中国能源-粮食生产对水资源竞争的关系——基于水足迹的视角

通过对水-能源-粮食系统的定量分析,能更好的探究三者之间的协同作用,对提高区域资源综合利用效率、促进区域可持续发展具有重要意义。本文基于水足迹视角探讨了1990—2017年中国31个地区能源-粮食生产对水资源的竞争关系,并借助ESTDA模型框架对其时空动态特征进行分析。结果表明：① 中国化石能源水足迹的时间演变特征可分为缓慢下降-快速上升-平稳下降3个阶段,其中化石能源灰水足迹平均占化石能源水足迹的70%以上;电力水足迹呈持续上升态势,其中电力蓝水足迹平均占电力水足迹的70%以上;粮食蓝水足迹上升幅度明显,平均占农业用水总量的70%以上。② 能源-粮食水足迹总量空间分布格局受区域资源禀赋差异影响较大。③ 时间序列上,中国能源-粮食生产对水资源竞争指数呈逐年上升态势;空间分布上,同时兼顾能源生产与粮食生产的黄河中下游区、东北地区为竞争指数高值集聚区,其余地区竞争指数相对较小。④ LISA时间路径分析显示,中国南方地区能源-粮食水资源竞争指数的空间格局的稳定性比北方更强;各地区在不同程度上均受局部结构的时空依赖效应影响;竞争指数空间格局变化具有较强的整合性且空间凝聚性较强。⑤ 能源-粮食生产对水资源的竞争在短期内难以得到有效缓解。     

基于地理加权回归的中国灰水足迹人文驱动因素分析

根据Hoekstra和Chapgain提出的污染物吸纳理论,估算了2012年全国31个省（区、市）的灰水足迹,采用空间自相关分析方法探讨了2012年中国灰水足迹的空间分布特征,通过构建基于地理加权回归的STIRPAT模型,测算了人口和富裕等人文因素对灰水足迹的影响。结果表明：中国灰水足迹存在较强的空间正相关性和空间分布不均衡性;人文因素对水资源环境的威胁大小排序,依次为城市化率、人口数量、产业结构和富裕程度,其中,城市化率、人口数量、农业比重和人均GDP每提高1%,分别引起灰水足迹增加1.03%、0.85%、0.63%和0.52%;人文因素对灰水足迹的影响存在空间差异,人口对灰水足迹的影响由北向南逐步加大,富裕对灰水足迹的影响由西向东逐渐减小,农业和城市化对灰水足迹的影响由南向北逐步增大;在现有样本范围内,计算结果有条件地支持环境Kuznets曲线。     

基于MRIO的中国省区和产业灰水足迹测算及转移分析

水资源短缺与水资源污染已经严重影响到人类的生存与中国的可持续发展,分析各地区与各产业水资源污染情况是解决中国环境可持续发展的关键。论文在对传统灰水足迹研究的基础上,利用2002、2007和2012年多区域投入产出表,计算中国30个省份(因数据所限,未分析西藏、香港、澳门和台湾地区)和17个产业2002—2012年中间消费和最终消费灰水足迹,以及合并后的8大区域和17个产业的总灰水足迹转移。结果表明：① 山东、河南和河北等经济规模较大的地区灰水足迹一直处于相对较高的状态,青海、宁夏和海南等经济规模较小的地区灰水足迹一直处于相对较少的状态。② 农业是灰水足迹产生的最大部门,商业及运输业等4个产业部门灰水足迹较大,但其总和却远小于农业灰水足迹;其他制造业等5个产业部门灰水足迹一直相对较少。③ 灰水足迹净输入区域为京津区域、北部沿海区域、东部沿海区域和南部沿海区域;灰水足迹转移量最大的2条路径之和呈现先增加后减少的趋势,识别出的主要灰水足迹流出—流入关系区域为中部区域—东部沿海区域。④ 农业和采选业为灰水足迹净输出部门,大部分轻工业及第三产业为灰水足迹净输入部门;识别出的主要灰水足迹流出—流入关系部门包括农业—食品制造及烟草加工业、农业—纺织服务业、农业—化学工业。各地区和产业产生的灰水足迹以及区域和产业识别出的灰水足迹路径可为减少灰水产生提供理论依据,同时为地区和产业水资源合理利用提供理论支持。     

