1989—2019年陕西省作物生产水足迹时空演变与节水潜力评价

【目的】陕西省是中国重要的粮油果基地,却大部分地处半干旱区,有限的水资源是制约当地经济社会可持续发展的最大刚性约束。作物生产耗水及节水潜力定量评价是农业适水发展与绿色高效节水的基础性工作。【方法】本文基于1989—2019年陕西省地级市尺度10种主要作物在灌溉、雨养条件下作物生产蓝水足迹(灌溉水消耗)、绿水足迹(有效降水消耗)和灰水足迹(稀释污染负荷所需水量)时空演变特征,推演典型年作物生产工程节水潜力和真实节水潜力。【结果】结果显示：(1)近30年陕西省各作物生产消耗型水足迹均呈整体下降趋势,同一作物生产水足迹在市际间存在较大差异。省平均苹果生产消耗型水足迹下降幅度达91.3%;各市间小麦生产消耗型水足迹差异值可达3.41 m³/kg,同时,苹果和油菜籽生产灰水足迹呈上升趋势。(2)省作物生产消耗型总水足迹在2019年达160.55亿m³/a,较1989年微降1.8%;玉米、小麦和苹果贡献了省作物生产消耗型总水足迹的80%以上。(3)陕西省作物生产工程节水潜力、蓝水真实节水潜力和绿水真实节水潜力分别可达62%、68%和49%。【结论】陕西省...     

基于水足迹的中国水生态功能分区

水资源问题将成为21世纪人类面临的最重要的自然资源问题,水资源危机将会是世界各国经济发展面II占的“瓶颈”问题。随着30年来经济社会的快速发展,中国的水资源短缺、水环境恶化、洪涝灾害等水问题也日益突出。为满足经济社会快速发展的需要,在水资源开发利用方式,水资源管理上必须要有新的转变和大的突破。本研究在分析了中国水资源现状特点的基础上,引入水足迹等人类影响指标,结合水生态系统服务功能,面状与线状结合,综合运用地理要素,初步对全国水流域进行水生态功能分区。试图为实现水资源的科学管理,维护国家水资源安全,揭示水生态系统健康状况与演变趋势,制定流域水生态系统保护和恢复策略,支撑国家水环境管理理念的转变提供相关理论支持。     

基于水足迹理论的中国畜牧业水资源承载力研究

本文基于水足迹的基本理论和方法,测算了2003年至2009年全国农区主要省(区)的畜牧业水资源承载力。同时构建了畜牧业水资源可持续利用指标,分析农区主要省(区)畜牧业持续发展的潜力。研究结果表明:①南方农区的大部分省(区)及北方农区中的黑龙江、吉林、辽宁和安徽属于水资源盈余地区,有条件扩大畜牧业生产规模;北方农区的河北、河南和山东一直处于水赤字的状态,应对畜牧业生产进行调整;②安徽、江西、湖北、广东、广西、重庆、四川、贵州和云南的畜牧业水资源不可持续,虽然现阶段水盈余量还较大,但应密切关注水盈余的变化情况,并适当控制畜牧业的发展速度;③在考虑灰水的情况下,辽宁、吉林的水资源不可持续的风险较高,应适当调整种植业结构,增加有机肥使用;不考虑灰水的情况下,湖南的水资源不可持续的风险较高,应降低畜牧业发展速度。     

全民健身路径时空分布特征及公平性分析——以南宁市西乡塘区为例

文章以广西南宁市西乡塘区为研究区域,通过核密度分析和基尼系数,研究全民健身路径的时空分布特征和资源配置公平性.结果 表明:(1) 2012-2018年西乡塘区全民健身路径整体呈"东南多、西北少",路径布局向均衡化、公平化发展,但空间上仍存在显著的城-郊-乡差距;(2)2012-2018年西乡塘区全民健身路径资源配置整体公平性从比较合理发展为相对公平,但不同街道、乡镇的路径建设发展存在较大差异,资源配置最充足的街道和乡镇分别是心圩街道和双定镇,各街道(乡镇)的人均路径场地面积差异也较大,且均未达到国家要求,还需进一步建设完善.     

