区域绿色城镇化与石漠化的空间耦合关系——以贵州省为例

绿色城镇化是我国深入推进新型城镇化和生态文明建设的必然选择;石漠化则是制约西南喀斯特地区社会经济发展的关键因素。深入解析绿色城镇化建设与石漠化之间的耦合协调关系,探索其交互促进机制,对于我国的新型城镇化建设和区域协调发展具有重要的现实意义。以石漠化问题最为严重的贵州省为例,综合利用耦合协调模型、GIS空间分析和障碍度模型等方法,在县域尺度上测算其绿色城镇化和石漠化的耦合协调水平,分析其空间格局特征,识别主要障碍因子,以期为喀斯特地区的绿色发展提供参考。研究结果表明:(1)2015~2020年间,研究区绿色城镇化和石漠化的耦合协调水平总体较低。(2)研究区的耦合协调水平总体呈中部>东部>西部的空间格局。HH集聚单元大多集中在贵阳市附近,而LL集聚单元则主要分布于贵州西部。(3)研究期间,道真县—册亨县一线的耦合协调度提升明显,并向东南—西北两侧递减。(4)研究区耦合协调度的障碍因子主要来自于绿色城镇化系统,石漠化系统的影响在逐步降低。(5)西南喀斯特地区应加强绿色城镇化建设与石漠化治理的有机整合,针对各县域的主要障碍因子,探索差异化的耦合协调发展路径,努力实现绿色城镇化和石漠化的高水平耦合协调发展。

基于遥感生态指数的赣抚平原灌区生态环境质量变化评价

赣抚平原灌区是江南最大的引水灌区,也是江西省灌溉面积最大的灌区,被视为典型的“人—社会—自然”复合生态系统。为探究赣抚平原灌区近20年来的生态环境变化状况,基于2002、2008、2015、2021年的Landsat TM/OLI遥感影像数据,应用主成分分析法将绿度(NDVI)、湿度(WET)、干度(NDBSI)、热度(LST)4个指标集成构建了遥感生态指数(RSEI),对灌区2002~2021年的生态环境质量变化进行评价。结果表明:2002~2021年间赣抚平原灌区生态环境持续向好,RSEI均值由0.477增至0.552,增幅达15.71%,其中绿度和热度对生态质量影响最大;灌区的RSEI等级以中等等级为主,近20年来优、良好等级面积持续增加,48.37%的区域生态质量在变好,其中抚河东岸、进贤县境内的改善情况最为突出;受城市扩张以及干旱化水文气象的影响,生态环境质量变差区域多分布于主城区、农灌区、河湖沿岸地带,因此能否在灌区现代化建设的同时统筹气候变化与生态环境保护是实现灌区永续发展的关键。研究结果能够较好地表征赣抚平原灌区生态环境质量状况的变化,可为区域生态环境治理与保护提供理论参考和科学依据。

长三角区域一体化对碳排放转移的影响

随着我国“双碳”战略目标的提出,关于区域一体化对生态环境的影响,成为社会各界关注的焦点。由于不同地区间能源消费偏好的异质性,在生产资料流动的同时,必然伴随碳排放的空间转移。因此,探寻区域一体化与碳排放转移两者间的作用关系,对于区域实现绿色高质量发展至关重要。以长三角地区为实证对象,选取2011、2014、2017、2020年为时间节点,通过构建区域一体化网络和碳排放转移网络,运用社会网络分析法、双变量局部空间自相关、普通最小二乘法(OLS)、随机森林回归模型等,从网络结构相似性和相互作用两个方面,定量揭示区域一体化对碳排放转移的作用强度、方向、趋势、地理差异。研究发现,长三角区域一体化与碳排放转移具备相关性,且前者对后者表现出正向效应,但两者的联动过程又呈现鲜明的阶段性特征;受空间异质性影响,长三角子区域内部一体化建设对碳转移的空间优化成效要好于子区域之间,行政壁垒仍是阻碍长三角地区低碳、协同发展的主要原因之一。

