历史时期人类活动对环境影响强度的定量研究

本文通过对河西走廊人口和耕地面积的重建和经济史相关研究成果,利用人类活动对环境影响公式I=PAT,定量重建了河西走廊地区历史时期人类活动对环境影响强度。重建结果显示,可将近2000年以来河西走廊地区的人类活动划分为三个主要阶段,即清代中期以前、清代中期至民国、新中国成立以来。标准化后的环境影响值2千年来平均为6.20,清代中期以前平均为2.79,清代中期以来达到22.50,而近50年来为69.70。

云南九大高原湖泊流域人类活动强度对水质的多尺度影响

人类活动强度的空间异质性是理解区域人地关系和生态环境效应的基础。基于云南九大高原湖泊流域2020年土地利用数据,构建不同景观类型的人类影响强度系数,运用GIS空间分析量化流域人类活动强度与空间分异,探讨人类活动强度对水质的影响。结果表明:人类活动强度总体特征由高到低依次是杞麓湖(4.83)、星云湖(4.71)、滇池(4.19)、阳宗海(4.11)、抚仙湖(4.03)、异龙湖(4.01)、程海(3.93)、洱海(3.88)和泸沽湖(2.96)。人类活动强度指数(HAI)在流域尺度、坝区尺度、湖岸尺度的空间分异特征明显,每个流域都受到高强度人类活动影响,最大值出现在坝区,滇池、杞麓湖岸线存在完全开发的区域。人类活动强度随海拔和坡度增高而下降,高强度区集中在地势低平的湖泊周围。湖泊营养状态指数与流域尺度和坝区尺度高强度区呈显著正相关,这些区域应作为景观优化和管理的重点;与岸线尺度低强度区呈显著负相关,有必要减少湖滨带人类活动。综合考虑流域地形地貌-人类活动强度-水质的级联效应,应从不同空间尺度对各景观要素与过程管控。鉴于人类活动强度对水质的影响,可把湖泊管理分为预防型、保护型、治理型。

长株潭城市群生态绿心地区人类活动强度空间分异特征与影响因素研究

人类活动既是促进自然保护地社会经济发展的主要动力,又是自然保护地生态质量下降与生态功能丧失的重要驱动因素。深入研究自然保护地人类活动强度空间分异特征,阐明其驱动因素对实现自然保护地有效规划管理具有重要意义。本文以长株潭城市群生态绿心地区为例,采用建设用地当量系数折算方法量化人类活动强度,揭示其空间分异特征,从自然环境和社会经济两方面阐明人类活动强度空间异质性的驱动因素。结果显示:(1)长株潭城市群生态绿心地区人类活动强度空间差异明显,呈现“西高中低”的格局。(2)交通便利性、用地混合度、植被覆盖度是影响该区域人类活动强度的主要因素。本研究结果可为长株潭城市群生态绿心地区国土资源可持续发展规划与管理提供科学依据。

塔里木河流域土地利用及人类活动强度的时空演化特征研究

[研究目的]人类活动引起的土地利用/覆被变化是全球环境变化的重要组成部分,旱区土地利用对区域水文和生态的影响尤为显著,探究土地利用变化及其对人类活动的响应对西北干旱内陆生态与资源环境可持续发展具有重要意义。[研究方法]基于1980-2018年间共5期遥感影像,结合土地利用动态度、土地利用转移矩阵和人类活动强度指数分析塔里木河流域各水资源分区土地利用变化特征。[研究结果]近40年中,塔里木河流域耕地、建设用地和林地面积分别增加1.58×10^(4)km^(2)、1.2×10^(3) km^(2)和347 km^(2),而草地、未利用地和水域面积分别减少1.33×10^(4)km^(2)、0.32×10^(4)km^(2)和815 km^(2)。各水资源分区中塔里木河干流土地利用类型变化最大,其次为渭干河、阿克苏河和喀什噶尔河流域。自2000年以来,塔里木河流域建设用地当量面积和人类活动强度增加相对较快,特别是2000-2010年间呈显著增长趋势。[结论]塔里木河流域各水资源分区的人类活动强度呈显著的空间差异性。社会经济发展和政策的导向性作用是塔里木河流域土地利用变化和人类活动强度的主要影响因素。

