东北农牧交错带土地生态环境安全指标体系的建立与综合评价——以镇赉县为例

本文以吉林省镇赉县为例,探讨了土地生态环境安全评价的方法。依据区域生态安全评价一般性指标体系,结合镇赉县土地利用结构及特点,从土地资源生态压力、生态环境状态和生态环境响应三方面入手,建立了由19项指标组成的土地生态环境安全评价指标体系。运用层次分析原理和综合评分法,计算该地区土地生态环境安全综合指数。研究表明,该地区在1985年和2001年土地生态环境安全状况均处于“很不安全”状态,且有不断恶化的趋势。滥垦、滥伐、过度放牧以及粗放经营的生产方式是导致该地区土地生态环境安全状况不断下降的主要原因。

哈尔滨市城区大气重金属沉降特征和来源研究

鉴于大气重金属降尘对城市居民健康存在一定的威胁,针对哈尔滨市从未开展过重金属沉降特征研究的现状,采用被动采样技术共收集大气降尘样品46份,用AFS-230E原子荧光光度计和ICP-AES全谱直读电感耦合等离子发射光谱法测量样品中的重金属元素含量,计算各元素年沉降通量,利用Pearson系数法、主成分分析法、富集因子法进行重金属沉降特征和来源分析。结果表明,Mn和Co元素主要来自于自然源,其余各元素沉降主要由人为源构成,且人为源中占主导地位的是燃煤尘、汽车尘和金属冶金尘。

基于CA-Markov模型的吉林省西部土地利用景观格局变化趋势预测

Markov模型与CA模型均为时间离散、状态离散的动力学模型,CA模型具有模拟复杂系统空间变化的能力,Markov模型具有长期预测的优势。CA-Markov耦合模型既可进行长期预测,又可有效地模拟空间变化。以吉林西部为例,以RS-GIS技术为支撑进行土地利用遥感解译,得出1989年和2004年两期土地利用景观格局分布图;在此基础上利用CA-Markov耦合模型,进行了土地利用景观格局变化趋势预测。结果表明:与1989—2004年的变化趋势一样,到2019年,水田、旱田、居民地和盐碱地面积分别比2004年增加,高、中、低覆盖草地、水域和湿地面积分别比2004年减少。增加的盐碱地主要是在原盐碱地的基础上扩张,侵占草地、水域和湿地,其分布主要集中在中部的地势低洼地带,大安市、通榆县、长岭县和乾安县的盐碱地将连成片,生态环境被严重破坏。修正的Lee-Sallee指数为0.64,表明CA-Markov模型模拟精度较高,该模型预测土地利用景观格局变化是可行的。

中国饮水型砷中毒区的水化学环境与砷中毒关系

中国各饮水型砷中毒区的水化学特点受沉积环境和气候因素所控制,砷中毒的流行和发病程度与其地下水的水化学环境、水中砷的形态和价态有密切联系。在实地考察监测和对台湾、新疆、内蒙古、山西、吉林饮水型砷中毒病区环境和地下水水化学特征总结的基础上,系统分析了饮水水源中总As、As(III)、甲基胂、腐植酸与砷中毒的关系,揭示了不同病区病情差异的原因。研究表明,除台湾外,各砷中毒区均分布在干旱半干旱区;各病区多分布在沉积盆地中心或平原内相对低洼的地带,饮用的地下水均取自中新生代地层;砷中毒病情不仅与总砷含量有明显的剂量-效应关系,还与As(III)和甲基胂的浓度直接相关。台湾、内蒙古和山西病区地下水为富含有机质的复杂还原环境,水中不仅As(III)含量高,且检出有机物、腐植酸和甲基胂,新疆和吉林病区地下水为以无机砷中As(V)为主的氧化环境,吉林病区未检测出甲基胂,这是新疆与吉林病区患病率较低的主要原因。研究成果可为区域防病改水、砷中毒的预报提供重要技术支撑。

