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人类活动对生境质量的影响及空间关系定量分析——以石家庄为例

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环境工程技术学报 2024年第2期14卷 574-582页

作者：闫语秦耀伟平玉荣东嘉琪李双江曹建生肖捷颖河北科技大学环境科学与工程学院中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心

定量分析并揭示人类活动对生境质量的影响及相关关系,可为区域生态环境的治理及修复提供科学依据。以石家庄为例,基于2010年、2015年、2021年遥感影像解译土地利用结果,利用InVEST模型评估石家庄生境质量的时空演变,结合土地利用、夜间... 详细信息

定量分析并揭示人类活动对生境质量的影响及相关关系,可为区域生态环境的治理及修复提供科学依据。以石家庄为例,基于2010年、2015年、2021年遥感影像解译土地利用结果,利用InVEST模型评估石家庄生境质量的时空演变,结合土地利用、夜间灯光、人口密度数据构建人类活动强度指标,运用双变量空间自相关和多尺度地理加权回归模型分析人类活动与生境质量的空间相关性及其对生境质量的影响。结果表明:2010—2021年,研究区的人类活动强度变化较小,整体处于较低水平,总体为增长趋势,空间上呈西低东高分布;研究区的生境质量平均值处于中等级,呈V型波动,先减小后增加,且呈西部高、中部及东部低的分布特征;人类活动对生境质量的影响存在显著空间异质性,整体以负相关为主且影响程度减弱,在河流沿线及局部山区呈正相关。未来石家庄生态环境保护及修复措施需要考虑人类活动强度与生境质量间的空间相关性,将中东部地区作为重点,控制建设用地发展,保护基本农田,加强滹沱河沿线生态修复,以提高生境质量。

关键词：人类活动强度生境质量夜间灯光数据多尺度地理加权回归模型 InVEST模型

接种氧化亚氮(N_(2)O)还原细菌YSQ030对复垦土壤N_(2)O排放和氮循环关键功能基因的影响

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南京信息工程大学学报 2024年第3期16卷 416-427页

作者：朱津宏熊若男杨思琪高南吴永红张振超吴国平申卫收南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京工业大学生物与制药工程学院/国家生化工程技术研究中心南京211816 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 江苏丘陵地区镇江农业科学研究所镇江212400

复垦土地是重要的后备土地资源,但通常土壤结构差、有机质和养分含量低;增施有机肥是快速提升地力的关键途径,但会造成温室气体如氧化亚氮(N_(2)O)的大量排放.接种具有N_(2)O还原功能的植物根际促生菌(PGPR)不仅能够减少温室气体排放,... 详细信息

复垦土地是重要的后备土地资源,但通常土壤结构差、有机质和养分含量低;增施有机肥是快速提升地力的关键途径,但会造成温室气体如氧化亚氮(N_(2)O)的大量排放.接种具有N_(2)O还原功能的植物根际促生菌(PGPR)不仅能够减少温室气体排放,还能促进作物生长.本研究以一株具有N_(2)O还原功能的PGPR反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans)YSQ030为供试菌株,明确接种YSQ030对施用有机肥的复垦土壤N_(2)O排放和氮循环关键功能基因的影响.通过设置施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤微宇宙试验,利用气相色谱仪分析接种YSQ030后土壤N_(2)O排放通量,进一步计算累积排放量;在试验结束后分析土壤pH、EC(电导率)、硝态氮和铵态氮含量,并利用实时荧光定量PRC分析土壤硝化功能基因(AOA amoA和AOB amoA)和反硝化功能基因(nirS、nirK、nosZⅠ和nosZⅡ)的丰度.结果显示,施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤中接种YSQ030明显减少复垦土壤N_(2)O排放,N_(2)O排放量最大减少分别达90.4%和30.6%.施用有机无机复混肥处理的N_(2)O排放量远高于施用羊粪有机肥处理,这可能是由于施用有机无机复混肥的土壤与施用羊粪有机肥的土壤相比,土壤中编码反硝化细菌N_(2)O还原酶基因nosZⅠ和非典型反硝化细菌N_(2)O还原酶基因nosZⅡ基因丰度较低.施用有机无机复混肥均显著降低土壤硝化和反硝化功能基因丰度,而施用羊粪有机肥对土壤硝化和反硝化功能基因丰度大多没有明显影响.本研究表明,接种YSQ030能够减少施用有机肥土壤的N_(2)O排放,将为复垦土壤地力提升和N_(2)O减排提供科学依据,也将为研发新型微生物肥料或生物有机肥提供核心菌种资源.

