重庆市化肥使用与残留的时空分异特征研究

通过采集39个样本,调查研究了重庆市1998～2002年化肥使用与残留的分布特征。重庆市化肥全年使用水平为317.08 km/hm~2,高于全国平均水平。都市发达圈水平最高达758.24 km/hm~2,是渝西走廊的2倍。按施肥量水平则分为高施肥量区、中施肥量区、低施肥量区。施肥量水平与粮食产出、种植业经济产出呈明显的负相关性,施肥量越高,其投入效率越低,呈现出明显的报酬递减规律。化肥当季使用水平(x)与粮食产量(y)之间的关系为一抛物线方程。化肥平均利用率为35.72％,其中高施肥量区域最低,只有32.33％,低施肥量区域则达到49.12％。化肥使用总体上基本平衡,但过量使用、基本平衡和可增加使用的区县分别有9,13,17个。都市发达圈为化肥过量使用,渝西走廊与三峡库区为基本平衡。化肥残留总量最高的是三峡库区,每年进入三峡库区重庆段的氮肥约为10.31×10~3t/a,磷肥13.60×10~3t/a,严重影响了三峡水库水质。直辖后化肥当季使用水平和全年使用水平分别减少18.83％,43.28％,单位化肥的粮食产出减少28.35％,化肥利用率减少31.78％,但单位化肥的种植业经济产出增加80.93％。     

中国化肥施用强度及环境安全阈值时空变化

确定化肥投入强度环境安全阈值对于农业可持续发展和环境保护具有重要的意义。根据大田作物氮磷钾1﹕0.5﹕0.5（质量比,下同）的养分要求,建立氮磷钾化肥施用环境安全阈值模型,对中国化肥施用强度和环境安全阈值的时空变化及施肥合理性进行研究。结果表明：1）1980年以来中国化肥施用量迅速提高,化肥施用强度则以每年平均增长4.1%的速度上升。氮磷钾肥料比例从1980年的1:0.3:0.05,增加到2014年的1:0.50:0.43,逐渐趋于发达国家1:0.50:0.50的水平。氮磷钾肥料投入分别在1988年、2000年、2009年超过了环境安全阈值,之后差距越来越大;2）青海、西藏、甘肃、四川、贵州、江西和黑龙江属于低强度施肥区,重庆等为中强度施肥区,新疆等为高强度施肥区,海南、河南、北京、天津为超高强度施肥区;3）中国60%以上省份的化肥施用环境安全阈值在中阈值区范围变化;4）2014年中国化肥施用强度是环境安全阈值1.2倍,施用强度最高的陕西省是安全阈值的3倍,但是仍有不少省份施肥不足;氮肥、磷肥施用过量比较严重,钾肥施用不足较为普遍。各省份应根据具体情况采取不同的施肥策略,正确处理粮食安全与环境保护的关系。     

秦巴山地景观生态风险的时空分异

[目的] 科学评估秦巴山地景观生态风险,为区域内生态安全建设和可持续发展提供科学依据。[方法] 以秦巴山地2000—2020年3期地表覆被数据为基础,应用空间分析法和地形分布指数法,定量地分析秦巴山地景观生态风险的时空特征,以及其在各地形梯度上的动态变化。[结果] ①秦巴山地景观生态风险整体偏低,空间差异特征显著,且存在着明显的空间集聚效应,呈东西两侧跟中间高,南北低的空间分布格局。②2000—2020年,秦巴山地景观生态风险呈下降趋势,低生态风险区明显扩张,高生态风险区显著缩小。③高生态风险多集中分布于海拔高、地形复杂或海拔低、地形平坦地区,低生态风险在中等地形梯度地区呈优势分布。[结论] 秦巴山地景观生态风险整体呈下降趋势,表明区域内生态环境质量有所提升;秦巴山地景观生态风险的空间分布格局受地形影响较大,且相对稳定。     

