西北“水三线”生态经济体系与调控模式研究

在黄河流域生态保护和高质量发展以及新时代推进西部大开发形成新格局的战略背景下,地跨黄河流域和内流河流域的西北“水三线”,如何顺应生态本底、资源禀赋和经济社会发展水平,落实2个重大战略,因地制宜构建区域特色的生态经济体系框架及协调发展模式,是当前亟待解决的重大问题。基于已有的生态经济理论成果,遵循“绿水青山就是金山银山”发展理念和“人与自然和谐共生”的系统理念,构建西北“水三线”生态经济体系概念框架,识别体系子系统之间的相互作用关系与作用路径,基于核心理论和基础评价,提出适应西北“水三线”生态经济系的四大发展模式和四大生态经济枢纽区建设,进行生态农业建设布局与农业发展模式总结,明确生态经济枢纽区的城乡统筹发展基本路径。研究认为西北“水三线”生态经济体系概念框架可为建设西北内陆型生态经济枢纽区及其核心模式、实现区域生态-经济协调发展提供关键理论支撑。

基于SD-FLUS模型的宁夏土地利用多情景模拟

土地利用变化会对区域发展及生态环境产生重要影响。通过分析宁夏2005~2020年土地利用变化,综合自上而下的系统动力学(SD)模型和自下而上的未来土地利用模拟(FLUS)模型(SD-FLUS模型),结合国际耦合模式比较计划第6阶段(CMIP6)提出的耦合共享社会经济路线和代表性浓度路线(SSP-RCP)情景,模拟了2035年不同情景下的土地利用变化。结果表明:①SD模型模拟的历史时期各类型土地利用面积误差均小于5%,FLUS模型模拟的2020年土地利用总体精度为93%,Kappa指数为0.90,模型精度和可靠性总体符合要求。②2035年所有情景下的建设用地均呈现增加趋势,增长速率从大到小的情景依次为SSP585情景、SSP245情景、SSP119情景;所有情景下,林地面积增加,水域面积保持稳定,草地面积呈现不同程度的减少;耕地面积在SSP585情景下增加,在SSP245情景下稳定,在SSP119情景下减少。③在SSP119情景下,建设用地扩张的同时,生态用地被挤占的程度最小,该情景兼顾社会经济发展和生态保护两种需求,可以作为宁夏黄河流域生态保护和高质量发展先行先试区的未来土地利用参考模式。

宁夏水土资源适宜性评价及时空分异的影响因子变化规律

[目的]揭示水土资源适宜性多体系综合评价对区域发展的贡献,阐明宁夏地区水土资源协调发展的适宜性演变情况,识别区域水土资源承载能力的影响因子。[方法]通过构建宁夏资源-生态-社会-经济综合评价体系,基于熵权TOPSIS模型、耦合协调度模型及灰色关联度模型,评价了宁夏近20年(2001—2020年)水土资源适宜性动态变化和协调发展水平,并分析影响因子的变化规律。[结果]宁夏水土资源适宜性呈现出从较差持续向好的发展态势,目前为优质水平(0.883);子体系之间的耦合协调程度由2001年的严重失调(0.159)上升至2020年的优质协调(0.946);各子体系中对水土资源适宜性评价的关联度较高的是资源评价体系(0.729)和社会评价体系(0.721)。[结论]子体系之间的协调发展反映出宁夏水土资源适宜性整体呈现向好态势,未来需要更多关注资源和社会体系中的关键因子,合理配置水土资源的开发利用。

