基于DPSIR-TOPSIS模型的安徽省土地承载力评价及预测

[目的]定量评价和预测土地承载力状况并诊断其障碍因子,为提高安徽省土地承载力提供科学依据,也为区域土地承载力评价研究提供新思路。[方法]基于DPSIR模型构建了安徽省土地承载力评价指标体系,运用TOPSIS方法与障碍度模型评价和诊断了2006—2015年安徽省土地承载力状况和关键障碍因素。基于评价结果,运用GM(1,1)模型预测了未来5a安徽省土地承载力变化趋势。[结果]2006—2015年安徽省土地承载力经历了先下降后上升的变化历程;驱动力、压力、状态子系统承载力均呈先下降后上升的变化态势,影响和响应子系统承载力呈显著波动变化态势;未来5a,压力和状态子系统承载力逐年递减,承载力水平堪忧,需重点关注;研究期内工业废水排放量始终是制约安徽省土地承载力水平提高的首要因素,环境保护投资占GDP比重、工业固体废弃物产生量等是重要制约因素。[结论]虽然安徽省土地承载力水平总体呈上升趋势,但受压力和状态子系统承载力水平低的限制,安徽省土地承载力仍处中级水平。     

基于PSR模型的青铜峡市土地生态安全评价与预测

[目的]通过研究宁夏自治区青铜峡市的土地生态安全发展状况,为该市的土地生态安全及其可持续发展提供科学的参考依据。[方法]综合运用熵权法、P-S-R模型、综合指数法、地理探测器和GM(1,1)预测模型等方法对该区域土地生态安全、安全等级以及影响土地生态安全的主要因子进行评价研究,并对其未来9a的土地生态安全状况进行预测。[结果](1)青铜峡市土地生态安全综合指数在研究期间整体呈现出先下降后上升的变化趋势。2006—2009年土地生态安全指数呈现波动下降的态势,由2006年的0.446 3下降到2009年的0.419 1;2009—2016年青铜峡市土地生态安全综合评价值不断上升,由2009年的0.419上升到2016年的0.505 1,其安全等级始终保持为临界安全,研究期间青铜峡市土地生态安全整体水平不断提高和改善。(2)通过地理探测器诊断得出人口密度、农用化肥使用量、废水排放量、万元GDP能耗、工业固体废物产生量、建成区绿化覆盖率、水利、环保设施投资占GDP的比率等要素是青铜峡市土地生态安全的主要影响因素。(3)利用GM(1,1)预测模型对青铜峡市未来9a土地生态安全发展水平进行预测,结果表明2017—2025年该区域土地生态安全水平不断上升,但其安全等级不高,仍处于临界状态,有待于提高和改善。[结论]研究期间青铜峡市土地生态安全波动变化明显,但总体上呈上升趋势,土地生态安全得到明显提升和改善。     

基于DPSIR模型的黄河流域生态安全评价及影响因素研究

[目的] 对黄河流域生态安全进行评价并分析其影响因素，为促进黄河流域生态高质量发展和实施黄河国家战略提供理论依据。 [方法] 基于DPSIR模型构建生态安全指标体系，运用熵权-TOPSIS法对2011-2020年黄河流域沿线省域生态安全进行评价，并利用BP-DEMATEL模型剖析生态安全关键因素。 [结果] ①黄河流域生态安全整体水平较低但呈缓慢上升的态势，10 a来生态安全指数均值未超过0.4，但从2011年的0.322逐步上升至2020年的0.365。 ②各省区生态安全呈现上升、波动和衰退3种演变态势，生态安全指数均值从高到低依次为：山东(0.431)、四川(0.372)、内蒙古(0.371)、河南(0.362)、山西(0.349)、宁夏(0.343)、陕西(0.326)、甘肃(0.302)、青海(0.301)。 ③BP-DEMATEL结果表明，生态安全呈上升态势的省域关键因素分散于压力指标层外，呈波动和衰退态势的省域关键因素分别集中分布在影响和压力指标层。 [结论] 黄河流域生态安全整体呈现良性的演变态势，但区域发展不均衡，各省域应围绕关键因素实施调控。     

