Potential use of rare earth oxides as tracers of organic matter in grassland

Tracing organic matter (OM) in soil is challenging, because runoff and leaching processes are interrelated and have multiple sources. Therefore, multiple tracers with low background concentrations such as rare earth element oxides (REOs) are necessary to delineate the origin of sources of the organic materials in groundwater, rivers or in catchments. The main objective of this study was to examine the potential use of REOs as a tracer in various forms of OM (1) whole slurry, (2) solid, and (3) liquid phase of cattle slurry after mechanical separation. A laboratory experiment was carried out using five REOs (La, Gd, Sm, Pr, and Nd oxides) mixed directly into soil or mixed with various fractions of cattle slurry and then applied to the soil surface. In the additional grassland experiment, Gd oxide was spiked with soil and cattle slurry and then applied to the soil surface. The mineral N in the liquid phase (urine) of the slurry in the grassland experiment was labelled with ¹⁵N urea (16 atom%). In the laboratory experiment, results showed that the five REOs concentration of soil in 0–1 cm soil section after the rainfall simulation was still up to 20 times more than the background values. In 1–2 cm soil section, the concentration of only Gd (two fold higher) and La oxides (50% higher) were significantly higher than the soil background values. Therefore, we hypothesized that Gd and La oxides were associated also with relatively finer organic particles in slurry, thus 1–2 cm soil section were enriched with these oxides. The five REOs concentration below 2 cm soil depth were similar to the background values in all treatments. In line with the laboratory experiment, Gd concentrations in the deeper soil layers (2–4 and 4–8 cm) in the grassland experiment were not significantly affected by any treatment. Both in grassland and laboratory experiment, solid phase of the slurry (dung) was collected from the soil surface after rainfall simulation. Here, about 56% of REOs were measured on the solid phase of the slurry which indicates the strong binding potential of REOs on slurry OM. The present novel study, where REO tagged slurry was uniquely tested to study geochemical cycle of organic fertilizers, clearly highlighted the potential for their use as multiple‐tracers of (animal derived‐) OM in agricultural soils.     

基于不确定性理论的区域土地利用结构优化

为了还原土地利用结构优化的不确定环境,提高土地利用结构优化水平,同时为了开拓土地利用结构优化的新视角,该文基于不确定性对土地利用结构进行优化。该文将基于不确定性的土地利用结构优化分为不确定因素最可能发生时的优化与不确定因素在一定发生可能范围时的优化,前者的优化结果是单一的土地利用结构,后者的优化结果是土地结构弹性区间。首先用期望值模型求取不确定因素最可能发生时的土地优化结构;其次以多目标遗传算法为基础,用随机模拟法求取不确定因素在一定发生可能范围时的优化结构弹性区间。结果表明:不确定因素最可能发生时,扬州2020年土地最优结构的经济利益、生态利益分别是10.0×1011和8.98×1011元,大于现状土地结构与扬州土地利用总体规划中土地结构的经济与生态利益;2020年扬州市土地利用优化结构弹性区间中,对不确定性承纳贡献最大的土地类型是耕地、城镇工矿用地、园地,对不确定因素敏感性最高的土地类型是林地、园地、交通水利用地。该研究为土地利用类型弹性区间大小划定及土地利用结构调整提供依据。     

基于土地利用视角的土地利用总体规划质量分析

土地利用总体规划是一项全局性和战略性的工作, 其质量好坏, 不仅关系着土地资源能否得到合理利用, 还关系着经济社会的可持续发展。本研究从土地利用视角出发, 建立了土地利用与规划效果之间的经验联系, 提出由土地利用形态、土地利用结构、土地利用行为、土地利用程度、土地利用功能和土地利用布局6方面内容所组成的分析体系。在此基础上综合评价规划质量, 并以四川省乐山市金口河区为例, 对其新近编制完成的县级土地利用总体规划质量进行了评判。结果表明, 该规划的质量等级为优, 符合土地利用目标要求, 能够促进区域土地资源的优化配置。本研究旨在利用此种方法, 为土地利用总体规划管理实践提供一定的方法支撑, 切实提高规划的编制质量和实施效果。     

基于土地功能的农村居民点内部用地结构分类

科学合理的农村居民点内部用地功能结构分类是提升农村土地利用效率、实现用地结构优化配置的重要前提。该文在梳理农村居民点用地分类现状的基础上,从土地利用的功能角度出发,构建了涵盖农村居民点用地生产功能、生活功能、生态功能和潜在功能的分类体系,其中包含4个一级类、10个二级类和37个三级类;并以该分类方法为基础,通过实地调查典型农村居民点内部用地结构现状,从微观视角揭示内部用地结构。基于新的分类体系,大兴庄村用地类型可分为28种,农村居民点内部生产用地、生活用地和生态用地的比例分别为34.73%、53.53%和4.06%,可挖潜面积比例为占农村居民点总面积的13.09%。研究结果为中国农村居民点用地分类体系构建提供了基本思路和工作框架。     

四川盆地紫色丘陵区小流域水土流失建模与控制方法分析

 该研究是在欧盟项目EroChiNut框架内实施的,其目的是利用不同土地利用形式、侵蚀敏感性矩阵以及土地管理和坡度研究土地管理模式对水土流失的影响。首先对不同土地管理模式进行分析以了解其对土壤流失的影响,其结果用来优化未来的土地利用方式。另外采用LISEM研究耕作方向对水土流失的影响。该研究运用23种作物和10个坡度建立侵蚀敏感性矩阵,它描述的是不同土地利用和坡度的平均土壤侵蚀强度。建立的矩阵可用于优化土地利用方式和扩大其使用范围。     

