Quantitative analysis of the dynamic change and spatial differences of the ecological security: a case study of Loess Plateau in northern Shaanxi Province

Using the theory and method of the ecological footprint, and combining the changes of regional land use, resource environment, population, society and economy, this paper calculated the ecological footprint, ecological carrying capacity and ecological surplus/loss in 1986-2002 on the Loess Plateau in northern Shaanxi Province. What is more, this paper has put forward the concept of ecological pressure index, set up ecological pressure index models, and ecological security grading systems, and the prediction models of different ecological footprints, ecological carrying capacity, ecological surplus and ecological safety change, and also has assessed the ecological footprint demands of 10,000 yuan GDE The results of this study are as follows： （1） the ecological carrying capacity in northern Shaanxi shows a decreasing trend, the difference of reducing range is the fastest; （2） the ecological footprint appears an increasing trend; （3） ecological pressure index rose to 0.91 from 0.44 during 1986-2002 on the Loess Plateau of northern Shaanxi with an increase of 47%; and （4） the ecological security in the study area is in a critical state, and the ecological oressure index has been increasing rapidlv.

黄土丘陵沟壑区村庄生态系统服务对人类福祉的影响机理——以陕西省米脂县为例

[目的]在生态脆弱区,探究村庄生态系统服务对人类福祉的影响机理,为推动区域可持续发展提供参考。[方法]以黄土丘陵沟壑区陕西省米脂县为例,基于生物物理指标、人类需求理论分别评估村庄服务与福祉,分析了两者的空间分布。基于结构方程模型揭示了村庄禀赋视角下村庄服务对福祉的影响机理。[结果](1)作物和肉类空间分布相近,水果供给呈集中分布;高土壤保持村庄分布于南部丘陵,水源涵养和生境质量均西部高于东部;景观美学东部高于西部,高休闲娱乐村庄集中于城镇区。(2)村庄各需求、福祉空间分布差异较大。高福祉村庄包括川道村、多数乡镇中心村、乡村振兴示范村;低福祉村庄主要位于东西部丘陵,需政府重点关注。(3)村庄服务对福祉产生正向影响,作物、肉类、水源涵养是影响村庄福祉的关键服务。村庄禀赋对服务、福祉产生正向影响,且村庄禀赋通过提高村庄ES间接改善村庄福祉水平。高程是关键的自然禀赋,非文盲率和老龄化率是关键的社会禀赋;距县城距离是关键的区位禀赋。[结论]村庄服务与福祉空间差异明显,禀赋—服务—福祉的影响路径显著。依据空间差异与路径差异施策,是提升生态系统服务福祉贡献的要求。

人地关系视角下黄土丘陵沟壑区乡村公服设施布局优化探析——以陕西子洲县为例

城镇化水平的不断提高,使得乡村社会的发展认知由“底线思维”向“发展思维”转变,村民需求由“生存型”向“品质型”转变。加之近年来国家关于公共服务均等化政策的落实与深化,乡村公服设施建设的“量与质”都有了较大提升,但由于忽视了村庄的地域特征、人口发展、村民需求等因素,使得现有乡村公服设施配置出现使用效率低下、空间品质不佳、功能关联性较差等问题。基于此,本文通过陕西省榆林市子洲县乡村公服设施空间布局分析,采用田野调查、POI数据分析等方法进行深入研究,总结子洲县公服设施问题主要体现在需求供给错配、空间布局错位,功能行使错用三方面。最后基于人地关系视角,探寻人口流动与地理空间对公服设施配置的影响,并提出黄土高原丘陵沟壑区乡村公服设施优化布局策略,以期为提高我国乡村地区的发展能力,推进城乡一体化建设,早日实现乡村振兴提供参考。

陕北黄土区不同林地土壤有机碳含量研究

为探究黄土高原植被恢复对深层土壤碳库的影响,选取退耕还林第一县陕北吴起县金佛坪流域5种植被恢复类型(山杏林(Armeniaca sibrica),油松林(Pinus tabulaeformis)、沙棘林(Hippophae rhamnoides)、刺槐林(Robinia pseudoacacia)、小叶杨林(Populus simonii))和以自然恢复为主的荒草地为研究对象,通过调查0~1000 cm土层土壤有机碳含量,并计算土壤有机碳储量,分析不同植被类型的土壤有机碳剖面分布和差异。结果表明:在总体上,土壤有机碳在0~60 cm出现快速下降,60~1000 cm出现不明显的波动变化,其中40~260 cm土层,小叶杨林地土壤有机碳含量明显最高。不同植被恢复都具有固碳效益,且不同植被土壤有机碳含量差异显著(P<0.05)。不同植被土壤有机碳储量:小叶杨(18年)(301.51 t·hm^(-2))>刺槐(19年)(249.86 t·hm^(-2))>沙棘(18年)(242.14 t·hm^(-2))>山杏(8年)(226.08 t·hm^(-2))>油松(5年)(182.91 t·hm^(-2))>荒草地(160.45 t·hm^(-2)),这可能是由于不同树龄和植被类型导致的结果。深层(100~1000 cm)土壤有机碳储量占0~1000 cm剖面有机碳储量的73%~84%。深层土壤有机碳含量颇丰,在今后碳汇评估中不容忽视。

