陕西省设施农林用地适宜性潜力预测研究

设施农林业是建设现代高效农林业的重点。掌握设施农林用地的潜力分布对高效农林业科学规划和合理布局具有指导意义。本研究以陕西省220个设施农林用地的地理分布点数据,结合10个生态环境因子,通过Maxent最大熵模型和ArcGIS软件的空间分析功能,对陕西省设施农林用地的适宜性潜力分布进行了预测,并分析了适宜性主导的环境因子。结果表明:①Maxent最大熵模型的预测精度较高,夜间灯光亮度、海拔、坡度、年平均降水量和年平均气温5个因子是影响设施农林适宜性潜力分布的主要环境因子;②陕西省设施农林用地的发展潜力由大到小的城市依次为渭南市、西安市、咸阳市、榆林市、汉中市、延安市、安康市、商洛市、宝鸡市、铜川市,位于关中地区的渭南市,发展潜力最大面积可达4.77×10~4 hm~2,占该市常用耕地总面积的9.4%。     

基于变权信息熵改进TOPSIS法的水资源承载力评价——以陕西省地级城市为例

[目的]对陕西省各地市水资源承载力(WRCC)状况进行评价,为区域水资源的合理利用和分配提供科学依据。[方法]在引入信息熵进行指标权重计算的基础之上,采用变权法对权重指标反常现象进行修正。依据计算所得权重,采用改进TOPSIS法建立模型。并结合2012年陕西省各地市涉及水资源承载力的相关数据,对陕西省各地市的水资源承载力综合状况评价中进行了应用。[结果]得出了陕西省各地级市的水资源承载力情况排序为:安康市宝鸡市商洛市延安市汉中市渭南市榆林市铜川市咸阳市西安市。发现西安市水资源承载力不足情况最为突出。[结论]利用变权信息熵改进TOPSIS模型计算水资源承载力,操作简便、实用性强,在该领域应用前景广泛。     

基于RBF模型的广东省土地生态安全时空演变预警研究

基于压力—状态—响应(P-S-R)模型构建土地生态安全预警评价指标体系,运用熵权法和RBF模型对2000—2016年广东省土地生态安全进行评价与预警研究,同时分析2012年广东省21地级市土地生态安全空间格局。结果表明:(1)广东省土地生态安全水平总体呈波动上升趋势,其中2000—2006年处于重警状态,2007—2009年处于高警状态,2010—2012年处于中警状态。2013—2016年,若不出现较大变故,全省土地生态安全将仍保持这一发展趋势,平稳中略有上升,仍处于中警状态;(2)2012年广东省土地生态安全基本上呈粤北、粤西警情高,珠三角和粤东警情低的格局;(3)影响广东省土地生态安全的主要因素包括自然灾害受灾面积比重、公路密度、建成区面积比重、人均GDP、经济密度、农民人均纯收入、自然保护区面积比重等,这些是今后调控的重点。     

基于耕地发展权价值测算的陕西省耕地保护补偿研究

基于耕地发展权价值视角测算耕地保护补偿价值,建立耕地保护补偿机制,有利于明确耕地保护权责、调动耕地保护主体的积极性、促进各区域经济发展和耕地保护的均衡和谐。因此,为准确测量耕地发展权价值,建立起融合耕地发展权价值在内的耕地保护补偿机制,该文以陕西省为例,基于耕地发展权价值测算视角,构建耕地发展权价值测算方法体系,测算了耕地盈亏平衡和耕地发展权价值,最终依据该价值确定出相应的补给和受偿情况。研究结果表明:1)2015年陕西省总体处于耕地亏损区,总赤字面积为39.52×10~4 hm~2,人均耕地赤字面积为0.0136 hm~2,耕地总面积赤字率为9.89%;2)在省级层面,陕西省现实耕地发展权价值为50.57元/m~2,考虑到陕西省耕地盈亏量,陕西省总体耕地发展权价值处于亏损状态,因此在国家未给予政策优惠的情况下实际需要支付1998.50亿元的耕地发展权资金;3)在地级市层面,西安市、汉中市、商洛市、延安市、安康市和铜川市6市(亏损程度从重到轻排序)处于耕地发展权价值补给区域,而榆林市、渭南市、宝鸡市和咸阳市4市(盈余程度从高到低排序)则处于耕地发展权价值受偿区域。     

