鄱阳湖典型湿地土壤有机质及氮素空间分布特征

通过对鄱阳湖三个典型湿地植物群落带土壤有机质和全氮的空间分布特征的研究,结果表明：有机质和全氮在湿地土壤中的垂直分布规律具有一致性,表层含量显著高于下层,40 cm以下土壤养分含量基本稳定。表层土壤有机质和全氮含量不同植物群落间存在差异,有机质变化趋势为：刚毛荸荠群落带＜南荻群落带＜灰化苔草群落带;氮素含量的变化趋势为：南荻群落带＞灰化苔草群落带＞刚毛荸荠群落带。土壤碳氮比相对较低（10～23）;植物对养分的吸收能力、植被生长特征、湿地生态水文过程等影响着有机质和氮素含量的空间分布。
     

基于GIS和RUSLE模型的万州区土壤保持服务功能空间分布特征

土壤保持服务是重要的生态系统服务之一,代表生态系统对土壤侵蚀所起到的削减和改善作用。以万州为研究区,基于GIS平台和修正通用土壤流失方程(RUSLE),运用降雨、DEM等数据建模,探讨万州区土壤保持服务功能的空间分布特征并分析其影响因素。结果显示:(1)万州区土壤保持总量为1 435.84×10~5t/a,单位面积年均土壤保持量为417.91 t/(hm~2·a),具有较高的土壤保持服务功能重要性;(2)土壤保持服务空间分布受地形和人类活动等的显著影响,东南部山地区域较高,而铁峰山与方斗山之间的长江河谷较低,其空间分布特征与土壤侵蚀的分布状况大致相反;(3)坡度角度,15°~25°坡度区产沙量最大占全区的41.56%,8°~15°区域次之,这两个坡度区人地矛盾最为集中;土地利用类型中,旱地侵蚀最为强烈,而林地侵蚀微弱并表现出很高的土壤保持服务功能。研究结果对万州乃至整个三峡库区的水土保持工作有借鉴意义。     

基于Geodetector模型的鄂北岗地土壤有机质空间格局及影响因素分析——以枣阳市为例

为探明鄂北岗地耕地土壤质量及影响因素情况,以湖北省枣阳市为研究区,选择样点240个,以土壤有机质土壤有机质(SOM)含量为研究对象,运用经典统计学、地统计学对耕地土壤有机质含量空间格局进行分析,引入地理探测器Geodetector模型结合佩尔森(Pearson)相关系数法,得出影响枣阳市土壤有机质含量空间格局的显著性因子。结果表明:(1)枣阳市耕地土壤有机质含量分布空间格局呈弱变异,空间变异模型为球状模型拟合,分布格局呈现四周高,中心向东北向偏低的空间格局;(2)对土壤有机质含量单因子影响最强的5种因子均为降水量、土壤类型、NDVI、地表起伏度、公路距离;(3)各因子交互作用解释力均大于单因子作用解释力,表现为非线性协同作用。该研究将地理信息科学与遥感、统计学以及地理探测器等多学科技术相结合,为探索控制鄂北岗地土壤养分的空间格局及其因素提供方法途径,尝试为水稻种植区及盆地地区进行农业管理、施肥管控及土壤养分空间预测等研究工作提供基础。     

鄂西北山区耕层土壤有机质空间变异及影响因子分析

为揭示鄂西北山区耕层(0～20 cm)土壤有机质的空间变异特征及其影响因子,以十堰市为研究区,基于地统计学方法,分析耕层土壤有机质含量空间变异规律,并结合地理探测器进一步探讨土壤有机质空间变异的影响因子及其之间的交互作用.结果 表明:研究区土壤有机质平均含量为17.48 g/kg,总体上处于缺乏状态;变异系数为45.59％,属于中等变异强度;块金系数为0.496,存在中等程度的空间自相关;空间变异各向异性显著,在45°方向上变异程度最剧烈.土壤有机质含量呈现随高程降低而不断减小的趋势.年降水量、种植制度和高程对研究区土壤有机质空间分布的解释力最强,是决定十堰市耕层土壤有机质空间分布格局的主导因子,而成土母质和土地利用解释力相对较弱,各环境因子两两之间为非线性增强或者双因子增强.土壤有机质含量的空间变异性是各影响因子共同作用的结果,揭示了耕层土壤有机质含量空间异质性影响因子的多样性和复杂性,研究结果可为研究区土壤有机质的精准管理、耕地土壤改良、耕地质量的提升及促进农业生产等提供理论依据.     

