基于灰色关联模型的耕地变化驱动力分析——以鄱阳湖地区为例
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创新驱动发展战略实施效果评估及政策优化研究——以天津市为例张再生;张奕野;杨庆【摘要】实施创新驱动发展战略是中国在经济新常态下实现可持续发展的必然选择.本文通过构建创新驱动发展战略实施效果评估指标体系,选取2010—2015年天津市实施创新驱动发展战略相关的统计数据为样本,运用灰色关联度法和熵值法对天津市创新驱动发展战略的实施效果进行评估.结果表明,天津市创新驱动发展战略的实施总体上取得了良好的效果;具体而言,创新驱动对创新投入和区域效益有较为显著的影响,而对创新主体的影响力不足,创新主体主动性有待进一步提升.本文最后从创新主体培育与管理、创新资源投入、创新环境优化三方面对政策体系提出优化建议.%Implementing the strategy of innovation-driven development is inevitable for China to achieve sustainable development under the new normal of economic growth.By constructing the assessment index system, this paper selects related statistical data of Tianjin from 2010 to 2015 as a sample, and evaluates the effect of implementing the strategy of innovation-driven development by the gray relational analysis and the entropy method.The results show that overall, this strategy is implemented successfully, while despite the impact on innovation subjects, the impact of innovation-driven development on innovation input and regional benefits are significant, indicating the initiative of innovation subjects needs to be strengthened.Therefore, countermeasures from three perspectives are proposed, namely innovating subject cultivation and management,innovating resource investment and innovating environmental optimization.【期刊名称】《经济与管理研究》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】10页(P107-116)【关键词】创新驱动;政策优化;灰色关联度;熵值法【作者】张再生;张奕野;杨庆【作者单位】天津大学管理与经济学部, 天津, 300072;天津大学管理与经济学部,天津, 300072;山西财经大学会计学院, 太原, 030006【正文语种】中文【中图分类】C934;G311一、问题提出由于长期依靠要素投入来推动经济增长,中国正面临着物质资源供给不可持续和生态环境质量持续下降等发展困境。
2024年3月水 利 学 报SHUILI XUEBAO第55卷 第3期文章编号:0559-9350(2024)03-0313-12收稿日期:2023-06-05;网络首发日期:2024-03-22网络首发地址:https:??kns.cnki.net?kcms?detail?11.1882.TV.20240319.1732.008.html基金项目:江西省自然科学基金项目(20212BAB214066);国家地理信息系统工程技术研究中心开放基金项目(2021KFJJ02)作者简介:熊斌(1991-),博士,讲师,主要从事水文水资源研究。
E-mail:xiongbin@ncu.edu.cn1956—2022年鄱阳湖枯水情势演变及驱动机制分析熊 斌1,2,卓云强1,许崇育2,熊立华3,陈泽强4,田逸飞5(1.南昌大学工程建设学院,江西南昌 330031;2.挪威奥斯陆大学地球科学系,挪威奥斯陆 N-0316;3.武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室,湖北武汉 430072;4.中国地质大学国家地理信息系统工程技术研究中心,湖北武汉 430074;5.长江水利委员会水文局,湖北武汉 430010)摘要:鄱阳湖枯水情势变化将极大影响区域水资源、水环境和水生态安全状态。
复杂条件下鄱阳湖水文极端事件成因分析与灾害预警是当前亟待突破的难点。
本文基于湖区年补水-退水水文过程分析,运用“江湖关系”分期分析等方法,探究了湖区枯水情势演变规律和驱动机制。
结果显示:(1)后三峡时期,湖区枯水情势显著加剧,星子站年最低水位平均下降5.7%,低水烈度、低水天数平均增加36.9%、26.6%;(2)单因素分析中,湖区低水天数受长江水流条件的影响大于湖区最低水位、低水烈度;多因素分析中,6个解释因子综合解释了上述3个湖区枯水特征量的演变,相应回归模型的R2依次为0.83、0.83、0.70;(3)贡献分析表明,近20年的枯水整体加剧趋势主要源于长江水流条件改变的综合影响,以湖区年最低水位减小为例,江湖水位流量关系变异贡献138.0%,三峡水库蓄水期汉口径流减小贡献8.4%,三峡水库补水期汉口径流增加(缓解)贡献-34.2%。
长株潭城市群耕地变化及驱动力研究黄谌波【摘要】本文利用长株潭城市群1999~2008年的土地利用调查数据及相关社会经济资料,对长株潭城市群的耕地利用现状和变化进行了分析和研究。
分析得出,长株潭城市群耕地面积在研究的10年内呈现出逐年减少的总趋势;再者,研究区域内人口、GDP、固定资产投资和工业增加值与耕地面积呈负相关关系,并针对上述研究,还提出了相关建设性意见加强耕地保护。
%Based on the land-use survey data and related socio-economic data of CZT city cluster in1999~2008, the paper analyzed and researched on the status and changes of cultivated land use in this cluster. It was concluded that the agricultural acreage in CZT city cluster displayed a trend declining year by year during last 10 years; In addition, after observing that the GDP, investment in fixed assets and industrial added value had negative correlation with cultivated land acreage in this region, the paper put forward some related constructive measures based on the above research to protect cultivated land.【期刊名称】《农业网络信息》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4页(P5-8)【关键词】耕地动态变化;驱动力;长株潭城市群【作者】黄谌波【作者单位】湖南农业大学,湖南长沙 410128; 怀化市国土资源局,湖南怀化418000【正文语种】中文【中图分类】S126耕地是人类赖以生存的基本条件,耕地的数量和质量反映一个国家的基本国情,大体上决定国家的人口承载量和可持续发展能力。
