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农业区生态系统服务的影响因素及空间优化分析——以北京市为例

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中国农业资源与区划 2024年第1期45卷 116-128页

作者：杨婉清王晨睿孙晓杨鹏王妍陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心西安710049 北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 北京市智慧水务发展研究院北京100036

[目的]探索北京市农业区生态系统服务的主要影响因素,并提出空间优化策略,促进农业区生态系统可持续性。[方法]文章利用InVEST、ROS等模型定量评估北京市多种生态系统服务,在此基础上采用K-means聚类方法识别生态系统服务簇,从而划分出... 详细信息

[目的]探索北京市农业区生态系统服务的主要影响因素,并提出空间优化策略,促进农业区生态系统可持续性。[方法]文章利用InVEST、ROS等模型定量评估北京市多种生态系统服务,在此基础上采用K-means聚类方法识别生态系统服务簇,从而划分出北京市农业功能区。采用地理探测器分析其生态系统服务主要影响因素,并基于影响因素进行多情景优化,提出改善农业区生态系统服务的土地利用组成比例和空间配置方案。[结果](1)北京市农业区主要分布在东部、南部地区,占全市面积的26%;(2)农业区的气候调节服务主要受坡度影响,生境质量服务主要受植被指数影响,粮食生产服务受景观多样性、地区生产总值、农用化肥施用量等因素的综合影响;(3)耕地保护情景下的粮食生产服务提升更为显著;综合优化情景下的生境质量、休闲娱乐以及综合生态系统服务提升更为显著。[结论]探讨了北京市农业区生态系统服务时空演变、驱动机制及多种空间优化方案,为北京市及其他特大型城市的生态系统服务提升与农业区景观可持续规划提供参考依据。

关键词：生态系统服务农业区景观格局影响因素空间优化

西南喀斯特农业区大气降水化学及硫同位素组成特征

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地球与环境 2019年第6期47卷 811-819页

作者：颜泽龙韩晓昆岳甫均钟君王忠军曾杰李思亮天津大学表层地球系统科学研究院天津300072 中国科学院地球化学研究所贵阳550081 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站贵州普定562100

西南酸雨区属于中国重要的酸雨区,为了理解其中喀斯特农业区酸雨成因及其变化趋势,本研究于2016年5月至2017年9月在中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站进行了大气降水采集(n=147),分析了其水化学成分和硫酸盐硫同位素组成(δ^34S-S... 详细信息

西南酸雨区属于中国重要的酸雨区,为了理解其中喀斯特农业区酸雨成因及其变化趋势,本研究于2016年5月至2017年9月在中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站进行了大气降水采集(n=147),分析了其水化学成分和硫酸盐硫同位素组成(δ^34S-SO4^2-)。结果表明,研究区内710%的降水为非酸性雨水(pH>56),降水中SO4^2-和Ca^2+为主要离子,分别占总阴、阳离子浓度的781%和566%。与研究区2008年降水中硫酸盐浓度(加权平均浓度为1406μmol/L)相比,本次采样期间降水中SO4^2-浓度(加权平均浓度为989μmol/L)显著降低。在研究期间,降水δ^34S-SO4^2-为-65‰~212‰,加权平均值为13‰±62‰,与贵阳2008~2009年降水δ^34S-SO4^2-(平均值-28‰±14‰)相比有所升高,说明研究区降水硫酸盐中来自工业燃煤排放的贡献降低。研究区降水化学组分和δ^34S-SO4^2-均受到降雨量的影响,随着降水量减小,SO4^2-浓度升高,δ^34S-SO4^2-则下降,工业燃煤对雨水中硫酸盐的贡献也增加。西南喀斯特农业区大气硫酸盐沉降介于城市和森林之间,季节变化明显,受控于工业燃煤排放和生物成因硫释放。该研究表明优化产业结构,降低工业燃煤,可进一步优化大气环境。