陕北黄土丘陵区乡村聚落土壤水蚀观测分析

通过2004年6月至10月,在陕北对降雨形成的乡村聚落土壤侵蚀的定位观测,其结果表明:①乡村聚落的平均径流系数为0.335,其中延安最大,为0.44;榆林和绥德较小,分别为0.293、0.272。同时,道路和庭院的径流系数较大,分别为0.39、0.377,户间空地较小,为0.277;②径流平均含沙量以户间空地最大(52.54g/l),次为户间道路(41.42g/l),而院落径流含沙量较小(17.78g/l);③乡村聚落的平均侵蚀强度为5434.3t/km2,已达强度级侵蚀,其中户间道路、户间空地侵蚀较大,分别为7348t/km2、6873t/km2,庭院相对较小,为2081.7t/km2;④乡村聚落土壤侵蚀的变化,受人为影响更加突出。说明黄土高原乡村聚落土壤侵蚀较严重,并且具有特殊性,不可忽视,应加强研究和防治。

陕北丘陵沟壑区发展生态草畜产业的思考

实施退耕还林还草之后,种草养畜是陕北丘陵沟壑区重要的后续产业,成为农民增收新的突破口。挖掘发展草畜业的资源优势和潜力,采用扩大苜蓿种植、实行舍饲养羊发展节粮型畜牧业、发展草畜产品的加工和综合利用、建立健全服务体系等措施,应遵循生态学原理和循环经济理念,从牧草生产源头抓起,严格防止草畜生产各环节的污染,全面建设生态草畜业,实现区域生态经济可持续发展。

基于修正简易模型的陕北黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力分布特征

降雨侵蚀力经典模型计算结果准确,但计算过程繁琐、数据量大且难获取;简易模型计算便捷,但结果不够准确。本文分析了8种黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力模型的差异,并对简易模型进行修正。以经典模型为基准值,对与经典模型结果最为接近的简易模型进行修正,基于修正后的简易模型分析黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力的时空分布特征。在此过程中用到的方法主要是数理统计法和模型差异分析方法。经典模型更能准确估算陕北黄土丘陵沟壑区降雨侵蚀力;拟合模型y=0.849x-29.651可以提高章文波降雨侵蚀力简易模型的模拟精度(拟合优度0.734);陕北黄土丘陵沟壑区2006—2012年间降雨侵蚀力总体呈现上升趋势;汾川河流域、清涧河流域上游降雨侵蚀力较高,下游次之;延河流域、大理河流域下游降雨侵蚀力较高,上游次之。降雨侵蚀力简易算法经修正后可以较好的估算黄土丘陵沟壑区的降雨侵蚀力的时空分布特征,陕北黄土丘陵沟壑区2006—2012年间降雨侵蚀力时空分布不均,降雨侵蚀力整体较高。

基于多源遥感的土地利用动态监测图像分类方法研究——以陕北黄土丘陵沟壑区为例

在陕北黄土丘陵沟壑区的土地利用动态监测中,采用一种遥感影像和单纯的监督分类方法,难以获得高精度的土地利用数据。为解决此问题,以陕北无定河流域为研究区,以主成分变换的方法对多源遥感影像(TM多光谱数据和SPOT全色波段数据)进行融合处理;同时在分类中采用监督分类与非监督分类相结合的混合分类法,改进训练样本选取方法。先以非监督分类获得初始训练样本,在对样本进行删除、增补、合并等调整的基础上,再进行监督分类,这2种方法的结合使用,使土地利用信息自动提取的精度明显提高。与仅以TM影像为信息源,采用单纯监督分类法的分类结果对比可知,土地利用各类别的提取精度都有不同程度的提高,分类总精度从82.0%提高到89.2%;水体、水田和城镇用地等面积较小类别的精度提高了10%以上;坡耕地与林草地的混分现象明显减少,精度均提高了5%以上,取得了良好的分类效果。研究结果为陕北黄土丘陵沟壑区土地利用变化的动态监测,提供了重要的技术支持和借鉴。

