泰州地区非点源污染关键源区识别

非点源污染对水生态、水环境影响很大,识别流域的关键源区并进行整治是控制流域非点源污染的重要方法。以磷指数模型为基础,提出以土地利用类型为源因子、以区域至水体距离为迁移因子的半定量非点源污染流失风险评价模型,结合GIS空间分析技术识别泰州地区非点源污染关键源区。结果表明:泰州地区大部分区域非点源污染流失风险等级为中高风险,低风险区域主要集中在兴化市西北部和和通南地区,非点源污染输出的关键源区分布在城市、建制镇、村庄等人类活动强度大的区域以及主要河道的两侧区域内。对非点源污染输出的关键源区需重点治理,严格控制污染输出。     

“源一汇”景观调控理论的水源地面源污染治理途径初探

城市饮用水源地面源污染的控制是确保饮用水源安全的关键环节。应用景观生态学“源一汇”理论，通过对西丽水库水源保护区内的现状调查分析，判断对应的“源”与“汇”景观类型，指导水源地周边各景观类型的合理布局，进行水源保护林建设，从而截留进入水体的面源污染及营养元素，达到控制面源污染，减“源”增“汇”目的，实现景观单元的养分平衡。     

基于SWAT模型的布尔哈通河流域面源污染的变化研究

【目的】揭示土地利用变化下面源污染时空变化特征,探究流域景观格局与面源污染的关系。【方法】以布尔哈通河流域为研究对象,利用SWAT分布式水文模型模拟1986-2016年4期土地利用变化下面源污染分布特征,运用Fragstats4.2软件计算了1986年和2016年布尔哈通河各子流域的景观格局指数,最后使用CANOCO5.0软件分析子流域面源污染和景观指数之间的关系。【结果】①构建的SWAT模型模拟的径流量和总磷量在校准期和验证期的决定系数R²和纳什效率系数NSE都达到0.6以上,模型能很好地模拟流域水文水质状况,1986-2016年,SWAT模拟的总磷年负荷分别为74.04、73.78、82.50 t和128.31 t。②面源污染与景观格局存在密切关系,景观组成格局方面,林地面积与总磷负荷负相关,农田和建设用地面积与总磷负荷正相关;景观空间格局方面,林地斑块破碎化程度与总磷负荷正相关,而农田斑块的破碎化程度与总磷负荷负相关。流域斑块之间的越高流通性和聚集性,对养分流失改善有积极作用,而流域内景观异质性的增加和形状的复杂化,则会导致污染负荷输出风险的增加。【结论】流域面源污染负荷急剧增加,面源污染防治的关键控制区域在坡度较高的北部区域和农田及城镇集中的东部区域,该区域规划土地利用和优化景观格局时,应优先考虑防止林地斑块破碎化程度的提高和控制城镇面源污染源。     

基于GIS的雅鲁藏布大峡谷景观格局与生态敏感性分析

针对近期高寒山区生态景观急剧变化、严重影响生态敏感性的问题，为了更好地评价和分析这种变化带来的一系列生态现象，选取大峡谷为研究区，利用面向对象的分类方法确定景观类型，以多样性指数、优势度指数、均匀度指数和聚合度指数等作为指标，对研究区的生态敏感性进行评价和分析。采用面向对象的分类方法最终得到10类景观类型的斑块共1761个，其中林地景观和草地景观的面积占比最大，分别为48.84%和22.68%，冰雪/冰川景观的占比为17.39%。从景观指数来看，研究区景观多样性指数为1.374，优势度指数为0.982，均匀度指数为0.597，聚合度指数为97.374。可以看出，大峡谷研究区拥有较高的多样性，单一景观优势度相对较低，不同景观空间分配情况更好，总体上该区域景观以原始森林、高山草甸和冰川为主，人类活动干扰较小，并主要集中在河谷地带农田和草地的转换中。综合6类影响因子对大峡谷研究区生态敏感性进行加权分析，生态敏感性主要集中在中度和高度敏感区域，占比合计95.71%。中度敏感区域集中分布于河谷周边低海拔、低坡度区域，以水域、草地、灌木林为主；高度敏感区域集中分布于山地高海拔区域，以林地景观、冰雪/冰川景观为主。     

