基于GIS的耕地土壤养分贫瘠化评价及其障碍因子分析

论文在山东省禹城市开展的系统土壤调查采样和室内化验分析获得的土壤养分各要素数据信息基础上,在GIS技术支持下,综合利用采样点养分要素和空间信息数据,通过建立土壤"阈值样点"、利用层次分析法(AHP)等方法改进灰色关联等级评价模型,实现了土壤养分贫瘠化评价定量化,引入障碍因子诊断模型对引起禹城市土壤养分贫瘠化的因子进行障碍诊断。评价利用Kriging空间插值技术获取了研究区土壤贫瘠化状况、主要障碍因子的空间分布信息,与实地调查分析结果相符,表明运用该技术方法对土壤贫瘠化评价和障碍因子诊断的可行性和科学性。该法开展的贫瘠化状况评价和障碍因子诊断对土壤资源的科学管理和可持续利用具有积极意义,并可为研究区提升土壤质量提供科学参考。     

内蒙古生态环境敏感性综合评价

针对内蒙古土地沙化、土壤侵蚀、土壤盐渍化和生物多样性减少等区域自然环境演变过程中出现的生态问题,采用遥感和地理信息系统技术,构建敏感性评价指标体系与评价模型,对内蒙古生态环境敏感性进行综合研究,定量揭示研究区生态环境敏感性程度和空间分布特征.结果表明:土地沙化不敏感区、极敏感区分别占研究区面积35.9%和10.1%;土地沙化敏感性等级高的区域集中分布在内蒙古辖区内主要沙漠边缘和沙地;土壤基质多为沙粒、冬春季节多大风且植被覆盖度较低是土地容易发生沙化的主要原因.土壤侵蚀轻度、中度和高度敏感区分别占研究区面积的43.9%、30.2%和19.2%;受降水空间差异影响,土壤侵蚀敏感性等级自东南向西北呈逐步下降趋势.土壤盐渍化不敏感区、极敏感区分别占研究区面积的57.6%和14.6%,盐渍化明显地区主要分布在内蒙古西北部和东部;蒸发量远大于降水量,人类活动影响较明显,是土壤盐渍化高发的主要原因.生境不敏感、高度和极敏感区分别占研究区面积的30.5%、25.1%和10.6%,敏感性等级高的区域主要分布在大小兴安岭地区;这些区域水热条件相对较好,植被覆盖度高,物种数量较为丰富,是生物多样性重点保护区域.综合生态环境高度和极敏感区分别占研究区面积的27.9%和9.6%;敏感性等级高的区域位于内蒙古中北部,等级较低的区域位于内蒙古西北、东北和东南部.     

耕地质量地球化学评价及应用研究——以重庆市荣昌区为例

基于Arcgis平台,以耕地图斑为评价单元,对重庆市荣昌区耕地质量进行了地球化学评价及其应用研究。结果表明,研究区耕地土壤质量较好,地球化学等级以中等为主,占耕地总面积的74.44%,优质和良好等级占24%。土壤养分综合等级以中等为主,有机质、氧化钙和磷元素较缺乏,钾、硫、锌等多种元素较丰富。土壤环境质量总体较好,清洁和轻微污染区面积较大,轻度至重度污染区不足1%,土壤污染主要由Cd元素引起。耕地质量地球化学评价可广泛应用于耕地分等定级、基本农田划定、土地整治和农业生产活动中。     

基于组合赋权TOPSIS模型的土壤养分空间分析及综合评价——以瓮安县为例

通过野外采样布点和室内理化分析,对瓮安县农产品生产基地农用地97个土壤样品进行采样、检测与分析,以有机质、全氮、有效磷、速效钾为评价因子,综合运用GIS、地统计分析法和组合赋权TOPSIS模型法对瓮安县农产品生产基地土壤养分进行综合评价研究。研究结果表明:1)研究区土壤养分整体处于中等水平,其中土壤速效钾含量丰富,有机质、全氮、有效磷含量为适量水平;2)研究区土壤养分综合评价图分析显示,研究区土壤养分等级总体较高,土壤养分状况良好。其中,猴场镇、雍阳办事处等部分区域土壤养分等级极高,以面状形式为主,面积占0.47%;珠藏镇、建中镇、玉山镇、永和镇等部分地区土壤养分等级为高,以带状为主,面积占14.51%;中等土壤养分空间分布区域面积最广,面积占68.09%;江界河镇、中坪镇、平定营镇等部分区域土壤养分等级为低,面积占14.47%;极低的土壤养分分布最少,面积占2.46%。研究结果为掌握瓮安县农产品生产基地土壤养分肥力状况、空间变异特征及对其精准施肥提供了参考。     

