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丹江口库区覆膜耕作土壤氮素淋失随夏玉米生长期的变化

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环境科学 2016年第11期37卷 4212-4219页

作者：王伟于兴修汉强刘航徐苗苗任瑞张家鹏湖北大学资源环境学院区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

土壤氮素淋失是农业非点源污染的重要形式,也是水源地水质恶化的重要原因.以丹江口库区五龙池小流域为研究区,以农田黄棕壤种植夏玉米为例进行田间氮素淋失实验,通过与无覆膜耕作进行对比,研究覆膜耕作条件下土壤氮素淋失随玉米生长期... 详细信息

土壤氮素淋失是农业非点源污染的重要形式,也是水源地水质恶化的重要原因.以丹江口库区五龙池小流域为研究区,以农田黄棕壤种植夏玉米为例进行田间氮素淋失实验,通过与无覆膜耕作进行对比,研究覆膜耕作条件下土壤氮素淋失随玉米生长期的变化.结果表明,覆膜耕作土壤TN和NO_3^--N淋失量均明显低于无覆膜耕作,分别低25.68%和20.25%.夏玉米生长期内,覆膜土壤TN淋失量表现为苗期最高,拔节期和抽穗期显著降低,成熟期略微升高的变化趋势;覆膜土壤NO_3^--N淋失量表现为在苗期最高,拔节期显著降低,随后缓慢降低的变化过程;覆膜土壤NH_4^+-N淋失量表现为在苗期较低,拔节期升至峰值,抽穗期降至谷值,成熟期显著升高的变化特征.覆膜土壤TN和NO_3^--N淋失量分别与土壤中TN和NO_3^--N含量之间呈线性函数和指数函数关系;与土壤含水量和降雨量之间呈线性函数关系.上述结果表明,覆膜能降低土壤中氮素的淋失量,将对减少库区农业非点源污染具有明显的作用.

关键词：地膜覆盖夏玉米土壤氮素淋失阴阳离子树脂吸附法丹江口库区

农业主产区生态系统服务供需格局及影响因素分析——以湖北省四湖流域为例

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长江流域资源与环境 2024年第4期33卷 810-821页

作者：贺淑钰王玲陈俊辰戚琦王彬宇李可李兆华李昆湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062 湖北大学资源环境学院湖北武汉430062

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测... 详细信息

生态系统服务供需匹配状况可以反映区域生态与社会经济发展的协调程度,探究其空间异质性与主导驱动因子对于农业主产区生态与农业的协同发展具有重要意义。以湖北省四湖流域为研究对象,综合多源数据,应用ArcGIS、InVEST模型和地理探测器等方法,定量分析了四湖流域水源供给、固碳、粮食生产和水质净化等(4)种生态系统服务供需匹配状况、综合供需比及其冷热点区域的驱动因子。结果表明:(1)4种服务供给低值区与需求高值区的空间分布格局相似,主要位于流域西部高城市化区域。(2)除固碳服务外,其他三种服务均能满足流域内部需求,流域综合供需比为0.28,整体处于盈余状态。(3)各项生态系统服务供需比均呈现空间差异性,仅水质净化服务无明显冷点区域,其他服务冷点区域集中在西部高城市化区域,热点区域分布在水域和耕地密集区域。(4)建设用地与耕地分别为影响四湖流域生态系统服务冷点和热点区域供需平衡的主导因子,适当平衡耕地与建设用地的面积,增大湖泊湿地面积是流域实现供需平衡的重要方法。研究结果可为四湖流域和其他类似农业流域的生态系统保护与土地资源可持续利用提供科学支撑。

关键词：生态系统服务供需平衡冷热点分析地理探测器四湖流域

基于正负核密度曲线的线要素局部清晰度估算与自适应分段

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测绘学报 2024年第6期53卷 1180-1194页

作者：成晓强刘娜湖北大学资源环境学院湖北武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062

在线要素化简时,根据特征差异对线要素进行分段是合理运用化简方法的关键。然而现有分段方法侧重分析线要素的形态特征,忽略了线要素在不同比例尺表达的视觉差异。线要素中无法清晰辨识的模糊部位会随比例尺的变化而改变。基于此,本文... 详细信息

