基于USLE模型的滹沱河上游黄土区土壤侵蚀空间特征研究

滹沱河是山西省面积较大的支流之一,研究滹沱河上游的土壤侵蚀对于建立山西省生态修复体系具有重要意义。以忻州市滹沱河上游为研究区,以遥感影像数据、数字高程模型数据、降雨数据、土壤类型数据为基础,利用GIS、RS技术,结合美国通用水土流失方程(USLE)估算滹沱河上游流域的土壤侵蚀模数。结果表明：（1）2015年滹沱河上游的土壤平均侵蚀模数为2538.9 t/(km ²·a),整体属于中等侵蚀水平。土壤侵蚀类型主要为微度侵蚀、极强烈和剧烈侵蚀;（2）随着高程海拔的升高,土壤侵蚀强度加大,土壤侵蚀面积减少,高程与土壤侵蚀强度呈正相关关系,与侵蚀面积呈负相关关系。剧烈侵蚀在各个高程带均有分布,在[500,1000)高程带中,微度侵蚀的面积范围最大;（3）研究区在0—5°带的土壤侵蚀面积分布最大;（4）牧草地的土壤侵蚀分布范围最广,其次分别为耕地>林地>园地>城镇村及工矿用地>水域及水利设施用地>其他土地。研究结论可为政府制定土壤侵蚀治理的技术方法、治理方案以及治理工程类型、规模及布局等提出科学依据。     

新农村建设中环境公共物品的实证分析——以山西西北四县16个乡镇为例

2006年夏季对山西省西北4县的抽样调查,认为环境是农民最需要的公共物品,对农民支配自然界的两种模型进行了环境经济分析,最后提出了相关建议。     

基于遥感影像的露天煤矿区土地特征信息及分类研究

该研究利用Landsat TM数据，以安太堡大型露天煤矿为例，在对地物光谱特征深入分析的基础上，设计了大型露天矿区土地剧烈扰动下不同地物特征提取模型，提取了安太堡露天矿区植被高覆盖区、植被低覆盖区、剥离堆垫区、采煤运煤区及边坡区等不同地物信息。采用归一化植被指数(NDVI)提取植被低覆盖区与植被高覆盖区信息，采用(TM4-TM5)>0提取植被高覆盖区信息并与NDVI进行了比较，采用TM4<40提取采煤运煤区信息，采用TM4/TM7在0.99～1.01范围来提取边坡区信息, 并统计计算了各类地物所占面积和分布情况。对研究区TM影像进行主成分分析，剥离堆垫区、采煤运煤区和边坡区等反映矿区扰动特征的信息主要由第1主成分反映，植被低覆盖区和高覆盖区等反映矿区植被覆盖特征的信息主要由第2主成分反映，两个主成分的贡献率达到97.16％，并利用扰动特征和植被特征对研究区地物进行了分类。该技术与方法为露天矿地物变化动态监测以及土地复垦与生态重建均提供了准确数据支持。     

基于GIS技术的耕地土壤环境质量综合评价研究——以山西省永济市为例

以山西省永济市耕地为研究区域,通过收集整理土壤环境质量样点数据,运用GIS技术建立了土壤环境质量数据库,依据国家土壤环境质量评价标准进行分析评价,获得了永济市耕地土壤环境质量评价结果.土壤面源污染水、土综合评价结果表明:18个样点中有3个为无污染,11个为轻度污染,4个为中度污染.点源污染土壤综合评价结果表明:该区主要污染物为F、Cl、Pb、Cd、As及DDT.蔬菜地样点综合评价表明:大部分蔬菜生产符合绿色食品种植要求(NY/T391-2000)和无公害食品蔬菜地种植要求(NY5010-2001);在不符合要求的样点中,超标物主要是Cd、Pb、Hg、As及DDT.该研究为进一步加强土壤环境质量管理与修复决策奠定了基础.     

