基于机器学习的武汉城市圈土地生态安全格局识别与优化策略

为明晰武汉城市圈土地生态安全格局,从经济、社会和自然3个维度构建土地生态安全评价体系,在机器学习框架Keras中利用BP神经网络对2010—2017年武汉城市圈土地生态安全水平进行评价,在此基础上,利用ArcGIS软件对评价结果进行空间识别,并提出相应土地生态安全优化策略。结果表明:(1)2010—2017年武汉城市圈土地生态安全水平小幅下降,长期处于临界安全状态,其中土地自然生态安全状况不断恶化,土地经济生态安全状况持续改善,土地社会生态安全水平增减变化差异较大。(2)武汉城市圈土地生态安全变化存在明显空间差异,土地自然生态安全水平下降较大区域主要集中在西部和南部;黄冈和黄石土地经济生态安全水平小幅下降,其他城市安全水平均有不同程度上升;土地社会生态安全水平变化较大,武汉和潜江上升1个安全等级,仙桃和孝感下降1个安全等级,咸宁下降2个安全等级。(3)研究区土地自然生态安全状况恶化的主要原因为人均耕地、耕地面积比例、森林覆盖率持续下降以及工农业废水和废弃物排放总量持续上升;土地经济生态安全状况持续改善的主要原因为工农业生产效率、居民收入和第三产业占比持续上升;土地社会生态安全系统的影响因素较多。     

退耕还林的成本-效果分析和经济影响评价——以敦化市为例

自2000年,中国开展了举世瞩目的退耕还林工程.文章的目的是进行退耕还林工程的成本.效果分析及经济影响评价.通过成本-效果分析,研究了敦化市退耕还林工程对环境的影响;通过农户调查研究退耕还林前后经济收入的变化及经济结构的调整.结果表明,敦化市的退耕还林总的来说并没有带来充分的环境效益,环境和经济的异质性考虑较少.在农户调查的8个乡镇中,只有1个乡镇的退耕还林地(6.69%)坡度大于25°;有5个乡镇,甚至一半以上的退耕还林地是平地(<5°).在退耕还林选点的问题上,非环境因素和非经济因素影响着退耕还林县的选择,在政策执行的过程中出现了跟风现象.有60%的农户热烈地欢迎这个工程,42%的农民认为参与退耕还林后生活质量有所下降.退耕后,绝大多数退耕户的农业收入比例有不同幅度的降低,非农就业收入均在增加,证明存在着就业结构灵活调整的潜力.建议不要把退耕还林工程扩大化,要做好区划工作.在项目开展过程要积极开展公众宣传教育工作,提高公众参与程度,提高项目的可持续性.     

农户地膜回收决策影响因素实证研究:基于云南省9个典型农业县的调查数据

地膜是重要的农业生产资料,但长期以来重使用、轻回收,造成我国部分地区地膜残留污染问题日益严重。利用云南省9个典型农业县(区)入户调查获得的963份问卷数据,从认知因素和经济因素2个方面运用二元Logistic回归模型探究农户地膜回收决策影响因素,并分析认知因素和经济因素的主要来源。结果表明:(1)认知因素和经济因素均显著影响农户地膜回收决策,经济因素对农户地膜回收行为的促进作用更大。(2)农户年龄、政府宣传、农户对残膜污染的直接认知、家庭经济状况和政策支持对农户地膜回收决策起正向促进作用;家庭农业从业劳动力人数对农户地膜回收决策起负向促进作用;农户个体特征中性别和文化程度对地膜回收决策的影响不显著。(3)政府宣传和政策支持在农户地膜回收决策中起到关键影响作用。     