基于DPSIR-TOPSIS模型的江苏省生态承载力评价及障碍因素诊断

[目的]以江苏省为研究对象,依据其资源禀赋对2001—2015年的生态承载力进行评价,并对其障碍度进行诊断,为促进该区域生态承载力的提升提供科学依据。[方法]利用DPSIR模型构建评价指标体系,通过熵权法对指标权重进行赋值,采用TOPSIS分析法和障碍度模型进行实证分析。[结果]江苏省生态承载力呈N形的演变态势,综合贴近度处于"差"状态;从分类指标情况看,压力、驱动力和响应子系统评价指数呈不同程度的上升趋势,影响子系统的评价指数呈下降趋势,而状态子系统的评价指数保持稳定;从障碍度诊断结果看,响应子系统是影响江苏省生态承载力的主要障碍因素。[结论]江苏省的社会、经济和生态的耦合协调度较低,应从加大环境财政的投入、完善基础设施建设、加强生态文明制度建设和拓展生态发展空间等方面提出改进策略。     

基于熵值法和灰色预测模型的耕地生态安全诊断

[目的]弥补已有耕地生态安全诊断中指标体系及评价方法的不足,分析耕地生态安全水平。[方法]在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于PSR模型的评价指标体系,采用熵值法和灰色预测模型,对四川省耕地生态安全水平进行了诊断。[结果]1999—2013年四川省耕地生态安全水平总体不断提高,耕地生态安全等级经历了"临界安全—较安全"的演变历程,但2013年"较安全"水平不高;压力指数总体上呈现下降趋势,状态指数呈现波动下降趋势,响应指数呈现上升趋势;单位耕地化肥负荷、人均耕地面积、单位耕地农药负荷、土地垦殖率、水土流失程度等是耕地生态安全等级提升的关键制约因素;2014—2018年四川省耕地生态安全水平呈现稳步上升趋势。[结论]基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映耕地生态安全各要素之间的关系;熵值法和灰色预测模型能有效挖掘耕地生态安全存在的问题,适合用于耕地生态安全评价。     

基于状态空间模型的耕地生态安全评价——以江西省鄱阳县为例

耕地生态安全问题已经成为关乎国计民生和社会可持续发展的国家战略问题,为促进区域耕地生态系统健康发展以及为缓解人地矛盾提供一定的科学参考。从自然因素、经济因素、社会因素3个方面选取18个指标构建了评价指标体系,采用变异系数法和熵值法确定权重,运用状态空间模型对江西省鄱阳县2008—2017年耕地生态安全进行了定量评价和分析。结果表明:2008—2017年鄱阳县耕地生态安全水平总体呈上升趋势,耕地生态安全情况逐渐改善。就各子系统而言,自然因素子系统2008—2011年呈波动下降趋势,在2011年达到谷底,2012—2017年呈上升趋势,在2015年达到峰值;经济因素子系统连续波动,呈大"V"形势,在2010年达到峰值并在2012年达到谷底;社会因素子系统处于持续波动状态,呈稳步上升趋势。构建的状态空间模型能准确地评价当地耕地生态安全等级,说明该模型在耕地生态安全评价中有一定的适用性。     

基于PSR模型的广西石漠化地区土地生态安全动态评价

[目的]对广西壮族自治区轻度及以上石漠化地区进行土地生态安全评价,为该区土地生态安全及其可持续发展提供科学参考。[方法]基于PSR模型构建了广西石漠化地区土地生态安全评价指标体系,采用熵权赋权法确定权重,运用生态安全综合模型,对研究区2005,2015年的土地生态安全综合指数进行计算。[结果]广西石漠化地区土地生态安全主导因素为人口密度、单位GDP综合耗能、土地垦殖率、耕地粮食单产、城市化水平、人口自然增长率等因素;压力指数、状态指数和响应指数共同决定广西石漠化地区土地生态安全评价的综合指数;从时间上看,2005—2015年广西石漠化地区土地生态安全经历了从临界安全等级向较安全等级的变化趋势,土地生态安全的状况主要因响应状态系统的提升,而使得综合土地生态安全指数有所上升。从空间上看,2005年贵港地区的土地生态安全等级处于不安全级,2015年南宁、贵港、来宾等地区的土地生态安全等级处于较不安全级。[结论]广西石漠化地区的土地生态安全略有上升,但受压力和状态子系统承载力水平的限制,研究区的土地生态安全仍处于中等水平,需要进一步加强土地生态安全建设。     