基于GIS和地统计学的淮南矿区土壤重金属含量与空间分布研究

基于70个表层土壤样品重金属实测含量,运用多元统计和地统计相结合的方法,对淮南矿区土壤重金属含量的分布特征和来源进行分析。分析结果表明,研究区土壤重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Hg的平均含量分别为0.114、72.406、26.563、29.88、25.633、0.039mg/kg,均没有超过国家土壤环境质量一级标准,其中Cd和Pb的平均含量超过了淮南市土壤背景值。各元素均有部分样品含量超过国家土壤环境质量一级标准和淮南市土壤背景值,以Cd、Hg和Pb相对较为显著,最大超标倍数分别为4.3、2.41和0.565。相关分析和因子分析结果显示,各元素超标部分的来源可分为两类,Cr、Cu和Ni为一类;Pb、Cb和Hg为一类,分析各重金属空间分布图发现,第一类元素的超标部分主要位于潘三矿和新庄孜矿区,主要原因是煤矸石山在降水作用下发生风化和淋溶,矸石内部的重金属元素淋出而进入周边土壤和水体,并发生迁移和富集,造成了严重的重金属污染;第二类元素超标部分位于新庄孜矿所在老城区,主要是由城镇内的工业生产、交通运输、农药使用和城市垃圾所导致。     

基于Dyna-CLUE模型的太湖流域建设用地空间扩张模拟

从区域尺度模拟建设用地空间扩张是理解和解释区域土地利用变化过程与趋势的有效途径之一。基于Dyna-CLUE模型,通过1985年以来5个时段太湖流域遥感影像数据及自然与社会经济数据提取先验转换规则,模拟未来太湖流域在耕地保护、生态保护与综合保护3种不同情景模式下建设用地空间增长过程。结果显示：3种模拟情景下Kappa 系数均大于0.75,具有较高的一致性,表明Dyna-CLUE模型在太湖流域建设用地空间扩张模拟中有较强的适用性;3种情景下,综合保护情景下建设用地扩张模拟精度最高;2020与2030年流域建设用地扩张均以大城市周边为主导,其中2010～2020年扩张总量位居前列的城市依次为上海、嘉兴、无锡和湖州等,而2020～2030年依次为嘉兴、苏州、上海和无锡等。2020年、2030年建设用地空间扩张模拟结果基本符合太湖流域建设用地空间扩张的趋势。研究方法及模拟结果相对可靠,以期为未来太湖流域城市化进程中的土地利用规划实施,特别是土地利用宏观需求的空间配置提供一定的借鉴与参考     

丘陵区耕地土壤剖面有机质含量分布特征及其影响因素分析

为了进一步了解耕地有机质剖面信息,基于325个剖面（0~60 cm）采样数据,运用经典统计学探讨了重庆市耕地有机质剖面分布特征,并通过多因素方差分析对比了成土母质、土地类型、海拔对土壤有机质剖面分布的影响。结果表明：（1）基于成土母质、土地类型、海拔的CART树模型对0~20、20~40、40~60 cm土层有机质变异解释率分别为57%、44%、35%。（2）土壤有机质随土壤深度增加而减少,表现出较强的表聚性,0~20 cm土壤有机质均值是20~40 cm的1.5倍,是40~60 cm的2倍。（3）成土母质、土地类型、海拔均对0~20 cm土壤有机质含量变化产生显著影响,海拔对20~40 cm土壤有机质含量变化产生显著影响,成土母质对40~60 cm土壤有机质含量变化产生显著影响。（4）海拔和成土母质的交互作用对不同深度土壤有机质变化均产生显著影响,冲积母质、石灰岩母质发育的土壤在500~1 000 m的海拔区间上有机质含量最高,紫色母质发育的土壤有机质含量与海拔呈正相关关系。     