关键词：微生物肥料有机肥氧化亚氮(N_(2)O) 植物根际促生菌温室气体减排

差异冻胀条件下双参数地基梯形渠道冻胀变形的计算模型

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农业工程学报 2024年第17期40卷 129-139页

作者：肖旻杨晓松王正中吴浪崔浩席琛江西科技师范大学土木工程学院江西省科协智库防灾减灾工程技术研究基地南昌330013 塔里木大学水利与建筑工程学院阿拉尔843300 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室兰州730000

衬砌冻胀变形便于监测且易于控制,成为《渠系工程抗冻胀设计规范SL23-2006》明确提出的渠道抗冻胀设计控制指标,但规范没有提供差异冻胀变形的具体计算方法。为便捷、合理计算差异冻胀条件下衬砌结构冻胀变形,在现有研究基础上,考虑渠... 详细信息

衬砌冻胀变形便于监测且易于控制,成为《渠系工程抗冻胀设计规范SL23-2006》明确提出的渠道抗冻胀设计控制指标,但规范没有提供差异冻胀变形的具体计算方法。为便捷、合理计算差异冻胀条件下衬砌结构冻胀变形,在现有研究基础上,考虑渠道断面各点地下水位逐点不同及渠基冻土受力变形的连续性,基于双参数冻土地基理论构建了差异冻胀条件下寒区梯形渠道冻胀变形与内力计算模型。以甘肃省靖会总干渠为算例,将该模型退化为均匀冻胀条件下的Winkler模型并进行对比分析,结果表明传统Winkler模型可视为该研究模型的特殊情形。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,用幂级数方法对该研究模型进行求解,并与材料力学法、Winkler模型计算值及观测值进行了对比分析。结果表明:应用该研究模型、传统Winkler模型、材料力学方法计算的冻胀变形与观测值的平均相对误差分别为4.31%、9.23%、17.45%,均方根误差分别为0.17、0.29、0.47 cm。可见与材料力学法、传统Winkler模型相比,考虑冻土-衬砌相互作用及冻土中剪力扩散的双参数地基模型能更好地反映差异冻胀条件下梯形渠道的力学行为,计算值与观测值更加一致。通过把形式多样的渠基土自由冻胀量分布统一展开成幂级数形式,可以有效提高模型对不同复杂基土差异冻胀模式的通用性。研究为差异冻胀条件下寒区梯形渠道冻胀力学分析提供了一种有效的计算模型。

关键词：渠道模型土壤冻土双参数地基差异冻胀

基于GIS的韶关高新技术产业开发区的土地利用变化

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中南农业科技 2024年第7期45卷 135-139页

作者：程茂权陈斌核工业二九〇研究所/广东省环境保护核辐射追踪研究重点实验室广东韶关512029 广东省放射性生态环境保护工程技术研究中心广东韶关512029

基于2009年、2015年和2021年土地变更调查数据和社会经济统计数据等,利用多元GIS空间分析方法,结合韶关高新技术产业开发区的地理区位优势和土地利用特征,对研究区2009—2021年土地利用类型的变化进行探讨。结果表明,近12年间开发区建... 详细信息

基于2009年、2015年和2021年土地变更调查数据和社会经济统计数据等,利用多元GIS空间分析方法,结合韶关高新技术产业开发区的地理区位优势和土地利用特征,对研究区2009—2021年土地利用类型的变化进行探讨。结果表明,近12年间开发区建设用地和交通运输用地的面积持续增加,分别为314.99、67.76 hm^(2),增幅分别达68.84%和317.97%;耕地、园地、林地、草地、水域和其他用地的规模不断减少,2021年面积合计占比为8.38%;各地类间的演变主要表现为其他地类转化为建设用地和交通运输用地;土地利用的变化是经济发展和政策因素双重驱动下的结果,可为山区城市高新技术产业开发区的土地开发和管理决策提供参考。

关键词：土地利用变化 GIS 韶关高新技术产业开发区

宁夏干旱风沙区荒漠草原不同退化阶段植被土壤变化特征及其相关性

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草业学报 2024年第8期33卷 1-14页

作者：曹颖聂明鹤沈艳胡艳马登宝李东候腾思方鹏王学琴宁夏大学林业与草业学院宁夏银川750021 宁夏大学农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室宁夏银川750021 宁夏大学宁夏回族自治区草牧业工程技术研究中心宁夏银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地宁夏银川750021 宁夏吴忠市红寺堡区林业与草原局宁夏吴忠751999

