应用物元分析法评价矿区周边土壤重金属污染的变化

为分析煤矿开采对土壤重金属污染水平的影响,尝试利用物元分析和主成分分析(PCA)方法对宿州市矿区周边土壤重金属污染水平进行评价。结果表明:(1)煤矿开采、堆放对土壤重金属污染具有重要影响,与非矿区背景值相比,Cr含量达到非矿区土壤背景值的2~4.17倍,Cd含量达到非矿区土壤背景值的1~3.05倍,Pb和Cu含量达到非矿区土壤背景值的2倍左右,As的含量略高于非矿区土壤背景值。(2)综合关联度结果显示,土壤重金属污染在100 m处未达到轻度污染的标准要求,但具备向轻度污染转化的条件;200 m和400 m处分别达到轻度污染和清洁等级要求,但隶属该等级的程度不强,且随着距离增大土壤重金属含量和污染程度均在下降。(3)物元模型能够揭示每个土壤重金属元素的分异信息和综合评价的中间信息,适用于土壤重金属污染水平评价。     

基于MCR模型的城镇生态安全格局构建和建设用地开发模式

近年来,在中国城市土地开发的顶层设计中越发强调生态空间的重要性,充分识别城市生态安全格局并探讨建设用地空间扩展格局成为划定生态保护红线、确定城市开发边界和"三规合一"空间管制等政策实施的迫切需求。该文以唐山市为例,基于"生态过程—格局"理论和GIS的空间相关性分析、距离分析和叠加分析等方法,从综合水安全、地质灾害预警、生物生境保护、水土保持、游憩安全5个方面,整合构建了底线安全格局、缓冲安全格局和最优安全格局3种不同等级的综合生态安全格局。该文在MCR模型算法引入不同等级"源"的权重系数,以综合生态安全格局为阻力因子,并结合城镇中心的吸引力、主要道路的吸引力和政策调控(区域开发重点)等城镇用地扩展影响因素,得到在不同约束条件下的区域空间扩展阻力面,分别确定了唐山市在"生态安全约束型""经济增长主导型"和"生态与经济并重"3种模式下城镇空间可能的发展范围,经过多方案比较,"生态与经济并重"城镇建设用地空间发展模式是未来城镇健康有序发展的最优模式,这种发展模式既有利于减少大规模、高强度的城镇化和工业化过程所造成的城市发展和环境保护之间的用地冲突,也可为城市用地布局规划和生态红线划定提供科学依据。     

“三生空间”视角下宜昌市景观生态安全评价及其耦合特征分析

为了探究典型生态脆弱区的景观生态安全格局变化规律,以湖北省宜昌市为研究对象,基于2000—2015年4期土地利用遥感监测数据和社会经济数据,从三生空间视角构建“三生空间”(生产空间、生活空间和生态空间)土地利用分类模型,对宜昌市近15年间景观生态安全时空演变特征及耦合协调度进行了系统分析。结果表明:(1)2000—2015年,宜昌市以林地为主的生态空间面积占比最大,且各时期占比均在71%以上;(2)2000—2015年,宜昌市景观生态安全整体呈现西北—西南高、东部低的空间分布特征,安全区集中分布在土家族自治县、夷陵区,不安全区主要分布在当阳市等低海拔地区;(3)2000—2015年宜昌市景观生态风险冷点、次冷点数量增加,次热点和热点均呈现先增加后减少态势。(4)宜昌市“三生空间”景观生态安全的耦合协调度水平不高,整体上呈现“东高西低”的空间分布特征,西北、西南山区景观生态安全耦合协调度明显优于东部地区。研究结果表明区域土地利用格局和人类社会经济活动影响以及制约区域景观生态安全及其耦合协调性,故需优化区域生态空间格局、提升土地资源集约利用效率,促进宜昌市生态环境可持续发展。     

