气候变化和物候变动对东北黑土区农业生产的协同作用及未来粮食生产风险

东北黑土区是中国重要的粮食生产基地,也是中国气候变化最敏感的地区之一。然而,气候变化背景下东北黑土区气候及物候变化对农业生产力的综合影响并不清晰,未来农业生产风险评估的定量化程度不够,风险等级制定缺乏依据。本文借助遥感产品、气候资料和模拟数据等资料,综合运用多元线性回归、相关分析及干旱危险性指数等方法,探究东北黑土区作物物候动态及其气候响应特征,辨识气候与物候变化对农业生产的复合效应及未来可能风险。结果表明：① 2000—2017年东北黑土区29.76%的区域作物生长季开始期呈显著延后趋势,16.71%的区域作物生长季结束期呈提前态势,生长季开始期受气温的影响范围广,且滞后时间长;生长季结束期与前期气候变化关系更加密切,且带状差异性响应格局尤其明显。② 气候变化和物候期改变对作物生产的解释能力较生长季同期气候变化的解释能力增加了70.23%,解释面积扩大了85.04%。③ RCP8.5情景下东北黑土区粮食总产量呈现上升趋势,粮食生产风险表现出“南增北减”的演变特征,风险区面积不断扩大,全球温升2.0 ℃时,松嫩黑土亚区南部粮食减产量可能达到10%。研究有助于深入认识气候—物候—作物生产的关联机理及未来粮食生产风险,对制定气候变化应对策略,保障国家粮食安全具有重要意义。     

山区乡村地域系统韧性测度及影响因素研究——以大别山区罗田县为例

韧性理论是可持续性科学的核心议题之一,微观尺度视域下乡村地域系统与韧性理论的结合是对乡村振兴战略的回应与思考。论文构建山区乡村地域系统风险—韧性(R-PAT)模型,运用熵值法、地理探测器等方法对大别山区罗田县68个样本村的系统韧性进行测度并分析其空间格局,识别村域单元R-PAT类型后,剖析山区乡村地域系统韧性水平空间分异的影响因素。研究发现：① 罗田县村域单元抵御能力、适应能力、转型能力及综合韧性指数差异显著,样本村综合韧性指数普遍不高但具有较大的提升潜力;② 依据韧性指数与风险指数的变化,山区乡村地域系统分为高风险—低韧性、高风险—高韧性、低风险—高韧性和低风险—低韧性4种类型,罗田县以高风险—低韧性型与低风险—低韧性型为主;③ 罗田县乡村地域系统韧性受多个因子影响,乡村内生动力是山区乡村地域系统韧性水平空间分异的关键性因素,乡村自然与社会本底是其基础性因素,乡村发展潜力是系统潜能持续提升、能力逐渐强化的推动性力量。研究旨在将韧性理论聚焦山区乡村微观单元,为山区乡村脱贫攻坚成果巩固与山区振兴提供可资借鉴的理论指导与案例支撑。     

中国北方干湿过渡区生态系统生产力的气候变化风险评估

气候变化风险是人类社会发展面临的严峻挑战,评估识别对气候波动响应敏感且复杂的干湿过渡区生态系统所面临的气候变化风险是一个重要科学问题,对区域气候治理和风险管理具有科学意义。本文利用参与耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的多气候模式多情景数据,通过改进和验证Lund-Potsdam-Jena（LPJ）动态全球植被模型,辨识未来不同时段生态系统生产力的气候变化风险等级及其时空分布,明晰气候因子对净初级生产力（NPP）风险的作用特征。结果表明：未来中远期干湿过渡区生态系统生产力面临的气候变化风险面积将可能扩大,风险等级将可能提升,高排放情景下的风险更加严重,主要表现为NPP距平为负,且仍有继续下降的趋势。尤其是典型浓度路径（RCP8.5）情景下,81.85%的地区将可能面临气候变化风险,54.71%将达到高风险。2071—2099年,RCP8.5高风险区的NPP距平将达到(-96.00±46.95) gC m^-2 a^-1,NPP变化速率将达到(-3.56±3.40) gC m^-2 a^-1。干湿过渡区东部平原和内蒙古东部草原区预估将可能成为风险主要集中区域,这些地区未来的植被生长将可能受到气候变化的不利影响,增温加剧和干旱程度加重可能是未来气候变化风险的重要驱动因素。     