基于随机森林模型的茹河流域水沙变化及其影响因素研究

水沙关系不协调已成为制约黄河高质量发展的关键问题,揭示径流量与输沙量变化的主要影响因素,对适应生态经济发展条件下的水土流失治理工作具有指导意义。以茹河流域为研究对象,采用M-K检验和Pettitt检验分析茹河流域1989—2019年水沙变化趋势,运用双累积曲线法定量研究了降雨和人类活动对茹河流域径流量、输沙量变化的贡献率,通过随机森林回归分析探索了影响水沙变化的主控因子。结果表明:(1)茹河流域径流量和输沙量峰值对应情况良好,但在2012年之后径流量和输沙量呈现出明显分异,径流量逐渐增加,输沙量平稳减小。(2)茹河流域径流量突变点为1996年和2003年,输沙量突变点为1996年和2004年,影响期的两个阶段中,人类活动对径流量的贡献率分别为95.95%和77.52%,对输沙量的贡献率分别为78.31%和77.91%。(3)显著影响径流量的因子为农作物播种面积、耕地面积、草地面积和人口密度,显著影响输沙量的因子为植被覆盖度、水利环境投资占比、人口密度和工业总产值。(4)农作物播种面积和耕地面积的变化对径流量的影响均呈显著正相关,草地面积和人口密度对径流量响应关系为显著负相关;植被覆盖度、水利环境投资占比、工业总产值等因子与输沙量呈现出显著负相关关系。人类活动对水沙变化的影响复杂多变,仅在单因子作用情况下对径流量与输沙量的作用易受到限制,现阶段水土流失治理需要结合经济—生态—社会等因素进行综合治理。

黄土丘陵区小流域系统生态经济要素分析——以宁夏隆德县李太平小流域为例

以隆德县李太平小流域为例,对比分析了退化小流域系统恢复重建过程中系统的生态经济要素变化,揭示系统演变趋势。应用能值方法分析了投入产出的动态变化,评价治理的生态经济效果。结果显示:农、林、牧业用地比例由1990年的6·2∶2·0∶1·0变为2003年的1·9∶1·4∶1·0,土地利用及种植结构趋于合理,农业产值所占比重由79·6%下降为54·8%,林业、牧业、副业产值比例分别由9·6%、9·6%、1·1%上升为22·7%、15·1%、7·4%,收入多样性指数也呈增加趋势,显示了流域收入构成的多元化,有利于生态经济系统的稳定。同时,恩格尔系数减小,表明人民生活水平日益提高。基于能值的流域生态经济系统投入产出效率动态研究结果表明在调整后的土地利用格局及种植结构下,净能值产出率由1990年的2·5增长到2003年的3·41,资源利用效率逐年提高,环境负荷率在1990、1995和2003年分别为2·55、2·44和2·11,呈减小趋势,能值持续性指数从1990年的0·98增加到2003年的1·62,经济与生态环境的协调性不断提高。研究结果表明该治理模式是成功的。

黄土丘陵区县南沟流域生态恢复的生态经济耦合过程及可持续性分析

生态恢复不但是自然和技术过程,更重要的是经济过程,生态经济耦合是生态恢复成败及能否持续的关键。综合应用经济学、能值和生态足迹分析工具,系统研究了黄土丘陵区县南沟流域生态恢复过程中的生态经济系统演变过程及其特征,旨在探索生态可持续的经济社会发展机制。结果表明,2000～2005年流域产业结构及其多样性显著改善,生产力显著提高并跨越低水平进入高水平发展阶段,农民的生活状况已经由温饱逐步迈向小康水平。基于能值的生态经济耦合分析结果显示2002～2005年流域环境负载率(ELR)下降,持续性指数(ESI)增加。生态足迹结果显示流域2000年和2005年的生态盈余分别为0.03hm2和0.239hm2,新指标万元产值生态足迹(EFprod)分别为53.5hm2/万$和33.6hm2/万$,生态压力指数(EFPI)分别为0.980和0.838,流域处于弱可持续状态。上述结果显示生态恢复提高了流域资源利用和转换效率,环境负载率下降,人类经济活动对生态生产性有效空间的占用减少,可持续性提高。研究结果表明生态恢复是黄土丘陵区实现生态经济良性耦合、协调发展的基本途径。

中国黄土丘陵区水土保持与生态恢复模式(英文)

以水土流失为主要特征的生态退化是黄土丘陵区最突出的生态经济问题,水土保持和生态恢复是解决这种问题的关键所在,因而探索与当地的社会经济和环境条件相适应的水土保持和生态恢复模式是非常重要的。本文以8个小流域以及延安中尺度水土保持与生态恢复试验示范区为基础,回顾了黄土丘陵区的水土保持与生态恢复研究和实践。为了评价这些试验示范模式的环境与社会经济效应,采用了参与式评估方法研究了这些模式的有效性。结果显示不同尺度的水土保持和生态恢复在当地的经济发展和环境改良中扮演了非常主要的角色,也为未来黄土高原生态可持续的经济发展模式提供了一个全新视角。同时,本文有助于增强这种共识,即随着社会经济条件的改善,生态重建是能够扭转当前生态持续退化的现状而实现可持续性的。

