冬小麦冠气温差及其相关影响因素关系研究

在冬小麦主要生育期(2002年的4月初到5月底),对3个不同水分处理测定了冠层温度、气温以及土壤含水率和叶面积指数,并进一步计算了冠气温差并分析了冠气温差与土壤含水率和叶面积指数间的关系。结果表明:不同的灌溉措施对冠气温差的影响是有差异的;中午14:00左右在H2高度处(冠层之上)的冠气温差能反映作物的水分特征,可以用此时刻的实验结果来检验遥感数据反演冠气温差的精度;在60～80cm土层的土壤体积含水率能较好地反映中午14:00冠层之上冬小麦冠气温差的变化情况,不同水分处理二者的相关系数(R2)分别为0.60361(节水灌溉),0.95668(充分灌溉),0.84597(不灌溉);不同水分处理下的冬小麦主要生育期的叶面积指数与冠气温差也有一定的相关性,冠层之上二者的相关系数分别为:0.76082(节水灌溉),0.40548(充分灌溉),0.99499(不灌溉),这为区域上遥感反演作物冠气温差来监测土壤含水率及作物估产提供了依据。     

北京耕作土壤4种重金属空间分布的网络特征分析

以北京市耕作土壤Cr、Ni、Zn、Hg4种重金属为研究对象,借助ArcGIS、GeoDa、Matlab等软件,将1018个土壤样点看作网络节点、重金属含量的空间自相关关系作为连线依据,构建Cr、Ni、Zn、Hg网络图,从网络科学角度分析土壤重金属空间格局,并以重金属Hg为例提取高度值节点所在网络簇,计算度、介数、平均最短路径等网络特征。得出以下结论:1)北京土壤重金属Cr、Ni、Zn、Hg网络中高度值节点仅占30%左右,这些节点影响周围较多区域土壤重金属含量并已形成稳定网络结构,重金属污染防治困难加大;2)Hg网络簇具有网络的小世界性特征,而不具有无标度性,承担网络主要流量的高介数节点分布集中,并沿潮白河流向分布,表明河流在网络形成中起到重要作用;3)Hg网络簇的形成一定程度受到土地利用的影响,人类活动带来的大量耕地及工矿用地的分布,是造成北京主城区北、东、南三面土壤Hg含量累积的主要原因。该研究可以为进一步分析土壤重金属污染空间格局特征和扩散演化机制提供参考,实现对土壤重金属污染预防与控制。     

中国苹果主产区2006-2016年磷元素收支及其环境风险变化

为探讨中国苹果主产区磷元素收支及其环境风险变化,更好地实现区域乡村振兴和生态文明建设。以中国苹果主产区为研究对象,基于物质流分析和磷足迹评价的方法,探讨了2006—2016年中国苹果主产区磷收支及其磷足迹情况;此外,结合灰水足迹和土壤环境风险评价指数,探讨了中国苹果主产区水土环境风险情况。研究表明,在2006—2016年,中国苹果主产区单位面积磷投入呈先增加后减少的趋势,而生产苹果的含磷量则呈现略微波动增加的趋势,这使得中国苹果主产区磷足迹也呈现出先增加后减少的变化趋势,这段时期内,中国苹果主产区磷投入总量(以P计)达到了184.86万t,总磷元素利用效率仅为3.95%;苹果主产区苹果种植的水环境风险在2006—2010年呈不断严重的趋势,但随后几年则有所改善,而土壤环境风险则均呈不断严重的趋势;中国不同区域的单位面积磷投入、磷足迹和环境风险呈现出一定的差异。     