气候变暖背景下黄河流域干旱灾害风险空间特征

黄河流域是中国重要的经济带和经济增长极,也是人口密集暴露、特色农业种植和重点生态承载区。在全球变暖和极端降水事件频发的气候背景下,近年来黄河流域干旱灾害变化特征异常突出,新形势下该流域的干旱灾害风险及其对气候变化的响应机制需进一步深入认识。本文利用1960年以来黄河流域122个国家气象站逐日气象数据,结合遥感、社会统计和地理信息数据与技术,基于灾害风险理论,建立致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体易损性和防灾减灾能力可靠性4个因子的干旱灾害风险指标体系和模型,详细分析了黄河流域干旱灾害风险变化特征和区域差异性及其气候变化的影响机制。结果表明：黄河流域干旱灾害风险分布格局具有明显的地带性和复杂性,流域区域差异显著,总体是中下游风险高于上游,高风险区主要位于黄河流域中下游,致灾因子危险性是黄河流域干旱灾害风险的主导因子,其次是孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力可靠性,而承灾体易损性贡献量相对最小。干旱灾害风险影响机制的区域差异也很显著,上游是孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力可靠性的影响大于致灾因子和易损性,中游则是致灾因子、易损性和防灾减灾能力对干旱灾害风险的贡献度大,下游是干旱致灾因子起主导作用,致灾因子危险性和承灾体易损性控制了风险总体格局。黄河流域干旱灾害风险变化规律以及对气候变化的响应异常复杂,流域干旱灾害风险主要受季风气候和复杂地形的影响,还受社会经济发展水平、人口暴露度和水资源供需矛盾等多种要素的影响。该研究对黄河流域生态文明建设,粮食安全保障和国家发展战略具有重要意义。     

中国灾害风险与贫困互相关效应的理论分析与实证研究

在全球自然灾害频发和贫困长期且不均衡展布的背景下,灾害风险与贫困的联结成为学术界和利益相关者关注的焦点。基于自然灾害风险管理和社会-生态韧性评估的基本原理,系统论述了灾害致贫和贫困致险的作用机理与驱动路径,这种互相关效应称为灾害风险-贫困的“羁绊”;基于中国31个省（自治区、市）2010—2019年的面板数据,运用计量经济学回归分析方法,以证实减轻灾害风险和扶贫脱贫在省域尺度上存在双向加持的作用。结果表明：（1） 较高的致灾因子危险性、承灾体暴露性和脆弱性及复杂的灾害风险情景引发了人员伤亡、资产破坏和经济损失等多重负面影响,最终导致和加剧了经济、机会、能力和文化的多维度贫困;贫困群体农业生计和家庭资产的高暴露性和低韧性放大和累积了灾害风险。（2） 中国在脱贫攻坚和全面建设小康社会的进程中,减灾扶贫和脱贫降险的循环效应显著,籍此带来了乡村振兴、治理现代化等战略的属性加持。（3） 贫困致险的机制较为隐性且主要显现于广布型灾害风险情景,对其无视或轻视可能带来投资减灾失效、学科范式陷阱和不可持续发展等诸多后果。研究结果可为中国的减灾和扶贫协同发展提供理论依据和现实证据,并为贯彻落实经济、政治、文化、社会和生态文明建设“五位一体”战略,实现“双碳”目标和应对全球气候变化提供智力支撑。     

