环渤海地区土壤重金属富集状况及来源分析

土壤是人类赖以生存的基本要素和重要资源.人类活动导致大量重金属富集于土壤中,引起土壤质量下降并通过食物链逐级富集,直接危害人类健康.本研究以环渤海地区农田土壤为例,收集公开发表的数据建立环渤海地区土壤重金属数据库并进行整合分析,计算环渤海地区8种土壤重金属含量,评估重金属的富集程度,预测其生态风险,并探讨重金属的主要来源,旨在为该区域土壤重金属污染防控、治理提供重要信息.结果表明,环渤海地区土壤Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As、Ni的含量分别为27.7、71.7、25.1、0.4、57.4、0.1、9.2、25.3 mg·kg~(-1),其中,Cu、Pb、Cd、Hg 4种重金属含量高于中国土壤元素背景值,且Cd、Hg的累积量较大.内梅罗污染指数结果显示,研究区域11.9%的土壤已有重金属污染,另有13.5%的土壤处于重金属污染警戒范围内.Hankanson生态风险评估结果表明,Cd和Hg为中等生态风险,其余重金属为轻度生态风险,25.9%的案例为中度生态风险状态,有少部分案例(3.7%)达到强度生态风险.利用多元统计方法分析重金属来源的结果显示,Zn、Cr、Ni、As主要来源于成土母质;Cu、Pb、Cd、Hg主要受以工业生产、农业活动及交通排放为代表的"人为源"影响.     

松嫩平原北部耕地空间分布及其变化特征

耕地资源是人类赖以生存的基础性资源,科学地判定其变化特征以及空间分布格局,对促进耕地资源的空间优化布局以及保护耕地等方面具有非常重要的意义。选取松嫩平原北部的典型区域黑龙江省黑河市嫩江县为研究区,通过对研究区1984年和2011年Landsat8TM遥感影像进行解译,运用Arc GIS10. 0软件、耕地指数法、GIS空间分析法对研究区耕地资源空间分布及其变化特征进行研究。结果表明:1)研究区1984年耕地主要分布在北部及东部,2011年耕地主要分布在中部及北部; 2)研究区西部耕地分布呈现出密集分布的空间特征,东部呈现出稀疏分布的空间特征; 3) 1984—2011年研究区耕地空间格局发生了明显变化,南部乡镇变化较大,中部和西部乡镇变化居中,北部和东部乡镇变化最小,行政区划上双山镇耕地变化最大。研究成果可在一定程度上为嫩江县耕地资源的合理配置,耕地资源的保护及耕地空间布局优化提供参考。     

现阶段我国耕地利用集约度变化及其政策启示

近年来,随着社会经济的快速发展和市场经济的不断完善,我国耕地利用中,农户利益最大化的个体追求逐步由耕地产出最大化向劳动力效益最大化方向发展,粮食生产对于农户的重要性在下降,导致我国粮食生产中耕地、资本和劳动力投入在1998年后出现下降趋势,北京、天津、上海、浙江、福建、江西、湖北、广东等省(市)区甚至出现耕地利用集约度总体下降的情况。耕地利用集约度的这一变化对我国粮食安全将产生深远的影响。文章在分析上述情况后认为,为实现我国粮食安全的国家目标,需要在耕地保护政策的基础上,进一步采取政策措施提高粮食生产的规模效益,以缓解粮食安全的国家目标与个体利益最大化的农户目标之间的冲突。     

