三峡库区不同土地利用背景下的土壤侵蚀时空变化及其分布规律

土壤侵蚀是影响三峡库区土壤养分流失、河道淤积等一系列生态环境问题的重要原因,本文基于GIS技术,采用通用土壤流失方程,对三峡库区1990、1995、2000、2005和2010年的土壤侵蚀进行计算,并对研究区1990-2010年不同土地利用背景下土壤侵蚀强度的时空变化和分布规律进行定量分析.结果表明:1990-2010年,三峡库区平均土壤侵蚀模数与土壤侵蚀量呈减少的趋势,多年平均土壤侵蚀量为18 356.450 7万t,属于中度侵蚀;从空间上看,研究区微度、轻度侵蚀等级分布面积最广.在同一年分内,6种不同土地利用下土壤侵蚀模数依次为:旱地＞草地＞林地＞未利用地＞水田＞建设用地;不同土地利用下的土壤侵蚀差异显著,不同土地利用对土壤侵蚀的贡献率相差很大;各土地利用类型中,微度侵蚀的面积逐渐增加,中度侵蚀及以上侵蚀等级的侵蚀面积,都不同程度的向低等级转移;随着退耕还林还草及大量农村劳动力的外出,库区的土壤侵蚀总体上呈现转好的趋势,但是局部地区的治理工作仍需加强.     

云蒙湖流域不同土地利用类型的土壤侵蚀特征分析

在RS与GIS支持下,获取云蒙湖流域土地利用空间数据,选用RUSLE模型估算土壤侵蚀量,对云蒙湖流域不同土地利用类型的土壤侵蚀特征进行分析。结果表明:1986—2010年间,土壤年总侵蚀量由647万t降至630万t,水土保持生态恢复工程取得了一定的成效;云蒙湖流域耕地土壤侵蚀最为严重,1986年和2010年土壤侵蚀模数高达5 325t/(km2·a)和5 504t/(km2·a),分别占土壤侵蚀总量的85.8%和84.7%;草地是重点治理的另一对象,强度以上等级侵蚀都分别占总侵蚀面积的40%和44%;随着耕地和草地类型的转入,居民用地侵蚀面积由1986年的1 010hm2增至2010年的2 608hm2,土壤侵蚀总量由5.4万t增至14.2万t,是变化较为明显的土地利用类型。     

基于USLE的敖汉旗土壤侵蚀空间分异特征研究

基于DEM、降雨、土壤调查等基础数据,在GIS和RS技术的支持下,运用USLE模型估算敖汉旗的土壤侵蚀量,探讨了不同土地利用、坡度和坡向下的土壤侵蚀强度空间分布差异性。结果表明:敖汉旗土壤侵蚀面积占研究区总面积的31.86%,年土壤侵蚀量达183万t,土壤侵蚀模数为697 t/(km~2·a),属轻度侵蚀区。耕地土壤侵蚀模数最大,为820 t/(km~2·a),占侵蚀总面积83.00%的耕地对侵蚀总量的贡献率高达97.61%,是水土流失防治的重点;土壤侵蚀模数和侵蚀量随坡度的增大均呈现先增大后减小的趋势,二者最大值均出现在8°~15°;占研究区侵蚀总面积38.62%的坡度范围(5°~25°)对土壤侵蚀总量贡献率高达65.39%,是土壤侵蚀发生的主要坡度区域;阳坡土壤侵蚀较阴坡严重,二者对侵蚀量的贡献率分别为47.36%和45.59%,与土地利用、坡度相比,坡向对土壤侵蚀空间差异性的影响不显著。     