浙江省生态安全格局时空演变特征及其影响因素

[目的] 研究浙江省生态安全格局时空演变特征及影响因素，为该省生态安全建设提供科学参考，以保障长江经济带经济、社会、生态的全局发展。[方法] 以2009-2018年浙江省各市经济、社会、环境资料和"压力-状态-响应（PSR）"生态安全评价指标体系为基础，采用熵值法从时间维度和空间维度对浙江省2009-2018年生态安全格局时空演变特征进行了分析，并结合PSR分项指数和因子分析法提取关键因素，揭示关键因素对生态安全的影响。[结果] ①2009-2018年浙江省生态安全综合指数呈小幅波动状态；②从空间来看，浙江省各市生态安全指数已经达到了预警状态，呈现由"南高北低"向"北高南低"转变的空间格局；③从时间节点来看，浙江省生态安全状况最好的年份为2016年（0.123），最差的年份为2011年（0.077），分别处于较安全状态和临界安全状态；④城镇化、经济发展、社会发展、工业发展和资源条件是影响浙江生态安全格局的重要因素。[结论] 国家和区域的规划与政策对浙江省生态安全指数具有显著影响，为了全面保障浙江省生态安全健康发展，需要不断加大生态安全建设的投入，持续推进"五水共治"，促进制造业智能化，绿色化，在古村落、特色小镇等培育一批生态文明典型示范点，改善生态环境质量。     

基于AHP-SPCA熵权模型的松花江流域生态脆弱性时空演变及预测

[目的]科学评估松花江流域生态脆弱性动态变化和发展规律,为该区内的生态保护和修复提供科学依据。[方法]从自然和人文角度构建指标体系,运用AHP-SPCA熵权模型、最小相对信息熵以及地学信息图谱等方法,对2005—2020年松花江流域生态脆弱性进行动态评价及时空演变分析,并结合CA-Markov模型对2025年研究区的状况进行预测模拟。[结果](1)2005—2015年研究区生态脆弱性自东向西呈现逐渐降低的趋势,而在2020年,西部生态脆弱程度有所升高;2005—2020年研究区生态脆弱性综合指数的均值为3.006 8,整体处于中等脆弱状态;(2)研究期间,微度—潜在、微度—轻度、轻度—中度、中度—轻度图谱类型最为显著;(3)2020年预测值的kappa系数为0.81,表明CA-Markov模型适用于该模拟预测研究,2025年综合指数为3.265 9,整体脆弱程度呈上升趋势。[结论]松花江流域生态脆弱性呈上升趋势,面临着生态恶化的风险,需加强对生态环境的保护治理。     