粮食主产区农业生态效率时空演变及驱动因素研究--基于三大流域视角

农业生态效率是农业可持续发展的重要指标,粮食主产区是保障粮食安全的重要支撑,推进粮食主产区的农业生态效率提升,是实现农业可持续发展的重要途径之一。从三大流域视角出发采用考虑非期望产出的超效率SBM模型对我国13个粮食主产区2012~2021年的农业生态效率进行时序演变测度,运用泰尔指数揭示粮食主产区农业生态效率空间分异特征,并在此基础上借助地理探测器模型识别农业生态效率时空演进的主导驱动因素及其交互作用。研究结论如下:(1)研究期间粮食主产区农业生态效率总体呈现波动上升态势,年均增长率1.05%,但始终未达到有效状态。三大流域表现出不均衡状态,具有明显的分级特征:松花江流域>长江流域>黄河流域;(2)粮食主产区农业生态效率空间分异显著,但总体差异呈缩小趋势。三大流域的空间差异主要源于区域内,其中长江流域差异与贡献率最大,黄河流域次之、松花江流域最小;(3)城镇化率、农民收入水平、降水是粮食主产区农业生态效率的主导驱动因素,且主导驱动因素对三大流域农业生态效率的影响表现出一定地域性与差异性。粮食主产区农业生态效率时空演进受社会经济发展、农业资源禀赋、自然生态环境多维度综合驱动作用,双因素交互探测以非线性增强为主,双因素增强为辅。最后,基于粮食主产区三大流域农业生态效率时空演变及空间分异特征、主导驱动因素及交互作用,提出提升三大流域农业生态效率的对策。

长江经济带水-能源-粮食-生态脆弱性时空特征及影响机制

水-能源-粮食-生态(WEFE)系统脆弱性研究对保障资源安全和生态安全具有重要意义。结合压力-状态-响应框架与随机森林模型,构建了WEFE脆弱性测度评价指标体系,采用考虑自评与他评效率结合的数据包络分析法对2005~2020年长江经济带WEFE系统脆弱性进行测算。利用核密度估计与克里金插值模型探讨其时空动态特征,Tobit回归分析WEFE脆弱性的影响因素。结果表明:长江经济带WEFE系统的脆弱性呈波动上升的态势;空间呈现“中间高-两边低”的格局特征,且脆弱性中部>东部>西部,脆弱性高值区伴随着向西北方向转移的趋势;经济发展水平、人均肉类产量、环境保护力度和人口密度与WEFE脆弱性呈正相关,产业结构、技术进步与WEFE脆弱性呈负相关。

耕地健康视角的耕地休耕空间配置研究——以贵州省松桃县为例

耕地休耕制度是落实“藏粮于地”战略的重要举措,对保障我国粮食安全和实现农业可持续发展具有深远意义。立足于探索耕地休耕空间配置的内涵和技术方法,以此解决因休耕地错配而导致休耕的效率和效益受损问题。以生态严重退化地区、国家第一批休耕试点的贵州省松桃县为例,采用基于休耕目标的耕地健康综合评价法诊断识别休耕地,并按照休耕要求优选休耕地。结果表明:(1)广义上的耕地休耕空间配置的内涵本质,就是将休耕规模、休耕区域、休耕时序和休耕技术模式进行优化组合,实现对休耕地的“定量、定位、定序、定术”宏观调控。(2)休耕区域空间布局的重要基础是基于耕地健康综合评价的休耕地诊断识别,耕地健康程度由耕地质量目标和耕地产能目标共同决定;休耕区域空间布局的核心内容是空间约束,以集中连片作为主要约束条件。(3)松桃县耕地健康程度一般,休耕潜力较大且旱地明显比水田休耕潜力大,适度休耕为主、优先休耕为辅。(4)水田休耕区域主要分布在东北部、西部和南部乡镇,旱地休耕区域全县皆有分布,主要集中在东部和中部乡镇。