松嫩平原氟中毒区地下水氟分布规律和成因研究

自中新生代以来,在松嫩平原巨大的断陷盆地内沉积了巨厚的古近-新近系和第四系沉积物,形成了由潜水和承压水组成的大型蓄水构造。该区潜水和第四系承压水氟含量较高,在194个样品中,氟的均值为3.45mg/L,范围值为0.25～14mg/L。饮用高氟地下水导致氟中毒大规范流行。研究表明高氟地下水主要分布在山前补给区-蒸发排泄区的过渡带和盆地中部地下水强烈蒸发带,地下水化学类型为HCO3-Na·Mg和HCO3-Cl·Na型,总溶解性固体含量为689.84～2005.6mg/L。高氟水的形成与气候、水文、地质构造、岩石与土壤、水文地质和水化学条件等自然因素有关,同时受不合理开采地下水等人为因素的影响。开展氟病区地下水环境特征和高氟水成因研究对于有效实施安全供水有重要意义。

大庆市大气干湿沉降重金属元素通量及来源

大庆市是我国最大的陆上油田和重要的石油化工基地,开展重金属沉降通量及来源研究对于评估土壤重金属的来源及人类活动对土壤环境的影响具有重要意义。于2008年4月至次年4月采用被动采样技术共收集大气干湿沉降样品17份,配套土壤17份。通过AFS-230E原子荧光光度计法和ICP-AES全谱直读电感耦合等离子发射光谱法测试与分析了样品中的重金属含量,计算了沉降通量和富集因子。元素沉降通量与配套土壤的相关分析结果表明:Hg、Cd、As、Cr、Ni、Pb的沉降通量较低,而主要来源于人为污染源的Zn、Pb、As、Cd表现出较强或极强度的富集;土壤Zn、Cd的积累与大气沉降之间具有显著的相关关系。其他元素来源较为复杂,不同地区元素沉降通量之间差异显著。沉降量主要与城市地理位置、气候条件、人口数、工业结构、城市化水平等因素有关。

种植黄花草木樨对盐碱地土壤水、盐状况的影响

在吉林省大安市试验样地,采集不同地段、不同时期的盐碱土样,分别进行了土壤容重、田间持水量及全盐量等的测定,并利用试验获得的数据,分析了黄花草木樨种植前后土壤含水量、田间持水量及土壤容重等方面的变化,通过比较10月份和6月份种植区和未种植区各项指标的变化,对比了种植黄花草木樨后盐碱地土壤改良的效果。结果表明:同一季节,种植区与未种植区比较土壤容重减小、含水量及田间持水量提高,土壤的保水持水能力增强;种植区10月份较6月份全盐量和pH均值分别减少了260.61 mg/100g和0.3,有机质含量增加了0.002 8 g/kg,土壤的性质和结构得到改善;种植区10月份相对于6月份土壤全盐量、有机质含量的变化幅度明显高于未种植区,说明黄花草木樨具有明显的改良盐碱土结构的功能,这为盐碱土改良提供了一种较为有效的生物改良技术。

松嫩平原荒漠化的EOS-MODIS数据研究

文章应用EOS-MOD IS数据对松嫩平原的荒漠化问题进行了研究。首先计算出标准化植被指数(NDVI)和植被覆盖指数(VC I),反演求得荒漠化指数(D I),得到荒漠化面积;采用多种方法和复杂步骤,首次获得了松嫩平原碱质荒漠化、沙质荒漠化的面积,分别为160.30×104hm2和50.56×104hm2,分别占该区面积的24.35%和7.84%;应用数字高程模型(DEM)对荒漠化的分布规律和成因进行了分析和讨论,指出松嫩平原以碱质荒漠化为主,当前荒漠化的发展程度已处于临界状态,对区域可持续发展构成了严重威胁,亟需采取行之有效的防治措施。

吉林西部不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布和碳密度

土壤碳库在陆地生态系统碳循环中起着关键性的作用。在对吉林西部进行为期6年（2004—2009年）的环境调查基础上,采集了217个土壤剖面,获取了2 170个土壤样品的平均容重、含水率和有机碳含量,分析了不同土地利用类型下土壤有机碳（SOC）的垂向分布特征、原因和机理。结果表明：不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布表现出截然不同的特征,大致可分为＂下降型＂、＂上升型＂和＂不变型＂3种。呈下降型的草地、农田、湿地等SOC含量主要富集在0-30 cm耕作层,并随深度增加而快速下降;滩地为上升型,良好的水文条件和相对茂盛的植物为有机质提供了有利条件;不变型包括盐碱地、林地和沙地,SOC含量处于全区最低水平。不同土地利用类型的土壤有机碳密度差异很大,从大到小依次为水田、草地、旱田、湿地、退化草地、滩地、林地、沙地、盐碱地,其中水田为（169.25±17.70）t/hm2,盐碱地为（26.50±10.00）t/hm2。植被生物量和土壤理化性质是影响土壤有机碳含量的主要因素。

