耦合耕地综合质量和空间连通性的基本农田划定研究

保护集中连片的优质耕地对于保障国家粮食安全具有重要意义。本文以江西省兴国县为例,从耕地的自然质量、立地条件、生态条件3个层面系统构建耕地综合质量评价指标体系;基于TOPSIS(Technique for order preference by similarity to an ideal solution)综合评价法对耕地综合质量进行评价,引入耕地连片度、耕地空间连通格局分析了耕地空间集聚特征,综合耕地质量及其连通特征划定永久基本农田。结果表明：从耕地综合质量来看,兴国县耕地质量由高到低划分为4个质量等级,面积分别为6204.95、16.03172、19321.79、3573.76hm2,占总耕地面积的13.75%、35.52%、42.81%、7.92%。总体来看,兴国县中等质量耕地居多,占比为78.33%。从耕地连通性来看,兴国县耕地连片程度由高到低划分为5个等级,其中一级~五级连片耕地面积分别为24731.44、6199.73、3131.54、7397.71、3671.80hm2,分别占耕地总面积的54.80%、13.73%、6.94%、16.39%、8.14%,耕地存在不同程度破碎化。将耕地质量三等以上、连片程度四级以上耕地划入基本农田,面积为37029.62hm2,占耕地总面积的82.05%,与原有划定基本农田相比,实现了划定后永久基本农田“总体稳定、布局优化、质量有提升”的目标。     

农户闲置宅基地市场化配置感知风险识别及防控

推进闲置宅基地市场化配置是宅基地“三权分置”改革的主要目标,识别农户宅基地市场化配置的感知风险是稳慎推进宅基地要素市场化配置的基本前提。为科学客观识别农户宅基地市场化配置的感知风险,该研究基于“有监督”的机器学习算法,结合重庆市典型宅改试点的实证,定量识别农户宅基地市场化配置的感知风险,并从“事前预防”“事中防控”“事后防范”3个维度,差异化探讨不同配置方式下的风险防控策略,以期为深化宅基地市场化配置改革提供政策建议。结果表明：1）农户宅基地市场化配置的感知风险等级总体呈“两头低,中间高”的类正态分布。2）就地直接入市中的农民权益风险最高（46.74%）,应联合地方政府、村集体和农户,注重“事前预防”;规划调整入市中的社会稳定风险最高（35.66%）,村集体应注重“事前预防”,而地方政府应注重“事后防范”;复垦指标入市中的耕地保护风险最高（29.13%）,地方政府应注重“事中防控”,而村集体应注重“事后防范”;复绿指标入市中的农民权益风险最高（34.24%）,地方政府应注重“事前预防”。3）4种方式下农户宅基地市场化配置的风险识别结果存在异质性;农户宅基地市场化配置的风险防控既需要“因时而动”,也依赖“多方合力”,需结合不同配置方式的突出致险因子分阶段、分主体协同防控。     

U形渠道圆头量水柱测流影响因素试验及模拟

为研究U形渠道圆头量水柱的测流规律及影响因素,基于绕流理论和RNG k-?湍流模型,对18种体型圆头量水柱5种工况下的水力性能进行全流场数值计算,获得了时均流场、断面流速分布及柱后水流流态,并与实测值进行对比。同时,通过模型试验与数值仿真研究了V形尾翼对测流的影响。结果表明：水力参数的实测值与模拟值具有较好的一致性,渠道底坡为1/1 000,流量为45.01 L/s,收缩比及长宽比分别为0.50和2时,驻点处横断面最大流速模拟值与实测值相对误差为1.51%,水深15 cm位置剖面最大流速模拟值与实测值相对误差为0.45%。适宜长宽比的V形尾翼可以有效改善过槽水流：当收缩比为0.50～0.75时,建议长宽比为3/2～2;当收缩比＜0.50时,长宽比应相应增大,但不宜＞5/2。通过回归分析得到的圆头量水柱流量计算公式,在收缩比为0.63时最大测流误差为4.95%,平均误差仅为0.10%,该研究为圆头量水柱在中国北方灌区末级渠系的进一步应用提供参考。     

