Evaluation of Water Resources Carrying Capacity in Gansu Section of Yellow River Basin Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Model

As a basic natural resource and strategic economic resource,the development and utilization of water resources is an important issue related to the national economy and people's livelihood.How to scientifically evaluate the water resources carrying capacity is the premise to improve the regional water resources carrying capacity and ensure the regional water security.The Gansu section of the Yellow River basin is an important water conservation and recharge area.Whether the water resources in this area can ensure the normal operation of the ecosystem and whether it can carry the sustainable development of social economy is the key to realize the high-quality development of the Yellow River basin.In this study,from the three dimensions of water consumption per capita,water consumption of 10000 yuan GDP and ecological water use rate,by constructing the evaluation index system and index grading standard of water resources carrying capacity,the fuzzy comprehensive evaluation model was used to evaluate the water resources carrying capacity of Gansu section of the Yellow River Basin,in order to provide theoretical decision-making basis for the comprehensive development,utilization and planning management of water resources in Gansu section of the Yellow River basin and even the whole basin,and help the high-quality development of the Yellow River basin.

黄河流域(山东段)工业用地错配时空格局与应对策略

以黄河流域(山东段)9个设区市所辖77个区县为研究单元,利用2011—2020年山东省供地信息库中的工业用地供应数据,以及同期工业经济统计数据,分析黄河流域(山东段)工业用地供应与工业利润总额时空变化特征,通过空间错配指数分析工业用地错配时空格局,并从科学配置、存量挖潜、提质增效和层级协同4个方面提出应对策略。研究对于实现黄河流域(山东段)土地资源高效利用与聚集区域高质量发展具有重要意义。

植被NPP时空变化及其对气候变化的响应——以黄河内蒙古段为例

研究黄河内蒙古段植被净初级生产力(NPP)时空变化特征及其对气候变化的响应,为黄河流域环境保护、生态修复等提供科学依据。基于MOD17A3和气象站点资料,运用趋势分析、偏差分析、变异系数、相关分析、残差分析等方法,探讨2002—2021年植被NPP时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:(1)植被NPP呈波动增加趋势,2011年以前以负偏离为主,2012年以后以正偏离为主。(2)植被NPP平均值为169.15 gC·(m~2·a)^(-1),自西向东递增,101~250 gC·(m~2·a)^(-1)区域占总面积的77.0%,裸地﹤灌木﹤其他﹤草地﹤农田﹤林地。69.1%的区域植被NPP变异系数Cv≤0.2,整体稳定性较好。(3)植被NPP与气温平均偏相关系数为0.31,仅有6.7%的区域通过了0.01的显著性检验;与降水量平均偏相关系数为0.62,有81.1%的区域通过了0.01的显著性检验。说明降水量是影响研究区植被NPP显著增加的主要气候因子。(4)气候变化与人类活动共同导致植被NPP的变化。

基于熵权TOPSIS的黄河流域甘肃段水资源承载力评价

为评价黄河流域甘肃段水资源承载力,以黄河流域甘肃段4个二级分区为研究对象,初选20个评价指标,利用信息敏感性和相关性分析法剔除敏感性较低和相关性较高的7个指标,最终确定13个评价指标。从系统角度将指标分为水资源、社会、经济、生态环境4个子系统,利用熵权法与TOPSIS模型结合的方法计算综合得分,并利用障碍因子诊断模型分析4个二级分区的水资源承载力障碍因子。结果表明:空间维度上,黄河流域甘肃段水资源承载力存在空间差异性,龙羊峡以上分区水资源承载力最高,龙羊峡—兰州分区与兰州—河口镇分区水资源承载力次之,龙门—三门峡分区水资源承载力最低;时间维度上,除龙羊峡以上分区外其余3个二级分区水资源承载力均有缓慢上升趋势;人均水资源量、产水模数、人均供水量、人口密度、城镇化率及生态环境用水率是影响黄河流域甘肃段水资源承载力的主要障碍因子,建议优化水资源配置、调整用水结构、促使经济发展与水资源承载力相匹配等,以提升及保持黄河流域甘肃段水资源承载力。

黄河流域(山东段)村镇聚落文化景观基因识别指标体系构建

黄河流域(山东段)村镇聚落孕育了丰富独特的文化景观,建立识别指标体系对其文化景观基因进行挖掘整理,对在黄河流域生态保护和高质量发展战略背景下赓续传统文化具有重要意义。结合景观基因理论的研究成果和对国家有关政策法规文件的剖析,在历史景观视角下对黄河流域(山东段)的村镇聚落开展深入的文化景观田野调查、典籍研究等,提出具有针对性的文化景观基因识别指标体系构建逻辑,通过“识别对象—识别因子—识别指标”解析出13项识别因子、40项识别指标,为黄河流域村镇聚落文化景观识别全覆盖提供新的思路与方法。

