土地整理的生态系统服务价值评估与生态设计策略——以吉林省大安市土地整理项目为例

土地整理作为土地利用变化的重要驱动因素,显著改变土地利用和景观格局,对区域生态系统功能及其服务价值产生影响.本文以吉林省大安市的土地整理项目为例,利用生态服务价值模型计算了村域、镇域和县域尺度下土地整理区的生态服务价值及其总量变化.结果表明: 以增加耕地为目标的土地整理项目易造成草地和湿地等具有较高生态服务价值的地类减少,导致不同尺度下土地整理区生态服务价值总量出现不同程度的下降.村域尺度下,整理后研究区总的生态服务价值为796.14万元,较整理前减少10.5%;镇域尺度下,整理后总的生态服务价值为84301.26万元,较整理前减少14.2%;县域尺度下,整理后总的生态服务价值为120585.76万元,较整理前减少33.1%.根据土地整理的生态服务价值评估,从提高生态功能入手,最后提出了土地整理的景观生态设计策略,以期为土地整理的持续发展提供决策依据.     

土壤速效养分空间变异的尺度效应

在GIS技术支持下,运用经典统计学和地统计学的方法,从经典统计分析、变异函数和Kriging插值图等方面探讨了禹城市耕地土壤速效磷(AP)、速效钾(AK)在县级和镇级两个不同采样尺度下的空间变异特征.结果表明:在两个采样尺度下,AP、AK都服从对数正态分布,它们的变异系数范围为26.5%～36.6%,均属中等变异强度,随着采样尺度的缩小,土壤AP、AK的变异系数都增大.两个采样尺度下,土壤AP和AK均在一定范围内存在空间相关关系,县级采样尺度下土壤AP和AK的空间自相关距离较大,分别为9.0 km和26.5 km,镇级采样尺度下土壤AP和AK的空间自相关距离明显变小,分别为1.7 km和2.8 km.两个采样尺度下的土壤AP和AK受结构性因素和随机性因素的影响,表现出明显不同的分布规律.     

景观生态学在土地整治中的应用研究进展

在土地整治中融入景观生态学理念是推动土地整治生态建设的必然要求。阐述了土地整治中的景观生态学原理,分析了相关文献变化和研究重点,总结了中国土地整治中的景观生态学研究现状,提出了土地整治中的景观生态学研究展望:(1)重视土地整治中景观生态学的基础理论研究,构建土地整治的景观生态学理论与技术体系;(2)加强土地整治的景观动态与生态效应机制研究,建立适用土地整治景观生态影响的方法和模型;(3)强化土地整治的多尺度和长序列景观生态研究,揭示土地整治过程中的尺度效应和多尺度耦合机制;(4)加强土地整治中多种生态系统服务的集成与优化,强化用于指导土地整治生态规划设计与管理工作,以期为深化土地整治中的景观生态学研究提供借鉴和启示。     

甘肃永登县土地利用景观格局的空间尺度效应

依据“斑块-廊道-基质”模式,研究了甘肃省兰州市永登县景观格局的空间尺度效应.结果表明:草地为整个研究区景观结构的基质;廊道包括道路和河流;其余景观组分(耕地、林地、园地,住宅用地、工矿用地、公共管理与服务用地和其他土地)均为斑块.斑块类型水平指数与景观水平指数均表现出明显的空间幅度依赖性.不同景观组分的斑块类型指数的尺度效应在不同幅度区间存在差异性,景观水平指数的尺度效应在不同幅度区间也存在差异性.在1～20 km幅度区间,尺度效应的组分类型、指标类型之间差异最为明显;在21～90 km幅度区间,尺度效应的组分类型、指标类型之间差异较小;在>90 km幅度后,尺度效应消失.90 km×90 km为研究景观格局尺度依赖性的有效幅度.     