世界双遗产地武夷山风景名胜区居民旅游感知分析

旅游地居民的感知和态度被认为是评价旅游发展状况最直接的因素。为充分了解武夷山文化和自然遗产地内当地居民对旅游开发的感知情况,进而为管理决策提供依据,通过问卷调查与访谈方式调查了武夷山双遗产地核心旅游区武夷山风景名胜区内居民对旅游开发的感知及其发展需求,运用因子分析和方差分析方法分析了居民对旅游开发影响的感知及其与人口社会特征的关系。结果表明,建立的指标体系能从基础建设、环境体验、经济观念、收入就业、原始文化、美誉传承和商机分配7个维度(公因子)揭示当地居民对旅游开发的感知状况。居民普遍认为旅游已成为当地经济支柱产业,旅游开发改变居民经济意识的同时,居民观念也更加积极与开放;居民已对文化习俗的改变有所认知。但居民旅游参与程度相对较低,受到外来人口对自身旅游收益分配的冲击,承受着因环境和居住体验改变导致的负面影响。人口特征不同的居民对经济观念的感知差异程度最突出,对原生文化与基础建设的感知差异次之,对收入就业、商机分配的感知差异较小,对环境体验、美誉传承的感知无差异。性别、年龄和家庭年收入不同的居民对7个公因子感知均无显著差异;文化程度、职业、家庭规模、家庭年旅游收入和家庭旅游收入比例不同的居民对公因子的感知均有不同程度差异。不同村庄居民对基础建设、经济观念、收入就业和商机分配感知有显著差异(P0.05);政策制定应关注各村庄居民对基础建设、经济观念、收入就业和商机分配感知等方面的不同需求。     

基于DPSIR模型的曲周县氮素资源可持续利用评价与预测

我国北方地区由于氮素利用效率低导致的环境问题日益凸显。以驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型为基础,选取38项指标构建河北省曲周县氮素资源可持续利用评价指标体系,结合1997—2017年曲周县统计资料,对研究区氮素资源可持续利用进行评价,并利用灰色预测模型分析研究区氮素资源可持续发展趋势。结果表明,1997—2017年曲周县氮素利用驱动力、状态、影响因素评价值均呈上升趋势,而压力因素评价值呈下降趋势,响应因素评价值呈先下降后上升趋势。曲周县氮素资源在多重因素共同影响下由弱可持续水平向基本可持续水平发展。灰色预测模型预测结果显示2018—2030年研究区氮素资源可持续利用呈上升趋势。情景模拟结果表明研究区城镇化率、人均GDP、农民人均纯收入和城镇人均可支配收入提高10%,均可以使曲周县氮素资源可持续利用综合评价值提高。在曲周县经济发展和城市化进程中,增加经济作物种植面积,加大废弃物处理设施的投入以促进家庭消费系统中氮的资源化,可以提高曲周县氮素资源可持续利用水平。     

黄土丘陵区农户生产决策行为和对土地政策的认知分析

以陕西省安塞县大南沟和县南沟两个典型小流域的农户为研究对象,基于参与式农村评估技术的农户调查资料,采用多变量的描述分析与双变量的相关分析方法,对农户主要农业生产决策行为及其影响因素和农户对土地政策的认知进行了分析.结果表明:受家庭收入、收入来源和户主年龄以及教育程度等社会经济因素的影响,农户生产决策行为均有较大的差异.88%的农户表示愿意继续增加农业投入,以增加家庭收入.其中绝大多数农户都表示愿意通过增加土地投入和提高单产的方式来增加家庭收入,且投入取向受市场价格机制的驱动.主要以蔬菜和林果等经济类农产品为主.而小部分农户希望通过扩大承包地面积或外出打工来增加家庭收入.对农户的土地政策认知调查分析表明,农户对土地所有权的认识比较模糊,89%的农户不能正确地回答出农村土地所有权归集体这一根本制度.只有54.7%的农户知道"土地使用权30年不变"的政策.大部分农户对这一政策比较赞成,认为此政策不仅对农民有利,而且有利于土地质量的提高,也愿意增加土地的长期投资以提高土地质量,但仍然有近一半的农户担心政策会发生变化.     

空心莲子草入侵对土壤AM真菌生物量和群落结构的影响——以湖北省典型区域为例

土壤丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌具有维持植被稳定性和多样性的重要作用.为了解空心莲子草入侵过程中与AM真菌的相互作用,采用脂肪酸甲酯(FAMEs)和基于18S rDNA的PCR-DGGE方法对湖北咸宁、仙桃和武汉三地空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵前后土壤AM真菌的生物量和群落结构进行了比较分析.结果发现,基于FAMEs表征的AM真菌生物量在空心莲子草入侵后变化不大,仅仙桃地区显著增加(P<0.05).尽管DGGE图谱显示咸宁、仙桃和武汉三地AM真菌优势类群的群落结构均发生了明显演替,但群落间物种组成差异的多样性指数βWH在2.55-2.73之间、群落多样性指数H′在1.22-1.38之间,变化均不大.结果表明,空心莲子草入侵所形成的植物更替明显改变了AM真菌优势类群的结构,但对AM真菌的生物量和多样性影响很小.     