基于GIS的小尺度耕地质量综合评价研究——以山东省丁庄镇为例

小尺度耕地综合评价是小区域范围内耕地质量保护和管理的重要手段。研究对影响丁庄镇耕地质量的土壤养分状况、耕地立地条件、耕地理化性状和耕地土壤污染状况分别进行了评价。采用土壤图和土地利用现状图叠置方法划分评价单元,系统聚类和DELPHI法筛选评价因素,层次分析法确定权重,模糊评价法确定耕地质量等级。研究结果表明：①丁庄镇耕地土壤养分含量较高,一二级地占总面积的54.41%;②立地条件和理化性状较好,一二级地分别占总面积的58.26%和60.00%;③土壤污染较轻的一二级地占61.02%,主要集中在中部和北部地区;④耕地综合质量状况总体良好,其中一级地占总面积的21.17%,二级地占31.60%,三级占29.38%,四级占17.85%,耕地等级分布与当地实际产出相一致。     

青藏高原高山峡谷区建设用地和耕地适宜性评价方法及应用——以林芝市为例

青藏高原是中国乃至亚洲的重要生态屏障区,进行建设用地和耕地适宜性评价对于青藏高原生态保护、严格人类活动空间具有重要意义。针对中国现行建设用地和耕地适宜性评价方法在高海拔地区应用中存在的不足,分别构建了适用于青藏高原高山峡谷区的建设用地和耕地适宜性评价模型,提出了空气密度、坡地适建、气温和土壤抗蚀四个控制参数测算方法;以100 m间隔高程分级和1°间隔坡度分级为基准情景,选择林芝市为典型案例开展实证应用研究,并对两种增大高程和坡度间隔分级情景进行论证。结果表明：（1）林芝市建设用地和耕地适宜性均以不适宜为主体,不适宜区面积占土地总面积比例分别为87.48%和87.42%,欠适宜区比例分别为5.58%和4.58%,适宜、较适宜和一般适宜区的面积之和占比分别仅为6.94%、7.60%;(2)基准情景下建设用地和耕地适宜性评价结果与现状建设用地和耕地的适配效果较好,适配精度分别达到93.59%和90.89%,米林县、巴宜区和波密县的适配精度达到95%以上;（3）情景1和情景2下建设用地适宜性的适配精度与基准情景的误差分别为-0.48%和-2.31%,耕地适宜性的适配精度与基准情景的误差分别为+...     

基于土地利用变化的三峡库区小流域生态风险评价——以草堂溪为例

为揭示三峡库区小流域土地利用变化对生态风险的影响,选择草堂溪小流域作为研究区,以1990、2000、2004和2010年4期TM和CBERS影像获取草堂溪小流域土地利用信息,以500 m×500 m为基本单位,制作格网作为辅助评价单元,借助GIS技术为数据分析平台,对土地生态风险指数进行空间插值,生成1990、2000、2004和2010年4期生态风险分级图。结果表明:1990-2010年研究区土地利用相对合理指数上升0.03;研究区5种风险等级连片分布,与耕地和水域分布区域具有显著的空间相关性,5种生态风险等级主要集中在15~25°和>25°坡度带上以及500~1 000 m和1 000~1 500 m两个高程带上;研究区生态风险呈现先恶化后好转的趋势,较低风险等级面积在1990和2010年最大,分别占研究区总面积的28.23%和37.41%,2000和2004年高风险等级面积最大,分别为29.69%和35.54%。研究得出草堂溪小流域生态风险时空变化原因主要为自然条件限制和人为因素控制。针对研究区生态风险时空变化特征提出调控对策,具体有:进行最优土地利用组合类型搭配,调整不合理土地利用类型,改良林分结构;对流域近消落带部位的土地利用在统筹考虑水环境污染治理和土壤侵蚀问题的同时进行统一合理规划管理。     