丘塘景观土壤养分的空间变异

理解土壤养分空间分布的异质性对于评价和管理土地资源具有重要意义。利用地理信息系统和地统计学方法定量研究了丘塘景观土壤养分的空间异质性特征。结果表明 ,土壤全氮的有效变程最大 (为 16 5 m) ,有机碳次之 (10 2 m) ,而全磷的变程最小(90 m)。土壤有机碳含量由高到低 5个不同级别的土壤面积与丘塘景观整个面积的比值的变化范围较小 (10 .5 4 %～ 2 3.15 % ) ,土壤全氮含量比值变化范围较大 (5 .79%～ 32 .73% ) ,土壤全磷的比值的变化范围最大 (1.80 %～ 4 2 .0 6 % )。土壤有机碳和土壤全氮的分布情况较为一致 ,不同级别斑块分布也很相似 ,土壤有机碳含量高的地方土壤全氮也高。表层土壤有机碳和全磷的空间异质分布用球状模型拟合最佳 ,而全氮的空间分布规律更宜用指数模型来拟合。景观尺度的半方差拟合总体上优于斑块尺度。相对有机碳和全氮 ,全磷的空间异质性更多由随机因素 (如人类施肥活动 )引起和决定。土壤全氮的取样尺度应大于 16 5 m,而有机碳、全磷的取样距离则分别可大于 10 3m和 90 m。     

田块尺度下土壤磷素的空间变异性

采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对中国科学院沈阳生态实验站30 m×42 m样地进行网格法分层(0～10和10～20 cm)取样,研究了田块尺度下土壤全P和Olsen-P的空间变异特征.结果表明,49对样本土壤Olsen-P的变异系数(4.5%～5.42%)远高于全P(11.8%～13.33%);全P和Olsen-P具有较好的空间结构且具有较相近的空间相关距离.最佳理论模型的参数显示各变量空间变异主要受结构性因素的影响,各变量半方差变异函数的C/(C₀+C)均高于%.全P和Olsen-P之间及在2个土层之间均具有较相似的空间分布格局.变异系数结合空间格局分析可以大大降低试验取样的数量.     

祁连山部分地区山地景观格局空间幅度效应的研究

三元图能有效反应多种斑块类型对景观格局的影响, 依据“斑块-廊道-基质”模式, 比较各斑块类型对整个研究区的响应。选择祁连山100 km×100 km的某正方形区域为研究区并运用景观格局指数法对研究区的空间幅度效应进行研究, 同时得出研究区尺度依赖性的有效幅度和特征尺度。结果表明: (1)草地为整个研究区景观结构的基质, 其面积最大, 在整个景观中占绝对优势; (2)在斑块类型中, 裸地在整个研究区中起主导作用; (3)12 km和88 km是研究区的两个特征尺度, 88 km幅度为研究区尺度依赖性的有效幅度, 超过这一幅度范围, 无论景观要素, 还是景观指数都失去了尺度依赖性。研究通过对祁连山部分地区景观格局与尺度效应的分析可以了解研究区景观格局空间特征及分布规律, 为祁连山的规划与管理、生态建设提供参考依据。     

扎龙自然保护区不同空间尺度景观格局时空变化及其生态风险

景观格局变化下的区域生态风险研究可以为保护区域景观生态系统健康,实现区域资源的合理和可持续利用提供重要科学依据。以扎龙自然保护区为研究区,利用遥感手段提取景观类型信息,定量分析不同空间尺度下研究区景观格局时空变化特征和演变规律。根据研究区景观格局变化特点构建景观生态风险指数,对研究区不同时期空间尺度变化过程中景观生态风险时空变化特征进行分析。研究表明:1995—2010年研究区不同空间尺度下景观总体格局和各景观类型格局变化显著,呈现不同变化特征;景观生态风险随空间粒度的增大而减小。对比分析两期数据,研究区景观生态风险加剧,其空间分布均呈环形扩散特征。根据本研究区区域面积大小和景观格局复杂程度,确定了景观格局和景观生态风险研究的适宜尺度域。     