西安都市圈生态系统服务价值与人类活动强度的时空关系

人类活动是影响生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)变化的重要原因之一,对两者时空关系的研究有助于生态环境与社会经济协调发展。以西安都市圈为研究对象,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用数据,在2 km×2 km格网尺度下构建ESV评估模型、ESV流向损益模型、人类活动强度(human activity intensity,HAI)指数评估模型和双变量空间自相关模型,探讨ESV与人类活动强度的时空关系。结果表明:(1)1990—2018年间,西安都市圈ESV在时间尺度上呈持续下降趋势,近30年间共降低12.8亿元;在空间尺度上呈现以西安主城区为中心向外围递增的分布格局;(2)ESV增益主要源于耕地转为林地、水域和草地;ESV亏损主要源于耕地、建设用地的转入以及水域的转出;(3)人类活动强度整体呈现以西安主城区为中心向南北递减的空间分布格局,高影响区集中分布在西安主城区及其周边地区,低影响区分布于研究区南北两端;(4)ESV与人类活动强度呈负相关关系,两者聚类关系以低-高和高-低聚集方式为主,低-高和高-低聚集区域显著性水平高。期望通过对ESV与人类活动强度的空间关系分析为区域可持续发展提供理论支持。

人类活动对生境质量的影响及空间关系定量分析——以石家庄为例

定量分析并揭示人类活动对生境质量的影响及相关关系,可为区域生态环境的治理及修复提供科学依据。以石家庄为例,基于2010年、2015年、2021年遥感影像解译土地利用结果,利用InVEST模型评估石家庄生境质量的时空演变,结合土地利用、夜间灯光、人口密度数据构建人类活动强度指标,运用双变量空间自相关和多尺度地理加权回归模型分析人类活动与生境质量的空间相关性及其对生境质量的影响。结果表明:2010—2021年,研究区的人类活动强度变化较小,整体处于较低水平,总体为增长趋势,空间上呈西低东高分布;研究区的生境质量平均值处于中等级,呈V型波动,先减小后增加,且呈西部高、中部及东部低的分布特征;人类活动对生境质量的影响存在显著空间异质性,整体以负相关为主且影响程度减弱,在河流沿线及局部山区呈正相关。未来石家庄生态环境保护及修复措施需要考虑人类活动强度与生境质量间的空间相关性,将中东部地区作为重点,控制建设用地发展,保护基本农田,加强滹沱河沿线生态修复,以提高生境质量。

长株潭城市群人类活动强度与生态系统服务价值空间关系

选取长株潭城市群为研究对象,以遥感影像、地理统计、交通路网等多源数据为基础数据源,构建人类足迹指数模型、生态系统服务价值修正模型和流向损益模型测度1990~2020年人类活动强度和生态系统服务价值的时空演化特征,并在此基础上综合运用地理探测器和双变量空间自相关模型,探究人类活动强度与生态系统服务价值的空间关系,揭示人类活动强度对生态系统服务价值的深刻影响.结果表明:近30a来长株潭城市群人类活动强度持续上升,增长率为33.33%,整体呈以主城区为中心向外围递减的圈层式空间演变特征.1990~2020年生态系统服务价值呈速率为1.38×10^(8)元/a缓慢下降的趋势,空间上呈现出“边缘区较高,核心区较低”的分布格局,林地转建设用地和耕地是价值量损失的主要原因.因子探测人类活动强度q值由0.348增至0.394,较好地解释了生态系统服务价值空间分异现象,风险探测发现随着人类活动强度的增强,生态系统服务价值总体呈下降趋势,其中生态系统文化服务价值在人类活动强度异常范围0.3~0.7内保持平衡.研究时段内Moran's I从-0.363变化为-0.491,人类活动强度与生态系统服务价值存在显著的负相关关系,且负向效应加剧,高-低聚类区主要分布在北部的中心城区,低-高聚类区主要分布于研究区边缘海拔较高的森林山脉密集地.

