苏北典型乡村聚落的时空演变特征研究——以东海县为例

为探讨乡村聚落的时空演变特征,以江苏省东海县为研究对象,基于1990年、2000年、2010年和2020年研究区乡村聚落图斑数据,采用景观格局指数、标准差椭圆、核密度、可达性和空间自相关分析等方法,测度与评估研究区乡村聚落用地时空变化特征。结果表明：1)1990—2020年东海县乡村聚落总面积与平均面积呈逐年递增的趋势,伴随着聚落总面积的逐步增加,聚落斑块数量逐步减少;研究区乡村聚落先后经历了“点状增加-块状增加与减少并存-点、带式同步小幅增加”的过程。乡村聚落增减变化以点状变化和块状变化为主,其中块状变化主要分布于县城区和建制镇周围;2)东海县乡村聚落基本空间格局较为稳定,保持“西—东”方向分布。从方向上看,研究区1990—2020年乡村聚落重心经历了“东北—南向—东移”的方向转换过程;3)1990—2020年东海县乡村聚落变化由缓慢变化期到快速波动期再进入平稳发展期,整体呈协调发展态势;4)1990—2020年,东海县乡村聚落增减变化受到城镇、交通和水源可达性小于15 min的影响较大,随着乡村经济发展水平的提高,农村生活方式的现代化转变,乡村聚落更倾向于靠近城镇与交通干线扩展,临...     

都市郊区乡村聚落景观格局特征及影响因素分析

为探究大都市城郊乡村聚落景观空间格局特征及影响因素,该文应用景观格局指数分析了上海市青浦区乡村聚落景观空间格局特征,在此基础上,运用多元Logistic回归模型和因子分析法从地理空间和社会经济2个方面探讨了该区乡村聚落景观空间格局特征的影响因素。结果表明:青浦区乡村聚落景观空间格局呈现明显的东西分异特征,斑块规模东多西少,分布东密西疏,形态东部破碎西部规整;地理空间因素和社会经济因素是影响该区乡村聚落景观空间格局的主要驱动因素;地理空间差异是塑造该区乡村聚落景观空间基本格局的首要因素,其中耕作半径、到最近国道距离和到城市中心距离是规模分异的主要影响因素,到城市中心距离、到最近城镇中心距离和到最近主要河流距离是分布分异的主要影响因素,到最近国道距离、到最近高速公路距离和到最近省道距离是形态分异的主要影响因素;而社会投入和基础设施建设、乡村工业化和农村居民收入、农村剩余劳动力转移等社会经济因素加剧了乡村聚落景观空间的异质化、空心化和破碎化,深刻改变了乡村聚落景观空间格局的内在本质。研究结果可为大都市城郊区乡村景观保护规划和土地空间整治提供重要的理论依据。     

高集约化农区投入减量化与环境风险降低潜势的时空分异特征

该文应用氮足迹(nitrogen footprint,N footprint)、灰水足迹(grey water footprint,GWF)理论,以上海市青浦区为案例区,对集约农业土地利用系统的活性氮排放和非点源污染进行分析,运用非期望产出的SBM-Undesirable窗式分析模型,系统解析农业土地利用环境效率时空分异特征,综合评估农业土地利用系统投入减量化趋势与环境风险降低潜势。结果表明:1)在考虑活性氮排放和非点源污染约束下,2006-2013年青浦区农业土地利用环境效率相对较低,2006-2013年均值仅为0.669;2)2006-2013年青浦区年均劳动力、肥料和机械动力的潜在减量比例较高,8 a间潜在年均缩减总量分别为8 10~4人,4 501.59 t,27 928.44 k W;非点源污染灰水足迹的潜在减排比例高于污染氮足迹,潜在减排总量年均分别为52 046.88万m~3和381.04 t。花香桥街道具有最大的潜在投入减量化与环境风险降低比例。白鹤镇、练塘镇等具有较大的潜在缩减规模,应成为青浦区农业投入减量化和污染物减排总量控制的重点区域。该文评价结果可为制定农业可持续发展规划及农业产业政策提供参考。     