辽宁省水足迹强度差异及空间关联格局分析

基于辽宁省14个城市的水足迹面板数据,计算2004—2013年辽宁各城市的水足迹和水足迹强度,辽宁省水足迹强度明显下降,各城市间水足迹强度存在很大差异。采用核密度估计模型、基尼系数、锡尔指数分析人均水足迹和水足迹强度的动态演变规律,辽宁省水足迹强度差异在不断缩小且有收敛趋势。空间自相关检验发现,辽宁省水足迹强度存在显著空间自相关关系,高高集聚区域主要分布在辽宁省经济欠发达的城市,如阜新、朝阳、葫芦岛;低低集聚区域主要集中在辽宁省经济水平相对发达的城市,如大连、鞍山、盘锦;辽宁省水足迹强度存在显著空间效应,其中人均水足迹对水足迹强度的影响最大。     

黄河流域煤炭富集区煤炭水足迹演变及驱动效应研究

煤炭与水资源相互影响和制约,如何评价煤炭耗水的演变趋势及其影响机制对煤炭和水资源进行协同管理具有重要意义。基于国际标准的煤炭水足迹测算模型,分析2000—2017年黄河流域煤炭富集区——晋陕蒙煤炭水足迹的时空演变趋势,构建煤炭水足迹压力指数评价区域煤炭和水资源的匹配关系,并运用LMDI模型定量分析煤炭水足迹的驱动效应。结论如下：① 煤炭水足迹总量在研究期内呈增长趋势,主要以原煤和火力发电水足迹为主,山西和内蒙古煤炭水足迹最高,陕西最低。② 研究区整体煤炭水足迹压力指数逐渐增大,由煤–水关系缓和型逐渐演变为煤–水关系制约型,从空间分异来看,山西最大,研究期内均属于煤–水紧张型,陕西次之,内蒙古最小,均由煤–水关系缓和型演变为煤–水关系制约型。③ 影响煤炭水足迹的主要驱动因素是经济效应和技术效应,前者对煤炭水足迹的影响逐渐增强,后者对煤炭水足迹压力的影响先增强后减弱,各驱动效应空间分异明显。研究结果可为煤炭富集区煤炭和水资源可持续利用提供决策参考,为黄河流域生态保护和高质量发展的资源管理提供决策支持。     

1990-2007年中国能源足迹时空差异分析

基于生态足迹模型分析中国1990-2007年的能源生态足迹变化态势,并利用重心模型研究能源足迹的区域差异及变化。结果表明:1)近18年来,中国人均能源足迹呈现波动增长,能源足迹结构方面煤炭始终占据主导地位;建议优化能源结构,大力发展清洁可再生能源。2)中国各地区间能源足迹存在明显差异,空间分布格局为南少北多,能源生产与消费存在错位;建议国家设立能源生态补偿机制,由出现能源生态赤字的地区支付能源生态补偿基金给能源生态盈余地区。3)中国能源足迹的重心呈现逐步向西南方向移动的轨迹,通过与GDP重心轨迹的对比发现中国经济发展主要靠能源消费拉动。     

洞庭湖平原耕地利用生态效率空间相关性与空间效应

以2007—2017年洞庭湖平原24县（区、市）为研究对象,基于碳排放和面源污染排放双重视角构建洞庭湖平原耕地利用生态效率评价指标体系,运用超效率SBM模型（Slacks-Based Measure of Super-Efficiency model,Super-SBM model）、空间自相关模型、空间计量模型等方法,分析洞庭湖平原耕地利用生态效率的时空变化、空间相关性,并揭示洞庭湖平原耕地利用生态效率的空间效应及影响因素。结果表明：① 2007—2017年洞庭湖平原耕地利用生态效率值呈现出平缓的“升?降?升”的演变趋势,总体上处于中等效率发展水平,区域县际间耕地利用生态效率差异逐步在缩小。② 洞庭湖平原耕地利用生态效率存在显著的空间集聚特征,高高集聚区主要分布在洞庭平原的西南部和南部,低低集聚区主要分布在洞庭平原的北部和西北部,空间格局的变化主要发生在高低集聚区和低高集聚区。③ 洞庭湖平原耕地利用生态效率存在显著的空间效应,城市化水平、地区科技投入、农业技术推广面积、农户人均纯收入和农户人均农业产值对耕地利用生态效率存在显著的正向效应,而城乡差异和财政支农支出额对耕地利用生态效率存在负向效应。     

