"生态优先、绿色发展"是国家对长江经济带建设和长江流域发展的最新明确的战略定位。本文分析了长江流域的区位优势及其地位和作用;从流域水资源和水环境总体特征、流域不同区段生态环境特征及主要问题、自然灾害、水利工程影响等不同方面梳理和讨论了长江流域生态环境现状及主要生态环境问题;基于以上分析讨论,提出长江流域生态环境建设中需重点关注的相关领域。

资本流和物流作为海港对间接腹地经济作用的载体,可以根据其作用路径进行详细分析。通过尝试性地建立面板数据模型,分析海港资本作用枢纽-物流园区、支线港和无水港对间接腹地经济的影响,结合海港对作用枢纽的影响力算法,研究得出上海港通过资本路径对间接腹地生产总值的产出弹性为0.058 6。通过物流路径的系统动力学分析对SD流图进行描述,结合Eviews软件设定各要素的数学方程,选择上海港进行仿真分析,并用历史数据对模型进行检验,误差在可接受的范围之内。进一步对系统进行短期预测,结合预测的结果发现货物运输对间接腹地经济作用的弹性约为0.7。最后分别对上海港主要的吞吐货种进行系统仿真,发现集装箱和石油、天然气及制品的物流运输对间接腹地经济影响最大。

随着中国航运集装化的快速发展,集装箱航运网络组织空间格局的探讨逐步成为新的关注点。以港口城市为节点构建网络,借助网络整体结构及节点中心性评价指标,对中国航运集装箱网络的拓扑结构和空间结构进行分析,发现其整体结构呈现出"小世界网络"的特点。对比分析沿海港口网络和长江水系网络发现,长江港口体系受航道所限,网络集聚性较弱,中心性较低,但中转功能较强;沿海港口中,广州直接联系的港口城市较多,而上海相对可达性较强,并成为沟通南北及东西向航运的重要节点;青岛、天津等吞吐量较大的港口在全国航运网络中的中心性较低,反映其主要服务于各自腹地;而武汉、南京等港口在网络中的中转功能逐步加强。网络中重要的港口城市节点和多港口区域逐步形成,航运网络日趋复杂化。

以专利申请总量为主要指标,采用地理集中指数和马尔可夫链方法,从时间、空间和地理临近性视角来分析2000~2014年长江中游城市群城市创新差异的时空格局演变。研究结果表明:(1)城市群城市创新差异呈现由高度集中向渐进式分散,由核心城市向外围城市缓慢扩散的演变趋势,出现高水平和低水平趋同俱乐部强化锁定,中低水平趋同俱乐部局部变动的趋势。(2)城市群城市创新类型发生空间转移与城市创新发展水平紧密相关,城市创新发展水平差距越小,发生转移的概率越高;反之,发生转移的概率越低;(3)邻域创新环境影响城市群城市创新差异的演变,地理临近性在低水平、中低水平城市创新类型表现不明显,而在中高水平城市创新类型显著增加。

利用长江经济带110个地市1990~2013年R&D投入与经济增长水平的相关面板数据,通过单位根检验、协整性检验和面板数据模型,对R&D经费投入和人员投入与区域经济增长的影响进行了分析。结果表明:①长江经济带各市的经济增长与R&D投入存在长期稳定的关系,R&D短期投入对区域经济增长的影响则存在着一定的滞后效应;②R&D人员投入产出弹性高于R&D经费投入,说明区域经济增长对R&D人员的依赖性更大;③R&D投入表现出东部地区高于中部地区,中部地区高于西部地区,但R&D投入对区域经济增长的影响则表现出中西部大于东部的现象,造成这一现象的原因在于所处发展阶段的不同和东中西区域经济特征不同。最后,从加大R&D经费投入强度、制定R&D投入中长期计划等方面提出了促进区域经济增长的建议。