松嫩平原西南部土地利用动态变化的分形研究

根据分形理论,采用二维欧氏空间分形维模型的计算方法,以TM卫星影像为主要数据源,在GIS支持下,计算出松嫩平原西南部地区在1989年、1996年和2001年主要土地利用类型的分形维数值、稳定性指数和相关景观指数。并根据分形维数和稳定性指数的物理意义及其与景观指数的关系,综合分析了研究区土地利用的动态变化规律。研究表明,水域、草地和湿地的稳定性相对较差,是较脆弱的土地利用类型;除林地外,其它各土地利用类型的稳定性均呈下降趋势,气候干旱和人类不断强化的经济活动对生态环境系统的影响显著,需加大对研究区生态环境修复和重建工程研究和投资的力度。

辽河大伙房水库汇水区农业非点源污染入库模拟

利用输出系数法和SWAT模型,对大伙房水库汇水区农业非点源污染(ANSP)进行了入库模拟研究,并用2006—2009年的水文和水质监测数据对模型进行了校准和验证。研究结果表明:汇水区年均输入到水库的泥沙量、总氮和总磷负荷分别为82.65×103 t、1 873.49t和81.97t;月入库泥沙量、总氮和总磷负荷与径流量有着较强的相关性,ANSP的产生和迁移受降水、径流过程影响很大,每年7、8月份的氮、磷和泥沙流失量达到年内最大值,分别占全年流失总量的42.64%、44.42%和67.91%。水库汇水区各流域对水库氮、磷污染的贡献率由大到小依次为:浑河流域(清原段)、苏子河流域、社河流域和水库周边小流域。

基于SWAT模型的大伙房水库汇水区农业非点源污染空间特性研究

应用SWAT模型对辽宁省大伙房水库汇水区农业非点源污染进行了模拟,利用2006-2009年的水文和水质监测数据对模型进行率定与验证。研究结果表明：研究区泥沙坡面产量为15.40×104t,属于微度侵蚀,其中耕地的土壤侵蚀模数最高,为475.84 t/（km2.a）,疏林地次之,灌林地、有林地的土壤侵蚀模数较小;汇水区农业非点源氮、磷产生量分别为1 248.83 t和102.88 t;不同土地利用类型氮、磷的产生量差异较大,耕地远远高于林地等其他类型。总体上,流域农业非点源污染的产生量浑河流域高于苏子河流域,社河流域最小,且河流上游地区高于下游。研究结果揭示了研究区农业非点源污染空间分布特性,可以为水土保持和非点源污染防治提供基础支持。

生态脆弱地区土地生态环境安全初探

关注并保障生态脆弱地区土地生态环境安全是实现区域土地资源可持续利用的基础。在生态脆弱地区土地生态环境系统因素分析的基础上,提出了区域土地生态环境安全的概念和研究的理论基础。在研究技术与方法上提出了应用RS与GIS—EIS耦合技术进行评价、预警、仿真和优化,从而构成生态脆弱地区土地生态环境安全研究的完整体系。

吉林省煤矿区景观生态风险分析

为评估煤矿开采对生态环境的破坏和损失程度,制定环境保护与治理方案,运用景观生态风险评价法开展矿区的生态风险评价。以吉林省11个主要煤矿区作为研究对象,以2008年中巴资源卫星遥感影像为数据源,运用景观生态风险分析方法,计算各煤矿区的景观格局指数,绘制生态风险空间分布图,将各矿区生态风险综合指数进行对比。结果表明,吉林省矿区的生态风险总体呈现中部高于南部和东部的规律。就各矿区而言,蛟河和杉松岗矿区生态风险指数值明显高于其他矿区,分别为0.360 2和0.321 0。

吉林西部平原土地利用动态变化的RS-GIS集成研究

近20年来,吉林西部平原生态环境显著恶化,土地盐碱化、沙化、草地退化严重制约该区的可持续发展。以往人们很少从土地利用/覆盖(LUCC)变化的角度去分析研究生态环境问题。应用1989、2001年的TM卫星影像数据和RS GIS集成技术进行土地利用/覆盖的动态监测,遥感影像解译,采用空间信息叠加的方法提取土地利用动态变化和土地利用类型相互转化的信息,揭示了土地利用类型两增(耕地、盐碱地)三减(草地、水体、湿地)的变化规律,讨论了驱使土地利用类型转化的原因,提出了保护利用土地资源的建议。

