基于模糊物元模型的西苕溪流域生态系统健康评价

本文借助RS/GIS技术,结合遥感影像数据、环境监测数据和社会经济数据,运用模糊物元模型,从水域、水陆交错带和陆域子系统选取21项评价指标,建立了流域生态系统健康综合评价指标体系,对西苕溪流域生态系统健康状况的空间分布规律和限制性因子进行了探讨.研究结果表明,西苕溪流域生态系统健康整体呈现出优良状态,其中,生态系统健康优秀地区面积占68.2%,良好地区面积占31.8%,能够正常发挥流域服务功能,维持生态系统可持续发展.西苕溪流域生态系统健康在空间分布上呈现出上游好、下游差的局面.在各子系统健康评价中,水域生态系统优于陆域生态系统,水陆交错带生态系统最差.底栖动物完整性遭受破坏、湿地退化、人为干扰活动、水源涵养功能减弱、点源和面源污染负荷较重是限制西苕溪流域部分评价单元生态系统健康的重要因素.     

不同改良物质添加对滨海盐碱地土壤重金属及酶活性的影响

改良物质添加在改善土壤理化性质的同时也可能会导致土壤重金属累积.实验设置了对照（CK）、有机肥（OM）、聚丙烯酰胺+有机肥（PAM+OM）、秸秆覆盖+有机肥（SM+OM）、秸秆深埋+有机肥（BS+OM）和生物菌肥+有机肥（BM+OM）共6个处理方式,研究不同改良物质添加对滨海盐碱地土壤重金属和土壤酶活性的影响,以及二者之间的关系.结果表明,与CK处理相比,不同处理下土壤Cr、Cu、Ni和Pb含量呈现上升趋势,其中SM+OM和PAM+OM处理分别对Cr和Cu含量的影响最为显著,而BM+OM处理对Ni和Pb含量影响最为显著.与CK处理相比,改良物质添加后土壤蔗糖酶和脲酶活性显著上升,其中BM+OM处理效果最好;碱性磷酸酶活性呈现上升趋势,但上升程度较小;过氧化氢酶活性无显著变化.冗余分析表明前两轴累积可解释酶活性变异特征的70.3%,单一重金属对土壤酶活性影响的重要性大小依次为：Ni>Cu>Cr>Pb.     

基于敏感度分析的江苏省粮食生产与耕地数量变化动态响应研究

江苏省作为我国重要的粮食生产基地,其耕地资源变化不仅影响区域的可持续发展,更关系国家的粮食安全。以江苏省55个县域为研究单元,结合数理统计和GIS空间分析,研究2000～2015年江苏省耕地与粮食生产的时空演变及粮食生产对耕地资源变化的敏感程度。结果表明:(1)江苏省耕地总体呈减少趋势,其中耕地相对稀疏区主要分布在苏锡常地区,而集聚区主要分布在苏北;粮食生产的空间格局与耕地分布基本一致,但总量呈增加趋势,2015年江苏省粮食产量达到3561×10~4 t,为2000年的1.15倍。(2)耕地重心与粮食产量重心的移动方位大致相同,均表现为向北偏西方向移动。(3)对比2000～2009年和2009～2015年两个时期,江苏省粮食产量对耕地资源变化的敏感性逐渐减弱。随着农业技术的发展,区域粮食生产对耕地面积的依赖程度逐渐降低,保护耕地与保障粮食安全亟需因地制宜,针对不同敏感性地区合理布局粮食生产。     

滨海滩涂围垦区不同围垦年限土壤酶活性变化及其与理化性质关系

土壤酶几乎参与所有的土壤生物化学过程,厘清土壤酶活性与土壤理化性质的关系能够揭示围垦后土壤质量变化状况,为土壤生态系统的科学调控提供理论依据.选择江苏中部如东不同围垦年限(7、32、40、63 a)的滩涂围垦区为研究对象,以未围垦光滩作为对照(0 a),利用经典统计学分析和冗余分析研究不同围垦年限土壤酶活性变化过程,及其与土壤理化性质之间的关系.经典统计学分析表明不同围垦年限间土壤酶活性具有显著性差异,淀粉酶、脱氢酶和酸性磷酸酶活性随着围垦年限的增长呈现出先上升后下降的过程,而脲酶和碱性磷酸酶活性则随着围垦年限的增长呈现出先上升-下降-再上升的过程.同时,不同围垦年限的表层土壤酶活性基本上高于深层.冗余分析表明5种理化性质在前两轴累积能够解释土壤酶活性的69.8%,pH、电导率、土壤有机碳、全氮和全磷与土壤酶活性呈极显著相关关系(P0.01).土壤理化性质对土壤酶活性影响重要性大小排序为全氮有机碳pH全磷电导率.     