基于虚拟水的小流域综合治理水资源响应

为揭示小流域水土流失综合治理的水资源基本响应,借鉴虚拟水思想,对比分析了马家沟流域1999年和2007年的农产品生产性和消费性虚拟水量及其结构。结果表明:2007年该流域主要农作物和畜产品单位质量虚拟水含量较1999年大都有不同程度的下降,农牧生产性虚拟水量2007年较1999年上升了5.42%,消费性虚拟水量下降了1.29%,虚拟水净输出增加了10.56%。尽管单位质量农畜产品虚拟水含量有所下降,但虚拟水的净输出仍然可能加剧流域水资源短缺,不利于生态恢复。因此,应在流域内生产水资源消耗较低的作物和畜产品,并要充分利用流域内的地表径流量。

陕北生态脆弱区小尺度生态恢复响应

为了评估陕北生态脆弱区生态恢复的生态经济效果,该文以陕北安塞县县南沟小流域为例,应用经济、能值和生态足迹分析方法,系统研究了流域生态恢复过程中生态与经济过程的演变,旨在揭示生态恢复的响应机制,探讨小尺度下经济可持续的生态恢复模式。研究结果表明,2000-2005年流域产业结构及其多样性显著改善。能值分析结果表明2002-2005年流域资源输入结构有所改善,能值转换率呈下降趋势表明系统生产效率在提高,可持续性指数增加。生态足迹计算结果显示流域2000年和2005年的生态盈余分别为0.03hm2和0.239hm2,生态压力指数(IEFP)分别为0.980和0.838,生态压力减小,生态经济系统具备可持续发展条件。每万元产值生态足迹(EFprod)2000年和2005年分别为53.5hm2和33.6hm2,单位生态足迹能值(EMEF)2002年和2005年分别为1.93×1012sej/hm2和2.00×1012sej/hm2,这两个生态经济综合指标的变化表明资源的经济利用效率和集约化程度在逐步改善。上述结果显示生态恢复提高了流域资源利用和转换效率,环境负载率下降,经济活动对生态生产性空间的占用减少,可持续性潜力增强。研究结果表明生态恢复是陕北生态脆弱区实现生态经济良性耦合、协调发展的基本途径。

黄土高原生态经济建设若干问题

以水土流失为基本特征的生态退化严重制约着黄土高原的社会经济发展,重建及恢复生态系统是新时期黄土高原地区的主要战略目标之一。本文在分析以往黄土高原生态建设成果的基础上,从生态经济学角度解读黄土高原生态退化的社会经济原因,分析生态—经济相互作用的机理,并探讨了该区域生态经济建设的主要目标及途径。

黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复的经济特征分析

本文以黄土丘陵区纸坊沟流域为研究对象,从生态与经济协调发展的角度,分析了流域实施生态恢复试验示范建设以来经济特征的变化,评价其经济效应。结果表明:生态恢复使流域产业香农多样性指数大于1,显示产业结构得到优化;1998—2005年间综合生产力水平实现了由低到高的跨越,并且与产业香农多样性指数呈正相关;2005年恩格尔系数为0.45,基尼系数为0.22,Sen和FGT(α=2)贫困指数分别为0.2和0.17,表明生态恢复明显改善了当地农民的生活水平。

黄土丘陵区小流域综合治理生态经济过程分析——以宁夏隆德县李太平小流域为例

从生态经济系统分析角度出发,对小流域生态经济结构及其演变进行分析,以期评价小流域生态经济效益。对比分析了小流域生态经济系统土地利用结构及其适宜性、产业结构、消耗结构和饲料生产平衡,利用线性模型对土地利用结构进行了优化模拟,采用描述生态系统稳定性的多样性指数描述流域经济系统稳定性,并用静态和动态模型对治理经济效果进行评价。流域农、林、牧用地比例由1990年的6．2:2．0:1．0变为2003年的1．9:1．4:1．0;农业产值所占比重由79．6％下降为54．8％;林业、牧业、副业产值比例分别由9．6％、9．6％、1．1％上升为22．7％、 15．1％、7．4％。收入多样性指数呈增加趋势,消耗结构趋向合理,饲料供需平衡,经济评价中各指标均显示经济效益显著,表明生态经济结构明显有利于生态经济系统的进展演变,流域生态经济结构趋于稳定,生态经济效益显著。

