基于MAUP下川滇生态屏障区生态系统服务价值多尺度空间分异及地理探测响应

为探析生态系统服务价值(ESV)在可塑性面积问题(MAUP)下的分区效应,以川滇生态屏障区为例,基于2018年土地利用数据,划分格网、行政区和流域3类不同尺度类型9级评价单元,运用空间自相关分析、地理探测器等方法探究了ESV多尺度空间分异特征及地理探测响应。结果表明：川滇生态屏障区2018年ESV为7 945.81亿元,以林地和草地的贡献最为突出;3类尺度下ESV空间分布具有明显的分区效应,大体呈现出评价单元尺度类间差异性大,类内差异性小的空间分异特征,同时其空间集聚效应及冷热点区空间分布随着评价单元尺度划分大小的不同而差异显著;通过对比分析,将格网尺度与行政区尺度结合分析,可作为大区域生态功能区ESV综合评价的尺度参考;自然因素及社会经济因素的交互协同增强效应共同影响了川滇生态屏障区ESV分异效果,不同尺度下,因子解释力大小不同。综上,评价单元划分的不同会影响评价结果的准确性,结合具体研究需求开展多尺度评价成为未来ESV科学量化的前提条件。     

省域尺度耕地产能空间分异规律及其影响因子

耕地产能核算是耕地分等的深化和延续,对于落实严格保护耕地的战略目标具有重要意义。基于耕地分等成果,该文采用耕地分等与农业统计结合的产能核算方法,对江苏省耕地产能进行了核算,分析了江苏省省域尺度下耕地产能的空间格局及其分异规律,并探讨了各因素指标区耕地产能的主导影响因子。结果表明：江苏省不同层次耕地产能总产分异规律基本一致, 总产大小表现出苏北＞苏中＞苏南的格局,这主要受耕地面积分布格局的影响,因此,耕地面积是粮食安全的重要保证,合理开发耕地后备资源是未来挖掘耕地产能的一个重要途径;从耕地单产分异规律来看,理论单产与可实现单产的空间分异规律基本一致,表现出南北高,中间低的分布格局,耕地实际单产的分布格局较为复杂,呈现出岛状分布的特点,高值岛出现在里下河平原区;有机质、农业灌排条件和利用系数是影响省域尺度耕地单产的主导因子。通过分析,全面掌握了江苏省耕地产能的空间分异状况,为区域性土地资源宏观调控与调整提供依据;同时,各指标区尺度的主导因子有所差异,今后可根据不同指标区的主导影响因子,采取针对措施,以有效提高各指标区的耕地产能。     

基于地质尺度的贵州省区域水土流失特征分析

山区区域水土流失的空间分布特征很大程度上受地质尺度的控制。从贵州省特殊的地质条件出发,分析了全省水土流失的空间分异规律,对各区水土流失特征进行了详细的阐述。研究结论将为贵州省宏观水土流失治理、水土保持规划及生态环境建设提供一定的科学依据。同时为区域水土流失研究提供一种思路。     

半干旱区土壤有机碳空间变异及其影响因素的多尺度相关分析

为准确评价土壤有机碳的尺度效应,分析其多尺度的变异特征并找到控制土壤有机碳空间分布的主导因素,选取内蒙古赤峰市敖汉旗为研究区,以实地调查数据为基础,对研究区进行多尺度采样,采用经典统计学与地统计学相结合的方式分析敖汉旗表层(0～20 cm深度)土壤有机碳空间变异的尺度效应。结果表明:县域、中等区域和小流域尺度上表层土壤有机碳平均质量分数分别为7. 49,7. 57和7. 54 g/kg。3种研究尺度上土壤有机碳均具有中等强度的空间相关性,变程在980～2 100 m之间,随着研究尺度的缩小,土壤有机碳的空间自相关距离逐渐缩小。不同研究尺度上各影响因子与土壤有机碳质量分数的相关关系存在较大差异,县域尺度上土壤和植被因子对土壤有机碳质量分数的影响最大,中等区域尺度上植被和海拔因子对土壤有机碳质量分数的影响最大,小流域尺度上海拔和坡度对土壤有机碳质量分数的影响最大。     

