海伦森林公园风景资源质量评价及其游憩项目设计策略

合理利用天然旅游资源是森林公园规划设计的重点方向,也是边远、欠发达地区发展生态旅游的重要手段。针对黑龙江省的冰雪旅游资源优势,以黑龙江海伦国家森林公园为研究对象,在公园发展方向及旅游偏好问卷调查的基础上,采用专家咨询和AHP法,构建适合该公园地域特色的风景资源质量评价体系,评价结果表明:1)旅游偏好:受访者更容易被互动性高、体验感强的游憩项目吸引,公园旅游适游期长短、基础服务设施、内部游憩项目均是影响公园游客量的重要指标。2)评价体系及权重排序:峡谷地貌独特性、物种多样性、空气负离子含量、基础设施条件和内部交通排序位于前列,是海伦森林公园开发建设过程中需重点关注的指标。在此基础上,根据存在的问题和开发潜力提出公园游憩项目的设计策略为:重点突出峡谷特色,利用冰雪资源创新发展冰雪游憩项目、延长旅游适游期,加强内部交通并完善基础服务设施;将设计的思路从主观经验化的想象转变为依据游客偏好调查、公园现状资源调查评价以及ArcGIS分析数据等定性、定量分析结果来科学指导森林公园规划设计,最大限度发挥公园的地域特征,提升社会文化、产业经济等价值,提高旅游吸引力,为更多具有不同地域特征的森林公园规划建设提供参考。

黑龙江省海伦地区浅层地下水中“三氮”分布特征及来源解析

近年来随着人类活动增加、工业废水的大量排放以及农业氮肥过量施用,使得地下水中“三氮”(即硝酸盐氮、氨氮、亚硝酸盐氮)污染问题愈加严重,对人体带来潜在健康风险。通过地下水“三氮”污染分布及来源作出解析,对于开展污染源头防控具有重要的现实意义。本文以黑龙江省海伦地区浅层地下水作为研究对象,采用气相分子吸收光谱法(GMA)及电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了地下水中“三氮”及其他金属元素的检出情况,应用内梅罗综合污染指数法对地下水中“三氮”划分水质污染等级,综合运用Pearson相关性分析、正定矩阵因子分析法(PMF)等方法,识别和定量解析污染源及贡献。结果表明:①研究区地下水中硝酸盐氮含量范围在0.021~123.05mg/L之间,平均浓度为15.27mg/L;氨氮含量范围在ND~3.91mg/L之间,平均浓度为0.33mg/L;亚硝酸盐含量范围在ND~0.65mg/L之间。与《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)Ⅲ类水指标对比,硝酸盐氮超标率为20.0%,氨氮超标率为12.5%。②内梅罗综合污染指数评价结果表明,研究区地下水水质污染等级一级至三级中度污染地下水占比为92.5%,整体上水质“三氮”污染较轻。海伦地区“三氮”空间分布整体上呈现出氨氮、硝酸盐氮流域中心区近端含量高、远端含量低的趋势。硝酸盐氮及氨氮超标点主要分布在研究区中部的人类活动密集区域。亚硝酸盐氮在空间分布上沿海伦河流向呈现出北高南低的趋势。③正定矩阵因子分析模型(PMF)源解析结果表明,硝酸盐氮主要来源于生活与工业复合源;亚硝酸盐氮主要来源于自然源;氨氮主要来源于生活与农业复合源。与中南部长三角武进地区太湖平原、西南部成都平原及东南部广花盆地地下水相比,海伦地区氨氮含量偏低,硝酸盐氮均值则均高于中南部地区。“三氮”的源解析结果呼应了东三省尤其是黑龙江部分地区“三氮”含量较高的分布特征。海伦地区地下水“三氮”污染程度整体上相对较轻,人类活动对地下水中“三氮”分布的影响较大。

冻融过程黑土2m土体固液态水分含量动态特征

应用中子仪-TDR联合测定法监测海伦站冻融过程中黑土固液态水分含量的动态特征结果表明:冻结过程,2m土体水分含量增加73.7 mm,约占全年降水总量的13.4%,上层土体水分含量的增加是下层土体水分在温度梯度驱动下向上层迁移造成的。固态水含量是土壤温度和土体含水量综合作用的结果,2 m土体固态水贮量最大值出现在2月下旬至3月初,约占2 m土体总水贮量的60%;液态水含量随冻结时间推移逐渐减少,直至达到稳定的冻结状态,液态水最小含量约占2 m土体总水贮量的40%。

