基于随机森林与地统计预测城市土壤PAHs分布

收集南京城区采样点位置信息和环境变量等数据,应用地统计和随机森林方法,以及两种方法相结合分别预测土壤多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）含量,并比较不同方法预测精度.结果表明：随机森林与地统计方法结合能大幅度提高城市土壤污染物制图精度,整合克里金与随机森林预测残差模型拟合优度R²相比克里金插值法提高74.8%.PAHs空间制图结果能够较好拟合污染物的变化范围,识别污染高值区与低值区的空间分布.随机森林输出特征重要性发现影响南京城区土壤PAHs分布的主控因子为土壤碳和土壤粒度以及工厂密度.本研究可为城市污染物高分辨率和高精度制图以及污染防控治理提供参考.     

多风险源驱动下的土地生态风险评价——以江苏省射阳县为例

我国正处于快速城镇化阶段,土地利用格局变化改变了土地生态系统的结构和功能,造成土地生态风险的进一步加剧和风险来源的多样化。论文根据风险来源、风险受体和风险效应的作用关系,提出了基于多源风险的发生概率、风险受体的抵御和自我恢复能力及其暴露于风险环境下可能发生的损失的土地生态风险表征方法。选取适当的指标计算得出风险来源指数、自然系统损失度和恢复力、社会系统损失度和恢复力、自然风险指数、社会风险指数和综合风险指数。论文以江苏射阳县为例开展实证研究,结果表明：射阳县城所在地社会风险指数最高,东部沿海丹顶鹤自然保护区自然风险指数最高,需要加强对这些地区的限制建设和生态保护。县城周边以及中东部大片区域综合风险指数较低,可以进行进一步的城镇发展和土地开发利用。论文提出的土地生态风险评价方法可为土地利用的风险评估提供方法参考,研究结论可为射阳新型城镇化发展与生态环境保护提供决策参考。     

水资源约束下江苏省城镇开发安全预警

城镇规模的扩张离不开水资源的支撑,水资源承载力是影响城镇开发的重要因素。论文提出一种以水资源约束测算城镇开发度阈值及从"状态-趋势-效应"尺度进行开发度预警的方法,并以江苏省为例进行实证探索,最终划分综合预警分区。结果显示:到2020年,苏州、 无锡、 常州、 南京将成为重度预警区;徐州、 连云港为高度预警区;镇江、 扬州、 泰州、 南通为中度预警区;淮安、 宿迁、 盐城为轻度预警区。利用GM(1,1)模型和相关方程,对城镇开发度、 开发容量、 开发临界时点及开发后温度变化与碳汇损益定性定量化,进行整个开发过程的模拟,客观反映城镇开发安全变化的动态性,以期为政府制定差别化的开发政策和预警措施提供科学依据和理论支撑。     

基于Markov模型的南京土地利用时空变化研究

利用江苏2000年、2008年遥感数据,采用ArcGIS和Excel测算出南京市辖区8年土地利用的Matkov转移矩阵,从数量、空间和结构角度分析2000-2008年的土地利用变化状况,预测2016年的各类用地面积.结果表明,2000-2008年研究区的城镇和工矿交通用地扩张较快,农村居民点用地略有减少,呈集中态势;耕地、草地、林地、水域减少,未利用地减幅最大.在空间上,研究区的建设用地扩张由"同心圆状"变为"纺锤状",土地利用集中度和强度都增大.2016年预测显示,城镇用地比重达44.76%,耕地减少23.47%,其余用地基本保持前8年的变化趋势,但动态度有所减小,仅农村居民点用地减幅增大.     

道路交通网络与城市土地利用时空耦合关系——以南京市为例

城市的扩张与道路交通的发展是相辅相成的。道路建设造成了城市景观的破碎化，使城市景观呈现不同的空间格局和空间异质性特征，并且这种空间异质性随着时间的变化而发生改变。在RS和GIS技术的支持下，利用1989、1999和2008年的Landsat TM/ETM+数据，以南京市为例对道路交通网络与城市土地利用之间关系进行了不同层次和尺度的空间分析。结果表明：1989～2008年近20 a来，南京市城市空间形态扩展迅速，建设用地面积从1989年的1003 km2增加到2008年的6847 km2；在不同时期，南京市城市化过程表现出不同的道路交通网络结构和城市空间扩展模式；由道路交通建设造成的局部区域的景观破碎度在一定程度上能够反映周边区域的土地利用强度；土地利用强度和由道路交通建设造成的景观破碎度均表现出显著的空间自相关性，随时间推移，这种特征愈加明显，并且二者在表征城市空间拓展方面具有较高的耦合度；受其他辐射中心的作用，交通干线周边地区土地利用强度并未表现出距离指数衰减效应     