全国草地类自然保护区的成效评估指标

在集成分析国内外自然保护区生态保护成效评估研究进展的基础上, 结合DPSIR模型的状态指标集以及我国关于草地生态系统长期获取的资料数据, 坚持最大程度客观地评估我国草地类自然保护区生态保护成效的设计思路和原则, 筛选出既能够反映该自然保护区生态保护效益、又较易获取且国内外相关机构有类似评估标准的15个指标。并尝试结合已有的国家相关技术标准规范和文献研究资料获得各指标的技术规范, 得到反映自然保护区的保护对象、生态功能与环境相互作用等方面的具体参数。实际应用中, 这些指标可根据评估主体、评估目的、评估周期以及已有资料数据等不同进行组合, 从而在一定程度上反映自然保护区生态保护成效。     

一维马尔可夫链模拟黑河中游流域土壤质地垂向变异

黑河中游地区土壤剖面砂、黏层次相间排列的特点及部分区域剖面中出现的不透水层对土壤中的水分运动和溶质迁移具有重要影响。该研究调查了黑河中游100 km2区域内土壤剖面的质地分层情况,运用一维嵌入马尔可夫链模型模拟该地区的土壤质地剖面。研究表明,研究区土壤剖面共出现砂土、壤质砂土、砂质壤土、壤土、黏质壤土、粉黏壤土和粉黏土7种质地类型,层次厚度呈对数正态分布。粉黏土未在表层土壤出现,而砂土在表层出现的概率明显高于其余质地类型,剖面某一质地层之下多出现细粒含量比其高的下一质地类型。剖面上相邻两质地层之间的转移具有明显的马尔可夫链特征（简称马氏性）,且马氏链是平稳的。一维嵌入马尔可夫链模型能够较好地描述研究区土壤质地层次的垂向变化,剖面主要的质地层次组合为：砂—壤、壤—砂、壤—黏、黏—壤。对土壤质地剖面的定量模拟,可以为开展该区域土壤水循环、转化和溶质迁移等相关研究提供参考。     

跨区域量化比较3种土壤类型坡面的拦蓄径流能力

[目的] 基于定量化数值建立一个跨区域评价不同土壤类型和管理措施坡面拦蓄径流能力的指标体系,为水土流失防治工作提供科学指导。 [方法] 在新疆维吾尔自治区伊宁市北山坡的灰钙土、棕红土坡面和贵州赤水市大石河小流域的紫色土坡面各布设了4种管理措施的径流小区,基于2019—2021年4—9月的自然降雨量和径流量观测数据,用径流系数、径流曲线数(CN值)和降雨产流阈值数据量化比较了12个径流小区的减流能力。 [结果] 不同土壤拦蓄径流能力排序为：灰钙土＜棕红土＜紫色土,其CN值分别为90.05,89.53和77.36;其降雨产流阈值分别为3.44,3.50和14.96 mm。不同评价指标结果均显示,灰钙土和棕红土管理措施坡面的拦蓄径流能力顺序为：枯草覆盖＞水平沟＞增渗孔＞对照;紫色土管理措施坡面减流能力的顺序为：园地＞草地＞耕地＞对照。对于对照小区,当径流系数增加1%时,灰钙土、棕红土和紫色土的径流深分别增加了1.73,2.61和6.79 mm;当CN值增加1时,3种土壤坡面的径流深则将分别减少1.00,1.00和0.71 mm。 [结论] 跨区域评价不同土壤类型坡面的减流能力时,推荐用CN值和降雨产流阈值指标,不宜使用径流系数。     

