基于GWRK的土壤有效磷空间预测及其超标风险评估

以江苏省金坛区土壤有效磷的空间预测为例,构建地理加权回归克里格（GWRK）模型,即采用地理加权回归（GWR）来量化土壤有效磷与主要土壤因子（即：土壤全磷、土壤pH值和土壤有机质）之间的局部空间关系,并结合局部回归残差的插值结果来预测土壤有效磷的空间分布状况.GWR结果显示主要土壤因子对土壤有效磷含量的影响程度随空间位置的变化而变化.同时,采用独立验证样本对比GWRK模型和普通克里格（OK）模型的空间预测精度.结果显示,GWRK预测结果具有更低的平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）和更高的Pearson相关系数（r）,且较OK预测结果的相对提高指数（RI）为19.61%.此外,根据GWRK预测结果,对金坛区土壤有效磷含量的超标风险进行了评估.结果表明土壤有效磷含量超过其环境安全阈值（40mg/kg）的区域集中分布在金坛区北部,其面积为175.58km²,约占金坛区总面积的18%.因此,GWRK模型能有效评估区域土壤元素有效量空间分布状况,且GWR局部空间回归系数能为区域土壤元素有效量的调控提供更精确空间决策支持.     

基于MGWR的土壤pH值空间建模及其影响因素分析

以安徽、河南、江苏和山东省为研究区,利用599个土壤样点数据,从地形、气候和生物等方面选取与土壤pH相关的9个环境因子,采用多尺度地理加权回归（MGWR）、混合地理加权回归（Mixed GWR）、地理加权回归（GWR）和多元线性回归（MLR）这4种模型对研究区土壤pH空间分布进行建模,并结合MGWR与分位数回归揭示环境因子对土壤pH作用的空间差异性.结果表明：①研究区土壤pH在不同空间距离上呈不同程度的显著全局和局部空间自相关性,聚集特征明显.② 4种模型中MGWR模型最优,MGWR、Mixed GWR、GWR和MLR的建模集R_adj²为0.64、0.62、0.59和0.48.MGWR的残差独立分布性最强,其空间自相关性最弱,全局Moran''s I仅为0.07.③ 3种GWR预测结果显示,研究区土壤pH值空间分布总体由北至南逐渐降低,河南北部最高,安徽南部最低.④ MGWR回归结果表明年均降雨量（MAP）、多尺度谷底平坦度（MRVBF）和海拔对土壤pH的影响较强,且存在较强的空间异质性.在江苏北部和山东大部分地区,MAP对土壤pH的影响较强;在江苏北部和山东西部,MRVBF对土壤pH的正向作用较强;在江苏北部和中部,海拔对土壤pH的负向作用最强.⑤ MAP对不同分位数水平上的土壤pH均呈显著负作用,作用强度随分位数水平增加呈减弱趋势;MRVBF对低分位数水平（θ为0.1~0.4）上的土壤pH呈显著负作用,对高分位数水平（θ为0.5~0.9）的土壤pH作用不显著.研究结果可为利用MGWR开展大区域土壤属性影响因素分析及预测制图提供参考.     

基于MGWR的滨海区土壤盐渍化分布空间预测及影响因素分析

定量分析土壤盐渍化影响因素的空间非平稳性特征,预测其空间分布,对于合理利用滨海盐渍土资源和制定局部针对性防控措施具有重要意义. 以山东省东营市河口区为研究区,通过经典统计学方法对土壤盐渍化状况进行描述性统计分析;利用空间自相关理论探讨研究区土壤盐渍化全局与局部空间结构特征;选取与土壤盐渍化相关的影响因素,采用多元线性回归（MLR）、地理加权回归（GWR）和多尺度地理加权回归（MGWR）方法对研究区土壤盐渍化空间分布进行建模预测,分析不同影响因素与土壤盐渍化的空间非平稳性特征. 结果表明：① 研究区土壤含盐量均值为5.84 g·kg^-1,整体表现为重度盐渍化,全局Moran''s I指数为0.19 （P<0.00）,空间聚集特征明显;② 3种模型中,MGWR模型建模精度最高. 与MLR模型相比,GWR和MGWR的R_adj²分别提高了0.05和0.07,RSS分别减少210.13和179.95;③ MGWR回归结果表明,从不同影响因素标准化回归系数均值看,表层土壤盐渍化空间分布主要受中层土壤含盐量、黏粒含量和植被覆盖度影响. 不同影响因素对土壤盐渍化的空间非平稳性特征较为显著;④ MGWR土壤盐渍化空间分布预测结果表明,土壤含盐量高值区域（≥6 g·kg^-1）主要分布于研究区北部,空间上整体呈现从沿海向内陆降低的趋势. 研究结果可为县区及更大范围利用MGWR开展土壤盐渍化影响因素分析与预测制图提供参考.     