关键词：西南喀斯特农业区大气降雨水化学硫同位素

黑龙江不同农业区玉米秸秆还田深度对其腐解特性的影响

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黑龙江不同农业区玉米秸秆还田深度对其腐解特性的影响

作者：王琳琳黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

玉米秸秆的正确还田方式有利于土壤肥力的提高和作物生产。为了解还田深度对黑龙江不同农业区玉米秸秆腐解的影响,本研究选择粉碎翻埋还田方式,在四个典型农业区分别设置不还田、0cm表层覆盖还田、10cm翻埋还田、20cm翻埋还田和30cm翻... 详细信息

玉米秸秆的正确还田方式有利于土壤肥力的提高和作物生产。为了解还田深度对黑龙江不同农业区玉米秸秆腐解的影响,本研究选择粉碎翻埋还田方式,在四个典型农业区分别设置不还田、0cm表层覆盖还田、10cm翻埋还田、20cm翻埋还田和30cm翻埋还田五种处理,研究不同还田深度下玉米秸秆的腐解特征、秸秆养分释放规律、土壤酶活性变化、土壤温室气体排放、土壤有机酸含量的影响,结果表明:1.玉米秸秆还田后,秸秆腐解率与腐解速率的变化规律均表现为前期快、后期慢。不同深度来看,10cm翻埋还田>20cm翻埋还田>30cm翻埋还田>0cm表层覆盖还田。可见,还田深度在10-20cm之间对秸秆腐解效果最好。2.秸秆纤维素、半纤维素和木质素分解的结果也表明,还田深度在10-20cm之间对纤维素、半纤维素分解的效果最好,表层覆盖还田对木质素分解效果最好,不同还田深度下,纤维素、半纤维素和木质素分解速率的变化不同。3.秸秆养分释放的结果表明,还田100d后,玉米秸秆的碳素释放速率翻埋还田均高于表层覆盖还田模式,氮素、钾素释放速率则在还田深度为10-20cm之间最高,磷素释放速率则在各还田深度下基本一致,不受还田深度影响。4.秸秆还田显著提高了土壤α-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、β-纤维二糖苷酶活性、β-葡萄糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、磷酸酶活性。还田30-60d,这些土壤酶活性显著提高,土壤中各种酶活性在还田深度为10-20cm时明显高于与其余还田深度。同样,还田30-60d,土壤有机酸含量明显增加,60d后逐渐降低。5.秸秆还田后,土壤温室气体的排放中,CO排放量增加,NH排放量减少。由本研究结果可知,玉米秸秆在还田深度为10-20cm时更能够促进其自身的腐解、养分释放、以及土壤酶活性提高。

关键词：玉米秸秆还田农业区深度腐解特性

三峡库区典型农业区土壤重金属污染特征及风险评价

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农业工程学报 2018年第8期34卷 227-234页

作者：王金霞李谢玲何清明陈玉成蔡庆罗乐赵雪西南大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715 重庆工程职业技术学院重庆400037 泰州学院泰州225300

为了解三峡库区农业区土壤重金属污染现状及环境风险水平,该文以重庆市8个典型农业区县(铜梁、云阳、万州、丰都、城口、垫江、南川和江津)土壤为研究对象,共采集表层(0~20 cm)土壤样品160个,依照《土壤环境监测技术规范(HJ/T 166-2004... 详细信息

