岷江流域土地利用结构对地表水水质的影响

当点源污染得到有效控制时,非点源污染,尤其是农业非点源污染将成为影响地表水水质的主要因素。利用遥感和地理信息系统技术获取岷江流域土地利用类型,并在分析该流域内地表水水质监测数据的基础上,研究了不同土地利用结构与地表水水质的相关关系。结果表明,在以单一土地利用类型为主控制的区域中,林地和草地控制的小流域的地表水水质明显优于耕地;在不同土地利用类型的组合结构中,地表水水质的优劣状况介于林地、草地和耕地为主控制的小流域之间;在其他条件相似时,随着小流域内林地和草地比例的增加,非点源污染降低,而随着耕地比例的增加,非点源污染有增大的趋势。此外,土地利用结构对地表水水质的影响不仅表现在数量结构上,同时表现在空间分布上.     

土地利用/覆盖变化对长江流域非点源污染的影响及其信息系统建设

随着社会经济的发展，不合理土地利用方式/土地覆盖变化造成的非点源污染已成为长江流域水环境不断恶化的重要原因之一。长江流域，特别是长江中上游地区是我国水土流失的重点地区之一。水土流失将泥沙和土壤中的营养元素、残留的农药、化肥及动植物残体带入水体，使水体悬浮物、化学需氧量、总磷、总氮等含量增加，水质污染加重，这是造成长江干流汛期水质变差的主要原因。虽然针对长江流域的研究很多，但土地利用/覆盖变化对长江流域水质的非点源污染却一直没有引起人们的足够重视。在分析当前长江流域非点源污染现状和3S技术的基础上，提出建立基于土地利用/覆盖变化的长江流域非点源污染模拟信息系统，并结合3S技术勾画出该系统的框架。该系统的建设和应用，对维持流域生态平衡，采取合理的土地管理方式，保护长江水资源的可持续利用，特别是三峡库区的生态安全具有重要意义。     

基于关联矩阵的土地利用导向分区研究

研究探讨土地利用开发与生态保护之间的联动耦合关系,建立土地利用开发-保护二维关联矩阵；提出在ArcGIS支持下,基于土地利用开发-保护二维关联矩阵实现土地利用导向分区的方法与技术路线,选择位于北京东部发展带的重要结点河北省廊坊市为实证研究区,开展土地利用导向分区的方法与实证研究,并提出基于土地利用导向分区的廊坊市土地利用策略,以期为区域合理配置土地资源提供理论与方法依据,希望对研究区以至相关区域可持续发展有所帮助.研究主要结论和建议:①实证研究结果表明土地利用开发-保护二维关联矩阵是进行土地利用导向分区行之有效的方法,分区结果能基本反映廊坊市经济社会发展战略实际情况;研究提出的矩阵构建思路以及基于土地利用开发-保护关联矩阵在ArcGIS中实现土地利用导向分区的操作路线和方法具有普适性;②根据土地利用开发-保护二维关联矩阵划分出廓坊市四个土地利用导向区:重点开发利用区、适度开发利用区、适度保护用地区与重点保护用地区；③提出基于土地利用导向分区的廊坊市土地利用策略:重点开发利用区,推荐点-轴开发模式；适度开发利用区,采用集群发展模式;适度保护用地区,实行点状集约利用开发模式；重点保护用地区,采用疏解保护模式.     

基于生态效益的武汉城市圈土地利用结构优化

满足生态安全的土地利用结构优化是协调社会经济发展与生态环境间矛盾、实现土地持续利用的有效途径。以武汉城市圈为研究区,基于2002~2009年土地利用变更调查汇总数据,引入土壤有机碳储量和土地利用绿当量两个生态指标,评价了城市圈发展不同阶段土地利用结构的生态效益;并通过TOPSIS模型对历年土地利用结构生态合理度进行了评价。在此基础上,以经济效益和生态效益的最大化为目标,构建了2020年多目标优化模型,获得了符合城市圈发展需求的土地利用结构优化方案,呈现"四增三减三稳定"的数量格局,且生态效益指标和生态合理度均呈正向的发展趋势;进而提出了土地资源可持续利用的建议。研究结果对武汉城市圈土地利用总体规划修编、土地利用调控方案的优化以及土地可持续利用具有重要指导意义。     