陕西关中农业现代化时空分异特征

农业现代化是农业发展的必然趋势,是国民经济快速增长的基础。分析区域农业现代化水平的空间分异规律为区域经济发展、城乡融合及生态环境建设提供基础资料。该研究以陕西关中平原为研究区,从农业生产、经济收益、人才、生态4个维度,构建区域农业现代化评价指标体系,探讨陕西关中平原农业现代化发展水平时空变化规律及影响因素。结果表明：1）2010－2020年关中平原农业现代化水平中高西低,整体呈现快速－缓慢提升趋势,西安市及邻县农业现代化达到成熟阶段;2）农业生产与产出水平提升强度相对较大且持续上升,人才与农业生态发展相对落后;3）区域农业现代化相对发展强度在时空上呈现\     

广西红壤果园土壤肥力时空分异与评价

本文着重探讨广西红壤果园土壤肥力在时间和空间上的变化特征,并利用数理统计软件———SPSS对果园土壤肥力进行评价。结果表明:广西红壤果园土壤肥力发生退化,其中桂西退化最严重。主要表现在果园土壤普遍酸化,呈酸性和强酸性果园占调查果园的81%;土壤有机质普遍下降,降幅最大是桂西,下降了51 46%。防止果园土壤退化,成为广西水果生产的当务之急。     

基于生态服务价值的沱江流域土地景观生态风险时空分异研究

[目的]探究沱江流域基于生态服务价值的生态风险时空分异的特征,为基于生态服务价值的沱江流域生态风险管控决策提供一定依据。[方法]借助ArcGIS,GeoDa,GS~+和Conefor Sensinode等软件,以沱江流域为研究区,基于2000,2005,2010和2015年4期遥感土地利用数据,计算研究区生态服务价值,对生态风险计算方法进行改进,构建基于生态服务价值的生态风险评价指标体系,运用空间自相关分析和地统计分析方法,探讨位于快速城市化地区的沱江流域生态风险的时空分异规律。[结果]①沱江流域土地利用动态变化显著,用地类型以耕地转建设用地和林地转耕地为主。②沱江流域生态服务价值总量先增后降,耕地、林地对生态服务价值的贡献最大。③生态风险值总体呈上涨趋势,生态风险等级由以较低、中等生态风险为主向以中等生态风险为主转移,中等生态风险区域面积大幅增加。④研究区生态风险等级分布差异明显,高风险区和较高风险区主要分布在研究区北部,中等和较低风险区分布在研究区中部和南部,生态风险总体北大于南。[结论]土地利用变化会对生态服务价值产生重要影响,进而对沱江流域的生态风险产生影响。     

河南省农业水土资源时空分异与匹配格局

水土资源是人类生产、生活的核心资源,其空间分布对区域粮食生产和耕地可持续利用有重要影响。河南省是我国重要的粮食主产区,为了解河南省水土资源的空间分布与匹配状况,在构建农业水土资源匹配模型的基础上,对河南省18个地市1999—2013年水土资源时空匹配程度进行了分析评价。结果表明:(1)研究期内,河南省耕地面积增加了19%,净增131.3万hm~2,农业用水比重降低了13%、净减少23.8亿m~3;河南省耕地资源优势明显,而水资源匮乏;水土资源数量不匹配。(2)河南省水资源主要分布在河南省北部和南部,耕地资源主要分布在河南省东部和南部,水土资源空间不匹配。(3)河南省水土资源匹配系数为0.21万m~3/hm~2,仅为全国平均水平(0.56万m~3/hm~2)的38%;研究期内河南省水土资源匹配系数降低了25%。(4)河南省水土资源匹配空间差异显著,呈现出"北部最优、南部东部优于中部和西部"的格局。全省76%耕地水土资源匹配程度为"较差"(0.33R≤0.50)或"极差"(0.09R≤0.15),仅有6%的耕地水土资源匹配程度"较优"(0.33R≤0.50)。水资源是河南省农业的主要限制因子,全面加强水利基础设施建设、加强节水农业技术综合运用、优化农业水土资源配置是提高河南省水土资源匹配程度,保障粮食生产的重要途径。     