为深入了解荒漠草原不同退化阶段植被与土壤变化,探究荒漠草原不同退化阶段土壤性质与植被特征的关系,本研究以宁夏干旱风沙区荒漠草原为对象,比较了未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个退化阶段下草地植被和土壤性状,分析了草地... 详细信息

为深入了解荒漠草原不同退化阶段植被与土壤变化,探究荒漠草原不同退化阶段土壤性质与植被特征的关系,本研究以宁夏干旱风沙区荒漠草原为对象,比较了未退化、轻度退化、中度退化和重度退化4个退化阶段下草地植被和土壤性状,分析了草地退化过程中植被与土壤的关系。结果表明:随草地退化程度增加,草地优势种由多年生豆科、禾本科逐渐转变为一年生杂类草;不同草地植物功能群盖度、高度和地上生物量随着退化加剧变化并不相同(P植被特征与土壤因子密切相关,不同退化阶段影响草地植被特征的土壤性质不同。未退化阶段,草地的植被特征受全碳含量极显著影响,中度退化阶段,草地的植被特征受容重含量极显著影响,重度退化阶段,草地的植被特征受速效氮含量极显著影响(P植被进而影响土壤或者补充土壤养分可能是一个有效的草地恢复策略。

关键词：退化阶段植被土壤冗余分析荒漠草原

基于遥感多参数和VMD-GRU的冬小麦单产估测

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农业机械学报 2024年第1期55卷 164-174,185页

作者：郭丰玮王鹏新刘峻明李红梅中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 农业农村部农机作业监测与大数据应用重点实验室北京100083 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 陕西省气象局西安710014

为充分挖掘时间序列遥感参数的时序信息和趋势信息,并进一步提升冬小麦估产精度,以陕西省关中平原为研究区域,选取与冬小麦长势密切相关的生育时期尺度的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感... 详细信息

为充分挖掘时间序列遥感参数的时序信息和趋势信息,并进一步提升冬小麦估产精度,以陕西省关中平原为研究区域,选取与冬小麦长势密切相关的生育时期尺度的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感参数,构建耦合变分模态分解(VMD)与门控循环单元(GRU)神经网络的估产模型。应用VMD算法将各个时间序列遥感参数分解为多组平稳的本征模态函数(IMF)分量,选取与原始时间序列遥感参数高度相关的IMF分量进行特征重构,并将重构特征作为GRU网络的输入,以构建冬小麦组合估产模型。结果表明,VMD-GRU组合估产模型决定系数为0.63,均方根误差为448.80 kg/hm^(2),平均相对误差为8.14%,相关性达到极显著水平(P<0.01),其精度优于单一估产模型精度,表明该组合估产模型能够提取非平稳时间序列数据的多尺度、多层次特征,并充分挖掘冬小麦各生育时期遥感参数间的内在联系,获得准确单产估测结果的同时提升了估产模型的可解释性。

关键词：冬小麦产量估测变分模态分解门控循环单元遥感参数

基于遥感多参数和IPSO-WNN的冬小麦单产估测

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农业机械学报 2024年第1期55卷 154-163页

作者：王鹏新李明启张悦刘峻明朱健张树誉中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 农业农村部农机作业监测与大数据应用重点实验室北京100083 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 陕西省气象局西安710014

冬小麦是我国的主要粮食作物之一。为进一步准确地估测冬小麦产量,以陕西省关中平原为研究区域,选取冬小麦主要生育期与水分胁迫和光合作用等密切相关的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感... 详细信息

冬小麦是我国的主要粮食作物之一。为进一步准确地估测冬小麦产量,以陕西省关中平原为研究区域,选取冬小麦主要生育期与水分胁迫和光合作用等密切相关的条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)作为遥感特征参数,采用改进的粒子群算法优化小波神经网络(IPSO-WNN)以改善梯度下降方法易陷入局部最优的缺陷,并构建冬小麦产量估测模型。结果表明,IPSO-WNN模型的决定系数R2为0.66,平均绝对百分比误差(MAPE)为7.59%,相比于BPNN(R2=0.46,MAPE为11.80%)与WNN(R2=0.52,MAPE为9.80%),IPSO-WNN能够进一步提高模型的精度、增强模型的鲁棒性。采用灵敏度分析的方法探究对冬小麦产量影响较大的输入参数,结果发现,抽穗-灌浆期的FPAR对冬小麦产量影响最大,其次拔节期的VTCI、抽穗-灌浆期和乳熟期的LAI以及返青期和拔节期的FPAR对冬小麦产量的影响较大。通过IPSO-WNN输出获取冬小麦综合监测指数I,构建I与统计单产之间的估产模型以估测关中平原冬小麦单产,结果显示,估测单产与统计单产之间的R2为0.63,均方根误差(RMSE)为505.50 kg/hm^(2),相比于前人的研究较好地解决了估产模型存在的“低产高估”的问题,因此,本文基于IPSO-WNN构建的估产模型能够较准确地估测关中平原冬小麦产量。