陕北丘陵沟壑区主要小杂粮降水生产潜力研究

以陕北榆林市榆阳区田区试验结果为基础,对陕北黄土丘陵沟壑区主要小杂粮作物的降水生产潜力进行了研究分析。结果表明,不同小杂粮作物降水生产潜力依次为：谷糜〉黑豆〉绿豆〉荞麦。目前陕北黄土丘陵沟壑区主要小杂粮作物的生产潜力开发度仅为9.78%-19.07%,平均为13.83%,尚有86.17%的生产潜力没有发挥出来。田区试验结果与公式概算具有很好的吻合度,表明所取得的降水生产潜力结果具有可靠性。对照较低的现实生产水平,该结果预示着小杂粮生产的巨大发展前景。

陕北丘陵沟壑区生态修复与农村聚落耦合发展初探

生态修复与聚落建设两者相互渗透,相互联系,必须在生态环境保护与修复的基础上发展农村聚落,逐步减轻区域生态环境压力,这对于扭转农村聚落"生态恶化—贫困"的恶性循环,恢复区域生态环境具有重要意义。通过实地调研、文献研究与理论分析,在研究陕北黄土丘陵沟壑区生态环境及其修复途径与制约因素的基础上,提出了有利于生态修复的农村聚落发展模式。研究结果表明,农村聚落应调整土地利用结构并采取有利于水土保持的生产耕作方式,调整散乱的聚落生活空间结构,以便转移人口,解决环境人口超载问题,并进一步做好农村聚落的迁村并点工作。

陕北黄土丘陵区植被建设分区研究

根据陕北丘陵沟壑区的自然生态环境和植被分布状况,将该区植被建设划分为北部毛乌素沙地沿线丘陵沟壑区,东北部黄土丘陵及黄河谷地区,西北部白于山及横山山区,东部黄土丘陵及黄河谷地区和南部黄龙山、崂山沿线次生林区等5个区域,并阐述了每个区域的植被类型、建设任务、经营方向、经营模式和不同立地条件适宜的植被种类。

现代农业生产方式下的乡村基本聚居单元构建研究

农业是广大乡村地区的核心内生动力,文章从“生产方式决定生活方式”的视角出发进行乡村空间规划研究。首先,以陕北黄土沟壑区为主要研究对象,梳理了传统农业主导生产方式—“外地务工+务农”主导生产方式—近地“多业融合”主导生产方式—“现代农业+”主导生产方式4个阶段的农业生产方式与乡村生活空间关系演变,以及与之对应的基本匹配—失配日显—失配加剧—亟待重构的乡村“生产—生活”匹配关系演变历程;其次,解析乡村新型“职—住”空间关系、“职—住”空间要素组织和“人—地”对应关系的质变,提出了现代乡村空间系统重构的诉求;最后,从乡村聚居空间的基本“细胞”入手,提出匹配现代农业生产方式的乡村基本聚居单元构建框架。

仁用杏园不同土层土壤养分含量的测定

在陕北黄土丘陵沟壑区，对仁用杏园的土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾进行了测定。0～500cm土层的土壤有机质为3．368g／kg，全氮为0．268g／kg，全磷为0．536g／kg，速效氮为13．644mg／kg。速效磷为2．202mg／kg，速效钾为50．406mg／kg。陕北黄土丘陵沟壑区仁用杏园无论是浅层、根系集中分布层还是源层土壤，土壤养分含量均较低，满足不了仁用杏的正常生长与开花结实。

陕北黄土丘陵区新农村植被建设问题分析

为了促进陕北黄土丘陵沟壑区新农村植被建设的健康发展,对该区新农村植被建设进行了调查,发现新农村植被建设过程中存在着3个主要问题。(1)喜欢选择常绿树种,且多以松类、柏类为主,影响了当地以苹果、梨为主的果业发展。(2)模仿城市绿化,热衷于修建广场和草坪,导致田园风光、传统文化等乡村特色消失。(3)树种、草种比较单一,多为外来树种,不能反映区域特色,且树种、草种间搭配不够合理,存在着相克现象。建议新农村植被建设以乡土树种为主,合理搭配树种,突出田园风光和区域特色。

陕北黄土丘陵沟壑区乡村聚落空间集聚演变特征与引导策略

城镇化与农业现代化背景下乡村始终处于要素逆差和收缩集聚的动态发展变化中,准确把握乡村消解期内的乡村人口流变特征、聚落空间演变特征及发展现实问题,对于合理制定乡村聚落空间集聚引导策略和指导乡村规划建设具有重要意义。文章针对传统调查在提供乡村聚落人口流变、空间演变整体数据方面的不足,提出POI开放数据与传统数据结合的乡村聚落调查研究方法,初步构建了POI开放数据与传统数据结合的调查研究数据系统与方法框架,并在陕北黄土丘陵沟壑区乡村地域进行实证分析,探讨了该地区消解期乡村聚落空间集聚引导策略,以促进该地区乡村现代化转型与人居环境的可持续发展。

