长江三角洲城市群土地利用及其生态系统服务价值时空演变研究

采用1990、2000、2010和2015年四期长江三角洲城市群土地利用数据,利用土地利用转移概率矩阵等方法,描述了长江三角洲城市群的土地利用方式和转移方向,采用谢高地等修正Costanza价值量评价法定量计算了区域内的生态系统服务价值,并借助地理探测器对其空间分布格局进行了归因解释。研究表明：长江三角洲城市群土地利用类型以耕地为主,呈现逐年减少的趋势,林地变化相对稳定,水域变化先增后减,建设用地持续增长且保留率最高,耕地为其主要转化来源,草地主要转化为耕地和林地,水域主要转出为建设用地。1990、2000、2010和2015年长江三角洲城市群的生态系统服务价值分别为 2 644.26、2 639.53、2 615.49 和 2 569.88 亿元,总体呈逐渐下降趋势,其中农田生态系统价值下降最多,森林生态系统对整个区域的贡献率最大,Ⅲ、Ⅳ等级的城市的生态系统服务价值高于Ⅰ、Ⅱ等级,且城市规模越大,经济价值越占主导地位。空间分布格局形成以太湖和巢湖为中心的高值集聚区、东南地区高于西北地区的特征,其受到坡度、高程、土壤类型、人口等因子的影响。     

三峡库区小流域不同土地利用类型“土壤-水体”氮磷含量特征及其相互关系

利用长期田间监测数据,分析了三峡库区典型农业小流域不同土地利用类型土壤、浅层地下水氮磷含量分异特征,剖析了坡面土壤氮磷含量与浅层地下水、坡面地表径流氮磷浓度的相互关系.结果表明梯田的土壤TN平均含量显著(P0.05)高于坡耕地,水田梯田平均含量1.49 g·kg~(-1)最高;旱地坡耕地和桑树套种坡耕地土壤TP平均含量显著高于其它地类;旱地梯田土壤NO_3~--N平均含量最高,离散程度最大.坡面土地利用类型对浅层地下水TN、NO_3~--N浓度影响较大,但对TP浓度影响较小;流域浅层地下水TN浓度与NO_3~--N浓度呈极显著正相关,不同坡面浅层地下水NO_3~--N对TN平均贡献率在67.82%~78.51%之间;浅层地下水TN、NO_3~--N月平均浓度变化规律基本一致,春秋两季农作物施肥后均呈现明显上升趋势.坡面土壤TN平均含量与浅层地下水TN浓度呈显著指数关系,坡面土壤NO_3~--N平均含量与浅层地下水NO_3~--N浓度呈对数关系,但与坡面地表径流TN、NO_3~--N浓度无显著相关性;当坡面地表径流TP浓度0.1 mg·L~(-1)时,坡面土壤TP平均含量与其呈显著线性相关;坡面地表径流与浅层地下水TN、NO_3~--N浓度均呈显著幂函数关系,且NO_3~--N相关性更好.     

辽河流域河流栖息地评价指标与评价方法研究

建立了由底质、栖息地复杂性、速度-深度结合特性、堤岸稳定性、河道变化、河水水量状况、植被多样性、水质状况、人类活动强度和河岸土地利用类型所构成的河流栖息地评价指标体系,确定了各指标的等级划分以及栖息地综合指数的计算方法.结合2005年辽河流域河流生态调查结果,对流域内所调查的28个河段的栖息地质量状况进行了具体评价,并进一步分析了河道栖息地综合指数与河流理化因子、底栖生物以及小流域土地利用状况的相关关系.结果表明:①辽河流域28个河段的栖息地质量状况差异显著,其中10个河段达到了较好等级以上,6个仅为中等水平,12个河段为较差等级以下;②栖息地质量与理化因子、底栖生物指标具有显著相关性,表明栖息地质量是影响水质与生物状况的重要因素;③小流域的人类未利用土地比例与栖息地质量显著相关,表明小流域土地利用程度对栖息地环境质量影响较大,是恢复与保护河流栖息地质量的重要条件.     

