城市用地扩张和经济发展的协整性与因果关系分析——以河南省为例

城市发展是一个长期、复杂的过程,城市化过程往往具有阶段性,主要通过城市扩张与经济发展表现出来。基于生态位理论,结合库兹涅茨曲线、协整检验及Granger因果分析和脱钩关系等方法对2004—2015年河南省18个地级市城市用地扩张与经济发展的协整性与因果关系进行分析。结果表明:(1)河南省城市生态位呈核心-边缘趋势向外围扩展;(2)除平顶山市、安阳市、濮阳市和南阳市的城市用地扩张与经济发展关系不明显外,其余城市均呈"U"型或倒"U"型的库兹涅茨曲线关系;(3)河南省城市用地扩张与经济发展间的协调性在一定程度上受社会体制、政府政策、决策等的影响;(4)河南省18个地市均不存在衰弱性脱钩现象,除2015年的许昌外其余城市的城市用地扩张与经济发展间均不存在弱复钩现象。

耕地生产力与粮食安全耦合关系与趋势分析——以河南省为例

粮食是社会经济发展的重要保障。运用耕地、粮食安全测度模型对2005~2014年河南省粮食安全状况进行评估。结果表明:(1)2005~2014年,农民种粮积极性上升10%,耕地压力指数下降71%,农民经济收益上升13%,耕地重心向西南移动。(2)不同指标对耕地生产力的贡献率具有差异性。2005~2009年粮种比对耕地生产力的贡献率最大,2010~2014年贡献率发生转移,粮食播种面积单位产量对耕地生产力的贡献率最大;10 a间,粮种比的贡献(69.77%)相对粮食单产的贡献(39.28%)更能促进河南省耕地生产力的提高。(3)耕地压力受到自然、社会等多方面因素影响。各指标间相关关系较强,种粮积极性与农民耕地保护能力的二者呈现负相关关系。

基于循环经济视角的河南省耕地利用集约度时空差异研究

提高耕地集约利用水平是保障我国粮食安全的重要途径.以粮食大省——河南省为样区,基于循环经济理念构建包含投入强度、重复利用、综合效益、持续状态等4个准则层的耕地集约利用评价指标体系,采用熵值法、变异系数法、协调度评价模型等方法对1994 ～2012年河南省耕地利用集约度进行时间序列评价,采用聚类分析法分析河南省耕地集约利用水平的空间差异特征,为河南省粮食安全和耕地集约节约利用提供依据.结果表明:(1) 1994～2012年间,河南省耕地利用集约度总体呈上升趋势,但2003年下降.(2)耕地投入强度、重复利用、综合效益、持续状态呈增长态势.但耕地持续状态增长较为波动.(3)河南省耕地利用协调度比较协调,总体处于平稳波动状态,1994～2002年耕地利用协调度呈波动上升趋势,2002～2012年呈波动下降趋势.(4) 1994～2012年河南省各地级市耕地集约利用水平呈上升趋势,并且具有明显的区域性差异.河南省西部地区耕地集约利用水平相对较低.

基于Thornthwaite Memorial模型的近54年河南省农业气候生产力时空变化特征分析

利用河南省1961—2014年近54年的19个气象站逐月逐日气象资料,基于Arc GIS 10.1软件平台,采用气候倾向率、反距离加权插值(简称IDW)、Mann-Kendall检验等方法对降水和气温的时空变化进行分析;同时运用Thornthwaite Memorial模型对农业气候生产力时空特征进行研究,利用SPSS软件分析农业气候生产力对降水量和气温的敏感性。结果表明:(1)河南省近54年的降水量呈波动减少态势,减少幅度为8.92 mm/10年;河南省大部分地区的降水倾向率是负值,主要分布在豫东、豫南和豫北地区;(2)河南省近54年的气温整体呈上升趋势,上升速率为0.157℃/10年,纬度较低的南部地区气温较高,气温较低的地区主要在西部山区,且气温倾向率均为正值;(3)河南省近54年的农业气候生产力总体上呈微弱的上升趋势,农业气候生产力距平变化明显,正距平年份比负距平年份多,呈现由南向北递减的特征,南部农业气候生产力较大,西部的农业气候生产力较小,但大部分地区的农业气候生产力呈下降趋势,豫东和豫南地区农业气候生产力上升速率较快,豫西和豫北地区的则下降;(4)河南省农业气候生产力与降水量相关性显著,但与气温的相关性不显著,气候生产力受降水和气温的双重影响,降水量是影响农业气候生产力的主导因素,气候变暖对气候生产力的提高是有利的。随着降水量的逐渐减小,气温的逐渐增加,对农业气候生产力的影响也在进一步加大,要合理利用水资源,兴修水利来保障农业用水,加强稳固河南省在全国的农业地位。