喀斯特生态系统服务价值时空分异及其与环境因子的关系

揭示西南喀斯特生态系统服务价值时空变化特征及其与环境因子的关系是喀斯特地区生态恢复与重建中亟待解决的问题。本研究基于多时相遥感影像、气象观测数据和统计资料,对桂西北典型喀斯特地区1985～2005年的生态系统服务价值进行定量评估与分析,并利用典范对应分析方法对其与环境因子的关系进行探讨。结果表明:1985年-2000年-2005年期间生态系统服务价值呈先降后升的"V"字形变化趋势,3个年份分别是1096.52亿元、1033.84亿元和1062.57亿元;营养物循环、调节气体、有机质生产和土壤形成价值较高,其总贡献率分别为72.69%、70.18%和72.10%;而涵养水源、土壤保持和娱乐文化相对较低,都远低于100亿元。林地和灌木是生态系统服务价值的主要贡献景观类型,两者的总贡献率在3个年份分别是71.22%、73.66%和67.03%;居民用地和石漠化地的生态系统服务价值非常低,3个年份贡献率分别仅有0.62%、0.52%和0.76%。CCA排序图显示生态系统服务价值与环境因子存在紧密关系,坡度、海拔等环境因子对生态系统服务价值的影响较大,且其影响存在显著的空间分异特征。研究区域生态系统服务价值呈由西向东减少的空间分异特征;1985～2005年期间,典型喀斯特地区生态系统服务价值显著增加,而非喀斯特地区生态系统服务价值明显减少。表明生态环境移民和退耕还林等石漠化控制措施实施效果显著,有利于生态系统服务的发挥。     

四川省化肥面源污染环境风险评估及趋势模拟

系统评估农业化肥过量施用对生态环境的潜在风险危害,可为制定下一阶段农业面源污染防治工作提供决策参考。本文基于2000—2015年化肥施用量和耕地面积等数据,采用化肥施用环境风险评价模型,探讨了四川省化肥施用及环境风险的时空变化特征;通过设置延续现状和政策干预两种情景,模拟了四川省2016—2018年执行化肥施用零增长行动期间的化肥施用环境风险变化趋势。结果表明:四川省化肥施用总量在2000—2015年间整体呈增加态势,2015年四川省化肥施用强度为376.63 kg?hm~(-2),超过了中国生态市建设的化肥施用强度250 kg?hm~(-2)的生态标准。四川省2015年化肥施用的环境总风险指数为0.69,处于中等风险程度;氮、磷、钾肥施用的环境风险指数分别为0.69、0.72和0.46。钾肥施用的环境风险处于安全状态;氮肥和磷肥的环境风险区域集中在成都平原经济区、川南经济区和川东北经济区,呈现中等风险程度并有成片聚集特征。延续现状情景下,四川各地区化肥施用环境总风险指数处于0.48~0.69,存在不同程度增加。与延续现状情景相比,四川在完成化肥施用零增长行动的任务规划前提下,2016—2018年政策干预情景的化肥施用环境总风险呈现下降趋势。以关键时间点2018年来看,川东北经济区化肥施用环境总风险下降最明显,较2015年执行化肥零增长时下降4.24%。但四川省多数地区仍存在不同程度的化肥施用环境污染风险,当地生态环境具有明显压力。建议省级部门加强对成都平原经济区和川东北经济区的化肥面源污染监测,根据各地区差异特征制定不同施肥方案,协调粮食增产和生态保护间的关系。     

漓江流域2000—2020年土地利用和覆被变化时空分异特征

[目的]分析2000—2020年漓江流域土地利用和覆被变化时空分异规律,为协同人类活动及生态安全提供空间治理依据。[方法]基于遥感信息识别和GIS空间分析平台,应用扩张强度、转移矩阵及时空统计、空间自组织分析等方法,从多维时空尺度研究流域土地利用及景观结构变化规律。[结果](1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,合占景观面积的比例超过90%,2000—2020年其面积变率小于0.37%,扩张强度小于年均3.59%,表明流域具有高质量的景观生态资源和建成国际旅游中心的生态资本,景观结构稳定,水生态良好;(2)建设用地增长最快,扩张显著,2000—2020年其面积增长了163.41%,其中临桂新区年均扩张37.79%,城镇化是流域景观类型及结构变化的主要驱动;(3)流域景观类型多样性丰富、分布均衡,多样性和均匀度指数在城镇及旅游中心形成高值中心,山地区则为低值连片;连通性或延展性较好,山区为高值中心,城镇为低值中心,人类活动对草地形态及城镇周边(中值区)的扰动较显著。[结论]流域景观指数结构受相似的发生环境和分异因素影响而具有空间集聚性分布特征,城镇扩张及旅游活动是漓江流域景观格局分异的主要...     