东部地区农业污染已成为我国最为严重的环境问题之一,该研究对于推进与环境相协调的区域可持续发展实践、"建设美丽乡村"具有战略指导意义。首先建构了农业环境-经济系统耦合模型及耦合度评价类型;然后基于环境压力水平、强度等方面农业污染风险评价指标,以及农业经济水平、强度等方面农业经济系统评价指标,运用因子分析法实证研究东部地区农业环境-经济系统耦合及其空间格局。东部地区农业环境-经济耦合空间发展不平衡,大致可划分为5大类型区,农业污染风险高且环境-经济耦合度较差的地区主要在冀北、冀南地区,鲁西北、鲁南地区,苏北地区、闽南地区及粤西地区等,这可为具有地域特色的农业环境-经济协调发展提供决策依据。

为了解芜湖市耕地地力状况,以及为市级决策者进行农业结构调整提供科学依据,在GIS和省级耕地资源管理信息系统支持下,采用特尔菲法、层次分析法以及模糊评价等数学方法建立芜湖市耕地地力评价体系及其模型。根据综合地力指数曲线斜率的突变点结合专家经验,将芜湖市耕地划分成5个等级,其中一等地占总耕地面积的14.76%,二等地占27.96%,三等地占35.62%,四等地占13.98%,五等地占7.68%。对每个等级从评价因子层次进行深入分析,并给出相应的利用对策。

田间持水量是衡量土壤保水性的重要指标,也是进行农田灌溉、作物水管理和水文模型的重要参数,但其测定繁琐而耗时,迫切需要一种简捷精确的估测方法。采集了50个来自稻田和旱地的1 m深原状土壤剖面样,然后基于土壤基本理化性质,利用多元逐步回归方法对土壤田间持水量进行模型预测。结果显示:(1)对于稻田土壤,田间持水量主要受容重和有机碳影响,而对于旱地则主要受土壤质地影响;(2)构建的田间持水量传递函数,对于稻田土壤预测精确度较高,调整的确定系数达到0.79,对于旱地则相对较弱。研究表明土地利用方式对田间持水量精确估测影响较大,利用土壤传递函数法对田间持水量的快速获取有一定参考价值。

为揭示地形因素与土地利用空间格局演变的关系,以安徽省2000年、2005年以及2010年LandsatTM影像和DEM数据为数据源,利用坡向、地形起伏度、坡度变率和地形位指数多种地形因子,并结合地学信息图谱分析理论从综合角度系统研究土地利用结构时空分异格局在地形梯度上的变化特点及其规律。结果表明:1)研究区主要的土地利用类型是耕地和林地,其次是建设用地和未利用土地,且建设用地面积逐期增加趋势显著。2)2000~2010年研究区不同土地利用类型在不同地形梯度区间的分异规律存在明显差异。低地形梯度范围是耕地、水域和建设用地的优势分布区;中地形梯度范围是草地的集中分布区;林地的优势分布区集中在高地形梯度范围。3)2000~2010年研究区土地利用图谱以稳定型和后期变化型为主,低地形梯度和高地形梯度是稳定型图谱的集中分布区,中低、中高和高地形梯度范围是后期变化型图谱的优势分布区。2000~2005年林地的优势分布区有向较低地形位梯度扩张的趋势,其中,耕地是主要的转入来源。2005~2010年耕地的优势分布区有向较高地形位梯度扩张的趋势,变化模式主要为:"林地-耕地"、"未利用地-耕地"和"草地-耕地"。

在分析农地整理建后管护基本内涵的基础上开发了农民满意度绩效量表,引入新制度经济学领域"结构-行为-绩效"(SCP)范式,构建农地整理建后管护的"组织结构-管护行为-管护绩效"的分析框架。以湖北省赤壁市黄盖湖农场和嘉鱼县潘家湾镇为研究区域开展实证研究,通过比率标度法和熵权法生成绩效测度的组合权重并得到满意度绩效,运用调查数据检验建后管护的组织结构和管护行为对管护绩效的影响机理,分析组织结构的工作职能、成长机制以及管护行为中的集体行为和个体行为的影响程度。研究结果显示:受访农民对农地整理的管护绩效评价接近于"一般",企业管护模式下黄盖湖农场和集体管护模式下潘家湾镇的管护绩效存在显著的地区差异;表征管护组织持续发展状态、内部结构完善程度的组织结构类变量以及表征管护资金投入、受益农民群体参与程度的管护行为类变量是显著影响管护绩效的解释变量;黄盖湖农场企业化经营的组织结构、潘家湾镇的综合治理改革以及受到县级财政专项支持等外部要素是造成农地整理管护绩效差异的主要原因。研究结论验证了农地整理建后管护SCP分析框架的有效性,为提升农地整理管护绩效提供了理论依据。