基于多源辅助变量和随机森林模型的耕地土壤重金属含量空间分布预测

农田土壤重金属含量的空间预测对于监测耕地污染和确保生态农业可持续发展至关重要.从地形、气候、土壤属性、遥感信息、植被指数和人为活动这6个方面选取了32个环境变量作为辅助变量,并构建随机森林(RF)、回归克里格(RK)、普通克里格(OK)和多元线性回归(MLR)模型来预测耕地土壤中As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn的含量.结果表明,与RK、 OK和MLR相比,RF模型对As、 Cd、 Cr、 Hg、 Pb和Zn的预测性能更高,而OK和RK模型分别对Cu和Ni含量的预测精度更高,表现为预测拟合优度(R²)最高而平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)最低.不同预测方法对同种土壤重金属元素预测结果的空间分布趋势基本一致,8种重金属含量的高值区均分布在南部的平原地区,但RF模型对空间预测的细节刻画得更为突出.随机森林影响因子重要性排序表明,兰溪市土壤重金属含量空间分异主要受Se、 TN、 pH、海拔、年均温、年均降雨量、距河流距离和距工厂距离的共同影响.因此,随机森林可以作为土壤重金属空间预测的一种有效方法,为区域土壤污染调查、评价和管控提供...     

不同植茶年限土壤氮素组分变化及其与环境因子关系

茶园土壤氮素组分变化影响茶园土壤供氮能力和氮素循环.以植茶30、50和70 a的茶园土壤为研究对象,探讨不同植茶年限土壤氮素组分变化特征及其与理化性质和酶活性之间的关系.结果表明：①随着植茶年限的增加,粉粒、全磷、脲酶和过氧化氢酶活性逐渐增加,砂粒、黏粒、pH、电导率、有机碳和蔗糖酶活性逐渐降低,碱性磷酸酶活性先增加后降低,土壤含水量和酸性磷酸酶活性无显著变化.②随着植茶年限的增加,酸解性铵态氮、氨基酸态氮和硝态氮含量显著增加,且茶园土壤全氮、酸解性铵态氮、未知态氮和非酸解氮含量显著高于林地.③全磷、碱性磷酸酶和脲酶是土壤氮素组分变化的主要影响因子.其中,有机氮组分与全磷、碱性磷酸酶活性具有显著相关性,无机氮组分与碱性磷酸酶活性具有显著相关性,全氮与砂粒、粉粒、全磷、脲酶和碱性磷酸酶活性具有极显著的相关性.     

互花米草入侵对杭州湾滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

互花米草入侵对滨海湿地生态系统产生极大威胁.选取杭州湾滨海湿地为研究区,采用方差分析研究互花米草入侵下滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征,结合冗余分析(RDA)、增强回归树(BRT)和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)进一步探讨滨海湿地环境因子与土壤碳氮磷生态化学计量特征之间的驱动耦合关系.结果表明：(1)互花米草入侵后,湿地土壤全氮和氮磷比(N∶P)显著增加;随入侵时间增加,土壤全氮和N∶P显著降低,有机碳、碳氮比(C∶N)和碳磷比(C∶P)显著增加.(2) RDA分析表明,冬季影响表土C∶N∶P生态化学计量特征的主要因子表现为有机碳>电导率>全氮,夏季为有机碳>容重>全氮.(3) BRT分析表明,互花米草入侵下,全氮是影响土壤C∶N和N∶P的关键因子,而有机碳对C∶P影响最强.(4) PLS-SEM分析表明,互花米草入侵下,黏粒和含水率直接影响有机碳,进而影响C∶N和C∶P;黏粒和电导率直接影响全磷,进而影响N∶P和C∶P;电导率直接影响全氮,进而影响C∶N和N∶P.综上,互花米草入侵对研究区土壤C∶N∶P生态化学计量特征影响显著,土壤物理性质和养分含...     