四川盆地耕地表层土壤有机碳含量空间分布特征及其影响因素

掌握土壤有机碳空间变异特征及影响因素是增加耕地土壤碳汇和提升耕地土壤质量的重要前提。基于2017~2019年实地采集的4 362个表层(0~20 cm)土壤样点,采用地统计学方法分析了四川盆地耕地表层土壤有机碳含量的空间分布格局,运用相关分析、方差分析和回归分析等方法探究了气候、地形、土壤类型、农地利用方式和氮肥施用强度对表层土壤有机碳含量空间异质性的影响。结果表明:研究区表层土壤有机碳含量在1.58~42.40 g·kg^(-1)之间,均值为13.85 g·kg^(-1),略低于全国平均水平;变异系数为45.82%,具有中等强度的空间变异性。半方差分析结果表明,研究区表层土壤有机碳的最佳理论模型为指数模型,块金效应为59.73%,变程为145 km,表明其空间分布由结构性因素和随机性因素共同决定且自相关范围较大。空间插值结果表明,四川盆地耕地表层土壤有机碳含量总体呈中间低四周高的斑状分布格局。回归分析结果表明,土壤类型是影响研究区耕地表层土壤有机碳空间分布的主要因素,其余依次为农地利用方式、气候和地形;各因素对土壤有机碳空间变异的独立解释能力分别为19.7%、14.0%、12.0%和9.2%。调控农地利用方式是实现该区域耕地土壤碳增汇的关键,但制定调控措施时也要充分考虑土壤类型、气候和地形等因素的影响。

高标准基本农田建设政策能否抑制农业面源污染?

农业面源污染治理是推动我国农业低碳转型与绿色发展的关键环节。为深入分析高标准基本农田建设政策在农业面源污染减量中发挥的重要作用,该文尝试构建高标准基本农田建设政策影响农业面源污染的理论分析框架,并利用连续DID模型、中介效应模型予以实证检验。研究结果表明,高标准基本农田建设政策对农业面源污染具有持续的抑制效应,该结论在替换核心解释变量、安慰剂检验、排除其他政策干扰等稳健性检验后依然成立;异质性分析发现,在农业功能区维度,高标准基本农田建设政策的“减污”效应主要作用于粮食主产区,而在非粮食主产区不显著;在自然地理维度,政策实施的“减污”效果在东部和中部地区均显著,而在西部不明显;影响机制分析表明,高标准基本农田建设政策可以通过改善土地质量、提高农业经营规模效率的双重渠道来抑制农业面源污染。据此,通过持续释放高标准基本农田建设的政策红利、引导土地规模化经营、加快农业绿色技术推广等举措,统筹推进“减污”与“增产”两大战略目标,进而实现我国农业的可持续发展。

南漪湖沉积物中重金属分布及其潜在生态风险评价

近年来随着长江流域经济的快速发展,长江下游南岸南漪湖的水质恶化受到当地政府高度重视。为了解南漪湖水体重金属的污染状况,研究采集全湖区表层沉积物中样品39个和主要出入湖支流表层水样6个,分析了南漪湖水体中重金属As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn含量和赋存形态以及沉积物中TOC、TN含量,评价了沉积物中重金属的污染程度及生态风险,并利用主成分分析和相关性分析对南漪湖污染来源进行解析。结果表明:间隙水中Pb平均浓度值超过美国优先污染物国家推荐水质基准的连续浓度(CCC);沉积物中As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的平均含量高于背景值倍数为Pb(3.36)>Mn(2.74)>Zn(2.51)>As(1.8)>Cu(1.4)>Ni(1.34)>Cr(1.13)。沉积物中重金属As、Cr、Ni和Pb以残渣态为主,Zn在东湖区非残渣态占比54%,Mn在东湖区铁锰氧化物结合态占比达37.4%,Cu在西湖区有机物及硫化物结合态占比为26.7%。重金属潜在生态风险评价法表明Pb在13位点潜在生态风险等级为中等;重金属分配系数(lgKd)平均值及排序为Cr(4.80)>Zn(4.50)>Cu(4.43)>Pb(4.37)>Ni(4.31)>As(4.27)>Mn(2.73)。主成分分析、相关性分析和空间分布表明南漪湖水体污染主要来源于入湖河流汇集的工业废水、湖区水产养殖和水生生物降解以及周边农业和居民生活的面源输入。基于全湖区Pb生态风险较高,后续应持续关注重金属Pb对南漪湖水环境和生态系统的影响。