贵州省乌江流域土地利用与土壤侵蚀关系研究

根据贵州省乌江流域20世纪80年代初和2000年左右的15幅Landsat MSS/ETM遥感影像数据、2000年土壤侵蚀调查数据和GIMMS/AVHRR NDVI数据,利用遥感、GIS技术和数理统计方法,系统分析了1980-2000年贵州省乌江流域土地利用/覆被变化的时空特征,探讨了不同土地利用方式对土壤侵蚀的影响.研究表明:乌江流域土地利用类型以林地、耕地和草地为主.1980-2000年的20 a间,流域内土地利用/土地覆被数量结构变化明显,呈好转趋势.不同土地利用类型下的土壤侵蚀强度大小为:裸岩石砾地＜其他林地＜建设用地＜有林地＜水域＜水田＜低覆盖度草地＜灌木林地＜高覆盖度草地＜疏林地＜中覆盖度草地＜旱地.旱地、中覆盖度草地和疏林地是流域内土壤侵蚀发生的主要土地利用类型.从不同侵蚀等级的发生区域来看,各强度类型侵蚀都集中分布在植被覆盖度为50％～60％的地区,侵蚀存在50％～60％的植被覆盖度临界值,这与非喀斯特地区随着植被盖度降低,侵蚀强度逐渐增大的规律不同.     

基于GIS技术的古城小流域土壤侵蚀研究

选取克山县古城小流域作为研究对象,基于GIS技术,选用修正的通用土壤流失方程计算土壤侵蚀模数,依据《黑土区水土流失综合防治技术标准》进行侵蚀强度划分,并分析各侵蚀强度空间分布特征、不同土壤侵蚀强度总量,以及土地利用类型对土壤侵蚀的影响。研究表明:研究区年侵蚀总量为123 572.62 t,侵蚀总面积为12 494.31 hm²,占总土地面积的34.81%。以轻度侵蚀为主,中度侵蚀次之,强烈、极强烈、剧烈侵蚀也有发生,但侵蚀面积及侵蚀量均较小。轻度侵蚀集中分布于研究区中部、西北部;中度侵蚀主要分布于研究区中部、东北部地区;强烈侵蚀、极强烈、剧烈侵蚀零散分布于研究区内,多为林地向旱地过渡区。土壤侵蚀主要发生在旱地、未利用地;城乡工矿居民用地也较容易发生土壤侵蚀,但侵蚀面积较小;其他土地利用类型不易发生土壤侵蚀。     

丹江鹦鹉沟小流域土壤侵蚀和养分损失定量分析

小流域土壤侵蚀量和养分损失量的定量研究可为南水北调水源区的生态保护、水土保持和生态补偿提供重要的依据.该文在地理信息技术(geographic information system,GIS)的支持下,应用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)估算了丹江鹦鹉沟流域的土壤侵蚀量和养分损失量,并进行了土壤侵蚀强度分级.结果表明,流域的年均土壤侵蚀模数为3140 t/km2,侵蚀强度为中度.其中强度侵蚀以上的土地面积占流域总面积的24.1%,侵蚀量为4573.0 t,却占年侵蚀总量的84.8%,其主要是坡度较大的坡耕地,是流域需要重点治理的区域.不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异较大,林地、草地和农地的年均土壤侵蚀模数分别为509.7、1511.8和4606.5 t/km2.林草地年侵蚀量较小,农地土壤侵蚀量占流域总侵蚀量的95.3%.坡度每增加5°,不同土地利用的土壤侵蚀模数增加量比坡长每增加5 m的增加量要大1~2倍.研究区表土流失造成的全氮、全磷和有机质损失量分别为3.81、3.52和101.45 t,其中农地的养分损失量最为严重.流域泥沙中全氮、全磷和有机质的年均流失模数分别为1.01、0.75和38.43 t/(km2×a).该研究可为水源区水土流失和非点源污染治理以及清洁小流域建设提供科学依据.     

基于水库沉积物特征及WaTEM/SEDEM模型的贵州喀斯特小流域土壤侵蚀时空变化

全面认识长时间尺度的贵州喀斯特地区土壤侵蚀时空变化对土壤侵蚀治理具有重要意义。以贵州松官流域为研究对象,使用土壤侵蚀分布式模型WaTEM/SEDEM分6个阶段模拟了过去1986-2015年的土壤侵蚀变化,并将其与松官水库沉积物揭示的侵蚀强度进行了对比。结果表明:利用WaTEM/SEDEM模型模拟得到的产沙量与实测值相近,显示模型在喀斯特地区具有较好的适用性;过去30年间松官流域土壤平均侵蚀模数为21.33 t/（hm²·a）,侵蚀强度经历了先加剧后减缓的过程,最强烈的侵蚀出现在1996-2000年;流域南部的耕地地区是松官流域土壤侵蚀的主要来源,占土壤侵蚀总量的85.09%,而流域北部的林草地侵蚀较弱;模型结果与沉积物记录具有较好的一致性,皆反映出土地利用相较降雨对土壤侵蚀影响更大,未来对喀斯特地区的水土保持更应关注土地利用的变化。     