第30卷第5期2023年10月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .30,N o .5O c t .,2023收稿日期:2022-08-14 修回日期:2022-09-04 资助项目:国家自然科学基金 黄土区地表产流机制变化对植被恢复的响应 (42077075) 第一作者:刘强(1983 ),男,甘肃兰州人,博士,副教授,研究方向为区域资源与环境㊂E -m a i l :g u a n g m i n g l i u 1983@163.c o m 通信作者:穆兴民(1961 ),男,陕西华阴人,博士,研究员,博士生导师,研究方向为生态水文㊂E -m a i l :x mm u @m s .i s w c .a c .c nh t t p :ʊs t b c y j .p a p e r o n c e .o r gD O I :10.13869/j.c n k i .r s w c .2023.05.029.刘强,尉飞鸿,夏雪,等.1980 2020年窟野河流域土地利用景观格局演变及其驱动力[J ].水土保持研究,2023,30(5):335-341.L I U Q i a n g ,W E IF e i h o n g ,X I A X u e ,e t a l .L a n d s c a p eP a t t e r nE v o l u t i o na n dD r i v i n g F o r c e s o f L a n dU s e i nK u y eR i v e rB a s i n f r o m1980t o 2020[J ].R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2023,30(5):335-341.1980-2020年窟野河流域土地利用景观格局演变及其驱动力刘强1,2,尉飞鸿1,3,夏雪1,张明月1,王新民1,穆兴民2,徐德华4(1.天水师范学院资源与环境工程学院,甘肃天水741000;2.中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100;3.东华理工大学地球科学学院,南昌330013;4.太原师范学院地理科学学院,山西晋中030619)摘 要:[目的]探讨1980 2020年窟野河流域土地利用景观演变过程及其驱动因素,为黄河全流域生态系统的管理与高质量发展提供参考㊂[方法]选取L a n d s a t 系列遥感数据为数据源,利用景观生态学和G I S 空间分析对窟野河流域土地利用景观格局变化特征进行分析,并结合气候数据和社会经济数据探讨了窟野河流域土地利用景观格局演变的驱动因素㊂[结果]窟野河流域耕地面积从1980年的1677.92k m 2减少到2020年的1365.58k m 2;草地面积从1980年的5144.35k m 2减少到2020年的5038.97k m 2;林地面积和建设用地面积分别增加86.07k m 2,798.96k m 2,水域面积和未利用土地面积分别减少60.25k m 2,408.72k m 2㊂1980 2020年窟野河流域土地利用类型转移主要有未利用土地转向耕地和草地,占未利用土地面积减少量的8.63%和61.47%;耕地㊁草地和未利用土地转向建设用地,占建设用地面积增加量的23.07%,50.98%和10.95%,且2000 2020年土地利用类型转移强度高于1980 2000年㊂流域内景观斑块表现出斑块数量增加,相连度减小,破碎化程度增加,分割度升高,凝聚度降低和复杂度上升的特征㊂[结论]气候变化和人类活动都是造成窟野河流域土地利用景观格局演变的影响因素,其中流域内逐年增强的人类活动是促使景观格局发生演变的主要因素,而气候变化是次要因素㊂关键词:黄河中游;窟野河流域;气候变化;景观格局;驱动力中图分类号:P 901 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2023)05-0335-07L a n d s c a p eP a t t e r nE v o l u t i o na n dD r i v i n g Fo r c e s o fL a n d U s e i nK u yeR i v e rB a s i n f r o m1980t o 2020L I U Q i a n g 1,2,W E IF e i h o n g 1,3,X I A X u e 1,Z H A N G M i n g yu e 1,WA N G X i n m i n 1,MU X i n gm i n 2,X U D e h u a 4(1.C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ,T i a n s h u iN o r m a lU n i v e r s i t y ,T i a n s h u i ,G a n s u 741000,C h i n a ;2.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f S o i lE r o s i o na n dD r y l a n dF a r m i n g o n t h eL o e s sP l a t e a u ,I n s t i t u t e o f So i l a n d W a t e r C o n s e r v a t i o n ,C A S &MW R ,Y a n g l i n g ,S h a a n x i 712100,C h i n a ;3.S c h o o l o f E a r t hS c i e n c e ,E a s t C h i n aU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,N a n c h a n g 330013,C h i n a ;4.S c h o o l o f G e o g r a p h y S c i e n c e ,T a i y u a nN o r m a lU n i v e r s i t y ,J i n z h o n g ,S h a n x i 030619,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]T h i s s t u d y a i m s t oe x p l o r e t h e e v o l u t i o n p r o c e s s a n dd r i v i n g fa c t o r so f l a n du s e l a n d -s c a p e i nK u y eR i v e rB a s i n f r o m1980t o 2020,a n d t o p r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h em a n a g e m e n t a n dh i g h -q u a l i t y d e v e l o p m e n t o f e c o s y s t e mi nt h ew h o l eY e l l o w R i v e rB a s i n .[M e t h o d s ]L a n d s a t s e r i e s r e m o t es e n s i n g da t a w e r e s e l e c t e d a s t h ed a t as o u r c e ,a n d t h e c h a r a c t e r i s t i c so f l a n du s e l a n d s c a p e p a t t e r nc h a n g e i nt h eK u o ye R i v e rB a s i nw e r ea n a l y z e db y l a n d s c a p ee c o l o g y a n d G I Ss p a t i a l a n a l ys i s .C o m b i n e d w i t hc l i m a t ed a t aa n d s o c i o e c o n o m i c d a t a ,t h ed r i v i n g f a c t o r so f l a n du s e l a n d s c a p e p a t t e r ne v o l u t i o ni n K u yeR i v e rB a s i n w e r e d i s c u s s e d .