Research on Methods of Ecological Security Assessment of the Middle and Lower Reaches of Liaohe River Based on GIS

Ecological security assessment and early warning research possess the attributes of spatiality, non-linearity and randomicity, so we must process much spatial information. Spatial analysis and data management are the advantages of GIS, which can define distribution trend and spatial relations of environmental factors, and show ecological security pattern graphically. Spatial differences of ecological security assessment based on GIS are discussed in this paper, of which the middle and lower reaches of the Liaohe River is taken as a study case. First, to work out pressure-state-response (P-S-R) assessment indicators system, and investigate in person and gather information; second, to digitize the watershed; third, to quantize and calculate by the fuzzy method; last, to construct GIS grid database, and expound spatial differences of ecological security by GIS interpolation and assembly analysis.

下辽河平原区耕地非农化时空演变特征及驱动机制

探索耕地非农化的时空演变特征及其驱动机制是耕地保护的前提,分析下辽河平原区2000—2020年耕地非农化的时空演变特征及驱动机制,可以为该地区耕地保护政策的制定与防止耕地非农化提供理论依据。本文基于2000年、2005年、2010年、2015年和2020年5个时期的土地利用数据,以下辽河平原区为研究区域,结合社会经济数据,运用ArcGIS 10.2空间叠加分析,计算耕地非农化面积,采用重心迁移模型、核密度分析、地理探测器等统计学和地理信息系统的空间分析方法,揭示下辽河平原区耕地非农化特征及其演变趋势,并探讨其耕地非农化的驱动因素。研究结果表明:1)在时间上,下辽河平原区耕地非农化面积和非农化率呈现周期性波动,耕地非农化总面积为2201.52 km^(2),耕地非农化率为7.11%。2)在空间分布上,耕地非农化的重心主要从辽中区向东北方向迁移至于洪区,下辽河平原区耕地非农化东部地区高于西部地区,核密度最大值1657.3,主要在于洪区、浑南区、沈北新区、苏家屯区附近;耕地非农化的次集中区域为新民市和昌图县,其核密度最大值分别为1033.18和1018.49。3)在驱动因素上,耕地非农化驱动因素影响依次为农业机械总动力>户籍人口>城镇人口>固定资产投资>第三产业增加值>GDP>粮食产量>第二产业增加值,交互作用探测器表现为双因子增强或非线性增强关系。综合来看,耕地非农化是社会、经济因素综合作用的复杂结果。鉴于此,本文建议通过严格控制城市建设用地占用耕地的规模、挖掘农村居民点利用潜力、转变经济发展方式、推动农业产业结构调整等措施治理耕地非农化。

黄河下游冲积平原试验区土壤水分特征曲线的传递函数研究

黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地,该地区土壤水力学参数的获取,对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数(PTFs),以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游冲积平原试验区,基于多元非线性逐步回归和单因素扰动方法,建立了包气带土壤水分特征曲线的PTFs,并分析了影响因素敏感性。研究结果显示,实测土壤水分特征曲线以及土壤理化性质参数呈现较强变异性,所建立的PTFs精度良好,具备应用推广价值。多元回归结果表明,土壤颗粒组成是本文PTFs的主要影响因素,其中黏粒含量对PTFs最为敏感,砂粒含量次之,粉粒含量最弱。在其余5个土壤理化特性中,对PTFs的相对敏感的因素是pH值和分形维数。研究表明,土壤物理化学性质与土壤水分特征曲线模型参数的关系复杂,并非一般线性或单调关系。尽管土壤物理化学性质参数可以提高PTFs精度,但土壤颗粒组成是影响土壤水分运动的根本原因,其作为构建PTFs的关键因素不可忽略。在实际应用中,PTFs使用者可根据所掌握数据的实际情况,结合影响因素敏感性,决定影响因素的取舍。

清代以降辽河中下游地区玉米种植变迁述论

玉米作为高产耐瘠薄的美洲作物,自清代以来,在辽河中下游地区就一直处于非常尴尬的“杂粮”的种植地位。但是清末以后,劳动力的大量涌入、大豆作物重要性的提高,促使玉米种植开启了从“园圃作物”向“主粮作物”过渡的趋势,辽河中下游各县纷纷出现了玉米“大田化”趋势。但是,直至伪满政权覆灭,由于传统作物高粱具有一定的比较优势,玉米在辽河中下游地区的种植“大田化”趋势最终未能将玉米种植导向“地方食粮大宗”的地位。