土壤侵蚀研究的尺度转换

研究对象不同,测试点的代表性、因子匹配和泥沙产生和输移过程的复杂性,尺度对研究结论和方法影响很大。尺度转换对现有小区、坡面和小流域等较小尺度与流域、区域等较大尺度土壤侵蚀资料的应用和印证等研究有着非常重要的意义。影响土壤侵蚀的因子和形式在时间和空间尺度方面应用的适宜程度不同。尺度转换方法主要有主导因子更替法、影响因子尺度转换法和泥沙输移比转换法等,在转换过程中,应结合现有资料和复杂的土壤侵蚀规律加以选择。     

福建省耕地多尺度空间分布特征分析

区域土地利用格局分析应优先考虑影响因子识别及其尺度效应研究。该文分别通过整体与分区研究,采用统计方法与GIS技术,从自然环境、社会经济以及基础设施条件各方面选取25个候选影响因子,开展福建省耕地多尺度空间分布特征研究。采用的基本研究单元为1km×1km,在此基础上生成2km×2km,3km×3km～10km×10km共10个空间尺度序列数据图层。不同空间尺度上分别构建福建省6个农业综合分区耕地空间分布模型,探讨了福建省耕地空间分布影响因子的尺度规模效应。研究表明模型不仅会随着研究尺度发生变化,在不同的农业综合分区内也有较大的差异。分区研究比整体研究的模型解释能力要高,模型的解释能力总体上随研究尺度的增大而升高。除坡度因子外,其他影响因子本身及其影响系数在不同的农业综合分区间发生变化,但总体规律是福建省耕地受坡度、海拔高程等不易随时间改变的自然条件的严格制约,并且这种制约作用随尺度增大呈逐渐增强趋势。     

基于GIS/CSLE的四川省水土流失重点防治区土壤侵蚀研究

掌握四川省省级水土流失重点防治区水土流失情况、空间分异规律及其内在驱动因素对生态预警和土壤侵蚀治理等具有重要意义。应用中国土壤流失方程(CSLE)计算四川省省级水土流失重点防治区土壤侵蚀状况,通过不同土壤侵蚀敏感性评价方法识别中国土壤流失方程(CSLE)敏感因子,借助地理探测器探究重点防治区土壤侵蚀空间分异规律及其内在驱动力。结果表明:四川省省级水土流失重点防治区水土流失面积占比27.16%,平均土壤侵蚀模数为806.08 t/(km^2·a),属于轻度侵蚀,但区内土壤侵蚀差异明显,局部存在严重水土流失;土壤侵蚀敏感性分析表明,生物措施因子B是中国土壤流失方程(CSLE)中最敏感的因子;不同水土保持分区土壤侵蚀定量归因表明,土地利用方式是土壤侵蚀空间异质性的主要驱动力,且影响因子两两交互均能增加对土壤侵蚀空间分布的解释能力,各因子在不同水土保持分区作用程度存在显著差异。因而,在应用中国土壤流失方程(CSLE)计算土壤侵蚀量时,基于不同研究区针对较为敏感因子建立区域化算法是提高计算精度的关键。     

小流域土壤有机碳密度空间变异特征的尺度效应研究

选择内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学和Arc GIS空间分析工具相结合的方法研究流域内土壤有机碳密度的多尺度空间变异特征以及其影响因素。结果表明,土壤有机碳密度的空间变异性具有明显的多尺度效应,随着研究尺度的增大,土壤有机碳密度的块金系数逐级减小,小尺度下土壤有机碳表现为中等程度空间相关性;大、中尺度为强烈空间相关。结构性因素对土壤有机碳的空间变异作用逐渐增强,而同时削弱随机因素对其变异所产生的影响。地形因子与NDVI对土壤有机碳密度均有显著影响,大尺度的研究中,环境因子与有机碳密度的相关性由大到小表现为海拔坡度NDVI坡向;中、小尺度的研究则表现为NDVI海拔坡度坡向。     

