Integration of technologies and alternative sources of water and energy to promote the sustainability of urban landscapes

Recent research has highlighted the positive role of green areas in urban environments, providing numerous social, environmental and economic services, such as mitigation of the urban heat island effect, storm attenuation, increased water infiltration into the soil, reduction of noise and air pollution, among others. However, the maintenance of green areas may result in high consumption of water, reaching 50% of the total consumption in some municipalities, and energy, becoming a reason of concern. The present study aimed to integrate techniques and technologies that promote the automatic and efficient irrigation of urban landscapes, using alternative sources of energy and water, toward its sustainability. The conceptual unit was able to reduce in 64% the water consumed in irrigation. Rainwater met 69% of the demand and the photovoltaic system supplied all the energy required. The economic feasibility analysis showed that the conceptual unit is financially unfeasible, under the conditions of this study. However, with some interventions for reusing the surplus energy and water, and considering the higher fees charged by other cities, the investment became attractive. In this new scenario, the internal rate of return (15 years) was 27.3% and the discounted payback period was 4.9 years.     

甘肃省作物布局演变及其对区域气候变暖的响应

根据甘肃省1985-2005年的气候资料和同时期主要作物播种面积等统计资料,利用快速聚类分析方法分析了气候变暖背景下甘肃省主要作物的种植格局和种植界限演变情况。结果表明:过去20 a里特别是进入20世纪90年代,在河西地区,玉米和棉花播种范围扩张趋势明显,种植面积比重显著增加,春小麦种植面积比重快速降低,种植范围大幅向祁连山浅山区退缩,种植结构的这种调整使玉米和棉花逐渐取代小麦成为河西主要作物,并最终导致该区主要作物种植格局从以小麦为主转变为以玉米和棉花为主;在中部地区,春小麦面积逐年缩小,冬小麦和杂粮种植扩张,玉米的种植比例逐年上升,马铃薯种植逐渐形成规模,形成了以小麦和玉米为主的种植格局;在东南部地区,春小麦和冬小麦面积逐年缩小,玉米、冬油菜和其他喜温的经济作物种植比例逐年上升。相关分析表明,上述作物种植格局的变化与气候变暖带来的积温增加及积温带北移东扩密切相关。     

集约化种植区硝态氮在土壤剖面中的分布与累积特征

采用GPS定位、土钻取样的方法,在北京市大兴区14个乡镇的农田土壤中选取了91个土壤剖面,分别在0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm4个不同深度取得土壤样品,并在一次种植期结束后,综合考虑种植类型和土壤质地后选取24个重复取样点.在此基础上,分析了种植类型及土壤质地对硝态氮分布及累积情况的影响.结果表明,研究区土壤中的硝态氮含量有随土壤深度的增加呈降低的趋势.露地菜田和设施菜田最容易出现硝态氮淋洗现象,果园和粮田的总体状况较好,但粮田个别地区有一定的污染风险,细质地土壤具有较强的保水保肥能力.大兴区采育镇及长子营镇地区有较高的硝态氮累积量,为硝态氮淋洗污染危险区,应进行合理施肥,以免在一个种植期结束后造成较深层土壤中硝态氮的累积.研究结果可为大兴区地下水环境保护提供参考.     

基于LEI和MSPA的南昌市城市扩张类型与生态景观类型变化关联分析

中国正处于城市化快速发展阶段,城市扩张导致大量生态景观日益破碎,分析城市扩张类型与生态景观类型的变化及其关联机制能为改善生态环境提供指导。以南昌市为研究区,采用景观扩张指数（LEI）和形态学空间格局分析法（MSPA）识别南昌市的城市扩张类型和生态用地景观类型,并通过建立缓冲区带分析城市扩张类型与生态景观类型变化的关联特征。结果表明：（1）南昌市城市扩张主要以边缘型扩张为主,生态用地以“核心”形态为主;（2）不同圈层的城市扩张类型和生态景观类型的关系在不同发展阶段差异显著;（3）在城市扩张过程中,总体上生态景观越加破碎,边缘型扩张会加速大型绿色斑块的减小,飞地型扩张促进绿色景观单元的破碎化,填充型扩张则有弱化这一过程的作用。研究结果可为控制城市无序扩张提供可靠的理论参考,并为研究区的城市有序扩张和生态环境保护提供决策依据。     

岩溶山区城镇化进程的土地利用景观格局演变特征——以贵阳市为例

基于多期贵阳市土地利用现状数据,运用景观生态学原理系统研究了城镇化进程中贵阳市景观格局时空演变特征。结果表明,城镇化进程中建设用地景观面积持续增加,耕地、林地和草地景观面积减少。城市建设用地景观早期集中于贵阳市中部,其它呈零星点状分布;中期以南部和西北部为主,逐渐由零星点状向带状发展;后期由带状向四周拓展的区位演变特征。城镇化进程中景观蔓延度和景观形状呈下降趋势,斑块数和破碎度增加,景观形状趋于规则;景观多样性和均匀度随城镇化推进有所上升,景观异质性增强。景观格局变化受控于国家政策、城市发展理念与规划调整。     