特大城市群生态空间及其生态承载状态的时空分异

快速城镇化导致中国城市群地区生态空间被大量挤占,生态承载压力加剧,已成为制约城市群健康发展的重要因素。本文界定并分析了京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、长江中游5个特大城市群三生空间结构分布特征,解析了1990—2020年生态空间时空分异及其变化的影响因素,进一步通过水资源供给、水质调节、空气质量调节、休闲游憩探讨了近30年生态空间综合承载状态及其时空分异特征。研究结果表明：① 不同形成发育阶段的城市群呈现差异性的三生空间面积结构比、以多中心组合为主的生活空间拓展演变模式,以及屏障式、紧密、离散、全包围式的生态空间结构。② 1990—2020年城市群生活空间面积持续大幅度增加而生产空间呈现相反趋势,除粤港澳大湾区以外,生态空间均表现出增加态势尤其近10年增势明显。三生空间面积结构及其时空变化特征,说明特大城市群生产、生态空间的主要功能从供给转向调节和文化,并反映了中国从快速城镇化到新型可持续城镇化的转变。③ 5个城市群分别有78.6%、73.1%、54.5%、56.3%和25.8%市域呈现严重超载的综合生态承载状态,其中水资源供给、水质调节是制约城市群生态承载水平的要因,未来需要重视城市群生态空间保留量及其合理布局以减缓生态承载压力。本文可为城市群绿色可持续发展、三生空间结构优化和配置提供科学依据。     

中国儿童多维贫困时空格局变化及其影响因素

儿童是社会发展的未来,相对于具有劳动能力的成年人,儿童群体更易陷入严重的多维贫困状态,因此探讨儿童多维贫困的时空动态变化及其影响因素具有重要的理论价值和实践意义。以中国25个省、市、自治区为研究区,使用A-F法从住房、照料、教育、健康、营养维度对2010—2016年中国儿童多维贫困进行测度,并结合空间自相关、地理探测器等方法对其时空格局及影响因素进行研究。结果表明：① 2010—2016年中国东中西部儿童多维贫困指数均呈下降趋势,儿童多维贫困在住房、照料、教育、健康、营养各维度均得到有效改善;② 2010—2016年中国儿童多维贫困、各维度贫困存在空间分布差异,呈现“东—中—西”部儿童多维贫困指数阶梯式递增的空间特征;③ 2010—2016年中国城市、农村儿童多维贫困情况均得到改善,空间分布向着“东—中—西”贫困指数阶梯式递增的格局转变,但农村儿童多维贫困指数始终远高于城市;④ 家庭情况、城镇化水平是影响儿童多维贫困空间分异的重要因素,抚养能力、经济水平、教育环境是影响儿童多维贫困的次要因素。综合来看,各影响因素的交互作用对儿童多维贫困空间分异的影响远超过单因素,教育环境与抚养能力、城镇化水平与医疗资源、家庭情况与抚养能力为影响儿童多维贫困的主导交互因素。     

京津冀地区光伏开发空间适宜性及减排效益评估

京津冀地区作为中国重要的能源消费基地,近年在产业转型与发展中对清洁能源的需求不断增加。光伏发电是中国“十四五”期间加速能源结构转型,早日实现碳中和目标的关键举措与重要抓手。本文以京津冀为研究区,通过构建“地形—气象—成本”光伏开发适宜性综合评价指标体系,计算了光伏开发适宜性指数,刻画出京津冀地区2018年光伏开发适宜性的空间格局特征,进而定量评估不同开发适宜性情景下光伏发电潜力与减排效益。研究表明：① 京津冀地区光伏开发适宜区占到区域总面积的22%,一般适宜区面积最广,“燕山—太行山”一线是适宜区与不适宜区的主要分界线,各类适宜区主要分布在承德、张家口和保定市3个市。 ② 京津冀地区光伏发电发展潜力巨大,开发非常适宜区和较适宜区的年发电潜力是2018年京津冀地区电力消耗的3倍。③ 光伏发电节能减排效果显著。在将非常适宜区和较适宜区全部开发情景下碳减排量为京津冀2018年排放量的47%。④ 土地利用限制、大型输电网络和储能系统是制约光伏发展的主要因素。总体来看,虽然大规模光伏开发仍存在一定的限制条件与技术瓶颈,但在全球气候变化加剧和社会经济发展进入“低碳脱碳”新常态的背景下,京津冀地区的大规模光伏开发仍是助力区域早日实现碳中和目标、优化能源结构和提升人民福祉的重要途径。     