关中地区人类活动强度与地表温度的时空关联特征及其驱动作用

人类活动对全球温度升高的促进作用愈加明显,如何科学衡量人类活动强度并探究其与地表温度的时空关联性成为当前研究热题。以关中地区为例,整合人口密度、地区生产总值、夜间灯光强度、建设用地面积比例、电量消耗5个指标表征人类活动强度,分析关中地区人类活动强度与地表温度时空变化规律,探究人类活动强度与地表温度关联性及其驱动作用。结果表明:(1)2001—2020年关中地区平均地表高温、低温区域分别呈现总体增大、减少的趋势,地表高温区域范围不断扩大。(2)2000—2020年关中地区的人类活动强度逐渐增加,特别是在各地级市的市辖区和主要居民点,高强度区域范围不断扩大,而低强度区域主要位于秦岭山区。(3)2000—2020年关中地区人类活动强度与地表温度呈显著正相关性和空间上的集聚性,正相关区域面积呈现增大趋势,主要由不显著及负相关转化为正相关区域,高-高类型集聚区主要分布在各城市主城区,低-低类型集聚区主要分布在秦岭山区。(4)影响地表温度的人类活动强度指标中,夜间灯光强度、人口密度、建设用地面积比例对地表温度的驱动作用最为显著;且夜间灯光强度与建设用地面积比例、人口密度与建设用地面积比例交互作用对地表温度的解释力最强。

黄土高原人类活动强度与植被覆盖的时空关联

人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义。以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000—2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性。结果显示:(1)2000—2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39%),空间呈现“七点一圈一带”的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势。(2)2000—2013年NDVI增速较快(2.11%/a),2014—2020年增速放缓至0.82%,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张。(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布。人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善。研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考。

基于人类活动强度与景观格局响应的风景区保护研究——以富春江—新安江为例

随着城市建设发展,人类活动对风景名胜区影响逐渐增强,带来了景观格局变化、风景资源破坏等威胁。然而,当前风景区相关研究中,较少以定量化方式反映人类活动对景观格局的影响,并落实到风景区保护的实践工作中。以富春江—新安江风景区为例,以五年为区间,基于2000-2020年的五期数据,通过探索人类活动强度和景观格局指数的空间响应关系,并对人地矛盾突出区域叠加分析,讨论了风景资源的保护利用策略。结果表明:①2000-2020年研究区景观格局发生了显著的改变,建设用地面积不断增加,景观破碎度和景观异质性提高;②人类活动强度高值区域主要集中在城镇附近,空间上呈现出条带状分布趋势,尤其是河流沿岸人类活动强度显著提升;③人类活动强度和景观格局变化之间存在着显著的空间相关性,人地矛盾突出区域的空间分布表现出明显的一致性变化趋势,特别是中部河流区域;④现状风景资源中共有21处景源,位于人地矛盾突出区域,受人类活动影响较大。有利于为风景资源的有效保护提供新的研究视角,也对受人类活动影响密切的风景区规划和管理提供参考。

青藏高原人类活动强度时空变化与影响因素

科学评估人类活动强度对于统筹协调青藏高原生态保护与人类活动具有重要意义。基于多期土地利用现状调查数据和陆地表层人类活动强度算法,测算和分析了青藏高原1984年、1997年、2008年和2018年的人类活动强度及其时空变化特征,使用地理探测器定量解析了影响青藏高原人类活动强度空间分异的驱动因素。结果表明:(1)1984—2018年青藏高原人类活动强度总体处于低水平阶段,大致以2008年为节点,前期缓慢下降,后期快速上升,1984年的人类活动强度为1.44%,2018年上升到1.70%;(2)西藏“一江两河”地区(雅鲁藏布江、拉萨河和年楚河)和青海河湟谷地的人类活动强度最高,沿日喀则-拉萨-那曲-玉树-果洛-西宁形成条带状的相对高值分布区,川藏高山峡谷区、藏北-青南高原区和帕米尔山区的人类活动强度最低;(3)人类活动强度空间分异的主要因素为人口密度、道路密度、经济规模、地表起伏度、城镇化水平、第一产业占比和区域发展导向,且各因子间的交互作用解释力显著高于单因子,表现为非线性增强和双因子增强。

