基于能值分析的农业土地利用强度

随着城市扩张和人口的剧增,区域土地利用格局变化对农业系统产生影响,需要以一个共同基准对农业土地利用强度进行量化。该研究以北京远郊区县为例,将各种形式的社会经济数据用转换因子（能值转换率）转换到太阳能值,通过主成分分析（PCA）和聚类方法来识别研究区的农业土地利用强度的特征和分类。提取了4个农业投入强度分量和6个产出强度分量,并分别综合成投入强度指数和产出强度指数。通过K-means聚类将农业强度分成6类,其中低投入中产出、低投入低产出类型分别占研究区的34%和27%。研究结果表明,PCA为区域农业土地利用强度的总体评价提供了有效的指标,并且能值方法可以将分析数据统一到一个共同的标准,使得本研究的结果更具有可解释性。     

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.     

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。     

北京市耕作土壤重金属统计分布复杂性特征初步研究

为了深入探讨重金属空间分布,用频率分布、双峰拟合和分离的方法研究了北京市耕作土壤重金属Cu、As、Cd、Pb的统计分布特征。结果表明,4种重金属都呈明显的双峰分布,可以用双高斯密度函数很好地拟合经对数变化的实际测量数据,证明北京市耕作土壤中重金属Cu、As、Cd、Pb都包括2个相对独立的对数正态分布总体。根据拟合频率密度函数求得的重金属Cu、As、Cd、Pb的2个子总体的几何均值分别为：(23.35±6.39) mg/kg和(95.84±38.73) mg/kg、(9.35±2.20) mg/kg和(23.67±6.16) mg/kg、(0.1208±0.0334) mg/kg和(0.3548±0.2344) mg/kg、(20.07±6.07) mg/kg和(82.55±39.33) mg/kg,都表现为明显的低值组和高值组。从统计学的角度,可以解释重金属含量呈双峰分布的原因,但从其空间分布上来看,双峰的成因较为复杂。     

北京耕地土壤重金属空间自回归模型及影响因素

为了揭示土壤重金属含量与其影响因素间的作用关系,为土壤重金属的污染控制和治理提供参考,该研究以北京市耕作土壤重金属元素为例,采用传统线性回归模型和空间自回归模型分析和比较了土壤重金属含量及其影响因素间的相关关系。结果表明：Cr、Ni、Zn、Hg空间自回归模型的拟合度较传统线性回归模型好,并且残差的空间自相关性消失。因此,空间自回归模型能够很好地解释重金属含量与其影响因素间的相关关系。结果表明：Cr、Ni含量的影响因素主要为土壤母质和土地利用强度,Zn、Hg含量的主要影响因素为道路、工矿企业和土壤母质。     

北京耕作土壤重金属多尺度空间结构

为了有效揭示土壤重金属的空间分布特征,为土壤环境质量评价提供科学依据,该研究以北京市耕作土壤中重金属为例,通过地统计学方法分析了重金属空间结构的尺度效应。研究结果表明：土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间结构性对空间尺度有明显的依赖,理论半方差函数的最优性检验进一步表明多尺度套合模型能充分地挖掘和利用土壤重金属Cr、Ni、Zn和Hg的空间变异结构,并且采用多尺度套合模型法对重金属Cr、Ni、Zn和Hg进行克里格插值,其插值效果明显优于单一尺度下的普通克里格插值。因此,多尺度套合模型法能有效地揭示耕作土壤中重金属的空间分布特征。     

基于GIS下的北京市板栗土地适宜性评价

在地理信息系统（GIS）的支持下，根据板栗生长的土地利用要求，结合北京市的气候、土壤、地质地貌等资源数据库，选择9个评价因子并确定其权重，然后采用加权指数求和法评价模型，获得北京市板栗的一、二级种植适宜面积共计278150．9hm^2，占北京市农用地面积的21．8％。     

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、Ph、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、0．125mg·kg^-1,比相应的背景值高79．9％、17．4％、13．8％、28．9％、5．0％;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19．04mg·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、Ph、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。