晋中市耕地质量空间分异格局与影响因素研究

耕地质量空间分异格局分析对提升耕地保护有效性具有现实意义。以晋中市2794个行政村为研究单元,基于2017年晋中市国家耕地质量评价结果,采用累积分布函数、空间自相关、地理探测器及GIS分组分析等方法,分析晋中市耕地质量空间分异特征及16个因子对其影响及交互作用。研究表明：耕地规模由晋中西部平原地区向东部山区呈“梯度递减”;耕地质量偏向低值集聚,空间正相关性集聚特征显著,其中HH型主要分布在晋中北部及西部,LL型主要分布在东南部及西南部;集聚类型与耕地国家经济等指数分布保持空间一致性。耕地质量空间分异与影响因子密切相关,是多个因子交互作用的结果;从市域看,自然要素的解释力度较强;双因子交互作用驱动力强于单因子,且以非线性增强为主。基于耕地质量空间分异特征,将晋中市分为耕地高质量区、中质量区和低质量区;高质量区的主导因素为有效土层厚度和田块平整度,属自然要素及工程要素驱动型;中质量区的主导因素为有效土层厚度、单位面积农业机械投入量和灌溉保证率,属综合要素驱动型;低质量区的主导因素为地貌、坡度、耕作距离、灌溉保证率和田块平整度,属综合要素驱动型。     

小水电开发中的景观生态规划探究

以景观生态学的“驱动因子－景观变化－生态影响”模型分析小水电开发带来的景观生态影响。在景观生态规划中，提出合理配置景观要素来优化小流域景观生态格局、结构和功能，修复受损河流生态系统。加强水电环境影响定量评价，并制定环境与生态恢复预案，预留足够的生态系统自我修复本底，保障河道环境与生态用水，重塑河流自然水文水力状态，挖掘其自我恢复能力。同时柔化处理自然基质、重新连接断裂河流廊道、恢复重建生物生境。     

黄河沿岸“非粮化”耕地形态特征识别与优化调控研究

以黄河沿岸的河南省孟津县为例,从利用状况与坡度分布、景观格局与空间邻接、耕作距离与道路通达、经济梯度与生态安全等方面,对孟津县“非粮化”耕地的形态特征进行了系统识别。结果表明：孟津县耕地的“非粮化”空间与优质农业生产空间高度重叠,耕地的非食物化利用倾向明显,耕地向林地调整的比重过大。由于粮作耕地和非粮作耕地在劳动生产率上存在较大的差异,导致种植经济型作物的耕地规模偏小且较为分散,无法形成规模经济。交通工具缩短了农户的耕作路途时间,耕作距离对耕地“非粮化”的影响力度在下降,交通干线附近分布数量较多的即可恢复地类,与近几年的“廊道景观工程”建设密切相关。高经济梯度区的经济型撂荒占比较大,偏远地区农户对耕地的依赖程度相对较高。生态红线是维护区域生态安全的刚性底线,在生态红线之内,应积极实施“再野化”工程。结合新时期国家黄河生态战略,以建设复合型黄河生态廊道为目标,提出了不同区位、不同类型“非粮化”耕地的恢复调整方案。     

河南省氮素农业面源污染风险评价与关键管控区识别

农业面源污染是我国水环境保护面临的重要问题,风险评价对于农业面源污染防治具有重要意义。本研究以河南省为研究区域,采用层次分析法的分级赋值方法,基于熵值法和专家打分确定各影响因子权重,构建河南省氮素农业面源污染风险多因子综合评价模型,计算河南省氮素农业面源污染风险指数并在流域尺度上进行验证,划分氮素农业面源污染的风险等级并识别关键管控区。结果表明：种植源、养殖源和生活源分别贡献河南省31.52%、38.47%和30.01%的氮素流失负荷,流失负荷呈现为西低,中、东部高的特点。河南省有39 429 km²的区域存在中风险,约占河南省总面积的23.61%,有17 318 km²的区域存在高风险,约占总面积的10.37%;划定距河流2 km以内的中、高风险区为一般管控区和重点管控区,面积分别为10 982 km²和9 285 km²。通过与同期水质自动监测数据进行相关分析,决定系数为0.82,表明模型模拟结果具有较高的精准度。综合结果表明,建立的多因子综合评价模型具有科学性和准确性,可用于氮素农业面源污染风...     

清水河流域农业非点源污染模拟及特征分析

为探讨冬奥核心区所在的清水河流域农业非点源污染特征,利用SWAT模型对清水河流域进行污染模拟及特征分析。通过前期对流域内河流水质监测和评价分析可知,该流域农业非点源是重要污染来源,且降雨和径流会对水质影响较大。借助ArcGIS平台构建清水河流域SWAT非点源污染模型,并利用实测径流数据对模型进行了率定和验证,结果表明SWAT模型在清水河流域的适用性较好。利用模型模拟结果对流域内TN、TP污染负荷进行统计,并对其时空分布特征展开分析。非点源污染的时间分布特征:2011、2013、2015和2016年的年均非点源污染输出负荷表现为TN>TP,并且具有明显的季节性,夏季和冬季分别是非点源污染产生的高峰期和低谷期,各子流域的累积负荷量也呈现出汛期大于非汛期的特点;空间分布特征:污染负荷流失强度较高的关键源区为2、3、5、6、7、10、12、14号子流域,集中分布在东沟和西沟水系两侧,主要土地利用类型为耕地和草地。各子流域的非点源污染输出负荷与降雨量均呈正相关关系,输出负荷与降水相关性较强的区域集中分布在正沟、西沟两侧和东沟上游,该区域内非点源污染物的流失与降水密切相关,高降雨量及强降水都会引起污染物的大量流失。     

