长江三角洲地区土地利用方式变化的特征及其过程

As one of the developing countries China has an arable land per capita far below the world‘s average level.With a high-density population an the quick development of economy and urbaniztion,the Yangtze River Delta shows the typical characteristics of land use in developed regions of China,which are:high land reclamation rate and low arable land per capita;intensive land use and high output value;and rapid increasing of construction land area and fast diminishing of arable land.The analysis indicates that the process of the arable land changes in the Yangtze River Delta could be divided into four different change stages over the past 50 years.     

Surface water quality of factory-based and vegetable-based peri-urban areas in the Yangtze River Delta region,China

Detailed surveys of surface water in two contrasting peri-urban areas in the Yangtze River Delta region of China were conducted to determine the distribution of heavy metals, nitrogen (N) and phosphorus (P) as well as the speciation of N and P. A factory-based (FB) area was compared with a vegetable-based (VB) area during the dry season. The concentrations of heavy metals in the surface water in the FB area were higher than those in the VB area, suggesting modest contamination of surface water with Zn, Cu, Cr and Pb but not Cd, from discharge of factory effluent in the FB area but not the VB area. Although total N (TN) and total P (TP) levels in the surface water were high in both areas, the surface water in the VB area had significantly higher levels of nitrate N (NO₃–N), organic N (ON) and TN than those in the FB area. In both areas, the levels of water-soluble P (WP), organic P (OP) and TP were high in the river water that received municipal wastewater. The distribution of N and P species throughout the surface water system indicated that the NO₃–N and ON mainly came from vegetable fields, while ammonium N (NH₄–N), WP and OP were mainly from municipal wastewater. Treatment of municipal wastewater prior to discharge to reduce N and P by purification is recommended together with research and extension to develop more efficient use of N and P fertilizer by vegetable farmers.     

长江三角洲地区城市污泥中苯并[a]芘和菲的初步研究

To evaluate the contaminated conditions of benzo[a]pyrene (B[a]P) and phenanthrene (PA) in sludge and to ascertain whether B[a]P limit for land application of sludge exists, the contents of B[a]P and PA in 46 sludge samples from 15 cities in the Yangtze River Delta area of China were determined using high performance liquid chromatography (HPLC) coupled with a fluorescence detector after ultrasonic extraction and silica gel cleanup. B[a]P contents ranged from non-detectable to 1.693 mg kg^-1 dry weight (DW), averaged 0.402 mg kg^-1 DW, and were < 1.0 mg kg^-1 DW in most of the sludge samples. PA was found in all the sludge samples analyzed; its contents ranged between 0.028 and 1.355 mg kg^-1 DW, with an average value of 0.298 mg kg^-1 DW. Most of the sludge samples contained < 0.5 mg kg^-1 DW PA. All 46 municipal sludge samples analyzed in this study showed B[a]P contents < 3.0 mg kg^-1 DW, which is the limit value for sludge applied to agricultural lands in China. The contents and distributions of B[a]P and PA in municipal sludge were related to sludge types, sources and treatment technologies, along with the physical and chemical properties of these pollutants.     

长江三角洲地区地表水污染的模式与对策

On the basis of field investigations, observations and experimental data combined with environmental monitoring information, the status and the spatial and temporal patterns of surface water pollution over thepast ten years in the Yangtze River Delta have been assessed. The water quality of large rivers is still verygood but most of the medium-sized and small rivers have been very seriously polluted. The appearance of black and odorous conditions in rivers in the urban areas has increased due to serious pollution by organic matter with consequent high oxygen demand. Annual increases in N and P concentrations in lakes haveaccelerated eutrophication. The water quality of rivers in small towns is rapidly deteriorating. The mainsources of surface water pollution include industrial and domestic sewage, animal manures, chemical fertilizersin farmland, and polluted sediments in rivers and lakes.Counter measures against these sources of pollution are presented. Regional laws and regulations for protection of surface waters and their enforcement are urgently required. A regional water environmental management agency should be established. The construction of sewage treatment plants of varying capacity must be accelerated to increase the proportion of sewage treated and to improve the quality of treated effluent. Animal wastes must be recycled effectively and efficiently, and the application rates of fertilizers and manures must be balanced with crop nutrient requirements to prevent diffuse pollution from agriculture. The comprehensive rehabilitation of medium-sized and small rivers should be intensified, and the delimitation and protection of the areas used as sources of drinking water should be strengthened.     