为了解三峡库区农业区土壤重金属污染现状及环境风险水平,该文以重庆市8个典型农业区县(铜梁、云阳、万州、丰都、城口、垫江、南川和江津)土壤为研究对象,共采集表层(0~20 cm)土壤样品160个,依照《土壤环境监测技术规范(HJ/T 166-2004)》和《土壤环境质量标准GB 15618-1995》分析了土壤样品中8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的含量,比较了不同区县8种重金属污染现状及差异,应用地积累指数法和潜在生态风险指数法探讨了研究区土壤重金属的累积特征及潜在生态风险等级。结果表明:该研究区农业土壤8种重金属含量平均值均未超过《土壤环境质量标准GB 15618-1995》二级标准,与土壤背景值相比,Cd、Cr、Cu、Hg和Zn均具有极显著差异(P区县Cr均表现出极显著差异(P区多种重金属均表现出极显著差异(P区土壤受重金属污染水平为未污染等级,单个重金属潜在生态风险顺序为Hg>Cd>As>Hg>Cu>Ni>Cr>Zn,Hg元素潜在生态风险指数平均值为43.8>40,属中等生态风险等级,其余元素生态风险指数值均小于40,属于低生态风险等级,8种重金属综合潜在生态风险指数平均值为108区典型农业区土壤Cd、Cr、Cu、Hg和Zn具有一定程度的累积,且表现为多种重金属复合累积现象,Cr累积具有普遍性,Hg是影响三峡库区农业土壤综合潜在生态风险的主要元素,但研究区土壤重金属总体处于低生态风险水平。

关键词：土壤重金属污染三峡库区农业区风险评价

农业区生活垃圾填埋场地下水中“三氮”的溯源方法研究

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农业区生活垃圾填埋场地下水中“三氮”的溯源方法研究

作者：费勇强成都理工大学

学位级别：硕士

当前我国地下水水质普遍较差,尤其是在生活垃圾填埋场与农业区域,“三氮”已经成为地下水主要的污染物之一,但目前对填埋场和农业区地下水“三氮”的溯源研究各自独立,尚无针对农业区生活垃圾填埋场地下水“三氮”的溯源方法研究,使得... 详细信息

当前我国地下水水质普遍较差,尤其是在生活垃圾填埋场与农业区域,“三氮”已经成为地下水主要的污染物之一,但目前对填埋场和农业区地下水“三氮”的溯源研究各自独立,尚无针对农业区生活垃圾填埋场地下水“三氮”的溯源方法研究,使得在该地区开展地下水“三氮”污染的防治工作缺乏针对性。本文紧扣农业区生活垃圾填埋场污染源特点,结合数理统计、水质化学解析与稳定同位素溯源等手段,构建了一整套农业区生活垃圾填埋场地下水中“三氮”的溯源方法,为该类区域地下水中“三氮”的防治提供技术指导。主要研究内容如下:(1)基于生活垃圾填埋场和农业区的污染特点,构建了“现场调研-时空解析-化学解析-同位素解析”的农业区生活垃圾填埋场地下水“三氮”的溯源方法,具体步骤如下:(1)首先,进行现场调研与监测。即从地形地貌、气候条件、水文地质、地表径流、污染源分布与特性、土地利用现状和农业生产现状等7个方面,进行农业区生活垃圾填埋场地下水的现场调查、监测与资料收集。(2)其次,利用水质时空解析法进行溯源。即通过对区域内地下水“三氮”及与污染源密切相关的水质指标的描述性统计,掌握区域地下水主要污染指标与污染程度;然后分析丰水期与枯水期之间地下水水质的显著性差异及影响因素;最后通过地下水水质指标浓度等值线分布和各监测指标的变化规律,结合区域内土地利用类型与污染源分布,对区域地下水“三氮”进行溯源。(3)如果时空解析法无法实现溯源,再用水质化学解析法进行溯源。即在了解区域内典型污染源的特征污染指标的基础上,将所有与污染源相关的水质指标作为原始变量进行因子分析,得出主因子之后分析其指标构成及其在各监测井处的得分情况,推测各主因子所代表的污染来源;然后将各个监测井处的主因子得分作为变量,对监测井进行聚类分析,得到各类污染源影响下的地下水分区,通过分析包含“三氮”的主因子,实现对区域地下水“三氮”的溯源。(4)如果化学解析法无法实现溯源,最后用硝酸盐氮氧稳定双同位素法进行溯源。即在判断区域地下水是否有普遍的反硝化作用的前提下,将地下水中的δN-NO、δO-NO与区域内各主要污染源的δN-NO、δO-NO值域进行对比,实现NO-N来源的定性分析;再运用SIAR同位素混合模型,计算各污染源对地下水中NO-N的贡献率;结合地下水“三氮”的构成及其相关性,实现对区域地下水“三氮”的定性和定量溯源。(2)将此方法运用到某县红层农业区生活垃圾填埋场地下水一个水文年的溯源调查中,结果表明:(1)运用水质时空解析溯源法得出:区域地下水NO-N主要来自生活污水排放和农业化肥施用,NH-N主要来自畜禽粪肥和填埋场渗滤液。(2)运用水质化学解析溯源法得出:区域地下水受到4类主要的环境因素影响,分别是F1填埋场,指标构成为TDS、EC与Cl;F2鱼塘,指标构成为NH-N、TP和COD;F3农业与生活源,指标构成为TN与NO-N;F4降雨等自然因素,指标构成为总硬度、pH;并且F1、F2是区域地下水污染最主要的持续输入源,主要贡献NH-N污染;而F3、F4受季节与空间变化影响较大,主要贡献NO-N污染。(3)运用硝酸盐氮氧稳定双同位素溯源法得出:区域地下水NO-N主要受到大气氮沉降、土壤有机氮、粪肥、生活污水和农业化肥等的影响。使用SIAR模型计算得出:在枯水期,生活污水排放对地下水NO-N的贡献率最高,达到了53.68±19.23%,然后依次为畜禽养殖(23.82±16.24%)、土壤有机氮分解淋滤(15.76±13.23%)、化肥施用(4.88±4.31%)和雨水(1.85±1.15%);在丰水期,生活污水排放对地下水NO-N的贡献率仍然最高,为33.73±13.62%,然后依次为畜禽养殖(29.80±15.35%)、土壤有机氮分解淋滤(29.11±16.3%)、化肥施用(5.93±5.07%)和雨水(1.43±1.23%)