汾河水库流域非点源污染模拟与研究

以汾河水库流域为研究对象,采用实测数据对SWAT模型进行参数率定与验证,进而定量估算了该流域2000—2010年径流、泥沙、氮、磷负荷,以揭示流域非点源污染负荷时空分布规律,识别污染关键区。结果表明,模型对研究区具有较好的适用性;丰水年氮、磷负荷量分别为139.34、0.92 kg/hm~2,是平水年的1.2、1.5倍,是枯水年的1.3、2.0倍;氮、磷负荷量主要集中在汛期(6—10月),分别占全年的68.81%、68.53%,非点源污染的时间变化与降雨发生的规律有很高的相关性;有机氮、硝酸氮、有机磷、溶解态磷排放强度分别为0.25~10.00、1~270、0.03~1.50、0.002~0.25 kg/hm~2,非点源污染的空间变化因降水分布、地形坡度、土地利用及土壤类型等的差异性呈现较强的区域性分布。岚县、静乐县是非点源N、P污染负荷控制的关键区。     

基于景观格局的渭河流域甘肃段生态风险评价

为揭示渭河流域甘肃段近16年来景观对生态风险的影响，以2005、2010、2015和2020年4期TM遥感影像为数据源，构建景观生态风险评价模型，开展渭河流域景观生态风险评价及其时空分异研究。结果表明:2005—2020年，研究区景观类型发生了较大变化，人为因素对景观类型的干扰较大；2005－2020年，各渭河流域甘肃段景观破碎度、分离度及干扰度除建设用地外均呈现增长趋势，景观分维数除建设用地外均呈现减少趋势；2005－2020年，渭河流域甘肃段景观生态风险空间分布呈现显著正相关性；渭河流域甘肃段以理想和良好生态风险区为主，占流域面积62%以上，较差生态风险区主要分布在定西市安定区。从整体来看，研究区生态风险呈现出稳定的趋势。      

城市尺度农业面源排放特征及污染风险分析——以天津市为例

应用排污系数法,结合ArcGIS软件及等标污染负荷法,对北方大型城市-天津的农业面源排放特征进行分析,并采用离差标准化法和聚类划分法分析潜在环境污染风险。结果表明:2017年天津市农业面源的COD、TN和TP污染排放量分别为91 072.15 t、11 760.70 t和871.86 t,各污染物的排放量和贡献强度在空间上具有较强的一致性,呈现中部低、南北部高的分布特征。宝坻区、武清区和静海区污染贡献量较大,等标污染负荷量分别为3 035.74 m~3、11 760.70 m~3和8 718.68 m~3。根据污染风险指数,重点控制区确定为武清区、宁河区和静海区等种植业源主导区,中度、低度污染风险区分别为畜禽养殖-种植业源复合主导区域和水产养殖-种植业源复合主导区域。需控制化肥施用,改进粗放养殖方式,合理处理养殖废水以降低农业面源污染风险。     

山西省县域城镇低效用地空间格局分异与影响因素研究

基于人地系统理论,构建区域低效化的理论分析框架,以山西省106个县为研究单元,运用空间自相关和地理探测器等方法,分析了山西省城镇低效用地的空间分异格局,定量探测了城镇低效用地空间分异的主导因子,揭示县域城镇低效用地与空间要素之间的相互作用机理。结果表明：构建“低效-自然-经济-社会”分析框架,分析城镇低效用地与空间要素之间作用路径和表现形式,总体上包括“人”、“地”2类要素和自然、经济、社会3个维度,其中自然要素在低效用地空间分异中发挥基础性作用,经济要素起决定性作用,社会要素具有强化放大效应。山西省89.09%的县域城镇低效用地规模低于265.86 hm²,整体偏向低值集聚,具有较弱的同质集聚特征;从空间分布上看,经济发展水平高的县域城镇低效用地规模高于经济发展水平低的县域,平原地区县域的城镇低效用地规模高于山区丘陵地区。常住人口规模、GDP、对外交通枢纽数、地均GDP和规模以上工业企业数是山西省城镇低效用地规模空间分异的主导因子,但各因子在县域内驱动力有明显差异;因子交互作用类型以非线性增强为主,双因子增强为辅,其中常住人口规模对因子交互作用的影响最强,凸显了...     