东北平原海伦空气孢粉分析

为研究我国温带地区的空气孢粉 ,在东北平原黑龙江省海伦农业生态站离地面以上1 0 m处 ,装置库尔风标花粉仪 ,收集了一年的空气孢粉样品 ,分析结果表明 ,全年空气孢粉有 72个植物的科属 ,其中木本植物 1 8个 ,草本植物 5 2个 ,蕨类植物 2个。最主要的孢粉是桦属、杨属、柳属、栎属、蒿属、藜科 ,禾本科。全年空气孢粉浓度有两个高峰期 ,4月中至 5月底为木本植物花粉高峰期 ,8月初至 9月中为草本植物花粉高峰期 ,全年空气孢粉最高值在 5月中旬 3 4 .3万粒 / 1 0 0 0 m3 空气 ,其次 8月底 3 0 .7万粒 / 1 0 0 0 m3 空气 ,全年空气孢粉最低值在 2月初 ,为 1 0 0粒 / 1 0 0 0 m3空气。本地区引发呼吸道疾病的致敏花粉 ,主要有春季型的桦属和杨属花粉 ,秋季型有蒿属、豚草属。

近30年来海伦市耕地土壤有机质和全氮的时空演变

土壤有机质和全氮含量是衡量黑土肥力质量的重要指标。本研究采用基于土壤学专业知识的属性数据和空间数据连接方法,在GIS技术支持下,研究了黑龙江省海伦市1981、2000和2008年3个时期耕地土壤有机质和全氮含量的时空变化规律。结果表明:1981—2008年,海伦市有超过60%的耕地土壤有机质和全氮含量下降,主要分布在中部和西南部。有机质的下降主要发生前20年(1981—2000),且降幅较大,超过15 g/kg,而近10年(2000—2008)耕地土壤有机质的下降幅度和下降区的面积均有所减小;但近10年(2000—2008)耕地土壤全氮含量下降问题依然严重,中部和西南部累计有超过70%的耕地土壤全氮含量呈下降趋势,其中全氮降幅超过0.50 g/kg区域约占耕地面积的38%。

海伦市资源演化格局与土地利用变化及其生态效应分析

以黑龙江省海伦市为例,运用1980年、1995年和2000年的土地利用数据与实地调查相结合,对20年间海伦市土地利用演化过程进行了分析;利用生态服务价值理论与方法,分析了海伦市土地利用变化对生态服务价值的影响程度。结果表明：1980~2000年间,海伦市的耕地、城镇用地、交通用地呈增加趋势,而林地、草地及湿地则呈减少趋势。区域生态效应（生态服务价值）随土地利用类型的变化而变化,耕地对生态效应的贡献率最高,为43.67%（2000年）;其次是湿地和林地,分别为26.32%和14.96%（2000年）;居民点及工矿用地对生态效应的贡献率为负值。1980~2000年间海伦市土地利用的生态服务功能在食物生产功能方面明显增强,而在气体调节、气候调节、废物处理、土壤形成、侵蚀控制、原材料利用和娱乐文化等方面有所下降,说明城市的快速发展和粮食生产能力的提高,在一定程度上导致了区域整体生态效应的下降。

基于PS123作物生长模型的黑龙江海伦市玉米生产潜力计算

在概括国内外作物生产潜力研究方法的基础上,对PS123模型进行方法的改进,将PS123作物生长模型与常规方法相结合,计算黑龙江省海伦市玉米生产潜力,寻求一种更为客观、科学的生产潜力计算方法,也为PS123模型在东北地区不同作物中的应用奠定基础。选取海伦市1999～2001年数据进行计算,取平均值代表近年来该地区玉米生产潜力。结果显示修正的PS123模型科学、合理,计算简便;海伦市玉米的光合、光温、气候、气候-土壤生产潜力分别为54008、11998、9531、8006kg/hm2。与实际产量相比,光能、光温、气候资源利用率以及农业自然潜力利用率分别为10.7%、48.3%、60.9%、72.4%,海伦市玉米生产仍然有较大的潜力。