下辽河平原降雨中氮素的动态变化

为了了解降雨中氮对农田生态系统的影响,分析了2004—2006年下辽河平原连续3年定位收集的降雨观测资料与历史资料。结果表明:降雨中氮输入量季节变化显著,夏季最高,这主要与降雨量及空气中NH4+-N浓度变化有关;降雨中DON量与NO3--N含量相当,均接近24%,是雨水中氮的重要组分;与1985年相比,近3年降雨输入到该地区农田生态系统的年氮通量已有较大提高,降雨较多的2005年输入的无机氮量更是20年前的2倍以上;2004—2006年随降雨输入农田生态系统的氮平均占可利用肥料氮的28.3%,对农田生态系统有着重要影响。

下辽河平原不同土地利用方式下土壤微节肢动物群落结构研究

20 0 0年 10月～ 2 0 0 1年 10月对下辽河平原地区撂荒、林地、旱田、水田 4种不同土地利用方式的土壤微节肢动物进行了调查 .应用个体数密度、类群丰富度、多样性指数和均匀度 4个群落参数 ,研究了土壤微节肢动物的群落结构和季节变化 .结果表明 ,撂荒中土壤微节肢动物的 4个群落参数均为最高 ,旱田均为最低 ,季节变化影响土壤微节肢动物的群落结构 ,但土地利用方式不影响群落结构的季节变化型 .下辽河平原地区不同土地利用方式共鉴定出土壤微节肢动物 12个类群 ,撂荒、林地、旱田中弹尾目 (Collem bola)和蜱螨目 (Acarina)为优势类群 ,双翅目 (Diptera)、鞘翅目 (Coleoptera)和膜翅目 (Hymenoptera)为常见类群 ,水田中弹尾目、蜱螨目和双翅目为优势类群 ,鞘翅目为常见类群 .各土地利用方式、各季节均在表层土壤出现的类群最多、密度最高 ,中层次之 。

辽河中下游流域土地利用变化及其生态环境效应

辽河中下游地区地处东北老工业基地区,是我国重要的重工业、能源和商品粮生产基地。基于TM卫星遥感数据及调查资料,对辽河中下游流域1986—2000年土地利用时空变化特征及其生态效应进行了研究。结果表明,随着人口的增加和经济的发展,流域耕地面积持续扩大,林地、草地、水域面积趋于减少,居民地、工矿、交通等建设用地增加。整个景观斑块数量呈现减少趋势,景观的空间结构趋于简单化。农业用地是平原地区土地利用变化的主体和媒介,主要土地利用转变类型大多与耕地有关。土地利用/覆被变化导致了诸多环境问题如水土流失加剧,水资源短缺、水质恶化,湿地生态功能下降等,使流域生态环境更加趋于脆弱。

黄河下游平原农业景观中非农生境植物多样性

农业景观中的自然、半自然生境及其上的植物群落对维持农业生态系统功能意义重大。为了解黄河下游典型平原农业景观中非农生境植物多样性特征,在对研究区景观格局分析的基础上,使用典型样地法对区域内农业景观中主要自然、半自然生境(包括林地、树篱、田间道路、沟渠等)进行调查。结果显示:研究区总体上为农业景观,居民点和林地斑块散布其间;区内植物科的地理分布以世界分布和泛热带分布为主,属的地理成分复杂,具有中国15个种子植物属分布区类型中的13个,以温带分布、世界分布和泛热带分布为主,总体上以广布种为主,优势科属明显,缺少特有种;林地和树篱具有较高的物种丰富度和多样性,沟渠和林地的物种均匀度和群落盖度最高,田间道路上群落组成的变化幅度和分化程度最大(β多样性指数最高);林地、树篱和田间道路等生境间的群落相似性极高,但其群落盖度和优势种组成具有显著差异,沟渠作为一种特殊生境与其他生境间相似性较低。研究表明,在黄河下游平原农业景观中,林地和树篱在物种多样性维持中作用较大,沟渠为水生和湿生植物提供了庇护所,不同生境间极高的群落相似性仅是物种组成名录的反映,而其生态功能存在显著差异。未来区内的生物多样性保护应重在生态系统功能和服务的维持及提高,而如何进行景观要素配置,才能兼顾农业生产力的可持续性和生态系统功能维持,尚需进一步探讨。

下辽河平原水肥交互作用及对玉米产量的影响

以沈阳生态试验站一组持续16年的长期定位试验为平台,研究了不同降水年景作物对施肥的增产反应及水分对肥料增产的促进作用,估算了下辽河平原地区水肥交互作用对作物增产的贡献。结果表明,该地区玉米蒸散耗水与其生育期内降水之间关系密切,且不同的施肥处理对玉米消耗水分量影响不大。过少或过多的降水均会降低玉米产量。在高肥力水平下平水年(降水400-550 mm)玉米产量最高,水肥交互作用对作物增产的贡献亦达最大,可占总增产量的44.9%。