[R e s u l t s ]T h e c u l t i v a t e d l a n d a r e a i n t h eK u yeR i v e r B a s i n d e c r e a s e d f r o m1677.92k m 2i n 1980t o Copyright ©博看网. All Rights Reserved.1365.58k m2i n2020.T h e g r a s s l a n d a r e a d e c r e a s e d f r o m5144.35k m2i n1980t o5038.97k m2i n2020.T h e f o r e s t l a n d a r e a a n dc o n s t r u c t i o n l a n da r e a i n c r e a s e db y86.07k m2a n d798.96k m2,r e s p e c t i v e l y,w h i l e t h e w a t e r a r e a a n du n u s e d l a n d a r e ad e c r e a s e db y60.25k m2a n d408.72k m2,r e s p e c t i v e l y.F r o m1980t o2020, t h e t r a n s f e ro f l a n du s et y p e sw a s m a i n l y f r o m u n u s e dl a n dt oa r a b l el a n da n d g r a s s l a n d,a c c o u n t i n g f o r 8.63%a n d61.47%o f t h e r e d u c t i o no f u n u s e d l a n d a r e a.A r a b l e l a n d,g r a s s l a n d a n du n u s e d l a n d t r a n s f e r r e d t o c o n s t r u c t i o n l a n d a c c o u n t e d f o r23.07%,50.98%a n d10.95%o f t h e i n c r e a s eo f c o n s t r u c t i o n l a n da r e a, a n d t h e i n t e n s i t y o f l a n du s e t y p e t r a n s f e r f r o m2000t o2020w a sh i g h e r t h a nt h a t f r o m1980t o2000.T h e l a n d s c a p e p a t c h e s i n t h ew a t e r s h e d s h o w e d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f i n c r e a s i n g t h e n u m b e r o f p a t c h e s,d e c r e a s i n g t h e d e g r e e o f c o n n e c t e d n e s s,i n c r e a s i n g t h e d e g r e e o f f r a g m e n t a t i o n,i n c r e a s i n g t h e d e g r e e o f s e g m e n t a t i o n, d e c r e a s i n g t h ed e g r e eo f c o h e s i o na n d i n c r e a s i n g t h ec o m p l e x i t y.[C o n c l u s i o n]C l i m a t ec h a n g ea n dh u m a n a c t i v i t i e s a r eb o t h t h e i n f l u e n c i n g f a c t o r so f l a n d s c a p e p a t t e r ne v o l u t i o n i nK u y eR i v e rB a s i n,a m o n g w h i c h t h e i n c r e a s i n g h u m a na c t i v i t i e sa r et h e m a i nf a c t o r p r o m o t i n g l a n d s c a p e p a t t e r ne v o l u t i o n,w h i l ec l i m a t e c h a n g e i s t h e s e c o n d a r y f a c t o r.K e y w o r d s:m i d d l e r e a c h e s o f t h eY e l l o wR i v e r;K u y eR i v e r B a s i n;c l i m a t e c h a n g e;l a n d s c a p e p a t t e r n;d r i v i n gf o r c e土地利用作为一种人类活动的干预系统,是引起地表各种过程变化的主要原因之一[1]㊂土地利用的结构㊁过程和格局发生显著变化[2],会在一定程度上造成区域水土流失㊁土地退化等多种生态环境问题[3-6],所以研究土地利用变化是流域水资源管理㊁规划与高质量发展的核心问题[7]㊂景观格局是大小不一和性状各异的景观要素在空间上的排列,是对各种自然和人类活动要素在复杂时空尺度作用的最终结果,是土地利用最直接的表现形式[8-11]㊂景观格局的改变影响着流域生态系统的物质循环和能量流动,决定着流域景观生态系统的循环发展[12]㊂目前,由于受到人类活动破坏和气候变化的影响,流域土地利用景观格局正在不断发生变化,因此,进行流域景观格局动态变化与驱动力探究,是促进人地和谐共生的重要途径之一㊂窟野河处于半湿润半干旱区向干旱区的过渡带,是黄河全流域最重要的生态屏障之一,也是黄河流域气候变化的敏感区和生态环境脆弱区[13-16],还是黄河流域水土保持工程建设的重点区域[17-19]㊂尤其是近60年来,气候变化和水土保持生态建设而引起的土地利用景观格局变化已致使流域景观格局发生显著变化,因此,通过土地利用景观格局分析,找出产生和控制景观格局的影响机制,可为生态环境脆弱区土地资源的可持续利用的研究提供理论基础[20-23]㊂目前相关研究大多聚焦于定性分析以及现象描述,研究时间尺度较短,但是土地利用景观格局演变是一个长期的动态变化过程,短期研究难以揭示长期演变规律㊂基于此,研究定位于水土流失严重的黄河中游典型流域窟野河流域,选取L a n d s a t系列遥感数据,利用景观生态学和G I S空间分析对窟野河流域土地利用景观格局变化特征进行分析,并结合气候数据和社会经济数据探讨窟野河流域土地利用景观格局演变的驱动因素,以期为优化黄河全流域水资源合理分配,践行黄河流域生态保护与高质量发展的国家战略提供理论指导和科技支撑㊂1研究区概况窟野河位于黄河中游晋陕交界处的黄土高原丘陵沟壑区,是黄河的一级支流,全长242k m,流域面积约8706k m2,地处中纬度大陆腹地,紧邻毛乌素沙漠,位于黄土丘陵区与鄂尔多斯台地的交错过渡区,地貌类型复杂,地势呈西北高㊁东南低㊂窟野河发源于内蒙古自治区东胜区南部,自西北向东南流入陕西省,最终在神木县沙峁头村汇入黄河主河道,地理坐标位于109ʎ28' 110ʎ52'N,38ʎ23' 39ʎ52'E,常年受温带大陆性季风气候影响,多年平均气温约8.97ħ,多年平均降水量为441mm,降水年内变化大,最大降水量主要出现在每年的7月和8月,占全年降水量的55%~65%㊂窟野河流域土壤贫瘠,结构松散,多为疏松多孔黄土和稀疏矮灌木为主的地貌景观,土壤抗水性和抗风蚀能力差,流域内植被稀少,上游主要为干草原落叶阔叶灌丛植被和沙生植物,下游多为一年或者多年草本植物,主要以耐干旱的沙蒿㊁沙柳㊁蹋郎㊁沙米等植物为主㊂窟野河流域耕地主要分布在沿河流域和地势较低的东南部地区,西北部较少;建设用地主要分布在流域的北部和中部,整体上分布于乌兰木伦河和悖牛川河两条支流附近;未利用土地主要633水土保持研究第30卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.分布在流域中部和西北部地区,其余地区主要分布林地和草地(图1)㊂图1窟野河流域地理位置及水文站点分布2数据来源与研究方法2.1数据来源气候数据来自中国气象数据网(h t t p:ʊd a t a.c m a.c n)10个气象站(东胜㊁包头㊁鄂托克旗㊁河曲㊁兴县㊁五寨㊁离石㊁榆林㊁横山和绥德)1980 2020年地面逐日气象观测数据,进行空间插值,取平均值来反映气候变化状况;土地利用数据来自中国科学院资源环境科学与数据中心平台(h t t p s:ʊw w w.r e sd c.c n/)和地理空间数据云平台(h t t p s:ʊw w w.g s c l o u d.c n/)的L a nd s a t数据进行土地利用分类,遥感图像利用E N V I5.3进行预处理并进行模型计算,通过A r c-M a p10.8.1进行统计分析;社会经济数据来源于历年国民经济统计公报和中国经济社会大数据研究平台(h t t p:ʊd a t a.c n k i.n e t/N e w H o m e/i n d e x)㊂2.2研究方法2.2.1景观格局指数景观格局特征指不同地物景观类型在地面空间结构特征,能反映人类对自然环境的一般干扰程度㊂不同景观格局特征指数具有不同的物理意义与生态意义[16]㊂通过参考关于土地利用景观格局的研究成果[24-26],选取斑块密度(P D)㊁最大斑块占景观面积比例(L P I)㊁最大景观形状指标(L S I)㊁凝聚度指数(C O N T A G)㊁景观分割度(D I V I-S I O N)㊁香农多样性(S H D I)㊁聚合度(A I)和斑块结合度(C O H E S I O N)等8个指标来反映斑块面积㊁密度㊁邻近度㊁多样性和聚散性等景观特征,计算参照‘F