基于移民调查的三峡库首地区人口、耕地资源及生态环境状况分析

对三峡库首地区秭归、兴山、巴东等县人口、耕地资源和农业生产力状况进行了统计,并选择库区典型乡镇移民户作为调查对象,点面结合地分析了移民安置对三峡库首地区人口、耕地资源和生态环境状况的影响。结果表明,移民搬迁过程中,库首地区各县乡镇总人口降低,蓄水影响到的移民户基本都得到了妥善安置,农村劳动力资源未明显下降;三峡工程蓄水后,库首地区低海拔区域的耕地被淹没,农村可用耕地总量减少,人地资源矛盾比较突出;在耕地总量和人均耕地面积降低情况下,秭归县粮食、柑橘和蔬菜种植面积和产量仍稳步提高,库区农业生产保持稳步发展;移民搬迁以后,库首地区农村的居住环境、住宅条件、生活条件和交通条件均较移民前有明显改善,农户普遍评价较好,淹水对农村生态环境状况有一定影响,存在自然灾害和病虫害增多、农村废弃物处理设施不足等问题,库区生态环境问题应引起政府的足够重视。     

农业文化遗产地农户文化资本与其亲环境行为关系研究：以敖汉旱作农业系统为例

农业文化遗产地拥有独特的自然与文化资本禀赋,文化资本是这些地区获得农业文化遗产地称号的文化资源,也是区别于其他社群的文化符号,构成了当地农户生计资本的一部分,保障了人与自然的兼容互惠、和谐共生。基于敖汉旗农户的实地调研数据,在可持续生计分析框架下加入文化资本,定量分析农业文化遗产地农户文化资本对其亲环境行为的影响。主要结论有：(1)在农户资本结构中,文化资本和人力资本得分占比较高,金融资本和物质资本偏低。(2)文化资本、人力资本和自然资本均正向显著影响其亲环境程度。(3)当农户对土地依赖程度较低时,在农户农牧业收入占比较低的状况下,文化资本的增加会抑制其亲环境行为。在自然资本水平较低的情况下,农户物质资本、金融资本和社会资本的增加会负向影响其亲环境生产。对土地依赖程度较高时,农户文化资本显著正向影响其亲环境行为。在此基础上提出关注传统农业文化力量、提升农户农牧业收入、积极推进农地适度规模化经营、实现农户文化资本在亲环境生产方面的持续性促进作用等建议。     

基于GIS技术及模糊物元分析法的南京市仙林新市区生态安全评价

运用压力-状态-响应模型和层次分析法构建生态安全评价指标体系,综合运用GIS技术及模糊物元分析方法对南京市仙林新市区建设前后(2003和2007年)的生态安全状况进行评价。结果表明,2003—2007年,仙林生态安全状况主要向2个方向发展,生态安全和不安全区域面积均有所增加,占区域总面积比例分别由9.6%和12.9%增加至22.3%和15.0%。由于各区域发展模式不同,生态安全状况区域差异明显。具体表现为仙鹤片区与白象片区生态安全区域面积明显增加,占研究区总面积比例分别由2.6%和3.9%增加至10.1%和9.3%;麒麟片区生态安全状况以临界安全为主,部分片区由临界安全状态向较安全状态转化;青龙片区生态安全状况变化不大。     

固氮菌与氮配施对生菜及油菜产量和品质的影响

采用盆栽试验研究了固氮菌(M)与氮(N)配施对生菜、油菜产量和品质的影响.结果表明:施加固氮菌(M2)后,生菜、油菜的鲜重和干重较之不加固氮菌(M1)有显著增加趋势,生菜、油菜的Vc含量分别提高4.2%~18.6%、17.6%~35.0%,还原糖含量分别提高17.6%~35.0%、6.7%~41.3%,硝酸盐含量分别降低40.5%~57.2%、22.8%~40.8%.在所有处理中,处理M2N3的两种蔬菜产量最高,品质最好.研究可为固氮菌肥的合理有效施用、氮肥的优化配比及叶菜类蔬菜高产优质的生物调控提供理论依据.图1表3参13     