Desertification problems in the Yangtze River source area,China

Desertification in the source area of Yangtze River is discussed in the paper. Under the conditions of the cold climate and permafrost, the freeze–thaw processes have significant effects on the different kinds of desertification. The classification, distribution, development, formation and control measurements of desertification in the source area are in particular compared with other desertified regions in east China. Furthermore, suggestions for desertification research and control in the source area are put forward. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

长江三角洲地区典型土壤对铅的吸附及其与有机质、pH和温度的关系

采用批平衡方法实验研究了长江三角洲地区4种典型土壤对Pb的吸附、解吸行为及有机质和温度对Pb吸附的影响,并运用热力学参数K°、ΔG°、ΔH°和ΔS°解释了土壤Pb的吸附机理。结果表明,在本实验条件下,Pb在土壤上的吸附过程表现出明显的非线性,符合Freundlich模型。土壤Pb吸附Kf值大小为:滩潮土(石质淡色潮湿雏形土)(3816dm3kg-1)>乌黄土(底潜铁聚水耕人为土)(1984dm3kg-1)>青紫泥(普通潜育水耕人为土)(1030dm3kg-1)>黄泥砂土(铁聚潜育水耕人为土)(348dm3kg-1)。去除有机质后的土壤对Pb的吸附量降低,解吸率升高。吸附反应热力学表明,K°和ΔS°随温度升高而增大,ΔG°随温度升高而降低。ΔG°为负值,表明Pb吸附反应为自发反应,ΔH°为正值表明土壤Pb吸附为吸热反应。乌黄土、青紫泥和滩潮土对铅吸附的主要作用力为化学键力,黄泥砂土为范德华力和偶极间力。Pb在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象。pH、碳酸钙含量和平衡浓度越高,滞后系数越大,这可能与在高pH和高碳酸钙含量时,Pb与土壤形成难解吸内圈配位物有关。     

长三角地区景观生态风险时空演变评估

[目的]分析景观生态风险的发生机制,改善风险评估框架进而评估长三角地区各类景观生态风险,为长三角地区生态风险管控和生态文明建设提供参考。[方法]基于适应性循环理论“潜力-连通性-恢复力”三维视角构建生态受损概率指标体系,以生态系统服务为评价终点,从生态系统服务和生态受损概率两方面综合评估了长三角地区2000年、2010年、2020年景观生态风险,并判定研究区所处的风险适应性阶段。[结果](1)长三角地区生态系统服务指数总体表现为升高趋势,并呈现南高北低的空间格局;(2)生态受损概率呈现南低北高、西低东高的空间特征,时序变化特征为围绕城市建成区先扩展后收缩;(3)景观生态风险总体较低,中低风险区域占大比例,高风险区集中在城市建成区周围,部分快速发展城市的生态风险值逐渐升高;(4)从适应性循环阶段来看,长三角地区部分地区已开始从快速发展向稳定可持续发展转变,处于开发阶段的区域减少,处于释放阶段的区域增加。[结论]适应性循环理论能够阐明生态本底、景观格局和动态过程之间的关系及其对景观生态风险的作用机制,可以较好地融入生态风险预测框架,提高景观生态风险预测的有效性、准确性。     