土壤-作物系统中重金属元素吸收、迁移和积累过程模拟

土壤-作物系统是重金属危害生态环境和人类健康的重要途径,研究和了解土壤-作物系统中重金属元素的吸收、迁移和积累过程,对重金属污染的防控与管理以及人类的健康具有重要意义.本文建立作物吸收重金属的模型,计算小麦根、茎、叶以及籽粒中的重金属含量,分析在小麦生长周期中,根、茎、叶以及籽粒的重金属积累随时间变化的过程,并将预测值与实测值作对比来检验模型的精确度.结果表明,小麦的不同部位对重金属的吸收能力不同,根的吸收能力最强,叶片次之,茎和籽粒重金属的吸收能力较弱.小麦的各部位中不同重金属的含量也存在明显的差异,Cu元素的含量最高,Ni次之,Pb元素和Cd元素的含量较小.在小麦生长过程中,茎、叶和籽粒中的重金属积累速度分别在小麦生长90、60和135 d左右开始减缓,重金属含量逐渐达到最大值,而根部重金属积累的速度则呈现不断增长的趋势.本文利用数值模拟技术研究了重金属在土壤-作物系统中的吸收、迁移和积累过程,可为防范重金属污染的生态和健康风险提供科学依据.     

城乡土地精明利用测度指标体系构建与应用研究

精明土地利用是促进我国经济增长方式转变的有效途径之一。借鉴城市精明增长理论,将其拓展至城乡地域系统中,提出了城乡土地精明利用的核心思想,在此基础上,构建了包括土地数量控制、土地形态紧凑、土地利用效益3方面在内的城乡土地精明利用测度指标体系。以位于经济快速发展的长三角南京浦口区为例,从土地数量控制、土地形态紧凑、土地利用效益3方面,测度了浦口区土地精明利用水平,研究结果表明:1999、2002和2008年的土地利用精明度分别为38.04、49.48和62.48,浦口区土地精明程度呈逐年上升趋势,但仍有待进一步提高;城乡土地精明利用测度指标体系能够有效测度区域土地精明利用水平与状况。     

典型土壤持久性有机污染物空间分布特征及环境行为研究进展

持久性有机污染物(POPs)由于具有致癌性、致畸性和致突变效应的"三致性",近年来已经越来越受到人们的关注.本文综合分析了有机氯农药(OCPs)、多氯联苯(PCBs)、二英类(PCDD/Fs)、多环芳烃(PAHs)及多溴联苯醚(PBDEs)等几种典型土壤持久性有机污染物的空间分布特征.同时,对土壤POPs的挥发作用、吸附/解吸、迁移、生物降解、化学降解等环境行为进行了深入分析,并指出了这些环境行为的影响因素,包括POPs的物质属性、土壤理化性质及周围环境等共性影响因素及其它因素.此外,针对国内外研究现状中存在的问题,提出了相关建议,指出控制土壤POPs污染的根本手段在于管理措施的完善.     

人工封闭对城市土壤功能的影响研究进展

随着全球城市化的快速发展,城市生态系统研究已受到人们的广泛关注。土壤作为城市生态系统的一个重要组成单位与功能载体,其功能与质量已受到城市化的冲击和影响。由人类活动（如房屋建筑、道路建设等）引起的土壤封闭是城市土壤的一个重要特征。与自然土壤封闭相比,人工封闭土壤严重地阻碍了城市土壤与外界环境的物质能量交换,限制了土壤功能的实现,成为导致土壤质量退化的重要因素。研究人工封闭对城市土壤功能的影响有利于更全面认识城市化的生态环境效应。本文介绍了城市土壤人工封闭的概念、主要特点及其与传统自然土壤封闭的异同;综述了人工封闭对城市土壤水分运动、土壤与环境间气体与能量交换、生物多样性与行为以及粮食安全影响等方面取得的研究进展。目前城市封闭土壤研究仍处于起步阶段,仅在个别城市开展过相关研究,且主要围绕人工封闭对城市环境与土壤的表观影响,对封闭后土壤性质的变化及其机制研究仍很缺乏。未来仍需在更多城市开展系统调查以获取基础数据,需着重研究城市封闭土壤中污染物的赋存、迁移、转化,封闭后土壤碳氮固持能力的变化,以及土壤微生物性质的变化,同时要创新研究方式和研究方法,为加强城市生态系统研究、实现城市可持续发展提供科学依据。     

江苏省粮食生产时空变化及影响因素分析

为了研究江苏省农用地粮食生产的时空变化及其影响因素,论文分析了2000年和2006年江苏省农用地粮食单产和总产的空间格局及其变化情况,同时,分析了人为影响因素和气象因素对江苏省农用地粮食单产的影响。结果表明:江苏省农用地粮食单产空间分布差异表现为由南往北不断减少的格局,这个格局2006年与2000年相比没有发生改变,但是,随着近年表现出苏北和苏中粮食单产增加大于苏南的趋势,苏南地区的粮食单产优势在渐渐消失,苏中地区成为江苏省粮食单产的另一个高值区,局部地区接近苏南的单产水平。2000年粮食总产分布表现为高值区多中心的格局,高值区主要分布在苏中和苏北地区,但到2006年后粮食总产高值区在苏北和苏中连片,其他地方的高值区消失。从论文分析结果来看,人为影响因素和降水变化是江苏省近年农用地粮食生产空间格局变化的主要影响因素。粮食生产格局的时空变化需要引起有关部门的注意,其结论可以为相关部门提供决策参考。