苏南山丘区小流域土壤养分特性空间分布

采用地统计学与GIS相结合的方法,以苏南山丘区邓下小流域为研究区,研究了表层土壤(0~20 cm)的pH值、全氮、全磷和速效钾等4种养分的空间变异特征。结果表明：(1)土壤养分的变异系数大小是全磷＞速效钾>全氮＞pH值,存在中等程度的空间变异性。土壤pH的半方差函数理论模型为线性模型,全氮、全磷和速效钾均为指数模型。土壤全氮、全磷和速效钾具有强烈的空间相关性,结构性因素是影响其空间变异的主要因素。土壤pH值存在中等的空间相关性,随机因子引起的空间变异性所占比重较大。(2)土壤pH值自北部向东南部总体趋势递减,中部波动较大。全氮条带状分布明显,自北部向东南部递减。全磷含量具有南北部低,中部较高的趋势,中部波动较大,高值中心出现在这一区域。速效钾在研究区波动较大,高值区域主要集中在中北部,低值区域主要分布在中南部。研究结果可为小流域综合治理中土壤养分管理与植被恢复提供理论依据.     

基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示：综合考虑流域五河及长江来水（汉口或九江）的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度（R2和Ens）可达090以上,各站点的均方根误差（RMSE）变化范围约050～10 m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数（Ens）和确定性系数（R2）显著降低,且低于050,均方根误差（RMSE）也明显增大（124～288 m）,意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据     

基于ANN的土壤重金属分布和污染评价研究

农田土壤重金属污染与备受关注的农产品安全问题有密切联系,因此对其进行研究意义重大。以江苏省南通市为研究区,利用采样点实测数据,借助神经网络模型(ANN)并结合3S技术对问题进行研究,从而对土壤重金属的空间动态分布进行描述,并对各个空间位点重金属的污染状况进行评价。结果表明,神经网络模型能够智能地学习各个样点的空间位置与该点各重金属含量之间的映射关系和预先设计好的分类评价模式,并能够稳健地对各个空间插值点处的重金属含量和各个位点的重金属污染状况进行预测和评价。结论显示,南通市大部分农田土壤重金属污染较轻,但也存在局部地区的严重污染。结论与实际情况相符,表明神经网络模型可以为农田土壤重金属的研究提供一个新的思路和方法。     

城市规划中人口空间分布模拟方法研究

城市人口空间分布是影响社会经济活力、基础设施建设、公共服务配置以及城市交通、住宅、生态环境问题等方面的重要因素之一,是科学开展城市规划的基础与前提.传统的等值区域图法只能描述一个地区总体城市分布状况,难以准确反映城市内部人口的实际分布.本文通过综述国内外23篇研究成果,将城市人口分布空间模拟方法总结为城市人口密度模型、内插法空间分布模型、地理因子相关性模型(包括光谱估算法、土地利用密度法、居住单元估算法、夜间灯光强度估算法、硬化地表估算法)3大类7种,分析了它们各自的特点及改进措施.人口空间分布模拟在我国城市规划体系中有较大应用价值,重点讨论了在城镇体系规划、城市总体规划以及详细规划等不同规划层面人口空间分布适用模拟技术.最后指出为提高我国城市规划的科学性和预测精度,综合运用多种方法对城市人口空间分布进行估算模拟将成为该领域研究趋势,以期为城市规划管理提供技术参考.     