城市扩张背景下景观破碎化动态演变及空间自相关分析——以南昌市为例

为探究城市扩张与景观破碎化演变过程及其关联机制,以江西省南昌市为例,基于2000—2015年的土地利用数据,运用城市破碎指数(UFI)刻画建设用地的景观破碎化水平; 然后结合形态学空间格局分析(MSPA)和景观连接度分析量化了自然景观和耕地的景观动态演变过程; 最后采用格网分析探究了三者之间的空间自相关动态特征。结果表明:2000—2015年间南昌市共有273.26 km²的耕地及45.61 km²的自然景观转为建设用地,整体城市破碎度指数在研究期内由2.27上升至4.94; 耕地核心区数量在15 a时间内持续衰减,自然生境在前期变化平稳,随着城市化进程的加快,核心及桥接区不断减少,岛状斑块开始增加; 空间自相关分析显示,景观破碎度与自然生境、耕地平均连通概率三者呈负相关,景观破碎度与耕地、自然生境平均连通概率之间的高低聚集区域集中分布在城市扩张的主要区域。2000—2015年城市快速扩张导致的破碎化致使耕地及自然生境景观结构发生改变,景观连通性逐渐丧失。     

苏州市不同区域水稻籽粒重金属积累特征与健康风险评价

以苏州市7个县市的水稻籽粒为研究对象,在2006年采集的449份水稻籽粒样品的基础上,分析了稻米中Cu、Pb、Cd、Cr和Zn的积累特征,并评价了样品的健康风险。结果显示,苏州市水稻籽粒重金属积累平均含量均不超标,但水稻籽粒Pb存在29．49％的样点超标率,Cu、Cd和Cr的超标样点一般在4个以下。单因子污染指数评价结果显示,水稻籽粒重金属元素污染指数高低顺序为Pb＞Cr＞Cu、Zn＞Cd,其中昆山和吴江水稻籽粒受到Pb的轻度污染。综合污染指数评价表明,水稻籽粒重金属污染处于警戒线级别,且水稻籽粒的污染是由于Pb的积累量较高引起的,其中太仓和张家港两市水稻籽粒属于安全等级,昆山、吴中、相城和常熟处于警戒线等级,吴江风险较高。暴露风险评价结果显示,研究区存在水稻籽粒Cr暴露风险,而水稻籽粒Pb仅在个别县市暴露风险高,整体风险并不高。     

基于土壤光谱特征的宁夏银北地区盐碱地盐分预测研究

对宁夏回族自治区银北地区盐碱地野外土壤表层光谱反射率和土壤全盐及盐分进行定量分析,筛选出各土壤盐分指标的敏感波段,然后采用全回归和逐步回归的方法建立各盐分的预测模型。结果表明：表层土壤高光谱反射率r,及其平滑去嗓处理后的值R,lg(R)与全盐含量呈极显著正相关关系,1/R,lg(1/R)与全盐呈极显著负相关关系,(R)'和〔lg(1/R)〕'在特定单波段处表现较佳;土壤表层光谱反射率与CO₃^2-的相关性最强,其次是SO₄^2-;土壤光谱反射率与Na⁺的相关性在各种变换方法下均较强,其次为Mg²⁺,与Ca²⁺的相关性最弱。基于R的逐步回归方程为全盐含量预测的最佳模型;基于土壤光谱反射率拟合土壤CO₃^2-的准确度略高于对土壤HCO₃^-;敏感波段估测土壤SO₄^2-含量的决定系数明显高于其他阴离子;采用〔lg(1/R)〕'逐步回归得到的方程拟合土壤Na⁺,K⁺和Mg²⁺含量相对于其他变换方式效果更理想。预测模型中对土壤全盐和Na+的模型精度较高,预测能力强;光谱对土壤SO₄^2-和Mg²⁺的预测能力也较强;对土壤Cl^-和Ca²⁺的预测稳定性、预测能力和精度都较差。     