SPOT5遥感影像城郊耕地景观提取与廊道立地分析

城郊耕地立地受多种因素影响复杂多变,利用高分辨率遥感影像提取耕地及其廊道地类,并分析耕地与廊道地类间关系,对于耕地保护和基本农田划定具有重要意义。以北京市大兴区为例,对2004年和2007年SPOT5遥感影像,采用面向对象分类方法开展耕地与其他景观类型提取,包括交通运输用地、河流水面、水工建筑用地、农田水利用地、农田防护林地,并对道路提取宽度进行评价。采用景观生态学廊道的分析方法与GIS空间分析方法,分析4 a间5种廊道地类的数量变化和空间分布变化。借助目视解译评价分类总精度和Kappa系数都超过了90%,道路提取宽度在4～70 m之间;农田防护林地数量变化最为明显,呈零散分布状态,农业水利用地空间分布较为均匀,而交通运输用地中二级道路较大变化,主要分布在受城市化和工业化影响较大的研究区北部。研究表明：面向对象分类方法能够充分利用地类相关特征,提取过程即体现地类立地信息,多尺度分割能够实现在不同层次提取不同地类;廊道空间分布与耕地空间分布表现出一定的相关性,农田防护林地和农业水利用地分布密集的地区耕地流失的可能性较小,交通运输用地密度较高的地区也是耕地流失集中地区。     

基于“3S”技术的农村土地承包经营权属与流转调查

为了明确农村土地承包经营权属与流转的空间分布,解决土地流转出现的问题并为相关农业土地政策制定提供动态的空间信息,开展了1∶1万农村土地承包经营权属与流转空间调查研究。调查以高分辨率影像分割、合同界址点人为指认判读、GIS勾绘、移动GIS采集为合同地块获取的主要关键技术,最终构建了农村土地经营权属信息数据库和土地流转数据库。与GPS-RTK测量法、单一的移动GIS测量法和航空影像图解勾绘法获取地块相比,该研究方法更适合于大区域尺度的调查,既能保证精度,又能提高工作效率和减少调查费用。通过研究区的试验示范研究,探讨了农村土地承包经营权属与流转空间调查的技术方法体系。该方法也可为其他区域的土地经营权属与流转调查工作提供技术支持和工作流程参考。     

基于知识图谱和PSR框架的北京区域土壤重金属研究现状分析

系统认识区域土壤重金属问题,可为土壤环境可持续管理提供参考借鉴。本研究以北京市土壤重金属研究中文文献为基础,利用知识图谱和传统文献综述法相结合的方式,可视化地展示了北京市土壤重金属研究现状及结构特点,其次,按照PSR框架,从城市用地系统、农业用地系统和工矿用地系统3个方面对文献知识进行了初步挖掘和梳理,并进一步指出今后研究的重点。研究表明:1)北京市土壤重金属研究可划分为大尺度基础性调查阶段(1990年之前),小尺度针对性研究阶段(1991年—2000年)以及研究全面开展阶段(2001年之后);陈同斌、王纪华、季宏兵、孙丹峰等团队是主要研究团队,为北京市土壤重金属风险管理提供了大量数据和方法支持;2)土壤重金属累积状态与产业结构布局、土地利用方式等有较好的对应关系,不同土地利用类型呈现出不同的累积特点,污染风险整体不高。20世纪90年代以来政府陆续实施了一系列治污减排措施,在一定程度上减缓了北京市土壤重金属累积速率。     

MODIS土地利用/覆被多时相多光谱决策树分类

利用MODIS多时相与多光谱结合,尝试探讨低成本、高精度的北京土地利用/覆被实时获取方法。首先根据归一化植被指数（NDVI）的均值、标准差建立了研究区各地类的典型NDVI时间序列曲线,进而提取了6个可以反映区域物候模式、植被生长速率等信息的分类参数;然后对反映地表土壤信息较多的3月份多光谱影像进行主成分变换,选取第一主成分（PC1）作为辅助分类参数;最后基于分类回归树（CART）算法进行监督决策树分类。经SPOT-5影像验证,分类总体精度达到83%,Kappa系数为0.769,PC1辅助分类后总体精度提高     