秦巴山区生态系统服务供需与人类活动强度的时空变化及其耦合关系

生态系统服务的供需关系人类自身福祉,人类活动又是影响生态系统服务供需的主要因素,将两者进行耦合性分析,对提升区域生态环境质量提供切实可行的依据。在评估秦巴山区2000—2018年生态系统服务供需基础上,构建人类活动强度指标,并通过四象限分析模型,将生态系统服务供需和人类活动相耦合,来探究秦巴山区的生态环境质量状况。研究结果表明:(1)2000—2018年秦巴山区生态系统服务盈余量丰富,4种生态系统服务处于盈余状态,并且生态系统服务的供需空间特征的差异性越来越明显。(2)人类活动强度在空间上有明显的空间异质性,从东向西人类活动强度逐渐减小,高值区主要在人口集聚的城区,低值区在高山寒冷区。(3)秦巴山区大面积区域生态环境质量较好,但是也有13.64%的像元和20个县是处于生态环境质量较差的水平。通过近几年的生态工程的实施,秦巴山区的生态环境质量还是得到了很大的提升。通过生态系统供需和人类活动耦合研究,可以为山区分区调控管理和生态环境质量的提升具有一定的借鉴意义。

黄河流域生态系统服务与人类活动强度耦合协调的时空动态及影响因素

结合遥感和社会经济统计等多源数据,采用修正的当量因子法和人类活动强度方法评估了黄河流域2000-2018年生态系统服务价值和人类活动强度的时空变化特征,并利用耦合协调度和地理探测器模型揭示两者耦合协调关系的时空演动态及主导驱动因素。结果表明:(1)2000-2018年,黄河流域生态系统服务价值呈现增加趋势,在空间上呈现出流域东部地级市的生态系统服务价值低、中部和西部地级市的生态系统服务价值高的分布格局。(2)2000-2018年,黄河流域绝大多数地级市的人类活动强度呈现增强趋势,在空间上呈现出自东南向西北人类活动强度递减的空间格局。(3)黄河流域大部分地级市生态系统服务价值与人类活动强度之间的耦合度都处于磨合阶段及高水平耦合阶段,耦合协调程度多处于勉强协调和基本协调之间。(4)经济密度、建设用地比例、降雨量和NDVI是驱动黄河流域生态系统服务与人类活动之间耦合协调度变化的主导影响因素。

1980—2020年河南省人类活动强度的时空变化及特征分析

【目的】基于多期土地利用/土地覆盖专题数据,探讨和分析1980—2020年河南省的人类活动强度时空变化特征。【方法】采用陆地表层人类活动强度模型计算不同时期河南省的人口活动强度,基于全局自相关和局部自相关分析河南省40年内人类活动强度的时空变化特征。【结果】2020年,河南省土地利用/土地覆盖类型主要为耕地和林地,分别占全省总面积的64.85%和16.58%。40年内建设用地面积大幅度增加54.17%,林地和水域面积分别增加1.65%和3.6%,其余地类面积均减少,其中耕地、未利用土地和草地分别减少5668.93 km^(2)、134.85 km^(2)和1174.27 km^(2)。1980年河南省人类活动强度为22.09%,2020年达到25.46%。【结论】1980—2020年河南省人类活动强度空间聚集特征显著,空间分布格局呈东高西低、北高南低的特点。人类活动强度变化冷点地区主要集中在豫西山地、豫北山地、豫南山地等地区,热点地区分布在以郑州为中心的河南省中东部地区。