山东省土地利用结构时空变化及其驱动机制分析

基于山东省1987~2003年统计资料和土地详查与变更调查数据,研究揭示了山东省近17年来土地利用结构信息熵和均衡度的时空变化,并在此基础上进一步探讨了土地利用结构信息熵和均衡度动态变化的驱动机制。结果表明:17年来,山东省土地利用结构信息熵和均衡度的变化经历了增加→减少→缓慢增加的变化过程,总体趋势是各土地利用类型的面积占土地总面积的比例差别逐渐缩小,土地利用结构的均质性逐渐增强;土地利用结构的信息熵和均衡度具有空间分异规律,从东部沿海向西部内陆递减,总体而言,东部半岛丘陵区的信息熵和均衡度值>中南部山地丘陵区>西部、北部平原区;自然因素、人口变化、经济因素和政策调控等是影响土地利用结构信息熵和均衡度时空变化的主要驱动因子。     

山东省干旱时空分布特征及其与ENSO的相关性

基于山东省15个气象台站1964—2010年的逐月降水和平均气温资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了山东省不同时间尺度干旱发生频率,利用Mann-Kendall非参数检验法和Arcgis软件,对近50年山东省干旱的时空变化趋势进行分析。为了研究厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)对山东省干旱的影响,运用连续小波(CWT)、交叉小波变换(XWT)和小波相干谱(WTC)分析SPEI与ENSO指数(多变量ENSO指数,MEI)的相关关系和周期特征。结果表明:多时间尺度的SPEI值可以较好地反映山东省的干旱情况;不同时间尺度的SPEI值随时间变化的敏感性存在明显差异,时间尺度越小,变化幅度越大。近50年山东地区呈现明显的增暖趋势,其中东部增温最为显著,降水减少和温度升高使山东气候趋于"暖干化",加剧山东省干旱程度。空间变化趋势上,山东省年SPEI和山东省年降水的空间分布具有一致性,总体有西部变湿润、东部变干的趋势。在干旱发生时间尺度上,月尺度干旱发生频率高于年尺度干旱发生频率,四季中春、秋季干旱最为严重。春旱和秋旱以鲁西和鲁西北平原发生频率最高,各地区之间差异明显。ENSO暖事件时,山东易旱;ENSO冷事件时,干旱减少。SPEI存在1~2.5 a尺度的年际振荡周期特征,呈现了与MEI指数相似的变化特征。高能量区,SPEI和MEI存在5~6 a的共振周期,SPEI较MEI提前1~2个月;低能量区,SPEI与MEI存在3~3.8 a呈负相位的共振周期。     

基于GIS的福建农田氮磷地表径流流失与污染风险评估

为了掌握福建省农田氮磷地表径流流失特征,以福建省的9个地级市为研究边界,通过对其辖区1985—2016年间农田氮、磷化肥施用量的调查,计算农田化肥氮磷的地表径流流失量,并在耦合农田化肥地表径流流失量、降雨和河网密度3个因素的基础上,分析福建省各地级行政区域农田化肥氮磷的污染风险等级,应用地理信息系统(GIS)分析其氮、磷污染的空间分布。结果表明:32年间福建省化肥施用量由4.911×105 t增加到1.239×106t,年均增长3.03%;漳州市氮肥和磷肥的施用强度最大,分别达880.40 kg×hm~(-2)和429.21 kg×hm~(-2);氮磷地表流失量较高的区域主要集中在漳州市,其氮、磷地表流失强度分别达8.71kg×hm~(-2)和1.99kg×hm~(-2)。从氮、磷污染风险等级看,南平市氮、磷肥的流失风险值均最高,分别达63.19%和63.37%,属于高氮磷污染风险区域;厦门市氮、磷肥的流失风险值均最低,分别为0.53%和0.53%,属于低污染风险区域;其他市处于两者之间。可见,漳州市农业发展中应注重氮、磷肥的减量化;南平市则注重对农田氮、磷地表径流流失的风险防范;全省应加大力度发展生态农业,以助力福建省生态文明先行示范区、生态文明试验区的建设。     