基于“H-E-V”框架的城市洪涝风险评估研究进展

在全球气候变化与城市扩张的背景下,城市洪涝问题频发并引发严重的社会问题与经济损失。当前城市洪涝管理的主要内容已从工程性防御性措施转向洪涝风险管理,而城市洪涝风险评估又是城市洪涝管理的关键环节。基于此背景,论文首先介绍了IPCC采纳的城市洪涝风险评估框架“危险性(Hazard)—暴露性(Exposure)—脆弱性(Vulnerability)”即“H-E-V”的概念内涵,在此基础上梳理了其危险性、暴露性、脆弱性3大要素的主要研究内容,探讨分析不同研究方法的优缺点。最后提出了城市洪涝风险评估的主要发展趋势及关键问题,主要有以下4个方面：①危险性方面,建立适应于城市地区的耦合型二维洪涝淹没模型是洪涝风险评估要求下的必然趋势;②暴露性分析在大数据及GIS技术支撑下正逐步精细化、动态化;③脆弱性正从早期侧重的物理维度定量评估转向社会、经济、文化、环境等多维度的评估;④此外,气候变化与城市扩张下的多情景城市洪涝风险评估是未来城市洪涝管理的研究热点与难题。     

东北三省农业旱灾风险评估研究

气候变化背景下,干旱对农业生产造成的损失已不容忽视。明晰粮食主产区面临的旱灾风险特征有利于保障中国粮食生产安全。东北三省是中国最重要的粮食主产区之一,明晰该地区的农业旱灾特征对农业生产具有十分重要的作用。基于自然灾害系统理论针对东北三省构建了农业旱灾风险评估模型,并在县市尺度对不同等级农业旱灾风险进行了分区。研究中分别从省份尺度和县市尺度对农业旱灾危险性、暴露性、脆弱性、抗旱能力及农业旱灾综合风险进行评估。结果表明：省份尺度上,农业旱灾综合风险由高到低分别为黑龙江省、吉林省及辽宁省。其中危险性年际间差异明显,暴露性则相对稳定。2010-2015年间脆弱性呈增加趋势,三省抗旱能力均随年际变化而波动。空间范围上,东北三省农业旱灾风险由南向北递增。农业旱灾综合风险等级上,中级及其以上级别县市占对应省份的比例由高到低分别为黑龙江省（75.81%）、吉林省（41.30%）与辽宁省（0%）。值得注意的是,农业旱灾综合等级最高的地区主要集中在三江平原及松嫩平原区。     

资源环境耗损过程评价方法及其应用

资源环境承载能力监测预警中一项重要的内容就是资源环境耗损过程的变化趋势测度。本文从资源消耗、环境损坏和生态质量变化角度出发,提出了一种基于资源环境耗损的过程评价方法,即通过计算水土资源消耗、水气环境污染以及生态质量变化,测度资源环境耗损指数,刻画资源环境耗损趋势,并在京津冀地区开展了试评价。研究结果表明：①该评价方法以资源环境耗损变化为基础,力图客观反映区域资源环境变化趋势,从科学架构出发,结合数据可获得性和实际可操作性,综合得出一种科学合理且简单易行的评价方法,有利于资源环境耗损过程评价在全国推广。②试评价结果显示,京津冀地区水土资源利用效率提高趋势明显,近80%的区县处于资源利用高效率类别;污染物排放强度总体呈现下降趋势,但仍然有33%的区县污染物排放处于高强度状态;以林草覆盖率表征的生态质量处于逐步降低状态,年均降低速率约为1.2%。③从指标组合关系上看,水土资源利用效率同时趋于良好的县占比最高(100个,约50%);效率趋势相异的区县较少(62个),其中土地资源利用效率趋差而水资源利用效率趋良的区县个数最少(18个)。污染物排放强度变化的指标组合呈现两极分化特征。京津冀地区资源环境耗损趋缓型和加剧型评价单元数量对比为6:1,市辖区的耗损加剧程度比县略严重。     