R S G S T A T S3.3操作手册“,具体计算方法与生态学意义如下:(1)斑块密度(P D,P a t c hD e n s i t y):即单位面积上各个斑块/斑块的个数,能较好反映景观的破碎化程度和人类活动对景观的干扰程度,计算公式如下:P D=1CðM i=1N i(1)式中:M为研究区内的整个景观类型总个数面积;C 为研究区内单个景观的数量㊂(2)最大斑块占景观面积比例(L P I,L a r g e s t P a t c h I n d e x):为某一确定区域内最大斑块在整个景观面积中的占比,可衡量区域内物种的丰度㊁数量等特征,能反映人类活动的力度,计算公式如下:L P I=m a x(a1,a2, ,a n)Aˑ100(2)式中:A为景观总面积;a i为斑块i的面积㊂(3)最大景观形状指标(L S I,L a n d s c a p eS h a p eI n d e x):斑块周长与斑块面积的数学比值,一般L S I 数值越大则斑块的形状越复杂㊂计算公式如下:L S I=0.25E A(3)式中:E为斑块的周长;A为景观总面积㊂(4)凝聚度指数(C O N T A G,C o n t a g i o n I n d e x):反映景观里不同斑块类型的凝聚程度或延展趋势,计算公式如下:C O N T A G=ðmi=1ðnj=1p i g i kðm k=1g i kˑl n(p i)g i kðm k=1g i k2l n(m)ˑ100(4)式中:M为斑块类型总数;g i k为随机选择的两个相邻斑块属于类型i和k的概率㊂(5)景观分割度(D I V I S I O N,L a n d s c a p eD i v i-s i o n I n d e x):反映景观的分割化㊁破碎化程度,计算公式如下;D I V I S I O N=1-ðn j=1a i j A(5)式中:a i j为第i类景观第j斑块的面积;A为景观总面积㊂(6)香农多样性(S H D I,S h a n n o n'sD i v e r s i t yI n d e x):用于调查植物群落局域生境内多样性,计算公式如下:S H D I=-ðm i=1P i l n(P i)(6)式中:P为斑块类型所占景观总面积的比例;i为斑块数量㊂733第5期刘强等:1980 2020年窟野河流域土地利用景观格局演变及其驱动力Copyright©博看网. All Rights Reserved.(7)聚合度(A I ):反映景观格局的聚合度,一般其数值越大,表示景观格局的聚合度越高,计算公式如下:A I =g i jm a x -g i jˑ100(7)式中:g i j 为相似斑块i 与j 的数量㊂(8)斑块结合度:反映某一斑块类型与周围斑块的空间相连程度,计算公式如下:C O H E S I O N=1-ðmj =1P i jðmj =1p i ja i jæèççöø÷÷1-1 A æèçöø÷-1ˑ100(8)式中:P i j 为i j 斑块周长;a i j 为i j 斑块面积;A 为景观总面积㊂2.2.2 灰色关联分析 利用灰色关联法计算自然因素㊁社会经济因素与景观格局指数间的关联度㊂通过参考序列去映射系统状况,用灰色关联系数来表示参考指标和比较指标之间的关系,关联系数越高,表示比较指标对参考指标的影响越大,反之越小㊂其计算公式如下:ξi(k )=m i n i m i n k y (k )-x i (k )+ρma x i m a x k y (k )-x i (k )y (k )-x i (k )+ρma x i m a x k y (k )-x i (k )(9)式中:ρ为分辨系数,通常取值为0.5;|y (k ) x i (k )|为比较列和参考列插值的绝对值;m i n i m i n k |y (k ) x i (k )|和m a x i m i n k |y (k ) x i (k )|分别为比较列和参考列差值绝对值的最大值和最小值㊂3 结果与分析3.1 土地利用类型面积变化由表1可知,1980 2000年窟野河流域土地利用变化总体上呈 三增三减 的变化特征,林地㊁水域和未利用土地面积在减少,其中未利用土地减少面积最多,为261.97k m 2,林地减少面积次之,为9.99k m 2,水域减少面积最少,为2.88k m 2;耕地㊁草地和建设用地面积在增加,其中耕地增加面积18.39k m 2,草地增加面积250.08k m 2,建设用地增加面积6.39k m 2㊂2000 2020年窟野河流域土地利用类型面积变化主要为林地和建设用地面积增加,而草地㊁耕地㊁水域和未利用土地面积减少,其中建设用地在1980 2000年几乎无明显变化,但在2000 2020年建设用地增长速率极快,建设用地面积占流域总面积比例由1980年的1.01%升至2020年10.50%,年均增长率为105.79%,在所有土地类型中增幅最高,这表明区域内日渐加强的人类活动对建设用地的扩张产生了重要影响,尤其是流域内城镇化建设和人口快速增长,将对建设用地产生更多需求,其用地主要为流域内一些平坦而产量很高的沿河耕地转换而来[7]㊂此外,窟野河流域内神府等煤田的大规模开采,包括煤炭开采人员居住用地,交通用地和配套服务用地等生产生活配套设施都会引起建设用地面积显著增加[27-28]㊂表1 1980-2020年窟野河流域土地利用变化特征k m 2土地利用类型1980年2000年2020年耕地 1677.921696.311365.58林地 365.50355.51451.57草地 5144.355394.435038.97水域 256.16253.28195.91建设用地 78.2984.68877.25未利用土地831.58569.61422.86 由图2可知,1980 2020年窟野河流域土地利用类型上仍以草地和耕地为主,虽面积略有波动,但始终是最有优势的两种土地利用类型㊂1980年㊁2000年㊁2020年窟野河流域草地面积分别为5144.35k m 2,5394.43k m 2,5038.97k m 2,占流域面积的比例都超过了一半,分别为61.58%,64.57%和60.33%㊂耕地面积由1980年1677.92k m 2减小到2020年的1365.58k m 2,面积比例由1980年19.27%降至2020年15.68%;水域面积由1980年256.16k m 2减小到2020年的195.91k m 2,面积比例由1980年3%降至2020年2.3%;未利用土地由1980年831.58k m 2减小到2020年的195.91k m 2,面积比例由1980年9.95%降至2020年5.06%;林地面积整体上呈上升趋势,由1980年360.50k m 2增加到2020年的451.57k m 2,其主要原因一方面是由于窟野河流域降水呈增加趋势,流域内陡坡地和荒地大面积转变为林地,使植被群落层次结构明显改善;另一方面受2000年后国家在流域内实行退耕还林政策的影响[2]㊂图2 窟野河流域土地利用类型空间分布3.2 土地利用类型转化特征分析由图3可知,1980 2000年窟野河流域土地利用类型转移主要以未利用土地转向耕地和草地面积833 水土保持研究 第30卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.转移为主,分别占未利用土地面积减少量的5.01%和91.97%㊂2000 2020年窟野河流域土地利用类型转移主要以耕地和草地向建设用地面积转移为主,分别占建设用地面积增加量的21.77%和48.62%㊂1980 2020年窟野河流域土地利用类型转移主要有未利用土地转向耕地和草地,分别占未利用土地面积减少量的8.63%和61.47%;耕地㊁草地和未利用土地转向建设用地,分别占建设用地面积增加量的23.07%, 50.98%和10.95%㊂通过对1980 2000年和2000 2020年两期土地利用转移数据比较,得出2000 2020年流域土地利用转移强度明显高于1980 2000年,土地利用类型转化更加复杂㊂图31980-2020年窟野河流域土地利用类型面积转移特征3.3景观格局指数演变特征分析由表2可知,1980 2020年窟野河流域景观指数P D值总体在增大,表明土地利用破碎度升高,人类活动对景观的干扰程度不断增强,这与窟野河流域人口快速增长以及流域内积极贯彻实施退耕还林等生态环境保护政策导致斑块密度不断增加有关㊂C O H E S I O N和C O N T A G周围斑块的空间相连程度不断减小,这表明相同地理景观类型经过人类活动或其他生态环境过程,会造成离散程度不断增大,这与窟野河流域煤炭开采力度不断加大,造成建设用地更加分散有关,还与窟野河流域积极施行退耕还林还草政策,使得林地㊁草地斑块对耕地㊁未利用土地斑块的入侵,造成斑块的空间聚集程度更加分散有关㊂L S I与D I V I S I O N呈增大趋势,表明景观形状㊁植物群落多样性和景观分割化㊁破碎化程度逐渐复杂,其主要原因是流域内的人类活动导致建设用地对其他用地类型侵占不断加强,使得斑块形状愈加复杂和不规则㊂L P I呈增大趋势,表明流域的景观分割度升高,A