基于SFLA-M-L模型的景观格局优化研究

以内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县为研究区,基于混合蛙跳算法,耦合逻辑回归与马尔可夫模型构建了SFLA-M-L(Shuffled frog leaping algorithm-Markov-logistic regression)模型。利用逻辑回归,综合考虑高程、坡度、地下水埋深、干旱度指数、归一化植被指数与当前景观分布进行了景观适宜性分析;利用Markov模型,构造了县域景观转移概率矩阵。利用景观适宜性指数和景观聚集度指数构造目标函数,以景观转移概率矩阵为景观变异的控制条件,对2016年景观格局分布进行了县域景观格局优化。优化结果中,景观聚集度为96.71%,比2016年景观分布提升了6.43个百分点;景观适宜性指数为96.23%,比2016年景观分布提升了4.18个百分点;不同景观类型间相互转移超出转移概率矩阵控制仅4.66 km~2,确保了优化结果的合理性。     

基于“生产-生态-区位”的都市区粮田布局方法

一定规模的粮田对保障都市区粮食供应、营造城市景观等具有重大意义。以北京市平谷区为例,依据永久基本农田保护要求,首先提取允许建设区内的基本农田作为粮田优先划入区;其次,以耕地图斑为评价单元,从粮食生产能力、生态安全能力和区位条件3方面构建评价模型,对优先划入区外的耕地图斑进行定量评价;结合定量评价结果,最终确定平谷区粮田空间布局。结果表明:平谷区优先划入区的粮田面积为1 427.26 hm~2,占区域耕地总面积的11.62%,主要分布在平谷县城与各镇中心周边;基于综合评价分值将优先划入区外的耕地划分为适宜划入区、储备划入区和不宜划入区3种类型,其中,适宜划入区主要分布在平谷县城东侧的地势平坦区域,并与优先划入区构成平谷区粮田的首选区域;储备划入区作为粮田储备可选区域,主要分布在县城的西部和南部乡镇;而不宜划入区空间分布零散,主要分布在地势较高、地形坡度较大的县城北部地区。由此形成的"生产-生态-区位"三位一体的都市区粮田布局方法可为北京生态涵养发展区的粮田布局提供科学依据。     

基于格网尺度的区域生态系统服务价值估算与分析

以北京市海淀区为例,在对区域土地利用现状进行划分的基础上,基于格网尺度估算了区域生态系统服务价值,并根据价值分布状况将区域划分为不同的生态系统服务价值分区,基于GIS和FRAGSTAS软件,分析了不同分区的土地利用结构和景观格局状况。结果表明:海淀区格网的生态系统服务价值处于-234.56~207.97万元之间,并呈现明显的从南部到西北部增加的趋势;不同生态系统服务价值分区土地利用结构差距较大,高值区的土地利用类型主要为城市绿地,中值区土地利用类型面积较大的为耕地和城市绿地,低值区建设用地的面积较大;不同生态系统服务价值分区的景观格局指数变化较大,从高值区到低值区,景观格局的破碎化程度逐渐增加,人类活动对生态环境的影响不断加剧,人类活动对景观的干扰程度加大。研究结果可以为精细化评估区域生态系统服务价值提供参考,并能服务于区域土地利用结构调整和可持续利用及生态景观建设。     

边滩植被对复式河道水动力特性的影响

天然河道的滩地上广泛上存在着不同类型的植物，其存在对河道的水动力特性的影响受到了广泛的关注。基于Delft 3D软件，建立了复式河道边滩植被水流的数值模型，并以植被直径、高度、密度和生长位置为控制变量，研究这些变量对复式河道植被区纵向水面坡度、充分发展处垂向平均的纵向流速横向分布、和滩槽纵向流速偏差比等水动力特性的影响规律。结果表明，植被直径、高度和密度的增加都显著改变了纵向流速横向分布；滩槽纵向流速偏差比、水面坡度与植被直径为二次曲线关系、与植被高度为线性关系、与植被密度为对数关系；边滩和主槽内的水面坡度差异随着植被直径、高度和密度的增加；植被不对称生长会导致主槽区最大流速位置偏移。     