中国粮食主产区耕地土壤重金属时空变化与污染源分析

土壤重金属污染威胁着农田生态系统安全和人类健康.基于2000年以来中国五大粮食主产区3 006个耕地样点的土壤重金属实测数据和20世纪80年代的土壤重金属历史数据,采用单因子指数法评估了粮食主产区耕地土壤重金属的污染现状和变化趋势,并基于地累积指数,结合区位环境污染探讨了其污染来源.结果表明,中国粮食主产区耕地土壤重金属点位超标率为21.49%,整体以轻度污染为主,其中轻度、中度和重度污染比重分别13.97%、2.50%和5.02%.四川盆地、长江中游及江淮地区、黄淮海平原、松嫩平原和三江平原的耕地点位超标率分别为43.55%、30.64%、12.22%、9.35%和1.67%,南方耕地污染重于北方.主要污染物为Cd、Ni、Cu、Zn、Hg,超标率分别为17.39%、8.41%、4.04%、2.84%、2.56%.自20世纪80年代以来,耕地土壤重金属含量呈增加趋势,整体上点位超标率增加了14.91%,其中Cd、Ni、Cu、Zn和Hg的污染比重分别增加了16.07%、4.56%、3.68%、2.24%和1.96%.除三江平原外,其他4个粮食主产区耕地土壤重金属点位超标比重增加趋势显著,且南方地区的Cd、Ni和Cu重金属超标比重变化量高于北方,而Hg和Cr增速低于北方.Cd、Hg以人为污染源为主,其他6种重金属以自然污染源为主,但Pb、Zn和Cu约有20.00%的点位受人为活动的影响.矿业、工业、污灌水是主要的污染源,除污灌水来源北方重于南方外,其余污染来源均是南方污染重于北方,污染物种类也多于北方.     

黄河上中游天然径流多时间尺度变化及动因分析

运用小波分析等方法对黄河上中游天然径流序列进行了分析,揭示了河川径流多时间尺度变化规律,并对径流在不同时间尺度上变化的影响因素进行了探讨。研究结果对于认识黄河径流的变化规律、开发利用管理黄河水资源有着重要的意义。     

基于水资源分区和地貌特征的新疆耕地资源变化分析

以新疆1995、 2000、 2005及2008年4个时期的土地利用数据为基础,结合水资源分区、 SRTM-DEM和数字地貌等数据,分析了基于水资源分区和地貌特征的新疆耕地资源的变化特征,结果表明:①总体上,不同时段各水资源分区耕地空间分布稍有变化,但总体格局保持不变。不同时段各水资源分区的耕地面积有增有减,但增加量远超过减少量,耕地总体呈现出持续增长的趋势,从1995年到2008年,共增加126.39×10⁴ hm²。②对比4个时期26个水资源分区的耕地数值、 变化和升降形式差异,可将耕地变化形式归纳为上升、 先降后升、 先升后降和升降波动四大类。③新疆耕地空间变化存在分区差异。1995至2008年期间,耕地增加值最大者为叶尔羌河流域,为17.36×10⁴ hm²;而额敏河流域耕地面积缩减量最大,减少3.15×10⁴ hm²。④新疆耕地资源主要分布在2 000 m以下的低海拔和中海拔区域,其中以500~2 000 m区域分布最广;耕地资源主要分布于地势相对低缓的平原和丘陵区,以开发流水地貌类型的山前平原地带为主。新疆耕地变化具有很强的空间差异性,与水资源量及利用状况的空间分异密切相关。     

生态退耕前后张家口市耕地变化及影响因素识别

耕地变化与相关土地政策密切相关,为揭示生态退耕政策实施前后,耕地变化特征及其影响因素的差异性,该研究以北方农牧交错区——张家口市为例,分析了生态退耕前后（1989—2000年和2000—2015年）耕地变化特征。在此基础上,应用多项Logistic回归模型研究了耕地变化的影响因素。研究结果表明：1）耕地面积由1989年的1 090 031.02 hm²减少到2015年的924 647.32 hm²,持续减少了15.17%,特别是生态退耕后,耕地减少速度加快;但耕地仍然集中分布在张北县、康保县、沽源县。2）生态退耕前后,耕地转出与转入并存。与生态退耕前相比,生态退耕后耕地转换变化总面积增加121 695.72 hm²,其中转出面积增加占88.72%;耕地主要转换去向由草地（17 063.59 hm²）、建设用地（9 007.00 hm²）、林地（8 932.72 hm²）和园地（5 981.19 hm²）,变为林地（51 902.41 hm²）、园地（40 311.23 hm²）、草地（32 292.66 hm²）和建设用地（23 152.11 hm²）。3）生态退耕前后,耕地转换变化的影响因素不同。退耕前,海拔和坡度分别是耕地转为园地、林地和转为草地、建设用地的主导因素;退耕后,耕地转化的影响因素多样化,海拔仍是耕地向园地转换的主导影响因素,人均GDP变化和到最近道路距离分别成为耕地转为林地、草地和转为建设用地的首要因素。基本农田保护区和自然保护区对耕地转为园地、林地和草地也起着重要作用。研究结果能为张家口市耕地保护、生态环境保护及经济社会协调发展提供科学依据。     