典型区土壤重金属空间插值方法与污染评价

选择最优的空间插值方法对土壤重金属空间分布特征的反映和污染评价具有重要的意义.以湖北省恩施市典型区表层土壤重金属As和Cd为例,选取常用的反距离权重法(IDW)、径向基函数法(RBF)、局部多项式法(LPI)和普通克里格法(OK)进行空间插值,对比分析了不同插值方法的插值精度及结果差异.同时采用地累积指数和指示克里格法(IK)评价了土壤重金属污染状况.结果表明,不同插值方法对于同一种元素的预测误差相差较小,但对土壤重金属含量的空间分布特征存在明显差异,其中LPI法表现出明显的平滑效应,OK法次之,而IDW法和RBF法极大地保留了元素含量的极值信息,插值结果较详尽.为准确了解局部高背景区土壤重金属的空间分布状况,应优选IDW法或RBF法进行插值.以湖北省深层土壤重金属含量算术均值作为背景值,地累积指数污染评价结果显示:As和Cd的超标样点分别占5.5%和99.0%,研究区Cd污染程度较高.IK法污染评价显示:Cd中度-强污染以上的高概率污染区域主要位于研究区的中部,应重视土壤Cd污染分布,并对其有效治理与修复.     

青藏高原高寒牧区聚落用地适宜性评价及其重构——以藏北那曲县为例

本文建立了适用于高寒牧区的聚落布局适宜性评价体系,利用自组织神经网络（SOFM）对青藏高原藏北地区那曲县展开聚落布局适宜性评价,并评估其现状聚落布局的合理性,在此基础上提出其聚落未来重构的思路。结果表明:（1）那曲县对于聚落布局的适宜性整体较低,适宜性水平高于一般适宜的区域零散分布在海拔较低、地势低缓的河谷地区,仅占全县面积的12%。其他适宜性较低的区域占全县面积的88%,分布相对集中。不同乡镇对于聚落布局的适宜性差异显著。（2）那曲县现有的聚落空间占全县总面积的0.47%,为7594 hm²,其中分布在一般适宜及以上等级区的面积占聚落总面积的86.47%,而较不适宜、不适宜和禁建区内的聚落占比高达13.53%。那曲县聚落空间布局倾向于较高级别的适宜区,聚落用地适宜性条件较好的乡镇其布局合理性越高。那曲县局部聚落布局不合理的原因包括:缺失空间布局指引、村级行政区划欠佳、藏民对神山的宗教信仰和历史遗存的地域环境认同。（3）聚落的空间重构可推动生态移民、适度“村庄化”等要素的整合来实现。聚落的经济重构要建设由特色产业为基础的村镇系统、充分利用“点—轴”结构的辐射效应等结构要素的重组来实现。聚落的社会重构需要通过合理安排基础设施、增强藏族社会关系组织程度、提倡藏区优秀文化传承等优化功能的措施来实现。     

南阳盆地东部山区土壤锗分布特征及其影响因素分析

基于南阳盆地西南耕地区土地质量地球化学调查成果,对南阳盆地东部山区表层（0～20 cm）土壤及深层（150～200 cm）土壤锗（Ge）的含量情况、空间分布规律和富集特征进行了研究,并对表层土壤Ge的影响因素进行分析.结果表明,南阳盆地东部山区表层和深层土壤ω（Ge）平均值分别为1.39 mg·kg^-1和1.45 mg·kg^-1.表层土壤Ge土地质量评价等级划分中处于一等丰富等级的点位占比为12.77%,处于二等较丰富等级的点位占比为32.22%,其中表层土壤Ge含量丰富区主要分布在研究区变质岩发育区和小片的花岗岩发育区.研究区表层土壤Ge变异函数的最优理论模型为球状模型,块金效应值为0.434,表明表层土壤Ge空间自相关性中等,受随机因素和结构性因素的共同影响.富集因子显示表层土壤Ge有93.61%的点位主要受自然因素影响,但存在6.39%的点位受人为因素影响较大.研究区土壤Ge来源主要受到成土母质的影响,但表层土壤Ge的富集主要受到土壤中铁、锰氧化物、石英和pH值的影响.     