在线要素化简时,根据特征差异对线要素进行分段是合理运用化简方法的关键。然而现有分段方法侧重分析线要素的形态特征,忽略了线要素在不同比例尺表达的视觉差异。线要素中无法清晰辨识的模糊部位会随比例尺的变化而改变。基于此,本文提出了一种基于局部清晰度的线要素分段方法。首先,在特定比例尺下生成线要素的栅格形态,并将栅格线像素分为3类:单边界像素、双边界像素和内部像素,其中单边界像素和内部像素会严重影响线要素的视觉辨识;其次,建立3类像素与原矢量折点的映射关系,得到两组数据点:对应线要素模糊部位的粘连折点和对应线要素清晰部位的正常折点;然后,基于一维核密度进行两组数据点的聚集性分析,分别生成该尺度下表示线要素清晰度变化的正向核密度曲线和表示线要素模糊程度变化的负向核密度曲线;最后,分析正负核密度交点特征,得到划分线要素清晰与模糊区域的分段点并完成线要素分段。通过与人为分段结果对比可知,本文的分段结果与人眼对线要素模糊与清晰部分的识别基本一致。

关键词：多尺度异质性线要素局部清晰度核密度线要素分段

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四湖流域生态功能分区及其影响因素识别

应用生态学报 2023年第10期34卷 2757-2766页

作者：王彬宇王玲陈俊辰戚琦贺淑钰杨梓琪李兆华李昆湖北大学资源环境学院武汉430062 湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

合理划分生态功能区并明晰其内部驱动机制,对于维护地区生态系统稳定具有重要意义。本研究以江汉平原四湖流域为例,运用InVEST和RUSLE模型以及娱乐打分法评估6种生态系统服务,采用K-means聚类法识别生态系统服务簇,并与生态敏感性结合... 详细信息

合理划分生态功能区并明晰其内部驱动机制,对于维护地区生态系统稳定具有重要意义。本研究以江汉平原四湖流域为例,运用InVEST和RUSLE模型以及娱乐打分法评估6种生态系统服务,采用K-means聚类法识别生态系统服务簇,并与生态敏感性结合划定生态功能区,最后运用地理探测器分析不同生态功能区的主导驱动因子。结果表明:生境质量、碳固持服务的空间分布相似,高值主要集中在长湖及洪湖附近;粮食生产和土壤保持服务空间分布存在差异,西北丘陵地区是其共同的高值区域;水源供给服务的高值主要集中在洪湖的东部;生态娱乐服务高值地区主要集中在西北丘陵和洪湖的南部。依据生态系统服务聚类结果,将四湖流域生态系统服务簇划分为粮食生产簇、生境质量簇和城镇生活簇。四湖流域生态敏感性整体以低敏感和较低敏感为主,占流域总面积的59.0%,将生态敏感性与生态系统服务簇叠加可划分为生态修复区、生态保育区、生态过渡区、生态开发区和综合利用区。地理探测器结果表明,各生态功能区内部驱动因素存在明显差异,自然因素对生态修复区影响显著,生态保育区和生态开发区的主导驱动因素分别为归一化植被指数和人口密度,生态过渡区和综合利用区主要受土地利用类型的影响。研究结果对于协同区域社会发展和生态环境保护具有重要的支撑价值。

关键词：生态系统服务簇生态敏感性功能分区地理探测器四湖流域

多尺度生态系统服务的权衡关系及其对景观配置的响应——以湖北省为例

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生态学报 2023年第12期43卷 4835-4846页

作者：陈俊辰贺淑钰薛晶张环宇李兆华王玲李昆湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 湖北大学资源环境学院武汉430062

多种生态系统服务相互关系及其对景观配置响应的多尺度分析一直是生态系统服务研究的热点问题,对于厘清生态系统服务尺度效应和实现区域分级管理具有重要的意义。以湖北省为研究区域,采用遥感、土地利用类型、水文、气象、土壤等多元数... 详细信息