基于层次分析法的陕西省城市绿色发展区域差异测度分析

从环境健康与基础设施绿色水平、环境承载潜力绿色水平、经济增长绿色水平和环境治理绿色水平4个方面,构建了城市绿色发展水平的综合评价指标体系,运用层次分析法和聚类分析法对陕西省10个地级市2013年城市绿色发展水平进行了综合测度与分析。结果发现:（1）各市之间绿色发展水平差异显著,可将10市划分为五种类型区:高水平均衡发展区（安康市、延安市和宝鸡市）、中等水平均衡发展区（汉中市、商洛市和榆林市）、中等水平非均衡发展区（西安市）、低水平均衡发展区（铜川市和咸阳市）和超低水平均衡发展区（渭南市）;（2）从空间上看,陕南地区整体水平较高;陕北地区南部水平高,北部水平低;关中地区从西部到东部,水平逐渐由高变低。陕西省各市绿色发展综合水平与经济社会发展水平存在一定的背离现象;（3）环境承载潜力绿色水平和经济增长绿色水平对各市综合水平差异影响最大,这两个方面权重大,并且各市在这两个方面的得分差距大。而土地面积、工业规模与技术水平以及经济增长方式又是影响这两方面的主要因素。研究结果为陕西省城市绿色发展规划与决策提供参考。     

陕西省农田土壤速效钾时空变化及其影响因素

分析陕西省农田土壤速效钾时空变化特征及其影响因素,旨在为实现陕西省农田土壤养分分区管理、作物优化施肥和指导陕西省农业生产实践提供科学依据。于2016—2017年采集陕西省农田土壤样品705份,测定速效钾含量,采用普通克里金插值法进行空间插值分析,探讨其影响因素,在此基础上提出科学分区施肥建议。结果表明:陕西省农田土壤速效钾含量范围为55～301 mg/kg,不同地貌区速效钾含量排序为关中平原陕北高原陕南山区,各行政区速效钾含量排序为咸阳市渭南市西安市宝鸡市延安市铜川市安康市汉中市榆林市商洛市;时间上,陕西省各市2017年速效钾含量均值较1980s均存在不同程度的涨幅,且关中平原涨幅最大;陕西全省速效钾含量均值为181 mg/kg,整体处于极高水平,关中平原速效钾含量以1级、2级水平为主,陕北高原和陕南山区速效钾含量以2级水平为主;空间上,陕西省速效钾含量整体自北向南呈先递增后递减的趋势,陕北高原速效钾含量自北向南呈递增趋势,延安市西南区域速效钾富集;关中平原咸阳与西安交界处、渭南东北部速效钾明显高于其他区域;陕南山区速效钾含量北部高于南部,商洛市中部速效钾含量较低。陕西省不同地貌区农田土壤速效钾含量时空变化特征差异显著(P0.05),与土壤pH、土壤类型、地形、气候和人为因素有关,建议陕西省各区域结合以上影响因素因地制宜,实施钾肥分区管理,保持土壤钾素盈亏平衡。     