长三角城市生产率地区差异及收敛性研究

长三角城市生产率收敛对经济增长收敛起着重要推动作用,关系到长三角一体化高质量发展大局。构建“测算—分解—空间分异—收敛识别”逐层递进的研究框架,揭示长三角城市生产率增长的阶段性特征、动态演化规律、区域差异及收敛特征。研究发现:2000~2018年,长三角全要素生产率驱动的城市集约型经济增长动力不足。从分解结果来看,长三角城市生产率的变化更多依靠的是技术效率提升的“水平效应”,缺乏技术进步的“增长效应”。长三角江浙皖三省城市生产率的总体差异呈现涨跌互现的波动情形,超变密度是总体差异的主要来源,但其贡献程度呈现稳中有降态势。当前长三角城市生产率还不具备典型的收敛特征。对于推动长三角一体化高质量发展和实现区域协调可持续发展具有独特的标杆价值和示范意义。

浅水湖泊水生植物残体降解过程中活性氧物种的产生及其作用分析

水生植物是湖泊生态系统中的重要组分,每到秋冬季水生植物大量衰亡,植物残体分解过程对水体生源要素循环有重要影响。大型水生植物残体的分解一直被认为是微生物降解的过程,而光降解在很大程度上被忽视了。主要探究单可见光、单微生物和可见光+微生物联合作用下芦苇残体降解过程中各组分去除效率的差异性及不同条件下的降解机制。结果表明,与单可见光降解或单微生物降解相比,可见光+微生物联合降解在110 d内去除植物残体生物量最多(54.9±2.1%),同时产生更多的活性氧物种(Reactive Oxygen Species,ROS),且残体的各个组分(纤维素、半纤维素和木质素)的去除率与累积生成的ROS均呈正相关性,尤其是其中的难降解组分——木质素。因此,为了更准确地预测水生生态系统的碳循环,需要考虑可见光在植物残体降解中的作用,而对浅水湖泊中水生植物残体降解机理的深入认识将有助于湖泊科学管理和治理修复。

FAST电磁波宁静区植被覆盖度及景观格局时空变化

植被覆盖度是描述区域内植被修复和生长的重要因子,定量研究了FAST项目实施前后植被覆盖度变化时空特征,并利用景观格局对该区的植被覆盖度进行分析。基于Landsat TM/OLI影像反演FAST电磁波宁静区2008~2018年5期植被覆盖度数据,利用Fragstats 4.2进行景观格局分析。结果表明:(1)2008~2018年,林地的增长趋势明显,该区域的植被覆盖度呈现明显的时空差异特征,植被覆盖类型上,2008年集中在中、低植被覆盖度,2018年多为中高、高植被覆盖度。(2)从植被覆盖度的转移情况可以看出,植被覆盖度增加的面积远大于退化的面积,增长趋势显著。核心区2010~2016年的植被覆盖度增长面积为48.01 km^(2),退化面积仅为16.19 km^(2),实际表现为该地区的生态环境质量明显改善,森林面积增加。(3)FAST电磁波宁静区林地面积的增加对植被覆盖度具有正向影响,同时在景观格局上表现为植被覆盖度的斑块密度和斑块数量呈下降趋势,景观破碎化程度降低,连通性增强,景观格局趋于稳定,聚集度上升,说明有效的林地保护措施对该地区的景观格局影响很大,稳定的景观格局对台址的保护起到重要作用,同时为该地区不同范围的植被保护力度提供遥感监测支撑。

农户农村垃圾治理投资响应机理及决策因素分析

农村垃圾治理是改善农村人居环境、满足农民美好生活向往的重要途径之一。农户对农村垃圾治理投资的响应及程度将直接影响农村垃圾治理成效。基于989份农户调查数据,将个体内在感知层面的环境责任感、政策认知和外在关系层面的制度信任纳入统一分析框架,探究农户农村垃圾治理投资意愿及水平的影响机理,并利用双栏模型(DHM)进行实证检验。结果表明:(1)农户对农村生活垃圾治理的投资意愿水平为7.62~16.42元/月·户,对农村生产垃圾治理的投资意愿水平为134.62~435.08元/hm^(2)·季;(2)环境责任感和政策认知正向影响农户农村垃圾治理投资意愿及生活垃圾治理投资水平,政策认知还对农户农村生产垃圾治理投资水平有显著促进作用;(3)制度信任直接影响农户垃圾治理投资意愿,同时还正向调节农户政策认知和农村垃圾治理投资意愿及水平,并在环境责任感和垃圾治理投资意愿之间起到负向调节作用。建议在完善农村垃圾治理政策的同时,加强宣传教育,提升农户对相关环境政策的了解度,增强农户环境责任感,从而激发农户对农村垃圾治理投资的积极性。