乡镇企业可持续发展与小城镇建设

通过对乡镇企业的经济效益、环境效益和社会效益以及小城镇发展的优越性分析可知，乡镇企业不宜在农村发展，应该在小城镇中发展。     

恩诺沙星与Cu复合污染对白菜和西红柿根及芽伸长的抑制作用

抗生素恩诺沙星和重金属Cu是当今我国土壤中较常见的污染物。本研究考察了恩诺沙星与Cu复合污染对砖红壤中白菜和西红柿种子的根及芽伸长的影响,以评估恩诺沙星和Cu复合污染潜在的生态风险。结果表明,加入不同浓度的Cu时,土壤中的恩诺沙星浓度与2种作物的根伸长和芽伸长的抑制率均显著相关(P0.05);白菜的敏感性均大于西红柿;白菜和西红柿的根伸长对复合污染的生态毒性的敏感性均较芽伸长更高;与单一恩诺沙星胁迫相比,在恩诺沙星与Cu(100 mg·kg~(-1))或Cu(300 mg·kg~(-1))复合污染下,二者对白菜和西红柿的根及芽伸长抑制效应均表现为协同作用。试验结果在揭示恩诺沙星与Cu复合污染的生态毒性效应的同时,也为重金属和抗生素复合污染的生态风险评价提供科学依据。     

费氏中华根瘤菌ntrBC基因突变株的构建及其特性

从费氏中华根瘤菌(Sinorhizobium fredii)HN01基因文库的重组质粒pGXHN300上获得ntrB、ntrC基因完整序列.通过自杀质粒pK18mob同源单交换的方法,分别获得了HN01菌株的ntrB和ntrC基因的突变株GXHNB、GXHNC.功能检测证明GXHNB、GXHNC能以硝酸盐为唯一氮源进行正常生长,但不能以铵源作为唯一氮源进行正常生长.图4表2参15     

甲胺磷和乙草胺对产甲烷菌种群数量及其活性的影响

采用厌氧培养箱、气相色谱技术和MPN计数法,研究了甲胺磷和乙草胺在4种浓度(0 1、0 2、0 5和1 0mg·L-1)下对水稻田土壤产甲烷菌种群数量及其活性的影响。加甲胺磷后7d内刺激产甲烷菌种群的生长,数量增加0.2～44.1倍,每管的产甲烷量增加0.8～2.1倍,且刺激作用随药剂浓度的增加而增强;加乙草胺后7d内,产甲烷菌的生长受到抑制,数量下降了50%～99%,每管的产甲烷量显著减少,且抑制作用随药剂浓度的增加而增强。随着加药时间的延长,甲胺磷和乙草胺逐渐降解,产甲烷菌数量又恢复至原有水平。     

Bacterial degradation of monocrotophos and phyto- and cyto-toxicological evaluation of metabolites

The bacterium Serratia marsescens strain JAS16 was isolated from agricultural soil which had prior exposure to monocrotophos for three years. The strain JAS16 tolerated up to 1200 mg L^–1 monocrotophos and degraded the insecticide (1000 mg L^–1) at a degradation rate constant of 136 d^?1 (DT₅₀ = 3.7 d). In soil, the degradation rate constant was 105 d^?1 (DT₅₀ = 4.8 d). A schematic pathway is being proposed from the degraded products derived from gas chromatography--mass spectrometry (GC-MS). The phytotoxicity of degradation products to Vigna radiata, Vigna unguiculata, and Macrotyloma uniflorum and the genotoxicity to Allium cepa roots were found to be low. A cost-effective powder-based formulation was achieved with the isolate. The isolate remained viable during the storage and also multiplied with a higher colony forming units (CFU) load g^–1 for over a period of seven weeks of storage.     

有机无机肥配施比例对蔬菜产量和品质及土壤重金属含量的影响

关于蔬菜施有机肥和它与无机肥的合理配施比例,对蔬菜的产量和品质有重要影响,对土壤有机质和重金属含量也有影响。为控制施禽畜粪类有机肥对蔬菜的负面影响,探讨蔬菜的合理施用量和有机/无机肥配施比例,在不同质地的土壤上进行田间试验。结果表明,(1)施过量禽畜粪类有机肥对试验蔬菜产量和品质都会产生不良影响,小白菜(Brassica chinensis)和茄子(Eggplant)施禽畜粪超过22500kg/hm2、马铃薯(Solanum tuberosum L.)超过24000kg/hm2时,其产量不再增加,成活率下降,维生素C含量下降,多个试验均表现出有机肥用量增加而小白菜硝酸盐随之增加的典型特征;同时不论土壤的质地轻重,蔬菜重金属Pb有随禽畜粪用量增加而提高的趋势;在质地较轻的土壤上,蔬菜重金属Cd、As有随禽畜粪用量增加而提高的趋势;小白菜施禽畜粪肥超过7500kg/hm2、茄子和冬种马铃薯施禽畜粪肥超过75000kg/hm2,收获后土壤重金属含量高于对照和施无机肥的总Cr和As。(2)蔬菜单独施用有机肥的合适施用量,小白菜在较粘重的土壤上可施到22500kg/hm2,但有机肥与无机肥配合施用时有机肥用量可减量;茄子合适施用量应在22500kg/hm2左右;冬种马铃薯合适施用量应在24000kg/hm2左右。(3)蔬菜的有机/无机肥合理配比,小白菜、茄子、和冬种马铃薯施肥的有机氮与无机氮之比均为0.25∶1至0.5∶1时其产量和品质水平较佳。     