土地生态安全预警系统设计与实现

土地生态安全问题是区域生态安全的核心问题之一。定量化、可视化、自动化的评价和预测土地生态安全状况并进行实时预警,对土地资源的可持续利用具有重要意义。本文以河北省为研究实例,基于PSR(压力、状态、响应)模型构建了土地生态安全评价指标体系,采用投影寻踪模型对土地生态安全状况进行评价,采用主成分相关分析法诊断土地生态安全的主要影响因子,采用空间差异系数模型分析了土地生态安全的时空格局,采用马尔科夫预测模型对土地生态安全水平进行预测,通过划分土地生态安全预警等级建立了预警机制,并利用MATLAB的图形用户界面(GUI)开发了土地生态安全预警系统。结果表明:1)2010—2018年,河北省土地生态安全指数呈不断增长态势,由0.300上升到0.611,年均增长率为12.92%,土地生态安全状态由"恶化级"转变为"敏感级",预警等级由"巨警"转变为"中警",土地生态安全总体水平仍然较低。2)土地生态安全主要限制因子是人口密度、工业化率、单位播种面积农药负荷、单位土地工业三废负荷、城市建设用地比重、工业用地比重和GDP能耗等。3)河北省各地级市土地生态安全区域差异性不断缩小,近年趋于平稳,至2018年,空间差异系数为32.54%,各市之间的差异性仍然不容忽视,大部分地级市土地生态安全状态处于"敏感级",预警等级为"中警",土地生态安全水平有待进一步提高。4)2019—2025年,河北省土地生态安全指数呈稳步上升趋势,到2025年为0.834,达到"较安全级",预警等级为"轻警",土地生态朝着良性方向发展的潜力较大。     

国外水蚀预报模型述评

除对中国学者已熟悉的CSLE,RUSLE,WEPP,EROSEM,LISEM,GeoWEPP模型进行述评外,还介绍了近年来新研发的区域侵蚀预报模型(SEMMED)、细沟侵蚀预报模型(RILLGROW)、浅沟侵蚀预报模型(EGFM)以及切沟侵蚀预报模型(GULTEM,DIMGUL,STABGUL),讨论了这些水蚀预报模型在我国推广应用面临的问题。     

棉花动态模拟模型研究进展

该文对棉花生理生态模型、棉花形态结构模型以及棉花结构功能模型的研究动态进行了综述，提出将形态结构和生理生态过程紧密结合的棉花结构功能模型的研究应是今后棉花模拟研究的重点，指出了目前生理生态模型和结构模型结合遇到的关键理论和技术问题：未能实现冠层微环境的精确模拟；物质分配和植株结构的结合研究还处于初步阶段；地上部分和根系耦合模拟还未实现。最后对该领域今后的研究趋势和内容进行了探讨：应基于形态结构模型进行冠层微环境的精确模拟；地上部分的物质分配可基于源－汇模型；地上部分和根系进行耦合模拟时，可将地上部分看作是“源”，根据根系各部分的“汇强”模拟物质分配和根的生长。     

湖北省土壤侵蚀景观信息结构模型

地理环境的异质性决定了土壤侵蚀景观信息具有水平异质性和垂直异质性特点。景观信息异质性的成因类型有人类活动、地质体结构差异、高程带。根据湖北省土壤侵蚀景观结构的具体特点,建立了土壤加速侵蚀的斑-廊-基模型、土壤背景侵蚀的环-斑模型和综合性垂直分异3类土壤侵蚀景观信息结构模型。模型科学地揭示了不同强度的土壤侵蚀发生区位、致灾因子和土壤侵蚀景观的空间结构特征,通过该模型可以预测土壤侵蚀的发生、发展态势,明确水土保持治理工程区位及区位内的首要治理因子。     

Winter chilling trends for deciduous fruit trees in Australia

Deciduous fruit trees require exposure to cold winter temperatures to fulfil chilling requirements allowing production of normal harvests. Trends in chill accumulation over the last 100 years were investigated at a number of important horticultural locations in Australia. Historical analysis is a necessary first step when considering potential impacts of climate change. Chill was examined using four chill models; the 0-7.2 °C, Modified Utah, Positive Utah and Dynamic models. Differences between locations were found with notable recent declines at Orange, Lenswood, Tatura, Yarra Valley and Bacchus Marsh. Other locations have remained stable with no location exhibiting a consensus increase in chill across all models. Trends in chill were shown to differ between models with results indicating that the 0-7.2 °C model frequently behaved differently to the other three chill models. These results highlight the need for multi-model analysis for chill trends, especially in a climate change context, to avoid maladaptation.     