基于洛伦茨曲线的吉林西部土地利用结构变化分析

本文应用经济学中的洛伦茨曲线和基尼系数,进行吉林西部土地利用结构变化研究。结果表明:洛伦茨曲线出现了“三近三疏”和基尼系数出现了“三增三减”的现象,这恰好与TM遥感解译结果相符,说明该区未利用地面积增加,水域湿地面积减少,生态环境恶化。因此,本研究结果可作为吉林西部土地资源合理利用及结构调整提供科学依据。

半干旱地区水资源承载能力研究——以松嫩平原西南部霍林河流域为例

水资源的合理开发利用与否是影响社会经济发展的瓶颈。以霍林河流域为研究对象,对该流域特征及其生态环境问题进行了分析,构建了水资源承载力研究的指标体系,该体系包括水资源形成的自然条件、开发利用及社会经济因素3个方面9项指标。应用因子分析法对流域内各县市水资源承载能力进行定量评价,结果表明,霍林河流域从上游到下游,水资源承载能力主要受水资源形成条件和开发利用强度的影响,水资源承载能力评价是水资源可持续利用的关键。

GIS技术支持下的土地盐碱化敏感性评价

在生态环境较脆弱的吉林省西部地区,应用GIS多边形叠置分析技术划分了6395个评价单元,选取了6项土地盐碱化敏感性指标,将土地盐碱化的敏感程度分为非敏感、轻度敏感、中度敏感和极敏感4级。采用层次分析和二级模糊综合评判相结合的方法进行敏感性评价,并通过GIS技术实现评价结果的分区和可视化。结果表明,采用的评价方法能够有效提高评价精度。研究区土地盐碱化以中度敏感为主,轻度敏感和非敏感次之,极敏感地区占土地总面积的份额最小。

冻融作用下盐碱水田土壤含水率和氮素对有机碳影响研究

选择吉林西部前郭县盐碱水田土壤,进行实验室模拟冻融实验：以-5℃冻结1 d、5℃消融1 d作为1次冻融循环,揭示不同含水率和含氮量处理条件下土壤有机碳（SOC）的变化规律。结果表明,土壤含水率和含氮量是影响SOC含量的2个重要因素,冻融次数、土壤含水率、土壤含氮量以及冻融次数和土壤含水率、冻融次数和土壤含氮量的交互作用对盐碱水田SOC含量的影响显著（P〈0.05）。在1~3次冻融循环过程中,SOC含量明显降低,随着循环次数的增加,SOC含量降低速度减缓;适量的氮素和较低的含水率有利于SOC的稳定,初始含水率为50%的SOC含量明显低于含水率30%和40%的土壤,加入20%硝酸铵的SOC含量明显低于对照组和加入10%硝酸铵的土壤。研究结果对深入研究季节冻土区冻融期盐碱水田SOC变化规律,评估全年候SOC储量有重要意义。

松嫩平原西部草地的时空变化特征

本文以遥感信息作为主要数据源，以地理信息系统为主要手段，首次对松嫩平原西部地区不同覆盖度的草地资源以及草地内部结构的时空变化进行了深入分析，得出了1989年。2001年间高、中、低覆盖草地之间以及与其它土地利用类型之间的相互转化数量和特征。结果表明，12年间研究区3种草地类型的面积均有不同程度的减少，其中，它们转化为旱田的比例分别占转移总面积的77．78％、70．13％和36．57％，说明人类对草地的持续开发是造成草地面积减少的主要原因。从与盐碱地之间的相互转化关系来看，3种草地类型转化为盐碱地的面积比例随着草地覆盖率的减少而增大，比例分别为0％、4．62％和32．81％，可见植被覆盖率对于草地盐碱化的发生起决定作用。从草地内部结构的动态变化来看，呈现高覆盖向中覆盖再向低覆盖的运级退化特征，而且这种演替规律在当前人类活动下基本上为不可逆过程，草地的退化在空间上主要集中在镇赉县的北部、洮南市的南部、通榆县的北部以及乾安县的西部。本文最后从合理利用研究区现有的草地资源、综合进行草地盐碱化的治理出发，提出了生态环境修复和草地可持续发展的对策。