多种生态系统服务相互关系及其对景观配置响应的多尺度分析一直是生态系统服务研究的热点问题,对于厘清生态系统服务尺度效应和实现区域分级管理具有重要的意义。以湖北省为研究区域,采用遥感、土地利用类型、水文、气象、土壤等多元数据,从5 km×5 km、10 km×10 km、15 km×15 km、20 km×20 km、25 km×25 km、县域和市域等7个递增尺度分析4种生态系统服务(水源供给、碳固持、粮食生产、水质净化)对景观配置的响应关系。结果表明:(1)4种生态系统服务的空间分布具有较强的异质性,粮食生产服务的高值区与水质净化服务的低值区主要分布于湖北省中部和东部的耕地集中区域,碳固持与水源供给呈现相反的空间特征。(2)生态系统服务权衡关系的作用强度随尺度增加而减弱,而协同关系呈增加趋势;同时服务间相互作用强度的变化大于作用方向的变化。(3)景观配置对生态系统服务的影响程度在县域和市域尺度上大于格网尺度。结果反映了受尺度变化中“削峰填谷”过程的影响,景观配置对生态系统服务影响的大小和正负效应具有尺度差异性。研究结果可为区域生态系统服务分级管理和景观格局调控提供科学参考。

关键词：尺度效应生态系统服务权衡景观配置响应分析

坡改梯工程对胡家山小流域非点源污染负荷时空变化的影响

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应用生态学报 2017年第4期28卷 1344-1351页

作者：汉强于兴修王伟徐苗苗任瑞张家鹏湖北大学资源环境学院/区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,利用2005、2010和2015年3个时期的Landsat TM/ETM遥感影像,结合长期野外观测资料,应用输出系数模型,在GIS技术支持下,研究了以坡改梯工程为主要内容的小流域综合治理工程实施前后,流域非点源污染总... 详细信息

以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,利用2005、2010和2015年3个时期的Landsat TM/ETM遥感影像,结合长期野外观测资料,应用输出系数模型,在GIS技术支持下,研究了以坡改梯工程为主要内容的小流域综合治理工程实施前后,流域非点源污染总氮(TN)负荷的时空变化及其影响因素.结果表明:由于坡改梯工程的实施,流域内坡度15°以上区域的耕地面积明显增加,林地和荒地面积有所减少.流域非点源污染TN负荷由工程实施前的63028 kg增加到2010年的72778 kg,实施后则降低到46876 kg.其中,农村生活的贡献率较高,3期平均贡献率为53.5%,但呈逐年减少趋势;土地利用的贡献率平均为45%,呈逐年增加趋势;畜禽养殖贡献率始终较低.流域非点源氮素负荷强度的空间分布在工程实施前后发生了较为明显的变化.实施前,高负荷强度区主要集中在5°~15°坡度区间,实施后高负荷强度区集中在15°~35°区间,5°~8°区间成为低负荷强度区;在时间变化上,0°~8°坡度区间的TN负荷强度随时间的变化较小,8°以上坡度区间,表现为先增加后减少的趋势.随着村落污水、垃圾和畜禽粪便得到治理,居民生活、畜禽养殖非点源氮素输出明显减少;由于坡改梯工程的实施,耕地面积增加了31%.

关键词：非点源污染胡家山小流域输出系数法实测数据坡度

丹江口库区覆膜土壤不同土层氮素矿化速率及其影响因素

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应用生态学报 2018年第4期29卷 1259-1265页

作者：于兴修徐苗苗赵锦慧张家鹏王伟郭亚丽肖娟花湖北大学资源环境学院/区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

以丹江口库区五龙池小流域玉米黄棕壤为例,利用原位土壤氮矿化试验,研究覆膜条件下0~10、10~20、20~30 cm土层土壤氮素矿化速率及其影响因素.结果表明:玉米生长期内,土壤氨化速率随土层加深呈逐渐降低的趋势;土壤硝化速率在苗期、拔节... 详细信息

以丹江口库区五龙池小流域玉米黄棕壤为例,利用原位土壤氮矿化试验,研究覆膜条件下0~10、10~20、20~30 cm土层土壤氮素矿化速率及其影响因素.结果表明:玉米生长期内,土壤氨化速率随土层加深呈逐渐降低的趋势;土壤硝化速率在苗期、拔节期、抽穗期表现为10~20 cm>0~10 cm>20~30 cm,在成熟期随土层加深呈逐渐升高的趋势;土壤氮矿化速率在苗期、拔节期、抽穗期随土层加深呈逐渐降低的趋势,在成熟期随土层加深呈逐渐升高的趋势.与无覆膜相比,覆膜会加快0~10 cm土壤氨化过程,也会提高拔节期、抽穗期和成熟期0~10、10~20 cm土层土壤硝化速率和氮矿化速率,但苗期覆膜土壤硝化速率、氮矿化速率均低于无覆膜土壤.逐步回归分析显示,土壤含水量和全氮含量是0~10 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子,土壤温度、含水量、全氮含量是10~20 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子,土壤温度是20~30 cm土壤氮矿化速率的主要影响因子.