多尺度EGLSN的构建及耕地地力模拟研究

准确获得区域耕地地力是配方施肥的基础。本文依据景观生态学"过程、尺度与等级"原理,通过探索山西省耕地地力影响因素的等级与作用过程的控制范围,提出生态气候、地貌景观、利用措施、土壤条件、养分管理5个从大到小的不同尺度,构建了多尺度EGLSN(eco-climate,geomorphologic landscape,land usemeasure,soil condition,nutrient management)耕地地力模拟模型。根据山西省117个县(市、区)的土壤调查GPS采样点数据进行统计获得模型相关参数,应用多尺度EGLSN模型针对山西省北部的忻府区、中部的榆次区和南部的襄汾县3个典型区域,选择了积温、地形、地貌、平整措施等指标计算作物产量,进行耕地地力模拟。模拟结果误差检验表明,榆次区地貌景观尺度、利用措施尺度、土壤条件尺度、养分管理尺度模拟单产与土壤调查GPS点数据单产的标准根均方误差(NRMSE)依次为32%、27%、15%、4%,襄汾县4个尺度单产的NRMSE依次为35%、28%、13%、7%,忻府区4个尺度单产的NRMSE分别是31%、26%、14%、3%。忻府区、榆次区和襄汾县3个典型区域总产量相对生态气候尺度基准偏差的检验结果中,地貌景观尺度模拟精度分别为83%、80%和82%,利用措施尺度模拟精度为93%、90%和91%,土壤条件模拟精度分别是95%、95%和91%,养分管理尺度模拟精度依次达到96%、95%和93%。这一模拟方法适用于多尺度耕地地力模拟研究,可为大尺度耕地地力模拟及配方施肥提供借鉴。     

黄土高原小流域土地利用景观格局与土壤侵蚀风险评价??

地形是景观空间分布格局的重要影响因子,特别是在人为活动占优势的景观中地形条件成为大尺度景观空间分布格局的决定因素。以地处黄土高原、水土流失较为严重的山西省永和县岔口小流域为研究对象,利用SPOT遥感影像、1：1万地形图和土地利用现状等数据,通过对小流域的土地利用现状和DEM分析,得到各地形分级单元的土地利用景观指数,并对流域土壤侵蚀风险进行了评价研究。结果表明：研究区土地利用景观格局分布与高程、坡度和坡向有一定的相关性,岔口小流域整体土壤侵蚀风险处于中等较低的水平。     

植物生长条件下土壤水分与养分资源动态分布的模拟研究

借助根系功能-结构机理模型,在动态描述根系空间生长发育的基础上,采用根系空间吸水速率函数耦合三维土壤水动力学模型,描述根系吸收条件下土壤水分的时空分布;以根个体为中心,采用扩散方式,描述了由于根系吸收土壤中磷元素而引起的土壤中有效磷分布的动态变化。通过小麦苗期根系结构与生物量的动态观测试验,获取了根系生长参数,利用文献资料获取了土壤水分运移参数、土壤有效磷扩散参数。在设定的灌溉与蒸散情景下,模拟了根长密度与根系吸收速率在三维空间的动态分布、根系吸水条件下土壤水分三维时空变化以及根系吸收磷元素的条件下土壤中有效磷的亏缺区域变化过程。模拟结果显示,根系-土壤系统能够实时地模拟根系生长下土壤环境资源的动态变化。     

基于资源环境承载力约束的多目标协同国土空间优化 ——以晋中市为例

基于资源环境承载力评价,识别短板要素,确定最大承载规模,进行国土空间优化布局。运用加权求和模型进行晋中市资源环境承载力评价,并测算出短板要素约束下的承载规模,利用耦合多目标遗传算法和FLUS模型得到生态保护、粮食安全、经济增长和均衡发展4个情景下的土地利用类型数量结构和最优情景下的空间布局。结果表明,各类空间的本底资源环境承载力和现状资源环境承载力均受水资源限制,水资源短缺是未来影响晋中市可持续发展的瓶颈;水资源约束条件下的可承载城镇建设用地面积为343.35 km²,农村建设用地面积为746.17 km²,耕地面积为3 683.50 km²。建设用地面积存在不同程度的超载。基于多目标遗传算法得到4种情景下的优化方案,对比分析发现均衡发展情景下的生态效益达252.43亿元,经济效益达13 650.17亿元,综合效益优于另外3种情景。     

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。     

山西省不同行业工业用地利用效益评价研究

对山西省不同工业行业的土地利用效益及其优化路径进行比较分析,为山西省工业产业转型发展提供参考依据。基于山西省530个工业企业用地情况的调查数据,将其归类为10个行业,采用数据包络分析(DEA)法对该10个工业行业的用地利用效益进行评价,并用决策单元在相对有效面上的投影对土地利用效益进行优化。结果表明:山西省不同行业工业用地利用效益差异较大,煤炭和冶金行业的相对综合效益为1,食品、电力、化工、医药和机械行业的相对综合效益为0.68~0.92,建材、电子和纺织行业的相对综合效益为0.25~0.50。其中,煤炭、冶金、机械、电子和纺织行业相对技术效益最大,煤炭和冶金行业的相对规模效益最大。山西省煤炭和冶金行业相对综合效益、技术效益和规模效益均最高,反映出山西省以资源为依托的资源型产业特征,应鼓励食品、电力、化工、医药和机械等具有较好基础的行业的发展,扶持建材、电子和纺织等具有较大发展空间的行业的发展,推动山西省国家资源型经济转型综合配套改革试验方案的实施。