黄河流域山东段国土空间格局演变及驱动因素研究

以黄河流域山东段为研究区,结合2000—2020年土地利用数据和社会经济统计数据,从规模特征、动态变化和分布特征等方面对国土空间时空演变格局进行多维度定量分析,并采用地理探测器探析其驱动因素。结果表明:(1)规模特征方面,除乡村生活空间规模相对稳定外,其他各类国土空间增减特征显著;(2)动态变化方面,不同国土空间类型间的动态变化差异明显,且各区县单元综合动态度呈现东北高、西南低、中部突出的特征;(3)分布特征方面,各国土空间面积变化具有显著的空间集聚特征,这一特征在2010—2020年相对减弱;(4)驱动因素方面,研究区国土空间面积变化受到地形地貌、水热状况、区位情况以及社会经济等多种因素的共同影响,自然环境因素是国土空间格局演变的重要地理基础,社会经济发展则发挥着关键的推动作用。

黄河流域(甘肃段)水资源与其他自然资源耦合协调关系研究

本文基于黄河流域(甘肃段)2009、2012、2015、2018、2021年57个县级行政区面板数据,利用耦合协调度模型测算并分析了水资源与耕地、园地、林地、草地、湿地的耦合协调关系及时空演变规律。结果表明:①研究期内黄河流域(甘肃段)水资源与耕地、园地、林地、草地、湿地的两两耦合协调关系呈不同发展规律与空间分异特征。总体上,水资源与草地、耕地、园地的耦合协调度相对较高,与林地、湿地的耦合协调度相对较低。②水资源与耕园林草湿整体上呈耦合、协调发展趋势,在空间上呈东北低、西南高的分布特征,在时间变化上未有明显波动。③研究时段内未出现明显的高耦合-高协调演化趋势,表明黄河流域(甘肃段)各类自然资源空间分布和数量分布不均衡,未来应重视设计差异化的自然资源协调发展路径,引导各类自然资源向更有序、协调的方向发展。

流凌封河预报指标法及其在黄河内蒙古河段的应用

把流凌封河累积负气温作为黄河内蒙古河段封河预报关键指标,明确累积负气温与封河流量、降温强度、河槽形态等的关系,确定现有河槽形态以及海勃湾水库运用影响下不同流量和降温强度封河所需的累积负气温,并建立了流凌封河累积负气温预估公式。指标法可以在很大程度上提高黄河内蒙古河段封河预报的预见期与精度。

关于黄河与河套古湖河湖关系演变的假说性分析——兼论对黄河内蒙古段生态治理的启示

黄河曾经在流经河套盆地过程中形成吉兰泰、乌兰布和、巴彦淖尔、呼包4个古湖,且在高湖面时期连成统一的“河套古大湖”,其后4湖分离并分别演绎了自己的河湖关系。在研习前人相关成果基础上,通过建立整体假说性解释框架,试图按照历史顺序与逻辑顺序统一的要求对该河段河湖关系的演变过程进行重建,并为与之相关的生态系统的治理提供借鉴。研究认为:主河道构建是黄河主动实施填湖、建堤、造槽并“甩湖”的过程与结果;冲积扇是黄河填湖的主要模式,而冲积扇顶附近凸起则是湖口淤塞、移动并最终筑成黄河自然堤的主要原因;巴彦木仁与磴口两地控制点对形成鄂尔多斯一侧黄河主河道起到了关键性作用;黄河西派在高湖面期间从巴彦木仁湖口注入吉兰泰-乌兰布和古湖,与从北面入湖的黄河水共同促成贺日木西尼古砂嘴及其延伸砂脊生长,并在低湖面期将这两个湖分离。基于对所述黄河历史过往的认识,须尽可能立足高效集成利用有限水资源这一观念,将减灾与适度重造沿河湖泊和绿洲结合,营建可持续的内蒙古段黄河生态体系。