点源入渗理论及其模型研究进展

就与滴灌水分动态密切相关的点源入渗过程的数学模拟方法进行了综述，对解析解、数值解和经验解的结构、特点及主要存在的问题进行了论述，并介绍了考虑作物根系吸水的滴灌入渗水分运动模型。在分析国内外研究历史和现状后，指出在点源入渗数值模型中对多维作物根系吸水问题的精确处理是需要进一步研究的关键问题。     

基于Logistic-CA-Markov与InVEST模型对南京市土地利用与生物多样性功能模拟评价

针对目前国际上应用比较广泛的Logistic模型,在此基础上加入空间自相关变量,应用1985年、1995年、2005年、2015年4期土地利用数据,再结合CA-Markov模型模拟预测了南京市2025年3种不同情景(自然增长情景、生态保护情景和土地优化情景)下的土地利用发展方向;进一步结合InVEST模型,研究以上4年土地利用变化下的生物多样性服务功能分布和变化,以及2025年不同模拟情景下的生物多样性服务功能分布情况。结果表明:Logistic-CA-Markov模型精度Kappa值均在0.80以上,预测效果较好。在不同的情景设置下,土地利用存在明显的空间差异:自然增长情景按原有速率变化,则建设用地快速发展并占用大量耕地,生物多样性受到严重威胁,生态保护情景和土地优化情景对未来土地调控效果较好,生物多样性功能得到很好改善,可以为当地土地利用总体规划提供科学决策参考。     

Soil Moisture and Temperature Effects on Nitrogen Mineralization in a High Tunnel Farming System

ABSTRACT

Effects of temperature and moisture on nitrogen (N) mineralization from organic amendments in high tunnel farming systems are rarely studied to assist N fertilizer management for high N-demand crops with short cycles. In this study, soils from a new high tunnel site were incubated at four temperatures (2, 10, 20, & 30°C) and five gravimetric water contents (15, 20, 25, 30, & 35%) with and without a dried and ground alfalfa amendment. Net N mineralization was determined by measuring NH₄⁺-N and NO₃^–-N contents periodically over 84 days. Significant main effects of temperature and moisture were found (p < .0001) and tendencies of a significance of alfalfa amendment (p = .0855) and interaction between amendment and temperature (p = .0842) were observed. Only a significant increase of the net mineralized N at 30ºC in amended soil was observed compared to unamended soil (p = .0043). Estimated from the first-order exponential model, maximum potential mineralized N was 1.2 times greater while mineralization rate was up to 2.1 times greater in amended soil compare to un-amended soil. Q₁₀ estimated from the Arrhenius model ranged from 1.62 to 2.04 in the amended soil and 1.66 to1.85 in the un-amended soil. The average optimal soil water content for maximum N mineralization estimated from the Gaussian function model was 33.8% in amended soil and 35.9% in un-amended soil. The results from this study can be used to suggest soil moisture and temperature management strategies to control N availability in high tunnel systems.     

基于CA-Markov和InVEST模型的土地利用格局与生境质量时空演变及预测——以江西省南昌市为例

为揭示土地利用变化对区域生境质量时空演变的影响,促进土地资源的合理利用和生态规划体系的建立健全,以江西省南昌市为例,基于1995年、2005年和2015年的土地利用数据,应用CA-Markov和MCE模型并结合InVEST模型,评价和预测了土地利用演变角度下的生境演化特征。结果表明:(1)1995—2015年,草地、耕地及水域是南昌市的主要土地利用类别,占比超过90%; 建设用地急剧扩张,20 a间涨幅高达96.44%,耕地和林地是流转为建设用地的重要地类。(2)研究区整体景观生境质量显著下降,大量高等级生境景观向低等级生境景观转化; 城市附近和各个流域的生境退化比较显著; 生境稀缺性高的用地类型大多是耕地和林地。(3)2015—2025年期间,区内景观格局和生境质量继续保持1995—2015年的演变趋势,建设用地等生境适宜度较低的地类高速扩张,进而侵扰林地、水域和草地等生境质量优质地区,致使威胁源规模和影响范畴急剧扩大,景观破碎度水平升高,稳定性降低,这将引起研究区生境质量的持续下降。1995—2025年研究区生境质量明显退化,城镇化扩张与生态用地缩减是其主要原因。