全民健身路径时空分布特征及公平性分析——以南宁市西乡塘区为例

文章以广西南宁市西乡塘区为研究区域,通过核密度分析和基尼系数,研究全民健身路径的时空分布特征和资源配置公平性.结果 表明:(1) 2012-2018年西乡塘区全民健身路径整体呈"东南多、西北少",路径布局向均衡化、公平化发展,但空间上仍存在显著的城-郊-乡差距;(2)2012-2018年西乡塘区全民健身路径资源配置整体公平性从比较合理发展为相对公平,但不同街道、乡镇的路径建设发展存在较大差异,资源配置最充足的街道和乡镇分别是心圩街道和双定镇,各街道(乡镇)的人均路径场地面积差异也较大,且均未达到国家要求,还需进一步建设完善.     

基于水足迹视角的中国北方10省三大粮食作物种植结构优化

水资源短缺与水-土-粮系统不协调是制约中国粮食生产可持续发展的重要因素,种植结构优化作为农业结构型节水的重要举措,对保障中国水资源安全与粮食安全具有重要意义。本文聚焦中国北方10省,揭示水足迹视角下水资源压力与三大粮食作物种植结构的关系,探讨不同目标权重情景下三大粮食作物种植结构的优化趋势,并通过构建多目标种植结构优化模型,得出不同节水情景下北方10省三大粮食作物种植结构优化方案。研究表明：①中国北方10省中粮食种植规模较大的地区水资源压力指数普遍偏高,水资源约束呈趋紧态势;②当使用熵权法对经济收益、蓝水（灌溉水）消耗和绿水（雨水）利用目标客观赋权时,北方10省将增加高收益高耗水的水稻种植。随着蓝水消耗最小化目标的权重逐渐加大,水稻种植面积和蓝水耗水量会逐步减少;③在15%节水情景中,山东、山西、内蒙古、陕西、甘肃、青海应调增玉米种植面积而减少水稻和小麦的种植面积,宁夏和新疆应调增小麦种植面积而调减水稻和玉米的种植面积,河南应调增水稻和玉米的种植面积而减少小麦的种植面积;④在节水5%、10%和15%情景中,优化的种植结构能够使北方10省三大粮食作物生产的蓝水足迹总量较2019年分别减少38亿m³、51亿m³和64亿m³,平均单位蓝水足迹的现金收益提升4%、3%和2%。本文结果对保障中国粮食安全,实现农业可持续发展具有重要的政策启示。     

中国能源水足迹时空特征及其与水资源匹配关系

能源与水资源对人类生存和社会发展至关重要,能源水足迹能够反映能源生产过程中真实的水资源占用情况。本文借助能源水足迹评价模型测算中国30个省（市、自治区）化石能源和电力生产生命周期水足迹,研究2004—2016年中国原煤、原油、天然气、水电、火电5类能源水足迹时间和空间格局演化特征,分析中国能源水足迹与水资源空间匹配关系。结果表明：①在研究期内,化石能源水足迹以2012年为界先增后减,水电水足迹快速增长助推电力水足迹持续增长。②在空间格局上,化石能源水足迹以胡焕庸线为界西向增加东向减少,以蒙晋陕地区为高值集聚区;而电力水足迹中水电水足迹与火电水足迹的空间分界显著,水电水足迹的快速增长使长江流域、珠江流域及东南沿海逐渐形成电力水足迹高值集聚区。③能源水足迹与水资源的空间匹配程度以南高北低格局呈波动下降趋势,化石能源水足迹较电力水足迹与水资源的空间匹配度低,原煤生产与火力发电的能-水矛盾最突出,全国1/3的地区存在能-水不匹配问题,能源水足迹高的华北地区能-水匹配压力大。能源生产与水资源配置上的矛盾仍然存在。真实反映能源水足迹与水资源的匹配关系,有助于优化能源与水资源综合管理,为最大限度的发挥能-水协同作用提供量化依据。     

