基于GIS的农业生态地球化学评价——以四川省内江双桥乡为例

摘要

内江市位居于经济活跃的成渝经济圈腹心地带，是四川粮食和经济作物的主要产区、四川省水产产业化试点城市和国家商品粮生产基地。本文以生态地球化学理论为指导，对内江市东兴区双桥乡进行农业生态地球化学评价。查明研究区土壤元素背景值、基准值以及分散富集特征，了解元素及相关地球化学指标在农业生态系统各介质(土壤、水、大气和生物)中的含量和分布。利用GIS空间分析技术和空间属性信息提取功能，进行生态地球化学调查填图，制定农业生态地球化学综合评价方案，结合土壤环境与土壤肥力要素，以大气、水体和生态效应评价结果为辅，基于空间叠加分析技术，实现农业生态地球化学综合评价及空间格局分析，在此基础上进行了农业生态区划，调整农业种植结构与空间布局，并构建了适宜的农业生态模式。主要评价结果如下： (1)评价区背景值与全国A层土壤背景值相比，Cd、CaO相对丰度比值高。与成都经济区土壤背景值相比，多数元素背景较接近，CaO相对丰度比值高。研究区表层土背景值与深层土基准值较接近，比值幅度在0.77～1.54之间。大多数元素变异系数(Cv1)低于35％，含量分布较集中，分异程度较弱。S、Hg元素与Org.C成分的Cv1值较高，分别达到71.71％、71.70％、57.15％。剔除离散异常值之后，变异系数(Cv2)均大大降低，这表明表层土壤受人为活动的影响较大。 (2)评价区土壤环境质量总体较好，土壤较清洁，符合无公害食品产地对土壤环境质量要求，部分区域达到绿色食品产地要求。有机污染物残留量均低于土壤环境质量标准。Cd、Ni元素含量相对较高：Cd含量介于国家土壤环境质量一级和二级标准之间，整个研究区域属于Ⅱ类土壤；Ni元素73.89％的区域属于Ⅱ类土壤。 (3)基于GIS空间分析技术，对土壤中N、P、K、Org.C单指标分级评价表明：P含量整体水平较低，分布较集中；K含量水平较高且分布均衡；N与Org.C含量跨度较大，区域含量不均衡。 有效态的分级评价结果表明：区域土壤水解性N、有效P含量跨度较大，分布不均衡。有效Mo、有效B含量整体较低。应采用因地制宜的方法，对缺失区域补充营养元素。 基于尼罗梅综合指数的全量综合分析与有效态综合分析结果表明均缺乏富集区域。由累乘法计算土壤养分综合指数，区域内主要为二级区域，无一级富集区域。 (4)研究区与成都经济区成都、德阳、眉山、绵阳、雅安、乐山六市大气降尘数据比较，Cu、Zn、Ni元素含量相对较高。Cu元素含量高于绵阳、眉山、雅安三市，Zn元素含量高于雅安，Ni元素含量高于眉山、绵阳、雅安和乐山四市。其他元素均值含量较成都经济区六市低。 (5)灌溉水符合农田灌溉水质标准、无公害食品产地和绿色食品产地要求。底泥中重金属元素含量远低于农用污泥中的污染物控制标准，因此可以利用灌溉沟渠所形成的底泥。饮用水总体上符合饮用水水质标准，总硬度、Mn、TFe、NO3-指标含量部分超标，其中TFe元素存在严重超标，需查明污染源，加强监测与防治。 (6)与无公害卫生指标、绿色食品卫生指标比较，水稻籽实均符合标准，仅一件样品Pb含量较高，接近标准限值。玉米、柑桔样品各指标均低于标准。花生元素指标中As、Hg、Pb均符合标准，Cd元素超出无公害食品卫生指标限值，且略高于绿色食品卫生指标。 (7)结合土壤环境、土壤养分、水环境、大气环境、生态效应因素，运用GIS空间叠加分析功能，进行农业生态地球化学综合评价与空间格局分析。大气超标区域主要分布在付家村、东山村及马龙村，土壤超标区集中在元觉村，农作物超标区位于元觉村、东山村、马龙村。全区土壤养分含量偏低，应因地制宜地补充肥力。 (8)基于无公害食品与绿色食品产地环境标准，以GIS手段综合农业生态地球化学分析成果，拟建立果药生产基地、绿色稻-蔬生产基地、无公害稻-蔬生产基地、淡水养殖基地。发展配套的农业生态模式：果-药-畜模式、稻-蔬种植模式、果-草基鱼塘生态模式，建立生态农业。

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声明

第1章 引言

1.1选题依据及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与研究思路

1.4研究方法

1.5完成工作量

第2章 研究区概况

2.1自然地理及经济概况

2.2土地地质环境与生态环境特征

2.3农业生产环境

2.4土地利用状况

第3章 农业生态地球化学特征

3.1土壤地球化学特征

3.2土壤有机地球化学特征

3.3水环境地球化学特征

3.4大气降尘地球化学特征

3.5生物地球化学特征

第4章 基于GIS的农业生态地球化学评价

4.1基于GIS的农业生态地球化学评价及制图方法

4.2土壤环境质量地球化学评价

4.3土壤肥力评价

4.4土壤质量综合评价

4.5土地环境综合地球化学评价

4.6基于GIS的农业生态地球化学评价及空间格局分析

第5章 基于GIS的农业生态区划

5.1区划原则

5.2区划依据与方法

5.3基于GIS的农业生态区划与发展模式

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录A