长江三角洲农灌区沉积物中重金属的污染特征及生态评价

根据地质背景和人类活动方式,将整个长江三角洲地区划分为3个区域,探讨其区域特征和污染水平。利用多元统计学方法,分析不同区域重金属分布及污染特征;应用主成分分析,剖析了引起污染差异的原因;运用综合生态风险评价方法,探讨了沉积物的生态风险。结果表明,重金属的分布和区域特征既有相似性又存在差异：元素的富集程度以浙江区较高,太湖平原较低;浙江区不同元素变化最大,而太湖流域元素的变化则较为均匀。主成分分析表明,不同区域重金属的主要来源有所不同：长江两岸的Hg、Cu、Pb、As污染严重,与城市污水的排放和农业化肥的利用关系密切;太湖流域的主成分因子出现Zn、Cr、Cu组合,体现出电镀、化工行业污染排放的特征;浙江区主成分因子复杂,反映污染物质的多来源。采用Hakanson潜在生态风险指数法对沉积物中重金属进行风险评价,其单因子生态危害程度为Cd〉Hg〉Pb〉As〉Cu〉Zn〉Cr,综合潜在生态风险指数表明,长江三角洲农灌区的污染总体轻微,浙江区北部污染达到中等。     

长三角地区景观生态风险与人类活动强度的响应及其时空关联

人类活动是诱发区域生态风险的重要因素,但生态风险与人类活动在不同尺度下的表征效果不一,响应程度不同,从多尺度科学地研究区域景观生态风险与人类活动强度的关联特征对于协调区域人地关系地域系统矛盾,推动地区可持续发展具有重要意义。该研究以长三角地区为研究对象,基于1990—2020年4期土地利用、夜间灯光、人口空间分布数据,建立市域、县域、格网三级尺度,构建景观生态风险及人类活动强度评估模型,刻画不同尺度下二者的时空响应特征,并基于Copula函数、双变量空间自相关及耦合协调度模型,揭示景观生态风险与人类活动强度的时空关联性。结果表明：1)1990—2020年间不同尺度下长三角地区景观生态风险均呈现北高南低的空间分布格局,且高风险地区持续减少,低风险区均呈增加趋势,其中市域尺度下高风险地区的减势最明显,而县域尺度下,低及中低风险区总体增势最为显著;2)1990—2020年间不同尺度下长三角地区人类活动强度均呈现东北高西南低的空间分布格局且高强度区域均呈现显著上升趋势,而低强度区域均明显下降,其中格网尺度下高强度区域增幅最大,达13.42个百分点,市域尺度下低强度区域的减幅最为明显,达9.76...     

长江三角洲绰墩遗址古水稻土孢粉和植硅体分析

A number of paddy fields pertaining to the Majiabang Cultures （5500-3800 years BC） were discovered during the archaeological excavations that were carried out since 1998 at the Chuodun site in the Yangtze River Delta. The pollen and phytolith analyses of two soil profiles from the northeastern part of this site were carried out to trace the agricultural practices of the Neolithic period. The phytolith results showed that rice domestication in the Yangtze River Delta could be traced back to as early as the Majiabang Culture. The pollen assemblage also revealed low levels of aquatic species, similar to that in modern paddy fields. This finding suggested that humans might have removed weeds for rice cultivation during the Neolithic period. Thus, pollen analysis in association with phytolith analysis was a promising method for identifying ancient paddy fields.     

长三角乡村多功能时空演化特征与驱动机制

乡村多功能是乡村地域系统发展的重要特征,有效识别其时空格局特征与驱动机制,是促进乡村振兴发展的重要依据。该研究以长三角作为典型研究案例区,在界定乡村多功能内涵特征基础上,构建出乡村多功能评价指标体系,运用熵权TOPSIS法定量测度2000－2020年长三角乡村多功能水平;综合GIS空间分析、空间自相关模型及地理探测器模型等对研究期间长三角乡村多功能时空演化及驱动机制进行初探。结果表明：1）2000年以来长三角乡村多功能水平呈现提升态势,并表现出“南高北低”区域差异特征;分项功能水平差异表现为乡村生产功能>乡村生活功能>乡村生态功能。2）研究期间长三角乡村多功能全局上表现出显著的正自相关;局部上,长三角乡村生产功能H(High)-H(High)型主要集聚在皖北地区,乡村生活功能H-H型主要集聚在苏南地区,而乡村生态功能H-H型主要分布在浙西南地区。3）长三角乡村多功能形成和演化受到自然地理环境和经济社会发展因素综合影响,其中地区经济实力、城镇化水平及固定资产投资是影响长三角乡村多功能演化的主导因子,且与其他因子交互驱动力强于单因子作用,交互作用能够增强对长三角乡村多功能时空演化的解释。4）从乡村地域主导功能视角出发,结合各地域类型功能现状、资源环境特征及区域发展背景,因地制宜采取差异化的长三角乡村地域功能优化策略。研究结果可为长三角乡村地域功能定位和发展方向提供科学依据。     