关键词：覆膜土壤土层氮矿化速率丹江口库区

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丹江口市土壤侵蚀敏感性时空变化特征

农业资源与环境学报 2021年第6期38卷 999-1009页

作者：马方正于兴修胡砚霞李明蔚程思王星峰肖娟花湖北大学资源环境学院/区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

土壤侵蚀是丹江口库区主要的生态问题之一,明确丹江口市土壤侵蚀敏感性的时空变化特征有助于深入认识丹江口库区的土壤侵蚀机理,也可为保护库区水环境提供依据。基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE),结合丹江口市多山、地形破碎的地形特... 详细信息

土壤侵蚀是丹江口库区主要的生态问题之一,明确丹江口市土壤侵蚀敏感性的时空变化特征有助于深入认识丹江口库区的土壤侵蚀机理,也可为保护库区水环境提供依据。基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE),结合丹江口市多山、地形破碎的地形特征,选择降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形起伏度、植被覆盖度、沟壑密度5个因子构建土壤侵蚀敏感性评价体系,借助ArcGIS 10.2平台,综合评价2012—2017年丹江口市土壤侵蚀敏感性,并分析研究区在不同下垫面要素下土壤侵蚀敏感性的空间分布特征。结果表明:丹江口市土壤侵蚀敏感性整体呈现南北高、中间低的态势,主要表现为轻度敏感和中度敏感,高度及以上敏感区仅占研究区总面积的13.53%;5年间丹江口市中度敏感、轻度敏感、不敏感区面积呈增加趋势,高度敏感和极敏感区面积呈下降趋势;疏林地和未利用地是研究区高敏感性土地利用类型;研究区土壤侵蚀敏感性随坡度增大呈先升高后降低趋势。研究成果可为丹江口市土壤侵蚀机理研究和水土保持及生态环境建设提供参考。

关键词：丹江口市通用土壤流失方程(RUSLE) 土壤侵蚀敏感性 GIS

丹江口库区覆膜耕作土壤净氮矿化随夏玉米生长期的变化

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应用生态学报 2017年第2期28卷 581-588页

作者：王伟于兴修汉强徐苗苗任瑞张家鹏湖北大学资源环境学院/区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

农田土壤净氮矿化对土壤氮素流失和农业非点源污染有重要影响.以丹江口库区五龙池小流域夏玉米黄棕壤为例,进行原位矿化试验,通过与无覆膜耕作土壤相比较,研究覆膜耕作条件下土壤净氮矿化在夏玉米生长期内的变化.结果表明:夏玉米整个生... 详细信息

农田土壤净氮矿化对土壤氮素流失和农业非点源污染有重要影响.以丹江口库区五龙池小流域夏玉米黄棕壤为例,进行原位矿化试验,通过与无覆膜耕作土壤相比较,研究覆膜耕作条件下土壤净氮矿化在夏玉米生长期内的变化.结果表明:夏玉米整个生长期内,覆膜耕作土壤净氨化量、净硝化量和净氮矿化量均明显高于无覆膜土壤,分别高6.63、12.96和19.59mg·kg^(-1);覆膜耕作土壤净氨化速率表现为在苗期较高、抽穗期最低、成熟期增至最高的变化特征,而土壤净硝化和净氮矿化速率均呈现苗期较高、拔节期最低、成熟期升至最高的变化过程;覆膜耕作土壤净氮矿化速率均与土壤全氮和NO_3^--N含量、土壤含水量之间呈显著线性关系.覆膜可有效调节土壤水热条件,促进土壤净氮矿化.

关键词：地膜覆盖夏玉米土壤净氮矿化树脂芯培养法