亚热带丘陵区集约化养猪场氨气近源沉降的土壤和植物氮素响应

选取中国亚热带丘陵区一集约化育肥猪场为研究对象,采用环形扩散管大气采样系统(DELTA),开展为期1 a养殖场500 m近源区大气氨浓度监测,采用双向交换模型,估算氨沉降量。采集养猪场近源区土壤、植株样品,探究大型集约化养殖场近源区土壤、植物氮素对氨沉降梯度的响应特征。结果表明:养猪场近源区土壤无机氮含量为2.3—32.4 mg·kg^(-1)(以铵态氮为主),随氨沉降量增加而增加。草本(白茅)盖度随氨沉降量增加而增加,500 m范围内增幅平均可达45.7%;灌木(黄荆)盖度随氨沉降量增加而减小,降幅平均为27.5%。植株叶片氮含量与氨沉降间关系不明显,灌木、苔藓叶片δ^(15)N值为-13‰—-2‰,且随氨沉降增加而减小。δ^(15)N可用于识别植物叶片氮素来源,与植株叶片总氮含量相比,植株叶片δ^(15)N对氨沉降具有更好的生物指示作用。

典型喀斯特城市水资源与社会经济发展耦合度评价——以贵阳市为例

运用系统科学和可持续发展理论,结合喀斯特发育典型的贵阳市区域特征,构建评价指标体系及水资源与社会经济发展耦合模型,运用模糊集对模型计算水资源系统和社会经济系统综合指数。结果表明:2002—2010年贵阳市水资源系统综合发展程度相对较低,与社会经济系统发展水平差距较大,水资源与社会经济发展耦合度分别为0.5、0.49、0.42、0.46、0.42、0.34、0.41、0.48,整体处于颉颃阶段。今后应对城市河段和部分工矿企业比较发达的区域实行高污染企业转移或疏散,降低高耗水、高污染排放产业比重,提高水资源利用效率;提高市民节水意识,推广节水型小区建设;加大对石漠化治理力度,提高植被覆盖率,提高生态蓄水能力;加大水利工程、集雨工程建设力度,提高客水资源利用率,调整国民经济布局,使之与水资源时空分布相匹配等,以提高水资源与社会经济发展的协调能力,促进整个贵阳市的可持续发展。

基于RS和GIS技术的乌江流域生态环境质量现状诊断

乌江位于云贵高原斜面上,是长江上游南岸最大的支流,地质地貌独特,岩溶地貌广泛发育,由于长期不合理大规模开发利用活动,水土流失严重,石漠化问题突出,生态质量受到重大威胁。本文以乌江流域(位于贵州省境内)41个地区为研究区,以2010年TM遥感影像为主要数据源,运用RS和GIS技术获取景观格局信息,构建乌江流域生态环境质量评价指标体系,采用熵权法与GIS图形叠置法相结合,对研究区生态环境质量状况进行评价,在此基础上,运用系统聚类法划分生态环境质量类型,将乌江流域生态环境质量划分为良好(Ⅰ)、较好(Ⅱ)、一般(Ⅲ)、较差(Ⅳ)4个级别。结果显示:乌江流域生态环境质量属于良好、较好、一般、较差的面积分别为7 710.8km2、26 208.3km2、15 704.3km2、16 106.1km2,所占比重分别为11.7%、39.9%、23.9%、24.5%。总体上,流域的西北、西南地区生态环境质量较差,而流域的东北地区生态环境质量较好,不同县区生态环境质量差异显著。

基于STIRPAT扩展模型平塘县农业水足迹变化及驱动机制研究

平塘县水资源短缺问题突出,农业生产使得水资源匮乏日益加剧,因此,该地区急需明晰农业水资源利用关键影响因素,以达到构建低水耗高效农业生产模式,提高水资源利用效率目标。利用水足迹核算模型,定量测算2001-2015年平塘县农业用水状况,在经典IPAT环境压力等式基础上,从人口、经济、技术、城镇化、膳食结构、气候6个方面,构建水足迹STIRPAT扩展模型,剖析平塘县农业水足迹变化主要驱动因素。结果显示:平塘县农业水足迹从2001年6. 02×108m3增加到2015年8. 60×108m3,增加了42. 86%,绿水、蓝水的增加主要由于农业产业结构调整、种植技术改进、作物新品种推广等,灰水水足迹快速增长主要由于化肥大量使用;平塘县农业水足迹驱动因子贡献率由大到小排序为:膳食结构>降水量>人口>经济>技术>城镇化,上述驱动因子每变化1%,分别导致农业水足迹总量变化-0. 1071%、0. 09393%、0. 0684%、0. 0585%、0. 0581%、0. 0453%。平塘县属于典型喀斯特峰丛洼地区,由于特殊"二元"结构特征,地表调蓄功能极弱,农药化肥大量使用,导致灰水对农业用水增长率的贡献率较大,而经济欠发达,生活水平低,以植物性食物为主的膳食结构,在一定程度节省农业用水。