地表植被景观对PM2.5浓度空间分布的影响研究

我国当前城市日益频发的雾霾问题引发公众广泛关注,PM_2.5被认为是雾霾的主要成因。研究认为,在某一区域短时间尺度上（如日）,PM_2.5浓度主要受气象条件影响。但在较长时间尺度上（如季,年）,由于气象条件基本相似,则PM_2.5浓度主要受土地利用特别是地表植被景观的影响。如何耦合地表植被景观格局与PM_2.5浓度信息,定量分析其影响是当前相关科学研究的一个难点,需要引入新思路。首先基于季节气象条件基本相似的科学假设,采用土地利用回归模型分四季高精度模拟PM_2.5浓度空间分布。其次,采用像元二分模型分四季估算研究区植被覆盖度。在此基础上采用随机抽样法通过统计回归模型耦合植被覆盖度与PM_2.5空间分布,定量研究植被覆盖度对PM_2.5分布影响及其尺度效应。研究结果表明：1）植被覆盖度与PM_2.5浓度在本研究选择的空间尺度上,都显著负相关,说明植被覆盖度对PM_2.5具有显著影响;同一个季节不同尺度上,以及不同季节同一尺度上的植被覆盖度对PM_2.5浓度的影响存在一定差异。2）植被覆盖度对PM_2.5浓度的影响方式比较复杂,不同的季节的表现方式不同,总体来说PM_2.5浓度与植被覆盖度曲线回归模型的拟合度高于线性回归模型,说明植被覆盖度对PM_2.5的影响具有非线性特征。3）不同的PM_2.5浓度水平下,植被覆盖度对PM_2.5浓度的影响程度存在差异。PM_2.5浓度越高,植被覆盖度对其浓度的影响越明显。本研究提出的区域尺度耦合地表植被覆盖与PM_2.5浓度的思路与方法,有效的揭示了植被覆盖度对PM_2.5浓度分布的影响方式与尺度效应,为通过优化城市植被缓解大气污染提供一定参考。     

惠州市景观格局空间分异特征的梯度分析

本文将景观指数、梯度分析和移动窗口法相结合,分析了惠州市景观格局的空间分异特征.以中心城区为起点,向外等距设置辐射状梯度带;同时结合研究区的特点,设置了4个不同方向的样带.综合运用景观指数粒度效应分析和土地面积变化评价指数模型,确定适合研究区的分析粒度;考虑到景观格局的各向异性,计算不同方向的半变异函数和相应的块基比,...     

农业景观步甲多样性时间格局及其与景观结构的关系

于2009年5-9月在北京密云县采用陷阱法对玉米地、花生地、果园和林地4种生境中步甲群落进行取样,并采用逐步线性回归分析了景观中优势生境类型——玉米地中步甲群落及其捕食性步甲功能群多样性的季节分布,及其与周围100、250和500 m半径范围内景观格局指数的关系.结果表明:不同生境下,8月步甲群落、捕食性步甲类群的个体数和物种数均达到最大;5月玉米地中步甲群落的物种数与取样点100 m半径范围内的景观连接度呈正相关,8月步甲群落个体数和500 m半径范围内的景观连接度呈负相关;5月玉米地中捕食性步甲群落不论是个体数还是物种数均与取样点100 m半径范围内景观连接度呈正相关,而8月捕食性步甲的物种数则与100 m尺度范围内的半自然生境的类型数呈负相关.可见,景观连接度、半自然生境的类型数对步甲及其中捕食性步甲群落动态的关键季节的多样性状况有显著影响,合理规划农田半自然用地类型组成、增加景观连接度可促进步甲群落多样性保护及其害虫生物控制功能的发挥.     

江门市新会区耕地土壤养分空间变异特征

运用地统计学方法,结合GIS技术研究了江门市新会区土壤pH值、有机质、阳离子交换量、全氮、有效磷和缓效钾种养分要素的空间分布特征.结果表明,各变量符合正态分布或经对数转换后符合正态分布.半方差函数分析结果显示,除全氮具有强空间相关外,其余均具有中等空间相关性.Kriging插值结果表明,研究区域耕地土壤pH值和阳离子交换量在东北部最高,有机质含量在中部和东北部较高;全氮含量在1.5～2.0g·kg^-1的面积占研究区域耕地面积的74.7%,主要分布于研究区域西部和东部地区;有效磷含量＞40mg·kg^-1的面积占研究区域耕地面积的48.7%,主要分布于研究区域东北部和西部;缓效钾含量在10～350mg·kg^-1的面积占研究区域耕地面积的48.1%,主要分布于研究区域东部、东北部和中部.     