基于USLE的西盟县土壤侵蚀特征分析

为研究西盟县土壤侵蚀对当地自然环境的影响,以通用土壤流失方程(USLE)为模型,运用ArcGIS软件,综合分析了研究区土壤侵蚀时空变化特征和不同环境因子梯度下的土壤侵蚀状况。结果表明:1西盟县2000年和2010年的平均土壤侵蚀模数分别为39.75和39.04 t/hm~2,均属中度侵蚀;2000—2010年剧烈侵蚀和极强烈侵蚀面积分别减少了16.49%和4.64%,中度侵蚀面积增加了1 479 hm~2。2空间分布方面,西盟县土壤侵蚀基本都是东北部相对较轻,中部、西南部和东南部较严重,2000—2010年土壤侵蚀空间分布整体变化不大;各乡镇中勐梭镇的土壤侵蚀面积和侵蚀面积变化量最大,岳宋乡的土壤侵蚀程度最严重,新厂乡和中课乡土壤侵蚀程度相对较轻。3土壤侵蚀主要发生在5°~35°的区域,坡度≥15°的旱地、草地和灌木林的土壤侵蚀程度较严重,必须针对不同土地利用类型因地制宜采取措施加以治理。     

广西壮族自治区土地利用与土壤侵蚀的关系

[目的]对广西壮族自治区的土壤侵蚀现状进行定量分析,分析土地利用类型与土壤侵蚀的关系,为科学防治土壤侵蚀提供决策依据。[方法]以RUSLE模型为基础,引入喀斯特石漠化修正因子M,构建适合广西地区的土壤侵蚀模型。[结果](1)2015年,研究区土壤侵蚀模数为135.51t/(km~2·a),土壤侵蚀厚度达0.08mm/a,土壤侵蚀面积2.52×10~4 km~2,土壤侵蚀量3.21×10~7 t。其中,喀斯特地区土壤侵蚀面积1.86×10~4 km~2,占土壤侵蚀面积的73.81%,占总侵蚀量的31.01%。(2)土壤侵蚀量占总侵蚀量的大小顺序为:耕地(37.58%)林地(30.94%)草地(16.10%)园地(6.39%)工矿用地(4.09%)裸地(2.16%)。[结论]人类活动干扰强烈的土地利用影响全区土壤侵蚀空间分布格局。     

基于抽样调查资料估算区域土壤侵蚀量

区域土壤侵蚀量估算是土壤侵蚀调查的重点和难点,为了利用抽样调查数据定量估算区域土壤侵蚀状况,以2011年第1次全国水利普查中的水力侵蚀抽样调查资料为基础,利用中国土壤流失方程(CSLE),通过地理信息系统估算2011年辽宁省的降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形、水土保持措施等侵蚀因子及侵蚀量,在此基础上对全省的水力侵蚀强度进行分级和面积统计,并与抽样调查结果进行对比.结果显示:全省各土壤侵蚀因子的估算结果与抽样调查结果较为接近;土壤水蚀以微度和轻度侵蚀为主,每年全省约85％的土地处于微度侵蚀(＜1000t/km2),而强度侵蚀(＞5 000 t/km2)面积仅占2％;抽样调查得到的独立工矿用地、果园、旱地和其他土地的侵蚀模数较估算得出的侵蚀模数大,而在草地、其他林地等土地利用类型上抽样调查得到的侵蚀模数却较估算得出的侵蚀模数小,主要原因可能是省域和抽样单元计算地形因子的DEM数据精度不同.总体上,该研究为如何利用抽样调查数据估算全国土壤侵蚀状况提供参考.     