关键词：冬小麦产量估测粒子群优化小波神经网络遥感多参数

黑龙江省生态系统服务价值估算及其生态安全格局构建

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环境科学 2024年

作者：崔嵩杜显磊贾朝阳付强刘东东北农业大学水利与土木工程学院东北农业大学松花江流域生态环境保护研究中心

为了维持生态系统功能和保障生态安全，估算生态系统服务价值并构建生态安全格局是其有效解决措施和途径。针对生态系统服务价值估算与生态安全格局构建方面尚缺乏系统性研究的现状，基于生态系统服务价值和形态学空间格局分析提取生态... 详细信息

为了维持生态系统功能和保障生态安全，估算生态系统服务价值并构建生态安全格局是其有效解决措施和途径。针对生态系统服务价值估算与生态安全格局构建方面尚缺乏系统性研究的现状，基于生态系统服务价值和形态学空间格局分析提取生态源地，根据地理位置、海拔高度等自然条件选取土地利用类型、景观格局类型、高程、坡度和归一化植被指数共5个影响因子建立阻力面，利用最小累计阻力模型识别潜在生态廊道，以此构建黑龙江省生态安全格局，并以2000～2020年为时间跨度进行纵向分析。结果表明：①黑龙江省生态系统服务价值总体呈上升趋势（幅度达42%），水文调节服务价值在不同服务类型中占比最大（约占30%），林地服务价值在不同土地利用类型中占比最大（达到70%）；②共提取8处生态源地，主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山和完达山周围区域，其中大兴安岭地区的生态源地面积最大；③识别出28条潜在生态廊道，主要分布在黑河市-牡丹江市分界线的东北侧，并在七台河市、牡丹江市北部和鸡西市南部形成网络密集区域；④构建了以大兴安岭地区、牡丹江市、双鸭山市为端点，伊春市为中心的黑龙江省生态安全网络格局，其空间分布的不均衡为当前面临的主要问题。研究结果有助于制定和建立更为合理的生态环境保护措施与政策，可为省域生态系统保护与优化提供参考价值和科学依据。

关键词：生态安全格局最小累计阻力模型(MCR) 生态系统服务价值(ESV) 形态学空间格局分析(MSPA) 黑龙江省

基于MaxEnt模型的昆明市国家重点保护鸟类栖息地适宜性评价

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西南林业大学学报（自然科学） 2024年第5期44卷 165-175页

作者：李瑞杨建欣马长乐郭帅龙杨黎星王李娟西南林业大学园林园艺学院云南昆明650233 西南林业大学国家林业和草原局西南风景园林工程技术研究中心云南昆明650233

基于昆明市17种国家重点保护鸟类分布数据和25种环境变量数据,利用最大熵模型分析其在昆明市的空间分布格局及高适宜区,开展大尺度鸟类栖息地适宜性评价。结果表明:滇池及其周边地区是鸟类适宜生存和繁殖的重要区域;除人为干扰外,最湿... 详细信息

基于昆明市17种国家重点保护鸟类分布数据和25种环境变量数据,利用最大熵模型分析其在昆明市的空间分布格局及高适宜区,开展大尺度鸟类栖息地适宜性评价。结果表明:滇池及其周边地区是鸟类适宜生存和繁殖的重要区域;除人为干扰外,最湿月份降水量(bio13)、距离水源距离(DW)和土地利用类型(LU)对鸟类适宜区的影响程度较高,耕地、林地和草地等生境类型更受鸟类的偏爱;昆明市的鸟类适宜区仍有14756.93 km^(2)的区域未被保护,占适宜区面积的77.94%。研究结果可为昆明市鸟类多样性保护规划及栖息地营建提供科学参考,对维持区域生态系统稳定具有重要意义。

关键词：鸟类栖息地适宜性评价 MaxEnt模型生物多样性昆明市