基于土地利用变化的连云港海岸带生态系统服务价值评估

基于连云港市1987年、1995年、2002年、2009年、2017年等5期Landsat影像,采用基于当量因子的生态系统服务价值评价方法和敏感性分析方法,分析连云港海岸带土地利用变化引起的生态系统服务价值变化。结果表明:(1)1987—2017年,连云港海岸带各地类面积整体上呈现"五减三增"的态势,即耕地、林地、水域、盐田和未利用地面积有所减少;滩涂、其他建设用地和住宅用地面积有所增加;(2)连云港海岸带土地利用生态系统服务总价值呈持续减少趋势,从1987年的87.59亿元减少到2017年的54.51亿元,减少33.08亿元;(3)在土地利用类型方面,除滩涂外,其他土地利用类型的生态系统服务价值变化趋势与研究区总价值变化趋势基本保持一致,在生态服务功能中,水文调节对海岸带生态系统服务价值贡献率最大,各时间段均超过70%;(4)敏感性分析结果表明,各土地利用类型的敏感性指数均小于1,表明生态系统服务总价值对价值系数缺乏弹性,研究结果可信。研究成果对于连云港海岸带土地的可持续利用具有重要的指导意义。     

江苏城市土地利用结构及其效率与城市化耦合协调性测度与评估

以江苏省13个地级市为研究区，综合运用信息熵、非期望产出的SBM窗式分析模型与因子分析法，测度城市土地利用结构的有序度、土地利用效率与城市化水平；在此基础上，运用耦合协调度模型，评估土地利用结构、效率与城市化水平耦合协调度的时空分异特征。结果表明:1)江苏城市土地利用结构、土地利用效率与城市化的耦合水平处于低水平耦合和拮抗阶段，协调水平以勉强协调类型为主；两者呈波动增长的趋势，提升潜力较大。2)江苏城市土地利用结构、土地利用效率与城市化的耦合协调度分布呈较大的空间分异特征，耦合度高及协调度高的区域主要集中于江苏南部地区；2006—2017年耦合度及协调度呈现逐渐增加的态势，空间演变特征明显。本研究可为江苏省制定城市可持续发展规划及城市产业政策提供参考。     

粤东海域表层沉积物中生物硅和有机质水平分布研究

为了了解粤东海域沉积物生源要素分布及其与海域环境的关系,于2006年7月至2007年11月采集了柘林湾外至南澳岛以及汕头港附近海域10个采样点的春、夏、秋、冬4个季度的表层沉积物样品,分析了沉积物中生物硅(BSi)与有机质(OM)的含量。结果表明,研究海域沉积物中BSi和OM含量的变化范围分别为0.20%~0.67%和2.31%~11.14%,平均含量分别为0.43%和8.06%,且季度差异不明显。线性回归结果表明,OM与BSi含量具有明显的正相关关系,说明硅藻是该海域有机质的重要来源。柘林湾外海域BSi含量明显较高,显示出该海域较高的硅藻生产力;而汕头港海域较高的陆源输入导致沉积物中OM含量明显较高。     

农地流转对洞庭湖区水稻产量与氮素污染的影响

该文通过构建ABM（agent-based model）与SFA（substance flow analysis）的耦合模型,模拟农地流转对水稻种植与氮素环境效应的影响,为决策者权衡粮食生产与环境风险两者之间的关系,制定合理的调控政策提供参考依据,并以洞庭湖双季水稻种植区大栗港镇为案例,对该耦合模型进行了实证研究。结果表明：1）随着农地的流转,耕地逐渐向规模种植农户转移,提高了双季稻种植比例和区域水稻总产量;2）因农地流转所致的作物种植制度的变化,导致氮素通过挥发、反硝化、径流以及淋失方式损失的环境输出量呈现先减少后增加的变化趋势,分别从2000年的286.5、77.3、46.4和100.0 t减少到2003年的252.2、67.0、40.4和86.5 t,再增加到2014年的324.03、82.6、49.4和107.2 t,此外,氨挥发是此区域氮素损失最主要的途径,而氮淋失是南方水稻田氮素进入水体中最主要的方式;3）随农地流转,农村土地规模化经营面积的扩大,在耕地地力等级较好的区域,其氮淋失量与氮盈余增长放缓,反而在耕地地力等级较差的区域,其氮淋失量与氮盈余量增加明显。     