基于生态效率的城市绿色高质量发展评价研究

城市是经济社会发展的重要载体,科学测度城市的绿色高质量发展水平对于推进国家高质量发展具有重大而紧迫的现实意义。本文将环境投入产出分析与数据包络分析相结合,构建了包含二氧化碳、氨氮和氮氧化物三类主要环境负荷的城市全产业部门生态效率评价模型,并以厦门市为例开展实证研究。研究表明,生产视角下,厦门市24个产业部门中“电力、热力的生产和供应业”“农业”“交通运输、仓储和邮政业”分别是最大的二氧化碳、氨氮和氮氧化物排放部门;消费视角下,“农业”的氨氮排放量最高,“通信设备、计算机和其他电子设备业”的二氧化碳和氮氧化物排放量最高。厦门市24个部门在生产和消费视角下的生态效率均值分别为0.54和0.51,其中第一产业的生态效率最高,第二产业的生态效率最低,第三产业在生产视角下的生态效率高于消费视角。建议综合生产与消费视角的分析结果,统筹推进重点产业部门减污降碳,持续推动产业结构优化升级和生态效率提升,促进城市绿色高质量发展。

区域耕地复种指数时空差异测算及可挖掘潜力分析——以中原经济区为例

耕地复种指数是反映耕地利用程度的指标,分析中原经济区耕地复种指数时空差异及可挖掘潜力对发展农业生产、保障粮食安全具有重要作用。借助ArcGIS 10. 1和Stata 14. 0软件,运用区域差异度量模型、复种潜力指数和空间自相关模型对2005—2014年中原经济区复种指数时空差异和驱动力以及可挖掘复种潜力指数的空间分布特征进行研究。主要结论如下:(1)2005—2014年中原经济区复种指数整体呈现波动下降的趋势,在空间尺度上,耕地复种指数以安徽地区最高,河南地区次之,山西地区最低;而复种指数增长最快的是山东地区,复种指数年均增长率为5. 55%,河南地区耕地复种指数所下降,其复种指数年均下降率为0. 65%,安徽地区、河北地区和山西地区耕地复种指数变化较为平稳;(2)自然环境因素对耕地复种指数及复种潜力指数均起着重要的作用,可挖掘复种潜力指数呈现出西北部可挖掘性高,而中部、东南部地区可开发利用程度小的趋势;(3)中原经济区县域可挖掘复种潜力指数表现为空间上的正相关关系和强烈的集聚效应;(4)中原经济区的产业非农化比重和人口非农化比重对耕地复种指数产生负向作用,人均家庭纯收入、农业政策和人均经营性耕地面积对耕地复种指数产生正向作用。依据区域耕地复种指数时空差异和可挖掘潜力的特点,制定相关政策,从而提高区域耕地复种指数,保障区域粮食安全。

“一带一路”沿线地区NO2浓度时空变化特征及其驱动因素

探寻"一带一路"沿线国家在城镇化进程中的大气污染时空变化及其驱动机制,对于打造绿色"一带一路"、实现区域可持续发展具有重要意义。基于2005—2015年"一带一路"地区的二氧化氮(NO2)柱浓度数据,分析了沿线74个国家NO2浓度的时空变化特征,建立了广泛意义上的城镇化综合测度指标体系,结合空间计量模型从自然和社会经济维度揭示了"一带一路"地区NO2浓度的主要驱动因素。结果表明:(1)2005—2015年,"一带一路"地区NO2浓度年均值波动变化,并呈现高低纬度低、中纬度高的空间分布特征;(2)人口城镇化和土地城镇化水平不断提升,并呈现西南高、东北低的空间分布格局;(3)经济增长、汽车保有量增加和土地城镇化是导致"一带一路"地区NO2浓度上升的主要驱动因素,扩大森林覆盖率则可显著抑制NO2浓度增加。研究表明,转变经济发展方式,适度调控汽车保有量和城市建设用地增速,建立和完善"一带一路"沿线国家大气污染协同治理机制,是推动共建绿色丝绸之路的重要措施。

农田生态系统碳足迹时空变化——以河南省为例

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,起着碳源和碳汇的双重作用,对维持整个生态系统碳平衡具有重要意义.本文基于Arc GIS 10.1、SPSS 20.0、Sigmaplot 12.5等分析平台,以农田生态系统为研究对象,构建农田生态系统碳足迹模型,分析2005—2014年河南省农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹及三者之间的关系.结果表明:2005—2014年,研究区碳排放年平均增长率为2.7%,其中因化肥施用引起的碳排放量占总碳排放量的比例最高,占66.2%,且化肥的使用强度为890.38 kg·hm^(-2),远高于发达国家公认的安全警戒线225kg·hm^(-2).河南省农田生态系统的碳总储量整体呈逐年上升趋势,其中,小麦的碳吸收比例最高,占总吸收量的60%,水稻的碳吸收增速最快,为7.9%.河南省农田生态系统存在碳生态盈余,且农田生态系统碳足迹总体呈现不断增加趋势,农田生态系统碳足迹占同期生产性土地面积(耕地)的平均比例为5.7%.研究区碳排放、碳吸收、碳足迹的空间变化较为一致,均呈现东南多、西北少的空间分布规律,且地区差异及变化幅度差异较大是三者的最主要外部特征.