基于2013年4月和10月对巢湖流域66个河道样点的调查数据,初步研究了巢湖流域河流鱼类群落的时空变化特征。主要研究结果显示,鱼类多样性无显著性的水系间、生态分区间的变化,但随季节和河流级别显著变化:10月份的个体数显著高于4月份,2级河流的物种数和个体数均显著大于1级、3级和4级河流。鱼类群落结构的季节动态显著,随生态分区显著变化,但不受水系、河流级别的显著影响。在二级生态分区水平上,仅西南森林生态亚区的鱼类群落结构与其他5个生态亚区的显著差异;宽鳍鱲、吻虾虎鱼等在西南森林生态亚区具有更高多度,而鲫、鰐、鲤等物种在其他生态亚区多度更高。

为系统阐明长湖鱼类群落结构特征,2014年3~11月对长湖鱼类群落结构的空间差异和季节动态进行了较为全面的调查。结果表明,长湖共调查到鱼类43种,隶属于7目14科37属,主要为湖泊定居型鱼类;大湖区和海子湖区鱼类优势种组成虽存在一定的差异,但鲫、鰐、鲤和达氏鲌为两个湖区的共同优势种;长湖鱼类群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分别为0.53~2.30、0.52~2.02和0.24~0.66,除丰富度指数外,均表现为5月或8月相对较高;聚类和MDS排序分析结果表明长湖鱼类群落分为两大类群,呈现显著的时空异质性;ABC曲线显示长湖优势鱼类以小型鱼类或大型鱼类的幼体为主,且已受到不同程度的干扰。针对长湖鱼类资源已出现衰退,建议在拆除围网/拦网养殖、取缔有害渔具的同时,考虑增殖放流、栽种水生植物等措施来达到长湖鱼类资源保护和可持续利用的目的。

农村居民点作为中国城乡二元化的重要体现形式,是农村人地关系问题产生的主导因素和农村社会的基本单元。该文以重庆市石柱县临溪镇2010~2014年的新建居民点和复垦数据为主要数据源,采用偏离度和空间变异系数分析各环境因素对居民点新建与复垦分布的影响,并利用极值法对新建居民适宜区域和居民点复垦重点区域进行选择。结果表明:不同环境因素对新建居民点与居民点复垦的空间分布影响差异性明显,道路和场镇因素对2类居民点空间数量分布的影响最大。居民点复垦在道路与耕地2影响因素的偏离度最大值分别为0.69和-0.503,这2类因素是影响居民点复垦的主要因素。新建居民点在道路和坡度的偏离度值分别为-0.742和-0.106,该2类因素是影响新建居民点的关键因素。居民点复垦总体偏离度绝对值为1.53,对居民点总体布局的影响比新建居民点大。环境因素分级因子对新建与居民点复垦影响差异突出,新建居民点靠近城镇、道路、河流以及分布于6°~15°缓坡的趋向明显;居民点复垦远离城镇、道路及分布于陡坡的趋势突出。利用极值法研究发现,道路0~10 m和坡度6°~15°的分级因子组合为最适宜的新建居民点区域,道路大于40 m和耕地70~10 m的分级因子组合为居民点复垦的重点区域。该研究对典型山地丘陵区的新建农村居民点选址及复垦重点区域选择具有理论意义与实践价值。