皖江城市带示范区土地资源生态安全警情测度及时空分析

依据PSR"压力–状态–响应"框架,选择24个指标构建土地资源生态安全指标体系,将皖江城市带示范区土地资源生态安全警情级别分为"无警、轻警、中警、重警和巨警"5级,基于云模型与熵权法对皖江城市带土地资源生态安全警情进行了测量分析,揭示了其警情时空变化规律及影响因子。结果表明:(1)时序变化上,2005—2013年,皖江城市带多数城市警情趋于上升,下降的仅为合肥市。(2)从"一轴双核两翼"的空间结构来看,主轴线上安庆、池州、铜陵、巢湖、芜湖、马鞍山沿江大多数城市近年来警情呈现上升趋势。其中,铜陵和马鞍山两市警情一直处于重警以上状态,土地资源生态安全压力较大。"双核"和"两翼"城市中的合肥、芜湖、滁州和宣城市,只有滁州和宣城市土地资源生态安全状况相对较好。(3)针对云模型系统分析结果,创新土地节约集约用地长效机制、增加生态建设和环保财政投入、优化产业结构、发展低碳和循环经济等是缓解该区域土地生态安全警情和促进土地资源可持续利用的保障。分析显示,皖江城市带土地资源生态安全警情处于上升趋势,整体状况趋于恶化。警情格局的变化在一定程度上体现了该区域高速社会经济增长对土地资源产生的压力响应。     

河南省土地生态安全警情时空演变及障碍因子

中原经济区城镇化、工业化进程的快速推进导致区域土地生态环境压力不断增大,对河南省土地生态进行安全预警评估十分有必要。基于2005—2016年河南省土地生态安全数据,构建了基于PSR-EES模型的土地生态安全指标体系,运用熵权法与综合指数法和障碍度模型,分析了2005—2016年河南省18个地市土地生态安全警情时空演变和限制性因子。结果表明:(1)从时间序列看,2005—2016年河南省土地生态安全综合预警指数由0.725下降到0.388,警度从"中警"下降到"预警",压力预警指数呈上升趋势,警度由"安全"上升为"较安全",状态和响应预警指数呈下降趋势,警度均处于"安全"。(2)从空间格局看,2005—2016年河南省土地生态安全综合警情南北差异显著,压力系统和状态系统空间格局呈中部高、周围低的格局,响应系统呈中部低、西部高的空间分布格局。(3)东部和北部区域的主要障碍因子集中在与人口增长和环境保护相关的指标上;南部和西部区域主要障碍因子集中在与生态环保和经济发展有关的指标上;中部平原区域主要障碍因子则与农业发展、生态环境治理和经济发展状况密切指标。     

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。     

2000-2020年陕西省植被覆盖时空变化多尺度分析

[目的]退耕还林还草工程实施以来,陕西省植被覆盖度明显提高。然而,省级尺度上植被覆盖度的增加一定程度上掩盖了部分市、县级区域植被覆盖度下降的实事,当前迫切需要加强对不同空间尺度植被覆盖变化及其驱动因素的研究。[方法]基于MODIS NDVI数据计算了陕西省植被覆盖度,分析了2000—2020年陕西省、地区、市和县四级尺度植被覆盖度时空变化趋势。[结果]2000—2020年陕西省植被平均覆盖度为64.3%±2.1%,增长率为0.24%/a;陕北植被覆盖度平均为37.6%±4.4%,增长率为0.63%/a;陕南植被覆盖度平均为89.6%±1.2%,增长率为0.13%/a;关中植被覆盖度平均为70.6%±3.5%,下降率为-0.18%/a。延安市、榆林市、铜川市、宝鸡市、安康市、商洛市的植被覆盖度呈持续增加趋势,而西安市、渭南市、咸阳市和汉中市的植被覆盖度呈先增加后下降趋势;全省有72.3%的区县植被覆盖度呈增加趋势,有22.3%的区县植被覆盖度变化方向与所在市相反。在不同空间尺度上,陕西省植被覆盖度增速均表现为2000—2010年高于2010—2020年,这与两个时期的造林面积差异有关。[...     