基于GIS和GPS的沱江中游土壤镉和铅空间变异研究

采用ArcGIS9.0和GPS技术对沱江中游314个土壤样点的耕层中(0～20 cm)镉和铅含量空间变异分布特征及影响因素进行了研究.结果表明,该区土壤镉和铅呈对数正态分布,土壤镉平均含量为(0.11±0.13)mg·kg~(-1),铅平均含量为(30.03±9.82)mg·kg~(-1).土壤镉空间分布是以赵家镇为高值区(0.15～0.30 mg·kg~(-1)),并向东南和西北两侧条带状递减,东南部土壤镉含量主要为0.06～0.15 mg·kg~(-1);土壤铅空间分布以西北部钦北-关帝庙(35～38 mg·kg~(-1))和东南部广兴-带(>38 mg·kg~(-1))两个高值中心分别向两侧逐渐减少.影响因素研究表明,不同质地间土壤镉含量差异不显著,但粘土的铅含量显著高于其他质地土壤.pH与土壤镉含量呈显著正相关,与铅含量呈极显著正相关;酸性、中性土壤镉和铅含量均极显著少于碱性和强碱性土壤.有机质与土壤镉和铅含量均呈极显著相关性,林地、旱地、果园、宅基地林盘和水田5种土地利用方式中镉和铅含量依次增加.土壤镉和铅含量与坡度的相关性关系,表现出土壤镉和铅含量与坡度呈正相关渐变的过程.     

北京市农业土壤重金属状态评价

以北京市土壤重金属背景值为标准.对比分析了农业土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg 8种重金属的含量及累积情况,并采用单因子污染指数法和综合污染指数法进行了土壤重金属污染评价.结果表明,北京市农业土壤存在着一定的Cr、Cu、Zn、As、Cd累积趋势,其含量的平均值分别为53.61、21.95、65.42、9.14、0.125 mg·kg-1,比相应的背景值高79.9%、17.4%、13-8%、28.9%、5.O%:Ni和Pb的累积则不明显.平均值比相应的背景值低7.9%、29.2%,分别为24.84和19.04 mg·kg-1;而Hg含量的平均值与背景值一致,为0.08mg·kg-1.从单因子评价结果来说,Cr污染指数在1.06-2.93之间,所有的样点都处于轻度或中度污染状态;As、Cu、Zn、Cd的污染指数相对较小,平均值分别为1.29、1.17、1.13、1.05,有50%以上的样点处于轻度污染状态;而Ni、Pb、Hg的污染指数均小于1,有60%以上的样点处于清洁或尚清洁状态,污染较轻.若从综合评价结果来说,综合污染指数处于0.96～2·16之间,平均值为1.45,几乎所有的土壤样点都属于轻度污染状态.     

基于限制性因子法的农用地适宜性评价研究——以石羊河流域为例

为开展农用地适宜性评价,利用文献计量法,聚焦土地自然属性,基于气候、土壤、地形、水文等自然地理条件,梳理农用地适宜性影响因素,选取12个指标构建土地宜耕、宜园、宜林、宜草性评价体系。基于限制性因子法与1OAO原则筛选不适宜区,针对适宜区利用综合评价法考虑适宜程度,最终形成农用地适宜性评价标准,并以2020年石羊河流域为实证区开展验证。结果表明：2020年石羊河流域内仅有2.69%的土地属于耕地适宜区,42.96%不适宜发展耕地;园地适宜区有17.08%,不适宜区有19.12%;林地适宜区有10.27%,不适宜区有6.17%;研究区域内无草地不适宜区,适宜区有12.93%。本研究根据2020年研究区土地覆被现状与2010—2020年农用地转化等实际情况,验证上述评价结果是否合理,结果表明仅存在3.76%的耕地分布在耕地不适宜地区、林地不适宜区没有林地分布,农用地转入和转出也主要分布于一般适宜区和适宜区,基本上符合因地制宜发展,证实了评价指标体系及评价标准的合理性与可行性。因此,利用限制性因子法开展适宜性评价贴合实际,能够为未来农业生产空间布局提供支撑。