2002—2012年贵阳市土地生态安全评价

为了给贵阳市的土地生态系统保护、土地资源的可持续利用和土地利用规划的制订提供参考,利用2002—2012年贵阳市相关年鉴数据,根据压力-状况-响应(PSR)概念模型构建贵阳市土地生态安全评价指标体系,采用熵权属性识别模型对其土地生态安全状况进行评价。结果表明:1)影响贵阳市土地生态安全的主要因素为单位耕地农药使用量、单位耕地化肥使用量、石漠化面积所占比重和土壤侵蚀模数,其权重分别为0.071、0.069、0.058、0.052。2)2002—2012年贵阳市土地生态安全的综合得分呈先降后升的变化趋势,2002—2009年的土地生态安全综合得分呈逐渐减小变化趋势,即由2002年的2.758下降到2009年的2.547;而2010—2012年的综合得分呈逐渐增大变化趋势,即由2010年的2.631增加到2012年的2.663。因此,贵阳市的土地生态安全状况不佳,但呈良好发展趋势。

基于水足迹的贵州省平塘县农业用水与经济脱钩分析

[目的]从水足迹视角剖析平塘县农业经济增长与农业水资源利用耦合作用机理,为喀斯特峰丛洼地生态治理提供参考资料。[方法]利用联合国粮农组织推荐CROPWAT 8.0软件,测算平塘县2002—2015年农业水足迹,运用脱钩理论,分析平塘县2001—2015年农业发展与农业水资源利用脱钩态势。[结果](1)2002—2015年平塘县水足迹与生产总值整体上呈波动上升趋势,但其增长率波动性较大;(2)从Tapio脱钩弹性指数来看,现阶段农业经济增长与农业水资源消耗关系尚不稳定,农业水资源不可持续性利用状态仍存在;(3)2007年为脱钩关系较为理想年份,其次是2008年,协调状况最差是2006,2002—2015年脱钩态势系整体上,呈倒U形变化趋势;(4)从面积来看,研究时段弱脱钩面积比重范围为0%~97.9%(2010年最大,2013年其次,2007和2011年最小),强脱钩面积比重范围为0%~100%(2007年最大,2008年其次,2010年最小),衰退脱钩面积比重范围为0%~49.7%(2011年为49.7%,其他年份为0)。[结论]总体上,平塘县农业经济增长与农业水资源利用协调状况不佳。

典型喀斯特峰丛洼地土地利用生态风险评价——以平塘县为例

以喀斯特峰丛洼地发育典型黔南平塘县为研究对象,以2000、2005、2013年三期TM遥感影像为基础数据源,基于"3S"技术手段,结合景观生态学理论,利用土地利用程度指数、耕地垦殖指数、植被覆盖指数、景观多样性指数、景观优势度指数等指标,构建土地利用生态风险评价指标体系,运用改进的TOPSIS模型与变异系数法相结合的方法 ,计算土地利用生态风险综合指数,对研究区不同研究时期土地利用风险进行综合评价。结果表明,研究期间平塘县土地利用生态风险呈增大的变化趋势,土地利用生态风险综合指标从2000年的24.819上升到2013年75.181,主要由于平塘县生态本底极其脆弱敏感,随着人口增长、社会经济发展,大规模不合理的土地开发利用活动给当地造成了极大的生态风险隐患。