I凝聚度降低,表明流域内相同的景观斑块经过人类活动作用后,致使景观破碎化程度升高,凝聚连通性降低㊂S H D I呈减小趋势,表明研究区内土地利用类型多样,物种丰富且各类型斑块的分布状况越来越复杂,土地利用变化程度明显㊂3.4土地利用景观格局变化的驱动因素分析利用灰色关联分析进行景观格局指数与驱动因子之间的关联度计算,各驱动因子关联度越高,比较序列对参考序列的影响越大,反之,比较序列对参考序列的影响越小㊂研究选取年平均降水量(X1)㊁年平均气温(X2)㊁总人口(X3)㊁城镇人口(X4)㊁农村人口(X5)㊁地区生产总值(X6)㊁人均G D P(X7)㊁第二产业生产总值(X8)㊁第三产业生产总值(X9)㊁年末耕地面积(X10)等指标数据,来反映自然环境状况和人类活动与景观格局指数之间的关联度㊂由表3可知,选取的气温指标与流域景观格局指数的关联度分布在0.211~0.372,降水指标与流域景观格局指数的关联度分布在0.233~0.435,气温指标与流域景观格局指数整体上大于降水指标与流域景观格局指数的关联度,表明年均气温比年均降水量对景观格局变化的影响大㊂人类活动指标(X3 X10)与景观格局指数的关联度分布在0.414~0.834,人类活动与景观格局的关联度大于气候因素与景观格局指数的关联度,表明窟野河流域内土地利用景观格局变化与人类活动有密切联系㊂933第5期刘强等:1980 2020年窟野河流域土地利用景观格局演变及其驱动力Copyright©博看网. All Rights Reserved.表2 窟野河流域景观格局指数变化特征年份P DL P IL S IC O N T A GD I V I S I O N A IS H D I C OH E S I O N 19800.51312.48386.61364.1450.95794.4611.13899.32519900.52513.54686.67264.1170.94394.4591.13999.32620000.55513.81687.57965.9410.93894.5911.12699.32620050.55614.48787.67464.6520.94194.3321.12399.29220100.56414.53488.04264.7260.94894.4351.12299.24320150.63315.11788.91663.1370.96294.4421.11799.23620200.74415.51689.28563.0850.97094.3021.11499.231表3 景观格局指数与驱动因素关联度项目景观格局指数驱动因素X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 9X 10破碎度P D0.3720.3220.7330.8270.7570.4140.4460.6770.4370.522L P I 0.3350.2080.7270.8340.7440.4480.4880.6820.4260.509L S I0.3070.4240.7150.8020.7830.4330.4630.6890.4720.512D I V I S I O N0.2990.2110.7220.8110.7820.4250.4770.6920.4980.508多样性C O N T A G 0.3050.2550.6990.8070.8010.4320.4720.6710.4840.515A I0.3250.4350.6240.8320.8130.4960.4810.7210.4770.496S H D I 0.2110.4220.6470.8310.8220.4850.4360.7330.5120.499连通性C OH E S I O N 0.2990.3770.6340.8250.8220.4430.4520.7360.5040.5014 讨论土地利用景观格局演变是自然因素和人类活动的综合反映㊂自然因素作为长期影响因素,时刻影响着景观格局的变化㊂窟野河流域地处干旱区,远离海洋,靠近沙漠,具有典型的大陆季风气候特征,气候变化过程会在一定程度上影响流域自然环境,进而影响流域土地利用景观格局㊂通过对1980 2020年流域年平均气温和年平均降水量统计分析发现,年降水量增加速度为0.543mm /a (p >0.1),年均气温增加速度为0.026ħ/a ,(p >0.1),气候总体呈现变暖特征[4]㊂气温升高会造成流域气温升高,蒸发量增加,土壤含水量降低,地下水位降低,调节径流能力减低,土壤质量降低,进而影响流域生态平衡,引起景观格局复杂化和破碎化㊂利用灰色关联分析,得出气候因素整体上与景观格局平均关联度较低,表明气候因素是流域生态环境恢复和实现高质量发展的动力源泉,但不是影响景观格局演变的唯一因素,还有其他因素对土地利用景观格局演变产生影响[27]㊂人类活动是短时间内驱动区域景观格局发生变化的重要因素,决定着景观格局变化的方向㊂在土地利用景观格局驱动因素分析中,人类活动与景观格局的关联度大于气候因素与景观格局指数的关联度,表明人类活动比气候因素对景观格局演变具有更强影响,是景观格局演变最具活力的驱动因素㊂19802020年窟野河流域总人口由1980年的37.5万人增加至2020年的120万人,城镇人口由1980年的10万人增加至2020年的108万人,农村人口由1980年的27.5万人减少至2020年的12万人㊂城镇人口数量的急剧增长以及在总人口中结构的变化,需要开垦新的土地来维持城市人口生存,这将使得原有的土地利用结构被破坏,对流域地表径流㊁土壤水分下渗和土壤含水量等土壤质量产生影响,造成地表植被覆盖度降低,景观破碎的风险情景越容易发生[2]㊂2000年窟野河流域开始了大规模的退耕还林草工程,造成流域内的耕地变为草地㊁林地,在一定意义上起到水土保持㊁防风固沙的作用,而流域内造成景观演变主要是未利用土地变为草地㊁耕地和建设用地,以及耕地和草地变为建设用地而造成的景观变化,尤其是林地和草地景观破碎化不利于景观发挥其生态功能作用,加大了景观破碎的风险[4]㊂此外,窟野河流域煤炭开采会诱发地下水位下降,土壤含水量锐减和干涸,造成流域径流减少甚至断流,原有的土壤结构被破坏,地表植被覆盖度降低,景观破碎的情景越容易发生[28]㊂5 结论(1)窟野河流域耕地面积从1980年的1677.92k m 2减少到2020年的1365.58k m 2;草地面积从1980年的5144.35k m 2减少到2020年的5038.97k m 2;林地面积和建设用地面积分别增加了86.07k m 2,798.96k m 2,水域面积和未利用土地面积分别减少了60.25k m 2,408.72k m 2㊂043 水土保持研究 第30卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.(2)1980 2020年土地利用类型转移主要有未利用土地转向耕地和草地,占未利用土地面积减少量的8.63%和61.47%;耕地㊁草地和未利用土地转向建设用地,占建设用地面积增加量的23.07%,50.98%和10.95%,且2000 2020年土地利用类型转移强度高于1980 2000年㊂(3)流域内景观斑块表现出斑块数量增加,相连度减小,破碎化程度增加,分割度升高,凝聚度降低和复杂度上升的特征㊂流域内造成景观演变主要原因是未利用土地变为草地㊁耕地和建设用地,以及耕地和草地变为建设用地而造成景观格局的破碎化㊂(4)气候变化和人类活动都是造成窟野河流域景观格局演变的影响因素,其中流域内逐年增强的人类活动是促使景观演变的主要因素,而气候变化是次要因素㊂参考文献:[1]申红彬,曹兵,吴华莉,等.黄河下游水沙关系模型参数随河段距离变化规律[J].地理学报,2022,77(3):635-649. [2] G u oQ,S uN,Y a n g Y,e t a l.U s i n g h y d r o l o g i c a l s i m u-l a t i o n t oi d e n t i f y c o n t r i b u t i o no fc o a lm i n i n g t or u n o f fc h a n g ei n t h e K u y e r i v e r b a s i n,C h i n a[J].W a t e rR e s o u r c e s,2017,44(4):586-594.[3] Z h o uY,Y a n g Z,Z h a n g D,e t a l.I n t e r-c a t c h m e n t c o m-p a r i s o no f f l o wr e g i m e b e t w e e n t h eH a i l i u t u a n dH u a n g-f u c h u a nr i v e r si nt h es e m i-a r i d E r d o sP l a t e a u,N o r t h-w e s tC h i n a[J].I n t e r n a t i o n a l A s s o c i a t i o n o fS c i e n t i f i cH y d r o l o g y B u l l e t i n,2015,60(4):688-705.