基于气象因子的长三角地区农田站点土壤水分时间序列预测

以长三角3省1市为研究区,旨在构建长三角地区土壤水分长时间序列,为农业生产和遥感算法提供数据支撑。研究基于空间匹配的站点土壤水分数据和气象数据,利用主成分分析得到4个有效主成分作为线性回归和BP神经网络模型的输入因子,建立土壤水分与气象因子间的定量关系,并评估所构建模型的精度。结果表明,基于全部站点数据建立的单一BP神经网络模型优于单一线性回归模型。单一线性回归模型的R 2=0.34,RMSE=0.046 m³/m³,MAE=3.67%;而单一BP神经网络模型的训练、验证和测试3个数据集的R 2均在0.64以上,RMSE<0.043 m³/m³,MAE低于3.4%。根据逐个站点分别构建分站点的BP神经网络模型,其总体精度高于基于全部站点数据构建的单一BP神经网络模型。分站点构建的BP神经网络模型的总体精度方面,3个数据集的R 2均值在0.75以上,RMSE<0.039 m³/m³,MAE低于3%。通过对逐个站点分别构建BP神经网络模型,获得了精度较高、较稳定的土壤水分拟合结果。     

长三角沿海地区土地承载力测度与耦合分析

客观准确把握长三角沿海地区土地承载力发展状态及其区际演化差异,是开展土地资源优化配置与可持续发展的基础。该研究从支撑方-施压方维度构建了沿海地区土地承载力评价指标体系,借助遥感影像解译数据与社会经济统计数据,运用熵值法、耦合协调分析法及土地承载力指数法,对2000、2010及2018年长三角11个沿海地区的土地承载力时空分异特征及支撑-施压耦合协调关系进行了综合研究,结果表明:1)长三角沿海区域各年份综合施压力均高于支撑力,始终处于超载状态,且支撑力指数与施压力指数分别呈现波动式上升、波动式下降趋势;2)在各时期共计33个沿海地区样本中,有9个区域土地承载力指数大于1,沿海地区盈余状态占比27.3%。其中,上海市和杭州市在各时期的支撑力与施压力水平均未发生变化,其余地区在支撑力与施压力水平上则呈现出等级的持续上升、持续下降或升降交替变化趋势;3)长三角沿海地区耦合度介于0.9~1.0之间的区域占比为97%,其均处于协调耦合期;土地支撑-施压协调度涵盖中度失调型、基本协调型、中度协调型、高度协调型4种类型,其中,江苏省以中度失调型居多,浙江省以基本协调型居多,形成"北低南高"的空间格局,并呈现由南北两侧逐渐向上海市进行高值汇聚的态势;4)长三角沿海区域整体承载力水平始终处于超载但超载程度趋于减弱,且各时期均存在土地超载与盈余并存的区域发展状态;空间上呈现出江苏省"南北超载中部盈余"、上海市"全域盈余"以及浙江省"北部盈余南部超载"的格局特征。     

基于土地利用变化的黄河三角洲生态服务价值损益分析

综合利用遥感和地理信息系统技术,对黄河三角洲1992－2005年间的土地利用变化进行解译判读,构建区域生态系统服务价值评价模型,对生态系统服务价值进行系统核算,量化土地利用变化对黄河三角洲生态系统服务价值的影响。结果表明：黄河三角洲区域生态系统服务价值在1992、1996、2001和2005年分别为48.75×108、49.75×108、58.18×108和 49.22×108元。滩涂地、灌草地和水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的3种土地利用类型,占到总生态系统服务价值的80%以上。利用马尔柯夫过程对2010年的土地利用构成和生态系统服务价值进行预测,2010年区域生态系统服务价值将减少为47.77×108元。如果考虑海岸线蚀退的趋势,区域生态系统服务价值将会进一步减少。     