基于属性识别模型的重庆市生态安全动态评价

根据"压力—状态—响应"模型构建生态安全评价指标体系,采用熵权法与属性识别耦合模型对重庆市九大主城区生态安全状况进行综合评价。评价结果表明:2006—2010年,重庆九大区中沙坪坝区、渝北区及巴南区生态安全状况略有所改善,具有较好的发展趋势,生态安全得分有所增加;但渝中区、江北区及九龙坡区生态安全状况有所下降,由较安全等级向不安全等级转变,生态安全得分下降;大渡口区、南岸区和北碚区生态安全处于波动状况,发展趋势不确定性较大。与其他模型相比,属性识别模型计算过程简单,评价结果精度较高,能进行有效识别和比较分析,为生态安全评价提供一种新的思路。

重庆市长寿区景观格局和生态服务价值变化

土地利用是自然与人文交互作用的结果,土地利用变化不仅影响景观格局,还对生态系统服务有一定影响。基于RS和GIS技术,以重庆市长寿区为例,在研究土地利用变化的基础上,选取和计算景观指数,分析长寿区景观格局变化;运用生态服务价值理论,分析了2002—2009年长寿区生态服务价值变化情况。结果表明,该区7a间景观斑块总数有所增多,其中有林地、灌木林、城镇用地、居民用地斑块数目增加;水田、旱地、未利用地斑块数目减少;长寿区整体景观多样性和破碎度指数略有增大,说明该区景观多样化、破碎化程度有所提高。2002—2009年长寿区生态系统总服务价值从1.91×109元增加到1.97×109元,净增加6.10×107元,其中林地对生态服务价值贡献率最大,这反映了长寿区的生态环境有所改善。

基于改进突变级数法的典型喀斯特峰丛洼地生态安全预警评价——以贵州省平塘县19个乡镇为例

以喀斯特地貌发育典型的贵州省平塘县为研究对象,以乡镇为评价单元,根据自然-社会-经济(NSE)模型构建生态安全预警评价指标体系,采取熵权层次相结合法确定指标权重,运用改进突变级数法计算生态安全预警指数,旨在为平塘县生态可持续发展提供理论参考.结果表明:2011—2013年平塘县各乡镇生态安全预警指数为0.6~0.8,均属于中警,其中卡罗乡、新塘乡、西凉乡、四寨镇生态安全预警指数呈增大变化趋势,生态安全得到改善;大塘镇、掌布乡生态安全预警指数呈减小变化趋势,生态安全略显退化;平湖镇、苗二河乡、卡蒲乡等呈先减小再增大的变化趋势,生态安全呈波动变化.

典型喀斯特峰丛洼地生态系统生态服务功能价值评估--以贵州平塘县为例

以平塘县土地利用数据为基础,参考谢高地等制定的中国不同省份农田生态系统生物量因子表和中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量因子,制定了平塘县生态系统单位面积生态服务价值系数,并计算平塘县2000、2005、2013年生态系统服务价值及生态敏感性指数。结果表明:研究时段平塘县生态服务总价值呈上升变化趋势,2000、2005、2013年生态服务总价值分别为560 688.39万、580 534.47万、593 036.20万元;从单项生态服务价值来看,2005~2013年平塘县生态系统在气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性保护、食物生产、娱乐文化等领域的价值呈上升变化趋势,但其食物生产价值呈下降变化趋势;2000、2005、2013年平塘县ESV对VC敏感性指数均小于1,敏感性指数值介于0.003~0.517之间,说明ESV对VC不敏感,缺乏弹性,即结合平塘县区域特征修正后的生态服务价值系统是合理的,研究结果是可信的。

贵州省88个县(市、区)的生态安全评价与预警

为促进贵州省工农业生产的合理布局及生态建设的可持续发展,以贵州省88个县(市、区)为研究对象,根据自然-社会-经济系统构建生态安全预警评价指标体系,采用熵权法与层次分析法相结合确定指标基础权重,运用惩罚型变权模型对贵州2007—2013年88个县(市、区)生态安全状况进行预警研究。结果表明:2007—2013年贵州省生态安全预警指数变化介于0.4~0.7,该时段生态安全预警指数平均值依次为0.62、0.61、0.58、0.61、0.55、0.63和0.63,生态安全状况总体呈先降后升趋势。研究区中警区面积呈先增后减趋势,从2007年的114 117.45km^2增加至2011年的171 152.76km^2,再减少至2013年的85 495.56km^2;轻警区面积呈先减后增趋势,从2007年的62 050.51km^2减少至2011年的4 858.6km^2,再增加至2013年的90 515.8km^2。在县域尺度上,研究区绝大部分县(市、区)生态安全预警指数呈上升趋势;南明、云岩、钟山和红花岗等地生态安全预警指数总体呈下降趋势。