基于ImPACT等式的人类活动环境影响分析——以甘肃省虚拟水消费为例

应用ImPACT等式,分析了甘肃省1990—2003年虚拟水消费中人类活动对环境的影响.结果表明:相比1990—1995年,1996—2000年和2001—2003年甘肃省收入显著提高,而使用强度(单位GDP的农产品消费量)和效率(单位农产品消耗的虚拟水量)大幅度改善,对环境影响(虚拟水消费量)起到了调节作用.收入弹性分析表明,收入增加1%将引起人均农产品消费量增加0.13%,使用强度下降0.87%,而环境影响增加0.14%.2000年甘肃省城镇和农村虚拟水消费对比分析表明,农村的虚拟水强度(0.706 m3.元-1)显著高于城镇(0.051 m3.元-1),合理改善消费结构能降低虚拟水强度从而减轻对环境的影响.应用ImPACT等式设置环境目标并检验其可行性,结果表明:在1990—2003年的基础上,使用强度降低1.5倍,效率提高1倍,能够保障经济的增长,并在合理的时间范围内(28 a)实现虚拟水消费量减少到2003年的50%,是一种可行的选择方案.

近40年中国人类活动强度变化及其驱动力分析

人类活动强度的定量表达是评价人类对生态环境作用的重要参数。本文基于中国多时期土地利用数据,从中国省域单元时空变化特征、县域单元时空变化特征、中国总体空间变化特征等方面对近40年来中国人类活动强度进行分析研究。结果表明:(1) 近40年中国人类活动强度大致以2000年为界,呈现前期增长缓慢,后期增长较快;(2) 中国省域单元的人类活动强度空间分异明显,中国人类活动强度较强且变化较大地区主要集中在东部沿海地区,人类活动强度较低且变化较小地区主要集中在西北地区、华北地区的内蒙古自治区和西南地区。(3) 近40年中国人类活动强度空间分布呈现胡焕庸线以东地区高、胡焕庸线以西地区低的特点,时间变化呈现高强度类型区的县域单元数大幅度增加,低强度类型区的县域单元数大幅度减少;(4) 近40年中国人口密度对中国人类活动强度及时空变化起主导作用,除此之外,人类活动强度及其变化还受到自然因素和其他社会经济因素影响。The quantitative expression of human activity intensity is an important parameter to evaluate the role of human beings in the ecological environment. Based on China’s multi-period land use data, this paper analyzes and studies the intensity of human activities in China in the past 40 years from the aspects of spatiotemporal variation characteristics of provincial units, spatiotemporal variation characteristics of county units, and overall spatial variation characteristics of China. The results show that: (1) In the past 40 years, the intensity of human activities in Chinese has been roughly bounded by 2000, showing slow growth in the early stage and rapid growth in the later period;(2) The spatial differentiation of human activity intensity in China’s provincial units is obvious, and the areas with strong Chinese activity intensity and large change are mainly concentrated in the eastern coastal area, and the areas with low human activity intensity and small change are mainly concentrated in Northwest China, Inner Mongolia Autonomous Region and Southwest China in North China;(3) In the past 40 years, the spatial distribution of human activity intensity in Chinese showed the characteristics of high in the east of the Hu Huanyong Line and low in the west of the Hu Huanyong Line, and the temporal variation showed that the number of county units in the high-intensity type area increased significantly, and the number of county units in the low-intensity type area decreased significantly. (4) In the past 40 years, the density of human activities has played a leading role in the intensity and spatiotemporal changes of Chinese activities, and the intensity and change of human activities are also affected by natural factors and other socio-economic factors.

南极人类活动的环境影响与干预机制

南极对全球气候变化和人类环境安全至关重要。随着人类在南极活动的强度提升,其对生态环境的影响正在发生范围的扩散和层次的转移。文章全面梳理了南极人类活动的环境影响,分析了南极条约体系对南极人类活动的干预及其局限性,提出了构建南极人类活动环境影响干预机制的理论框架。研究表明:南极人类活动已经给脆弱的南极生态环境带来了显著的负面影响;南极条约体系不足以应对南极人类活动的负面影响;以碳足迹为切入点,建立以公共参与为主、符合不同主体意愿的南极人类活动干预机制具有可行性和现实性。

