土地利用对水体营养物影响的研究进展

日益严重的水质污染威胁到人类健康与生存,水体富营养化是其中一大治理难题。流域土地利用深刻影响水体中的营养物,定量刻画两者关系,可有效指导土地利用优化以改善水体质量。在国内外研究的基础上,本文梳理了样地实验、统计分析、经验模型和机理模型等4类研究土地利用和水体营养物关系的方法,并分析了不同方法应用的优缺点。以往研究多侧重土地利用数量结构,对强度和空间分布的量化及其与水体营养物关系的模型构建等研究尚显不足,多从单一或部分信息进行松散研究,导致不同研究中土地利用对水体营养物的解释能力差异显著。本文着重综述土地利用类型、强度差异和空间分布等3个方面对水体营养物影响的研究进展,并阐述关于两者定量关系尺度效应的争议和不确定性。目前主要存在问题包括现有研究土地利用和水体营养物的关系手段不足、土地利用多组分信息和水体营养物关系规律不清和尺度效应不确定性等3方面。因此,本文以水体污染物的产生、迁移、转化等的生态水文过程为线索,提出土地利用多信息空间综合表达和量化研究框架作为核心突破口。应用该框架,未来围绕融合过程机理与经验统计的模型开发、富营养化过程关联的土地利用多信息综合量化和多尺度结构的构建等3个方面开展研究,旨在为丰富土地利用对水体营养物影响研究提供一定的参考价值。     

伊犁新垦区土壤盐分垂直分异特征研究

土壤盐分垂直分异特征的定量研究是农业生产、管理以及环境治理的重要内容。采用经典统计分析和层次聚类分析等方法,选择Pearson相关系数和欧氏距离作为聚类统计量,分析伊犁新垦区土壤剖面盐分的垂直分布特征。结果表明:伊犁新垦区土壤盐分存在很强的变异性,各层盐分的变异系数皆大于1,土壤剖面可分为表聚型盐分剖面、中聚型盐分剖面和底聚型盐分剖面等三种类型,根据盐分的数值大小,进一步可划分为非盐化土、表聚盐化土、中聚盐化土和底聚盐化土等四种类型,各占剖面总数的66%、5%、10%和19%。空间上伊犁新垦区土壤盐分垂直变化特征的差异性大,四种类型的盐化土皆有所分布,中聚盐化土和底聚盐化土分布的地区容易发生次生盐渍化,是农业生产和环境治理需要重点关注的区域。     

伊犁新垦区土壤有机质的克里金插值和条件模拟多尺度分析

克里金插值和条件模拟作为两种常用的空间变异近似和逼近方法,能否真实刻画要素的多尺度结构关系到相应结论的正确性.本文采用尺度方差分析方法,结合经典的半方差函数和Moran's I,以伊犁新垦区土壤有机质为例,对普通克里金插值(OK)和序贯高斯模拟(SGS)的结果进行多尺度分析.结果显示新垦区土壤有机质具有比较强的空间自相关性,10km、35 km和60 km左右为土壤有机质的特征尺度.在小尺度上,SGS对真实的空间数据尺度结构刻画都出现一定的偏差.在大尺度上,两者能够比较真实地反映数据的多尺度结构,可有效刻画35 km和60 km的特征尺度.     

喀斯特山地土地利用变化的垂直分布特征

喀斯特山区土地利用变化受复杂地形影响,以往大尺度研究皆是对整个研究区地形特征进行统计,局部土地利用变化空间特征和差异研究较少。本文以黔桂喀斯特山地为例,构建土地利用动态垂直梯度指数,刻画和揭示研究区土地利用变化的垂直分布特征。结果表明:1990—2010年,喀斯特山地土地利用的净变化面积较小,但各土地利用类型的相互转化剧烈。耕地被建设用地挤占,林地和草地又被开垦为耕地;生态恢复工程使得林地、草地和水域等明显增加。增加和减少的耕地在垂直分布上明显错位,减少耕地主要分布于低海拔(0~200m)和缓坡度(0?~5?)区域,而增加耕地主要位于高海拔(600~1 400 m)和陡坡(8?~25?)区域;增加和减少的林地和草地在分布上相互对应,分别在800~1 400 m和8?~25?出现峰值;水域和建设用地的增加多位于低海拔(0~800m)和缓坡度(0?~5?)区域。应用土地利用动态垂直梯度指数发现,尽管2000—2010年研究区新增建设用地集中在最低海拔和最缓坡度等级,但局部范围内新增建设用地趋近于相对更高海拔和陡坡区域分布。有限土地资源使得喀斯特山区有向高海拔、陡坡区域进行土地利用开发的趋势。土地利用动态垂直梯度指数,既可进一步支撑采用全局统计分析方法结论,也可分析和挖掘土地利用变化垂直分布特征的局部相对差异。     

贵州土地石漠化变化及社会经济活动的影响分析

分析石漠化与社会经济活动的关系及其动态变化,有利于石漠化状况的改善和治理。以往的驱动因子分析对社会经济因素的研究较少,本文以贵州省为研究区,以县域为研究单元,基于2000年和2011年两期石漠化影像,通过空间分析研究了贵州省2000—2011年的石漠化动态变化,并从人口因素、社会发展状况和经济水平、农业生产活动、地形坡度和生态工程建设等5个方面选取23个影响因子,对石漠化的驱动力进行分析。结果表明:1)2000—2011年贵州省石漠化的治理工作取得了一定的成效,石漠化面积总体减少,但中度和重度石漠化面积呈增加趋势,轻度以上石漠化的治理任务还很艰巨;2)23个影响因子与石漠化呈现不同程度的正负相关关系; 3)农业人口比重、农业总产值、人均粮食、人均耕地、耕地比重、15°～25°耕地(岩溶)比重和25°以上耕地(岩溶)比重均与石漠化呈显著正相关,其他因子均与石漠化呈显著负相关,其中农业活动对石漠化的影响最为显著,农业人口比重、农业总产值、人均耕地、15°～25°耕地比重、25°以上耕地比重、15°～25°岩溶比重和25°以上岩溶比重与石漠化的相关系数分别为0.473、0.425、0.291、0.288、0.430、0.338和0.334。研究社会经济活动对石漠化的影响可为石漠化治理提供借鉴和参考。