基于遥感和GIS的新疆耕地变化及驱动力分析

为了研究新疆耕地变化趋势及其驱动力,利用1990、2000年TM影像及2005、2008年中巴遥感影像及其4期土地利用数据库和野外调查数据,应用遥感和GIS技术,对新疆近20年来耕地数量变化及区域差异进行分析,探讨了影响耕地动态变化的驱动因子。结果表明,近20年来新疆耕地总量一直在增长,但其年均净增速度呈先增后减的趋势,2000—2005年间达到峰值,耕地的动态变化主要是耕地与草地间的相互转化,中东、西北边缘地带的耕地面积相对变化较大。此外,影响新疆耕地开发的主要因素是人口增长和水土资源的限制,同时政策因素也具有一定的调控作用,但随着农业科技的进步,水、土资源对耕地开发的限制作用在逐渐减弱;影响耕地流失的主要因素由自然撂荒和建设占用逐渐转向人为弃耕和生态退耕,经济因素和政策因素成为耕地流失的主要驱动力,自然因素的影响在变小。     

太湖流域耕地变化及其对生态服务功能影响研究

人类活动驱动下的土地利用变化对生态系统服务功能影响是当前生态学研究的前沿和热点,中国东部沿海经济发达地区耕地变化对生态系统服务功能影响尚不清楚。论文以中国经济快速发展和典型商品粮基地--太湖流域为研究区,利用多期遥感解译数据、统计资料和历史文献,分析太湖流域25 a 来耕地变化情况,并选取农产品生产、碳蓄积、水源涵养三个关键指标探讨耕地变化对生态系统服务功能的影响。结果表明:① 25 a 来太湖流域耕地减少显著,以城市建设用地占用为主,1985-2000 年流域耕地仅减少1 346.82 km²,主要集中在上海市和江苏省,态势并不严峻;2000-2010 年是流域耕地减少的主要时期,减少面积达4 317.46 km²,县级市耕地减少明显加剧。② 25 a 间太湖流域耕地变化造成生态服务功能退化明显,供给服务功能中仅小麦产量有所提高,稻谷和油料产量分别下降39.60%、56.56%,调节服务功能中土壤碳储量降低显著,但对水源涵养能力影响较小。建议加强耕地保护力度,协调耕地保护、经济发展和生态服务之间的平衡,有助于减缓流域耕地减少对生态服务功能退化的压力。     

“耕地总量动态平衡”政策驱动下中国的耕地变化及其生态环境效应

土地政策是影响土地利用及生态环境变化的一个重要的驱动因素。论文分析了“耕地总量动态平衡”政策对中国的耕地变化及其生态环境效应的影响,结果表明,“耕地总量动态平衡”政策对中国耕地的数量变化产生了积极作用,主要表现为:非农建设占用耕地的势头总体上得到遏制,全国及各省(市、区)基本实现耕地占补平衡,促进了农地整理工作的开展。但是,该政策对中国耕地的质量变化的影响却相反,在全国实现耕地占补平衡的情况下,耕地的总体生产能力呈下降趋势,同时,对生态环境产生了一定的负面效应。在此基础上,论文提出了重新审视“耕地总量动态平衡”政策的可行性,以“保护和提高耕地综合生产能力”替代“耕地总量动态平衡”以及根据土地资源区域差异采取不同的具体措施等对该政策加以调整的思路。     

城市边缘区土地利用变化及人文驱动力机制研究

利用多期遥感影像 ,对土地利用进行了测量。再运用GIS软件进行空间叠加求得研究区土地利用变化的转移矩阵 ,分析马山区11年来土地利用变化的空间过程。结果表明 :1988～1998年之间农业景观为主的农田、林地显著减少 ,城镇沿公路迅速向外扩张 ,旅游度假区沿湖岸不断扩大且呈集中化趋势。这一变化趋势的驱动力是旅游为主的第三产业迅速发展、外资大量涌入、城镇人口增长和农副产品的价格波动。     

