿机制的建立为黄河流域生态保护与高质量发展提供了重要保障。基于水足迹视角,探讨了黄河流域九省(区)2011-2020年水资源利用情况,确定了生态补偿的主、客体及生态补偿标准。结果表明:黄河流域水足迹整体呈现增长态势,构成比例从大到小依次为农业、工业、生活、出口虚拟水、进口虚拟水足迹和生态水足迹;黄河流域生态补偿标准存在波动变化且为补偿主体,2015年补偿标准最高,为3415.42×10^(8)元,2020年最低,为12.75×10^(8)元,补偿金额年均值为1772.51×10^(8)元。宁夏回族自治区、山西省、河南省和山东省为生态补偿的主体呈上升趋势,补偿金额年均值排名为河南省>山东省>山西省>宁夏回族自治区。四川省是处于较快上升趋势的生态补偿客体,受补偿金额年均值为3060.09×10^(8)元;青海省为较慢上升趋势的生态补偿客体,补偿金额年均值为1340.14×10^(8)元。甘肃省是由生态补偿主体逐渐转变为客体;内蒙古自治区仅在2013年为生态补偿客体,其他年份则为补偿主体;陕西省生态补偿的主、客体身份不断发生变化。黄河流域应发挥区域优势推动农业高质量发展,建立完善的生态补偿机制,通过创新节水技术和提高用水效率等方式缓解水资源需求压力。

温哥华低碳城市建设的政策与实践及对中国的启示

随着低碳观念的深入,低碳城市建设逐渐成为近年来国内外研究的热点领域之一。尽管我国与西方发达国家城市发展的历史和现状、地域空间结构、产业结构、资源禀赋等方面存在一定的差异,但发达国家在城市化进程中的低碳发展政策和实践为我国提供了重要参考。如何将国外城市低碳发展的经验融入到国内城市化的进程中,以中国特色的城市低碳发展战略推动城市转型是一个值得思考的重要现实问题。结合温哥华市在绿色低碳城市方面的政策措施,从城市绿地规划、低碳建筑、低碳交通规划与设计、社区能源规划等方面对温哥华低碳城市建设的实践经验进行总结和剖析;结合我国城市规划和建设中存在的突出问题,从低碳城市顶层设计、差别化的低碳理念、公众参与、土地功能区的适度混合与完善城市交通网络等方面提出未来我国低碳城市建设的主要思路。

河南省水资源“农转非”时空演变及驱动力

运用重心模型与ArcGIS10.2软件,探讨河南省水资源“农转非”时空变化趋势,采用岭回归模型对其驱动因素的效应进行分析。结果表明:河南省水资源“农转非”重心轨迹整体由西南向东北移动,且呈阶段性变化特征;河南省水资源“农转非”程度呈现上升趋势,其中豫中、豫西较高,豫东、豫南、豫北较低;济源等8市“农转非”程度均有所提升,三门峡等7市保持稳定,南阳等3市则有所下降;河南省水资源“农转非”驱动因素的时间效应存在差异,依据驱动因素的正负效应以及变化情况可划分为4种类型,分别对河南省水资源“农转非”具有驱动、约束、调节和不明显的作用;河南省水资源“农转非”驱动因素的空间效应存在差异,不同区域驱动因素作用的差异显著。

黄河流域河南段排污产业集聚与水污染耦合协调研究

为加强黄河流域河南段排污产业集聚对水污染的影响研究,在构建排污产业集聚和水污染系统三级评价指标体系基础上,采用耦合协调发展等模型,综合分析了排污产业集聚、水污染以及二者的耦合协调发展水平和相对发展类型。结果表明:黄河流域河南段8个市排污产业集聚程度差异明显且整体偏低,但年均增长率显著不同;水污染综合评价指数呈波动变化,区域差异明显;黄河流域河南段8个市排污产业集聚与水污染的耦合协调发展在2008、2012、2015和2017年均处于拮抗与磨合并存阶段,2020年则转化为拮抗阶段;相对发展类型由2008年的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ4种类型向2020年的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3种类型转化。研究结果能较好地反映黄河流域河南段排污产业集聚与水污染的耦合协调关系。基于此,应推进现代化产业结构升级,大力实施区域水污染排放总量控制,坚决关停重污染企业,推动经济高质量发展,逐步实现资源节约型、环境友好型社会目标。

河南省耕地利用效益与水资源压力耦合评价

为促进河南省水土资源优化配置和协调发展,构建了水资源压力与耕地利用效益评价体系,运用耦合协调度模型评价二者的耦合关系.结果表明:(1)河南省耕地利用效益发展态势较好但增速不同,水资源压力区域差异较大且整体呈现波动增长趋势.(2)河南省耕地利用效益增长导致水资源压力不断增长,二者具有正相关性,且水资源压力波动幅度相对较大.(3)河南省耕地利用效益与水资源压力耦合度从低水平耦合发展到磨合阶段,耦合协调度则从中度失调发展到低度耦合协调.(4)河南省18市耕地利用效益与水资源压力的耦合协调度均呈增长趋势,但增长幅度不同且区域差异较小.

河南省粮食生产与水资源的时空匹配格局研究

研究区域粮食生产与水资源时空匹配格局,有利于优化水资源配置和保障粮食安全。结合河南省2000-2017年粮食产量等数据,在分析粮食生产和灌溉用水特征的基础上,采用基尼系数和不平衡指数分析二者的时空匹配格局,结果表明:河南省粮食产量呈波动增长趋势,玉米等耐旱作物种植比重持续增加且夏粮产量较高;河南省粮食灌溉用水呈先升后降的趋势且空间差异明显,其中豫南、豫东和豫北灌溉用水不断增加,而豫中和豫西则不断减少;河南省粮食产量与灌溉用水呈现“水量少,产粮多”和“灌水少,产粮多”的状态。从空间格局来看,粮食产量与水资源呈现“东部最优,北部、中部优于西部和南部”的匹配格局,粮食产量与灌溉用水则呈现“北部最优,西部、南部和东部优于中部”的格局,且匹配程度呈增加趋势,水资源量~粮食产量不平衡指数呈减小趋势,农业用水压力逐渐增大。