黔南FAST周边典型喀斯特峰丛洼地石漠化生态修复模式研究——以平塘县克度镇刘家湾周边为例

为探讨黔南平塘县及周边喀斯特峰丛洼地石漠化生态治理与农户生计模式,在分析区内水土资源及其空间匹配结构特征,以及石漠化与生态景观垂直分异规律的基础上,提出了:(1)峰丛洼地生物多样性藤冠配置技术模式,包含轻度石漠化藤本+乔木模式、中度石漠化藤本+灌木模式、重度石漠化藤本+草本模式;(2)峰丛坡地"下修复、上保育"的分段治理(垂直分异)模式及其技术体系,包含峰顶生态公益林自然恢复(保育)模式、峰丛中上坡生态经济型林草生态修复与混农林业模式、峰丛下坡高效复合农林经营与水土保持(生态修复)模式;(3)筛选出酥李、西番莲、土人参、旱脆王枣、欧李等耐瘠耐旱适生品种,并对这些品种及其组合模式的经济、社会与生态效益进行了初步分析,得到西番莲+冰脆酥李、西番莲+土人参、西番莲+酥李+土人参等生物多样性配置模式的经济效益最佳,其是就地解决洼地农户生计的有效途径,这在类似地区有重要的推广和应用价值。

村镇饮用水水源地安全预警模型研究——以贵州省为例

水源地安全预警是保护村镇饮用水安全中不可或缺的一个环节。以贵州省1 224个村镇水源地为例,基于压力-状态-响应模型构建村镇饮用水水源地安全预警指标体系,运用惩罚型变权—可拓物元评价方法对贵州省2000—2013年村镇饮用水水源地安全等级进行测度,并运用马尔科夫模型对贵州省2014—2020年水源地安全等级进行了预测。结果表明,贵州省村镇饮用水水源地安全等级整体呈好转的趋势,2000—2013年水源地安全等级从"巨警Ⅰ"演变为"中警Ⅲ",对应的警情指示灯由"红色"演化为"黄色";影响贵州省村镇饮用水水源地安全的主要影响因素是植被覆盖率、裸岩率、水源保证率、人均供水量、农田灌溉单位面积用水量、COD排放负荷等指标,在今后的水源地保护工作中应予以重视;2014—2020年贵州省村镇饮用水水源地安全预测等级分别为"中警Ⅲ"和"轻警Ⅳ",指示灯为"黄色"和"蓝色",但水源地安全等级具有向"中警Ⅲ"恶化的趋势。

基于灰色模型的贵阳市土地利用/覆被变化的驱动力分析

以1993,2000,2010年3期TM遥感影像为基本数据源,采用RS与GIS技术、结合统计分析的方法,提取和分析了贵阳市土地利用/覆被变化信息,并选取13个主要土地利用/覆被变化驱动因子,运用灰色模型定量地分析不同地类与各驱动因子之间的关联性。结果显示:(1)研究期间,贵阳市水田、旱地、灌木林、未利用地面积分别减少了135.2,55.4,80.8和98.6km2;而水域、有林地、建设用地面积分别增加了49.1,128.3和183.4km2,其中建设用地面积增加最大,水田面积减少最大;(2)研究时段土地利用综合程度指数呈增大的变化趋势,1993,2000和2010年土地利用综合程度指数分别为301.2,307.7和319.0;(3)贵阳市土地利用结构信息熵由1993年的0.76上升到2001年的0.78,随后下降到2010年的0.77,表明贵阳市土地利用结构系统的有序性、稳定性呈先增加再减弱的变化趋势;(4)贵阳市土地利用/覆被变化主导驱动力是人口增长、经济发展及人均资源因素。