农业土地利用系统氮足迹与灰水足迹综合评价

氮足迹和灰水足迹作为定量分析人类活动对活性氮排放及水资源影响的指标,为农业土地利用系统环境效应评价提供了新的理论与途径。该文在氮足迹和灰水足迹理论的基础上,构建了县域尺度农业土地利用系统氮足迹与灰水足迹理论分析框架,以湖南桃江县为研究区,计算了农业土地利用系统氮足迹与灰水足迹。结果表明:1)1980-2010年氮足迹与灰水足迹、单位土地利用面积氮足迹与灰水足迹均呈逐年增加的趋势。2010年氮足迹和灰水足迹分别是1980年的2.02倍和2.36倍,单位土地利用面积氮足迹和灰水足迹分别是1980年的2.00倍和2.31倍;2)1980-2010年输入氮足迹和污染氮足迹分别增长了102.54%、128.79%。2010年肥料氮投入占输入氮足迹的72.72%,污染氮足迹占总氮足迹的32.79%;3)1980-2010年,每年氮肥灰水足迹均高于磷肥灰水足迹。活性氮流失的增长造成的稀释水量增加是农业土地利用系统灰水足迹增长的关键因素。评价结果显示,桃江县农业土地利用系统在足迹总量与单位土地利用足迹对大气和水资源的负面影响正在持续上升。氮足迹与灰水足迹综合评价方法能有效地识别区域农业土地利用过程对环境的负面效应,研究成果为降低农业土地利用过程的环境风险、制定农业土地利用系统优化方案提供参考。     

基于灰水足迹的洞庭湖区粮食生产环境效应评价

灰水足迹从稀释水量的角度评价水污染的总体程度,直观反映了粮食生产对区域水环境的影响。为评估粮食生产对区域环境的负面影响,该文以洞庭湖粮食主产区35个县(市、区)为案例区,应用灰水足迹理论,分析了1994-2012年粮食生产灰水足迹的时空变化特征,以水环境压力(water environment pressure,WEP)和离散型灰色(discrete grey model)DGM(1,1)模型为支撑建立了多年平均径流量情景下粮食生产对水环境负面影响的评价方法,评价了2015年和2020年县域尺度粮食生产灰水足迹的环境效应。结果表明:1)1994-2012年洞庭湖区粮食生产部门灰水足迹为273.00~438.08亿m3,19a平均值为347.65亿m3。总体上,洞庭湖粮食生产部门灰水足迹经历了先下降后回升的过程;2)洞庭湖各县(市、区)粮食生产部门灰水足迹为1.19~23.61亿m3,粮食生产灰水足迹为1.06~5.58 m3/kg;3)未来几年洞庭湖区大多数县(市、区)粮食生产部门灰水足迹呈逐步增高的态势,2015年和2020年全区粮食生产部门灰水足迹总量分别达到431.16和498.54亿m3;4)在多年平均径流量情景下,洞庭湖区因粮食生产导致的水环境压力由1994-2012年均值0.60提高至2015年0.76和2020年0.87,该区域水环境受粮食生产的负面影响持续增强。该文评价结果可为制定农业可持续发展规划及农业产业政策提供参考。     

基于物质流分析的农业土地利用系统氮素效应分析——以湖南省桃江县为例

为系统分析和评价农业土地利用环境效应,了解农业系统中物质循环规律,提高物质利用效率,本文采用物质流分析方法,通过构建区域尺度农业土地利用系统的物质流分析框架和评价指标体系,以湖南省桃江县为案例区,综合评价了该区域农业土地利用系统中氮素利用效率及环境健康状况。结果表明:(1)1980—2013年,桃江县农业土地利用系统生产输入氮素量和环境输入氮素量显著增加,2013年比1980年分别增加了1.2倍和0.4倍;其中,生产输入方式是桃江县氮素输入总量的主要来源,占2013年总输入量的77%。(2)1980—2013年,桃江县氮素输出总量逐年波动增长,而产品输出氮素量却增加不多,但环境输出氮素量比1980年增长了1.4倍。(3)与此同时,桃江县农业土地利用系统氮肥投入强度逐年增长,至2013年其值达到328.4 kg·hm~(-2),超过了警戒值(250.0 kg·hm~(-2));此外,桃江县氮素物质利用效率逐年降低,物质生产效率还处于较低水平,还需进一步采取措施,调整农业结构,提高农产品附加值。(4)1980—2010年桃江县农业土地利用系统生态稳定性和环境健康质量逐年恶化,然而,在2010—2013年桃江县的环境健康质量有所好转,其氮素养分负荷由2010年的208.8 kg·hm~(-2)回落至2013年的154.1 kg·hm~(-2)。