结合光谱降维的IPSO-SVR水体总磷浓度预测模型

[目的] 选择最优模型对水体中总磷浓度进行预测,为准确、实时、高效检测水资源状况提供支持。 [方法] 以2021年在长江中下游武汉—安徽地区采集的水质样本作为研究对象,首先,对采集到的长江光谱数据进行最大最小归一化和均值中心化两种预处理操作以便统一数据的范围和均值点,并使用核主成分分析(KPCA)技术对预处理后的光谱数据进行降维操作。选取方差解释率为99.6%下的6个特征向量进行后续预测模型的训练,接着在原有粒子群算法的基础上引入自适应惯性权重更新公式和遗传—模拟退火变异思想,提高算法的寻优能力。使用改进的粒子群优化算法对支持向量回归模型中的超参数组合进行寻优,对支持向量回归模型使用输出的结果进行预测模型的训练,最后使用测试集数据进行总磷浓度的预测。 [结果] 提出了一种结合光谱降维的改进粒子群优化算法(IPSO)结合支持向量回归(SVR)的水体总磷含量预测模型。通过和当前预测性能较好的几种机器学习模型进行精度的比较发现,该试验模型对长江水体总磷浓度进行预测时决定系数(R²)为0.973 920,均方根差(RMSE)为0.003 012,平均绝对误差(MAE)为0.002 105。 [结论] 使用光谱数据结合降维技术、粒子群优化算法和机器学习模型的算法融合模型检测水体总磷浓度可行性强,精确度高,且拟合效果良好。     

基于综合视角的县域国土空间冲突测度与功能优化——以江西省宜黄县为例

[目的]测度国土空间冲突强度,分区探讨国土空间冲突管理和优化国土空间利用途径,为县域国土空间可持续开发利用提供新的思路。[方法]以江西省宜黄县为例,通过景观生态指数模型、可开发强度分析、用地现状与适宜性评价叠加3种方法,以“把握景观格局—明确开发强度—摸底适宜性—实现功能优化”综合视角为导向,构建综合视角下国土空间冲突测度模型,识别乡镇尺度下空间显著冲突与区域本位基底相耦合的综合冲突类型区,进而提出功能优化措施。[结果](1)2010—2020年宜黄县城镇化趋势扩大,生态空间的容纳度变低,国土空间主要表现为农业生产空间和生态空间向工矿生产空间和城镇生活空间转移。(2)2010—2020年宜黄县区域空间冲突强度加剧,不同时段和区域下空间冲突强度和分布情况差异显著,可控空间主要分布在南部,轻度和中度冲突在域内分布较为均匀,重度冲突主要分布在北部、中部和东部。(3)根据开发强度和冲突产生诱因,可将宜黄县乡镇划分为地形发展劣势区、城镇开发密集区和自然保护地集中区3类,作为空间功能优化的重点。(4)宜黄县乡镇尺度上空间冲突类型区分布存在差异性,表现为：农业空间与生态空间冲突>城镇空间与生态...     

西南喀斯特区砾石对石灰土土壤孔隙及水分入渗的影响

[目的] 砾石是影响土壤孔隙和水分入渗的重要因素,明确砾石通过改变哪些土壤孔隙特征进而影响水分入渗具有重要意义。[方法] 以西南喀斯特地区砾石含量高的石灰土为研究对象,采用CT扫描和室内一维土柱入渗试验,对比分析2种砾石粒径(2.0~5.0,5.0~12.5 mm)和5种砾石含量(0,10％,20％,30％,40％)条件下的土壤孔隙特征及水分入渗特性,并使用结构方程模型探究土壤孔隙特征与入渗特性之间的耦合关系。[结果] (1)含砾石土壤的大孔隙度、孔隙连通率、孔隙形状因子、孔隙表面积和孔隙体积均高于无砾石土壤;且当砾石含量为20%和30%时,孔隙连通率与孔隙形状因子和无砾石土壤之间存在显著性差异(p<0.05);(2)砾石改善土壤入渗性能,粒径为2.0~5.0 mm时,砾石含量从10%到40%的稳定入渗率分别是无砾石土壤的4.02,5.00,2.88,5.14倍,累积入渗量分别是1.67,1.76,2.49,2.39倍;粒径为5.0~12.5 mm时,土壤稳定入渗率分别是无砾石的2.20,2.67,4.78,2.78倍,累积入渗量分别是1.42,1.75,2.46,2.02倍。(3)在结构方程模型中砾石含量与孔隙连通率、孔隙等效直径呈正相关关系,孔隙连通率对稳定入渗率的影响最大,孔隙等效直径对累积入渗量的影响最大。[结论] 砾石含量主要通过增加土壤孔隙连通率和孔隙等效直径促进水分入渗,研究结果可为深入认识西南喀斯特地区含砾石土壤的水文过程提供科学依据与理论参考。