佳芦河流域1988—2013年土壤侵蚀时空变化特征

为了研究陕北风沙区近26年来的土壤侵蚀变化特征,利用中国坡面水蚀预报模型结合GIS和RS技术,定量估算了1988-1996,1997-2004,2005-2013年3个时段陕北佳芦河流域土壤平均侵蚀量,分析了不同植被覆盖条件下和不同土地利用类型下的土壤侵蚀时空变化特征.结果表明:(1)中国坡面水蚀预报模型适用于该地区;(2)土壤侵蚀等级和降雨侵蚀力,地貌和土地利用类型关系密切;(3)将26年划分为3个时段,第1时段1988-1996年、第2时段1997-2004年和第3时段2005-2013年.多年平均降雨侵蚀力分别为923.09,1 010.75,1 551.40 MJ·mm/(hm2·h),对应土壤侵蚀模数分别为4 513,5 855,3 556t/(km2·a).第1时段和第3时段总侵蚀量分别为5.10×106,4.02×106 t,相比减少了21.18％.还林还草工程后,流域内土地利用发生较大变化,耕地所占比重由53.38％减少到25.87％,草地所占比重由38.64％增加到69.64％,不同土地利用类型的水土保持效益从大到小分别是未利用土地,草地,林地和耕地.说明当还林还草工程后,佳芦河流域土壤侵蚀呈现总量减少,强度降低的趋势,表明还林还草工程取得了明显的水土保持效益.     

木论喀斯特森林水土流失规律研究

森林水土流失是森林水文生态效益评价的重要指标。通过坡面径流小区测流法,于2006—2010年连续5a对木论喀斯特森林及灌草坡植被进行水土流失的对比观测研究。结果表明:(1)林地年地表径流量为0.78～2.85mm,年均值为1.77mm,占年均降雨量的0.10%,比灌草坡(5.87mm)减少了69.8%;(2)林地年土壤侵量为9.9～28.5kg/hm2,年均值为17.7kg/hm2,比灌草坡(58.7kg/hm2)减少了69.8%;(3)林地年养分(N,P,K)流失量为0.008～0.028kg/hm2,年均值为0.019kg/hm2,比灌草坡(0.064kg/hm2)减少了70.3%;(4)土壤及养分流失主要集中在5—8月,分别占全年流失总量的76.3%,92.7%,与该区同期降雨量的年内分配相匹配。     

自然降雨条件下红壤坡面有机碳的选择性迁移

依托江西水土保持生态科技园,2015年3月―8月期间,对裸地、草地、果园和湿地松人工林四种类型径流小区自然降雨条件下侵蚀过程中径流泥沙和土壤有机碳的流失特征进行了原位监测。结果表明,监测期间24场降雨下,径流系数和侵蚀模数基本上均随雨型的增大而增加。随着土地利用类型由裸地向果园、草地和林地的转换,减流效益和减沙效益依次增大。径流量和泥沙流失量最主要的影响因素分别是降雨量和径流量。裸地、草地、果园和林地四种类型坡面上,自然降雨下土壤有机碳随泥沙迁移的比例分别为64.67%、47.38%、53.94%和36.03%,碳流失强度分别达到560.3、1.98、122.5和2.66 mg m-2。径流有机碳含量与径流量之间、泥沙含碳量与泥沙量之间均呈负相关关系。裸地、果园、草地和林地四种径流小区泥沙有机碳富集比分别为1.27、1.10、0.80和0.58,即随着土壤侵蚀模数的降低,有机碳富集比也减小。泥沙有机碳富集比均随雨强的增大而减小,有机碳的选择性迁移在低强度降雨条件下表现更为明显。     