1998-2012年中国省际灰水足迹效率测度与驱动模式分析

水资源短缺与污染已经严重影响到中国的可持续发展,提高水资源效率是解决两者的必然选择。在测算中国31个省市（自治区）1998-2012年灰水足迹及其效率的基础上,本文基于扩展的Kaya恒等式和LMDI模型定量分析了效率效应、结构效应、经济效应、禀赋效应、开发效应及技术效应对灰水足迹效率的影响,最后利用LSE模型按驱动效应的绝对贡献率将各省份进行了分类。分析结果显示：研究期间中国平均灰水足迹为4814.30亿m³,灰水足迹效率由1998年的16.30元/m³增加到2012年的89.32元/m³,整体上呈现经济发达地区高于落后地区的特征;效率效应、经济效应、开发效应及技术效应对灰水足迹效率的变化起正向驱动效应,结构效应与禀赋效应对灰水足迹效率的变化起负向驱动效应,其中效率效应、经济效应是影响灰水足迹效率变化的最主要因素;中国灰水足迹效率空间驱动类型主要包括双因素支配型（Ⅰ、Ⅱ）、三因素主导型、四因素协同型（Ⅰ、Ⅱ）、五因素联合型等6种类型。研究结果可为水资源利用效率提供新的研究思路同时为区域水资源的合理利用提供理论支持。     

中国农产品虚拟水-耕地资源区域时空差异演变

虚拟水是当今水科学的研究热点,被认为是解决粮食与水资源安全的重要策略。本文在测算中国各地区农产品虚拟水总量的基础上,得出1996年～2006年中国农产品虚拟水与耕地资源基尼系数在0.2~0.3之间,并呈波动下降趋势,这表明二者分布“相对均衡”,且均衡程度在增强。同时,运用锡尔指数的分解方法,对中国区域农产品虚拟水空间总差异分解成区域内部差异和区域间差异。结果表明：农产品虚拟水区域总体差异有缩小趋势,影响八大区域总体差异形成的主导因素是区际间差异,另外,引入区域分离系数的方法,表明中国地均农产品虚拟水南北方区域差异变化呈现出收敛趋同的态势。通过地均农产品虚拟水变化对区域差异收敛与发散贡献的空间分析,最终将中国各省市划分为6种发展模式。通过对虚拟水净出口量与各种资源要素的秩相关系数的计算,表明驱动农产品虚拟水流动的主要原因是耕地资源而不是水资源,同时也表明农产品虚拟水与地区虚拟水流量呈现较强的正相关关系。本文的研究结果可揭示地均农产品虚拟水区域差异背后体现的农业集约化空间分异特征规律,为制定不同区域类型的农业发展决策提供相应的理论参考。     

湖北省水资源利用与经济协调发展脱钩分析——基于水足迹视角

为定量评价湖北省水资源利用与经济增长的协调关系,本文计算湖北省1995-2010年水足迹和水资源利用指标,识别其真实水资源利用情况,分析社会生产、生活对水资源系统造成的压力及其程度,并构建协调发展脱钩评价模型对水资源消耗与经济增长之间的协调关系进行评价。结果表明,湖北省水足迹近16年呈波动上升趋势,农业用水和工业用水是水足迹的主要组成部分,水资源自给率一直保持在95%以上,水资源压力指数近6年逐步上升,水资源利用效率从1995年的7.85元/m3显著提高至2010年的53.72元/m3,GDP增长与水资源消耗由强脱钩的优质协调向弱脱钩的初级协调转化,协调发展状态呈减弱趋势。基于以上研究结论,从水资源管理制度、水权制度改革、价格杠杆调控、农业节水工程建设四个方面提出了促进湖北省水资源利用与经济协调发展的调控策略。     

北京市居民食物消耗生态足迹和水足迹

生态足迹和水足迹作为定量测度人类对自然资本利用程度和可持续性发展的综合性指标,已经被广泛应用到我国的生态评价和可持续发展能力评价。食物是人类首要的消费品,其消耗的生态足迹和水足迹将反映维持一个区域的人口基本食物需求所占用的土地资源和水资源。本研究在生态足迹和水足迹理论和模型的基础上,根据北京市的现状,重新计算了均衡因子和单位质量虚拟水含量等模型关键参数,改进计算方法,计算和分析了北京市居民食物消耗的生态足迹和水足迹。研究结果表明,北京市居民食物消耗人均土地面积达到1.967hm2/人,人均生态足迹为2.025hm2/人;北京市居民食品消耗人均虚拟水为1023.05m3/人,约为居民消耗实体水的5倍,反映了北京居民食物消耗需要大量的土地面积和水资源来满足,将对区域土地和水资源造成很大胁迫。本研究采用基于北京市实际食物来源的估算参数更能反应北京市的实际情况,其结果表明北京市食物供应选择从国内其他地方输入有利于减少北京市食物消耗所引起的生态足迹和水足迹,研究成果可为北京市农林渔牧产业结构调整布局,以及食物供应方案的制定提供决策依据。     