基于DEA-ESDA的农业生态效率评价及时空分异研究

采用考虑非期望产出的SBM(Slack-Based Measure)模型,结合探索性空间数据分析方法（ESDA）,对甘肃省各县（区）2000~2014年的农业生态效率及空间分布格局进行实证分析。结果表明：① 考虑非期望产出和不考虑非期望产出的农业生态效率之间存在着明显差异,而考虑非期望产出的农业生态效率结果更符合实际情况。② 在研究期内甘肃省农业生态效率呈持续上升态势,但整体效率偏低;空间变化趋势呈现自西向东、自南向北递减态势,但南北差异小于东西差异。③ 从全局空间分异来看,除2001~2003年外,甘肃省各县（区）农业生态效率呈现正相关特征,空间集聚现象显著;从局部空间分异来看,处于空间正相关地区数量在研究期内逐渐下降,区域农业生态效率的集聚现象减弱。农业生态效率高高（HH）集聚主要分布在河西走廊及甘南地区,空间上具有明显的向邻接地区扩散的趋势;低低（LL）集聚主要分布在甘肃省中部地区,空间分布较为稳定。     

中国大陆生态效率时空演化分析及其趋势预测

基于水足迹理论和生态系统服务价值理论,构建生态效率测度评价指标体系,利用SBM模型、标准差椭圆(SDE)方向分布模型、灰色动态模型,结合相关统计数据,对2000-2015年中国大陆生态效率进行测度、分析,并对其空间分布格局进行表征与预测。结果表明:(1)中国大陆生态效率从研究初期的中等水平降为研究末期的较低水平,区域间呈现东部地区东北地区中部地区西部地区的态势;空间上由研究初期的东、东北、中、西地带性分布转变为研究末期仅北京、天津、上海、广东保持完全有效。(2)造成中国大陆生态效率损失的主要因素依次为资源环境成本投入、灰水足迹、土地投入及环境污染。(3)研究时期内中国大陆生态效率空间分布重心南北向移动速度快于东西向移动速度,移动路径呈"西北—东南—西北—东南"变化趋势;移动速度呈现"加快—降低—降低"的过程。空间分布范围经历了"分散—集聚"的过程,空间分布格局由东北—西南逐渐趋向于偏北—偏南格局。(4)预测结果显示未来10~20年中国大陆生态效率空间分布格局重心向东北方向移动,空间分布格局在东西方向、南北方向均呈收缩态势,生态效率空间溢出效应仍不明显。研究结果较好地反映了当前中国大陆生态效率的整体状况,预测结果可为政府及有关部门制定相关政策提供参考。     

黄河三角洲高效生态经济区生态效率时空演变及影响因素分析

选取2010—2020年黄河三角洲高效生态经济区19个县域单元相关数据,采用非期望SBM模型测算生态效率,并借助核密度估计和聚类分析等方法考察区域生态效率的时空演变特征,在此基础上运用Tobit模型探讨生态效率驱动因素。结果表明：黄河三角洲高效生态经济区整体生态效率以2016年为分水岭,前期保持平稳,后期因新旧动能转换不畅问题而出现下降,经调整后开始回升。县域间生态效率差异明显,呈现高值区与低值区交叉分布的“川”字型空间格局,19个县域可依据生态效率变动情况分为4类,其中中低位县域波动更为显著。对区域整体而言,科技创新水平、环境治理能力与基础设施保障程度促进生态效率提升,产业结构与对外开放程度具有抑制作用,城镇化水平对生态效率变动影响不显著,生态效率关键驱动因素在时空上均存在异质性。     