环渤海海洋产业绿色GDP核算

绿色GDP核算是反映经济-环境系统交互作用,继而进行综合计量的重要工具.以可持续发展为主题,借鉴联合国环境经济核算方法,以环渤海地区为研究区,选取数据可得性最好的2013年为核算期开展GGOP(海洋产业绿色GDP)核算研究,并以辽宁、河北、天津和山东4个省级行政区为研究单元进行拆分.结果表明:2013年环渤海地区GOP(海洋产业生产总值)约为1.97×1012元,GGOP约为1.84×1012元,占GOP的93.44%,资源耗减、生态系统破坏、环境损失和环境活动分别扣减了GOP的2.54%、0.16%、1.70%和2.15%.环渤海地区2013年的渔业没有造成资源耗减,而对海洋油气资源的开采造成的资源耗减损失约为5.02×1010元.通过围填海造成的生态系统破坏损失约为3.11×109元.环渤海地区海洋产业污染物产生的虚拟成本约为3.36×1010元.国家和省级海洋部门对渤海的环境管理活动支出约为4.42×109元;环渤海地区海洋环境和资源利用投入研究经费约3.81×1010元.环渤海各省市中,辽宁省扣减比例为5.30%,其中环境损失占扣减总值的44.77%;河北省与辽宁省相近,扣减比例为5.04%;天津市扣减比例最大,为13.09%,其中资源耗减占扣减总值的69.74%;山东省扣减比例为4.34%,其中环境管理活动支出占扣减总值的50.82%.研究结果扩展了绿色GDP核算方法的适用范围,探索了绿色核算在海洋经济中的核算方法和核算技术,有助于环渤海各省市海洋经济发展调控政策的制订.      

邯郸市土地利用动态变化监测分析

以2001 年到2011 年间每两年一期的六期Quick bird、SPOT、ALOS 以及高分一号遥 感影像为数据源,通过图像处理和信息提取,对邯郸市十年来土地利用变化进行了动态监测分析。 分析结果显示：（1）邯郸市十年城区面积不断扩大,城区在可行范围内拓展;（2）工业用地 增长2022.42 km2,增长幅度较大,动态变化度最大为22.07,水域面积增加16.39 km2,增长较 缓慢,动态变化度最小为0.01,其他地物类型持稳定增长;（3）利用数据结合图像具体分析了 各类地物的动态变化方向,并结合SPASS 软件对影响邯郸市土地利用变化的驱动因子作了相关 性分析。     

环渤海地区生态效率评价及空间演化规律

运用三阶段DEA模型对环渤海沿海地区17个城市的生态效率进行测算,并结合标准差椭圆和重心坐标方法,定量分析了2006-2015年环渤海地区生态效率的空间演化规律。结果表明：（1）基于三阶段DEA模型测算的生态效率结果,环渤海沿海17市的生态效率总体呈中等偏上水平,且2006-2015年效率值持续上升,天津、唐山、青岛、大连位居前四,17市中绝大多数城市生态效率值低于环渤海平均值,地区差异十分显著。（2）标准差椭圆结果显示环渤海沿海地区生态效率整体呈东北—西南格局,且有逐渐向西南偏移的趋势。（3）环渤海地区生态效率存在明显的省际差异性,且各省限制性因素区别较大。     

近15年科尔沁沙地及其周围地区土地利用变化分析

利用2期土地利用图形数据对科尔沁沙地及其周围地区的土地利用变化进行分析发现:1985～2000年该地区耕地增加15.34%,林地增加2.48%,草地减少6.28%,水域减少7.72%,城乡工矿居民用地增加1.99%,未利用地减少4.04%;其中草地向耕地转化的面积最大,为4932.00km²,占全区土地利用变化总面积的63.85%,转化的空间分布呈现出向科尔沁沙地边沿及其外围扩展的态势。经相关分析及文献调研得知,人口增长和经济发展是研究地区耕地增加、进而导致系列土地利用变化的根本原因;此外,土地开发和生态环境保护等宏观政策也是影响区域土地利用变的重要人文驱动力。     