几种土壤重金属污染评价方法的对比

土壤重金属污染评价是土壤环境管理的基础性工作,采用合理的污染评价方法,才能识别土壤重金属污染状况,满足土壤环境管理和决策需要。选择单因子指数法、地质累积指数法、次生原生比值法和富集因子法四种方法进行对比分析,并进行实例计算和结果对比评价。结果表明:单因子指数法简单灵活,评价结果能直观反映土壤的污染情况,是比较实用的评价方法,但其将污染等级与元素实际含量简单地看成线性关系,导致评价结果较其它方法偏高。地质累积指数法是在单因子指数法基础上改进而来,计算公式较为简洁,污染评价结果较单因子指数法低。次生原生比值法突出元素形态的影响,未考虑元素总量和背景值,导致评价结果不能有效地与其它评价方法进行比较,在部分数据上还会出现污染浓度高却得到污染等级低的结论。富集因子法不仅考虑了元素的背景值,而且以地球化学过程中人为污染少、化学性质稳定、分析结果精确度高的Fe、Al、Si等元素作为参比元素,评价结果与地质累积指数法具有高度一致性,能够很好地体现土壤污染状况,但参比元素的实测值不易获取。研究结果可为土壤重金属污染评价方法的选取与改进提供基础数据。     

定量遥感支持下的红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性评价——以长沙市为例

定量遥感技术的发展为研究区域生态环境敏感性提供了有效的手段.针对红壤丘陵区这一典型的脆弱生态系统,在遥感和地理信息系统的支持下,建立了红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性评价信息系统.根据RUSLE方程中的4个自然条件因子对土壤侵蚀敏感性的影响,建立红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性定量评价指标体系,并对长沙这一典型红壤丘陵区的土壤侵蚀敏感性进行评价.通过解译Lan出at TM/ETM 影像数据获得长沙市土壤侵蚀敏感性评价的K因子、C因子分布图;利用ARCGIS数字化和空间分析得到R因子以及地形起伏度分布(LS因子).通过主成分分析法确定各评价因子的权重;最后通过加权叠加法获得长沙市土壤敏感性评价结果.研究结果表明,高度敏感以上面积2618km2,占全市面积的20.3%,中度敏感面积4404km2,占全市面积的37.2%,轻度以下敏感面积5073km2,占全市面积的42.5%,这说明长沙市土壤侵蚀敏感性较高.     

Cu、Cd污染对土壤脲酶活性的影响研究

随着重金属污染的越来越重,重金属对土壤环境的危害引起人们广泛的关注,土壤酶作为土壤生态系统中生化反应的催化剂,对各种土壤代谢过程起驱动作用.为研究单因素重金属Cu、Cd对于土壤脲酶活性的影响,以至于对环境保护和环境评价工作提供意见.本文采用靛酚蓝比色法测定脲酶活性,以氨氮浓度表征土壤脲酶活性.实验结果表明,随着Cu2＋、Cd2＋浓度的增加,土壤脲酶活性显著降低,即重金属对土壤脲酶具有抑制作用.     

天津滨海湿地土壤有机碳储量及其影响因素分析

对天津滨海湿地的土壤有机碳(SOC)储量进行了研究. 结果表明:滨海湿地土壤表层(0～30 cm)w(SOC)为(8.55±3.98)g/kg,平均土壤有机碳密度为(4.70±1.91)kg/m2,低于全国平均水平. 从土地覆盖类型看,除林地外,滨海湿地土壤中w(SOC)也处于偏低水平. 滨海湿地的土壤中w(SOC)与土壤环境因子有显著相关关系,由此建立回归方程,认为土壤中w(黏粒)和pH是影响土壤中w(SOC)的最主要因素,二者可以解释71.8%的土壤有机碳分布情况. 提出对滨海湿地的改良建议,认为适当地进行人为管理和调控,对土壤环境的改善及土壤有机碳储量的增加有积极作用.      

土壤重金属污染原位钝化修复及效果评价进展研究

近年来土壤重金属污染越来越严重,各种土壤重金属污染修复技术中,原位钝化修复技术由于成本低、操作简单易行、并且修复效率高,对于中轻度浓度污染土壤的修复具有较好的应用前景,已经成为研究的热点.本文对原位钝化修复的机理机制进行讨论,指出影响钝化修复的因素包括土壤水分、土壤酸碱度、土壤有机质含量和生长的植物类型.结合了最近的研究发现将钝化剂分为无机钝化剂、有机钝化剂、微生物钝化剂和新型钝化剂和生物炭.阐述了修复后的评价方法,就钝化剂技术的局限性和应用前景给出了方向.     