The Analysis of Water Footprint of Production and Water Stress in China

Water footprint of production can be used to identify pressure on national or regional water resources generated by production activities. Water stress is defined as the ratio of water use (the difference between a regional water footprint of production and a green water footprint) to renewable water resources available in a country or region. Water stress can be used to identify pressure on national or regional water resources generated by production activities. This paper estimates the water footprint of production and the water stress in China during the years 1985-2009. The result shows that China’s water footprint of production increased from 781.58 × 10⁹ m³ in 1985 to 1109.76 × 10⁹ m³ in 2009. Mega-cities and regions with less agriculture production due to local climatic conditions (Tibet and Qinghai) had lower water footprint of production, while the provinces (Henan, Shandong) with higher agriculture production had higher footprint. Provinces with severe water stress increased from 6 in 1985 to 9 in 2009. High to severe water stress exists mainly in mega-cities and agricultural areas located in the downstream areas of the Yellow River and the Yangtze River in North and Central China. The outlook for water resources pressure in China is not optimistic, with areas of stress expanding from northern to southern of China.     

西北干旱区新疆水资源足迹及利用效率动态评估

 水资源足迹是如实反映人类对水资源消费利用的新概念,能深刻揭示社会经济系统对水资源的消费,为干旱缺水地区水资源科学管理提供了一个新视角。以地处西北干旱区的新疆为例,运用水资源足迹概念对1990—2005年新疆水资源足迹进行综合评价,然后采用动态计量的分析方法对水资源利用效率与水资源足迹、城乡消费结构之间的长期关系进行了分析。结果表明:新疆全社会水资源足迹总量从1990年的115.55亿m3增加到2005年的159.57亿m3,增幅38.1%,总体上呈现上升趋势。水足迹强度由1990年的0.42 m3\5元-1下降到2005年的0.06 m3\5元-1,降幅85.5%,说明水资源利用效率有了明显提高。城乡居民的消费水平、消费数量和消费结构发生了较大的变化。水资源利用效率不高与水资源足迹、城乡消费结构之间呈现一种长期稳定的趋势,需要及时采取应对策略与措施加以调控。     

福建省水生态足迹时空分异

利用改进的生态足迹模型,分析福建省2005—2011年的水生态足迹时空分异,得出几点结论：1）福建省水生态处于盈余状态,但人均水生态足迹增加;2）2011年福建省万元GDP水生态足迹为0.255 1 hm^2/万元,与2005年0.708 7 hm^2/万元对比,产出效率提高了64.00%。3）建议通过生态优势与经济优势相互转化、调整产业结构、提倡绿色消费实现可持续发展。     

黑河流域2004-2010年水足迹和水资源承载力动态特征分析

 中国是水资源短缺国家,水资源时空分布不均,水资源已成为制约中国社会经济可持续发展的重要因素。利用生态足迹法构建了黑河流域农业用水、工业用水、城镇公共用水、生活用水和生态环境用水5个二级水资源账户,并利用水资源负载指数,研究了黑河流域2004—2010年水资源承载力、水足迹和水资源负载动态特征。结果表明,黑河流域水资源承载力从2004年的16.36 hm2增加至2010年的24.40 hm2;总水资源生态足迹从2004年的571.81 hm2减少至2010年的486.73 hm2;而水资源生态赤字从2004年的555.45 hm2下降至2010年的462.33 hm2;黑河流域水资源负载指数高,水资源开发潜力很小;黑河流域水资源承载力增加与降水量有密切关系。     

中国省际水资源利用效率与空间溢出效应测度

基于省际水足迹和灰色水足迹等的面板数据,本文利用带有考虑和不考虑非期望产出的数据包络分析方法测度了1997-2011 年中国31 个省市区的水资源利用效率;建立基于经济—空间距离函数的空间权重矩阵,探讨水资源利用效率的空间自相关关系;利用绝对β趋同模型验证水资源利用效率增长趋势存在绝对β趋同,考虑和不考虑非期望产出情况下达到1/2 趋同程度的时间分别约为52.6 和5.6 年;运用空间Durbin 计量模型研究了中国省际水资源利用效率的空间溢出效应。研究发现：（1） 考虑和不考虑非期望产出的中国省际水资源利用效率都具有显著的空间自相关性;（2） 考虑和不考虑非期望产出的空间自回归系数ρ分别为0.278 和0.507,且都在1%的水平上显著,说明中国水资源利用效率存在空间溢出效应;（3） 考虑非期望产出情况下中国各省市的教育经费、交通基础设施、工业和农业用水比重因素正向影响水资源利用效率,外商直接投资、万元工业增加值用水量、人均用水量、降水总量因素负向影响水资源利用效率;（4） 不考虑非期望产出情况下中国各省市的劳均GDP因素较大正向显著影响,而交通基础设施和万元工业增加值用水量因素变为不显著影响;（5） 不考虑非期望产出的水资源利用效率测度对中国水资源真实利用情况出现偏差估计及对政策制定产生误导,考虑环境因素到水资源利用效率测度更为合理。     

