基于增强回归树的红壤旱坡花生地气态氮损失影响因素分析

为探究红壤旱坡花生地气态氮(NH_3和N_2O)排放特征及其影响因素,采用通气法和密闭式静态暗箱-气相色谱法,原位监测翻耕和免耕条件下红壤旱坡花生地土壤NH_3挥发和N_2O排放的动态变化特征,并基于增强回归树(boosted regression tree, BRT)方法识别关键影响因子。结果表明:(1)整个花生生育期翻耕和免耕处理NH_3挥发速率(以N计)变化范围分别为0.02～1.55和0.02～1.05 kg·hm~(-2)·d~(-1),氨挥发累积量(以N计)分别为(17.19±8.56)和(18.38±7.41) kg·hm~(-2),占总施氮量的(11.77±5.86)%和(12.59±5.08)%,热点时段主要集中在施基肥后15 d内;翻耕和免耕处理N_2O排放通量(以N计)变化范围分别为0.07～2.90和0.02～3.97 mg·m~(-2)·d~(-1),累积量(以N计)分别为(0.81±0.27)和(0.68±0.10) kg·hm~(-2),占总施氮量的(0.55±0.17)%和(0.46±0.06)%,N_2O排放通量热点时段不明显;两种耕作条件下NH_3挥发无明显差异,但免耕降低了16.05%的N_2O排放累积量;氨挥发是红壤旱坡花生地氮素气态损失的主要途径。(2)采用增强回归树(BRT)分析发现,土壤铵态氮含量、施肥后天数、花生生育期、前3天降水量和土壤硝态氮含量是红壤旱坡花生地氨挥发的关键影响因子,贡献率分别为47.92%、14.78%、8.21%、7.44%和5.91%;而N_2O排放的关键影响因子分别为土壤含水量、土壤铵态氮含量、地温、前3天降水量、土壤硝态氮含量、施肥后天数和气温,相对贡献率分别为24.67%、20.34%、12.26%、9.93%、9.91%、9.64%和8.51%。上述研究结果表明,施肥是影响红壤花生地氮肥气态氮损失的重要因子,气态氮(NH_3和N_2O)损失最高可占施肥量的18.35%,微生物硝化过程及其环境控制因子可能在土壤氮损失过程中发挥了重要作用。这些结果可为提高南方红壤区坡地氮肥利用率、减轻环境污染提供理论依据。     

生态耕种对农户收入的影响研究:以江西省水稻种植户为例

生态耕种对提升耕地保护成效、保障农作物质量安全有着重大意义。利用江西省11市47县(区)1 488份水稻种植户的微观调查数据,基于最小二乘线性(OLS)回归和Heckman回归模型从整体上测度生态耕种对农户收入的影响,再引入分位数回归模型深入分析生态耕种对不同收入层次农户的收入效应。结果表明:(1)采纳生态耕种从整体上能够提高农户家庭的人均耕地收入,但会因农户的收入水平不同产生差异化的影响。(2)生态耕种对极低和低收入农户人均耕地收入具有正向影响,对中等及以上收入农户具有负向影响,仅对高等收入农户的人均耕地收入影响显著。(3)生计分化和耕地收入比重2个控制变量均会对农户人均耕地收入产生显著影响。鉴于此,提出了对低收入农户加大生态耕种政策扶持力度、积极引导中高收入农户的非农就业、切实加强耕地适度规模化经营等政策建议。     

近30a江西省农田土壤pH时空变化及其与酸雨和施肥量间关系

论文以1979—1986年(以下简称1980S)江西省第二次土壤普查时期和2005—2012年(以下简称2010S)江西省测土配方施肥阶段这两个时期的pH数据成果为基础,运用ArcGIS对比分析30 a间江西省农田土壤pH的时空变化。结果表明:江西省农田土壤pH总体呈酸化趋势,2010S江西省农田土壤pH平均值为5.24,较30 a前的5.77下降了0.53;全省酸化趋向西南,其中酸化最突出的地区为赣州市,其次是鄱阳湖周边,特别是南昌市、鹰潭市,pH降幅较大;赣北局部地区农田土壤pH有所上升。定量分析氮施用量与酸雨对农田土壤酸化的影响,结果显示:氮施用量、酸雨强度的差异和农田土壤酸化程度在空间上存在一定的相关性,长期过量施用氮肥是江西省农田土壤酸化的主要原因,地区土壤pH酸化程度同氮肥施用量呈显著正相关,且在30 a间,施肥量每增加50 kg/hm~2,农田土壤pH下降0.26个单位;地区土壤pH酸化程度同酸雨pH值呈显著负相关,且随着酸雨pH值越低,农田土壤酸化速率越快。     