基于MDS与TOPSIS模型的滨海滩涂围垦区土壤质量评价

评估围垦后土壤质量的变化过程可以为土壤抑盐、培肥等调控措施提供科学指导.以不同围垦年限(5、30、38和61a)滩涂围垦区和光滩为研究对象,基于最小数据集方法筛选了与土壤质量密切相关的土壤黏粒比例、土壤盐分(SSC)、土壤有机质(SOM)、全钾(TK)和土壤容重(BD)这5个指标,结合TOPSIS模型构建土壤质量指数对滨海滩涂围垦后土壤质量演变过程进行评价.结果表明,滩涂围垦后土壤粒径逐渐细化,土壤含水量和土壤容重逐渐降低,土壤脱盐脱碱活动持续进行并伴随着养分和速效养分含量的逐渐累积.研究区土壤质量指数在24. 06～63. 08之间,并呈现出:光滩(20. 04±11. 48)围垦5 a(29. 33±10. 65)围垦30 a(51. 52±8. 76)≈围垦38 a(49. 98±10. 75)围垦61 a(58. 37±3. 15),土壤质量大致经历了"初期稳定-迅速提升-相对稳定"这3个阶段.土壤质量因子障碍程度的排序为黏粒比例 SSC SOM TK BD,较低的黏粒含量和较高的盐分是围垦区土壤提升的主要障碍因子.     

基于可拓分析与组合赋权法的乐清湾生态系统健康评价

借助GIS和RS技术,结合数字影像数据、社会经济数据和环境监测数据,运用PSR模型分别从陆源压力、环境状态和生物响应3个方面选取18项指标构建乐清湾海湾生态系统健康评价综合指标体系,并利用可拓分析和组合赋权法对乐清湾生态系统健康现状进行综合评价.研究结果表明:春季和夏季乐清湾全湾生态系统健康水平分别呈极差和中等状态,夏季优于春季,整体生态系统健康状况不容乐观.春季乐清湾生态系统健康水平内湾、中湾和外湾分别为极差、优秀和极差,并在空间上呈现出中湾最好,内湾次之,外湾最差的趋势;夏季乐清湾生态系统健康水平内湾、中湾和外湾分别为中等、优秀和中等,健康水平明显优于春季,并在空间上呈现出中湾优于外湾,内湾最差的趋势.人口密度、单位面积COD排放量、自然岸线保持率、有机污染指数、营养水平指数、底栖生物多样性指数和春季初级生产力是制约乐清湾生态系统健康的主要因素.为了改善乐清湾生态系统健康,应加强土地利用监督管理,控制海水养殖强度,提高生活污水处理率,建立湿地自然保护区,同时发展海洋观光旅游等绿色产业.     

金华市耕地土壤重金属来源解析及健康风险空间分异

不合理的人类活动可能会导致重金属元素在耕地土壤中富集,最终威胁到土壤环境质量、农产品安全及人类健康.以金华市耕地土壤重金属为研究对象,采集了209个表层土壤样品,测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量,并采用随机森林模型探讨了金华市耕地土壤重金属的来源.同时,结合人体健康风险评估模型、地统计分析和地理探测器对金华市耕地土壤重金属的健康风险及空间分异进行了评估.结果表明：①金华市耕地土壤中Cd、Cu、Hg、Pb和Zn元素的平均含量超过了浙江省土壤背景值,存在一定程度的积累;②随机森林模型分析表明,As、Cr和Ni主要为自然来源,Hg主要为大气沉降源,Pb和Zn主要为交通来源污染,Cu为农业和工业的共同污染;③健康风险结果显示,金华市耕地土壤重金属污染对儿童总的致癌风险已超过安全阈值,高值区主要出现在金华市的中西部和北部区域;④地理探测器结果显示,金华市相关管理部门有必要对耕地土壤的As、Pb、Cd 、Cr和Cu元素实施分区管控,以降低其健康风险水平.