长三角城市群碳排放绩效与土地利用强度时空格局及协调发展特征

科学探索城市碳排放绩效与土地利用的协调发展特征,是在基础层面推动碳中和目标实现的必经之路。该研究在分析碳排放绩效与土地利用强度协调发展机理的基础上,以长三角城市群为例,利用超效率slacks-based measure（SBM）模型测度2003—2018年各市碳排放绩效,基于连续土地利用数据评估各市土地利用强度,并分析其时空演变格局;借助协调度模型揭示碳排放绩效与土地利用强度的协调发展特征与动态演化趋势。研究结果表明：1）长三角城市群碳排放绩效在时空上均呈现两阶段变化,2003－2013年区域碳排放绩效均值由0.63逐渐上升至0.77,高值区集中在浙江、江苏沿海地区,低值区零散分布在淮安、连云港,淮南等地。2013－2018年区域碳排放绩效均值小幅下降至0.68,高值区城市数量有所减少。2）区域土地利用强度均值由349.74逐渐上升至356.63,低值区主要集中在研究区南部的浙江部分城市,高值区主要分布在研究区北部,以江苏徐州、安徽淮北、毫州为代表。3）碳排放绩效与土地利用强度的协调度在16 a间波动上升,低值区主要分布在研究区西南部的浙江、安徽部分城市,高值区集中在江苏沿海城市如盐城、南通等以及上海市。长三角城市群在2003－2007年虽处于磨合过渡阶段,但年均增速较快,在2008－2018年逐渐迈入协调发展阶段,但受多种因素影响,增速有所减缓,区域土地利用低碳调整进入平台期。长三角城市群各市应根据其所属的协调发展类型,将土地利用强度与碳排放绩效的协调发展机制纳入土地利用规划范畴以实现城市低碳发展目标。     

主体功能区视角下长三角地区国土空间格局时空演变及其碳排放效应分析

基于主体功能区视角分析国土空间格局演变特征及其碳排放效应可为完善主体功能区制度和推动国土空间绿色低碳利用提供依据。该研究利用2000—2020年土地利用数据分析长三角地区主体功能区划实施前后国土空间格局时空演变规律,结合碳排放数据以及贡献率分析测度了国土空间转移导致的碳排放效应。结果表明：1)长三角地区城镇空间和生态空间持续增加、农业空间减少,主体功能区实施后国土空间变幅趋缓;2)各主体功能区内国土空间变化量的增减关系表现为负相关关系,空间上存在显著的异质性;3)研究期内长三角地区净碳排放量(以C计)减少了14 956.57 kg/(m²·a),空间异质性特征显著,且主体功能区规划实施后栅格尺度上由碳排放转为碳汇的数量增多;4)农业生产空间转为林地生态空间以及农业生活空间转为农业生产空间是导致净碳排放量减少的主要原因,而农业空间转为城镇空间则是导致各主体功能区碳排放量增加的原因,主体功能区规划实施后造成碳排放量变化的国土空间类型趋于多样化。主体功能区规划的实施有助于国土空间减碳增汇,未来应进一步完善主体功能区制度,因地制宜编制低碳导向型国土空间规划。     

1990-2015年长三角城市群土地利用转型与生态系统服务功能变化

基于1990—2015年多时序土地利用现状遥感监测数据,分析了长三角城市群土地利用转型过程及其引起的生态系统服务功能变化。结果表明:1990—2015年,耕地、林地和草地面积显著减少,建设用地、水域和未利用地面积显著增加;耕地—建设用地、耕地—林地之间的相互转化是长三角城市群土地利用转型主要模式;生态系统服务价值空间上呈现南高北低分布格局,时间上从1990年的1 717.01亿元减少到2015年的1 682.67亿元;在生态系统二级服务功能中,水文调节功能、美学景观功能持续增强,其他二级服务功能有所减弱;森林、农田、水体生态系统对各单项生态服务价值贡献较大;以耕地—建设用地、林地—耕地为主的土地利用转型模式是引起生态系统服务功能变化的主要动力。     

