水稻、小麦与土壤中重金属Cd含量的关系模拟研究

土壤污染防治工作已成为提升耕地质量、保护国土生态安全的重要任务之一。为了科学预测我国大宗农作物(如水稻、小麦)与土壤重金属含量的关系,减少安全利用类农用地的大量农产品与土壤的协同监测,实现重金属污染农用地的安全利用,本研究以重金属Cd为例,选取对水稻、小麦Cd含量影响较大的土壤Cd含量、土壤pH值、土壤阳离子交换量(CEC)和土壤有机碳(OC)含量作为输入因子,水稻、小麦Cd含量作为输出因子,分别建立了多元回归模型与神经网络模型。结果表明:水稻、小麦Cd含量与土壤Cd含量呈现正相关关系;模拟出的水稻、小麦与土壤Cd的多元线性回归模型的预测能力分别为67.8%和83.8%;利用神经网络构建了水稻、小麦Cd含量预测模型,在训练集、验证集和测试集中都表现出很好的预测能力,R值均大于多元线性回归模型,且MSE(均方误差)值较小,神经网络对水稻、小麦Cd含量预测具有很好的适用性,模拟精度总体优于多元回归预测模型。研究结果可为污染农用地的安全利用评价及优化配置提供一定的理论依据和参考。     

长江经济带乡村功能区域差异及类型划分

深度挖掘乡村功能价值是实现乡村全面振兴的重要途径,论文通过构建乡村功能综合评价指标体系,运用GIS和泰尔指数,揭示了2016年长江经济带130个市(区)乡村“生产-生活-生态”功能地区差异特征和差异来源,并进行功能分区。研究结果显示：① 长江经济带乡村功能具有显著的空间分异特征,农业生产功能强的区域集中在中游和下游平原地区;人居生活功能强的区域集中在下游省会及核心发展城市周边;生态保育功能强的区域在上游和中游山地丘陵地区。② 乡村功能总体区域差异来源于上、中、下游地区内部差异,农业生产功能在上游内部区域差异显著,人居生活功能和生态保育功能在下游内部区域差异显著,中游地区乡村功能整体区域差异较小。③ 基于研究结果将研究区划分农业生产区、人居生活区、生态保育区、人居生活-农业生产复合区、人居生活-生态保育复合区、生态保育-农业生产复合区、农业生产-人居生活-生态保育综合发展区和农业生产-人居生活-生态保育综合协调区8种功能类型区,可为完善长江经济带乡村功能的空间布局提供科学依据。     

基于土壤重金属污染风险管控的土壤质量评价:以某县级市为例

近年来农用地土壤质量受重金属污染影响进而导致农产品受到威胁的问题愈发严重,然而关于土壤质量评价的研究很少考虑土壤污染状况,忽略了土壤污染风险对土壤质量的影响。本文以某典型制造业县级市为例,在以土壤理化性质为主要指标的土壤肥力状况评价基础上,对研究区土壤重金属进行污染风险管控类型划分。通过建立分段函数将土壤污染风险管控类型划分结果引入土壤质量评价体系,对农用地土壤质量进行评价。结果表明：研究区土壤理化指标的变异系数从大到小为速效磷(AP)含量>土壤电导率(SEC)>全磷(TP)含量>土壤有机碳(SOC)含量>阳离子交换量(CEC)>全氮(TN)含量>pH。土壤肥力状况随地势降低和河流增加呈现升高的趋势,高肥力区主要分布在平原区西北部和平原区东北部,低肥力区主要分布在东南部丘陵山区和西部低洼区,肥力过渡区环绕低肥力区分布。农用地土壤污染风险管控类型的划分结果表明,Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni、Cu和Zn 8种重金属中至少有88.89%的Cd样点和98.61%的Cr样点属于优先保护类,11.11%的Cd样点、1.39%的Cr样点属于安全利用类,该区重金属污染以Cd为主。土壤质量评价结果表明,土壤质量总体分布与土壤肥力状况分布规律类似,但由于受土壤污染风险的影响,研究区西南部低质量土壤范围向东扩张,东南部低质量土壤分布范围更小,更密集化。上述研究结果说明,引入土壤污染风险管控类型划分结果一般会对土壤肥力状况作减幅修正,并在一定程度上改变原土壤肥力状况的空间分布格局。