上海城郊土壤重金属含量的空间变异与分布特征

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,选择上海城郊结合部为研究区域,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb、Cr、Mn 5种重金属的空间变异结构和分布特征进行了分析。结果表明：土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn均属中等变异,土壤Mn含量服从正态分布,土壤Cr、Cu、Pb、Zn含量服从对数正态分布;半方差函数模型拟合结果显示土壤Mn符合指数模型,土壤Cr、Cu、Pb、Zn符合线性模型、其中土壤Cu、Pb、Zn为纯块金效应模型,反映了城郊结合部土壤污染空间变异的复杂性。通过泛克里格插值可直观反应表层土壤重金属含量空间分布特征,发现土壤Cr、Mn呈岛状,土壤Cu、Pb、Zn呈多岛状分布的特点,工业和交通污染源是影响土壤重金属空间分布的重要因素     

三峡库区草堂河流域土壤pH空间分布预测制图

以三峡库区草堂河流域为研究区,利用网格布点,共采集102个土壤样点,分析测定土壤的pH值,结合成土母质和地形等10个环境因子,以样点总数的85%作为训练集进行预测模型构建,15%作为验证集检验模型精度,利用随机森林(Random Forest, RF)模型对研究区土壤pH进行空间分布预测并制图。结果表明:土壤pH与谷深、坡长呈显著正相关,与海拔、距河网垂直距离、坡高呈显著负相关。三叠系大冶组灰岩发育的土壤pH值高于三叠系须家河组石英砂岩发育的土壤pH值。基于环境因子的RF预测模型,平均绝对误差(MAE)为0.47、均方根误差(RMSE)为0.59、决定系数(R~2)为0.85,能解释研究区土壤pH值85%的空间变异。对土壤pH值产生主要影响的环境因子为成土母质和海拔。可见,基于环境因子的RF预测模型,预测精度高,可以作为土壤pH空间分布预测的有效方法,能为流域尺度下其他土壤属性的空间分布预测提供依据和借鉴。     

徐州市某水泥厂附近土壤中黑碳和有机质的磁学响应

以徐州某水泥厂附近土壤样品为例,分析了土壤中黑碳(BC)和有机质(OM)的含量,并研究了不同利用类型土壤中黑碳和有机质的磁学响应。结果表明,研究区域黑碳含量和有机质含量的平均值分别为12.35 g/kg和112.33 g/kg。林地样品的黑碳和有机质含量均与频率磁化率正相关,耕地样品的黑碳含量和有机质含量均与频率磁化率负相关,说明不同类型土壤中黑碳和有机质的来源不同,且人为活动对土壤理化性质影响较大。不同利用方式土壤的黑碳含量与磁化率(χ)、非磁滞剩磁磁化率(χARM)、软剩磁(SOFT)、饱和等温剩磁(SIRM)显著正相关;有机质含量和χ,SOFT,SIRM正相关,初步判断这些参数可以作为黑碳或有机质的代用指标。     

基于ARIMA和BP神经网络组合模型的我国碳排放强度预测

预测我国碳排放强度的长期变动趋势, 对国家进行宏观经济管理和节能减排工作具有重要的参考价值。运用深入分析自回归移动平均模型和神经网络的特性,并在此基础上建立ARIMA模型和BP神经网络组合模型,将碳排放强度的时间序列的数据结构分解为线性和非线性残差部分,对我国碳排放强度的变化趋势进行了综合分析与预测。结果显示:今后10 a我国碳排放强度总体是逐步下降的,但到2020年我国碳排放强度仅比2005年下降34%,比我国政府提出碳排放强度下降40%~45%的目标还有一定的差距。因此,要在2020年实现我国碳排放强度目标,必须要调整宏观经济政策,采取各种政策措施以实现目标     