基于地理探测器的江苏省沿江地区土壤侵蚀定量分析

[目的]研究江苏省沿海地区土壤侵蚀空间分布特征,识别主要影响因素并开展驱动力因子定量归因,为该区域水土流失防治与生态环境建设提供科学指导。[方法]以江苏沿江地区为对象,基于高分辨率遥感影像、数字高程模型和长系列降雨等数据,采用中国土壤流失方程、地理探测器等方法,探索土壤侵蚀空间分异性的主导影响因子及其交互作用影响程度,识别土壤侵蚀高风险区域。[结果](1)平原区与山丘区土壤侵蚀均以坡度与土地利用类型为主导因素。茶园的土壤侵蚀以植被覆盖度为主导,其他类型土地的土壤侵蚀均以坡度为主导因子。(2)土壤侵蚀的主导交互作用为坡度叠加土地利用类型。茶园与草地主导交互作用因子为坡度叠加植被覆盖度,其他类型土地的土壤侵蚀主导交互作用因子为坡度叠加降雨量。(3)果园、茶园、林地与生产建设活动扰动地的土壤侵蚀高风险区域位于坡度>20°,降雨量1 300～1 400 mm,植被高覆盖度的丘陵山区。[结论]地理探测器操作简便,结果包括单因子影响、两因子交互作用及风险区域分析。江苏省生产建设活动扰动地、园地的水土流失问题应引起密切关注。     

青藏高原不同季节植被NPP空间分异的定量归因

对人类活动量化中考虑区域生态条件的差异,基于季节尺度,利用潜在NPP与实际NPP计算HAII,选取植被类型、高程、坡度等7个自然因子与HAII进行空间分异探测分析,以更细的季节尺度揭示多因子的影响规律。结果表明：在描述青藏高原人类活动对植被NPP的空间分异影响方面,HAII的解释力与显著性均优于人类活动值,其解释力最高为0.714。在多因子影响植被NPP空间分异方面,自然与人为因子均表现出明显季节差异,夏季人类活动解释力最高,春、秋季减弱,冬季则主要受自然因子影响。其中,坡度、温度、法向直射辐射量与散射辐射量在春、秋、冬季表现出单一的驱动影响,植被生存条件较好的夏季,因子出现明显拐点,降水因子的限制阈值随季节变化。因子交互作用中,人类活动、降水、气温及植被类型4个因子之间产生的交互作用是影响青藏高原NPP的主要驱动力。综合人类活动及多个自然因子,在青藏高原植被生态工程建设中,需主要考虑人类活动、降水、气温及植被类型4个因子,各季节主导因子不同。在干旱少雨地区,人类活动应被重点考虑。研究结果可为不同植被生境条件下的区域提供生态系统管理的参考依据。     

我国滑坡、崩塌的区域特征、成因分析及其防御

论述了我国滑坡、崩塌的区域分布特征,滑坡和崩塌的危害程度,滑坡和崩塌类型和成因分析,并且提出了灾害的防御措施,以期达到环境保护成为社会发展过程中的一个重要组成部分。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

城镇开发区建设中的人为水土流失及防治措施

简析了婺源县城镇开发区建设过程中造成水土流失的状况、危害、原因后,提出了其防治措施,并阐明开展城市（镇）水土保持的紧迫性。     

河道堤防滩地的水土流失及其防治

平原地区河道堤防滩地的水土流失,直接淤积河床,影响行洪安全。堤防滩地的水土流失是自然因素和人为因素共同作用的结果,以新修堤防的水土流失最为严重,对其防治须实行工程措施、植物措施和人为预防相结合。     

