广东省典型红壤区表土剥离适宜性评价

表层高肥力土壤是耕地资源的“精华”。表土剥离是应对耕地面积锐减、保持土壤质量、减少土壤资源流失的有效手段之一。基于层次分析法,结合广东省实际情况和国家、省级相关标准规范,构建了包括3个准则层和11个指标层的广东省表土剥离适宜性评价指标体系,计算各指标权重;基于物元模型开展了广东省典型红壤区农林业用地的表土剥离适宜性评价,并将评价结果划分为高度适宜、中度适宜、勉强适宜、不适宜4个等级。结果表明:①表土剥离高度适宜、中度适宜、勉强适宜、不适宜区面积分别占广东省典型红壤区农林业用地的32.49%、49.24%、16.24%、2.03%,表土剥离对于广东省生态环境保护和水土流失防治十分重要;②表土剥离不适宜区主要分布在乐昌市和连州市境内的河谷和山间盆地、云浮市的云浮丘陵、河源市与汕尾市交界的山间丘陵等区域,主要原因是矿山开采等人类活动导致区域土壤重金属元素含量超标。

基于地形因子的土壤有机碳最优估算模型

基于数字地面模型(Digital Terrain Model,DTM),同时考虑因子组合和分辨率构建土壤有机碳(SOC)最优估算模型。在7 100 km2范围内,选取了71个分辨率和22个地形因子中不多于5个因子的所有可能组合,构造了2 514 820个模型。采样点随机分为两组,6 362个训练样点构造数据挖掘模型,其他2 208个为验证样点。根据模型相关系数r值大小从中选取了不同个数因子组合以及相应分辨率的最优模型,并根据这些模型生成对应的土壤有机碳图。结果表明:单个地形因子模型和栅格大小之间的关系表现出多样化,并不是分辨率越高模型结果越好。单因子模型r值的大小并不能决定其在因子组合模型中的重要性。不同的因子及其组合有其特定的最适分辨率,最佳分辨率范围约为60~150 m。综合数据的存储空间和计算量、模型复杂度、预测精度以及空间表达能力,该地区最优模型由相对坡位、高程、归一化高程及多尺度山谷平坦指数等4个变量组成,对应分辨率为121.6 m。同时与多种克里格空间插值方法生成的土壤有机碳空间分布图进行了对比分析,发现无论几个变量的组合,其空间预测能力均较克里格空间插值方法更能表达SOC的空间变化,预测精度也较高。

广东省烟草土壤生态适宜性评价

土壤环境及相关因子对烟草内在品质具有特殊影响。在Ecocrop 1数据库中筛选土壤生态环境重点因子为评价指标,应用GIS空间分析技术,在GIS平台系统分析了全省土壤生态特征,对广东省土壤的烟草适宜性进行了网格化评价。结果显示,广东省土壤总体上适宜烟草种植,且实际情况与评价结果相符,该结果对寻找新的烟草种植区域具有良好的指导作用。

基于GEE和RSEI的韶关市生态环境质量长时序变化及评价

为了解韶关市2002-2022年生态环境质量变化情况的特征,利用Google Earth Engine(GEE)平台获取MODIS产品库2002-2022年6-8月的影像,综合考虑湿度、绿度、干度和热度等多种生态环境要素,以每5年为时间节点,对韶关市生态环境质量进行了研究。分析结果表明:2002-2007年,韶关市RSEI有较大程度降低,韶关市的生态环境质量存在较大程度的恶化;2007-2022年,韶关市RSEI逐渐提高,韶关市生态环境质量逐步上升且趋于稳定。选取高程、坡度、降水量和人口密度4个指标与RSEI作相关性分析,发现RSEI与高程、坡度和降水量呈正相关,人口密度呈负相关,且生态环境质量好的区域主要分布在人类扰动性活动较少的林地地带。总体而言,2002-2022年,韶关市的生态环境质量经历了从恶化到改善再到稳定的螺旋上升状态,生态环境质量得到了改善。研究结果为未来改善韶关市的生态环境质量和低碳可持续的发展提供了科学依据。