基于生态文明的西安市经济技术开发区土地集约利用合理度研究

为了全面掌握土地集约利用状况,更准确地对土地集约利用合理程度进行评价,从经济、空间、生态3个方面建立土地集约利用合理度评价指标体系,应用FAHP法确定指标权重,采用模糊综合评价法和综合指数法建立土地集约利用合理度的复合评价模型,对西安经济技术开发区土地集约利用合理度进行定量计算、分析和评价。结果表明,西安经济技术开发区土地集约利用合理度综合分值为78.67,土地集约利用总体上较为合理,经济效益和空间效益集约合理度水平一般,生态效益集约合理度很好。最后根据评价结论提出了有针对性的对策建议。该研究结果可为定量评价土地集约利用合理程度提供参考,为区域土地利用、发展定位、规划决策提供借鉴。     

土地利用对水体营养物影响的研究进展

日益严重的水质污染威胁到人类健康与生存，水体富营养化是其中一大治理难题。流域土地利用深刻影响水体中的营养物，定量刻画两者关系，可有效指导土地利用优化以改善水体质量。在国内外研究的基础上，本文梳理了样地实验、统计分析、经验模型和机理模型等4类研究土地利用和水体营养物关系的方法，并分析了不同方法应用的优缺点。以往研究多侧重土地利用数量结构，对强度和空间分布的量化及其与水体营养物关系的模型构建等研究尚显不足，多从单一或部分信息进行松散研究，导致不同研究中土地利用对水体营养物的解释能力差异显著。本文着重综述土地利用类型、强度差异和空间分布等3个方面对水体营养物影响的研究进展，并阐述关于两者定量关系尺度效应的争议和不确定性。目前主要存在问题包括现有研究土地利用和水体营养物的关系手段不足、土地利用多组分信息和水体营养物关系规律不清和尺度效应不确定性等3方面。因此，本文以水体污染物的产生、迁移、转化等的生态水文过程为线索，提出土地利用多信息空间综合表达和量化研究框架作为核心突破口。应用该框架，未来围绕融合过程机理与经验统计的模型开发、富营养化过程关联的土地利用多信息综合量化和多尺度结构的构建等3个方面开展研究，旨在为丰富土地利用对水体营养物影响研究提供一定的参考价值。     

土地利用对生态环境脆弱性的影响评价

土地利用对生态环境脆弱性具有重要影响,该文选择黄河三角洲垦利县典型生态环境脆弱区,从土地利用类型的角度,分析评价土地利用对生态环境脆弱性的影响。研究构建了包括土地利用类型的空间格局、土地利用类型的生态适宜性和土地利用类型的稳定性3方面指标构成的评价指标体系。以遥感手段获取土地利用类型信息,专家打分法进行评价指标量化分级,层次分析法确定其权重,在此基础上,构建了土地利用类型的空间格局指数模型、土地利用类型的稳定性指数模型以及土地利用生态适宜性指数模型,并据此构建了垦利县土地利用的生态环境脆弱性效应综合指数模型。通过评价,得到了垦利县县域整体和乡镇两个尺度上的土地利用类型生态环境脆弱性综合效应值,系统分析了土地利用类型对生态环境脆弱性的影响及其空间分异,并根据评价结果进行了垦利县土地利用的调整分区,提出了各区生态环境建设的措施建议。     

北京市土地利用空间结构特征分析

分析北京市土地利用空间结构特征,对于北京市未来土地的合理利用具有重要意义。该文从景观、经济和生态3方面着手,应用区域土地利用类型多样化程度指数、土地利用程度综合指数、经济密度指数及生态价值等指标,借助1 km×1 km网格进行空间表达,阐述了2006年北京市土地利用空间结构特征。研究结果表明：2006年北京市土地利用类型比较齐全,北京市土地利用/覆盖多样化指数和土地利用程度指数呈由西北山区向东南平原逐渐增大的过渡趋势;2006年北京市平均土地经济密度为47.97×106元/km2;北京市西北林区经济密度最低,而城镇区域最高,且集中连片;2006年北京市总体生态价值约为13 488.13×106元,每平方千米约为0.82×106元,略高于全国平均水平。建议提高土地利用效率,使北京土地利用走上可持续发展的道路。     

基于地形梯度的汾河流域土地利用时空变化分析

地形在一定程度上影响着土地利用变化,对土地利用空间格局的形成具有重要作用,因此,分析土地利用类型与地形因子的动态关系可以反映土地利用变化的合理性,对后续的土地利用管理和水土保持有重要的意义。基于汾河流域1986年、1995年、2005年和2010年土地利用矢量图,构建土地利用变化图谱和地形位指数,系统分析了土地利用在地形梯度上的分布特征和变化历程。结果表明:1986-2010年,土地利用类型以耕地、林地和草地为主,其中耕地减少和建设用地增加是主要变化类型。各地类在地形梯度上呈明显的层级分布,耕地、建设用地和水域主要分布在低地形梯度,草地分布在中区段,而林地集中分布在中高区段。土地利用变化以稳定型和反复变化型为主,两者占研究区总面积的98.4%,其中,稳定型以低地形梯度的耕地和中高地形梯度的林地为主,反复变化型以低中地形梯度的草地与耕地间的反复转化为主;其余图谱类型的比例均在1%以下,主要变化类型均为中低地形梯度下耕地向建设用地的转化。在自然因素、人类活动和政策的共同作用下,汾河流域的土地利用结构和空间格局发生了改变,整体趋于合理,但仍存在部分不合理利用现象,需要加强规划管理。