陕西省养殖业畜禽粪便氮磷耕地负荷的时空分布

[目的]探明畜禽粪便资源对耕地土壤和环境造成的潜在污染风险,为评价和防治畜禽养殖业造成的面源污染提供科学依据。[方法]以陕西省为研究区,通过计算陕西省畜禽粪便中氮磷耕地负荷,分析了其时空变化特征。[结果](1)陕西省各市区畜禽粪便氮磷耕地负荷从2006—2007年达到最大,到2008年急剧下降为最低,之后逐年增加。2008—2010年,氮负荷平均值增加了73.0%,磷负荷增加了59.4%;2008—2010年,延安、渭南两市畜禽粪便氮磷耕地负荷虽然居于全省最后,但增长率最快。(2)对比2008年和2010年的畜禽粪便氮磷耕地负荷空间分布变化,汉中市氮磷耕地负荷最大,延安市和渭南市最小。2010年各市畜禽粪便氮负荷平均值依次为:汉中安康榆林宝鸡咸阳商洛铜川西安延安渭南;磷耕地负荷平均值依次为:汉中商洛宝鸡榆林咸阳西安安康铜川延安渭南。[结论]针对陕西省畜禽粪便氮磷耕地负荷的时间、空间分布变化,应加大汉中、安康、商洛、宝鸡、榆林等区域畜禽粪便的处理力度,降低畜禽粪便造成水土资源污染的风险。     

近40年来陕西省耕层土壤pH的时空变化特征

以陕西省耕层土壤为研究对象,利用1980s第2次土壤普查数据和2017年的705个样点分析数据,基于地统计学和ArcGIS分析耕层土壤pH时空变化特征,并采用相关分析和方差分析方法探讨其影响因素,对于陕西农业可持续发展及生态环境保护具有极其重要的意义。结果表明,陕北、关中及陕南地区耕层土壤pH均值依次为8.25、7.91、6.25,分别为弱碱性、弱碱性和弱酸性;各行政区耕层土壤pH排列顺序为延安榆林铜川咸阳渭南西安宝鸡商洛安康汉中。时间上,与1980s相比,陕北和关中耕层土壤呈碱化趋势,陕南耕层土壤呈酸化趋势;各行政区除榆林、安康、汉中和商洛耕层土壤呈酸化趋势,其余各市耕层土壤均呈碱化趋势。空间上,陕北和陕南耕层土壤pH拟合的最优半方差函数模型为线性模型,关中耕层土壤pH拟合的最优半方差函数模型为高斯模型,均表现出较强的空间相关性。陕北耕层土壤pH空间分布呈零星斑状特征,关中和陕南耕层土壤pH空间分布呈东部高于西部特征。坡向、海拔与陕西省耕层土壤pH显著相关,坡度越小,海拔越高,pH越大,不同类型的土壤pH存在差异。建议陕北和关中地区防治土壤盐碱化问题,陕南地区防治土壤酸化问题,以促进农业可持续发展和保障区域粮食安全。     

现代烟草农业的碳效应核算与分析——以陕西省烟草合作社为例

通过构建烟草农业碳效应核算体系,运用调研获取的陕西省烟草专业合作社393户烟农数据,对农户在烟草种植各个环节产生的碳排放量、碳汇量、碳效率、碳密度和碳强度等多项综合碳效应指标进行测算与分析,探究陕西省烟草农业碳效应水平,更具针对性地制定减排政策,以促进烟草农业的低碳化发展。研究结果表明：调研区域烟农种植的641.17 hm²烟田总计碳排放量为3 276.27 t,每公顷碳排放量5.11 t。其中农用能源消耗排放量最大,占碳排放总量的68.21%;其次是农资投入环节,占碳排放总量的24.88%;农业废弃物处理、农田管理以及农田耕地土壤N₂O排放所产生的碳排放量所占比重较低。各地区每公顷碳排放量由大到小依次为宝鸡、商洛、安康、汉中。调查烟田的总碳汇量为1 361.86 t,每公顷碳汇量2.12 t。通过秸秆还田、免耕、化肥与有机肥合理配施等措施引致的土壤固碳占总碳汇量的81.12%。各地区每公顷碳汇量排序为商洛、宝鸡、汉中、安康。总净碳汇量为-1 914.41 t,每公顷净碳汇量-2.99 t。研究区烟草农业总碳排放量大于碳汇量,呈现负的净碳汇效应。此外,汉中烟草专业合作社通过采取调整管理经营模式、优化农户投入结构、提高农资利用效率、改进烟草农业技术和转变农户耕作方式等措施,使其碳效率、碳强度和碳密度等综合碳效应均呈现为最优,每公顷净碳汇量最大。     