县域尺度下长株潭地区城市化与碳排放的关系

基于碳代谢模型核算了1995~2020年长株潭县域碳排放,采用Tapio脱钩模型探讨了长株潭各县域碳排放与城市用地之间的脱钩关系,并用时空地理加权回归（GTWR）模型分析了城市空间形态对碳排放的影响机制.结果表明：①研究区县域碳排放总体上形成了以市辖区为中心的聚集分布,且呈逐年扩散趋势.2020年相比1995年新增7个高碳排放区,均为长沙市区县.②1995~2020年,研究区整体由以强脱钩为主转变为以扩张负脱钩为主,空间上脱钩状态在脱钩和负脱钩之间来回波动;除7个县域脱钩状态在倒退外,2020年其余均达到脱钩状态或向脱钩状态靠近.③城市斑块面积（CA）、城市斑块数量（NP）和斑块结合度（COHESION）与城市碳排放之间呈正相关效应,而景观形状指数（LSI）、最大斑块指数（LPI）和欧氏距离均值（ENN_MN）与城市碳排放则呈负相关效应,不同城市形态指标对碳排放的影响具有显著空间异质性.     

土壤吸铜特性对铜毒性临界值的影响

本文选用四川紫色土共8个样品,进行了莴苣、辣椒的土培试验和Cu吸附试验,结果表明,土壤吸Cu能力因土壤不同而异,吸Cu特征指数按红棕紫泥>紫泥土>夹砂泥>豆办泥>大土泥>红砂土>红紫泥>砂土递减,高量Cu处理对莴苣、辣椒均有毒害,导致减产,不同土壤上Cu毒性大小的顺序正好与吸Cu特征指数相反,但是对于特定的作物都统一于平衡溶液浓度:莴苣0.5μg/mL,辣椒2.5μg/mL,初步认为,使用等温吸附方法估测作物Cu毒性临界值是可行的。     

中国碳排放及影响因素的市域尺度分析

评估区域碳排放及其与社会经济状况的关系对于制定碳减排措施至关重要.以中国339个地级及以上城市(不含新疆部分城市和港澳台地区)为研究对象,探究了非化石能源占比、土地开发度、常住人口城镇化率、第二产业占比、人均GDP和人均建设用地面积对人均CO₂排放量的影响.通过构建模拟人均CO₂排放量的贝叶斯信念网络,识别各因素对人均CO₂排放量的全局影响;采用多尺度地理加权回归模型,分析各因素对人均CO₂排放量的局部影响.结果表明：(1)2020年,中国地级及以上城市人均CO₂排放量呈现出由南向北递增,东部沿海向内陆递减的格局.(2)从全局来看,人均CO₂排放量对各因素的敏感性从高到低依次为：人均建设用地面积>人均GDP>常住人口城镇化率>土地开发度>第二产业占比>非化石能源占比.(3)从局部来看,各因素与人均CO₂排放量的空间关系方向与全局关系一致,关系强度上存在空间异质性.(4)清洁能源、脱碳技术、土地节约集约利用...     

中国交通碳排放及影响因素时空异质性

选取30个省级行政单位作为空间单元,采用探索性空间数据分析（ESDA）方法对交通碳排放时空分布格局进行研究,同时考虑空间单元的差异性,构建地理加权回归（GWR）模型分析交通碳排放影响因素的时空异质性.研究发现：2000~2015年交通碳排放量呈现显著的空间聚类特征,聚类趋势逐年加强.双变量空间自相关指数为0.165~0.274,显著性水平介于0.016~0.045,表明交通碳排放同机动车保有量、GDP、货运周转量及客运周转量之间存在显著的空间正相关关系.GWR模型的R²在0.783~0.865之间,而OLS模型的R²在0.675~0.844之间,且GWR模型的AICc值均低于OLS模型的,说明GWR模型的拟合结果明显优于OLS模型,可以更好地解释交通碳排放的影响机制.GWR的回归结果表明碳排放的影响因素存在明显的时空异质性特征,其中GDP是主要的推动因素,部分地区回归系数高达0.91,2000年影响程度由东向西递减,而2005、2010和2015年由北向南递减.客运周转量起到关键的抑制作用,影响程度由东北向西南递减.因此建议应当充分考虑碳排放影响因素的时空异质性特征,制定差异化的碳减排政策.     