长江三角洲典型地区土壤性质对土地利用变化的响应—以江苏省锡山市为例

以锡山市为分析样区,对土壤pH、有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效钾等7个指标对旱地变为未利用地、水田变为菜地、水田变为旱地、水田变为林地和水田变为未利用地等五种变化方式的响应进行了研究.结果表明,土地利用变化对土壤性质有显著影响,但不同变化方式对各指标的影响方向及影响程度不同：（1）水田变为菜地、旱地和林地使土壤向酸化方向发展,土壤pH分别降低0.47、0.78和0.17;旱地和水田变为未利用地分别使土壤pH提高0.24和0.74;（2）水田变为未利用地、菜地和林地分别使有机质降低3.83、3.18和0.35 g kg^-1;水田变为旱地、旱地变为未利用地分别使有机质含量增加7.58和1.07 g kg^-1;（3）旱地变为未利用地、水田变为菜地和未利用地分别使全氮降低0.31、0.08和0.11 g kg^-1;水田变为旱地和林地分别使全氮提高0.41和0.04 g kg^-1;（4）旱地变为未利用地使全磷有微小幅度的降低,降低量为0.01 g kg^-1;水田变为菜地、旱地、林地和未利用地后不同程度地提高全磷含量,增加量分别为0.23、0.08、0.23和0.09 g kg-1;（5）旱地和水田变为未利用地分别使速效氮降低2.38和7.62 mg kg^-1;水田变为菜地、旱地和林地分别使速效氮增加11.61、34.51和18.26 mg kg^-1;（6）旱地变为未利用地使速效磷降低3.70 mg kg^-1;水田变为菜地、旱地、林地和未利用地分别使速效磷增加45.16、7.54、40.55和10.94 mg kg^-1 ;（7）旱地变为未利用地以及水田变为菜地、旱地、林地和未利用地均使速效钾含量有所增加,增加量分别为8.75、77.44、32.28、160.4和27.59 mg kg^-1.     

耕地数量生态位重心模型构建及其应用——以焦作市为例

以生态位理论为基础，提出了耕地生态元和耕地生态位的概念。在此基础上，构建了用以量度耕地数量空间格局变化规律的耕地数量生态位重心模型，并运用该模型对焦作市1998-2004年期间耕地数量变化规律进行了分析。分析结果表明，该模型可以有效测度区域耕地数量整体变化特征及其年际变化程度大小，并可依据其变化规律探求区域耕地数量变化的驱动因素和驱动力。     

修正法农用地定级方法探讨及与因素法比较-以宜兴市为例

目前我国基本上采用因素法进行农用地定级,而作为重要方法之一的修正法则应用很少。本文以宜兴市为例,对修正法农用地定级技术路线、指标控制区划分、单元划分、修正因素选取和量化、定级指数计算、级别划分的方法和改进进行探讨,并与因素法比较。结果表明:修正法和因素法的方法原理大致相似,但修正法在分等基础上进行,是对分等结果的细化和深化,可大大缩减工作量,而且其定级结果具有很好的横向可比性。     

50年来太湖水网地区城市化空间过程的监测与模拟 Ⅰ宜兴城区城市用地扩展的遥感监测

长期以来,由于历史数据的缺乏,很难获得解放后我国城市扩展的完整过程。本研究在遥感、地理信息系统技术支持下,采用7个时期的航空图片和卫星数据,分别对宜兴市194 9、196 6、1981、1984、1992、1996和2 0 0 0年的城区范围和耕地被占用情况进行监测。结果表明,5 0多年来宜兴城区面积从1 5km2 扩展到13 5km2 ,翻了3番多;城市扩展过程呈现两个阶段,即194 9～1984年的缓慢扩展阶段和1985～2 0 0 0年的快速扩展阶段,前一阶段年均扩展速度仅3% ,而后一阶段年均扩展速度达到2 1% ;各个时期城市扩展占用的土地中90 %以上是高质量的耕地,表明城市扩展成为耕地流失的主要因素之一。相关分析显示,城市扩展与工业发展关系最密切,工业发展为城区扩展提供了动力,而城区面积与第三产业比重的相关系数在三个产业中是最高的,表明宜兴城区成为该县第三产业的主要聚集地。从空间扩展过程来看,宜兴城区1984年以前沿着老城区零散填充式扩展,此后沿着公路快速扩展,并逐渐呈块状填充式扩展。由于宜兴处于苏南水网发达地区,水系严重制约了城市扩展的方向,而道路和桥梁建设则导引城市扩展方向