基于SWAT模型的丹江口水库流域农业非点源污染的时空分布特征

利用SWAT模型,基于GIS技术和流域DEM,构建了丹江口水库流域农业非点源污染基础信息库,并根据实测资料对模型的参数进行了率定和验证,在确定模型适用性的基础上分析了流域农业非点源污染负荷的时空分布特征,模拟计算了流域内主要的土地利用类型的单位面积农业非点源污染负荷量。结果表明：研究区农业非点源污染负荷年内分布不均,污染负荷与降雨量具有较强的相关性,氮负荷同月径流的相关系数为0896,磷负荷同泥沙负荷的相关系数为0920;氮、磷等营养物质的流失量具有较大的空间差异性,且不同土地利用方式下单位面积的农业非点源污染有较大的差别,耕地和裸露地的单位面积污染负荷均较高,而林地单位面积的泥沙负荷污染负荷最低,其单位面积的泥沙负荷、吸附态氮、溶解态氮、吸附态磷和溶解态磷分别为715 t/hm2、892 kg/hm2、835 kg/hm2、807 kg/hm2、006 kg/hm2;设计不同的情景,模拟了不同施肥量和水土保持措施对农业非点源污染物产出的影响,与基准情景相比,发现减少化肥施用水平对研究区农业非点源污染总氮和总磷负荷削减比例较大,采取退耕还林和还草两种水土保持措施能有效减少流域泥沙负荷和农业非点源污染负荷     

基于生态效益的武汉城市圈土地利用结构优化

满足生态安全的土地利用结构优化是协调社会经济发展与生态环境间矛盾、实现土地持续利用的有效途径。以武汉城市圈为研究区,基于2002～2009年土地利用变更调查汇总数据,引入土壤有机碳储量和土地利用绿当量两个生态指标,评价了城市圈发展不同阶段土地利用结构的生态效益;并通过TOPSIS模型对历年土地利用结构生态合理度进行了评价。在此基础上,以经济效益和生态效益的最大化为目标,构建了2020年多目标优化模型,获得了符合城市圈发展需求的土地利用结构优化方案,呈现“四增三减三稳定”的数量格局,且生态效益指标和生态合理度均呈正向的发展趋势;进而提出了土地资源可持续利用的建议。研究结果对武汉城市圈土地利用总体规划修编、土地利用调控方案的优化以及土地可持续利用具有重要指导意义     

基于SWAT模型的昌江流域土地利用变化对水环境的影响研究

土地利用快速变化对水环境带来较大影响,定量分析土地利用与水环境污染的关系是土地利用结构调整的重要依据。利用3S技术,通过SWAT模型对1983年与2012年昌江流域的水量和水质模拟,分析了土地利用时空变化,结合氨氮、总磷模拟数据,定量分析了土地利用变化下该流域的水环境污染负荷。研究结果表明:该区域林地、草地、水域、城镇及建设用地呈增加趋势,耕地则呈减小趋势。林地占比最大,为70%左右,其次为水田。水田为水环境非点源负荷贡献的第一大来源,且其占流域略多于20%的面积,贡献了该区域总磷总量的53.48%~57.01%和氨氮总量的51.86%~56.57%;农业耕作以25%的地类面积,贡献了60%~65%的非点源污染负荷;旱地的单位面积贡献污染负荷高于林地及城镇及建设用地,表明农业非点源污染是该区域水环境非点源污染的主要来源。     

退耕还林(草)政策下土地利用结构优化研究——以内蒙古太仆寺旗为例

基于中国北方农牧交错带太仆寺旗1995、2000、2005和2008年四期土地利用现状和同时期社会经济统计数据,CLUE-S模型理论框架,结合土地利用适宜性评价和生态系统过程模型,设定生态效益最优、经济效益最优、综合效益最优、现状及预测五种情景,并基于五种情景,对太仆寺旗的土地利用数量需求和空间分布格局进行了优化配置。结果表明,退耕还林(草)政策的实施导致区域土地利用的剧烈变化,但其综合效益与生态效益变化趋势一致。从用地结构来看,太仆寺旗的土地利用现状还存在较大的优化空间,通过综合最优目标的优化,耕地、草地和其他用地在优化后的比例分别占土地总面积的30.34%、35.33%和12.48%,土地利用的生态效益、经济效益和综合效益分别提高了6.2%、2.1%和3.89%,并且向着更加生态与集约的方向发展。从土地利用空间格局上来看,其东北部受人类活动的影响显著,退耕还林(草)政策仍是导致其生态效益和经济效益发生变化的重要影响因子。今后,只有以综合效益最优为目标的土地利用结构优化,才能保证在现状土地利用效益不减少的情况下,最大程度地增加土地利用的生态效益、经济效益和社会效益,使土地利用既满足生态环境的要求,又能提高其经济产出,实现土地资源的可持续利用。     