中国交通碳排放及影响因素时空异质性

选取30个省级行政单位作为空间单元,采用探索性空间数据分析（ESDA）方法对交通碳排放时空分布格局进行研究,同时考虑空间单元的差异性,构建地理加权回归（GWR）模型分析交通碳排放影响因素的时空异质性.研究发现：2000~2015年交通碳排放量呈现显著的空间聚类特征,聚类趋势逐年加强.双变量空间自相关指数为0.165~0.274,显著性水平介于0.016~0.045,表明交通碳排放同机动车保有量、GDP、货运周转量及客运周转量之间存在显著的空间正相关关系.GWR模型的R²在0.783~0.865之间,而OLS模型的R²在0.675~0.844之间,且GWR模型的AICc值均低于OLS模型的,说明GWR模型的拟合结果明显优于OLS模型,可以更好地解释交通碳排放的影响机制.GWR的回归结果表明碳排放的影响因素存在明显的时空异质性特征,其中GDP是主要的推动因素,部分地区回归系数高达0.91,2000年影响程度由东向西递减,而2005、2010和2015年由北向南递减.客运周转量起到关键的抑制作用,影响程度由东北向西南递减.因此建议应当充分考虑碳排放影响因素的时空异质性特征,制定差异化的碳减排政策.     

我国不同土壤铜的生物可利用性及影响因素

选取我国8种典型类型土壤,运用生态毒理学的方法研究土壤中铜的生物可利用性。选取大麦根长和生物量为反应终点,运用计算Dose-response的S-Logistic模型计算出引起反应终点比对照减少10%和50%时的土壤总铜浓度(EC50、EC10)和外源铜浓度(EC10a、EC50a)。结果表明,由根长数据得出的EC10a、EC50a为最佳的分析8种土壤铜的生物可利用性的指标。8种土壤的EC10a在25.3～170.2mg/kg,EC50a在58.1～429.5mg/kg,数值分布范围较宽,说明8种土壤中铜的生物可利用性存在差异,生物可利用性的大小依次为:漳州>海口>烟台>武威>西藏>上海>铜仁>洛阳。ECX与pH和CaCO3呈显著正相关,而这两个指标都是土壤酸碱度的表征,说明土壤的酸碱性能显著影响土壤中铜的生物可利用性。土壤对铜的最大吸附量xmax与ECxa呈显著正相关性,提示土壤对铜的吸附能影响铜的生物可利用性。     

土壤铜污染的影响因素及其修复技术研究

铜污染引起的生态和环境问题已受到人们的高度重视。土壤中铜对生物的毒害作用主要取决于它的赋存形态。土壤组成成分、pH值、土壤中其它污染物以及环境因素都会对铜在土壤中的赋存形态和吸附解吸产生影响,因此,不同土壤对外来铜污染的缓冲能力有一定的差异。已经有学者研究出针对铜污染土壤的几种有效的修复技术,目前主要是植物修复技术。现有修复技术中仍存在一些问题,其引导着今后相关研究的发展方向。     

川中丘陵县域土壤氮素空间分布特征及其影响因素

根据四川仁寿县555个表层土壤样点数据,采用地统计学和回归分析方法,对该区土壤全氮和碱解氮的空间变异特征进行分析,并探讨了不同因素对其空间变异的影响程度.结果表明,研究区土壤全氮(TN)含量在0.34~2.57 g·kg-1之间,平均值为1.12 g·kg-1,处于中等水平;碱解氮(AN)含量在25.86~184.17 mg·kg-1范围内,平均值为74.35 mg·kg-1,处于较缺乏水平.土壤TN和AN的块金效应分别为0.608和0.790,TN具有中等空间相关性,受结构因素与随机因素共同影响,而AN则主要受随机因素影响.空间上,TN和碱解氮均表现出北高南低趋势.成土母质可独立解释6.3%和1.0%的TN和AN空间变异;土壤类型对研究区TN和AN的空间变异的独立解释能力分别在26.5%~36.1%和27.7%~28.7%之间;地形条件对TN、AN空间变异的独立解释能力分别为5.5%、6.1%;土地利用方式对TN、AN空间变异的独立解释能力分别为37.7%、40.0%.土地利用方式对氮素空间变异的独立解释能力最高,是引起研究区土壤氮素空间变异最主要的因素.     