珠江三角洲河网区水体及鱼体内重金属含量分析与评价

采用原子吸收及原子荧光法,对珠江三角洲河网区水体及鱼体中重金属Cr、Cu、Pb、Fe、Zn、Mn、Ni、Cd、As和Hg含量进行了检测,并以国家地表水环境质量标准（Ⅲ类）及水产品中有毒有害物质限量进行了评价。结果表明,水体中Cr、Pb和Hg为主要污染元素,超标率分别为22.2%、11.1%和5.6%,水体中不同季节Pb和Cr含量变化基本特征为丰水期〉平水期〉枯水期,河网不同江段变化特征不同,这与重金属在水体中的存在形态及受水动力条件影响有关;鱼体中残留的重金属元素有Cr、Pb和As,超标率分别为36.7%、27.1%和6.3%,超标鱼类主要分布于肇庆-富湾及大塘-三水江段。不同鱼类重金属元素残留特征为底层鱼大于中上层鱼,肉食性鱼大于植食性鱼和杂食性鱼。Pb和Cr为珠江三角洲河网区水体及鱼体中重金属污染的主要元素。     

山东中部全新世环境演变与人类文化发展

全新世环境演变及其气候事件对古文化发展的影响是目前环境考古研究的热点。根据山东中部龙山镇山城村全新世黄土-古土壤及埋藏文化层的关系,利用色度、磁化率、粒度、碳酸钙含量等气候替代指标,揭示了全新世气候演变,早期(11500 a B.P.～8500 a B.P.)变暖,中期暖湿(8500 a B.P.～3100 a B.P.)和后期(3100 a B.P.以来)逐渐转凉,其中大暖期记录了3次气候寒冷事件。通过分析全新世气候阶段性、气候事件与古文化时空的耦合关系发现:在全新世最为暖湿的阶段(8500 aB.P.～4000 a B.P.),依次发展了后李文化、北辛文化、大汶口文化和龙山文化。其中,8200 a B.P.、5500 a B.P.气候事件没有对文化发展产生明显负面影响,反而对文化发展起了一定催化剂的作用。4000 a B.P.气候事件在剖面中表现明显,来自北部、东北部的大量风沙使淄博、潍坊等地龙山人的生存环境急剧恶化,进而使喜暖湿的稻作农业受到极大摧毁,人地资源矛盾突出,导致优秀的龙山文化被古朴的岳石文化所取代。     

黄河三角洲自然保护区植被与土壤C、N、P化学计量特征

为阐明黄河三角洲自然保护区生态系统的元素含量水平和化学计量特征并判断该区域植被生长的限制因子,选择保护区5种典型植物群落翅碱蓬、碱蓬、芦苇、柽柳和白茅为研究对象,测定植物不同器官和土壤剖面中有机碳、全氮、全磷含量,分析保护区植物群落与土壤的C、N、P化学计量特征。结果显示:5种群落中典型植物各器官C和P含量规律大体一致,除白茅和柽柳外,均表现为叶根茎,白茅茎的C和P含量高于根。不同植物器官N含量则表现出一致的变化规律,均为叶茎根。各植被类型叶片N∶P值均小于12,且与根系的N∶P值接近。土壤C、N含量的平均值分别为4.78 g?kg~(-1)、0.32 g?kg~(-1),均低于全国水平。P含量的平均值为0.53 g?kg~(-1),略低于全国水平。不同土层之间土壤元素含量差异不显著。不同群落土壤C∶N∶P值不同,同一群落不同土层的土壤C∶N∶P值变异性较小。植物叶片C、N、P含量以及C∶N、C∶P与0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层土壤C、N含量之间均存在显著的相关关系(P0.05)。以上结果表明,黄河三角洲自然保护区不同土层土壤C、N、P含量相对稳定,总体低于全国水平,土壤N的匮乏引起了C∶N和C∶P值的变化。植物叶片和根系的C∶P值接近,说明生态系统元素循环相对稳定,同时叶片N∶P值小于12,进一步说明土壤中N的匮乏使其成为植物生长的限制因子。