变化环境下黄河流域内蒙古段植被与水文要素的时空协同演变

为了探明我国干旱和半干旱区植被和水的时空演变规律,通过集成多源卫星遥感观测数据、再分析数据集与模型模拟数据,得到了黄河流域内蒙古段的降水、蒸散发、径流、表层土壤含水率、陆地总水储量变化信息,解析了2003—2018年不同土地利用类型区植被与水资源的时空演变特征,探讨了植被与各水文要素之间的相互作用规律。结果表明:黄河流域内蒙古段东部森林植被覆盖度的提升促使蒸散发增加,年均蒸散发量和径流量之和较降水量高16.5 mm,导致土壤水和地下水储量下降;农田年平均净灌溉耗水量为101.3~108.9 mm,并因农田植被覆盖度逐年增大而增加;虽然草地区域年均蒸散发和径流量之和低于降水量,但草地植被覆盖度的持续增大导致水分盈余量显著降低,草地的耗水正接近其生态水文阈值;陆地总水储量等效水高以(7.5±1.9)mm/a的速率下降,区域地下水呈现亏缺趋势;降水的年际波动对植被覆盖度和蒸散发的影响逐渐减弱,对森林表层土壤含水率变化的影响也逐渐减弱。

内蒙古黄河流域“水—能源—产业”协同推进机制和实现路径

协同推进“水—能源—产业”发展是实现内蒙古黄河流域经济高质量发展的必由之路,是筑牢我国北方生态安全屏障的内在要求。“水—能源—产业”是一个相互影响、相互制约的错综复杂的生态系统,产业发展与节水节能、降碳减污存在着一定的矛盾冲突,需要多方合力才能实现三者之间的最优关联性。为此,建立了互动机制、供求机制、整体机制“三制一体”的推进机制,探索实现“水—能源—产业”协同推进的新路径。

黄河文化在内蒙古地区的当代价值

黄河文化在内蒙古地区的当代价值是多方面的,它既承载着历史记忆和文化认同,又为当地的经济、社会和生态发展提供了新的动力。当代,内蒙古地区在发扬黄河文化方面做出了积极的贡献,通过科学谋划、加强文化的保护和研究、强化黄河文化展示利用工作以及打造文化旅游品牌等多种方式,不断推进黄河文化的传承和弘扬。未来黄河文化在内蒙古的发展趋势体现在社会普及、创新发展、数字化发展、绿色转型、国际化合作与交流、文旅融合六个方面。这些趋势将有助于深入挖掘和传承黄河文化的当代价值,推动其在国际上的知名度与影响力。

内蒙古黄河流域1990—2020年生境质量评估

内蒙古黄河流域是中国重要的生态区域,探究其生境质量变化能够为区域生态环境保护提供重要基础信息。本研究基于1990—2020年土地利用/覆盖数据,采用InVEST模型和地理探测器分析方法,揭示内蒙古黄河流域生境质量时空格局及其驱动力。结果表明:(1)内蒙古黄河流域生境质量总体呈现北低南高的空间分布格局,具有显著的空间聚集性。生境质量等级为低的区域面积占比为23.50%,主要分布在库布齐沙漠以及研究区东南部;(2)1990—2020年,研究区生境质量呈现先降低后小幅回升的变化趋势。生境质量退化的区域面积占比为11.97%,主要集中在研究区北部和黄河两岸附近,是耕地扩张和沙地分布区域;(3)地形、植被和土壤类型等自然因子是生境质量空间分异特征的主要驱动因子,任意两种进行交互探测的因子对生境质量空间分异的解释力都要大于其单一因子的解释力。建议未来生态治理和恢复工作应重点关注研究区北部生境质量发生退化的区域,研究结果可为区域生物多样性的保护和生态环境的恢复提供借鉴和参考。

黄河内蒙段开河期细菌群落结构特征研究

为探索黄河内蒙段开河初期水-土介质中细菌群落组成情况及生态网络结构,于2021年4月中旬进行取样,共获得黄河水样6个和土样4个.利用16S rRNA基因高通量测序方法对水、土样品进行测定,并从菌门及菌属水平对二者的细菌群落组成进行了分析.结果显示:河漫滩土样细菌群落结构的分布较水样更为分散,且土样中细菌群落丰富度、均匀度及多样性均高于水体,二者多样性存在显著的组间差异;在菌门水平上,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等是构成水-土样品的优势细菌门类,其中变形菌门在河水中相对丰度均值约为36.57%,在土样中则下降到25.39%,而酸杆菌门主要存在土样中,相对丰度约为14.17%;在菌属水平上, hgcI_clade(6.19%~12.75%)、CL500-29_marine_group(2.97%~5.05%)和Acinetobacter(0.74%~12.24%)是水体中的优势菌属,而norank_f__norank_o__norank_c__KD4-96(1.95%~4.91%)、 norank_f__norank_o__Vicinamibacterales(2.35%~4.67%)和norank_f__Gemmatimonadaceae (2.20%~4.73%)是土样中的优势菌属;不同菌属对水-土细菌群落结构的响应并不一致,其中分别归属于酸杆菌门和芽单胞菌门的norank_f__norank_o__Vicinamibacterales及norank_f__Gemmatimonadaceae等是联系水-土细菌群落的主要菌属,而归属于放线菌门的hgcI_clade和CL500-29_marine_group等是造成水、土优势菌门存在差异的主要菌属;虽然土样较水样拥有更大的生态网络结构,且Delftia、Candidatus_Methylopumilus、Arthrobacter和Rb41等是维持黄河内蒙段水、土介质生态网络结构的关键菌属,但相较于土样网络结构,水体网络结构中不同模块关键菌门及菌属间的生态功能较为一致.