建设类与建设生产类开发建设项目水土保持方案的异同分析

20世纪末,开发建设项目水土保持方案的编报工作已经实现了规范化和制度化,但有不少的编制者在编制建设类和建设生产类项目的水土保持方案时往往出现失误.建设类和建设生产类项目的水土保持方案在很多方面都存在很大区别.根据多年编制两类水土保持方案的实践经验,总结出了这两类项目水土保持方案的编报工作在水土保持要求、服务年限、预测时段划分、防治目标等方面的异同,以防止在编报过程中出现水土流失量预测、水土保持措施体系以及水土保持监测等方面产生较大的偏差.     

分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统设计与试验

为了便捷地采集和实时诊断农业病虫害图像,设计了一个分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统。该系统由多个便携式图像采集终端和一个图像处理服务器组成;其中,图像采集终端包括嵌入式相机、可伸缩的手持杆和装载控制App的手机;图像处理服务器包括农业病虫害诊断、信息记录和反馈模块等。手持杆可将安装在其前端的嵌入式相机送到人手或视觉难以企及的病虫害区域,手机可实时预览前端相机的拍摄画面和实现控制相机完成农业病虫害图像采集等功能;系统通过HTTP协议实现多个采集终端与图像处理服务器的数据交互,协同进行分布式计算,可以减少网络移动资费和服务器的负载。利用该系统对水稻纹枯病图像采集与诊断测试结果表明,该系统的图像采集终端可以便捷地采集到水稻纹枯病图像,手机端视频预览画面延时低,对相机控制命令无误,图像采集终端与服务器通信稳定,服务器端对水稻纹枯病图像处理和诊断实时,基于图像的水稻纹枯病为害等级诊断准确率为83.5%。如果服务器端加载不同的农业病虫害图像处理和诊断算法,该系统可广泛应用于各种农业病虫害图像的采集与诊断。     

甲基硫茵灵及其代谢物在不同种植模式黄瓜和土壤中的残留

采用液质联用仪比较分析了3个不同种植区域（江苏南京、广西南宁和湖南长沙）露地和大棚两种种植条件下黄瓜和土壤中甲基硫菌灵及其代谢物多菌灵的残留动态,同时对黄瓜中的最终残留量进行了比较分析。施药后,甲基硫菌灵在黄瓜和土壤中均能很快转化为多菌灵[施药后1 d甲基硫菌灵未检出（〈0.01 mg·kg-1）],多菌灵在露地黄瓜和土壤中的原始沉积量均低于大棚。3个试验点露地黄瓜中的半衰期分别为2.3、1.4 d和1.4 d,在大棚黄瓜中的半衰期分别为2.6、1.7 d和2.0 d。在3个试验点露地土壤中的半衰期分别为1.6、1.7 d和2.3 d,在大棚土壤中的半衰期分别为2.3、2.0 d和2.3 d。最终残留试验在最后一次施药后1 d采样时,大棚、露地黄瓜中的甲基硫菌灵均未检出（〈0.01 mg·kg-1）,多菌灵在3个试验点露地黄瓜中的最终残留量为0.014~0.162 mg·kg-1,而在3个试验点大棚黄瓜中的最终残留量为0.121~0.561 mg·kg-1。参照我国所制定的黄瓜中多菌灵的MRL（0.5 mg·kg-1）,露地种植方式下所有处理黄瓜中甲基硫菌灵代谢物多菌灵的最终残留量均符合国家标准的规定,但大棚种植方式下其残留量有超标的风险。     

Sodium and potassium effects on cation concentration and yield of lucerne and phalaris grown separately and together

