為進(jìn)一步開展土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，加快完善土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)體系建設(shè)，掌握吉林省土壤環(huán)境質(zhì)量狀況及變化趨勢(shì)，應(yīng)用了GIS方法布設(shè)吉林省土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)點(diǎn)位。點(diǎn)位主要布設(shè)在耕地、林地、草地，同時(shí)在"十一五"土壤調(diào)查點(diǎn)位中選取了部分背景點(diǎn)位。這些點(diǎn)位基本代表了相應(yīng)布點(diǎn)區(qū)域的土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，點(diǎn)位數(shù)量適宜，具備動(dòng)態(tài)性和可更新性。 

 引言

土壤是自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本資料，是人類賴以生存的自然資源。開展土壤質(zhì)量調(diào)查與評(píng)價(jià)能夠?qū)ν寥蕾Y源的管理與污染防治等工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持[1]。土壤監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)布設(shè)是了解地區(qū)土壤屬性空間的基礎(chǔ)，它直接影響著土壤科學(xué)研究的深度和土壤制圖的精度[2]。在相應(yīng)準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，以“十一五”背景點(diǎn)為基礎(chǔ)，采用GIS方法布設(shè)基礎(chǔ)點(diǎn)位。同時(shí)為避免偏差，還需對(duì)布設(shè)點(diǎn)位進(jìn)行野外現(xiàn)場(chǎng)核查，將不符合要求的點(diǎn)位按照布設(shè)要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整并記錄，讓所有點(diǎn)位均符合要求，并具備實(shí)地采樣條件，進(jìn)而完成吉林省土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)點(diǎn)位的布設(shè)。

1 布點(diǎn)資料和布設(shè)原則

1.1 主要資料

主要資料包括:8 km×8 km、32 km×32 km網(wǎng)格的吉林省行政區(qū)劃圖、吉林省土地利用現(xiàn)狀圖(采用2013年的解譯結(jié)果)、吉林省土壤類型圖、吉林省主要交通路網(wǎng)圖、吉林省行政區(qū)劃圖、吉林省“十一五”土壤調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)位信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、吉林省土壤環(huán)境質(zhì)量例行監(jiān)測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)。

1.2 布設(shè)原則

基礎(chǔ)點(diǎn)位布設(shè)采用網(wǎng)格法，網(wǎng)格尺度定為:耕地8 km×8 km、林地32 km×32 km、草地32 km×32 km。根據(jù)布點(diǎn)要求，背景點(diǎn)主要從“十一五”背景點(diǎn)位中選取(其他時(shí)段土壤環(huán)境變化大，很多點(diǎn)位已不具備背景點(diǎn)意義)。評(píng)價(jià)后，依次按照整治點(diǎn)、保障點(diǎn)、保護(hù)點(diǎn)的順序?qū)⒎喜键c(diǎn)條件的點(diǎn)位保留，并替換初始點(diǎn)。在滿足土壤監(jiān)測(cè)要求的同時(shí)，需考慮土壤實(shí)際監(jiān)測(cè)分析的工作量。應(yīng)根據(jù)吉林省土壤連片性強(qiáng)、類型相對(duì)一致的特點(diǎn)對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行相鄰區(qū)域合并。為避免數(shù)據(jù)和工具出現(xiàn)偏差，需對(duì)布設(shè)點(diǎn)位進(jìn)行野外現(xiàn)場(chǎng)核查，需將不符合要求的點(diǎn)位按照布設(shè)要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整并記錄，使所有布設(shè)點(diǎn)位均符合要求，并具備實(shí)地采樣條件。

2 布點(diǎn)數(shù)據(jù)處理方法和布設(shè)過程

2.1 數(shù)據(jù)處理方法

首先，將所有數(shù)據(jù)的地理坐標(biāo)系及投影坐標(biāo)系統(tǒng)一設(shè)置為WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，對(duì)土地利用現(xiàn)狀圖、土壤屬性圖按“地類名稱”、“亞類”進(jìn)行融合，融合相鄰的同種圖斑。可使用最大值法對(duì)“十一五”吉林省土壤污染狀況調(diào)查普查點(diǎn)位進(jìn)行評(píng)價(jià)(將每個(gè)點(diǎn)位所有元素的最大變化率作為該點(diǎn)的變化率)，用于統(tǒng)計(jì)所有點(diǎn)位的總體累積性評(píng)價(jià)。