基于MODIS数据的堵河流域生态指数变化及与气候因子的相关性分析

堵河流域是南水北调中线工程的重要水源区,流域的生态环境决定着南水北调的经济效益和水质状况。基于MODIS影像(2001~2017年)、数字表面模型(DSM)与气象数据,采用均值统计法、一元线性回归趋势法和相关分析法对堵河流域总初级生产力(GPP)、归一化差异植被指数(NDVI)、和蒸散发(ET)等生态指数的时空变化特征及其与气象因子的相关性进行研究,探讨堵河流域生态环境演变规律及其气候响应特征。结果表明:(1)堵河流域多年月均GPP、NDVI和ET分别为1 868.67 gC/(m^(2)·month^(-1))、0.605和959.975 mm/month,植被覆盖率较高;多年年均GPP、NDVI和ET呈现相似的空间分布规律,堵河南岸值均高于北岸,竹溪河流域值均最低,最高值均位于神农架林区在内的高海拔区域。(2)年均GPP、NDVI和ET值总体呈波动上升的趋势,表明堵河流域的生态环境在向好的趋势发展;年内呈周期性单峰变化趋势,7月达到最大值;具有较强的季节性,夏季GPP、NDVI和ET值最大,冬季最小。(3)流域月均NDVI、ET和GPP之间均具有较强的正相关性,其中月均NDVI与月均GPP\ET的相关系数R^(2)均为0.65,月均ET与月均GPP的R~2为0.70。(4)流域月均GPP与月均降水的相关性强于月均气温,而NDVI、ET与气温的相关性均大于降水;GPP、NDVI和ET的变化与气温、降水呈现同期变化规律,NDVI、ET和GPP的变化对气候因子的响应不到一个月的滞后性。

嘉陵江流域降水集中度的时空变异与驱动因素研究

降水的集中分布是引发洪涝灾害和河流高含沙事件的主要因素,对降水集中度时空变异规律的认识及其主要驱动因素的辨析可为区域水资源管理和灾害预警提供依据。以长江上游最大的产沙支流嘉陵江流域为研究区,基于流域内19个气象站点1954~2018年的逐日降水数据,计算年平均降水集中度(ACI)和长期降水集中度(LCI)指数,采用Mann-Kendall趋势检验法、Sen’s slope坡度检验法和反距离权重插值法分析降水集中度指数的时空变异规律,基于相关性分析和随机森林算法探讨其主要驱动因素。结果表明:(1)嘉陵江流域的ACI和LCI值在空间上均呈现北低南高的分布格局,东南部人口密集区降水集中度大,极端降水事件发生的可能性大;而西北部山区降水集中度较小,降水较均匀,发生极端降水的可能性较小。(2)研究期间降水集中度的数值变化范围为0.53~0.83,变幅较大;19个气象站点中,15个站点降水集中度呈现上升趋势(其中8个为显著上升),4个站点呈现下降趋势(其中2个为不显著下降),各站点的趋势性差异亦与地形、气候因素密切相关。(3)通过相关性分析发现,降水集中度与流域高程具有显著的负相关关系(p<0.01);基于随机森林算法的重要性分析结果表明,对嘉陵江流域内降水集中度影响最大的气候因子为太阳黑子指数SS,重要性为17.24%~20.25%,其次为ENSO指数(MEI和SOI)。

湖南省冷空气影响特征

基于1961~2016年湖南省97个地面气象观测站逐日最低气温资料,依据GB/T 20484-2017统计分析湖南省的冷空气活动特征,结果表明:(1)影响湖南的冷空气,其活动周期为3~4 d,并以弱冷空影响为主,占总次数的87.4%;强冷空气和寒潮活动主要发生在春、冬季;冷空气影响次数在空间上呈北多南少分布,较强冷空气以上等级影响次数呈北少南多分布。(2)冷空气影响次数的空间分布存在明显的季节性变化, 1~5、10~12月自北向南递减;6、9月表现为调整期;7~8月呈现为自北向南递增。(3)1961~2016年冷空气影响次数无明显趋势变化,但年代际变化特征明显;强冷空气影响次数则存在显著减少趋势。(4)1961~2016年冷空气过程降温幅度呈显著减少趋势,冷空气过程持续时间呈不显著增加趋势;冷空气过程影响湖南的持续时间基本在5 d之内,降温幅度≥8℃、10℃、12℃的冷空气过程持续时间以3 d占比最大。(5)与1961~1980年相比,1981~2010年湖南大部分县(市)的平均降温幅度减少,平均过程降温持续时间在增加。