内蒙古黄河干流行业间水权转让效果及对经济社会的影响

为定量评价内蒙古黄河干流行业间水权转让对经济社会的影响,从水权转让对农业的影响以及对全部受让工业企业的用水情况、生产经营情况、年度收益情况、民生及经济的影响等方面进行分析。结果表明:2019—2021年,内蒙古黄河干流行业间水权转让拉动工业项目总投资5995.80亿元,实现新增就业122145人,地区生产总值447.09亿元,工业增加值2388.21亿元,税收194.70亿元,新增铺设道路面积1316.17万m^(2),新增绿化面积3099.5万m^(2),明显提升了农业产值和农民收入,有助于解决地方民生问题,促进了沿黄地区生态保护和经济社会的协调发展。内蒙古黄河干流行业间水权转让缓解了沿黄工业企业水资源瓶颈制约,实现了农民增产、经济增效、生态修复的多赢,为黄河流域生态保护和高质量发展提供了有力支持。

基于InVEST-PLUS模型的黄河流域内蒙古段生态系统碳储量评价及预测

陆地生态系统碳储量对减缓全球气候变暖有重要意义,评估黄河流域内蒙古段土地利用变化对碳储量变化的影响,可以为“双碳”目标的实现提供助力。本研究运用InVEST模型对黄河流域内蒙古段过去20 a的碳储量进行评估,运用PLUS模型预测了2040年3种不同发展情景下的土地利用格局,并耦合InVEST-PLUS对黄河流域内蒙古段未来20 a的碳储量进行估算,探讨土地利用变化和碳储量之间的响应关系。结果表明:2000—2020年黄河流域内蒙古段草地是主要土地利用类型和最重要的碳库。草地面积增加是黄河流域内蒙古段碳储量上升的主要原因,碳储量累计上升4.08×10^(7)t。在生态保护情景下,最有利于2040年黄河流域内蒙古段碳储量的增加,可使碳储量累计增加4.50×10^(7)t。年均降水是解释度最高的单因子影响因素,随着社会经济的发展,社会经济因子对碳储量时空分异特征的解释度增加。双因子交互影响的解释度普遍远高于单因子对于碳储量时空分异特征的解释度。本研究以期为区域用地规划提供建议,为我国更好的实现碳中和目标提供服务。

内蒙古黄河流域耕地非粮种植空间分异格局及影响因素

随着区域城镇化工业化进程和农村耕地利用方式的变化,耕地“非粮化”问题日趋严重。内蒙古黄河流域是国家重要的粮食基地之一,利用2021年截面数据,采用ArcGIS空间分析和计量数学模型方法,从作物种植角度出发,研究40个旗县区耕地“非粮种植”空间分异特征及其影响因素。研究结果显示:(1)以“非粮种植”率和“非粮种植”面积为表征值的“非粮种植”水平均以黄河“几字弯”北侧偏高;“非粮种植”主导类型中,油料为最主要的“非粮种植”类型;“非粮种植”率和“非粮种植”面积在空间上均呈显著的正自相关,二者皆在空间上形成了三种集聚类型。(2)经筛选得到的6个影响因素中,耕地丰度指数、复种指数对“非粮种植”面积为正影响,全体居民人均可支配收入则对“非粮种植”面积为负影响,其余不显著。(3)自然资源禀赋优势有助于形成多元化的种植结构;居民生活水平的高低一定程度上会对投资行为和种植方向产生影响;各地区的“非粮种植”水平在空间上存在溢出效应。