基于MGWR的黄河流域土壤有机碳密度和影响因素分析

土壤有机碳作为最大陆地碳库,其空间分布特征和影响因素对于全球碳循环过程具有重要影响.基于土壤有机碳密度数据,结合环境因子,使用多尺度地理加权回归（MGWR）模型预测了黄河流域土壤有机碳密度（SOCD）和影响因素.结果表明：①黄河流域0~20 cm和0~100 cm的SOCD范围分别为0~14.82 kg ·m^-2和0~32.39kg ·m^-2,均值分别为3.48 kg ·m^-2和8.07kg ·m^-2,储量则分别为2.76 Pg和6.48 Pg;②各生态系统类型中,0~20 cm的SOCD从大到小依次为：森林>水体与湿地>其他>草地>农田>聚落>荒漠,0~100 cm的SOCD从大到小依次为：水体与湿地>森林>其他>草地>农田>聚落>荒漠,SOCR从大到小皆为：草地>农田>森林>荒漠>水体与湿地>聚落>其他;③黄河流域SOCD的分布主要受常数项、剖面曲率、NDVI和降水的影响,曲率和粉砂对深层的SOCD的分布也具有重要影响;此外,降水、NDVI和常数项（除森林外）是影响各生态系统的主要因素,曲率和粉砂则仅对荒漠和其他生态系统具有重要影响.研究结果得出了黄河流域SOCD的空间分布和影响因素,可为黄河流域碳平衡、土壤质量评价和生态治理恢复与巩固提升提供科学依据.     

千河下游水体-沉积物重金属空间分布、风险及影响因素

为了研究千河下游水体-沉积物重金属污染特征、风险程度及其影响因素,采集千河下游表层沉积物19份及水样20份,使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn)含量,分析了水体中重金属含量和健康风险,对沉积物重金属空间分布及污染特征进行探析,以DEM、气温和降水等11种因子为自变量,结合地理探测器和地理加权回归模型对沉积物重金属污染影响因素进行空间分异探究.结果表明,千河下游8种水体重金属浓度均未超过地表水环境质量标准Ⅱ类水体标准,其中Pb元素变异系数为3.11,浓度高值区主要集中于东岭冶炼公司和凤翔火车站周围.水体成人致癌物Rc均值为7.72E-06,呈较轻风险程度,儿童致癌物Rc均值为1.17E-04,呈强风险程度,成人与儿童非致癌物风险均为可承受风险程度,儿童R总的高值主要集中在凤翔火车站周边,呈较强风险程度;千河下游沉积物重金属除As和Mn外,其余6种元素均超过陕西省土壤背景值,其中Cd元素含量均值为1.12 mg·kg^-1,是陕西省土壤背景值的12倍,Cd、Zn和Pb污染较严重,主要分布在长青村、南湾...     

陕西渭北旱塬区农田土壤有机质空间预测方法

准确预测土壤有机质(SOM)含量的空间分布对于改善土壤质量、提高区域土壤管理水平具有重要意义.为探索预测陕西渭北旱塬区农田SOM含量的最优模型,借助地理探测器选取与SOM含量密切相关的影响因子作为建模的协变量,选用普通克里格方法(OK)、地理加权回归模型(GWR)、偏最小二乘回归模型(PLS)、地理加权回归扩展模型(G...     

广西西江流域土壤铜含量状况调查与风险评估

为系统了解广西西江流域农田土壤铜含量状况和空间分布特性,并评估其生态风险,2014—2016年间分别采集旱地土壤1 381个、水田土壤729个、矿区土壤129个和自然土壤293个,测试其铜含量。通过统计分析,探讨不同利用方式土壤对铜积累的影响,基于地统计分析了解其空间分布状况,并进行风险评估。研究结果表明,土壤样品中铜浓度的均值为27.60 mg/kg,旱地、水田、矿区和自然土壤4种类型的铜含量范围分别为0.3~317.91、3~495.81、7.5~2 287.66和0.68~284.27 mg/kg,均值分别为27.75、25.19、79.38和21.21 mg/kg,矿区土壤铜含量显著高于其他土壤。与土壤铜含量基线值相比,矿区土壤、旱地土壤和水田土壤的超标率分别为33.25%、3.76%和0.68%。西江流域铜表现为中等空间自相关,结构变异性强。西江流域有61%的土壤处于清洁水平;36%的土壤属于轻-中度污染,主要分布在南丹县、都安县、武宣县和桂平县,与砷矿和铅锌矿较为集中有关。总体来看,西江流域土壤铜虽然有一定积累,但污染较小,较为安全,南丹县、都安县、武宣县和桂平县等局部区域需防范其风险。     

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%.     

天津滨海湿地土壤有机碳储量及其影响因素分析

对天津滨海湿地的土壤有机碳(SOC)储量进行了研究. 结果表明:滨海湿地土壤表层(0～30 cm)w(SOC)为(8.55±3.98)g/kg,平均土壤有机碳密度为(4.70±1.91)kg/m2,低于全国平均水平. 从土地覆盖类型看,除林地外,滨海湿地土壤中w(SOC)也处于偏低水平. 滨海湿地的土壤中w(SOC)与土壤环境因子有显著相关关系,由此建立回归方程,认为土壤中w(黏粒)和pH是影响土壤中w(SOC)的最主要因素,二者可以解释71.8%的土壤有机碳分布情况. 提出对滨海湿地的改良建议,认为适当地进行人为管理和调控,对土壤环境的改善及土壤有机碳储量的增加有积极作用.