华北太行山前平原农田土壤养分的空间变异性研究

采用地统计方法,分别对栾城县(面积约30490hm^2)和中国科学院栾城生态农业试验站示范区(15hm^2)农田耕层土壤养分的空间变异特征进行了研究．结果表明,在2个不同采样间距下,各土壤养分含量均具有空间相关性,县域范围近似以1km网格采样,最大相关距离为4．2～15．6km,在示范区以20m网格采样,则为112～223m;在同一采样间距下,土壤有机质、全氮、全磷、速效养分(N、P、K)含量的空间变异结构也各不相同,具有块金方差效应,半方差图分别遵从高斯和球函数模型．认识本区土壤的这种空间变异结构有助于实现对农田土壤养分的分区和合理管理．     

长期施肥对石灰性土壤磷素肥力的影响Ⅰ．有机质、全磷和速效磷

在陕西关中黄土区连续23年进行了不同施肥、小麦-玉米轮作定位试验。研究了0～100cm土层土壤有机质、全磷、速效磷含量变化．结果表明,长期单施化肥或有机肥与化肥且配施均可增加耕层(0～20cm)土壤有机质含量．长期施用厩肥并配施化肥处理对土壤总磷库及无机磷库、速效磷的贡献大于玉米秸秆处理．长期单施化肥可增加土壤全磷、无机磷和速效磷含量,增加幅度低于厩肥和休闲处理,与秸秆处理对全磷、速效磷含量的影响效应相近．23年的不同施肥处理,与无肥处理相比,其理土壤磷素增量在0～100cm土壤剖面中的分布特点是：全磷增量剖面分布可为3层——耕层(0～20cm)为显著累积层,20～60cm土层为微增一亏损层,60～100cm土层为轻度累积层．速效磷增量剖面分布趋势与全磷增量分布趋势基本相同,仅在60～100cm土层累积较弱．     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究--以河北省遵化市为例

基于地理信息系统 (GIS)和地统计学研究了河北省遵化市土壤表层 ( 0～ 2 0cm )碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等 5种养分要素的空间变异规律 .应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合 ,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便 .研究表明 ,全氮、碱解氮、速效磷、有机质变异函数曲线的理论模型符合球状模型 ,速效钾的理论模型表现为指数模型和有基台值的线性模型的套合结构 ;碱解氮、全氮、速效磷、有机质的空间变异主要是由随机性因素引起的 ,但程度有所差异 ,全氮和有机质由随机性因素引起的空间异质性程度较高 ,碱解氮和速效磷较低 ;速效钾的空间变异则主要是由结构性因素引起 ;5种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关 ,但空间变异的尺度范围不同 ,碱解氮和速效磷变异尺度基本相近 ,为 5和5 .5km ;全氮较大 ,为 14 .5km ;有机质为 8.5km ;速效钾的变异尺度有两个 ,0～ 3 .5km主要以指数模型为主 ,3 .5～ 2 5 .5km范围内以有基台值的线性模型为主 .5种养分要素的各向同性的范围不同 ,碱解氮和速效磷在整个范围 ( 0～ 2 8km )都表现出各向同性 ,全氮和有机质的其次 ,为 0～ 10km ;速效钾的较小 ,为 0～ 8km .     