利用2004年和2009年夏季航次长江口海域表层沉积物的监测统计结果,以加权平均环境质量综合指数法为基础,以参评因子动态分类排序法确定权重,以《海洋沉积物质量》(GB18668-2002)作为评价标准,构建新的海洋沉积物质量综合评价模式,对长江口海域表层沉积物中的主要污染因子进行了分类判别,综合评价了长江口海域表层沉积物质量状况。结果表明,长江口海域表层沉积物中硫化物、石油类、汞为常态因子,铅、镉、砷、多氯联苯和滴滴涕为关键因子,铜和有机碳在个别站位已成为预警因子;沉积物环境质量总体良好,综合评价指数介于0.267~0.636之间,均属于第一类海洋沉积物质量;个别站位铜、有机碳含量偏高,存在超标现象。此外,本文通过构建的海洋沉积物质量综合评模式计算过程简单、权重确定不受人为主观因素的影响、反映沉积物综合质量的时空变化特征比较客观,具有普适性。

基于王母观站和溧阳站1953~2013a系列年降水量资料,采用Spearman和Mann-Kendall非参数统计检验、连续小波变换等技术手段,分析了61a来长荡湖年降水量的演变特征。结果表明,长荡湖多年平均降水量为1 115.1 mm,年内降水量呈明显的季节性变化;年降水量总体呈减少趋势,但仍以正常年份居多,偏多与偏少年份相当;长荡湖湖区年降水量变化周期为9.5a;年降水量变化不存在突变。研究成果可为长荡湖湖区的洪水控制、水资源利用、水调度方案制订、应对气候变化提供科学依据。

以快速城镇化的安徽省为例,在计算出该省1995~2013年生态足迹数据的基础上,分析其动态变化,并采用偏最小二乘(PLS)回归方法、STIRPAT模型研究了影响生态足迹的因素。结果表明:从生态足迹的动态变化来看,该省1995~2013年的生态足迹和生态赤字均较大,且呈不断上升态势,安徽省的城镇化发展是不可持续的。从生态足迹的影响因素来看,人口因素、经济因素以及技术因素均对生态足迹具有显著影响。其中,技术进步对人均生态足迹的增长具有抑制作用,而人口总数的增加、三大产业的发展、城镇化水平的提高和居民消费增加均会造成生态足迹增加;城镇化的影响最大,城镇化率每提升1%,人均生态足迹就会上升0.210 5 hm²。根据分析,建议安徽省在未来的新型城镇化进程中,要防止城镇化过快发展,实施"紧凑型"城市发展战略,要注重利用技术创新提高能源利用效率、促进产业结构升级,并通过大力宣传绿色生活方式等多种途径降低生态足迹,促进城镇化可持续发展。

选取菜子湖区不同退耕年限(3、5、7、9、11和21 a)湿地、以仍耕油菜地和原始湿地土壤为研究对照,分析了土壤全铝和活性铝形态组分特征,探讨退耕还湖后湿地土壤铝元素组分特征变化及其生态效应。结果表明,研究区土壤全铝含量和活性铝含量分别在16.78~57.05 g/kg和1 699.94~3 823.49 mg/kg之间,其中活性铝总量占全铝含量的6.70%~11.84%。退耕还湖3~11a期间,土壤全铝、活性铝总量及5种形态活性铝总体均随退耕年限延长而增加;退耕11~21 a期间均下降。不同形态活性铝中,可溶性铝Al_S含量最低,而酸溶无机铝Al(OH)₃⁰和腐殖酸铝Al-HA含量较高,分别占活性铝总量的42%~53% 和39%~50%,左右着活性铝总量的变化。分析讨论表明退耕后湿地植被和水文条件的改变导致土壤粘粒,有效磷和有机质的变化,进而影响退耕后土壤活性铝组分特征。其中0~5 cm土壤毒性较强的交换性铝Al³⁺和羟基铝Al(OH)²⁺、Al(OH)₂⁺含量均在退耕3~9 a期间逐渐增加,占活性铝总量的比例也有所增加,该退耕期湿地土壤存在一定的铝毒生态风险。