污染损失率法在土壤环境质量评价中的应用

根据污染损失模型的理论思想和实践应用,结合土壤环境污染的特征,尝试将污染损失率法应用于福州市郊菜区土壤环境质量评价中,并同时计算评价样本的密切值,发现污染损失率法与密切值法的评价结果基本一致,前者表现出对样本中超标较严重的污染因子有更强的分辨率。理论分析和实践应用证明,污染损失率法应用于土壤环境质量评价,物理意义明确,计算过程简便,评价结果合理精确。本研究拓展了污染损失率法的应用领域,也为土壤环境质量评价提供了新的思路和方法。     

天津蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质分析

为确定蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质之间的关系,开展土壤萌发试验并测定了土壤理化性质. 结果表明:①土壤物种呈3个聚类组,聚类组1分布在土壤含水率为50%~100%、w(全盐)为0.8~1.4 g/kg的区域,聚类组2分布在土壤含水率为40%~50%、w(全盐)为0.4~0.8 g/kg的区域,聚类组3分布在土壤含水率为25%~40%、w(全盐)为0.2~0.4 g/kg的区域;②土壤w(有机质)、w(全盐)和含水率对土壤种子库物种的分布影响较大,而w(速效K)、w(速效N)、w(速效P)和pH对其影响不大;③随着土壤w(全盐)、含水率的增加及w(有机质)的减少,土壤种子库物种中一年生植物所占比例呈增加趋势,二年生植物比例先减少后增加,多年生植物比例先增加后减少;④随着土壤w(全盐)、含水率的增加以及w(有机质)的减少,消落带土壤种子库的Shannon-Wiener指数和Margalef丰富度指数呈下降趋势,而生态优势度和Pielou均匀度指数随着水位的降低有增大的趋势. 研究得出天津蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质有重要关系,适当地进行人为管理和调控对土壤环境的改善及土壤种子库多样性增加有积极作用.      

水源地土壤环境保护优先区划分方法与实例研究

本研究综合考虑水源地沿岸土壤环境质量、水体污染现状、环境脆弱性和污染源压力这4个方面,探索建立了河流型水源地土壤环境保护优先区划分的技术方法,并以广东省佛山市顺德水道作为实证案例,结合当地自然-社会-经济条件,选取土壤污染程度、沉积物污染程度、土壤特性、地下水敏感性、植被覆盖度、污染源类型、污染源分布作为评价因子,构建了水源地土壤环境保护优先区分等定级评价指标体系.将实地采样分析与遥感影像解译相结合获取数据,采用层次分析法(AHP)确定指标权重,通过加权求和与图层叠加完成空间分析与制图,编制了顺德水道土壤环境保护优先区分级图.其中,污染区、风险区、安全区的面积分别占区域总面积的6.37%、60.90%、32.73%,且污染区和风险区集中在河道两岸的乐从镇、龙江镇和勒流街道,分布于该区域的家具制造、塑料建材、纺织服装等产业的长期发展,以及水产养殖等农业活动应是主要的污染来源,并据此提出了有针对性的差异性管控措施.本研究对水源地土壤环境保护和可持续开发利用具有重要指导意义.     

隆昌市土壤侵蚀敏感性定量分析研究

以降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤质地、植被覆盖度等自然因素及土壤侵蚀敏感性综合指数作为评价指标,利用GIS与RS技术,对隆昌市土壤侵蚀敏感性进行定量分析,并研究其分布特征,为地区水土保持工作提供科学依据.研究表明:隆昌市土壤侵蚀敏感性整体以轻度敏感为主,降雨及土壤质地对土壤侵蚀影响较大,桂花井镇、金鹅镇、李市镇、圣灯镇、石燕桥镇、渔箭镇土壤侵蚀相对较为敏感,是今后水土保持的重点区域.     

石墨炉原子吸收分光光度法测定土壤中铍的不确定度评定研究

根据石墨炉原子吸收分光光度法(GFAAS)测定土壤中铍的过程,建立相应的数学模型并对模型中各个参数进行了不确定度来源分析.依据测量不确定度的评定理论,对样品称量、定容体积、标准溶液的配制、曲线拟合、仪器测量重复性、干物质含量等影响不确定度的分量进行计算,给出了合成标准不确定度和扩展不确定度,结果表明,测定结果的不确定性主要来源于标准拟合引入的不确定度,其次为仪器重复测定引入的不确定度,该评定方法为石墨炉原子吸收分光光度法测定土壤中重金属元素的不确定度评定提供参考依据.