[4]刘强,蔡学娅,刘君怡,等.黄河中游窟野河流域水沙关系变化特征及其成因分析[J].水土保持研究,2022,29(4):68-74.[5]顾朝军,穆兴民,孙文义,等.极端暴雨洪水及侵蚀产沙对延河流域植被恢复响应的比较研究[J].自然资源学报,2017,32(10):1755-1767.[6]宁怡楠,杨晓楠,孙文义,等.黄河中游河龙区间径流量变化趋势及其归因[J].自然资源学报,2021,36(1):256-269.[7] H o uSZ,W a n g P,Q u oY,e t a l.R e s p o n s eo f b a n k f u l ld i s c h a r g eo ft h eI n ne r M o n g o l i a Y e l l o w R i v e rt of l o wa n ds e d i m e n t f a c t o r s[J].J o u r n a l o fE a r t hS y s t e m S c i-e n c e,2014,123(6):1307-1316.[8]魏静,刘丽丽,王红云,等.1990 2020年太行山区土地利用景观格局时空变化[J].中国生态农业学报:中英文,2022,30(7):1123-1133.[9]王颖慧,丁建丽,李晓航,等.伊犁河流域土地利用/覆被变化对生态系统服务价值的影响:基于强度分析模型[J].生态学报,2022,42(8):3106-3118.[10]刘根林,闫冰,赵东升,等.2003 2018年瑞兴于地区土地利用景观格局时空演变及驱动因[J].水土保持研究,2022,29(3):235-243.[11]张华玉,秦年秀,汪军能,等.广西海岸带土地利用时空格局及其驱动因子[J].水土保持研究,2022,29(3):367-374.[12]王波,潘琨.1980 2018年银川市景观格局与生态安全分析[J].兰州大学学报:自然科学版,2022,58(1):27-38. 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近年来,多地出现村庄衰落现象,主要是由于村庄产业缺失导致人口外流造成[1]。
党的二十大报告明确提出要全面推进乡村振兴。
而乡村振兴需要依托产业兴旺,要推动乡村产业振兴,促进现代农业发展,推进农村一二三产业融合从而发展农村经济,构建乡村产业体系,实现产业兴旺。
在这个背景之下,农村农产品加工业、乡村旅游业、农村电子商务都在积极发展。
学者们针对国内农村产业融合也进行了研究,通过对乡村旅游业、服务业等产业方面的研究探查了一二三产业融合发展的情况[2-3],一方面,相对以往农村产业的模式,部分地区农村产业融合发展增收效应提高50%以上[4-5]。
另一方面,农村产业融合发展也存在一些问题,如农产品产业链、价值链、利益链协调机制不全,农民卖得难,消费者买得贵,农村劳动力迁移导致村庄空心化严重[6]。
目前国内学者从多角度对农村产业融合测算,形成多方面的研究成果,例如通过对农村产业融合共生单元、共生界面、共生模式及共生环境的探究,分析农村产业融合发展面临的现实困境和嬗变过程[7],依据从分工理论对农村一二三产业融合的内涵进行了定义[8]。
在借鉴以上经验的基础上,本文综合运用赫芬达尔指数法(Herfindahl-Hirschman Index ,HHI )、灰色关联分析和熵值法对江西省农村一二三产业融合度进行了测算,梳理了农村经济发展现状,分析了三产融合发展的主要影响因子,阐述了农业与相关行业的内在特点和产业融合机理,并针对性地提出了相关对策建议。
1研究方法1.1背景资料江西地处长江中下游南岸,土地面积16.69万km 2,总人口4666.1万人,其中乡村人口1986.8万人,比重42.6%。
农业农村资源十分丰富,生态环境一流,素有“鱼米之乡”的美誉,是建国以来全国两个从未间断输出商品粮的省份之一,是东南沿海地区农产品供应地,本文以江西省为研究对象,对其农村一二三产业融合度进行测算,并分析其主要影响因子。
根据研究结果,结合江西省农村产业现状,提出江西省农村产业发展建议。
基于灰色关联度分析挺水植物模拟生活污水的净化能力贺义昌1,何素琳1,张继红1,任琼1,叶选2,赵攀1,郑育桃1∗(1.江西省林业科学院,江西南昌330032;2.江西农业大学林学院,江西南昌330045)摘要㊀以17种挺水植物为研究对象,对挺水植物进行驯化处理,随后移植在模拟生活污水中培养,在不同的时间段内采集水质,并对水质中的总氮㊁总磷㊁氨氮和化学需氧量以及pH进行监测,采用灰色关联度分析评价挺水植物的综合净化水质的能力㊂结果表明,不同的挺水植物对单个水质指标的去污能力差异较大;灰色关联度分析17种挺水植物综合去污能力优等的有3种,分别是旱伞草㊁紫芋和灯芯草;综合去污能力良好的有6种,分别是海寿花㊁水葱㊁溪荪㊁水生美人蕉㊁花叶芦竹㊁再力花;综合去污能力中等的有5种,分别是香蒲㊁水芹㊁慈姑㊁纸莎草㊁泽泻;综合去污能力较低的有3种,分别是千屈菜㊁黄菖蒲㊁菰㊂初步筛查出9种挺水植物具有良好的综合去污效果,试验结果可为后续小微湿地水生植物示范与推广提供基础数据㊂关键词㊀挺水植物;灰色关联度分析;综合去污能力中图分类号㊀X171.1㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀0517-6611(2024)02-0069-04doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.02.014㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):AnalysisofPurificationCapacityofEmergentPlantstoSimulateDomesticSewageBasedonGreyRelationalDegreeHEYi⁃chang,HESu⁃lin,ZHANGJi⁃hongetal㊀(JiangxiAcademyofForestry,Nanchang,Jiangxi330032)Abstract㊀Inthispaper,17kindsofemergentplantsaretakenasresearchobjects,andtheyaredomesticated,andthentransplantedintosimu⁃lateddomesticsewageforcultivation.Waterqualityiscollectedindifferenttimeperiods,andthetotalnitrogen,totalphosphorus,ammonianitro⁃gen,chemicaloxygendemandandpHvalueofwaterqualityaremonitored.Greycorrelationanalysisisusedtoevaluatethecomprehensivepuri⁃ficationabilityofemergentplants.Theresultsshowedthatthedecontaminationabilityofdifferentemergentplantstoasinglewaterqualityindexwassignificantlydifferent;accordingtothegreycorrelationanalysis,threeofthe17emergentplantshadthebestcomprehensivedecontamina⁃tionability,whichwereUmbrella,AmorphophalluspurpureusandDendrolimus;thereare6kindswithgoodcomprehensivedecontaminationa⁃bility,namely,Haishouhua,Shuicong,Xisung,aquaticcanna,floweringandleafyasparagus,Zailihua;thereare5kindswithmediumcomprehen⁃sivedecontaminationcapacity,namelycattail,watercelery,arrowhead,papyrusandalismaorientalis;thereare3specieswithlowcomprehen⁃sivedecontaminationcapacity,namely,Lythrum,AcoruscalamusandZizanialatifolia.Nineemergentplantshavebeenpreliminarilyscreenedandhavegoodcomprehensivedecontaminationeffect.Thetestresultscanprovidebasicdataforthesubsequentdemonstrationandpromotionofaquaticplantsinsmallandmicrowetlands.Keywords㊀Emergentplants;Greycorrelationanalysis;Comprehensivedecontaminationcapacity基金项目㊀2021年中央财政湿地保护与恢复补助项目(2021143);江西农业大学大学生创新创业训练计划项目(2021)㊂作者简介㊀贺义昌(1986 ),男,江西九江人,助理研究员,硕士,从事小微湿地调查研究㊂∗通信作者,副研究员,硕士,从事小微湿地㊁园林设计研究㊂收稿日期㊀2023-02-05;修回日期㊀2023-02-23㊀㊀随着我国社会经济的发展,城镇化进程的加速㊁乡村振兴的推进㊁农耕化肥的过度使用等,造成水环境严重破坏[1-2]㊂如何净化水环境污染,恢复水体的综合功能越来越受到人们的关注[3-4]㊂目前,净化水体的方法主要有化学法㊁物理法和植被生态修复法[5-7]㊂物理法和化学法由于成本高㊁耗时长㊁易造成二次污染等缺陷,逐渐被植被修复生态法所替代[8-11],生态修复主要是采用水生植物去除水体营养盐,并利用水生植物发达的根系为微生物附着提供场所,同时吸附水质的悬浮物质,从而达到净化的目的[12]㊂近年来,采用水生植物净化污水的研究报道较多,然而不同水生植物对水质净化的效果差异较大㊂倪蒙等[13]研究了轮叶黑藻㊁空心菜㊁鸢尾㊁生菜㊁香菇草㊁香蒲和水芹等7种不同的水生植物对水质的净化效果,结果表明,空心菜对总氮㊁总磷和化学需氧量净化效果最佳,轮叶黑藻对氨氮和硝态氮净化效果最佳;杨贤鑫等[14]研究了10种水生植物对水质净化效果,结果表明水芹㊁纸莎草和蓼对总磷和总氮的吸收效果最佳,去除率达到65%以上;罗海霞等[15]比较了旱伞草㊁黄菖蒲㊁再力花㊁美人蕉㊁鸢尾5种水生植物的脱氮除磷效果,结果表明,旱伞草脱氮除磷效果最好,不同植物的直接吸收同化除磷能力与植物生长状况密切相关,长势越好㊁生物量越大的植物同化除磷能力越强;大多数报道均是对总磷和总氮进行检测,而pH㊁化学需氧量(COD)和氨氮(NH4+-N)也是评价水环境质量标准的基本项目,是反映水体状况的重要指标㊂该研究选取了17种水生植物,模拟生物污水,通过水生植物在模拟生活污水中培养一段时间,监测水质的总氮㊁总磷㊁氨氮和化学需氧量以及pH的变化,采用灰色关联度评价水生植物综合去污效果,以期为后续小微湿地示范提供参考㊂1㊀材料与方法1.1㊀试验材料㊀挺水植物均购买于江西润通水生植物种植有限公司,长势一致且生长状况均良好㊂具体名录见表1㊂试验前,将水生植物分株㊁洗净后将其整体置于盛有水的塑料桶中预培养,备用㊂试验基质选取沙石,取自赣江,过滤洗净,晾干备用㊂试验容器为白色塑料水箱规格为长66cm㊁宽33cm㊁高45cm㊂1.2㊀试验水体㊀试验在江西省林业科学院玻璃温室中(28ʎ74ᶄN,115ʎ82ᶄE)进行,在试验前将所有植物用自来水进行整体清洗,清洗过程中避免植物根须和茎秆受损,且在自来水中统一驯化培养30d㊂待其生长稳定后,将17种挺水植物分别放入试验水箱中静态培养㊂根据前期对全省小微湿地的调查结果,试验所用的生活污水使用磷酸二氢钾㊁无安徽农业科学,J.AnhuiAgric.Sci.2024,52(2):69-72㊀㊀㊀水乙酸钠㊁硫酸铵来模拟富营养化的农村污水,最初总氮浓度为1.473mg/L,总磷浓度为0.549mg/L,氨氮浓度为1.173mg/L,COD浓度为35.000mg/L㊂表1㊀17种供试挺水植物名录Table1㊀Listof17testedemergentplants序号No.种名Speciesname拉丁学名Latinname科名Familyname1再力花Thaliadealbata竹芋科2泽泻Alismaplantago-aquatica泽泻科3慈姑Sagittariasagittifolia泽泻科4灯芯草Juncuseffusus灯芯草科5纸莎草Cyperuspapyrus莎草科6菰Zizanialatifolia禾本科7海寿花Pontederiacordata雨久花科8旱伞草Phyllostachysheteroclada禾本科9香蒲Typhaorientalis香蒲科10花叶芦竹Arundodonax禾本科11黄菖蒲Irispseudacorus鸢尾科12溪荪Irissanguinea鸢尾科13水葱Scirpusvalidus莎草科14水芹Oenanthejavanica伞形科15千屈菜Lythrumsalicaria千屈菜科16水生美人蕉Cannaglauca美人蕉科17紫芋ColocasiaesculentaᶄTonoimo天南星科1.3㊀试验设计㊀挺水植物采用PVC框进行固定,PVC框用网目为0.5cmˑ0.5cm的网片覆盖并固定;每个试验水箱中放入6株长势一致的水生植物,每种植物设置4个重复,同时设置无植物水体为空白对照组(CK)㊂试验周期为2022年6月27 7月18日㊂试验期间,定期补充自来水,用以补充因蒸发以及采样等所消耗的水分,确保试验水箱中水位保持稳定㊂1.4㊀水样采集㊀分别于试验后第0㊁7㊁14㊁21天进行水样采集,采集时间均在08:00 09:00,为避免试验误差,当天测定检测指标(氨氮㊁总氮㊁总磷㊁化学需氧量)并对数据进行整理分析㊂取样时在距离水面10cm处采集500mL水样㊂1.5㊀检测方法㊀总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法,总磷采用钼酸铵分光光度法,氨氮采用纳氏试剂光度法,COD采用测定高锰酸盐指数的方法,pH采用pH计测量㊂1.6㊀指标计算方法㊀水体中污染物去除率(L):L=(C0-Ci)/C0ˑ100%(1)㊀㊀各指标的吸收量(C):C=C0-Ci(2)式中:L为去除率;C0为试验开始时水体中的污染物浓度;Ci为第i天水体中的污染物浓度㊂1.7㊀数据处理㊀数据处理采用MATALB进行处理,图标制作采样Excel2019软件进行绘制㊂2㊀结果与分析2.1㊀挺水植物对水体中总氮的净化效果㊀从图1可知,在挺水植物中总氮去除效果最好的为水生美人蕉㊂在21d后对总氮的去除率达到69.45%,最差的为千屈菜㊂对总氮的去除量由高到低为水生美人蕉>香蒲=水芹=泽泻>海寿花=旱伞草=纸莎草>慈姑>溪荪>紫芋>水葱>菰>灯芯草>花叶芦竹>再力花>黄菖蒲>千屈菜㊂图1㊀挺水植物对总氮的去除效果Fig.1㊀Removaleffectofemergentplantsontotalnitrogen2.2㊀挺水植物对水体中总磷的去除效果㊀从图2可知,在挺水植物中总磷去除效果最好的为紫芋㊂在21d后对总磷的去除率达到96.36%,最差的为溪荪㊂挺水植物中对总磷的去除量由高到低为紫芋>旱伞草>水葱=花叶芦竹>香蒲>黄菖蒲>慈姑>水生美人蕉=灯芯草=千屈菜>水芹>纸莎草>泽泻>菰>再力花>海寿花>溪荪㊂图2㊀挺水植物对总磷的去除效果Fig.2㊀Removaleffectofemergentplantsontotalphosphorus2.3㊀挺水植物对水体中氨氮的去除效果㊀从图3可知,在挺水植物中氨氮去除效果最好的为旱伞草㊂在21d后对氨氮的去除率达到85.51%,最差的为菰㊂挺水植物中对氨氮的去除量由高到低为旱伞草>海寿花>灯芯草=溪荪>再力花>水葱>花叶芦竹>水芹>水生美人蕉>紫芋>慈姑>纸莎草>泽泻>香蒲>黄菖蒲>千屈菜>菰㊂2.4㊀挺水植物对水体中化学需氧量的去除效果㊀从图4可知,在挺水植物中化学需氧量去除效果最好的为紫芋㊂在21d后对化学需氧量的去除率达到79.29%,最差的为菰㊂挺水植物中对化学需氧量的去除量由高到低为紫芋>溪荪>海寿花>再力花=灯芯草>旱伞草>水葱=水生美人蕉>香蒲>花叶芦竹>纸莎草>千屈菜>慈姑>泽泻>水芹>黄菖蒲>菰㊂2.5㊀挺水植物对模拟生活污水整体净化能力2.5.1㊀灰色关联度分析㊂07㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年图3㊀挺水植物对氨氮的去除效果Fig.3㊀Removaleffectofemergentplantsonammonianitrogen图4㊀挺水植物对化学需氧量的去除效果Fig.4㊀Removaleffectofemergentplantsonchemicaloxygendemand2.5.1.1㊀确定参考数列和比较数列㊂对挺水植物样品进行分析时,首先将供试的17种挺水植物看成一个灰色系统,每一种挺水植物去除率为该系统中的一个因素,分析挺水植物去除率在灰色系统中每种去除率间的联系程度即关联度㊂人为构建一个挺水植物去除率参考品种X0,将参考品种的不同去除率作为参考数列,每种品种的去除率为比较数列Xi,计算出各挺水植物的不同指标的去除率与参考品种相应指标之间的关联度,即可评价每种水生植物综合去除能力的高低㊂该研究参考品种X0取所有样品活性含量中的最大值㊂若参考数列为X0(k),比较数列为Xi(k),参考数列的计算公式为:X0(k)=maxiXi(k)㊀n=20,k=1,2, ,5(3)2.5.1.2㊀数据的无量纲化处理㊂各种不同挺水植物不同指标的去除率的测定值相差较大,不易比较,须进行标准化处理㊂采用极小化处理[16]方法,即用各样本测定值除以参考数列,得到各项数值都在0 