土壤资源信息共享的WEBGIS实现

如何使用和共享现有的土壤科学数据一直是一个重要问题。为提高土壤资源信息的共享和利用效率,文章阐述了在因特网环境下实现土壤资源信息发布的体系结构及关键技术,讨论了其实现方法。采用WebGIS技术,以ARCIMS为平台,以广东省土壤系列图件为基础,构建土壤信息共享系统,通过WEBGIS进行土壤资源信息的发布和共享,并介绍了系统的主要功能。

土壤肥力计算机辅助制图初探

土壤肥力图是评价农田土壤肥力水平、合理地制定土壤肥力分区及施肥方案的一个关键要素。传统土壤肥力制图以人工绘制为主,但其效率低,工作量大。通过对广东省烟区植烟土壤肥力自动制图的实践,把GIS作为分析和制图工具,通过空间插值方法和GIS强大的分析处理数据能力及制图功能,制作土壤肥力图,归纳出土壤肥力自动制图的一般方法,讨论了其关键技术问题。

广东省典型区域农业土壤中邻苯二甲酸酯含量的分布特征

采用气相色谱方法,对广东省典型区域农业表层土壤(0～20cm)样品中的6种邻苯二甲酸酯(PAEs)进行了测定.结果表明:6种PAEs化合物的总含量(∑PAEs)为nd(未检出)～25.99mg.kg-1,其中92.8%的样品分布在≤1mg.kg-1的范围;各种土地利用类型中∑PAEs的顺序依次为水田>香蕉地>菜地>甘蔗地>果园地;不同地区土壤中∑PAEs的顺序依次为东莞市>汕头市>佛山市顺德区>湛江市>中山市>珠海市>惠州市.邻苯二甲酸二(2-乙基已基)酯(DEHP)的检出率最高(85.1%),邻苯二甲酸二正丁酯(DnBP)含量最高(nd～17.51mg.kg-1).与美国土壤PAEs控制标准相比,除邻苯二甲酸二正辛酯(DnOP)外,其余5种PAEs化合物均有不同程度的超标,其中DnBP、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)3种化合物超标率较高.广东省典型区域农业土壤受到不同程度的PAEs污染.

珠江三角洲典型区域农业土壤中多环芳烃的含量分布特征及其污染来源

2002-10～2005-11采集珠江三角洲典型区域（东莞市、惠州市、中山市、珠海市和佛山市顺德区）的农业土壤表层样品260个,运用气相色谱-质谱方法对美国EPA优控的16种多环芳烃（PAHs）进行分析测定.结果显示,研究区农业土壤中16种PAHs含量范围在3.3～4 079.0 ng·g^-1,平均含量244.2 ng·g^-1,以3环和4环的PAHs为主;中心城区土壤中PAHs含量高于远郊区,菜地＞水稻田＞香蕉地＞旱坡地果园地＞甘蔗地.依据荧蒽/芘及2＋3环与4环以上PAHs化合物分布特点,表明该区域农业土壤中PAHs主要来源于化石燃料的不完全燃烧.通过与国内外土壤中PAHs含量的对比,研究区的农业土壤受到一定程度的PAHs污染,含量处于中等水平.

广东省典型区域农业土壤中有机氯农药含量及其分布特征

2002年10月至2005年11月采集广东省典型区域(汕头市、湛江市、东莞市、惠州市、中山市、珠海市和佛山市顺德区)的农业土壤表层(0～20cm)样品444个,采用气相色谱方法对土壤中17种有机氯农药(OCPs)进行分析,初步揭示了广东省农业土壤中OCPs的含量及其分布特征。结果表明,研究区农业土壤中OCPs的检出率为99.8%,含量范围在ND～936.94ng·g-1之间,主要残留物为硫丹硫酸盐、甲氧滴滴滴、硫丹Ⅰ和p,p′-DDE,这4种化合物残留量之和占OCPs残留总量的50%以上;α-HCH、p,p′-DDE、艾氏剂、硫丹Ⅱ和β-HCH的检出率较高(大于80%)。不同土壤利用类型中,OCPs残留量排序为菜地>香蕉地>水稻田>旱坡果园地>甘蔗地,佛山市顺德区和汕头市两地土壤中OCPs残留量明显高于本研究区的其他地方。分别有98.4%和94.1%土壤样本的HCHs和DDTs残留量达到国家《土壤环境质量标准》(GB15168—1995)一级标准(<50ng·g-1),土壤中HCHs和DDTs残留污染较轻。

