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基于APCS-MLR模型的城市绿地土壤重金属污染源解析研究

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干旱区资源与环境 2024年第7期38卷 146-154页

作者：刘春英曹依李嘉薇肖长江江西财经大学土地资源管理系南昌330013

为探究南昌市绿地土壤重金属的污染状况及污染来源,利用地累积污染指数和潜在生态风险指数评价重金属的污染程度,并采用APCS-MLR模型定量解析土壤重金属的污染来源及其贡献率。研究结果表明,Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的平均含量是江西省土壤... 详细信息

为探究南昌市绿地土壤重金属的污染状况及污染来源,利用地累积污染指数和潜在生态风险指数评价重金属的污染程度,并采用APCS-MLR模型定量解析土壤重金属的污染来源及其贡献率。研究结果表明,Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的平均含量是江西省土壤背景值的1.32、1.92、2.26、2.03和1.04倍。Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的地累积指数为-0.43、0.07、0.33、0.22和-0.66,Zn、Pb、Cd处于未污染到中等程度污染水平,Pb和Zn的高值区位于市中心区域以及西北部和东部开发区,Cd含量高值区位于西北部和东部产业基地周边。Cu和Cr属于未污染水平。综合潜在生态风险指数为82.96,处于低生态风险水平,但Cd的生态风险指数为60.88,属于中等生态风险水平。由污染源解析可知,交通源对Cu、Zn、Pb的贡献率分别为52.29%、64.41%和38.01%,工业和农业混合源对Cd、Zn的贡献率分别为52.78%和86.33%,自然源对Cr、Cu的贡献率分别为83.72%和45.87%。南昌市绿地土壤重金属含量受交通和工农业活动影响较大,应重点加强交通管控,优化产业结构,降低Zn、Pb、Cd的生态风险水平。

关键词：土壤重金属空间分布特征污染源解析 APCS-MLR模型南昌市

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双针热脉冲测定冻土热特性的数值模拟方法

农业工程学报 2024年第11期40卷 92-99页

作者：张媛媛刘湘君赵天悦赫刘台何海龙刘刚中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测... 详细信息

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测量热导率(λ)和比热(C_(v))。为了能够准确测定冻土的λ和C_v,有必要考虑DPHP加热过程中引起的冰融化的相变潜热。该研究基于COMSOL仿真软件模拟了考虑相变潜热、相变区间以及移动冰水界面的DPHP测量过程,采用随温度非线性变化的真实冻土热特性进行模拟,并与真实冻土的DPHP测量数据对比。结果表明:1)COMSOL仿真在不考虑相变条件下与无限线性热源模型结果完全吻合(R^(2)=0.998 9);2)当土壤初始温度低于-5℃时,考虑相变发生的COMSOL仿真能够准确模拟试验结果,表现出较高的相关性(R^(2)> 0.93),在-1~0℃的土壤初始温度范围内,无限线性热源模型的结果与试验测量显著偏离(R^(2) 土壤初始温度下,相变温度为-1.5~-0.5℃的仿真结果与试验数据具有较高的相关性(R^(2)> 0.7)。该研究结果检验了有限元仿真用于真实冻土DPHP研究的可行性,可为准确预测冻土热特性的研究提供方法。

关键词：冻土数值模拟热传导双针热脉冲移动边界

基于可见-近红外光谱技术的广东典型地区耕地土壤养分含量预测模型评估

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华南农业大学学报 2024年第2期45卷 218-226页

作者：钟鹤森李玮张泽宇吴玲鄂东梅张孟豪许腾伟戴军张池华南农业大学资源环境学院广东广州510642 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 福斯华(北京)科贸有限公司北京100081

【目的】可见-近红外光谱(Visible-near infrared spectroscopy,VNIRS)可以利用少量土壤样品建立预测模型,从而无损快速地预测土壤养分含量。然而,至今鲜见广东省土壤养分的VNIRS预测模型的报道。本研究旨在通过传统化学分析方法和VNIR... 详细信息