近30年余干县耕地土壤碳氮比时空变异特征及其影响因素

基于1982年余干县第二次土壤普查200个样点数据和2012年测土配方施肥项目423个样点数据,运用方差分析、相关性分析、回归分析和普通克里格法,结合成土母质、土壤类型、耕地利用方式、地形因子、pH、秸秆还田和氮肥施用量,探讨近30年来余干县耕地表层(0~20 cm)土壤碳氮比(C/N)时空变异特征及其影响因素.结果表明余干县1982年和2012年土壤C/N均值依次为10.05和11.18,变异系数分别为19.40%和25.04%,均呈中等程度的变异性.经半变异函数分析,块金效应值分别为15.91%和71.25%,表明土壤C/N由结构性因素和随机性因素共同作用变为更倾向于受随机性因素的主导作用.近30年来大部分区域土壤C/N增加明显,以东部区域增加最为显著.1982年土壤C/N空间变异主要受成土母质、土壤类型、地形因子和pH的影响,其影响程度依次为17.3%、14.2%、7.4%和2.3%.2012年土壤C/N空间变异受成土母质、土壤类型、耕地利用方式、地形因子、秸秆还田和氮肥施用量共同作用,其影响程度依次为8.7%、23.5%、28.2%、12.2%、12.6%和42.3%.     

污泥液化生物炭对亚甲基蓝的吸附特性及机理

探讨污泥在乙醇-水混合溶剂中液化产生的生物炭的吸附潜力及其吸附机理（以亚甲基蓝（MB）废水为处理对象）,结果表明：生物炭的吸附容量随着MB溶液起始pH值升高而升高,当pH超过8时,MB的碱性褪色开始显现.吸附温度的上升（30~60℃）对生物炭吸附容量的影响不明显.吸附容量总体上随着吸附时间的增加而上升（240min前）,在240min后趋于稳定.吸附剂用量及初始MB浓度过高或过低都不利于生物炭的吸附,存在一个的临界点,分别是6mg和120mg/L.生物炭吸附MB的过程吻合准二级动力学方程（R²=0.9994）和Langmuir方程（R²=0.9831）,且为自发吸热的过程,受物理吸附和化学吸附联合控制,具体的机理包括：离子交换、官能团络合、π-π吸附等.     

环鄱阳湖区农田土壤重金属空间分布及污染评价

为了解环鄱阳湖区农田土壤重金属污染状况,采用单因子指数法、内梅罗指数法、地质累积指数法、潜在生态危害指数法对环鄱阳湖区农田表层土壤(0~20 cm)中7种重金属元素进行污染及生态风险评价,并将地统计学方法与GIS技术相结合分析环鄱阳湖区农田土壤重金属的空间分布特征.结果表明:(1)土壤中重金属Hg、As、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn的平均含量分别为0.12、13.15、35.44、0.18、38.45、81.91、80.45 mg·kg~(-1),与江西省土壤环境背景值相比较,均有不同程度累积,Cr、Cu、Cd累积富集情况最严重,内梅罗指数法与潜在生态危害指数法评价结果均表明,环鄱阳湖区土壤重金属综合污染情况为轻度污染,鄱阳县、进贤县、乐平市、南昌县、万年县、新建县以及余干县累积污染情况较严重.(2)以国家土壤环境质量二级标准为评价标准,超标率12.24%=CuCdAsHgCr=8.85%ZnPb,表明研究区部分农田土壤样点Cu、Cd、As、Hg、Cr累积程度已威胁到农作物产量和质量,但总体上为清洁状态.土壤中Hg、Cd达到中等生态危害程度,研究区农田土壤中重金属总体表现为轻微危害程度.(3)半方差函数模型拟合结果显示,Hg、Pb、Cr、Zn符合指数模型,As符合球状模型,Cu、Cd符合线性模型.As、Pb、Cd、Cu的含量总体上呈现出东部地区高、西部地区低的趋势,主要在鄱阳县、乐平市、万年县及余干县等地富集.Zn的含量在中北部地区偏低、在东南部地区较高,乐平市、万年县富集相对严重.Hg、Cr是由西南地区向东北地区递减的梯度变化,两种重金属元素均主要在南昌市各县区累积.     