陕北黄土丘陵区撂荒地土壤含水量和土壤容重的时空变异特征

以陕北黄土丘陵区30个撂荒地为研究对象,采用空间序列代时间系列方法,分析了撂荒地土壤含水量的月动态、年际变化以及土壤容重的时间变异特征。结果表明:撂荒演替使得土壤容重变小;在垂直剖面上,随着土层深度的加深,土壤含水量呈现逐渐增加的趋势;撂荒地立地间土壤含水量变化趋势为:阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡;撂荒地土壤含水量月变化趋势为:7月>8月>9月>10月>5月>6月;土壤含水量的年际动态为2005年土壤含水量高于2006年和2007年。3个年份的共同趋势为:撂荒演替前期,土壤含水量较高;随着演替时间的延长,土壤含水量呈下降趋势。

陕北丘陵沟壑区畜牧业发展问题研究

陕北丘陵沟壑区是陕北水土流失最严重的区域,也是国家黄土高原综合治理的主要区域。由于生态建设的需要,以放牧为主的畜牧业面临挑战。本文在对陕北丘陵沟壑区畜牧业发展现状和存在问题调查研究的基础上,分析了该区粮食生产对畜牧业的影响,提出了陕北丘陵沟壑区不同种类家畜发展的方向及畜牧业发展总体思路:陕北丘陵沟壑区应以舍饲养羊为主,全面发展各种适宜舍饲的畜禽品种;以生态建设和经济发展为目标,促进陕北畜牧业可持续发展。

陕北丘陵沟壑区雨洪管控的地域适宜性策略与方法

从海绵城市建设的地域性差异出发,基于陕北丘陵沟壑区的特殊情况探讨了雨洪管控的普遍经验与地域性策略,提出了该区域海绵城市建设必须面对多重特殊问题并且实现多维目标。搭建了针对目标和措施双重适宜性评价的评价框架,并通过百草坡森林植物园海绵建设项目案例探讨了地域性雨洪管控的策略和规划设计方法。

陕北黄土丘陵沟壑区ALOS遥感影像融合方法研究

【目的】通过几种遥感影像融合方法的比较,筛选适合于陕北黄土丘陵沟壑区遥感影像处理的融合方法。【方法】利用ALOS全色波段与多光谱影像,通过主成分变换、乘法变换和Brovey变换等3种融合方法,对陕北黄土丘陵沟壑区遥感影像进行融合,并对融合后的影像进行效果评价。【结果】所有融合处理图像的标准差和信息熵多大于原始影像,融合后图像的信息量大大增加,其中Brovey变换法在提高目视效果和识别精度方面优于其他2种融合方法。【结论】3种变换融合方法中,Brovey变换更适合于陕北黄土丘陵沟壑区ALOS遥感影像的融合,同时也为提高该区遥感影像的解译精度奠定了基础。

晋陕宁黄土丘陵区生态修复与农林牧业持续发展仿真研究

晋陕宁黄土丘陵区土壤侵蚀严重，生态环境脆弱，不合理利用土地是其主要原因，生态修复与环境重建是该区生态与经济持续发展的重要战略措施。应用系统动力学（System Dynamic，简称SD）和“反馈控制（Feedback control）理论建立了该区生态修复和环境重建的SD模型，它分为人口、农业、林业、牧业、农村经济、土壤侵蚀和生态环境6个模块，仿真时间1990～2080年，步长1a。经检验该SD模型的有效性为93．5％，可用于未来仿真预测。根据该区的生态环境特点和农牧业发展现状，选择生态环境恢复重建的3种典型模式——同步发展模式（A模式）、逐步调整模式（B模式）和现状发展模式（C模式）进行仿真研究，预测3种模式2000～2080年的土壤侵蚀、土地利用的发展动态以及农林牧业和生态环境演化趋势。仿真结果表明：土地利用与农、林、牧业持续发展密切相关，坡耕地和草场退化是制约农林牧业发展的主要因素。合理调整土地利用结构和加速治理侵蚀，可促进生态环境逐步恢复和农林牧业持续发展。同步发展模式（A模式）是该区生态修复和环境重建的3个仿真模式中的最优策略，它可促进农林牧协调发展和生态一经济趋向良性循环，并提出该区生态修复与环境重建的对策措施。该SD模型结构合理，运行功能良好，能较真实的模拟具有多变量、非线性变量的复杂生态系统的动态行为，为生态修复研究提供一种有效工具。