京津冀城市群水资源开发利用的时空特征与政策启示

京津冀城市群是中国在国际经济体系中具有最强竞争力的支撑平台之一,也是中国乃至全世界水安全保障难度最大的地区之一。本文主要以2000-2014年数据为基础,采用泰尔系数、变异系数、曲线分析和空间分级分类分析等方法,揭示了京津冀城市群水资源与用水变化的时空特征。结果显示：①绝大多数城市多年平均水资源总量显著减少,干旱化的长期趋势明显,而且北部、西部城市减少幅度更大;②京津冀城市群水资源极度短缺,空间不均衡性呈现先减小后增大的趋势,而且中部和南部城市水资源开发利用潜力更低,缺水更甚;③绝大多数城市用水总量零增长或缓慢负增长,用水结构以工农业用水比重下降为主要特征,各类用水的空间不均衡性保持相对稳定;④用水效率普遍快速提升,空间分布差异呈现先增大后减小的总体趋势。基于此,建议京津冀城市群实施“以水量城”的城镇化政策和“以水定产”的产业政策,完善水生态补偿政策,落实水资源管理红线政策,实现水资源约束下各城市间经济社会与生态环境的协同发展。     

面向可持续发展目标的西部水土资源评估北大核心CSCDCSSCI

新时代西部大开发要形成新格局,解决西部发展不平衡不充分的问题,就要提高西部水土资源的利用效率,走可持续发展的道路。计算水土资源承载能力和水土资源对可持续发展目标实现的贡献情况,对制定合理的资源开发策略支撑西部发展十分重要。本文从水土资源承载压力和水土资源对可持续发展目标实现的贡献两个方面构建西部水土资源评估体系,选取水土资源承载力评价、水土资源匹配度评价和水土资源可持续发展贡献评价方法,评估西部13个省份的水土资源承载压力、水土资源匹配度、水土资源可持续发展贡献状态和潜力。结果显示西部水土资源压力指数在0.44~0.98之间,低于全国平均水平。水土资源匹配度指数为1.66,高于全国平均水平。对比全国,西部水土资源可持续发展贡献指数为0.49,接近全国平均水平,可持续发展水平趋势向好,整体存在很大潜力,但不同省市内部差异较大,水土资源可持续发展需要提高水土资源的可持续利用管理水平。西部整体评估对西部大开发战略政策制定具有一定的借鉴意义,西部各省份水土资源状况评估结果可对西部水土资源利用政策制定提供一定参考。     

Analysis of Water Resources Carrying Capacity of the “Belt and Road” Initiative Countries based on Virtual Water Theory

Most countries along the route of the “Belt and Road” initiative are faced with a shortage of water resources. However, successful implementation of the initiative depends on water availability to support economic and social development. We designed a water resources carrying capacity evaluation index system, assigned grades and weights to each evaluation index and calculated a water resources carrying index for the 65 countries along the route. We used virtual water theory to analyze China’s net virtual water import from key bulk agricultural products through international trade. For more than half of the countries along the route, their water resources will be unable to support the economic development that will be necessary for fulfilling the goals of the Initiative. As a country with insufficient water resources carrying capacity, China is a net virtual water importer in the virtual water trade. This virtual water trade can improve China’s water resources support capacity, and ensure China’s water and food security for the future.     

黄河三角洲生态经济区水资源承载力评价及趋势预测

水资源承载力是反映区域水资源对经济社会发展的支撑能力,是衡量水资源与经济、社会、自然是否和谐发展的重要指标。综合考虑经济、社会、自然等因素,构建“承压-压力-协调-管理”四维水资源承载力评价指标体系,通过组合赋权法测度水资源承载力水平,运用M-K趋势法分析其时空变化特征,并运用R/S分析法预测未来发展趋势。结果表明：（1）黄河三角洲高效生态经济区水资源承载力指数呈缓慢上升趋势,整体数值偏低;（2）沿海地区水资源承载力较好,水资源承载力指数由沿海向内陆逐渐降低,承压指数、压力指数、协调指数、管理指数空间特征明显;（3）水资源承载力在莱州湾及黄河入海口部分县（市、区）显著改善,远海地区呈现显著恶化趋势,协调指数和管理指数有所改善,承压指数不容乐观,压力指数普遍恶化;（4）未来变化中,水资源承载力在黄河三角洲高效生态经济区呈现持续改善趋势,惠民县、阳信县、利津县、高青县等地区呈持续恶化态势。     