Radarsat SAR的森林生物物理参数信号响应及其蓄积量估测

利用地面实测数据,系统探讨了RadarsatSAR数据在森林蓄积量估测方面的应用潜力和森林生物物理参数信号响应。结果表明:RadarsatSAR后向散射系数与森林蓄积量、树高及胸径之间的关系可以用对数模型模拟;树种对后向散射系数具有一定影响;利用后向散射系数估测森林蓄积量,其精度基本符合林场大面积总体估测的精度要求,但小班水平应用效果不理想。

西江水体有机碳含量变化及悬浮物碳同位素的意义

以西江马口断面水体为研究对象,讨论其有机碳含量、悬浮物同位素组成(δ13C、Δ14C)与环境之间的关系。西江马口断面有机碳含量呈现季节性变化,其中颗粒有机碳(POC)含量范围介于0.13～4.98 mg/L之间,溶解有机碳(DOC)含量范围介于0.98～4.17 mg/L之间,DOC/POC比值为1.34,远低于世界多数河流之比值。近年来马口断面悬浮物POCδ13C的变化范围介于-21.3‰～-26.1‰之间,随时间出现整体性漂移现象,表明流域生态环境整体改善。POCΔ14C变化范围介于-132‰～-425‰之间,与取样期间的流域降水过程及土壤的侵蚀相关。

土地利用类型的分维值和稳定性指数空间变异分析

土地利用类型是一种在自然和人类活动双重作用下的产物,具有不规则、相对不稳定性和复杂性特征,可以利用分形方法进行探讨;分形理论在土地结构研究中的应用涉及土地利用类型分数维的计算、土地利用结构分形研究方法、土地利用结构及其动态变化的分形描述、区域景观结构的分形模型等方面;但土地利用类型的分形机制的空间差异研究少见报道。综合考虑广东省的自然地理环境和社会经济发展状况,文章选择韶关、潮州、汕头、广州作为不同类型区域的代表,基于分形理论计算了耕地、园地、林地、草地、居民点及工矿用地、道路用地、水体和未利用土地8种地类分维值(D)和稳定性指数(Si)以及平均分维值和稳定性指数,从影响土地利用结构的地貌和人文因素两个方面出发,对比和分析了地域之间的D值、Si值的关系,并从中得到了D值和Si值的变化规律。结果表明:(1)复杂的地貌类型是影响土地利用类型D值和Si值的最主要因素;(2)社会经济发展水平一定程度上影响土地利用类型的分维值和稳定性指数;(3)区域土地利用类型的平均分维值、稳定性指数的大小是土地利用结构的综合反映。

西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及时空变化

通过对西江下游马口水文站多年的定点观测以及对虎门、梧州、江口等全流域多个河流断面悬浮物样品的稳定碳同位素分析,报道了近年来人类活动对西江流域影响的观测结果。研究发现:西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成从中游的-26.6‰到河口-19.8‰,逐渐变"重",此结果基本反映了流域植被覆盖及土壤侵蚀状况;西江马口水文站1999—2005年悬浮物样品δ13C值的季节循环值为(-23.4±1.3)‰,其波动与流域侵蚀、物源组成相关。根据观测结果,西江流域土壤侵蚀主要发生于下游以及源头区域,悬浮物稳定同位素比值较"重",而中游区域则相对较"轻"。河口地区的同位素值可能受工农业生产及生活废水影响较大,同位素值异化,其物质来源与河流上游和海洋不同。