长白山地区土壤水蚀时空演变特征及驱动因素分析

探讨长白山地区受极端降水、地形复杂、植被破坏等因素影响造成的土壤侵蚀状况,可以研判该地区水土流失情况,为当地水土生态保护提供科学参考。利用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)、趋势及相关分析法,定量分析长白山地区土壤水蚀的空间格局及时空分布特征,并探究土壤水蚀与气候、植被覆盖度及地形驱动因子的关系。结果表明：2000-2020年长白山地区土壤水蚀模数均值总体呈“西南高,东北低”的空间格局。相较于其他地类,草地、未利用地、林地更易发生土壤水蚀。近21 a来,土壤水蚀模数平均以0.025 5 t/(hm²·a)的速度上升,土壤水蚀模数表现为上升趋势的地区占研究区总面积的68.3%,侵蚀等级总体以微度和轻度为主,且轻度侵蚀比例也呈增加趋势,表明该地区土壤侵蚀状况趋于好转,未来吉林市中北部和延边州部分地区的水土流失风险较高。土壤水蚀与降水、海拔高度及坡度具有较为显著的正相关关系,而与气温、植被覆盖度的相关性以负相关为主。海拔大于1 000 m或坡度大于20°的草地、林地区域是水土防治的重点地形区。     

小理河流域土地利用空间自相关格局与影响因素分析

为揭示土地利用空间自相关格局与自然社会经济因素的耦合关系,以黄土丘陵沟壑区的小理河流域为研究区,基于全局Moran’s I、Moran散点图和Anselin local Moran’s I分析了500 m×500 m格网尺度上流域土地利用全局和局部空间自相关格局,利用GIS技术研究各类用地在p0.05显著性水平下局部聚集区与高程、坡度、坡向、与水域距离、与道路距离、与居民点距离的关系。结果表明,各土地利用类型都表现出全局空间正自相关特性,但空间正自相关性随着距离的增加而逐渐减弱,且在32 km以内不同土地利用类型自相关程度的空间衰减强度不同。耕地、草地的空间分布呈显著的HH(高值-高值)、LL(低值-低值)聚集趋势,而园地、林地、建设用地和未利用地呈显著的HH聚集趋势。草地HH聚集区主要分布在流域中、上游的丘陵或山地区,林地HH聚集区主要分布在流域下游沟壑区和上游山地区,其他地类HH聚集区集中分布在流域下游宽阔黄土梁或开阔河谷区。随高程和坡度增加,各地类HH、LL聚集区面积总体呈先增加后减小的趋势。在1 000~1 300 m高程区、15°~25°的坡度区以及正阳向和正阴向区域,是各地类HH聚集分布最多样、面积最集中的区域。建设用地和林地HH聚集区主要分布在1 000~1 100 m高程区,耕地、园地和未利用地HH聚集区主要分布在1 100~1 200 m高程区,草地HH聚集区主要分布在1 200~1 300 m高程区。各地类HH聚集区按平均坡度由小到大依次为:建设用地、耕地、园地、林地、未利用地、草地。建设用地、园地和耕地HH聚集区主要分布在正阳向和半阳向区域(正阳向面积最多),林地和草地HH聚集区主要分布在正阴向和正阳向区域(正阴向面积最多)。距水域和道路越远,除未利用地外,各地类HH聚集区面积呈不断减小的趋势;距居民点越远,草地HH聚集区面积呈先增加后减小趋势,而其他地类HH聚集区面积呈不断减小的趋势。各地类HH、LL聚集区集中分布在距水域、道路1.5 km范围内和距居民点3 km范围内。距水域、道路和居民点越近,建设用地、园地和耕地的HH聚集区面积迅速增加。相比HH聚集区,耕地LL聚集区主要分布在1 200 m以上高程区,平均坡度增大,正阳向面积略大于其他坡向面积,与水域和居民点的距离较远且面积呈先增后减的趋势;草地LL聚集区主要分布在1 000~1 200 m高程区、15°~35°坡度区,各坡向上分布面积相差不大,与水域、道路和居民点的距离较近且面积呈不断减小趋势。     

砒砂岩区种植沙棘后不同时期的景观要素组成结构

本文重点对晋陕蒙砒砂岩区沙棘生态工程实施前一年（1998年）、中期（2003年）、最后一年(2008年)3个控制年份,通过专用软件,分类型统计各景观要素的面积、斑块数等,对区域内景观成分组成结构进行了分析.砒砂岩区在沙棘及其他生态工程建设的实施基础上,区域景观格局发生了很大变化,景观本底由盖沙地和稀疏植被分庭抗衡,逐渐过渡到以稀疏植被、灌丛、林地和沙棘等各类植被为主.沙棘渐渐成为区域景观的重要组成部分,对区域生态环境改善起着越来越重要的作用.