变温环境对典型石灰土有机碳矿化的影响

采用野外采样和室内培养试验,研究了不同土地利用类型(林地和旱地)下的石灰土表层土壤有机碳(SOC)矿化对变温环境的响应.两种供试土样分别采自贵州省普定县天龙山区域的典型林地和旱地的0~10 cm表层.在培养试验中,依据积温相同的原则,设置变温(范围:15~25℃,变温间隔12 h)和恒温(20℃)两个温度处理,培养时间为56 d.在整个培养期内,旱地石灰土变温处理的SOC累积矿化量(63.32 mg·kg-1)虽略低于恒温处理(63.96 mg·kg-1),但两者之间差异不显著,而森林石灰土变温处理的SOC累积矿化量(169.46 mg·kg-1)则显著低于恒温处理(209.52 mg·kg-1)(P<0.05),这表明不同土地利用类型的石灰土SOC矿化对变温环境的响应不同.受植被和土地利用类型的影响,森林石灰土和旱地石灰土表层的SOC含量和组成差异显著,这可能是导致其SOC矿化对变温环境响应差异的重要原因.另外,各温度处理中,土壤可溶性有机碳(DOC)含量与SOC日均矿化量之间均呈极显著正相关(P<0.01),表明制约土壤DOC生成是温度影响土壤有机碳矿化的一个重要途径.在培养过程中,土壤微生物量碳含量不能有效反映恒温和变温下的SOC矿化差异,结合矿化动力学分析可知,同恒温相比,变温虽然不能通过改变微生物数量来影响SOC矿化,但能通过改变微生物群落的总体活性来影响SOC矿化过程.     

基于生态足迹模型的城市可持续发展评价

评价区域持续发展水平和状况可为区域的循环经济研究提供依据,为实现生态经济以及经济的转型提供可行性参考。生态足迹模型是定量评价区域生态状态与可持续发展水平的主要方式。文章利用生态足迹模型对研究将近十年的可持续发展状况进行了计算与分析。结果显示：城市人均生态足迹处于增长的趋势,年均增长率为6.50%,工矿仓储和草地的生态足迹需求呈现出较高的增长趋势;在六大类生物生产性土地中耕地的生态承载力最大,所占比例为95.66%,而各类人均生态承载力在2007—2016年的波动不大,相对稳定;六大类生物生产性土地除耕地外均呈现为生态赤字,工矿仓储用地生态赤字所占比重最大。整体来说,城市的可持续发展水平比较低,一直并将长期处于生态赤字的状态;城市的生态需求超过了城市生态系统的自然再生能力,生存发展强度超出了城市生态系统的承载能力。     

深圳宝安区土地利用变化的环境影响研究

采用深圳宝安区1996-2004年的土地利用数据及其逐日降雨量资料，应用Costanza关于生态系统服务价值方面的研究成果，对该区域土地利用变化导致的生态服务价值进行了计算；应用SCS模型对该区主要污染物氨氮（NH4-N）、总磷（TP）以及高锰酸盐指数（CODMn）的面源污染负荷的变化进行了定量分析。结果表明：1996～2004年期间，土地利用变化导致区域总体生态服务功能下降了31．36%；氨氮和CODMn的面源污染负荷分别增加了4．12%、5．73%，总磷的面源污染负荷减少了1．64％。进一步对三种土地利用规划供选方案（2004-2020年）的环境影响进行了分析。在不同规划方案下，到2020年，宝安区总体生态服务功能将比2004年下降3．79％、10．97％和30．76％。但其下降速度都将得到明显遏止；氨氮、总磷和CODMn的面源污染负荷也将有较明显的增加，且皆以规划方案1增加最小,方案2居中，方案3增加最大。     