中国农业规划环境影响评价指标体系建立

当前中国农业可持续发展面临资源约束趋紧和环境污染加剧的双重压力。农业规划环境影响评价是从源头上控制农业污染、协调环境与农业可持续发展的重要手段,农业规划环境影响评价适用范围划分和指标体系构建是开展农业规划环境影响评价的重要基础性工作。在系统梳理现有研究成果的基础上,采用基本指标体系模式法、专家咨询法和实例验证法,确定了环境影响评价的适用范围及指标体系,提出了将占比最大、影响最直接的县级农业规划纳入到规划环境影响评价范围的建议;构建了种植业和畜牧业两大产业规划环境影响评价指标体系,大大简化了农业规划环评的指标体系,提高了农业规划环评的可操作性,将为推进中国农业规划环境影响评价工作提供有力的技术支撑。     

近30年山东省耕地土壤pH时空变化特征及影响因素

通过研究山东省第二次土壤普查省级汇总(1984年)和省级耕地地力评价(2015年)耕地土壤pH数据,分析了土壤酸化的总体情况和动态变化,探讨了土壤酸化的自然和人为驱动因素.结果表明,30年来,山东省耕地土壤pH平均值由7.6降至7.2,降低了约0.4个单位,整体表现为酸性耕地面积明显增加,弱碱性和中性耕地面积相对减少,...     

山东省农业净碳汇时空演化特征分析

基于农地利用、水稻种植、畜禽养殖、秸秆焚烧4大方面25类主要碳源和17类主要农作物碳汇,测算了山东省2000—2015年及全省17个地级市2000年、2007年、2015年的农业碳排放量和碳汇量,在此基础上计算出农业净碳汇量和净碳汇强度,并对其时空演化特征进行分析。结果表明,2000—2015年间山东省农业净碳汇总量和净碳汇强度均呈上升趋势,分别增长33.05%和39.14%,农业发展的碳效应以碳汇为主,减排增汇效果明显;农业净碳汇量区域差异明显且随时间的变化呈扩大趋势,存在净碳汇量持续增长型、波动增长型、波动下降型和持续下降型4种类型区;农业净碳汇强度区域差异较明显,亦随时间变化呈扩大趋势,存在净碳汇强度持续增长型和波动下降型2种类型区;基于空间分布特征,将各地级市净碳汇量和净碳汇强度分别划分为低、较低、中、较高和高5个等级区,2000—2015年间净碳低汇区空间分布格局相对稳定,其他4个等级区发生了较大幅度的变化,净碳高汇区向鲁西地区集中,净碳较高汇区向鲁东南地区分布;净碳汇强度空间分布格局发生了较大幅度的变化,净碳汇高强度区由鲁中向鲁西和鲁西南地区扩展,净碳汇较高强度区由鲁中向鲁东南地区扩展。     

西藏阿里地区耕地的时空分异特征及其影响因素

研究西藏阿里地区耕地时空分异特征,为阿里土地利用现状、农业用地规划、耕地可持续发展等提供参考。该研究基于Google Earth 高分影像,目视解译获取2005、2013和2020年3期阿里地区耕地数据,运用ArcGIS软件识别耕地时空分异及影响因素。结果发现：1)阿里地区耕地分散破碎,以普兰县西南部和札达县中部的河谷地带较集中,且以小斑块为主。2)在空间分异上,耕地主要分布于海拔3500～4500 m、坡度0～6°、坡向西南方、年均降水量0～25 mm、年均温0～5℃、距道路和河流< 200 m的区域。3)在时间分异上,2005—2020年,耕地面积整体呈增长趋势,集聚区呈多区域化。阿里南部地区增加缓慢甚至有下降趋势,北部地区增加明显。总体而言阿里地区耕地以区位条件和水热条件为基础条件,并受人口数量、非农化发展水平、市场需求等影响存在时空分异特征,且不同地区耕地分布和面积变化存在差异。