氮磷营养盐因子对缘管浒苔生长、叶绿素荧光特性和氮磷富集的影响

为探讨大型海藻缘管浒苔(Ulva linza)对氮、磷加富的生理响应及其机制,分析了氮、磷浓度变化对藻体相对生长速率(Rr.g),氮、磷富集,叶绿素(Chl)含量,类胡萝卜素(Car)含量,色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)以及叶绿素荧光参数的影响.结果表明,在30μmol·L-1P浓度不变条件下,随着N浓度的增加,藻体P含量持续降低,而其Rr、g、N含量、Chl含量、Car含量、色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)和叶绿素荧光参数均逐渐上升,N3处理(500μmol· L-1 N)缘管浒苔Rr.g和叶绿素荧光参数均达到最大值,N4处理(1 000 μmol·L-1)缘管浒苔Chl含量、Car含量和Chl a/Chl b比值均达到最大值.在500 μmol·L-1N浓度不变条件下,依次增加P浓度,缘管浒苔Rr,g没有显著差异,N含量没有显著变化,而P含量则呈明显上升趋势,其他指标变化幅度小.综上所述,与P相比,N的变化对缘管浒苔生长、光合色素和光合作用的影响更明显,在N浓度为500 μmol·L-1、P浓度为30 μmol ·L-1、N/P比值为16.67条件下,藻体生长最佳.当水体富营养化加剧时,缘管浒苔富集氮、磷的能力持续上升.     

海泡石和磷酸盐对镉铅污染稻田土壤的钝化修复效应与机理研究

采用盆栽实验,研究了海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐联合使用对镉铅复合污染稻田土壤的钝化修复效果,并通过培养实验和重金属形态分析探讨了不同钝化剂处理的作用机理。结果表明：添加海泡石可以显著提高污染土壤pH值,而磷酸盐和改性海泡石则对土壤pH值无显著影响。钝化处理能显著降低土壤TCLP提取态Cd、Pb的质量分数,最大降低率分别可达23.3%和47.2%,钝化剂复配处理对土壤TCLP提取态重金属的抑制效果优于单一处理。施用海泡石和磷酸盐,通过提高土壤pH值、物理化学吸附以及生成矿物沉淀等作用,可以促进污染土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化,从而显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。添加钝化剂可以显著提高水稻各部位的产量,稻谷和稻草的最大增产率分别为34.3%和26.6%;钝化剂复配处理对水稻的增产作用明显优于单一处理。施用钝化剂可以显著降低水稻各部位的Cd、Pb质量分数,最大可使精米的Cd、Pb质量分数分别降低35.8%和40.9%,钝化剂复配处理对水稻吸收Cd、Pb的抑制作用明显优于单一处理,海泡石和磷酸盐复配处理中精米的Cd、Pb质量分数符合国家食品卫生标准要求。综合分析不同钝化处理的增产作用、降低作物Cd、Pb吸收以及土壤Cd、Pb可迁移性的作用可知,海泡石与磷酸盐复配处理对稻田土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最佳。     

方位及冠层对厚朴果实和种子形态变异的影响

为从方位及冠层的角度探讨光照对厚朴(Magnolia officinalis)果实和种子形态变异的影响,分别从植株的不同方位和冠层采集果实、种子,并测定其形态指标。结果表明,方位对厚朴果实和种子的形态变异影响显著,不同方位厚朴果实和种子的表型性状表现为南方位和东方位优于西方位,南、东和西3个方位均优于北方位;冠层对厚朴果实和种子的形态变异影响显著,不同冠层果实和种子性状表现为中冠层优于上冠层,上冠层优于下冠层;方位和冠层对厚朴果实和种子多项形态指标的协同作用不显著。与果实相比,种子的表型性状更稳定。