生态约束下的湖滨土地利用研究——以四川省仁寿县黑龙滩镇为例

生态文明体制改革下围绕土地“三位一体”管理理念，强化土地利用生态管理是当今我国土地资源管理的综合思路，研究湖滨生态敏感区土地利用具有重要的生态价值和现实意义。以四川省仁寿县黑龙滩镇为实证研究区，通过构建数理量化模型和经济计量模型分析了2005~2015年间研究区湖滨土地利用状况，并差别化探讨了湖滨土地利用优化模式，提出了相关政策建议。研究表明:(1)黑龙滩镇湖滨土地利用多样化系数和均衡度在时序上变幅较小，在空间上低于全县平均水平，但总体上处于均衡状态。(2)黑龙滩镇湖滨土地利用生态安全总体为波动上升趋势，以2012年为拐点，安全状态由较安全向安全阶段转变，总体呈较安全状态。(3)黑龙滩镇湖滨土地利用生态安全主要受种植结构优化合理度、人口密度、地均牲畜量、水环境污染负荷、水土流失占比、单位耕地农药负荷的影响，其中人口密度与预期方向相反，种植结构优化合理度具有显著的正效应，其余的综合净效应为负。(4)针对黑龙滩镇湖滨土地利用变化状况以及生态安全保护需求与区域发展趋势，差别化地提出退耕还湖与持续利用生态模式、复合农业与生态种植发展模式、休闲农业与教育体验发展模式三类湖滨土地利用模式。综上提出了加强湖滨水土资源保护、优化湖滨农业结构布局和规范湖滨管理的政策建议。     

铜川市城镇土地利用状况分析与集约化利用战略对策

新型城镇化发展对土地的集约利用提出了新的挑战,科学地开发和利用土地是社会经济和资源利用可持续发展的重要前提。为寻求适应新型城镇化发展的土地利用需求的有效途径,准备迎接即将到来的新一轮的土地利用总体规划,响应国家大力倡导的多规合一工作,本文以陕西省铜川市为研究对象,以第二次土地调查数据为基础,利用统计分析和对比分析的方法,分析铜川市城镇土地利用结构、空间分布和土地利用强度,从而提出土地利用过程中存在的问题。调查分析结果发现,铜川市城镇土地利用存在土地利用集约度低、利用结构不合理等问题,针对这些问题,提出了土地利用的战略对策:1合理规划,控制城镇用地无序扩张;2盘活存量,加强城镇用地挖潜;3调整布局,规划主体功能分区。     

基于最小累积阻力模型的江南水乡河网分区保护研究

河网水系是江南水乡重要的自然与历史文化遗产。但近年来,随着城市化进程的快速发展,人类活动对河网的干扰日趋严重,村镇小水体出现大面积填埋,部分地区河网结构趋于简单,非主干河道不断减少。以上海市青浦区为研究区域,采用最小累积阻力模型对河网水系分区保护问题进行探讨,以期为江南水乡风貌保护提供参考。结果显示：（1）河网水系在江南水乡具有明显的廊道效应;（2）青浦区可划分为河网特殊保育区、河网重点保护区、河网风貌保留区、河网生态建设区和河网景观恢复区5个区域,并由此提出具有针对性的水系分区保护方案;（3）最小累积阻力模型在江南水乡河网水系保护方面具有较好的适用性     