Abstract

Lucerne (Medicago sativa L.) and phalaris (Phalaris aquatica L.) were grown separately and together in a pot trial on a yellow‐brown pumice soil with three rates of sodium (Na) and two rates of potassium (K) in factorial combination. Lucerne alone had a low Na concentration but growing phalaris as a companion grass produced herbage with a Na concentration adequate for stock. Na application increased the Na concentration in phalaris and the mixture of phalaris and lucerne much more than in lucerne alone; had little effect on K concentration; slightly reduced Mg concentration; and greatly reduced Ca concentration but not as much in lucerne as in phalaris or the mixture with lucerne. K application increased K concentration and reduced Na, Ca and Mg concentrations throughout. Yield of phalaris grown alone and in combination with lucerne was increased significantly by Na application when K concentration in the plants was low. Yield of lucerne was not affected by Na application and it is concluded that Na did not substitute for K in this species. It is concluded that field trials are warranted to investigate the possibility of growing a special purpose mixture of lucerne and phalaris on New Zealand yellow‐brown pumice soils to provide feed that has adequate Na for grazing animals.     

Forest soil respiration and its heterotrophic and autotrophic components: Global patterns and responses to temperature and precipitation

Quantifying global patterns of forest soil respiration (SR), its components of heterotrophic respiration (HR) and belowground autotrophic respiration (AR), and their responses to temperature and precipitation are vital to accurately evaluate responses of the terrestrial carbon balance to future climate change. There is great uncertainty associated with responses of SR to climate change, concerning the differences in climatic controls and apparent Q₁₀ (the factor by which respiration increases for a 10 °C increase in temperature) over HR and AR. Here, we examine available information on SR, HR, AR, the contribution of HR to SR (HR/SR), and Q₁₀ of SR and its components from a diverse global database of forest ecosystems. The goals were to test how SR and its two components (AR and HR) respond to temperature and precipitation changes, and to test the differences in apparent Q₁₀ between AR and HR. SR increased linearly with mean annual temperature (MAT), but responded non-linearly to mean annual precipitation (MAP) in naturally-regenerated forests. For every 1 °C increase in MAT, overall emissions from SR increased by 24.6 g C m⁻² yr⁻¹. When MAP was less than 813 mm, every 100 mm increase in MAP led to a release of 75.3 g C m⁻² yr⁻¹, but the increase rate declined to 20.3 g C m⁻² yr⁻¹ when MAP was greater than 813 mm. MAT explained less variation in AR than that in HR. The overall emissions in AR and HR for every 1 °C increase in MAT, increased by 12.9 and 16.1 g C m⁻² yr⁻¹, respectively. The AR emissions for every 100 mm increase in MAP, increased by 44.5 g C m⁻² yr⁻¹ when MAP less than 1000 mm. However, above the threshold, AR emissions stayed relatively constant. HR increased linearly by 15.0 g C m⁻² yr⁻¹ with every 100 mm increased in MAP. The Q₁₀ value of SR increased with increasing depth at which soil temperature was measured up to 10 cm and was negatively correlated with HR/SR. Our synthesis suggests AR and HR differ in their responses to temperature and precipitation change. We also emphasized the importance of information on soil temperature measurement depth when applying field estimation of Q₁₀ values into current terrestrial ecosystem models. Q₁₀ values derived from field SR measurements including AR, will likely overestimate the temperature response of HR on a future warmer earth.     

低山丘陵区开发建设项目水土保持与生态建设

边坡植被恢复是解决高速公路建设所造成的环境破坏问题的重要手段之一,已受到人们的普遍重视.但是,对坡面植被恢复质量的评价尚没有统一、公认的指标体系.基于恢复生态学和美学的理念,在分析坡面植被功能的基础上,参考道路工程、植物生态学、恢复生态学、草地生态学、水土保持学、景观学等理论.提出了绿期、盖度、多度、截流量、综合抗性、根系稳定效果、景观优美度、管理水平8个重要评价指标,并给出了各指标的量化计算办法.利用AHP评判矩阵计算了各评价指标的权重.根据坡面植被群落的演替规律,提出了建议的评价时间,得出了坡面植被恢复质量的评价值,确定了质量等级.结合2008年奥运公路--济南至青岛高速公路南线工程,进行了实例分析.