黄河下游开封段引黄灌区小麦中重金属污染特征及健康风险评价

为探究引黄灌区小麦对人体健康的影响,以黄河下游引黄灌区开封段为研究区,对其中水稻乡、柳园口乡、西郊乡和北郊乡的小麦进行采样调查,采用内梅罗综合指数法、健康风险评价模型对研究区小麦重金属污染状况及其对成人和儿童的健康风险进行评价.结果表明,研究区小麦籽粒中Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg平均含量分别为0.034、0.428、0.279、5.363、29.605、0.305和0.003 mg·kg^(-1).除Pb和Zn外,其他重金属均未超出国家食品卫生标准限制值.研究区小麦籽粒中Pb和Zn的污染指数大于1,Cd、Cr、Cu、Ni和Hg的污染指数均小于1,小麦综合污染指数为1.985>1,各乡区小麦的综合污染指数介于1.116~1.847之间.非致癌重金属(Pb、Cu、Zn、Hg)对成人和儿童的健康风险指数分别为1.055 8和0.545 0;致癌重金属(Cd、Cr、Ni)对成人和儿童的健康风险指数均值均高于USEPA推荐的最大可接受风险水平1×10-4,可能存在引发癌症的风险.

宿鸭湖沉积物重金属空间分布及潜在生态风险评价

为了研究宿鸭湖沉积物中重金属的污染状况,采集了宿鸭湖湖心、中围和外围这3个位置的沉积物,对沉积物中重金属Cu、Cd、Cr、Zn、Pb、Ni的含量进行测定,运用地积累指数法和潜在生态风险指数法对研究区的重金属含量特征和污染状况进行分析,并采用克里格法和相关性分析对重金属的分布规律和相互关系进行评价.结果表明:(1)就平均值而言,最大的是Zn达112.87 mg·kg^(-1),其次是Cr,平均值最小的Cd仅为0.41 mg·kg^(-1).除Cd和Cr之外,Cu、Zn、Pb和Ni的变异系数相对较小,在24%~31%之间,属于中度变异程度.Cd和Cr的变异系数分别为50.41%和41.92%,空间分异明显,说明其可能受到外界的影响更为显著;(2)重金属Cu、Cd、Cr、Zn、Pb和Ni之间具有很强的线性关系,存在显著的正相关性,且6种重金属具有一定的同源特征,有着共同的外源输入;(3)研究区主要的污染元素为Cd、Cr和Zn,污染程度相对比较严重,且范围广泛,其中,Cd的污染程度最为严重,整体的污染水平为中度等级,且在部分样点区的污染程度达至重度污染,Cr、Zn、Pb的污染状况相对比较轻缓,属于轻度污染等级,且Cu、Pb和Ni的整体状况较好,不存在生态风险;(4)就整体而言,宿鸭湖东北部污染程度较轻,西南的污染程度相对比较严重,呈现出明显的西南向东北递减的空间分布特征,位于库区外围的西南方向,各样点的各重金属含量均较高,而外围的东北部,是低含量重金属的聚集区,Cu、Cr、Zn、Ni为无污染状态.

1982—2015年昼夜不对称增温下中国自然植被动态响应及差异

全球气候变暖对自然植被生长发育的影响已成为当今世界关注的重要问题.以1982—2015年植被归一化指数、白天温度(T_(max))、夜间温度(T_(min))、降水量、高程为基础数据,对中国42种自然植被的昼夜增温响应进行研究.结果表明:研究区昼夜增温显著,且不对称性明显,夜间增温速率约为白天温度增速的1.6倍;T_(min)的升高相比T_(max)更利于植被生长,与T_(min)呈正向作用的植被类型占比高出T_(max),且二者存在显著的空间差异;与T_(max)呈正相关作用的植被中亚热带植被占85.7%,而温带高寒、山地、荒漠植被对T_(min)的响应较为明显.T_(min)的升高不利于高海拔地区植被生长发育,而T_(max)则与之相反;植被生长发育与T_(max)、T_(min)的相关性大小分别为:草原>草甸>针叶林>荒漠植被>阔叶林;草甸>荒漠植被>阔叶林>草原>针叶林.