基于GIS/RS的南方丘陵区农村水资源系统脆弱性评价——以衡阳盆地为例

采用GIS/RS的方法,以衡阳盆地为研究对象,构建由年降水量,少雨期干旱指数,坡度指数,土壤蓄水能力指数,植被覆盖指数,土地利用指数,水源可获得性指数和人类活动指数8个具体指标组成的基于GIS/RS方法的水资源脆弱性评价指标体系,对衡阳盆地农村水资源脆弱性进行定量评价。结果表明,衡阳盆地农村水资源系统脆弱度的空间分布总体表现为“南北低、中间高”的分布态势,北部的衡阳县、西部的祁东县和中部的衡南县是全区水资源脆弱性最高区域,而南部的常宁、耒阳和东北的衡东县是全区水资源脆弱性低值区。基于GIS/RS的水资源脆弱性评价方法与传统研究方法所得结果具有较好的相似性,但是,相对于传统的评价方法,GIS方法的评价结果更为细致和精确。     

基于流域的陕西省水资源承载力研究

以陕西省9个流域为评价单元，基于宏观指标和综合指标构建水资源承载力综合评价模型。通过分析经济压力、人口压力、承载压力及协调指数，进而对研究区水资源承载力进行评价并探讨其时空分布特征。结果表明：（1） 陕西各流域水资源承载力差异较为明显，其中陕南最大，陕北次之，汉中最小。陕南地区的汉江和嘉陵江两个流域水资源丰富且降水充足, WI<0.6处于承载适宜阶段，但该流域水资源利用效率较低HI<0.6，流域人均用水量、万元GDP用水量以及农田灌溉亩均用水量均超过全省平均水平。陕北地区的河口—龙门、内流区以及北洛河三个流域水资源紧缺且存在水质性缺水问题，处于轻度超载阶段；而关中地区的渭河、泾河、龙门三门峡及伊洛河四个流域水资源供需矛盾随着人口与经济的增长进一步加剧，水资源承载力综合评价指标值WI >1.5，处于严重超载阶段。（2） 从承载压力指数分析可以看出，流域调水对缺水地区或经济中心城市的发展起到决定性作用。从丰水流域跨流域调水能解决地区性缺水问题，进而解决水资源危机所带来的社会经济可持续发展问题。(3) 基于水资源的自然资源属性，以流域为评价单元，其研究结果更符合自然规律，有利于实现流域间水资源的合理均衡和分配。     

干旱半干旱区水资源承载力评价及空间规划指引——以宁夏西海固地区为例

以宁夏西海固地区为例,在区域尺度水资源超载状态分析基础上,构建了栅格尺度水资源承载力评价指标体系和计算方法,阐释了水资源承载力空间格局、特征及其与人口经济要素的空间关系,并提出空间规划与发展路径指引。干旱半干旱区栅格尺度的水资源承载力评估指标体系包括5项一级指标和12项二级指标,案例实证研究与校验表明：指标体系与评估模型具有可操作性,可为空间规划与管制提供更有效的决策支撑;西海固地区栅格尺度的水资源承载力划分为强、较强、中等、较弱以及弱5个等级,强和较强等级区主要位于清水河河谷平原,是黄河扬水灌区与地下水资源富集区的叠加区域,较弱和弱等级区集中分布于黄土丘陵区、六盘山及其余脉山地区。在水资源承载力空间差异分析的基础上,因地制宜地制定空间开发指引,建立“节流为主、开源为辅”的水资源保障体系,有助于构建与区域水资源条件相适应的人口产业布局模式。     

关于水资源承载力理论与方法的研究

本文首先明确了水资源承载力的基本概念 ,指出可持续发展理论、水 -生态 -社会经济复合系统理论、二元模式下的水文循环机制和过程是水资源承载力研究的理论基础 ,对水资源承载力研究的基本内容、评价指标体系的建立和评价方法进行了较全面的概括和总结。     

黄河下游引黄灌区水资源短缺风险下承载力分析

通过主成分分析和灰色关联分析方法得到黄河下游引黄灌区各区域水资源短缺的风险因子,进而应用综合评判分析方法评价水资源承载力状况;绝大多数地区的综合评分值在0.4左右,说明各地市水资源承载力较低.建议采取提高水价、提高灌溉水利用率、建立节水投入补偿机制或奖励机制以及调整三次产业结构等措施,以期科学合理地开发利用水资源.