关键词：农业区填埋场地下水三氮溯源

基于资源一号02C高分辨率数据的农业区土地利用分类

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农业机械学报 2015年第1期46卷 278-284页

作者：林楠姜琦刚杨佳佳陈永良马玥吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 吉林建筑大学测绘与勘查工程学院长春130018 沈阳地质调查中心沈阳110034 吉林大学综合信息矿产预测研究所长春130026

利用最小二乘支持向量机良好的非线性划分能力,基于资源一号02C高分辨率遥感数据,结合图像形状、纹理特征等信息,对农业区土地利用类型进行快速分类提取,结果表明:资源一号02C高分辨率数据可以快速有效地实现土地类型划分,加入特征信息... 详细信息

利用最小二乘支持向量机良好的非线性划分能力,基于资源一号02C高分辨率遥感数据,结合图像形状、纹理特征等信息,对农业区土地利用类型进行快速分类提取,结果表明:资源一号02C高分辨率数据可以快速有效地实现土地类型划分,加入特征信息后的图像分类精度大幅度提高,而最小二乘支持向量机的分类结果也十分理想,总体分类精度达到82.53%,Kappa系数达到0.807 1,高于传统图像分类方法,为利用国产高分辨率卫星进行土地类型划分提供了快速可行的方法。

关键词：农业区土地利用资源一号02C 最小二乘支持向量机高分辨率遥感

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中国不同农业区气温和降水时空演变格局分析

水土保持研究 2020年第4期27卷 270-278页

作者：姜萍潘新民曾雪莹新疆气象服务中心乌鲁木齐830002

为阐释中国不同农业区的水热资源时空演变格局,利用1961-2017年全国613个基本气象站平均气温、降水量月值资料,借助趋势分析、Mann-Kendall突变分析、线性回归分析等方法,结合农业区划,对中国及各农业区气温、降水量时空变化特征进行了... 详细信息