“一带一路”沿线国家可持续发展综合评估及分区管控

联合国《2030年可持续发展议程》为全球实现社会-经济-环境协调发展提供了行动方案.通过构建多区域投入产出模型,测算了"一带一路"沿线65个国家的环境足迹,并与基于行星边界分配的承载端相结合,评估了各国在水资源利用、土地利用、碳排放、氮排放和磷排放方面的环境可持续性.进一步测度了各国的可持续发展目标(sustainable development goals,SDGs)实现进程,运用空间计量模型揭示了环境可持续性与社会经济SDGs之间的权衡与协同关系,在此基础上对"一带一路"地区的可持续发展分区管控策略进行了探讨.结果表明:多数国家的土地、碳、氮、磷足迹均已超过其对应环境边界,"一带一路"地区的环境可持续性呈现显著的空间自相关性;减贫、健康等涉及人类基本生存问题的SDGs实现程度较高,而经济增长、可持续生产和消费等SDGs则亟待突破;与环境可持续性呈现协同关系的SDGs应作为社会经济发展的优先目标,而呈权衡关系的SDGs则要防范其实现过程中可能产生的生态环境风险;根据各国的环境可持续性和SDGs实现情况,识别了绿色先行、重点开发、绿色转型和风险防控四类可持续发展分区类型.

多尺度、多视角下的中原经济区土地资源承载力时空变化分析

为研究2005-2013年中原经济区人口分布的土地资源承载力,中原经济区发展过程中人口分布与土地资源的关系,基于人粮关系和人地关系理论,利用大尺度全区域、中尺度市级单位、小尺度县级单位等相关数据,运用土地资源承载指数、土地资源限制度模型,对中原经济区不同尺度区域的土地资源承载力进行时空变化分析.结果表明:(1)2005-2013年,全区范围内的土地资源承载力稳步提高;(2)中尺度城市范围内则呈现西部人口分布土地资源限制度较高,东部限制度较低的规律,其主要原因在于西部地区的自然环境及所处经济中心地区,东部地区则处于第一产业发达的黄淮海平原地区,粮食产量增速高于人口增速;(3)小尺度县级范围内市辖区人口分布稠密,土地资源限制度高,但整体限制度呈降低趋势.

耕地集约利用的变化、态势与驱动力分析——以河南省为例

以河南省为例,从影响农户耕地行为的各种相关因素出发,运用综合指数评价法、主成分分析法、聚类分析法和ArcGIS和因子分析法,构建耕地集约利用指标体系和耕地集约利用驱动力模型,以2004-2013年为研究期间,对河南省耕地利用时空变化格局及驱动因子进行分析.研究结果表明:(1)2004-2013年河南省耕地集约利用度整体提高.(2)河南省耕地集约利用度空间差异显著,整体呈现东北高西南低的特点.(3)社会经济因素是耕地集约利用的主要驱动因子,自然环境因素、耕作制度因素次之.

博台线作为中国区域发展均衡线的佐证分析--以城市温室气体排放为例

国际政治经济形势正在发生深刻变化,实现区域协调均衡发展对于形成以国内大循环为主的新发展格局至关重要。方创琳于2020年2月提出垂直于胡焕庸线的博台线可以表征中国区域发展的均衡格局。本文通过对中国338个地级市的温室气体排放水平进行分析,旨在论证博台线作为中国区域发展均衡线的合理性和可能性。结果显示:(1)2015年二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))、氧化亚氮(N_(2)O)和含氟温室气体总量以博台线为界呈南北对称的空间分布格局,且博台线两侧各类温室气体的排放强度和人均排放量分布基本均衡,各产业部门CO_(2)排放强度和人均排放量的区域差异均较小;(2)博台线西南半壁和东北半壁内各类温室气体排放在GDP和人口维度上总体呈均衡分布态势,且各部门CO_(2)排放强度和人均排放量的空间分布也较为均衡。总体而言,博台线两侧表征人类活动强度的温室气体排放水平较为均衡,一定程度上反映出其作为中国区域发展战略均衡线的科学性与合理性。

可持续发展目标实现进程中的环境效应分析——以“一带一路”沿线国家为例

联合国可持续发展目标(SDGs)为世界各国实现经济社会与生态环境协调发展提供了行动纲领。精准评估“一带一路”沿线国家经济社会SDGs的实现进程对区域环境足迹的影响,可为加快推动绿色“一带一路”建设、促进区域可持续发展提供政策参考。2000—2015年,“一带一路”沿线国家水、土地、碳、氮、磷足迹的总量和人均量均呈先增长后下降的变化趋势,在全球供应链中是虚拟水和土地与隐含碳、氮和磷的出口者。对环境足迹产生协同效应的SDGs可以作为经济社会发展的优先目标;而对环境足迹产生权衡效应的SDGs,则要防范其实现进程中可能产生的环境风险。此外,对于空间溢出效应表现为显著权衡的SDGs指标,应尽可能规避他国经济社会发展对本国生态环境的不利影响;反之,则可作为未来区域合作治理的重点方向。