基于InVEST模型的鄱阳湖区生境质量时空演化及其变迁特征分析

鄱阳湖是国际重要湿地、全球重要的生态区,鄱阳湖区生态环境质量对于鄱阳湖生态功能、生物多样性保护具有极其重要的意义.基于鄱阳湖区1995、2005、2015年遥感影像数据,采用InVEST模型,分析了湖区生境质量时空演变情况;利用像元二分法,对生境退化度的概率密度函数与累积分布函数计算分析,明确了湖区生境退化的阈值;结合标准差椭圆分析法,探讨了不同生态类型生境质量优势变迁情况.结果 表明:(1)鄱阳湖区1995～2015年建设用地大幅增长,耕地、林地面积小幅下降,草地面积严重减少,水域、其他用地面积小幅增加.(2)鄱阳湖区耕地、林地、草地、水域生境的强干扰阈值,分别为各自生境适宜度的70％、85％、81％、78％.水域、林地、草地受到的干扰逐渐增强,耕地受到的干扰逐渐减弱.(3)鄱阳湖区1995～2015年生境质量略微下降,中心地带的水域以及北部地区的林地干扰较弱,区域生境质量较高;中心地带外沿环层生境质量一般;西南部耕地干扰较强,区域生境质量较低.高质量生境向低质量生境演化现象严峻.(4)耕地变迁态势反映出耕地保护政策的严格化;林草地变迁态势受到地形梯度因素的影响;水域变迁态势受围湖造田和城镇扩张共同影响,单一从土地利用层面解释湿地水域生境质量演变存在局限性.研究结果对于鄱阳湖区生态环境保护及生态系统调控具有一定的理论意义与实践价值.     

基于CRITIC-TOPSIS模型的浮梁县土地生态安全时空分异及其障碍因素分析

以江西省浮梁县为研究区域,基于土地利用数据与社会经济数据,从自然条件、人类活动、景观格局3个方面构建评价体系,采用CRITIC-TOPSIS模型研究2000～2018年浮梁县土地生态安全的时空分异状况,并通过障碍度模型,分析影响浮梁县土地生态安全的主要障碍因素.研究结果表明:(1)2000～2018年浮梁县土地生态安全水平呈现小幅度下降的态势,在具体历程上经历了从较好到恶化再到恢复向好的一个过程.(2)浮梁县各乡镇区域土地生态安全状况存在着显著的差异,形成差异的原因也各有不同.较为良好的地区主要集中在东部、中北部,较差的地区呈现围绕县城区聚集的特点,蛟潭镇、湘湖镇两地呈现出特殊性.(3)浮梁县土地生态安全状态受到多种障碍因素的共同影响,在不同时间节点,障碍因素与作用程度也不尽相同,关系较为复杂.水网密度、地形位指数、水土协调指数、人均耕地面积4项障碍因素对浮梁县土地生态安全的影响程度较为突出.     

基于BRT模型的南昌市城市扩展时空特征及驱动因素研究

分析城市扩展的时空特征以及其驱动因素,有助了解城镇化规律,为制定具有区域化特色的城市空间规划提供方案。研究以南昌市为例,基于多期Landsat遥感影像(2000、2008、2017年)获取南昌市城镇用地变化的时空信息,采用扩展强度指数、景观扩展指数、重心指数等方法分析了该地区城市扩展的时空特征,进而应用增强回归树模型(Boosted Regression Tree,BRT)探究影响城市扩展的驱动因素。结果表明:(1)2000～2017年,南昌市城镇用地面积增加了252.81 km~2,第一阶段(2000～2008年)增长的强度和速度大于第二阶段(2008～2017年);(2)两阶段南昌市城镇用地扩展模式均以边缘式扩展为主,以填充式及飞地式为辅,扩展方式缺乏集约性,存在"摊大饼"式问题;(3)从整个研究期来看,南昌城市发展重心总体上往西南方迁移了2.19 km,第一阶段南昌市城市扩展重心向西迁移了1.50 km,第二阶段又继续向西南方迁移了1.35 km;(4)南昌市城市扩展的16个方向中,以SW及SWW方向上较大,而在NW、N、NNE、SE、SSE方向上因受到梅岭山脉以及军山湖泊的阻隔导致扩展强度较小;(5)利用BRT分析邻域因素(距2000年城区距离,距河流距离,距路网距离),社会因素(土地利用类型,GDP,城镇人口),自然因素(高程,坡度,海拔)可知,南昌市城市扩展主要受邻域因素的影响,社会因素中仅土地利用类型对城市扩展影响较大,而自然因素的影响相对较小。