东北温带旱作农业主要作物生产潜力及资源利用效率评价——以黑龙江海伦市为例

将作物生产潜力模型（PS123模型）与常规方法相结合，对1999～2001年海伦市玉米、大豆、小麦作物生产潜力进行计算；选取产量损失量、资源满足率和资源组合利用率，定量评价资源利用效率，寻找影响资源集约高效利用的限制性因子及其定量制约程度。结果显示，自然资源中温度对于产量的限制最大，其次为水分和土壤，如果把光温生产潜力作为目标产量，玉米、大豆、小麦的光温生产潜力分别为11998、7068、8813kg／hm^2，资源利用率分别为51．0％、29．0％、20．2％，海伦市粮食生产仍有较大潜力。在特定自然资源状况下，海伦市的社会经济状况是限制潜力实现的重要因素，在实地调查基础上，本文提出了提高该市作物产量的主要措施。

遥感与地统计方法在表层土壤有机碳空间格局研究中的应用比较

土壤有机碳为土壤肥力的核心指标之一,精确、及时、低耗的土壤有机碳空间格局估测对促进精准农业的发展和科学施肥具有重要意义,分别利用地统计方法和遥感技术测定法分析了海伦市表层土壤有机碳的空间分布格局,发现:1)表层土壤有机碳与遥感影像的TM1波段之间存在着极显著的相关性(p<0.01),而与TM2、TM3和NDSVI显著相关(p<0.05);2)通过对两种方法所得结果比较得出在精度基本一致的前提下,遥感技术测定法所需样本量低于地统计法所需样本量,且前者所得结果与当地实际情况更为相符,是一种潜在、高效的表层土壤有机碳空间格局研究方法。

农用地质量空间统计分析及其在黑龙江省海伦市的应用

土地质量上的管理是我国土地管理工作的重要方面,全面掌握和科学量化农用地的质量状况,能够为保护优质耕地、合理规划利用土地、实现土地数量质量双重管理提供科学依据。农用地分等工作是对农用地质量调查和评价的基础性工作,其成果包含了较为完备的土地质量信息和空间信息,是农用地质量定量化研究的数据基础。随着空间分析技术的不断发展,运用空间分析手段揭示空间位置之间隐含关系的应用越来越广泛,将农用地分等成果与空间统计分析相结合,能准确认识农用地质量在空间上的分布以及相互关系。基于海伦市农用地分等成果,对农用地质量的空间关联性进行分析评价,研究了海伦市农用地质量分布的空间集聚性特征,量化后与面积、质量属性相结合获得海伦市农用地各分等单元空间质量综合指数。评价结果表明,海伦市农用地质量呈现出明显的集聚现象,为基本农田保护区的划定、土地整理重点区域的划定以及建设用地的扩展方向提供了新思路。

黑龙江海伦市粮食产量稳定性影响因素分析

采用线性回归、主成分分析和灰色关联对1978-2005年海伦市粮食产量及其影响因素进行了分析,以确定粮食产量在时序上的波动特征以及引起波动的主要影响因素。研究发现：这种波动与主要粮食作物的产量密切相关,其中玉米产量的影响最大;从种植结构上分析,粮食产量的波动主要来自玉米和小麦的单产以及玉米和水稻种植面积的变化。单产与粮食产量始终保持很高的关联度;有效灌溉面积、实际机耕面积、化肥施用量、农村用电量和农机总动力等农业投入对粮食产量提高影响重大;耕地面积和劳动力对粮食产量具有一定的制约;自然条件与粮食产量的关联度剧烈变动。在此基础上提出平衡粮食产量波动和结构调整,提高粮食单产和科技支撑水平,加强粮食生产能力建设,切实落实粮食生产保护政策,提高农民农业生产积极性的建议。

2009–2018年中国科学院海伦农业生态实验站气象数据集

气象观测数据是开展天气预报预警、气候预测预估、科学研究的基础,是推动气象科学发展的原动力。中国科学院海伦农业生态实验站是中国生态系统研究网络(CERN)和国家级长期定位研究站,位于126°55'12"E,47°27'14"N,其所在区域是世界四大黑土区之一,代表了中国东北黑土区农田生态系统。目前公开报道的该站气象数据只局限于个别气象要素,尚未对多个要素全面报道。鉴于此,本文利用海伦站气象观测场VAISALA自动观测系统采集原始数据,经过数据处理、质量控制和评估,以月为尺度,将2009–2018年10年的气温,露点温度,相对湿度,降水,气压,水汽压,海平面气压,10 min平均风速月平均,地表温度月平均,5 cm土壤温度月平均,10 cm土壤温度月平均,15 cm土壤温度月平均,20 cm土壤温度月平均,40 cm土壤温度月平均,60 cm土壤温度月平均,100 cm土壤温度月平均和太阳辐射数据共计17个表格116 KB公开报道,以期为国民经济的发展,尤其是当地农业生产活动提供基础支撑。