研究湖北省内部可持续发展的趋势,以2005年、2010年、2013年统计数据为基础,应用生态足迹分析法核算湖北省17个市(州、林区)在三个时间节点的生态足迹与生态承载力,对各地区生态足迹和生态盈亏状况从时间和空间上进行动态研究。研究结果表明:湖北省17个市(州、林区)的总生态足迹和人均生态足迹呈迅速增长趋势,其中中部地区增长最快;2005年生态赤字最为严重的地区集中于以武汉为代表的中东部,2013年生态赤字最为严重的地区集中于中西部,生态赤字空间分布的重心逐渐由东部向西部转移;6种生态生产性土地增长速度由快到慢依次是建筑用地、化石能源、草地、水域、林地和耕地,其中潜江、恩施、天门、仙桃、黄冈等地建筑用地生态足迹增速最快,十堰、鄂州、黄石、荆州、荆门等地则是水域生态足迹增速最快,草地、水域、化石能源用地和耕地的生态足迹增长共同决定各地区人均生态足迹的变化趋势。

木质残体是油松针阔混交林的重要组成部分,具有多种的生态功能,对生态系统的稳定和发展有着不可忽视的作用。以陕西省黄龙山林区为研究区域,设置1 hm²(100 m×100 m)的固定样地,研究典型油松针阔混交林木质残体的储量组成、优势树种的空间关系、腐烂特征及密度与含水量,研究结果表明:(1) 研究区油松针阔混交林内木质残体的总储量为10.73 t·hm^-2,倒木是林分内木质残体的主要来源。在径级组成结构上,径级20 cm以上的木质残体储量占总储量的绝大部分。腐烂等级中,以腐烂等级Ⅱ与腐烂等级Ⅲ的木质残体贮量最多;(2) 利用线性模型模拟该林分木质残体的分解密度与含水量,其拟合结果显示木质残体的密度随着腐烂等级的增加而呈现下降趋势,而含水量则随着腐烂等级的增加而呈现升高的趋势;(3) 林分内主要研究树种(油松、白桦和山杨)之间在小空间尺度上呈负关联,大尺度下呈正关联,顶级树种与先锋树种间达到互利共生,群落具有较大稳定性。林分内种间竞争的结果将为地带性顶级树种油松代替白桦与山杨等先锋树种。天然油松针阔混交林木质残体的贮量组成及腐烂特征反映了该区森林群落演替后期阶段木质残体的结构特征,本文的研究结果为我国黄土高原针阔混交林生态系统的管理和保护以及可持续经营提供科学依据。

通过计算长江流域各省级行政区之间水资源生态服务价值的差异,建立各省间水资源利用和经济补偿的联动关系,促进区域协调发展。基于生态足迹模型测算长江流域各省份水资源超载指数,结合谢高地等人的中国陆地生态服务价值的研究结果,考虑地区补偿能力,构建水资源生态补偿的量化模型,计算各省份应当支付的生态补偿量。长江流域各省水资源生态服务价值总量高达9.37×10¹²元,各省生态服务价值也都在3.1×10⁸元以上。整体上长江流域水资源生态服务价值呈现两端低,中间高的趋势,上中下游生态服务价值比例分比为44%,49%和7%。因此,处于长江流域下游以及中游的地区理论上应当对上中游地区水资源保护以及"生态服务价值外溢"进行相应的补偿。长江流域总体应获得1193.53亿元的水资源生态补偿。

在系统搜集、整理明清苏浙沿海潮灾记录基础上,建立风暴潮频率辨识方法,复原台风风暴潮灾害750次,据此建立逐年风暴潮频率序列。分析显示,1460~1480年、1570~1595年、1715~1745年、1785~1810年、1880~1890年为风暴潮活跃期。明清苏浙沿海风暴潮存在45 a、25 a、14 a三种时间尺度周期,其中45 a周期最为显著。气候跃变分析表明,1402年、1457年、1566年、1624年、1652年、1711年、1846年、1880年风暴潮活动趋于活跃;1444年、1477年、1543年、1634年、1799年、1856年风暴潮趋于平静。与1470年以来温度距平曲线对比显示,气候冷暖与风暴潮发生频率有一定正相关性,全球变暖背景下苏浙沿海可能面临更为严重的风暴潮威胁。苏浙地区明清时期风暴潮灾害空间分布差异明显,大部分风暴潮记载集中于长三角、杭州湾地区,苏北地区风暴潮数量少但影响范围广,浙东地区受地形和经济发展程度影响,风暴潮记载数量少且集中于滨海。