基于GIS和RUSLE的高山峡谷区土壤侵蚀研究——以云南省泸水县为例

[目的]研究区域土壤侵蚀,揭示水土流失的空间分异规律,为区域水土保持和生态农业建设提供理论指导依据。[方法]应用GIS和RUSLE模型对云南省泸水县的土壤侵蚀进行研究。RUSLE模型中的因子包括降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长因子、植被覆盖和水土保持措施因子,运用GIS空间分析模块,获取泸水县土壤侵蚀模数空间分布图,根据SL 190-2007的分级标准进行土壤侵蚀强度分级,并分析该区土壤侵蚀强度空间分布格局。[结果](1)从各强度侵蚀面积上看,泸水县2014年土壤侵蚀以微度侵蚀为主,占总面积的86.86%,但从平均土壤侵蚀模数看,土壤侵蚀量为4.24×10~6 t,平均侵蚀模数为1 373.1t/(km~2·a),土壤侵蚀强度属于轻度侵蚀;(2)土壤侵蚀较严重区与未利用地、耕地空间分布基本一致,在坡度25°~50°的范围内,侵蚀面积占总侵蚀面积的75%,并且在该坡度段上的耕地面积占总耕地的63%,剧烈侵蚀集中分布在未利用地上,中度以上剧烈以下强度侵蚀集中分布在该坡度段上的耕地上,说明该坡耕地、未利用地对土壤侵蚀的贡献最大,要加强对未利用地的生态治理。[结论]坡度大,陡坡垦殖和未利用地的不合理利用是该区土壤侵蚀加重的主要原因,坡度在25°以上的地区不适宜耕种,应优化农业产业结构如实施退耕还林还草等措施,才能有效的保持水土。     

基于RUSLE的2010年商南县土壤侵蚀特征分析

[目的]以长江源头陕西省商南县为例,分析县域土壤侵蚀空间分布,为正确认识与防治长江上游水土流失和做好水土保持防治工作提供科学依据。[方法]基于Landsat TM7和ETM+影像,获取商南县2010年土地利用信息,采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)确定方程中各影响因子,对商南县土壤侵蚀现状进行定量评价。[结果]林地是商南县主要土地利用类型,占县域总面积的87.05%,其次是耕地(9.43%)、居民地(2.82%)、水体(0.64%)、未利用地和草地(0.06%)。受坡耕地和低覆盖林草地的影响,商南县2010年土壤侵蚀较严重,平均侵蚀模数4 953.76t/(km2·a)。受侵蚀(轻度以上)面积1 319.3km2,占总面积的57.03%。强度和极强度侵蚀级别面积所占比例为24.10%,其次为轻度侵蚀级别,面积为14.31%,中度和剧烈侵蚀级别面积分别为6.23%,12.39%。剧烈和强度侵蚀主要分布在北部、中部及东南部的山区地段的坡耕地。虽然强度和剧烈侵蚀级别面积比例不是很高,但对该县总侵蚀量的贡献最大,达到52.29%。[结论]不适宜的土地利用是引起严重土壤侵蚀的主要原因;应将县域北部、中部及东南部山区的坡耕地作为防治的重点。     

2000-2018年皖南山区土壤侵蚀时空变化

[目的] 精确评估皖南山区土壤侵蚀量并分析其时空变化特征,为区域水土流失综合治理提供科学依据。[方法] 在GIS技术的支持下,利用研究区日降雨数据,30 m分辨率DEM,土壤数据和土地利用等数据,采用中国土壤流失方程（CSLE）估算皖南山区土壤侵蚀模数,并分析2000,2010和2018年近20 a研究区土壤侵蚀时空变化特征。[结果] 2000—2010年土壤侵蚀模数增加了963.96 t/（km²·a）,土壤侵蚀强度面积向高强度等级转移;2010—2018年土壤侵蚀模数减少了781.22 t/（km²·a）,土壤侵蚀强度面积由高向低转移,总体上土壤侵蚀变化呈先增后减的趋势。皖南山区3期土壤侵蚀空间分布格局基本一致,池州市和铜陵市东南侧以及黄山市周边区域是水土流失重点防治区域。研究区内耕地以微度和轻度侵蚀为主,林地以中度及以下侵蚀为主,2010—2018年耕地和林地中度及以上侵蚀面积减小,水土保持措施成效显著。[结论] 近年来皖南山区土壤侵蚀强度呈先增加后减少的趋势,总体上以轻度侵蚀为主,后续的水土流失治理仍需要加强。     