下辽河平原高氟地下水空间分布及成因分析

以下辽河平原为研究区,共布设地下水取样点182个。样品组分分析显示区内局地氟离子超标现象严重。通过空间变异性分析,确定区内氟离子空间分布呈指数模型,受区域上中大尺度结构影响的变异较大,具有中等的空间相关性。通过水化学分析,区内高氟地下水主要分布于弱碱性条件、高重碳酸根型地下水中,在平原区与铅离子不呈比例关系。因子分析法提取出影响水化学类型的3个公因子,F1为蒸发浓缩因子,F2为p H及化肥污染因子,F3为重碳酸根及氟自然地质环境污染因子,分析确定区内高氟地下水的成因主要是平原区北部、大小凌河扇区富氟岩石的溶滤作用,通过迁移富集,在新民、凌海地区分布较高;蒸发浓缩及农业面源污染对高氟地下水作用不明显。

不同施肥处理对潮棕壤磷素累积与剖面分布的影响

以下辽河平原的长期定位试验为平台,通过比较不同肥料类型和用量条件下表层土壤全磷及土壤剖面(0～80 cm)中速效磷的分布差异,研究长期不同施肥条件对土壤中磷素垂直迁移的影响。结果表明:(1)在各施磷肥处理下,土壤磷素收支盈余,表层土壤全磷和速效磷含量均明显升高,且土壤磷收支的盈亏值(x)与土壤速效磷的增减量(y)呈显著直线关系y=0.070 1x+8.538 9(R2=0.89**),其中磷素盈余量的15.8%进入到土壤速效库内;(2)化肥磷施用量为50和100 kg hm-2时,60～80 cm土层内速效磷含量显著高于对照,说明存在磷素的垂直迁移;(3)相对于化肥而言,施用有机肥更易于磷素向下迁移;(4)在施肥、有机质含量和作物吸收等多种因素影响下,土壤速效磷在土壤剖面中呈现上下层高、中间层低的空间分布格局,最低值出现在20～40 cm土层。

下辽河平原稻田非生长季碳排放观测研究

应用静态箱 /气相色谱法对下辽河平原稻田非生长季碳排放动态变化规律进行了测定。结果表明 ,非生长季 (10月至翌年 4月 )稻田CH4、CO2 和N2 O排放总体上随气温变化而发生变化。在冻融期 (3月中下旬 )CO2 和N2 O有明显的排放。非生长季节的稻田是大气CO2 和N2 O的源 ,作为大气CH4的源或汇的作用不明显。

基于GIS的下辽河平原地下水生态敏感性评价

从地下水系统结构特征、区域自然条件、外界压力、资源与保护和生态环境5个方面考虑,构建了下辽河平原地下水生态敏感性评价指标体系。运用GIS空间分析技术,从水量和水质两方面对下辽河平原地下水生态敏感性进行评价。结果表明:在水量敏感性方面,主要以轻度与中度敏感区为主,占研究区总面积的65.14%;在水质敏感性方面,主要以轻度和中度敏感区为主,占研究区总面积的86.56%。综合水量和水质两方面,下辽河平原地下水生态敏感性在中度敏感以上的区域面积占研究区面积的59.62%,生态敏感性较高,容易受到破坏。从空间分布来看,不敏感和轻度敏感区分布在新民—辽中平原、东部山前冲洪积平原;中度敏感区域主要分布在中部平原及西部低山地区;高度敏感和极敏感区分布在辽阳和抚顺城区、平原周围山区。

黄河下游平原不同非农生境中植物多样性

自然、半自然等非农生境是区域农业景观的重要组成部分,对区域生物多样性保护具有重要意义。黄河下游平原区是典型的农业景观,农田是最主要的景观类型,林地、树篱等景观要素散布其中,为研究区内非农生境中生物多样性及其生态效应,采用典型样地法对区内典型农业景观中林地、树篱、田间道路和沟渠等主要非农生境中的植物群落进行调查研究。结果显示:区内植物组成以菊科、禾本科等为主;区内植物科的地理成分以世界分布和泛热带分布为主,各生境间有一定的差异,属的地理成分复杂,具有中国15个种子植物属分布型中的13个,以温带分布、世界分布和泛热带分布为主,总体上区内的植物组成以广布种为主,优势科属明显,特有种缺乏;各非农生境中的植物多样性存在一定的差异,林地和树篱生境具有较高的物种丰富度和多样性,显著高于田间道路,沟渠、林地和树篱生境中的物种均匀度和群落盖度均显著高于田间道路;β多样性分析表明田间道路生境中的群落组成分化程度在各样点间最大(β多样性指数最高);树篱、林地和田间道路等生境间群落相似性均较高,但其群落结构和优势种组成方面却存在显著的差异,沟渠作为一种特殊生境与其它生境间的群落相似性相对较低。研究表明,在黄河下游平原典型农业景观中,作为非农生境存在的林地和树篱在物种多样性维持中具有重要地位,沟渠为水生和湿生植物提供了庇护所,意义重大;各生境间高的群落相似性仅是物种组成名录相似性的反映,其空间格局和优势种群间差异明显,各生境植物群落的生态功能差异巨大。未来区内生物多样性的保护应重在生态系统过程、功能的加强以及生态系统服务的维持和提高,且需进一步在景观水平上探讨各非农景观要素的空间构型对其生态效益的影响机制及其调控和管理策略。