东江流域土壤、植被和悬浮物的碳、氮同位素组成

碳、氮同位素值对监测流域植被组成、环境变迁是一种非常有效的指标,为中短时间尺度环境变化研究提供了一条新的途径。以亚热带山区的东江流域为例,以流域内的植被、土壤及水体悬浮物为研究对象,应用其有机质同位素组成(δ13C、δ15N),揭示流域植被的成分和环境变化的信息。研究发现:东江流域土壤碳同位素、C/N比值差值不大;植被的氮同位素差值明显,C/N比值差异较大。对东江流域悬浮物δ13C值近20年的监测表明:其值在早期逐年升高,近10年来转趋稳定并呈明显下降趋势,变化范围在-17.8‰～-26.1‰之间,反映了该流域植被破坏和恢复的过程以及土壤侵蚀状况的变化趋势。

土壤重金属高光谱反演研究综述

土壤是地理环境统一体的重要组成要素。目前,由人类活动造成的土壤重金属污染对土壤生态环境和人类身体健康构成了严重威胁。快速获取土壤中重金属含量是治理土壤重金属污染的前提。高光谱遥感技术的发展为快速高效定量监测土壤重金属含量提供了科学的手段。通过对近20年利用高光谱遥感实现土壤重金属定量反演的方法以及不同光谱处理对反演模型精度的影响等方面的总结以及定量反演土壤重金属含量的基本流程及实现间接反演土壤重金属的相关性元素的简要概述。发现反演模型决定了反演精度,光谱预处理影响反演精度。最后探讨分析了高光谱遥感在土壤重金属研究方面的不足以及发展趋势。

热带人工林生物物理参数及生物量对RADARSAT SAR信号响应研究

合成孔径侧视雷达穿透冠层而获得树干信息的特点使得其具有在南方NDVI易饱和地区的生物量估测方面优于光学遥感。文章利用地面实测调查数据,首次系统地研究了热带人工林生物物理参数及生物量对RADARSAT-SAR信号响应。结果表明:RADARSAT-SAR后向散射系数与森林生物量、树高、胸径可以用对数模型模拟。对于本实验区人工速生林来说,在森林生物量小于40 t.hm-2时RADARSAT-SAR后向散射系数与森林生物量具有较强相关性。桉树树高与后向散射系数的相关系数大于桉树胸径与后向散射系数关系。松树胸径与后向散射系数相关系数高于树高与后向散射系数的相关系数。研究结果为SAR在热带森林研究中的应用提供了一定的理论基础。

白盆珠水库库区坡面径流侵蚀规律初步研究

在对白盆珠水库库区开展水土流失实地调查的基础上,选择库区典型的侵蚀地貌类型与植被类型进行降雨—径流—产沙规律的初步研究。通过6个径流小区试验对比,分析了在不同植被条件下产流、产沙的差异,结果表明缺乏地表草本植被的纯飞播造林的水土保持效益十分有限;库区降雨径流产沙是白盆珠水库淤积的重要来源。

快速渗滤生态工程冬季运行热平衡研究及其在系统设计中的应用

本文以快速渗滤中试生态工程冬季运行实验为基础,讨论了系统在布水、融冻、渗滤及暴露过程中能量补充与损失的途径,建立了池底裸露与有冰层覆盖条件下的热平衡数学模型,扩展了快速渗滤土地处理的系统设计程序,分析了场地、工艺及运行条件对系统热量损失及净化功能的影响,为快渗系统设计与冬季安全运行提供了理论根据。

广东省县域经济实力差异空间自相关分析

以2005年广东省87个县(市、区)级区域为研究对象,选取总人口、国民生产总值等8个指标作为评价因子,通过因子分析和主成分分析法获得各县级单元经济实力综合得分。对综合得分为变量进行空间自相关分析,计算得出全局相关Moran's值和LISA值。结果显示:广东省的县域经济具有明显的空间集聚特征,86.21%的县市经济表现为空间正相关,但仍有少部分县市的经济发展存在异质性。

数字土壤博物馆系统构建及关键技术研究

提出了数字土壤博物馆的概念、特征和基本要素,分析了构建数字土壤博物馆所涉及的若干关键技术,并给出了建设数字土壤博物馆的详细步骤。一个完整的数字土壤博物馆应当由起源与发展演变、类型、综合利用以及土壤生态环境等基本展厅组成,是土壤科学博物馆的有机组成部分和新的表现手段,是开展土壤科学研究,发挥其科普作用的有效方法。