黑龙江海伦地区垦殖前后典型黑土剖面主要养分元素垂直分布特征

垦殖前后典型黑土主要养分元素特征研究对东北黑土资源的可持续利用和保护东北大粮仓具有重要作用.在松嫩平原东部海伦地区对比研究了典型黑土区40年间土地利用未发生改变的地区(本次对比研究林地和耕地),布设了4条典型黑土剖面,对垦殖前后典型黑土剖面中土壤肥力的主要指标元素(有机质、全氮、全磷、C∶N及pH值)分别对比分析.结果表明:有机质、全氮、全磷含量表现为随土壤深度急剧下降—缓慢下降—基本稳定的变化趋势;垦殖虽然改变了各土层土壤中养分元素的含量,但是并未改变其随土壤深度的变化规律;垦殖在一定程度上影响了表层黑土土壤的pH值,导致耕地表层黑土土壤慢慢酸化.研究结果可为黑土资源的可持续利用、保护及修复提供科学依据.

东北地区典型商品粮基地农业发展比较分析——以德惠、海伦为例

选取自然条件相似而农业发展差异较为显著的典型商品粮基地———德惠和海伦为案例,从粮食产量、农业产值、产业结构、产业效益、生产优势、龙头企业发展等方面比较了典型商品粮基地在农业发展状况与农业产业化水平上存在的差异,并分析了产生差异的影响因素。研究表明:调整农业内部结构、加快农业产业化发展是典型商品粮基地农业快速发展的主要原因;区位、对外开放程度、市场与信息、政策等因素是造成商品粮基地农业发展差异的重要原因。

东北黑土区中部海伦地区大豆品种生育期组归属研究

为了实现大豆不同栽培区域间的科学引种,以13个分属于MG(maturity group)000-I的北美大豆生育期标准品种的生育期表现为参考,在海伦试验站,通过4年的对比试验,对14份的东北黑土区中部海伦市的主栽品种和新近选育品种的生育期组进行鉴定和划分。结果表明:除了PI548596在2011年未能正常成熟以外,其余12个北美标准品种和所有的13个北美标准品种在2011-2014年均能够正常成熟。参试的14份大豆品种的生育期组介于MG00-MGI之间,其中主栽品种和新选育的品种有84%属于MGI组,而国家及省级区域试验对照品种绥农14在2011和2013年属于MG0组,而在2012和2014年则属于MGI组。

黑龙江省海伦地区黑土剖面常量元素地球化学特征及其对物源的指示意义

黑土剖面中常量元素及其比值的地球化学特征与土壤的形成和发育有很大的关系,既反映了土壤发生、发育的程度,又反映了物源区的环境变化,是松嫩平原环境演化和气候变化的重要地质记录。为了探讨东北典型黑土的成因、成土母质来源以及化学风化的强度,选择具有代表性的海伦地区9条黑土剖面进行了常量元素分析,并与典型风成堆积物的元素地球化学特征进行对比,结果表明:①海伦黑土剖面主要常量元素(SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3))之和以及UCC标准化曲线均与典型风成堆积物具有较好的相似性,表明海伦典型黑土成土母质可能为风成成因;②化学蚀变指数CIA值平均为63.97,CIA—w(Na)/w(K)图解均显示属于初等化学风化程度,与典型风成堆积物相比,风化强度顺序为:哈尔滨荒山黄土>镇江下蜀土>西峰红黏土>海伦黑土≈洛川黄土;③0~30 cm黑土比30 cm以下的黑土具有更高的w(SiO_(2))/w(TiO_(2))、w(SiO_(2))/w(Al_(2)O_(3))比值,说明晚期海伦典型黑土粒度较粗,石英含量较高。元素地球化学特征显示,表层和深层典型黑土的气候环境及物源可能并不完全一致,在30 cm左右发生了变化。