生态系统服务权衡及其影响因素——以黄河流域山西段为例

黄河流域山西段是重要的生态屏障区,明晰生态系统服务权衡/协同强度的时空格局,对生态保护及经济协调发展具有重要意义。本文基于生态系统服务和权衡的综合评估模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs,InVEST)量化生态系统服务供给量和需求量,通过均方根偏差(Root Mean Square Deviation,RMSD)量化生态系统服务权衡强度,利用结构方程模型(Structural Equation Model,SEM)分析权衡强度的驱动因素。结果表明:(1)2000—2020年产水(Water Yield,WY)和土壤保持服务(Soil Conservation,SC)、产水和固碳服务(Carbon Sequestration,CS)供给权衡强度呈上升趋势,产水和土壤保持服务、产水和固碳服务需求协同强度呈下降趋势。(2)除产水服务在2020年供给—需求权衡强度大于0,2000—2020年产水、土壤保持和固碳服务的供给—需求权衡强度均小于0。(3)生态系统服务权衡/协同强度主要受自然因素影响,蒸散发对产水和土壤保持服务、产水和固碳服务供给权衡具有促进作用,对产水服务供给—需求权衡具有抑制作用;草地面积占比对产水和固碳服务供给权衡及产水和土壤保持服务需求协同具有抑制作用,对固碳服务供给—需求权衡具有促进作用;降水对产水和固碳服务需求协同及土壤保持服务供给—需求权衡具有抑制作用,对产水服务供给—需求权衡具有促进作用。(4)社会经济因素对生态系统服务权衡/协同强度具有次要作用,人口密度对产水和土壤保持服务需求协同具有促进作用,而对产水服务供给—需求权衡及固碳服务供给—需求权衡具有抑制作用。因此,在制定流域综合管理决策时应考虑生态系统服务权衡/协同强度的空间特征和驱动因素的差异性。

黄河流域(山东段)生态环境与农业耦合协调和高质量发展提升策略

运用熵权-TOPSIS法、耦合协调度模型评价黄河流域(山东段)23个区县2010年、2015年和2020年的生态环境与农业高质量发展耦合协调水平,并根据评价结果,从规划体系完善、区县级国土空间规划编制和机制体制建设3个方面提出黄河流域(山东段)生态环境与农业高质量发展规划提升策略。

黄河内蒙古段甲烷通量变化特征及甲烷功能菌群落对通量的影响

内陆水体被认为是甲烷(CH_(4))排放的一个重要来源,占全球CH_(4)排放总量的25%。为研究黄河内蒙古段水⁃气界面CH_(4)通量变化特征及甲烷功能菌群落对甲烷排放的影响,于2023年3月—11月采集样品,采用静态箱⁃气相色谱法探讨了黄河内蒙古段水⁃气界面CH_(4)气体通量时空变化特征并分析了其主要影响因素,利用16S rRNA基因高通量测序技术,对甲烷功能菌群落与甲烷排放通量间的关系进行了研究。研究发现:黄河内蒙古段在研究期间总体表现为大气CH_(4)的排放源,春季、夏季、秋季CH_(4)排放通量分别为(5.92±4.54)mg m^(-2)d^(-1)、(13.42±18.83)mg m^(-2)d^(-1)和(1.40±3.81)mg m^(-2)d^(-1),存在明显的季节变化,且不同采样点排放通量存在显著空间差异性。CH_(4)气体通量受多种环境因子的影响,与溶解氧(DO)呈显著负相关(P<0.05),与溶解有机碳(DOC)和铵态氮(NH_(4)^(+)⁃N)呈显著正相关(P<0.01和P=0.05)。研究区产甲烷菌优势菌群为Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)和Methanobacterium(甲烷杆菌属),甲烷氧化菌优势菌群为Methylocystis(甲基孢囊菌属)和Methylobacter(甲基杆菌属);不同样本中甲烷功能菌群落多样性和丰富度存在显著差异,对产甲烷菌影响最大的环境因子是总碳(TC)(r=0.8792),对甲烷氧化菌影响最大的环境因子是NH_(4)^(+)⁃N(r=0.7190);在产甲烷菌群落中,Methanobacterium(甲烷杆菌属)和未分类菌属unclassified_k_norank_d_Archaea对CH_(4)排放影响最大,这类细菌会促进甲烷排放;在甲烷氧化菌群落中,未识别的甲烷氧化菌norank_d_Bacteria对CH_(4)氧化影响最大,这类细菌会促进甲烷氧化,从而减少水⁃气界面甲烷排放。本研究可为我国河流温室气体排放量的估算以及排放机制提供数据支持。