土地利用变化对土壤多样性的影响及其生态环境效应分析

自从本世纪初土壤多样性的理论方法由本申请人等引入到中国以后，已经在基本计量方法的建立与空间变异分析、长江三角洲土壤多样性测度指标的集成与运用和以城市化快速扩张为背景的高强度人类活动对土壤多样性及土壤资源空间格局演变指示三个不同梯度展开渐进研究，有关研究结果已陆续在国内外产生积极而重要的影响。本申请在上述研究的基础上，借鉴国际间最新研究经验，将我国东部长三角发达城市化地区和中部中原农业地区不同发展条件下土地利用变化对土壤资源多样性格局所产生的复杂影响作为研究主轴，着重分析对比由两地区不同发展阶段土地利用变化的区域差异性特点所导致的土壤多样性基本特征及空间变异，通过连接系数等手段探索土壤多样性与土地利用（方式）多样性的关联分析，尝试以新的角度探索不同土地利用变化对土壤多样性影响的科学表达，阐述土地利用变化对土壤多样性的影响及其生态环境效应，服务于区域土壤资源的可持续合理利用与生态环境建设。

基于不同时期卫星影像资料的土地利用变化空间数据库的建立，获取东部长三角发达城市化地区和中部中原农业地区不同发展条件下样区（南京、郑州、开封、原阳、如皋、吴江等）土地利用变化的高质量数据，在传统土壤多样性研究方法的基础上，以仙农熵变形公式计算不同网格尺度下评价对象的空间分布离散性，以新的角度展开土壤及土地利用多样性基本特征及其生态环境效应的分析，主要研究内容：1、省域土壤多样性的格局、评价与意义，选取河南省面积、斑块数量和空间分布多样性为稀有土属或代表性土属主要评价指标，以3类指标中的10个极小值参与稀有土属评定和10个极大值参与代表性土属评定，数据均按升序或降序排列。2、土壤与土地利用多样性的关联对比，评价土壤和土地利用构成组分的多样性特征，中、东部不同样区呈现出相似的规律，即随着土地利用的变化进展，土地利用的构成组分多样性指数有所提高，城市化对耕地的占用是土地利用构成组分多样性增加的原因，土地利用类型的多样性分布更加均匀。进一步分析认为，土地利用类型与土壤的构成组分多样性之间不存在相关性，土壤类型均匀分布的地区，土地利用类型不一定会均匀分布。土地利用类型的丰富多样性与土壤类型的丰富多样性无明显的关系，但土壤斑块的大小对土地利用斑块的大小影响较大，土壤类型的空间分布特征在一定程度上影响土地利用的空间分布格局和变化过程。3、土地资源其他构成要素（土壤、地表水、植被等因子）多样性格局的关联评价，以土属为基本单元的土壤构成组分和水体空间分布多样性，两者之间存在负相关关系，相关系数R2约0.8。地表水体、归一化植被指数（NDVI）与地表温度（LST）分布多样性的离散性评价中，将NDVI和LST分别分为4个等级，计算了它们的空间分布多样性指数及其内在联系。4、土壤、土地利用空间分布多样性指数、景观指数的关联性，土地利用的面积指数与多样性指数之间没有明显的正相关关系，土地利用空间分布多样性指数随着面积指数的增加而没有明显的增长趋势。而土壤面积指数与空间分布多样性指数之间存在明显的正相关关系，相关系数高达0.990。5、中、东部典型县域土壤与地表水体多样性的粒度效应及关联性，采用空间粒度方法研究优势土属（DSF）和稀有土属（RSF）的土壤多样性值、空间分布面积指数（MSHDAI）和空间分布长度指数（MSHDLI）的粒度响应类型和4 个指数间的关联性和相关关系的粒度响应及稳定性。