 
其中，PB為某一點(diǎn)的污染變化率，PBi為該點(diǎn)位某種元素的污染變化率。

其次，在此評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上根據(jù)《土壤環(huán)境功能區(qū)劃指南》中關(guān)于土壤環(huán)境功能區(qū)劃分的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)普查點(diǎn)位進(jìn)行劃分，共分為三類，如圖1所示。

2.2 布設(shè)過程

2.2.1 背景點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)布點(diǎn)要求，背景點(diǎn)主要從“十一五”背景點(diǎn)中選取。可將其與土壤類型圖、土地利用類型圖進(jìn)行疊置分析，并通過優(yōu)化、刪除和核查取消等步驟來(lái)確定背景點(diǎn)位。最后的布設(shè)背景點(diǎn)位數(shù)量為23個(gè)，具體方法流程如圖2所示。

2.2.2 耕地點(diǎn)位布設(shè)

耕地點(diǎn)位布設(shè)主要利用面積占優(yōu)法，篩選出8 km×8 km網(wǎng)格內(nèi)耕地面積超過40%的網(wǎng)格中心點(diǎn)作為耕地初始網(wǎng)格點(diǎn)，并將其與土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行疊置分析，按照取消、平移、合并或選取邊緣區(qū)布點(diǎn)的方法布設(shè)。要注意區(qū)分不同情況，可按照替換、合并、優(yōu)化和檢驗(yàn)的步驟來(lái)確定吉林省耕地監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。最后的耕地基礎(chǔ)點(diǎn)位數(shù)量為668個(gè)，如圖3所示。

2.2.3 林地、草地點(diǎn)位布設(shè)

利用ArcGIS軟件，采用面積占優(yōu)法篩選出32 km×32 km網(wǎng)格內(nèi)林地面積超過40%的網(wǎng)格中心點(diǎn)作為林地初始網(wǎng)格點(diǎn)。由于吉林省西部草地較多，但呈破碎化，按照要求的40%無(wú)符合要求點(diǎn)位，于是根據(jù)實(shí)際情況將面積占優(yōu)比例下調(diào)至25%，以篩選出草地初始網(wǎng)格點(diǎn)。初始網(wǎng)格點(diǎn)的處理需遵循耕地布點(diǎn)步驟，以確定林地、草地監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。最終的林地點(diǎn)位為45個(gè)，草地點(diǎn)位為5個(gè)，如圖4、圖5所示。

3 基礎(chǔ)點(diǎn)位布設(shè)統(tǒng)計(jì)分析

吉林省土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)國(guó)控基礎(chǔ)點(diǎn)位共布設(shè)741個(gè)，其中耕地668個(gè)、林地45個(gè)、草地5個(gè)、背景點(diǎn)位23個(gè)，“十一五”點(diǎn)位保留97個(gè)。結(jié)合吉林省土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)點(diǎn)位布設(shè)圖(土地利用圖)可知，吉林省土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)國(guó)控基礎(chǔ)點(diǎn)位空間分布合理，代表性較好，具備可操作性，能夠較全面、真實(shí)地反映出吉林省耕地、林地、草地的土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)。

吉林省土壤類型按土壤亞類可分為26種，布點(diǎn)涵蓋25種，其中湖泊不適合作為土壤布點(diǎn)。為驗(yàn)證基礎(chǔ)點(diǎn)位布設(shè)的合理性，對(duì)各土壤亞類面積及相應(yīng)亞類布設(shè)點(diǎn)位數(shù)量比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)總體相關(guān)性一致，其中草甸黑鈣土、草甸土主要分布在吉林省西部，耕地較多，耕地布設(shè)網(wǎng)格密度大于林地、草地布設(shè)的網(wǎng)格密度，故點(diǎn)位布設(shè)數(shù)量相應(yīng)增多，點(diǎn)位數(shù)量比例稍高于土壤亞類面積比，如圖6所示。

4 結(jié)論

吉林省土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)國(guó)控基礎(chǔ)點(diǎn)位空間分布合理，代表性較好，具備可操作性，能夠較全面、真實(shí)地反映出吉林省耕地、林地、草地的土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)。經(jīng)過分析，這些點(diǎn)位基本能夠代表相應(yīng)布點(diǎn)區(qū)域的土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，點(diǎn)位數(shù)量適宜，而且具備動(dòng)態(tài)性和可更新性，可以為土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供有力依據(jù)。

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