【目的】可见-近红外光谱(Visible-near infrared spectroscopy,VNIRS)可以利用少量土壤样品建立预测模型,从而无损快速地预测土壤养分含量。然而,至今鲜见广东省土壤养分的VNIRS预测模型的报道。本研究旨在通过传统化学分析方法和VNIRS技术对广东典型地区的耕地土壤进行分析,构建土壤全量及速效养分含量的VNIRS预测模型,并评估利用光谱分析土壤全量和速效养分含量的可行性,为广东省土壤养分的快速检测及质量评估提供科学参考。【方法】本研究采集了粤东(梅州)、粤西(湛江)、粤北(韶关)、粤西北(肇庆)和珠三角(惠州和珠海) 5个地区共514份耕地土壤样品,测量样品有机质、全氮、可溶性有机碳、碱解氮和速效磷含量,同时利用VNIRS在400~2 490 nm波长范围内探明其全光谱特征,筛选定标样品,结合偏最小二乘法和主成分分析,建立预测模型,并在此基础上进行反向验证,评估模型的可行性。【结果】各地区土壤有机质、全氮、可溶性有机碳、碱解氮和速效磷含量及光谱特征均存在显著差异。有机质和全氮的定标预测模型效果较好,其中,粤西北地区的有机质定标相关系数达到0.831 1,珠三角地区的全氮定标相关系数达到0.789 8;可溶性有机碳、碱解氮和速效磷的预测模型效果在地区间差异较大,粤西北和珠三角地区碱解氮和速效磷的定标效果远优于其他地区。反向验证结果表明,有机质和全氮的预测值与实测值具有较好的相关性,决定系数(R2)最高分别达到0.69和0.65;粤西北和珠三角地区碱解氮的反向验证结果也较好,R2达到0.63和0.62;而可溶性有机碳和速效磷的反向验证结果总体较差。【结论】VNIRS技术能够区分省域内不同地区的土壤来源,可以作为未来土壤分类和土壤质量调查的重要评价指标。VNIRS技术能够较好地直接预测耕地土壤有机质和全氮含量,对可溶性有机碳、碱解氮、速效磷含量的预测存在明显元素差别和地区差异,今后需进一步筛选光谱范围或采用更优方式构建模型。

关键词：可见-近红外光谱广东耕地土壤土壤养分偏最小二乘法

长江经济带生态系统服务权衡与协同及其驱动因素

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环境科学 2024年第6期45卷 3318-3328页

作者：何刘洁郑博福万炜谢泽阳宋旭朱锦奇刘忠南昌大学资源与环境学院江西生态文明研究院南昌330031 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193

生态系统服务及其变化是多种因素驱动的复杂过程,了解生态系统服务之间的权衡与协同作用及其驱动因素,对于实现生态系统服务有效管理和人类福祉至关重要.以长江经济带为研究区域,分析了2000~2020年产水、土壤保持、碳固定和粮食供给这4... 详细信息

生态系统服务及其变化是多种因素驱动的复杂过程,了解生态系统服务之间的权衡与协同作用及其驱动因素,对于实现生态系统服务有效管理和人类福祉至关重要.以长江经济带为研究区域,分析了2000~2020年产水、土壤保持、碳固定和粮食供给这4项生态系统服务的时空变化特征,运用相关性分析和地理加权回归识别和量化了生态系统服务间的权衡与协同关系,在此基础上应用偏最小二乘结构方程模型探究自然与人类活动对生态系统服务的影响,再通过地理探测器分析生态系统服务关系变化的驱动机制.结果表明:①近20年来,碳固定服务年均值由946.14 t·km^(-2)增至1202.73 t·km^(-2),粮食供给均值则由32.73万元·km^(-2)增至127.22万元·km^(-2);产水和土壤保持服务增加幅度较小.②整体上,碳固定与土壤保持、粮食供给与产水为协同关系,其他生态系统服务之间为权衡关系;生态系统服务间的关系在不同地区存在一定的差异.③地形和气候是生态系统服务及多对生态系统服务权衡与协同关系的重要驱动因素,其中结构方程模型结果表明,气候对产水为正向影响(S=0.73),地形对粮食供给为负向影响(S=-0.57);地理探测器结果揭示,影响碳固定与产水在空间上关系的主要驱动因子为海拔(q=0.38)和降水(q=0.19).研究结果可为长江经济带生态系统服务可持续管理和实现该区域生态环境保护与社会经济的协同发展提供科学参考.