大型输水工程的生态效益与社会经济效益评价——以塔里木河下游为例

基于塔里木河下游2000年、2010年、2016年3期的遥感资料,对区域内的土地类型进行分类,评估整个区域的生态系统服务价值变化特征,并应用主成分分析法等估算区域的社会经济评价分值。结果表明：① 自生态输水以来,塔里木河下游地区的未利用地面积变化不大,水域面积增加最显著,耕地和建筑用地面积有所增加,林地和草地的面积有所减少。② 2000~2016年,塔里木河下游生态系统各项服务功能价值有所增加,其中以提供美学景观价值和气体调节的价值增加最大,增加率分别为318.35%,312.94%;生态系统服务总价值增加率约为69.57%。③ 影响塔里木河下游经济发展的因素可以概括为经济地理因素与农业发展水平。     

吉林省西部玉米生产水足迹研究

玉米是吉林省西部的主要农作物,通过在吉林省西部开展玉米大田试验,探讨在相同的土壤及农田管理条件下,不同试验年份玉米生产需水及水分来源的变化规律,通过比较分析玉米生产水足迹的动态变化,实现水资源的合理利用,保护生态环境,促进农业的可持续发展。3 a大田试验的研究结果表明,玉米生产水足迹以绿水足迹为主,占80%以上,蓝水足迹不足1%,灰水足迹介于10%～20%之间。而在绿水足迹中,降水较充足的年份,有效降水足迹占70%以上,一般干旱年份有效降水足迹占一半,极端干旱年份有效降水足迹则只占30%,这将对土壤水分平衡带来不利影响。3a中,单位质量玉米蓝水量约0.005～0.006 m3/kg,占单位质量玉米需水量的比例低于1%;单位质量玉米绿水量为0.559～0.839 m3/kg,占单位质量玉米需水量的99%以上;单位质量玉米灰水量为0.099～0.122 m3/kg。通过对玉米生产水足迹的研究,明确了绿水在吉林省西部雨养农业粮食安全中的重要地位。     

黄河流域水资源利用与经济增长脱钩及影响因素分解

水资源是黄河流域生态保护和高质量发展的最大刚性约束,识别流域水资源利用变化驱动因素具有重要意义。首先从结构视角测度黄河流域水足迹变化,进而基于Tapio脱钩模型与Kaya-LMDI分解模型,解析水足迹与经济增长脱钩状态,并从技术效应、结构效应、规模效应、禀赋效应、城市化效应和人口效应识别水资源利用变化驱动因素。研究发现：(1)黄河流域水足迹总体呈现上升趋势,农业水足迹占比高达85%,用水结构与产业结构倒挂问题突出。(2)黄河流域上下游水资源量与水足迹空间分布不匹配,中下游面临更严重水资源约束。(3)水足迹与经济增长关系主要表现为弱脱钩,但2015—2019年各省区开始向强脱钩转变。(4)规模效应、城市化效应和人口效应对水足迹变化起拉动作用,技术效应、结构效应和禀赋效应对水足迹变化起抑制作用,但仍有提升潜力,各省区影响因素存在一定差异。为此,需要强化水资源利用技术研发与推广,推动农业集约式发展,提升农业用水效率,进一步优化产业结构和新型城镇化建设,缓解水资源约束困境,推动黄河流域经济高质量发展。     

甘肃省能源消费碳足迹变化及影响因素分析(英文)

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年的每人0.091 ha上升为2009年的每人0.191 ha,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ha-1增加为2009年的2.51万元ha-1,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。