深圳市土地利用动态趋势分析

在分析深圳市土地利用变化与驱动力的基础上 ,将城镇用地细化为工业用地、居住用地和第三产业用地 ,并将它们与耕地和工业投资、人口增长、收入水平、水资源状况等主要驱动力纳入统一的总体结构中 ,采用系统动力学的方法 ,定量地描述它们的动态关系。系统动力学模型的基本模拟结果显示 ,城镇用地的长期变化趋势是一种“S”型的增长规律 ,从1980年至2030年是城镇用地变化的快速增长阶段。在城镇用地的变化过程中 ,工业用地、居住用地和第三产业用地在总的城镇用地中所占的比例在经过一个较长时期的波动后 ,大约从2020年开始基本保持稳定的状态。耕地的变化趋势是持续下降 ,并逐渐消失     

基于集成分析的环渤海地区河流硝酸盐污染解析

近几十年全球人口剧增,粮食生产及燃料消耗都增加了地表水中的氮负荷,而地表水是连接大陆氮库和海洋氮库的重要通道,地表水中的硝酸盐的增加将直接导致河口及沿海硝酸盐浓度的增加,因此研究近海河流的氮污染情况、确定影响因素将会为近海营养物质的控制及水环境管理提供重要信息.以环渤海地区的入海河流为主要研究对象,通过收集公开数据建立环渤海地表水硝酸盐数据库集成分析,研究入海河流的水体硝酸盐的时空污染特征及其与各影响因素之间的关系.结果表明,环渤海区域地表水中硝酸盐浓度的变化范围在0.0~76.4 mg·L~(-1),与溶解氧、总氮、总磷和电导率有显著的相关关系(p=0.01).在空间变化方面,黄河下游及浑太河上游流域硝酸盐污染较为严重.在除去来自城市污废水排放的人工河道带来的硝酸盐浓度异常值后,丰水期(平均浓度4.55 mg·L~(-1))与平水期(平均浓度5.39 mg·L~(-1))的硝酸盐浓度的平均水平较枯水期(平均浓度4.03 mg·L~(-1))更高,且浓度的变化范围(丰水期:0.00~34.90 mg·L~(-1);平水期:0.00~31.00 mg·L~(-1))亦大于枯水期(0.00~25.64 mg·L~(-1)).影响因素方面,硝酸盐浓度与降水量有显著相关性(r=0.122,p=0.01).土地利用相关性研究表明耕地与建设用地是硝酸盐的主要来源,林地和草地对硝酸盐污染有改善作用.硝酸盐的入海通量约为33.4×10~4t·a-1.     

中国环渤海地区县域土地适度非农化研究

基于土地非农化与经济发展阶段耦合规律的理论分析,应用承载力模型,开展了2008年环渤海地区县域土地非农化适度性的评价和土地适度非农化阈值的界定。结果表明:①受区域土地资源禀赋与经济社会需求的影响,经济社会发展对非农建设用地的需求与建设用地供给之间呈现为正反双向的"S"型曲线,两者之间的耦合变化规律以工业化完成阶段最为显著;②工业化初期至后期阶段土地非农化趋势表现为缓慢增长,土地适度非农化阈值为10.0%~17.5%;③工业化与城镇化驱动作用强度决定着土地非农化规模的区域差异。因地制宜、科学调控土地非农化进程是区域可持续发展的重要保障。     

科尔沁沙地及其周围地区土地利用变化的情景分析

根据科尔沁沙地及其周围地区过去15年(1985～2000年)土地利用的时空动态变化、2000年的土地利用格局以及2010年的土地利用规划数据,构建了模拟研究地区土地利用变化的CLUE-S模型。在该模型的支持下,论文分别对研究地区未来10年(2000～2010年)土地利用变化格局的马尔柯夫情景和规划情景进行了模拟,然后,通过2000年土地利用现状图与2010年情景模拟图的叠加,分析了在以上两种情景下土地利用变化的共同之处及差异。研究结果对完善科尔沁沙地及其周围地区土地利用变化的动态管理具有重要意义。