基于国家主体功能区规划的人口空间分布预测和建议

以国家主体功能区发展规划为框架,在分析国家主体功能区下人口空间分布现状及其影响因素的基础上,根据相关统计数据和最新的第六次人口普查数据,综合考虑分析了城市化率、总和生育率、死亡率、人口迁入率以及迁出率等影响因素,然后设定不同情景下的各种可能组合,预测出我国2020年、2030年、2040年、2050年优先开发区和重点开发区的人口空间分布。计算结果表明:2050年,优先开发区的长三角地区、环渤海地区和珠三角地区人口将分别达到183.57、151.68和144.03百万人;重点开发区的哈长地区、海峡西岸、北部湾地区、长江中游地区、成渝地区、关中-天水地区、中原经济区、江淮地区人口将分别达到34.526、117.028、12.147、58.896、65.560、25.075、32.372和21.613百万人。最后针对不同主体功能区提出了我国人口空间布局的战略选择和相关政策建议。     

基于神经网络的土壤重金属预测及生态风险评价

采用单隐层RBF神经网络模型预测土壤重金属Cr、As、Ni、Pb、Zn 5种元素的含量,实测35组数据做为训练数据,另用6组做验证数据,该模型是以利用采样的10组数据预测其后的连续5组数据,输入层的神经元个数是10,输出层是5,隐含层的传递函数为径向基函数radbas,输出层的传递函数为线性函数Purelin,其结果表明:采用RBF神经网络模型预测有较高的精度。通过多元统计分析采样样品与预测样品,研究区域As、Ni、Zn的均值超过了上海市土壤环境背景值,As元素达到高度变异,Pb、Zn、Ni 3种元素达到中度变异。通过因子分析,前2个因子基本包含了全部元素变量的主要信息,第1因子中载荷最高是元素Ni(0.946),第2因子中则为元素As(0.930)。通过潜在生态风险指数评价,研究区域整体呈轻度生态风险水平。采用RBF神经网络模型可以降低采样分析成本,更好的评价区域土壤重金属的生态风险。     

基于AHP与模糊综合评价的土壤有机质提升项目效益评价

本文以四川省土壤有机质提升项目为例,充分收集项目示范区基础资料,以相关研究理论为指导,构建了一个由14个指标组成的效益评价指标体系,从经济效益、社会效益、生态效益三个方面进行效益评价。运用层次分析法确定各指标的权重,以多层次模糊综合评价法构架评价模型,对示范区土壤有机质提升项目进行评价研究。本文对规范和指导提升土壤有机质的实践活动,衡量土壤有机质提升项目的效益效果,实现土壤有机质提升的科学决策有指导意义。     

基于物元模型的土壤养分评价

本文通过层次分析法、依据物元模型的数值法和基于ARCGIS10.0中的克里金插值法综合分析威海文登市土壤养分现状,并得出如下结论:(1)文登市土壤养分含量普遍较低,耕地地力后劲儿不足,土壤养分失衡,生态功能变差,这就是耕地质量的整体现状,其中最大原因是有机质含量偏低,肥沃土壤几乎没有,而有效磷的含量却偏高,说明在耕作过程中施肥不均衡。(2)从空间分布特征来看,土壤养分从西南-东北向递增,肥沃土地集中在东北局部地区,西南部大约1/3的区域土壤贫瘠,中部平原地区养分含量适中。(3)耕地质量提升的核心和关键是提高土壤有机质含量,应采取增施有机肥、秸秆还田、绿肥翻压还田等措施,提高土壤有机质含量;通过定期监测土壤氮、磷、钾及微量元素、有机质含量和盐碱等状况,不断调整施肥配方,推广科学施肥技术,减少盲目施肥,还可有效减少不合理施肥造成的面源污染。     

我国城市地价评估模型及其空间分布规律研究

本文以城市地价产生地区差异的理论分析为依据,提出了城市地价的主要影响因素、因子,并以城市土地批租资料为基础运用逐步回归分析方法建立城市地价评估模型。根据模型估测了我国５１７个城市１９９２年的地价水平,最后分析了我国城市地价空间分布的规律及其未来走势展望。