关键词：生态系统服务(ESs) 权衡与协同驱动机制空间异质性长江经济带

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我国羊养殖量及其粪尿资源化利用潜力分析

农业资源与环境学报 2024年第1期41卷 155-163页

作者：邓茹丹王国英李丹阳李国学袁京中国农业大学资源与环境学院农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室北京100193

为了解我国各地区羊粪尿产量及其资源化利用潜力,本研究依据统计年鉴数据和粪尿产排污系数,估算了2021年我国各省份羊粪尿产生量、羊粪尿肥料化和能源化利用潜力,进一步测算了羊粪尿养分农田耕地负荷。结果表明,2021年全国羊粪尿总产生... 详细信息

为了解我国各地区羊粪尿产量及其资源化利用潜力,本研究依据统计年鉴数据和粪尿产排污系数,估算了2021年我国各省份羊粪尿产生量、羊粪尿肥料化和能源化利用潜力,进一步测算了羊粪尿养分农田耕地负荷。结果表明,2021年全国羊粪尿总产生量达2.91亿t,其中总氮(TN)、总磷(TP)、总钾(TK)含量分别为91.08万、19.28万t和73.89万t,可有效替代氮肥(以尿素计)255.31万t、磷肥(以P_(2)O_(5)计)108.45万t、钾肥(以K_(2)O计)191.82万t,可产沼气165.95亿m^(3),具有较高的肥料化与能源化利用潜力。青海和西藏两省份农田耕地负荷居全国第一和第二,消纳羊粪尿时,应充分考虑耕地、农牧交错带、林地和草地等多种土地类型。

关键词：羊粪尿养分肥料化能源化耕地负荷

考虑微生物要素的土壤质量综合评价——以北京市平谷区为例

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 645-655页

作者：张杰白雪源郝胜磊马雯秋陈永亮王广进张福锁中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 中国农业大学国家农业绿色发展研究院北京100193 中国农业大学资源与环境学院北京100193 中国农业大学工学院北京100083

为探讨北京市平谷区土壤质量现状,本研究在传统的土壤质量综合评价体系基础上考虑了微生物要素,基于实地网格土壤采样的228个样本,从土壤肥力、土壤环境、土壤微生物3个维度选取11项土壤指标,采用土壤质量指数法定量分析各指标并计算土... 详细信息

为探讨北京市平谷区土壤质量现状,本研究在传统的土壤质量综合评价体系基础上考虑了微生物要素,基于实地网格土壤采样的228个样本,从土壤肥力、土壤环境、土壤微生物3个维度选取11项土壤指标,采用土壤质量指数法定量分析各指标并计算土壤质量指数,综合评价北京市平谷区的土壤质量。结果表明:平谷区土壤质量综合指数(ISQI)在良好到优等范围内(0.60~0.96),平均值为0.74,平均土壤质量综合评价等级为良好。空间分布上整体呈现南低北高、西低东高的特征,北部熊儿寨乡、黄松峪乡及东部金梅湖镇等地区多为山地或林地,植被丰富,人为活动强度弱,土壤肥力水平高且微生物较为丰富,土壤质量综合评价等级相对较高;而西南部马坊镇、马昌营镇等地区土壤肥力水平低,微生物数量较少,综合质量评价等级相对较低。熊儿寨乡的ISQI最高,为0.81;平谷镇的ISQI最低,为0.64。平谷区不同土地利用类型ISQI排序为果园>林地>荒地>菜地>农田。研究表明,北京市平谷区土壤质量综合评价等级为良好,但空间差异明显,东北部多为山地和林地,综合评价等级为优等,中部及西南部多为农田菜地,综合评价等级为良好和中等,未来应注重科学施肥和土壤质量管理。

关键词：土壤质量综合评价北京市平谷区土壤微生物土壤肥力

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河北省域乡村聚落空间分布及其影响因素研究

农业机械学报 2024年第5期55卷 176-185,195页

作者：王楠郝晋珉自然资源部国土整治中心北京100035 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 自然资源部农用地质量与监控重点实验室北京100193

在宏观尺度上剖析乡村聚落的空间分布特征及其影响因素,有利于全面了解乡村聚落的空间分异规律及其形成原因,并为村庄规划等工作提供研究基础。以河北省为主要研究区域,借助景观格局指数、最邻近分析、核密度估计等方法,分析乡村聚落的... 详细信息

在宏观尺度上剖析乡村聚落的空间分布特征及其影响因素,有利于全面了解乡村聚落的空间分异规律及其形成原因,并为村庄规划等工作提供研究基础。以河北省为主要研究区域,借助景观格局指数、最邻近分析、核密度估计等方法,分析乡村聚落的总体变化和空间分布特征,并综合运用分布指数、因子分析法和多元线性回归分析法探究影响乡村聚落空间分布的主要因素。结果表明:2000年以来尤其是2010年之后,河北省乡村聚落主要以外延方式扩大规模,且逐渐呈规模化、集中化分布,其主要集聚分布于地形平坦的东南部地区,且其集聚程度不断提升;高耸地形、不利于农业生产的土壤以及大小规模河湖等自然因素对乡村聚落空间分布的限制性正在减弱,不同等级城镇、道路等区位因素对乡村聚落产生集聚作用的程度和影响半径等有所差异;乡村产住规模、区域经济发展水平和区域基础设施完善度是影响河北省乡村聚落空间分布的主要社会和经济因素,且不同因素的主要作用区域有所差异。研究结果可为我国北方相关地区开展差异化的乡村聚落优化提供理论依据。