陕北黄土丘陵区燕沟小流域综合治理的经济响应

以陕北黄土丘陵区燕沟小流域为对象,采用农村社会调查和统计资料相结合的方法,分析小流域水土保持和退耕还林(草)工程建设以来流域经济特征的变化,阐明小流域综合治理对农村发展的主要影响。结果显示,流域农村各业产值和农民人均纯收入(1990年不变价)分别由2000年的803万元和1230元提高到2005年的1069万元和1855元,表征产业结构多样性的香农指数也相应的由1.110增加到1.126。恩格尔系数、基尼系数和贫困指数等计算结果表明流域农民生活状况和收入分配明显得到改善。研究表明通过积极的土地利用和农村产业调整,基本上建立了适合于流域土地利用结构和自然特点的特色产业链条,产业结构也由原来单一的种植业向多元化产业结构演变,小流域综合治理使流域社会经济发展水平得到了整体提升。

陕北小流域退耕农户剖面特征的土地利用决策响应

采用基于GIS的空间分析、数理统计(Mathematical Statistics)与Multi-logistic回归模型相结合的方法(GMM),探讨退耕前后陕北燕沟流域土地利用及其关键的社会经济驱动因素的变化,揭示农村劳动力转移在土地利用决策中的重要性,了解农村土地利用变化的驱动机制。结果表明:(1)1990—2013年,流域土地利用变化特征总体上与延安市的土地利用变化趋势一致,即坡耕地减少和林草地增加显著;(2)1990—2001年,农业劳动力转移对农户土地利用决策的影响不明显,农户家庭基本特征与资源禀赋等对农户土地利用决策的影响显著。2001—2013年,劳动力转移和交通条件对农户土地利用决策有显著影响,退耕还林政策对农村劳动力的再分配产生了较大影响。

不同植被恢复模式对黄土丘陵区侵蚀土壤微生物量的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤微生物量的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复30年植被长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为参照,分析了植被恢复过程中土壤微生物量、呼吸强度、代谢熵及理化性质的演变特征。结果表明,侵蚀环境下植被恢复后土壤微生物量碳、氮、磷显著增加,增幅分别为109.01%～144.22%、34.17%～117.09%和31.79%～79.94%,微生物呼吸强度增加26.78%～87.59%,代谢熵降低57.45%～77.49%,微生物量的增大和活性增强进一步促进了土壤性状的改善。相关性分析结果显示微生物量碳、磷、呼吸强度与土壤养分相关性极为密切,显然,土壤微生物量可以作为评价土壤质量的生物学指标。不同植被恢复模式对土壤质量改善作用不同,总体来说混交林作用效果最好,刺槐和柠条纯林次之,荒草地和油松纯林较差,在人工促进生态恢复过程中应持以混交林为主,纯林为辅的原则。

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤含水率的影响

在干旱半干旱地区,土壤含水率是影响作物生长和植被恢复的重要因子。采用土钻法对黄土丘陵区典型流域不同土地利用方式下土壤含水率进行了比较。结果表明,农田土壤含水率显著较高,这与农田坡度较小及梯田建设有关,还与农作物蒸腾耗水相对较小有关。林地、灌木地和草地土壤含水率相对较低,且相互间无显著差别。黄土丘陵区土壤含水率主要受坡度和土壤稳定入渗速率的影响。但草地土壤含水率还与坡向及年生物量有关。土壤水分分布格局与该区土层深厚, 地下水埋藏较深,土壤水分收入主要受降雨的补给有关。因此,该区农田建设应在坡度较小(<10°)的地形上进行,并优先考虑梯田。坡度较大的地方应以天然灌木和草本群落的保育为主。人工乔灌林只适宜在沟道等水分条件较好的地方种植。