土地非农化生态价值损失估算

随着城镇化、工业化的快速推进,我国城乡建设用地快速扩展使农用地保护面临巨大挑战,从经济机制上防止土地过度非农化尤为重要.该文对土地非农化生态价值损失过程机制进行了理论探索,建立了价值损失估算方法,并以江汉平原为例进行案例分析.研究表明:单纯的市场机制没有考虑土地非农化造成的生态价值损失,无法实现土地资源最佳配置,非农化规模偏大;土地非农化生态价值损失巨大,1987-2010年江汉平原因此累计损失73 692.11万元,人均承担49.25元;不同类型土地的生态价值损失强度有所差异,每公顷的自然保留地、水域、林地、草地、耕地非农化价值损失分别为2.459 8万元/a,2.036 7万元/a,1.262 9万元/a,0.524 1万元/a,0.354 8万元/a.文章认为,发展与保护始终是土地资源优化配置必然要面对的难题,土地非农化是社会经济发展过程中的必然现象,也是一个土地生态服务功能不断减少和消亡的过程.土地非农化虽然在一定程度上提高了土地的经济效益和社会效益,但生态效益损失巨大,可能会导致总效益净减.土地过度非农化在很大程度上是由于传统市场体系仅部分考虑了土地的经济、社会功能,而几乎完全没有考虑其生态价值导致的.作为一类负外部性,土地非农化过程中的生态价值损失如果不能得到及时遏制,快速增长的城乡建设用地需求将使农地保护面临巨大威胁,这需要将生态价值纳入土地价值体系,计入征地成本,并在一定程度上提高现行土地价格体系的合理性,防止建设用地的过度扩张,减少生态价值损失.     

土地健康与土地资源可持续利用

土地健康是伴随可持续发展战略的实施而兴起的一个土地资源研究方向，对土地资源可持续利用的实现有着很大的实践指导意义。本文在分析土地健康内涵的基础上，论述了土地健康与土地资源可持续利用的关系，并进而针对我国土地资源的特点，提出加强土地健康研究，促进土地资源可持续利用的主要对策措施。     

集约农区不同土地利用方式对土壤养分状况的影响

选择山东省寿光市,通过野外调查和室内分析,利用数理统计软件SPSS,系统分析不同土地利用方式下土壤养分的分布特征、变异情况及其相关性,研究集约农区不同土地利用方式对土壤养分状况的影响。结果表明,在不同土地利用方式下,各养分含量分布存在明显规律。有机质均值的分布特征是菜地水浇地果园旱地盐碱地;全氮、碱解氮、速效钾、速效磷和有效锌均值的分布特征是菜地果园水浇地盐碱地旱地;土壤pH值、交换性镁均值的分布特征为盐碱地旱地水浇地果园菜地;交换性钙在不同利用方式中的含量为盐碱地旱地水浇地菜地果园;有效硼为果园菜地盐碱地水浇地旱地;有效铁为菜地果园水浇地旱地盐碱地;有效铜和有效锰均为果园菜地水浇地盐碱地旱地。水浇地、菜地和果园在各养分含量上差异较小,旱地和盐碱地在各养分含量上较为相似。除pH值外,其它12种土壤养分在不同土地利用方式下变异系数均较高,其中以速效磷的变异系数最大。土壤养分中除了交换性镁、有效硼与其它各养分之间的相关性较低外,其它养分之间基本为显著或极显著相关,其中pH值与其它各土壤养分均呈现显著或极显著负相关,有机质与其它各土壤养分均呈现显著或极显著正相关。     

亚热带丘陵小流域土壤有效磷空间变异与淋失风险研究

肥料过施导致的土壤磷素累积和淋失是农业面源污染的重要方面.以湖南省长沙县金井镇脱甲河小流域(52 km2)为研究区,采用高密度布点采样、Arc GIS软件和属性相似反距离加权插值法研究了亚热带丘陵小流域表层(0~20 cm)土壤有效磷(Olsen-P)含量(以P计,下同)的空间分布特征与磷素的淋失风险.结果表明,菜地、果园、稻田和茶园土壤Olsen-P平均含量为62.0、16.1、14.4和13.7 mg·kg-1,是林地(平均含量为2.36 mg·kg-1)的5.8~26.3倍.5个土地利用类型土壤Olsen-P含量均具有高等变异水平和中等程度的空间自相关性(块基比C0/(C0+C)=50%),这与区内地形地貌、土壤母质、人工施肥等具有密切关系.根据土壤0.01 mol·L-1Ca Cl2浸提态P和Olsen-P的非线性关系可确定区内红壤和水稻土P的淋失风险临界值分别为69.97和98.40 mg·kg-1,并据此对脱甲河小流域土壤磷素淋失的风险进行了定量评价,结果表明旱地土壤具有明显较高的淋失风险,其中中等以上的比例占36.4%,而稻田土壤仅有0.2%,为中等以上淋失风险.因此,控制旱地(尤其是菜地)磷肥的投入是降低亚热带丘陵小流域土壤P淋失风险和减轻农业面源污染的关键.