铜仁土壤-水稻重金属积累效应与安全种植区划

铜仁市有色金属矿业活动频繁,为了解贵州省铜仁地区土壤-水稻重金属积累与迁移转化状况,开展水稻安全种植区划,共采集水田土壤和相应稻米样品230组,并测试重金属和土壤理化性质等.通过单因子指数法对稻米样品进行评价,并结合土壤环境质量和食品污染物限量提出安全种植区划方法.结果表明:①水田土壤pH在4.4～7.9之间,ω(As)、ω(Cd)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Ni)和ω(Zn)平均值分别为 12.94、0.343、30.53、3.869、30.32和 110.0 mg-kg-1,其中 As、Cd、Hg 和 Zn与环境质量农用地土壤污染风险管控标准中的筛选值相比,超标11.7％、10.9％、53.0％和3.04％.②稻米中ω(As)、ω(Cd)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Ni)和 a(Zn)的表征值为0.056、0.017、1.445、0.010、0.215和 17.59 mg·kg-1;与国家食品安全标准(GB 2762-2017)相比,稻米样品中As、Cd和Hg含量超标达15.7％、3.04％和19.1％.其As超标点位主要集中分布于松桃县,Hg主要分布于碧江和万山区.③稻米富集系数大小顺序为:Zn＞Cd＞Cu＞Hg＞As=Ni,稻米对于Zn的吸收富集能力最强.④研究区大部分区域均属于优先保护类,安全利用类集中分布在铜仁东部,严格管控类零星分布于碧江区、万山区和江口县等地.结果表明,铜仁市部分地区土壤存在重金属污染,同时水稻的安全种植也存在一定风险.     

甜龙竹不同种植年限对土壤真菌群落的影响

为探究甜龙竹(Dendrocalamus brandisii)种植年限对土壤真菌群落的影响,以不同种植年限(5、 10、 20和40 a)甜龙竹土壤为研究对象,采用高通量测序技术和FUNGuild功能预测相结合的研究方法,分析不同种植年限下甜龙竹土壤真菌群落结构、多样性和功能的差异,揭示驱动土壤真菌群落变化的主要土壤环境因子.结果表明,土壤真菌在门水平上的优势群落为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和毛霉菌门(Mucoromycota);被孢霉门的相对丰度随着种植年限的增加先降低后升高,在不同种植年限差异显著(P<0.05).在纲水平上的优势群落为粪壳菌纲(Sordariomycetes)、伞菌纲(Agaricomycetes)、散囊菌纲(Eurotiomycetes)和被孢霉纲(Mortierellomycetes);粪壳菌纲和座囊菌纲(Dothideomycetes)的相对丰度随着种植年限的增加先降低后升高,在不同种植年限差异显著(P<0.01).土壤真菌Richness指数和Shan...     

长江上游小型水库枯水期水质对景观组成、配置和水库特征的响应

长江流域小型水库数量多分布广,具有重要的生态经济效益,探明小型水库水质对环境变量的响应规律对于提升水库水质具有非常重要的意义.基于长江上游36个小型水库枯水期水质数据,运用相关分析和冗余分析等研究方法,将环境变量划分为景观配置指标、景观组成指标和水库特征指标这三大类,探明其对水质指标变化的影响.结果表明：(1)旱地是NO^-₃-N、TN和TP的主要来源;居民点是TP物质的主要来源;水田、林地和荒草地对水库N、P的截留和净化具有正向作用;(2)旱地最大斑块指数与水库TN和NO^-₃-N浓度显著正相关,水田散布与并列指数、林地散布与并列指数与水库NO^-₃-N和TN浓度显著负相关;旱地斑块密度与TP物质含量显著正相关;林地最大斑块指数与TP含量显著负相关;(3)水库库容、水库平均深度和水库形状指数对水库水质提升具有显著的正向作用;(4)水库环境变量中,景观配置指标对水库水质指标变化的解释率最高(24%),其次是水库特征指标(11%),最后为景观组成指标(9%).流域...     

洞庭湖区近50年土地利用/覆盖的变化研究

利用1978，1989，1998年的Landsat卫星遥感影像资料及20世纪50年代航测的地形图，研究了洞庭湖区近50年土地利用／覆盖及其景观结构的变化，土地利用／覆盖类型分为水体，湿地，农田，林地和建成区五类，各时期遥感影像的总体分类精度都在80％以上，运用ArcInfo和ArcView GIS软件，将不同时期的土地利用／覆盖格局在空间上清晰地显示出来，通过叠加4个不同时期的影像分类图，计算出各种土地利用／覆盖类型转变为其他土地利用／覆盖类型的比例，洞庭湖区50年来水体面积不断减少，减少量为1460km^2，其中1955年到1978年水面面积缩小了970。57km^2，分别为1978年到1989年和1989年到1998年缩小面积的2．23倍和1805倍，湿地面积逐渐增加，1998年湿地面积分别为1955，1978和1989年的1．46，1．41和1．09倍，农田的面积百分比从1955年的54．70％增加到1978年62．15％，又逐渐降低到1989年的51．88％和1998年的48．17％，林地的面积1978年比1955年减少了17％,，1989年比1978年增加了57％，1998年比1989年增加了11％，建成区的变化表明近50年来湖区城市化的进程，洞庭湖区土地利用／覆盖及其景观结构的变化是社会经济和自然因素综合作用的结果。     

Urban development and landscape change in the Yangtze River Delta region in China

The impact of large-scale urban development on land resources has long been debated by urban planners and designers. This study investigated the extent to which different urban characteristics are associated with land-cover change. The Yangtze River Delta region in China, forming one of the largest sprawling urban landscapes among the regions around the world, was chosen for the study area. Spatial analysis and multiple regression methods were applied to empirically investigate the pattern of resource sites lost to urban development in the area between the 1950s and 2017. The results showed that contrary to the widespread notion that large-sized cities are predominantly responsible for a region’s environmental degradation, city size was not a significant factor in determining the rate of resource loss. Large-sized cities gained their populations with far lesser impacts on land than small-sized cities and towns if normalized to the same number of populations. One explanation for the diminishing effect of city size on land-cover change relates to the degree of spatial dispersion of urban development and local differences in social valuation of diversified lands by cities.