环境规制影响产业结构的路径与机制——基于湘鄂赣皖地区城市的实证研究

产业结构的转型升级是服务国家发展战略全局的重大议题。合理产业布局、走绿色发展之路是国家深入推进生态文明建设的重中之重。该研究构建了环境规制对产业结构高级化和产业结构合理化影响的双对数模型,以长江经济带湘鄂赣皖四省51个城市2003~2017年的数据为样本,研究环境规制对产业结构高级化和产业结构合理化的影响。为了研究不同经济发展水平下环境规制对产业结构影响的异质性,在模型中引入经济发展水平和环境规制的交互项。研究发现,经济发展水平在环境规制对产业结构转型升级的作用过程中存在替代效应和互补效应,且替代效应大于互补效应。即从长期来看,经济发展水平的提升能推动湘鄂赣皖地区城市整体产业结构转型升级。在城市的异质性方面,环境规制对上述地区二线城市的产业结构存在显著的优化作用。同时,环境规制对三线城市产业结构优化的积极作用大于三线以下城市。

劳动成本上升背景下农户农药施用行为差异研究——基于精细管理技术的中介效应

作为实现乡村振兴战略的重要抓手,如何实现农药零增长一直是现代农业政策关注的重点。基于上述问题,通过全国18个省份农户的微观调查数据,尝试从精细管理技术投入的视角,分析劳动成本变化对农户农药使用行为的影响。研究发现:对于从事园艺等劳动密集型作物种植的农户而言,劳动成本上升将促使农药施用量的增加,而精细管理技术投入则在两者间起到部分中介作用。精细管理技术投入的增加能够有效提高农户的施药效率并降低其单次的农药用量。而与此同时,由于精细管理农户所面临的经营风险相对较大,因而农药施用次数相对较高,故不同精细管理技术投入的农户在农药施用总量方面并未呈现明显差异。因此,政府可尝试通过扶持农产品品牌建设、发展农业生产服务组织等方式,在引导农户生产方式精细化的同时,实现农药的减量投入。

农户参与村域生态治理行为分析——基于认同、人际与制度三维视角

利用湖北省603份农户微观调研数据,通过纳入农村熟人社会情境因素,构建人际信任、制度信任和群体认同的三维分析框架,探讨农户参与村域生态治理的行为逻辑和影响因素。研究结果表明:(1)人际信任、制度信任和群体认同均对农户村域生态治理参与行为有显著的正向影响。(2)人际信任在群体认同和农户村域生态治理参与行为之间起着中介作用;同时,群体认同在制度信任和农户村域生态治理参与行为间起着负向的调节作用。(3)在纳入群体认同的情况下,农户的人际信任和制度信任对其村域生态治理参与行为起着相反的作用,即人际信任和制度信任之间可能存在一种"替代"关系。基于此,通过营造一种互惠互利的社会风尚,让生态治理政策的内容和村集体行动更能够契合广大农户的意愿及体现村民的意志,可以提高农户村域生态治理的参与度。

基于时空融合NDVI及物候特征的江汉平原水稻种植区提取研究

江汉平原是中国重要的商品粮基地,高精度的水稻种植面积的获取对国家的农业发展与规划具有重要意义。但是我国南方区域云雨天气较多,光学遥感影像缺失严重,同时受卫星重访周期的影响,可用数据较少,进而影响水稻种植面积提取的精度。为解决高时空分辨率影像缺失问题,基于ESTARFM (enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model)模型开展Landsat 8 OLI与MODIS数据的融合研究,获取具有高时空分辨率的Landsat NDVI时序数据。利用时序数据分析水稻的物候特征并结合关键物候期参数,采用多种机器学习方法对水稻种植区域进行提取。结果表明:利用该种方法能较好地提取研究区水稻种植的面积,并且在采用SVM方法分类时效果最好,水稻种植区域提取的总体分类精度为93.31%,Kappa系数为0.920 2。该研究为多云雨地区农作物种植信息提取提供了一种有效的方法。