1的新数列,见表2㊂均值化计算公式:Xi(k)=Xi(k)/X0(k)㊀i=1,2, ,n;k=1,2, ,5(4)2.5.2㊀计算灰色关联系数㊂第一步:先计算标准绝对差,即最大和最小样本差:minimink=|X0(k)-Xi(k)|(5)maximaxk=|X0(k)-Xi(k)|(6)第二步:计算各样本数据与参考数列的关系系数:ξi(k)=minimink|X0(k)-Xi(k)|+ρ㊃maximaxk|X0(k)-Xi(k)||X0(k)-Xi(k)|+ρ㊃maximaxk|X0(k)-Xi(k)|(7)式中:ρ为分辨系数,一般取0.5,ξi(k)为比较列Xi的第k个元素与参考数列X0的第k个元素之间的关联系数㊂计算结果见表3㊂表2㊀数据无量纲化处理Table2㊀Datadimensionlessprocessing样本Sample植物Plant总氮去除率Totalnitrogenremovalrate总磷去除率Totalpho⁃sphorusremovalrate氨氮去除率AmmonianitrogenremovalrateCOD去除率CODremovalrateX0 1.001.001.001.00X1千屈菜0.510.880.550.78X2香蒲0.760.910.660.86X3水生美人蕉0.840.880.880.87X4灯芯草0.620.880.980.95X5菰0.630.800.440.33X6海寿花0.750.730.990.95X7旱伞草0.750.971.000.93X8花叶芦竹0.610.950.900.82X9黄菖蒲0.550.900.650.50X10水葱0.650.950.910.87X11水芹0.760.860.890.68X12溪荪0.740.600.980.98X13再力花0.600.780.920.95X14泽泻0.760.810.710.75X15纸莎草0.750.820.780.79X16紫芋0.710.990.871.00X17慈姑0.750.880.820.77表3㊀各样本去除率与参考数列的关系系数Table3㊀Coefficientofrelationshipbetweensampleremovalrateandreferencesequence样本Sample植物Plant总氮去除率Totalnitrogenremovalrate总磷去除率Totalpho⁃sphorusremovalrate氨氮去除率AmmonianitrogenremovalrateCOD去除率CODremovalrateX1千屈菜0.350.620.380.60X2香蒲0.520.700.450.70X3水生美人蕉0.630.620.700.73X4灯芯草0.410.620.930.86X5菰0.420.500.330.33X6海寿花0.520.420.960.88X7旱伞草0.520.870.990.82X8花叶芦竹0.410.800.730.65X9黄菖蒲0.370.660.440.40X10水葱0.430.800.750.73X11水芹0.520.580.720.52X12溪荪0.510.330.930.95X13再力花0.400.480.770.86X14泽泻0.520.520.490.57X15纸莎草0.520.530.560.62X16紫芋0.480.950.681.00X17慈姑0.510.620.600.592.5.3㊀计算灰色关联度㊂为避免信息过于分散及便于比较,将1752卷2期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀贺义昌等㊀基于灰色关联度分析挺水植物模拟生活污水的净化能力每种挺水植物的各项去除率指标与参考数列相对应的关联系数取算术平均值,即得到等权关联度(γi)㊂计算结果见表4㊂γi=1n nk=1ξi(k)(8)式中:n为每种样本的活动去除率个数,该式中n=4㊂2.5.4㊀关联度排序及评价㊂计算出等权关联度后,将其排序,得到最终样本的排列次序,然后对其去除率进行分析评价㊂当γȡ0.7000时,判定去除率优等;当0.6000ɤγ<0.7000时,判定去除率良好;当0.5000ɤγ<0.6000时,判定去除率中等;若γ<0.5000,则判定去除率较低(表4)㊂表4㊀各样本去除率与参考数列的关联度Table4㊀Correlationandevaluationofsampleremovalrateandreferenceseries样本Sample植物Plant关联度Correlation排名Ranking评价Evaluate样本Sample植物Plant关联度Correlation排名Ranking评价EvaluateX1千屈菜0.488615较低X10水葱0.67935良好X2香蒲0.593610中等X11水芹0.584911中等X3水生美人蕉0.66727良好X12溪荪0.67896良好X4灯芯草0.70443优等X13再力花0.62899良好X5菰0.396617较低X14泽泻0.525514中等X6海寿花0.69484良好X15纸莎草0.555013中等X7旱伞草0.80041优等X16紫芋0.77632优等X8花叶芦竹0.64858良好X17慈姑0.581312中等X9黄菖蒲0.468116较低㊀㊀根据灰色关联度的分析原则,以培养21d为基准㊂理论上,参考挺水植物的品种是最优的,实际挺水植物样品与参考品种的关联度越大,其综合去除率越优㊂据此判定,17个不同挺水植物综合去除率最优的是旱伞草㊂综合去除率优等的是紫芋和灯芯草;综合去除率良好的是海寿花㊁水葱㊁溪荪㊁水生美人蕉㊁花叶芦竹㊁再力花;综合去除率中等的是香蒲㊁水芹㊁慈姑㊁纸莎草㊁泽泻;综合去除率较低的是千屈菜㊁黄菖蒲㊁菰㊂3㊀小结运用灰色关联度分析法对17种挺水植物在富营养化水体中进行了去除率的评价,与其他研究不同的是,该研究综合考虑了水质中的总氮㊁总磷㊁氨氮㊁化学需氧量以及pH共5个的综合因素,避免了以往评价体系中只考虑了其中的一种或者两种因素而忽略其他因素的弊端,旨在更加全面地分析挺水植物的净化水质的能力,经研究pH在试验过程中基本没有变化,后期试验没有考虑㊂根据不同挺水植物的净化水质能力,考虑到景观效果,筛选出9个具有良好的综合去除率的不同挺水植物:旱伞草㊁紫芋㊁灯芯草㊁海寿花㊁水葱㊁溪荪㊁水生美人蕉㊁花叶芦竹和再力花㊂筛选出的不同挺水植物可为小微湿地净化水质的研究提供思路㊂参考文献[1]丁海涛,黄文涛,邓呈逊,等.水生植物对富营养化水体的净化效果研究[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2020,38(1):112-116.[2]高丁梅,杨涓,虎春宇,等.宁夏4种水生植物对富营养化水体净化效果的研究[J].农业科学研究,2012,33(2):63-65.[3]王焕,张志敏,梁浩亮,等.三种植物对富营养化水体净化效果的比较研究[J].水产科技情报,2013,40(5):250-253.[4]BATTYLC,DOLANC.Thepotentialuseofphytoremediationforsiteswithmixedorganicandinorganiccontamination[J].Criticalreviewsinenviron⁃mentalscienceandtechnology,2013,43(3):217-259.[5]李妙,龙岳林,刘雪松.水生植物对污水净化功能的研究进展[J].山东林业科技,2007,37(5):78-81.[6]丁玲.水体透明度模型及其在沉水植物恢复中的应用研究[D].南京:河海大学,2006.[7]苏瑞宝.AtAGT1基因在水生植物芦苇和黄菖蒲中过表达探索[D].天津:南开大学,2014.[8]刘敏,吴铁明,刘菡,等.3种水生植物的不同组合对富营养水体的净化效果研究[J].中国农业科技导报,2019,21(7):155-160.[9]叶旭红,申秀英.水生植物对受污水体净化作用的研究进展[J].海洋湖沼通报,2011(3):111-116.[10]SHELEFO,GROSSA,RACHMILEVITCHS.Roleofplantsinaconstruc⁃tedwetland:Currentandnewperspectives[J].Water,2013,5(2):405-419.[11]王敏,张晖,曾惠娴,等.水体富营养化成因㊃现状及修复技术研究进展[J].安徽农业科学,2022,50(6):1-6,11.[12]刘波,王国祥,王风贺,等.不同曝气方式对城市重污染河道水体氮素迁移与转化的影响[J].环境科学,2011,32(10):2971-2978.[13]倪蒙,储忝江,刘梅,等.水生植物种类及覆盖率水质净化效果研究[J].水产科学,2023,42(6):1063-1071.[14]杨贤鑫,易佳宇,刘旺香,等.10种水生植物水质净化效果及生态设计应用研究[J].现代园艺,2019(19):8-10.[15]罗海霞,涂卫国,杨华,等.5种水生植物的脱氮除磷效果比较[J].山东化工,2022,51(18):200-202,205.[16]李炳军,朱春阳,周杰.原始数据无量纲化处理对灰色关联序的影响[J].河南农业大学学报,2002,36(2):199-202.27㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2024年。