2001-2015年平塘县喀斯特峰丛洼地主要农产品水足迹的变化

为喀斯特峰丛洼地水资源的开发利用与管理提供科学依据,基于虚拟水及水足迹理论,研究2001-2015年平塘县喀斯特峰丛洼地主要农产品水足迹特征,重点分析水足迹规模、强度、结构性及动态变化。结果表明:1)平塘县主要农作物均以绿水为主,同种农作物虚拟水含量略高于非喀斯特地区。2)2001-2015年全县19个乡镇主要农产品用水量呈上升趋势,主要由农产品单产提高所致,而畜产品生产用水量变化趋势不明显,原因是畜牧养殖业规模变化不稳定所致。3)2001-2015年平塘县各乡镇人均主要农产品水足迹变幅平均为1242~3863m3,各乡镇变化趋势不明晰,同一乡镇不同年份差异较大,主要是由于气候条件差异所致,相同年份不同乡镇差异也较大,主要原因是作物类型、播种面积和耕作管理方式等差异所致。4)平塘县各乡镇主要农产品水足迹强度极高,水资源利用效率较低,水足迹强度变幅平均为3329~14244m3/万元,主要由于喀斯特峰丛洼地地表调蓄功能弱,农作物受土壤水分胁迫频繁。5)平塘县各乡镇水资源匮乏状况差异较大,平湖镇水资源匮乏度最高,为0.79%;苗二河乡其次,为0.73%;大塘镇最小,为0.26%。

射电望远镜项目周边地区土地利用结构合理度评价

以射电望远镜(FAST)项目周边的平塘县、罗甸县为研究区域,利用遥感数据和“3S”技术手段,结合相关统计资料,从土地利用结构系统、土地利用程度系统、土地利用效益系统、土地利用可持续系统4个方面,选取18个指标构建土地利用结构合理度评价指标体系,运用ITOPSIS模型对研究区土地利用结构合理度进行定量评价。结果表明:研究区土地利用结构合理度较低,且存在时空变化差异。2000年、2005年、2013年平均土地利用结构合理度分别为27.45%、29.84%、17.76%,呈先增大后减小波动变化趋势;2000、2005年平塘县土地利用结构合理度均高于罗甸县,2013年略低于罗甸县。

喀斯特石漠化区苔藓植物物种多样性变化

通过野外实地调查对贵州喀斯特地区不同程度石漠化区域苔藓植物进行研究,揭示喀斯特石漠化地区苔藓植物的物种多样性。结果表明,苔藓的科、属、种数量随着石漠化程度加剧而下降,其中,强度石漠化区域的科数最少且显著低于其他三种石漠化类型,比潜在、轻度、中度石漠化地区苔藓科数分别降低70.00%、57.14%、33.33%;轻度石漠化地区的真藓科、青藓科、丛藓科、曲尾藓科等包含属数较多,占总属数34.62%;Shannon-Wiener指数和Simpson指数变化基本一致,随石漠化程度加剧而下降,其中苔藓植物在潜在石漠化地区Shannon-Wiener指数为1.9393,高于其他三种石漠化区域,比强度石漠化区高43.97%,Simpson指数以轻度石漠化过渡到中度石漠化地区物种丰富度下降最快,下降26.73%;潜在石漠化区较其他三个区域拥有更高的苔藓数量。说明苔藓植物的分布和石漠化程度密切相关,随着石漠化程度加重,苔藓植物的科、属、种总数均有不同程度下降。

土地利用变化生态环境效应的动态评价——以邵阳县为例

以邵阳县2001和2009年TM遥感影像为数据源,运用土地利用动态度模型、土地利用程度模型以及生态系统服务价值理论对土地利用变化的生态环境效应进行了评价。结果表明:从动态变化来看,建设用地变化最为突出,其他类型变动较小;从利用程度上看,土地利用程度变化不明显。林地生态服务价值呈增加趋势,而其他地类生态服务价值呈减少趋势;生态系统服务价值敏感性分析结果表明其生态系统服务价值缺乏弹性。结合研究区的生态环境现状及其特殊性等,分析认为人口数量变化、退耕退林退草工程及经济发展是导致土地利用及生态环境变化的主要原因。

平塘县土地利用变化与社会经济发展的相关性分析

以平塘县为研究对象,基于"3S"技术手段,分析其土地利用动态变化特征,构建土地利用结构与社会经济结构相关性评价指标体系,采用二元相关分析法定量分析平塘县土地利用结构与社会经济结构变化的相关性。结果表明:1)2000-2013年,平塘县耕地持续减少,其中水田减少最多,林地增长速度较快,建设用地持续增加;2)平塘县人口密度与土地利用程度指数呈显著正相关,经济密度与耕地比重、未利用地比重呈显著负相关,与建设用地比重呈显著正相关,第一产业占总GDP比重与耕地比重呈显著正相关,第二、三产业占总GDP比重与建设用地比重呈显著正相关。