为阐释中国不同农业区的水热资源时空演变格局,利用1961-2017年全国613个基本气象站平均气温、降水量月值资料,借助趋势分析、Mann-Kendall突变分析、线性回归分析等方法,结合农业区划,对中国及各农业区气温、降水量时空变化特征进行了研究。结果表明:1961-2017年,中国气温转暖趋势明显,平均增温率为0.249℃/10 a,1996年发生增暖突变,同时增温趋势自东南向西北递增,全年增暖在北方最为显著;降水量于2015年发生“由减转增”的趋势突变,但整体变化趋势并不显著。各农业区气温均表现为显著上升态势,且增温速率北方大于南方、西部大于东部,又以青藏地区增温最为突出,2000年后各区偏暖幅度增大;除黄土高原农业区年降水量有不显著减少趋势外,其余各农业区年降水量呈现增势,尤其2011-2017年“湿化”明显。各农业区四季气温、降水量时空分布格局的变化有显著差异,其中青藏高原农业区春、冬季暖干化突出,北方干旱区夏季暖湿化明显,中南、东北地区以夏、秋季减湿为主,东南地区基本存在全年暖干趋势。

关键词：农业区气温降水时空分布

典型农业区土壤6种重金属的人为污染情况及健康风险评价

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环境与健康杂志 2020年第3期37卷 246-248页

作者：李斌段亚军张娜赵一鸣彭常康焦伟山东省水土保持与环境保育重点实验室临沂大学资源环境学院山东临沂276000

目的评价典型农业区土壤6种重金属的人为污染情况与健康风险水平。方法于2017年4月,采集典型农业区表层土壤(距地表0~20 cm)与深层土壤(距地表100~120 cm)样品,检测Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni共6种重金属的含量,应用富集因子法计算了表层... 详细信息

目的评价典型农业区土壤6种重金属的人为污染情况与健康风险水平。方法于2017年4月,采集典型农业区表层土壤(距地表0~20 cm)与深层土壤(距地表100~120 cm)样品,检测Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni共6种重金属的含量,应用富集因子法计算了表层土壤中各重金属的人为污染贡献率,并在此基础上采用暴露风险模型对经口直接摄入途径的人体健康风险进行评价。结果研究区表层土壤已遭受不同程度的Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni污染,其表层土壤各重金属含量高于深层土壤,差异均有统计学意义(P成人;各重金属的非致癌风险大小顺序为Pb>Cr>Ni>Cu>Cd>Zn,但总风险之和仍小于1。结论研究区表层土壤中Pb、Cd、Cu主要来自人为污染源。当地土壤重金属经口直接摄入途径导致的人体非致癌风险仍处于一个较低水平。

关键词：金属,重人为污染健康风险农业区土壤

农业区地下水污染对地表水环境的影响研究——以千烟洲为例

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农业区地下水污染对地表水环境的影响研究——以千烟洲为例

作者：李艳辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

广大农村地区，大量施用化肥、农药及畜禽、水产养殖等活动，已成为农村水环境污染的主要原因，造成了地表水水质恶化、地下水的污染等。地下水作为水环境系统的重要组成部分，对河流的补给直接将氮磷等污染物排入地表水体，是加速水体... 详细信息

广大农村地区，大量施用化肥、农药及畜禽、水产养殖等活动，已成为农村水环境污染的主要原因，造成了地表水水质恶化、地下水的污染等。地下水作为水环境系统的重要组成部分，对河流的补给直接将氮磷等污染物排入地表水体，是加速水体富营养化的重要影响因素。论文以全国地下水基础环境状况调查为依托，综合国内外研究评价理论和方法，结合农业区自身特点，初步建立了农业区地下水污染对地表水环境影响指标体系，提出了农业区地下水污染对地表水环境影响的一般研究方法。以江西千烟洲生态网络试验站的农田种植区作为案例区域，进行了研究方法的验证。利用Visual MODFLOW数值模拟系统对地下水流场及总氮的运移进行了模拟，预测了一定时间内地下水体补给地表水体架竹河的总氮浓度，对降雨量、施肥量、渗透系数、一级反应常数、弥散度进行不同情景模拟，分析了各影响因素的敏感度，得出了施肥量为主控因素。这项工作的开展，对我国农业生产区水环境的可持续发展具有一定的理论和现实意义。

关键词：农业区地下水地表水环境数值模拟主控因素