陕南地区植被净第一性生产力时空动态演变

植被净第一性生产力(NPP)是生态系统服务功能的物质基础,也是生态安全、生态风险评价的重要指标。利用2000—2010年SPORT—NDVI数据、气象数据及土地利用数据,选取改进后的CASA模型,模拟了陕南地区植被净第一性生产力时间变化规律及空间分布特征。结果表明,2000—2010年,研究区各种土地利用类型的年均NPP均呈曲折上升趋势,各类土地利用类型NPP均值排列顺序为:林地灌丛草地耕地其它类型。年内变化表现为各个土地利用类型的NPP在每年的2月开始增长,同年7月达到峰值,11月开始明显减少,在次年的1月达到最小值。汉中市的西部、商洛市的东部和西部地区年均NPP增长比较明显,汉中市的中部以及安康市中部大部分地区年均NPP的增长量保持平稳,汉中市城固县与西乡县的交界处年均NPP值的减少比较明显,其它地区的年均NPP变化不明显。年内各月空间NPP的变化趋势与年际变化有一定的差别。     

基于生态足迹模型的区域生态经济发展评估--陕西省及其各市域实证分析

基于对生态足迹内涵的界定及其提出背景、研究进展的概括，阐释生态足迹模型的原理及计算方法。以陕西省及其10个市（区）为例，分别估算陕西省及分市域的人均生态足迹。结果表明，陕西省2004年人均生态足迹为2．5998hm^2，人均生态赤字为1．8512hm^2，经济活动对自然生态系统的影响已经超出了地区生态承载力的限度，处于不可持续状态。陕西省人均生态足迹需求中对耕地的需求量最大，化石能源用地和草地次之。表明该区人的生活消费以主粮为主，能源消费以煤为主，生物资源的消费量以农产品为主。在各市区的生态足迹供需均衡量中，西安、咸阳、榆林和宝鸡市的人均生态足迹大于全省均值（2．5998hm^2），渭南、安康、商洛和杨凌地区皆小于该省人均生态足迹。基于上述分析，提出陕西省应大力发展经济，积极改善生态环境，实现区域的可持续发展。     

渭河干流陕西段综合治理前后的水质变化与趋势

[目的]讨论渭河干流陕西段综合整治项目启动以来河道水质的变化趋势,检验整治工程的治理成效,为后续河道的污染防治提供一定技术支持。[方法]基于2010—2016年渭河干流陕西段主要监测断面的水质数据进行水质综合评价,应用Mann-Kendall检验法阐述水质变化趋势,运用重标极差分析法(R/S分析法)查明水质的未来变化趋势。[结果]2016年渭河干流陕西段河道水污染已由2010年的重度污染转为轻度污染,劣Ⅴ类水质断面比例减少了58.8%,Ⅳ—Ⅴ类断面比例增加了55.5%,Ⅰ—Ⅲ类断面占比保持平稳;宝鸡市、咸阳市、西安市和渭南市4个出境断面枯水期化学需氧量(COD)、NH3-N浓度普遍高于丰水期,治理后西安市出境断面污染削减最为显著,但是西安市出境断面仍然是4个断面中污染最为严重的断面;4个出境断面NH3-N浓度均呈现高度显著下降趋势且未来持续性较强;咸阳、西安、渭南市出境断面COD浓度呈显著下降趋势,但是未来持续性较弱,宝鸡市出境COD浓度呈不显著上升趋势且会延续。[结论]综合治理后,河道污染程度明显减轻,水质变化明显,但部分断面污染物浓度有上升趋势,需引起特别关注。