下辽河平原典型农田融化期氧化亚氮和甲烷排放通量研究

应用静态箱/气相色谱法对下辽河平原典型农田(大豆地、玉米地、水稻田)土壤融化期N2O和CH4排放通量进行了研究。结果表明,在融化期间,3种农田N2O排放量均较大,这段时期的农田是大气N2O的一个重要源;3种农田CH4排放不明显,成为大气CH4的汇。在融化期间,农田N2O排放量,旱田CH4排放量与箱内温度间均无显著相关性。而水稻田CH4排放量与箱内温度呈显著负相关,相对于生长季来说,这是土壤融化期间的特定现象。

黄河下游鲁北平原地下水砷浓度空间变异特征与成因

依据2006—2009年间采集的区内1092件浅层地下水无机分析和现场测试数据,采用地统计学分析方法,分析了黄河下游冲积平原地下水中砷的空间变异特征及在人类活动影响下的污染现状。全区26.65%的样品砷含量超过饮用水标准,超标区域面积占全区总面积的17.3%。浅层地下水中砷的统计特征表明砷的离散程度和变异系数均较高;空间变异特征显示砷在空间上的分布各向异性,砷含量分布差异与地下水流向关系不密切,不同浓度的分布主要受原生条件和污染源的影响;区内约7%的浅层地下水样品砷的浓度由人类活动影响形成,其中12%的砷污染样品源于养殖场砷污染,养殖场内浅层地下水砷检出率、超标率均为全区的2倍;砷污染源包括农村分散养殖场牲畜废弃物排放、含砷农药的施用、工业污水的不达标排放等。

下辽河平原景观格局脆弱性及空间关联格局

以东北三省开发强度最大的辽河中下游地区——下辽河平原为研究对象,根据景观格局脆弱性的概念及内涵,通过景观敏感度指数和景观适应度指数构建景观格局脆弱度指数,并借助地统计学和空间自相关模型分析的理论方法,对下辽河平原景观格局脆弱度的空间分布特征、变异规律以及空间关联格局进行探讨,结果表明:①1989—2010年下辽河平原景观格局脆弱度总体上呈递减趋势;②1989—2010年研究区景观格局脆弱度Moran's I表现为一定程度的正相关,且相关程度略微呈下降趋势;③1989—2010年研究区景观格局脆弱度局部空间自相关和显著性水平均发生了明显的变化;④研究区各时期景观格局脆弱度的空间相关性是受结构性因素和非结构性因素共同影响,C0所占的比例在3a期间有逐步上升趋势,表明非结构性因素对景观格局脆弱度演变的影响程度不断加深,但是结构性因素(地形地貌、水文、土壤植被类型等)仍然对本区景观格局脆弱度的空间分布起决定性作用。

基于GIS技术的洪涝灾害风险评估与区划研究——以辽河中下游地区为例

目前,对洪涝灾害风险的评价方法虽然不少,但还没有能提出一个集成化的指数来对其进行分析。综合考虑了形成我国东北地区洪涝灾害风险的4个因子,以辽河中下游地区为研究对象,基于G IS技术和自然灾害风险评估方法,从气象学、地理学、灾害科学、环境科学等学科观点出发,提出了洪涝灾害风险指数,用其来评估不同县相关损失风险及各因子对风险的贡献,并绘制出了辽河中下游洪涝灾害风险区划图。

GIS支持下辽河中下游土壤侵蚀遥感动态分析

在国家"九五"项目支持下,结合辽宁省两次遥感侵蚀调查工作和松辽中下流域水资源调查评价工作,在遥感技术和GIS的支持下,运用GIS空间分析方法,分析了辽河中下游流域土壤侵蚀变化规律。

下辽河平原多熟种植农业生态模式专家系统设计Ⅰ．系统设计思想

以下辽河平原为背景，以多熟种植农业生态模式为研究对象，描述了多熟种植农业生态模式在下辽河平原的实践，应用农业生态学原理，提出了多熟种植农业生态模式专家系统设计思想；运用专家系统、地理信息系统和关系数据库管理系统相集成的方法论述了系统总体结构设计原理．本文在理论上试图为应用现代计算机高新技术从事区域农业生态系统管理探索一条新路．