三峡库区土壤侵蚀经济损失估算

运用环境经济学的理论与方法,计算了三峡库区不同时空,不同土地利用结构下的土壤侵蚀经济损失,并分析了土壤侵蚀经济损失的动态变化规律及其与土地利用结构之间的关系。结果表明:1988,2000和2007年三峡库区土壤侵蚀经济损失总量分别为98.21,99.37和87.99亿元。其中养分经济损失最大,分别占当年库区土壤侵蚀总经济损失的87.44%,88.29%,88.02%。在不同土地利用方式中,耕地经济损失最大;单位面积经济损失以灌草地最大,林地最小。土壤侵蚀经济损失存在空间差异性,云阳县和开县的土壤侵蚀经济损失最大,长寿县最小;单位面积的经济损失以云阳县、武隆县和开县最大,这些区域也是今后土壤侵蚀的重点治理的区域,而夷陵区的单位面积经济损失最小。     

基于中国土壤流失方程模型的区域土壤侵蚀定量评价

[目的]用中国土壤流失方程(CSLE模型)对区域土壤侵蚀定量计算的方法进行初步探索,以期提高土壤侵蚀监测精度,有效、客观地反映水土流失治理效果。[方法]采用CSLE模型、遥感解译与统计分析相结合的方法,对准格尔旗境内的皇甫川流域进行土壤侵蚀定量评价。[结果]研究区2015年侵蚀总量1.38×10~7 t,年均侵蚀模数4 920.23t/(km^2·a)。土壤侵蚀强度以中度为主,轻度和强烈次之。[结论]用CSLE模型进行土壤侵蚀定量分析,综合考虑了降雨、土壤、植被、地形、措施等多项因子,可用于区域土壤侵蚀定量研究。     

基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价

[目的]探究土地类型变化背景下土壤侵蚀和生态承载力的时空演变及相关关系,对提高生态承载力水平、优化土地利用结构和水土保持措施配置具有重要意义。[方法]以江西省宁都县为研究区域,基于自然资源和社会经济数据,运用InVEST模型与空间主成分方法,分析了土壤侵蚀变化对生态承载力的影响。[结果](1)宁都县主要土地利用类型为林地、耕地和草地,9年来土壤侵蚀程度2010年>2015年>2018年,分别为597.42,591.29,583.51 t/(km²·a),侵蚀类型以微度为主,在中部、西北部和东南部等地区,建设用地和耕地土壤侵蚀程度严重。(2)宁都县生态承载力西南低、东北高,9年来生态承载力整体上略有好转;三期土壤侵蚀程度严重的区域,生态承载力水平低。(3) 2010—2018年,宁都县开展规模化整地,使林地、荒地(未利用地)转为园地、耕地,增加了土地覆被度,加之降雨量减小,径流冲刷减弱,侵蚀模数大幅降低,分别减少了178.19,876.32,2 205.07 t/(km²·a),其他土地利用类型侵蚀模数变化较小,总体来看土壤侵蚀模数...     

山东省药乡小流域侵蚀性降雨分布特征

为探究山东省药乡小流域侵蚀性降雨分布特征,本研究选择裸地坡面径流小区为研究对象,利用小区观测法得到的降雨、径流以及泥沙等资料,通过频率分析法拟定研究区侵蚀性降雨标准,并运用数理统计方法从时间、降雨强度、降雨侵蚀力角度分析侵蚀性降雨分布特征.结果表明:1)该研究区侵蚀性降雨标准为降雨量17.3 mm;2)7月份侵蚀性降雨场次、降雨量、径流量和产沙量占侵蚀性降雨比例为42.31％、45.71％、85.78％和97.97％,其他月份侵蚀性降雨分布较少;3)大雨、暴雨以上侵蚀性降雨,高降雨强度型降雨场次分别占相应雨量等级比例为60％和100％,其产沙量所占比例分别为75.07％、100％;4)降雨侵蚀力＞1000MJ·mm/(h·hm2)侵蚀性降雨产沙量占侵蚀性降雨比例为95.26％,其径流深是≤1 000 MJ·mm/(h·hm2)侵蚀性降雨3倍以上.以上研究表明,研究区侵蚀性降雨标准为17.3 mm,其主要分布在中雨以上雨量等级,造成严重土壤侵蚀的侵蚀性降雨多为高降雨强度型降雨或降雨侵蚀力＞1 000 MJ·mm/(h.hm2)的降雨,且其多分布于7月份.本文结果有助于研究区小流域侵蚀性降雨规律分析以及土壤侵蚀规律研究.