基于GIS的高原湖泊流域生态安全格局构建及优化研究——以星云湖流域为例

以星云湖流域自然人文环境特征、主要生态环境问题为出发点,结合景观生态学原理方法、熵值法和GIS空间分析技术,实现星云湖流域生态安全的空间分异格局及优化。选取海拔高程、坡度、土壤侵蚀强度、地质灾害易发性、土地覆被(利用方式和植被覆盖度)、人口密度、距自然保护区距离、距离建设用地和距水源距离等因素为阻力因子叠加生成综合阻力要素,根据GIS空间成本距离分析原理,引用最小累积阻力模型识别构建流域生态廊道和生态节点,进一步规划优化流域生态功能网络的结构和功能。研究表明:(1)从各安全等级面积比例和平均生态安全指数角度,星云湖流域中度安全占流域总面积的45.81%,高度安全为25.24%,较低安全为21.05%,不安全占7.9%,平均生态安全指数为2.95,流域生态安全总体处于中度安全,生态系统健康一般,但部分地区生态安全性较低,主要分布在南部、东部和北部地区,应重视这些区域的生态保护和建设;同时,坡度、水土流失因子和水资源(自然环境要素)、土地利用格局和距离建设用地(人类活动干扰要素)等因素是流域生态安全格局形成的主要因子;(2)识别规划了中枢生态源、核心型生态源斑块、一般生态源、多种级别的生态廊道和生态节点或战略点等构成的具有结构性和层次性的流域生态安全网络格局,对不同层次和结构的生态源、生态廊道和生态节点或战略点进行针对性建设保护,将有效提升流域生态系统的功能价值性和系统的完整性,进而加强流域生态稳定安全。     

绿色技术进步、农业经济增长与污染空间溢出——来自中国农业水资源利用的证据

基于2002～2016年的省级面板数据,以农业水资源利用过程中的化肥源面源污染、厩肥源面源污染、灌溉过程碳排放及农药流失作为非合意产出,构建了以"蓝水-绿水"为中心的水资源分析框架,借助SBM模型和Malmquist-Luenberger指数,探析我国农业水资源利用过程的绿色技术进步情况,利用空间面板模型重点考察绿色技术进步、农业经济发展水平与农业水资源利用过程的污染排放之间的关系。化肥源面源污染排放量和农药流失量均表现出空间聚集的特性;在其他投入和产出不变的的既定条件下,促进农业水资源利用过程中的绿色技术进步能够缓解农业污染的局面;将农药流失污染作为非合意产出的农业水资源利用绿色技术进步带来的环境污染减排积极影响更强;农业经济发展水平与4类污染排放分别体现为倒N型、倒U型、正N型和倒N型的关系,随着农业经济发展水平的提升,我国绝大多数地区仍处于农药、化肥粗放使用的倒N型的上升阶段,农药流失和化肥施用引起的面源污染情况仍在加剧,农业经济发展水平与厩肥还田造成的面源污染相分离的状态逐渐消失,而农业水资源利用过程中产生的碳排放污染情况则不容乐观,大部分地区农业灌溉所产生的碳排放面临快速上升的趋势。     

农户经营行为对农村生态环境影响研究

农户生产经营行为关系到生产资源的合理利用与配置,影响到农村生态系统保护及其可持续发展。本研究以武汉城市圈及长株潭城市群内的650个农户为有效样本,分析了农户经营行为对农村生态环境及其五种表现形式的影响。结果表明:①劳动力投入行为中收入来源、家庭人均收入对农业面源污染有显著负面影响,家庭常住人口、家庭人均年收入对生活垃圾污染分别有显著正、负面影响;②农户文化程度越高,越能认识到农村生态环境污染问题;③经营规模越大,农业面源污染越严重,而对其它四类表现形式影响不显著;④农业投资力度越大,为提高产量而会造成越严重的农业面源污染及水质污染;⑤农户经营组织行为中,有机肥施用行为会造成农业面源污染,这些未施用的有机肥又会加剧生活垃圾污染,而且有机肥使用越多,农业面源污染及水质污染也就变弱。另外,参加技术培训会降低农业面源污染和水质污染。可见,农户经营行为更多地是在影响农村生态环境中的农业面源污染、水质污染及生活垃圾污染,对空气噪音污染及工业转嫁污染的影响并不明显。     