基于生态足迹的我国居民间接能源消费研究

本文基于生态足迹这种可持续性地研究理念,利用生活方式分析法和净初级生产力法测算了2000-2010年城乡居民间接能源消费,然后运用改进的根据STIRPAT模型进行偏最小二乘回归。结果表明:对于城镇居民而言,间接能源生态足迹呈上升趋势,主要受消费结构和第三产业占比的影响;而对于农村居民来说,间接能源生态足迹逐年下降,主要受人均收入、消费结构和能源强度的影响。我国正处于工业化和城镇化的快速时期,随着居民生活水平的提高,消费方式的转变已经成为间接能源消费上升的重要拉动因素。     

城市水生态系统可持续发展评价——以大连市为例

水是城市发展的生命线,维系水生态可持续发展态势对城市健康发展具有重要意义。基于此本文提出一种城市水生态可持续评价指数,并结合自回归移动平均(ARIMA)模型对城市水生态可持续发展趋势进行定量评价和预测。该指数融合了水生态足迹和水生态承载力,通过比较分析城市水资源利用模式和污水消纳占用的水资源用地需求,明确城市水资源可持续供需关系。选取大连市进行实证分析,结果表明2001-2011年大连市水生态足迹远高于水生态承载力,处于不可持续发展水平。若维持目前的水资源利用模式,则可预测至2015-2019年大连市水资源生态足迹逐年递增,城市水污染生态足迹整体呈下降趋势。而大连市水资源供给能力若仍维持目前水平,其水生态仍将处于不可持续发展状态。以年均城市水生态承载力与水生态足迹差值估算,尚需13.09亿t水来达到城市水生态供给需求平衡。基于此从优化水资源利用模式和提高水资源供给能力两方面提出维系大连水生态可持续发展的对策和建议。     

中国1996年～2005年能源生态足迹与效率动态测度与分析

本文从探求中国能源可持续消费出发,运用生态足迹模型,重点将中国近10年化石能源消费的生态足迹进行了时间序列测度,并将其动态特征融入模型中,进行能源足迹产值、强度以及其带来的生态压力分析,在此基础上进行横向和纵向对比,提出中国未来能源可持续发展的途径。分析表明:10年间,煤炭的足迹占据主要地位,1996年占人均总能源足迹的83.4%(0.301 hm2/人),到2005年占77.5%(0.418 hm2/人),整体上呈下降趋势;生产耗能足迹占有很大的比例,从1996年的83.30%(0.30hm2/人)到2005年的85.59%(0.450 hm2/人)整体上呈上升趋势,生活耗能的足迹所占比例则呈整体下降趋势,从1996年的12.75%(0.046 hm2/人)到2005年的10.48%(0.055hm2/人);自1996年起,能源足迹产值呈增加趋势,到2005年为0.33×104美元/hm2,比1996年的0.19×104美元/hm2增加0.14×104美元/hm2,能源足迹强度1996年最高为5.15 hm2/×104美元,最低为2005年3.07 hm2/×104美元;能源足迹对生态系统的压力自1996年到1999年呈下降趋势,1996年压力指数为0.84,到1999年为0.63,从2000年开始便逐渐增加,到2004年超过1,2005年达到1.20。     

甘肃省能源消费碳足迹变化及影响因素分析

能源消费是人类活动影响全球气候变化的主要行为之一,对能源消费导致的碳足迹进行研究具有重要意义。本文首先应用能源消费碳足迹的相关概念和方法,计算得到了甘肃省1990年-2009年的总碳足迹、各能源消费类型的碳足迹、碳足迹产值和碳足迹生态压力;然后利用STIRPAT模型进行岭回归函数拟合,探讨了经济增长与碳足迹之间的定量关系,并验证了环境库兹涅茨曲线的存在性;最后通过脱钩指数分析进一步研究了经济增长与碳足迹之间的动态变化关系。结果表明：碳足迹从1990年的0.091hm2/人上升为2009年的0.191hm2/人,呈现波动上升的趋势。各能源消费类型的碳足迹构成中,煤和石油占据了绝对地位,其中又以煤所占比重最大,石油次之,天然气所起的作用甚微。碳足迹产值由1990年的1.18万元/hm2增加为2009年的2.51万元/hm2,碳足迹生态压力也从1990年的0.10上升至2009年的0.24。人口和人均GDP是驱动碳足迹增长的主要因素,且回归分析和脱钩指数分析都表明经济增长与碳足迹之间存在环境库兹涅茨曲线。     