基于GIS的典型黑土区海伦市耕地地力评价研究

以海伦市农田耕层0~20 cm采集的577个样点数据、土地利用现状图、区划图、土壤图和地貌图为基础数据,利用GIS空间分析、数学和土壤学等多学科交叉的方法,以多项重要指标为依据,对海伦市耕地地力进行了定量化的分析和评价。评价结果表明海伦市耕地地力整体水平为:一级地面积占总耕地面积的32.1%,二级地面积占52.9%,三级地面积占16.0%。结果表明实现了对典型黑土区海伦市耕地地力分等定级,明确了不同等级耕地的面积、空间分布格局,为探讨制定科学的培肥政策、提高作物产量和土壤基础地力,保护生态环境提供了定量化的分析依据。

黑龙江省海伦市长发镇土地质量地球化学评价及开发建议

基于海伦市长发镇1∶1万土地质量地球化学调查获得的土壤重金属元素和养分元素数据,参照土壤环境质量标准(GB15618—2018)和土地质量地球化学评价规范(DZ/T0295—2016),采用单指标评价法对研究区土壤养分和土壤环境质量进行评价,并在此基础上,将两者叠加分析,对研究区进行土地质量地球化学综合判定.结果表明:研究区内土壤养分以丰富及较丰富为主,分别占长发镇总面积的37.49%和62.22%,区内缺乏B、Mo;研究区99.94%的土地为无风险(一等),0.06%的土地为风险可控(二等),风险可控土地主要受Cd及Hg元素的影响;土地质量地球化学综合评价结果显示,研究区以一等(优质)土地为主,占评价区总面积的99.66%;研究发现长发镇富Se土地资源面积19.25 km^2,土壤中Se含量为0.4×10^-6~1.4×10^-6,平均值为0.44×10^-6;长发镇符合绿色食品产地的耕地面积138.44 km^2,占调查区耕地面积的99.84%,其中绿色富Se、绿色食品产地分别为18.53 km^2和119.91 km^2.

PSR框架下的黑龙江省海伦市耕地质量评价

为科学评价现有耕地质量水平,利用环境卫星、Landsat8遥感影像以及地球化学调查等数据,提取了土壤肥力、水分、重金属污染等多种指标信息,采用与土壤水含量相关性更强的TVDI代替传统的DVI方法,建立了基于压力-状态-响应模型(PSR)的土壤质量评价方法.运用层次分析法(AHP)为各评价指标赋予权重,结合专家评分与线性内插法实现评价因子的定量评价,最终将各评价因子进行空间权重叠加获得地块评价单元.评价结果表明:海伦市一级耕地占28.75%,二级耕地占71.17%,三级及以下耕地占0.08%,耕地质量总体较高.通过对不同等级耕地空间分布的结果分析,提出了针对性的耕地改良建议.

海伦市耕地表层黑土中有机碳与不同矿物态铁的空间分布特征及其相关关系

海伦市位于松嫩平原典型黑土区,经过近200年开垦,区域内黑土中有机碳(TOC)含量不断下降并呈现显著差异。土壤中TOC与铁矿物的结合状态是黑土中TOC储存与转化的重要因素之一。通过系统采集海伦市耕地表层黑土样本,研究了海伦市耕地表层黑土中TOC与不同矿物态铁的空间分布特征及其相关关系,并结合土壤pH值和含水率分析不同铁矿物对黑土中TOC含量的影响程度。结果表明:海伦市耕地表层黑土48个样点TOC含量的变化范围为15.35~48.45g/kg,平均值为27.70g/kg,变异系数为0.2647,其空间分布特征差异性显著,黑土中TOC含量在空间上表现为从东北向西南递减;耕地表层黑土中铁矿物主要以水铁矿+纤铁矿为主,其铁含量范围在3.29~10.52g/kg之间,其次为针铁矿+赤铁矿,两者铁含量的空间分布规律与土壤中TOC含量一致,且与TOC含量均表现为显著正相关关系(r值分别为0.607和0.797),而黑土中菱铁矿、磁铁矿、黏土矿、黄铁矿中铁含量整体较少;耕地表层黑土中不同铁矿物对土壤中TOC的影响程度表现为针铁矿+赤铁矿>水铁矿+纤铁矿>黏土矿>黄铁矿。