上海海域溢油生态环境风险区划研究

上海海域海洋资源丰富,对于现今频发的溢油事故,开展相应的生态环境风险区划研究,对事故周边生态敏感资源采取及时有效防护,特别是饮用水源地的保护是尤为迫切和重要的。结合上海海域生态敏感资源分布情况和溢油特征信息,利用灰色模糊综合评价法,对海域生态敏感区敏感系数进行模糊评判,综合分析历年溢油事故及船舶流量统计资料,基于GIS平台对事故高发区污染源周边生态敏感区进行风险等级划分,以大比例尺上海海域溢油生态环境风险区划图直观反应溢油影响范围、高风险区和生态敏感资源保护顺序等信息,为事发后海域应急响应工作提供简便快捷的基础性分析依据。     

太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制

太湖是我国的五大淡水湖之一,正面临着严重的水体富营养化问题。随着点源污染得到逐步治理,农田非点源污染已成为太湖水体富营养化的主要污染源。概述了太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制,指出随着流域内化肥用量以及农田氮磷盈余量的不断增加,流域内农田非点源污染负荷将进一步加大。农田中的氮磷通常通过农田排水和地表径流等途径进入地表水体。为有效控制农田非点源污染,应实施科学合理的农田生态系统管理：避免氮磷肥的过量使用,适当增施有机肥和钾肥,推广应用测土配方施肥,加强微生物肥和控效肥等新型肥料的研制和推广,实行保护性耕作,合理安排农事活动时间,以此减少非点源污染物形成;调整土地利用方式,优化土地资源配置,对潜在的非点源污染物进行有效的截留。     

农业非点源污染的环境影响及生态工程措施

农业非点源污染是一种重要的环境污染方式,由于其污染的时空范围广,不确定性大,污染严重,对其治理及管理的难度也较大。本文论述了农业非点源污染对环境的影响,并提出了治理农业非点源污染的生态工程措施,如发展生态农业和生态施肥技术、污水处理和固体废物生态工程技术、水土保持生态工程技术、建立植被缓冲带和湿地生态工程等。     

农业面源污染形成机制:理论与实证

在对我国农业面源污染核算及其时空演变特征分析的基础上,构建农业面源污染形成机制分析框架,并利用省际面板数据进行实证分析。主要研究结论如下:①1990-2006年我国农业面源污染对生态环境的压力呈现增加的趋势,主要分布在人口众多、农业集约化程度较高的地区。②农业面源污染形成的一般机制是:经济发展导致农产品需求结构、农业结构的变动等都会对农业面源污染产生的环境因子产生影响,进而导致农业面源污染产生量的差异;对农产品消费数量的增多和对耕地的消耗增大,农业生态系统面临更大的生产集约程度,在很大程度上加大了农业面源污染;经济发展同时也导致公众对高质量环境的需求增多,环保意识也大大提高,为农业面源污染管理政策提供了有效执行土壤,另外,经济增长也为加大环境投资和先进技术的应用提供基础,可能减少农业生产对环境的压力;③实证研究表明,产业结构的演化、技术进步、环境管理制度等方面是影响农业面源污染的重要因素,应是农业面源污染控制和管理政策创新的重点。     

武汉市后官湖水环境问题和污染防治对策分析

武汉市后官湖因流域城镇化迅速发展,水环境状况日渐恶化。首先对后官湖水质历史和现状分析,得出TP、TN和CODMn为主要超标因子。再结合流域土地利用现状、湖泊污染特征及其行政区划等,将后官湖流域划分成5个污染控制区(H1、H2、H3、H4和H5污染控制区),对各污染控制区中点源、面源污染进行分析,得出点源和农村生活为流域最重要污染源,两源共计排放CODMn、TN、TP和NH3-N占整个流域污染的82.9%,76%,78%和80.8%。污染控制区贡献量中,CODMn最大为H4(25.7%)和H3(23.97%);TN最大为H3(30.28%)和H4(25.31%);TP最大为H4(29.33%)和H2(25.62%);NH3-N最大为H3(31.77%)和H4(24.44%)。单位面积入湖强度中,H3区域CODMn、TN、TP和NH3-N强度最大,分别为35.57t/(a·km2),6.87t/(a·km2),0.85t/(a·km2)和5.57t/(a·km2),表现出污染强度"西低东高"的污染特征。针对上述污染特征本研究提出后官湖流域和各个分区污染防治对策,并对基于流域分区控制下污染物入湖量进行了测算。