华北平原小麦、玉米作物生产水足迹的研究

水足迹概念将水问题拓展到了社会经济领域,是当前测度人类活动对水资源系统影响的理想指标。本文借助水足迹的概念,计算了华北平原地区(河北、北京、天津)小麦、玉米的虚拟水含量及其生长生产水足迹,并就绿水的重要性和灰水对环境的不利影响进行了相关分析。结果显示:2007年华北平原主要地区小麦虚拟水含量为1.054m3/㎏,生长用水以蓝水为主;玉米虚拟水含量为0.808m3/㎏,生长用水以绿水为主;小麦生产水足迹为172×108m3,其中绿水足迹30.85×108m3,蓝水足迹102.5×108m3,灰水足迹38.65×108m3;玉米生产水足迹为173.07×108m3,其中绿水足迹101.06×108m3,蓝水足迹26.92×108m3,灰水足迹45.09×108m3。通过分析表明:绿水在当地农作物生产中占有重要的地位,绿水的使用与作物的生长特点及作物生长周期有关;小麦、玉米总水足迹约为当地水资源总量的2.2倍,减少小麦、玉米作物生产水足迹对华北平原具有重要的意义。     

近百年来北京市地表水体时空变化特征及驱动力分析简

基于遥感和GIS技术,利用1910年代、1950年代、1980年代的地形图和2000年代的航空遥感影像数据,通过数字化和人工解译,获取了北京市地表水体时空数据集,并在此基础上分析了近百年来北京市地表水体时空变化特征及驱动力。研究结果表明,近百年来北京市地表水体面积总体呈现增长趋势,从1910年代的125.25km²增长到2000年代的456.88km²,净增长331.63km²,增长率为264.77%。不同时段地表水体的变化特征各不相同。1910-1950年代,地表水体面积的增加以河流为主,河流面积增加了41.14km²,占水体增加面积的83.7%;1950-1980年代,水库和坑塘的面积增长最为显著,分别增长了152.98km²和101.88km²;线状水系密度的增长主要依赖于沟渠密度的增加。1980-2000年代,北京市地表水体的面积增加了76.32km²,但是水库面积缩减了24.2%。北京市地表水体变化的主要驱动因子包括降雨、地表水资源开发、用水以及水环境治理工程。     

湖北省水资源利用与经济协调发展脱钩分析——基于水足迹视角简

为定量评价湖北省水资源利用与经济增长的协调关系,本文计算湖北省1995-2010年水足迹和水资源利用指标,识别其真实水资源利用情况,分析社会生产、生活对水资源系统造成的压力及其程度,并构建协调发展脱钩评价模型对水资源消耗与经济增长之间的协调关系进行评价。结果表明,湖北省水足迹近16年呈波动上升趋势,农业用水和工业用水是水足迹的主要组成部分,水资源自给率一直保持在95%以上,水资源压力指数近6年逐步上升,水资源利用效率从1995年的7.85元/m³显著提高至2010年的53.72元/m³,GDP增长与水资源消耗由强脱钩的优质协调向弱脱钩的初级协调转化,协调发展状态呈减弱趋势。基于以上研究结论,从水资源管理制度、水权制度改革、价格杠杆调控、农业节水工程建设四个方面提出了促进湖北省水资源利用与经济协调发展的调控策略。     

城市水生态足迹变化分析与模拟

本文应用生态足迹理论与方法，采用水资源与水产品消耗统计数据，对广州市1949年～1998年水生态足迹变化进行时间序列建模分析。结果显示ARIMA(2,2,2)模型能较好的拟合广州市水生态足迹变化，模型误差在5%左右。广州市1949年至1998年水生态足迹变化可划分为两个时期，1978年之前为平稳期，1978年之后呈现显著的波动上升趋势；应用ARIMA(2,2,2)预测1999年～2003年的水域生态足迹，结果分别为：0.5935hm²，0.6562 hm²，0.7147 hm²，0.7790 hm²，0.8402 hm²，模拟结果表明广州市1999年～2003年期间的人均水域生态足迹仍呈较快上升趋势，城市发展、人口增加以及生活水平提高导致水产品需求与水资源消耗的增长是水生态足迹快速增长的主要因素。