黄河流域生态系统服务供需的时空变化及与人类活动的空间交互作用

【目的】随着人类活动对生态系统干扰的日益加强,分析黄河流域生态系统服务供需的变化特征及其与人类活动的交互作用,能够为生态保护和可持续发展策略的制定提供理论依据。【方法】采用当量因子法核算1980—2020年黄河流域生态系统服务供给量,以土地利用开发程度、人口密度和经济密度核算生态系统服务需求量,并基于供需分析和人类活动强度的量化结果,采用双变量空间自相关分析方法揭示了两者之间的交互关系。【结果】结果表明:1980—2020年,黄河流域生态系统服务供给呈现先减少后增加趋势,总体减少了14.43×10^(8)元;生态系统服务需求增加,特别是在2000年后增加更明显,2020年呈现自西向东递增的空间格局。黄河流域低供给-高需求的地级市主要位于研究区东部地区,低供给-低需求的地级市主要位于中部地区且被高供给-低需求的地级市围绕。人类活动强度呈现东部地区较高,而西部地区较低的特征,且随时间推移在增强。黄河流域生态系统服务供需与人类活动强度之间表现为显著的空间负相关性,并且在局部尺度呈现出High-Low集聚、Low-High集聚和Low-Low集聚三种集聚模式。【结论】研究结果可视化了黄河流域生态系统服务与人类活动在空间上的权衡关系,能够为协调生态保护与人类活动的政策制定提供科学指引。

黄河沿线市域生态系统服务供需与人类活动强度的时空耦合关系

了解生态系统服务供需状况并揭示其与人类活动的时空耦合关系,为今后促进人类与生态系统协调发展提供依据。以黄河沿线市域为研究区,采用多源数据和当量因子法,根据人口密度、经济密度和土地利用开发程度等指标,量化了1990—2018年生态系统服务供需状况,并进一步采用耦合协调度模型分析了其与人类活动强度之间的耦合协调关系。结果表明:1990—2018年,研究区生态系统服务总价值呈现先减少后增加的变化特征,研究期内增加了84.30亿元;生态系统服务需求呈现增加趋势,尤其是在2000年之后,研究区东部地区的需求增加显著。研究区低供给-高需求的市域主要位于东部地区,低供给-低需求的市域主要分布在研究区的中部地区且被高供给-低需求的市域夹绕。1990—2018年,研究区人类活动强度呈现增加趋势,且在空间上以东部地区市域的增加最为显著。1990—2018年,研究区生态系统服务供给、需求与人类活动强度之间的耦合协调度均呈现出先减小后增大的变化趋势,历年以生态系统服务供给与人类活动强度之间的耦合协调度最高,但空间上异质性要小于生态系统服务需求与人类活动强度之间的耦合协调度。研究结果可为协调黄河沿线市域生态保护和人类活动策略的制定提供依据。

成渝城市群生态系统服务价值与人类活动强度空间关系

科学揭示生态系统服务价值与人类活动强度的空间关系,对土地管理和城市规划具有重要意义。以成渝城市群为例,基于2000年、2010年、2018年三期土地利用数据,构建土地利用转移矩阵、生态系统服务价值评估模型及流向损益模型、人类活动强度指数评估模型,综合运用双变量空间自相关和多尺度地理加权回归方法,探究了成渝城市群地区人类活动强度与生态系统服务价值的空间关系,揭示人类活动强度对生态系统服务价值的深刻影响。结果显示:(1) 2000—2018年生态系统服务价值由5 064.6亿元下降到5 061.27亿元,建设用地过度侵占耕地已经成为了生态系统服务价值降低的主要原因;(2) 2000—2018年人类活动强度呈现出“双核圈层式”的空间特征,人类活动强度高值区主要集中于成都、重庆两地,边缘地区人类活动强度较弱;(3)人类活动强度增强会导致生态系统服务价值减少,二者存在显著空间负相关,中部地区恶化明显,2000—2018年总体而言负向效应加剧。研究表明退耕还林以及植被恢复对区域生态系统恢复而言至关重要,未来应更加重视区域生态保护,制定合理规划措施,共筑城市群绿色可持续发展一体化。