基于GIS和地统计学的土壤养分空间变异特征研究——以河北省遵化市为例

基于地理信息系统(GIS)和地统计学研究了河北省遵化市土壤表层(0～20cm)碱解氮、全氮、速效钾、速效磷和有机质等5种养分要素的空间变异规律.应用GIS能够将系统变量的属性数据同地理数据相结合,使大区域范围内进行地统计学分析变得较为方便.研究表明,全氮、碱解氮、速效磷、有机质变异函数曲线的理论模型符合球状模型,速效钾的理论模型表现为指数模型和有基台值的线性模型的套合结构;碱解氮、全氮、速效磷、有机质的空间变异主要是由随机性因素引起的,但程度有所差异,全氮和有机质由随机性因素引起的空间异质性程度较高,碱解氮和速效磷较低;速效钾的空间变异则主要是由结构性因素引起;5种养分要素的空间自相关程度都属于中等的空间自相关,但空间变异的尺度范围不同,碱解氮和速效磷变异尺度基本相近,为5和5.5km;全氮较大,为14.5km;有机质为8.5km;速效钾的变异尺度有两个,0～3.5km主要以指数模型为主,3.5～25.5km范围内以有基台值的线性模型为主.5种养分要素的各向同性的范围不同,碱解氮和速效磷在整个范围(0～28km)都表现出各向同性,全氮和有机质的其次,为0～10km;速效钾的较小,为0～8km.     

长期施肥对石灰性土壤磷素肥力的影响 Ⅰ.有机质、全磷和速效磷

在陕西关中黄土区连续23年进行了不同施肥、小麦玉米轮作定位试验,研究了0～100cm土层土壤有机质、全磷、速效磷含量变化.结果表明,长期单施化肥或有机肥与化肥且配施均可增加耕层(0～20cm)土壤有机质含量.长期施用厩肥并配施化肥处理对土壤总磷库及无机磷库、速效磷的贡献大于玉米秸秆处理.长期单施化肥可增加土壤全磷、无机磷和速效磷含量,增加幅度低于厩肥和休闲处理,与秸秆处理对全磷、速效磷含量的影响效应相近.23年的不同施肥处理,与无肥处理相比,其理土壤磷素增量在0～100cm土壤剖面中的分布特点是:全磷增量剖面分布可为3层———耕层(0～20cm)为显著累积层,20～60cm土层为微增-亏损层,60～100cm土层为轻度累积层.速效磷增量剖面分布趋势与全磷增量分布趋势基本相同,仅在60～100cm土层累积较弱.     

Multi-scale variability in tropical soil nutrients following land-cover change

The effects of land-cover change on soil properties have reached regional proportions in the southwestern Amazon, and can be detected in their patterns at the scale of hundreds of thousands of square kilometers. Spatial analysis of an extensive soil profile database revealed four nested spatial scales at which different patterns in soil properties occur: <3, <10, <68, and >68 km. The shortest scales account for the majority of the spatial variability in the biogeochemically important properties (phosphorus, nitrogen, organic carbon), while the longest scales explain the most for pedologic properties (pH, aluminum, percent clay and sand). The magnitude and sign of correlations among soil properties changed with scale, indicating major shifts in distribution and soil dynamics depending on the scale of observation and analysis. Precipitation, substrate composition, topography, and biological influences vary over large areas, leading to variable distribution of soil properties, and complicating the evaluation of the effect of deforestation on biogeochemical cycling. We modeled the relationships among scale-specific patterns in soil properties and the soil forming state factors to tease out the relative impact of changing land cover. Soil property short-scale variability corresponded with the distribution of land cover and terrain attributes, medium scale variation with geology and state soil map classifications, and long scale with geology and precipitation. The strength of these relationships may be partially attributable to the resolution of the maps used as proxies for the soil forming factors. Land-cover change has already left a discernable imprint on broad-scale soil nutrient patterns, although it is still not the dominant process.     

Recycling of organic matter through mulch in relation to chemical and microbiological properties of soil and crop yields

Summary Field experiments were conducted to investigate the effect of organic mulching on the nutrient status, microbiological properties and the yield of maize and green gram crops. Soil organic carbon and humin and humus carbon of the fallow and the cropped soils were augmented by mulching. More of nitrogen, available phosphorus and ammoniacal and nitrate nitrogen were found in mulched soils. Soil reaction was not affected by mulching. Mulched treatments maintained more of soil moisture and soil temperature lowered during summer and rainy seasons. Population of bacteria, fungi, actinomycetes and Azotobacter were augmented in mulched treatments at all the stages of sampling. Mulching significantly increased the grain and straw yield of both the crops. The nitrogen uptake by grain was higher in mulched than in the unmulched treatments.