关键词：乡村聚落空间分布影响因素分布指数北方地区河北省

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京郊有机作物种植的经济效益与环境影响

中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：乔玉辉李强甄华杨冯旭张宝贵中国农业大学资源与环境学院中国农业大学土地科学与技术学院中原食品实验室丹麦奥胡斯大学农业生态系

随着城市居民对食品安全和环境保护的日益关注，都市型有机种植业近年来得到了快速发展。明确都市型有机种植业发展现状、经济效益和环境影响，对有机种植业可持续发展具有重要意义。本研究以北京市有机种植业(有机水果、蔬菜、薯类... 详细信息

随着城市居民对食品安全和环境保护的日益关注，都市型有机种植业近年来得到了快速发展。明确都市型有机种植业发展现状、经济效益和环境影响，对有机种植业可持续发展具有重要意义。本研究以北京市有机种植业(有机水果、蔬菜、薯类及薯芋类、坚果和谷物)为研究对象，基于农场调研数据，采用成本效益分析和生命周期评价(LCA)方法，分别分析了有机作物生产的经济效益及其环境影响。本研究表明，相比常规种植， 5种作物的有机种植减少了环境影响，但是也降低了农作物的产量。由于有机生产较高的成本投入，尽管有机种植增加了作物的利润，但是其成本利润率却低于其对应的常规对照。不同作物之间的经济与环境表现存在着较大的差异。相比常规种植，有机种植减少环境影响(LCA综合指数)，各作物的减少幅度依次为薯类及薯芋类>坚果>蔬菜>水果>蔬菜。考虑到粮食安全(常规种植与有机种植的产量差)，消费者的负担能力(常规种植与有机种植的价格差)以及有机生产减少环境影响的幅度(LCA综合指数)，政府应对有机薯类及薯芋类作物生产加大补贴力度。相比于其他发达地区，北京市的有机种植业发展规模仍处于较低水平，北京市政府应当进一步采取政策措施鼓励有机农业的发展。本研究可为北京市针对有机农业制定生态补偿标准提供数据支持和依据。

关键词：有机农业都市农业生命周期评价环境影响经济效益

DNDC模型耦合遥感技术的保护性耕作下土壤有机碳模拟

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农业工程学报 2024年第9期40卷 108-118页

作者：刘泓君许昭辉周永馨孙君龄万炜刘忠中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 华北耕地保育农业农村部重点实验室北京100193 南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031

不同耕作措施会改变土壤有机碳储量,影响农田生态系统的碳收支。揭示自实行保护性耕作以来农田土壤有机碳的响应规律,对增加土壤碳库具有重要意义。该研究基于遥感反演技术耦合DNDC(denitrification-decomposition)模型,从县域和栅格尺... 详细信息

不同耕作措施会改变土壤有机碳储量,影响农田生态系统的碳收支。揭示自实行保护性耕作以来农田土壤有机碳的响应规律,对增加土壤碳库具有重要意义。该研究基于遥感反演技术耦合DNDC(denitrification-decomposition)模型,从县域和栅格尺度,精细刻画保护性耕作下2000-2020年吉林省土壤有机碳密度(soil organic carbon density,SOCD)的空间分布格局,并模拟不同秸秆还田情景下SOCD增长潜力。结果表明:1)20 a间土壤有机碳储量由6.08×10^(8)t增加到1.22×10^(9)t,增量主要与耕地面积扩大相关。县域尺度SOCD在4.46~98.09 t/hm^(2),栅格尺度SOCD在3.34~139.2 t/hm^(2),呈现中高北低的格局。2)保护性耕作对表层土的影响更大,0~10 cm土层的SOCD增长率最高达4.4%,>10~20 cm土层增长率最高为0.09%。3)吉林西南及中部具有巨大的SOCD增长潜力,达0.24~0.57 t/hm^(2)。研究结果可为保护性耕作政策制定提供科学参考。

关键词：秸秆遥感碳 DNDC模型情景模拟有机碳密度吉林省