黄土丘陵区3种退耕灌木林生态系统碳密度的对比研究

【目的】比较宁夏隆德县3种灌木林生态系统的固碳能力，以便选择和发展固碳能力较强的灌木种。【方法】在宁夏隆德县退耕还林实施区，选择7年生沙棘（Hippophaerhamnoides）、柠条（Caraganakorshinskii）和山毛桃（Prunusdavidiana）灌木林，设置样地，测算灌木层、草本层的生物量，并取0～100cm土层土样，测定不同土层土壤体积质量，计算灌木层、草本层和土壤层的碳密度，分析3种灌木林各组分及土壤碳密度的变化。【结果】沙棘、柠条、山毛桃灌木林生态系统碳密度分别为63．29，52．82和77．78t／hm2，其碳密度的空间分布格局基本一致，即土壤层碳密度所占比例最大，分别为88．56％，87．79％和87．44％；其次为灌木层，所占比例分别为10．18％，11．25％和12．16％；草本层所占比例最小，分别为1．26％，0．97％和0．40％。在0～100cm土层，土壤层碳密度随着土层深度的增加总体呈下降趋势，且山毛桃林土壤层碳密度（68．Olt／hm2）明显高于沙棘林（56．05t／hm2）和柠条林（46．37t／hm2）。【结论】与沙棘、柠条相比，山毛桃是一个固碳能力较强的灌木种，适度发展山毛桃在一定程度上有利于固定更多的碳。

陕北黄土丘陵区退耕地植物群落演替特征

为了解黄土丘陵区侵蚀地貌退耕地植物群落演替模式及其基本特征,以陕北安塞纸坊沟流域的20块不同年限退耕地和荒坡为研究对象,采用空间代替时间序列的方法进行植物群落的调查和演替特征的分析。结果表明:退耕地植物群落大致经历了茵陈蒿群落—杂类草—狗尾草群落—长芒草群落—铁杆蒿群落—茭蒿群落的演替过程。植物群落的Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均表现出随演替进行而上升的变化规律,但上升的速率各异;演替前期和中期的群落基本上属于对数级数分布,说明该阶段的物种组成主要是生态位预占模式起作用,演替后期的群落属于对数正态分布,可能是生态位预占、周围繁殖体的侵入压力、种间竞争和其他因素共同作用的结果;群落盖度变化与演替时间符合二次函数变化规律。

黄土丘陵区县南沟流域生态恢复的生态经济耦合评价

【目的】探索一套简单、易于操作的小尺度生态经济耦合效应指标体系及其评价方法模型。【方法】基于生态经济协调理论,在继承传统指标的基础上,引用了2个创新性指标——能值可持续性指数(ESI)和生态压力指数(EFPI),应用模糊综合评价方法对县南沟流域生态恢复的生态经济耦合进行评价。【结果】县南沟"农-经济林果型"生态恢复模式的生态经济处于基本协调状态。【结论】"农-经济林果型"模式有效地改善了流域生态条件,促进了经济发展,产生了生态经济耦合效应。

落地石油量对黄土丘陵区撂荒草地植物群落的影响

为定量反映落地原油对草地植物群落的影响,选择黄土丘陵区撂荒草地进行野外石油污染模拟试验。试验共设5个处理水平,4个重复,周期为11个月。结果表明:随着浇油量的增加,石油对群落的影响逐渐增大,表现为群落的返青时间推迟,返青系数下降,返青系数与浇油厚度呈极显著负相关;浇油厚度为4.3和5.8 mm时,群落盖度降低、植株数减少且在整个生长季增加缓慢,群落物种丰富度指数和Shannon-wiener多样性指数显著低于对照组;不同种群对石油污染的响应不同,达乌里胡枝子(Lespedeza daurica (Laxm.) Schindl.)和阿尔泰狗哇花(Heteropappus altaicus (Willd.) Novopokr.)8月生长系数有相似趋势,都在1.4 mm浇油厚度时达到最大值0.697和0.612,随着浇油厚度的继续增加,二者的生长系数迅速下降;冰草(Agropyron cristatum (L.) Gaertn.)8月生长系数与浇油厚度呈显著负相关。