基于EI的南方红壤区土壤侵蚀县域差异与趋势分析

提出了土壤侵蚀综合指数(EI值)的新算法,并利用多项式方程模型法确定剧烈侵蚀强度的侵蚀模数中值为18700tkm-2a-1,还确定了各侵蚀等级的权重分值。利用新方法计算了南方红壤区476个县级行政单位(包括市和区,简称县,下同)在1996年和2002年两个年度的土壤侵蚀综合指数,在GIS支持下,分析了EI值的时空变化。从时间上来看,南方红壤全区的EI值从1986年的3.81降低至2002年的3.02,呈递减趋势,说明该时间段红壤区土壤侵蚀面积和强度都在向好的方向发展。从1996年至2002年5年间,红壤区476个县中,EI值增加的有163个,EI值减少的有285个,EI值保持不变的有28个,分别占红壤区总县数的34.2%、59.9%和5.9%。EI值减少的区域,主要分布在江西、福建和浙江3省,而指数增加的区域,主要分布在广东和湖南,特别是广东省,EI值增加的区域面积较大,说明土壤侵蚀较为轻微的广东省,近年来土壤侵蚀有加重的趋势。     

太湖流域片土壤侵蚀现状与变化

为研究近10年来太湖流域片土壤侵蚀情况,借助2次水利部土壤侵蚀调查数据,统计分析太湖流域片土壤侵蚀现状及其面积在空间上的分布,得出2002-2011年间土壤侵蚀的变化趋势,并利用土壤侵蚀综合指数EI,对流域片的土壤侵蚀情况进行定量评价.结果表明:2011年太湖流域片土壤侵蚀总面积为2.3万km2.其中太湖流域侵蚀面积0.1万km2,东南诸河地区侵蚀面积2.2万km2,侵蚀等级均以轻度侵蚀为主;但太湖流域的轻度侵蚀面积所占比例更大,而东南诸河中度侵蚀及其以上的侵蚀等级面积所占比例更大.2002-2011年间,太湖流域片土壤侵蚀面积整体上呈逐步减小的趋势,共减少1.08万km2,年均减少1 201.24 km2;其中,轻度、中度和强烈侵蚀面积减小,而极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积增加.太湖流域地区EI值远小于东南诸河地区EI值(1.65),表明东南诸河土壤侵蚀总体情况更严重.2002-2011年太湖流域片EI值减小,但少数区域EI值增加明显.建议将其列为重点治理区,进行有针对性的治理.     

安徽省岳西县土壤侵蚀时空演变特征及趋势预测

利用ArcView 3.3软件,对岳西县1958年、1983年、1992年的土壤侵蚀动态监测图进行屏幕数字化,得到三期土壤侵蚀强度矢量图;利用2004年TM影像,通过目视解译的方法,得到2004年土壤侵蚀强度矢量图。利用Arc-GIS软件,对不同时段土壤侵蚀图进行叠加分析,研究了不同时段不同土壤侵蚀强度面积数量的相互转化及土壤侵蚀程度的变化;运用马尔柯夫模型,预测岳西县土壤侵蚀动态演变趋势。主要结论如下:(1)岳西县土壤侵蚀状况1958-2004年经历了急剧恶化到逐渐恢复的过程。1958-1983年土壤侵蚀不断加剧;1983-1992年土壤侵蚀逐渐恢复;1992-2004年土壤侵蚀进入全面恢复期。(2)相邻时段的土壤侵蚀图叠加结果分析表明,不同时期土壤侵蚀各等级是相互转化的。(3)1958-2004年岳西县土壤侵蚀程度无变化的面积经历了先下降后上升的过程,土壤侵蚀程度等级增加的面积先显著扩大再逐步下降,而土壤侵蚀程度等级下降的面积先减少后增加。(4)马尔柯夫模型预测结果表明,到2016年微度侵蚀土壤面积增加到64 221hm2,中度侵蚀类型面积明显下降;强烈侵蚀与极强烈侵蚀土壤在局部地区有所增加,但这种变化不明显。堆积类型面积呈显著下降趋势,水域面积有所减少。从总体趋势看土壤侵蚀状况向良性循环方向发展。     

辽宁省降雨侵蚀力计算方法及空间分布特征研究

降雨侵蚀力因子估算结果会直接影响土壤侵蚀模型预报精度。采用EI3 0经典算法与章文波日雨量模型分别计算降雨侵蚀力并进行比较,发现日雨量模型适用于辽宁省降雨侵蚀力计算。采用辽宁省及周边省份共39个气象站1961—2015年日降雨资料,计算得到辽宁省降雨侵蚀力均值为3 316.02 MJ·mm/(hm~2·h·a),空间分布上呈由东向西、从南到北逐渐减小的趋势,降雨侵蚀力最小值出现在朝阳市建平县,最大值出现在丹东市宽甸县。     

基于栅格数据结构分析的土壤侵蚀强度判别方法研究及应用

在利用GIS和RS技术进行区域土壤侵蚀调查时,可以采用栅格数据结构来判别,文章运用实例分析了基于栅格数据结构进行侵蚀强度判别的有关技术和方法,包括侵蚀因子值的提取以及侵蚀强度判别的方法等。结果认为基于栅格数据结构的判别方法能够精细地反映土壤侵蚀在微小领域上的差异。从动态监测和趋势预测角度分析,采用栅格数据结构的判别方法更方便、更有利于快速提取侵蚀因子和进行土壤侵蚀动态分析和预报。     

土壤侵蚀对坡耕地土壤水分及入渗特性影响

土壤水分对雨养农业坡耕地具有重要的意义,利用铲土侵蚀模拟试验小区,对不同侵蚀程度坡耕地的土壤水分特征曲线、土壤入渗、土壤水库特征及抗旱性能进行了研究。结果表明：（1）土壤侵蚀程度加剧可以使相同吸力下土壤的容积含水量降低,不利于坡耕地土壤的水分贮存,使坡耕地土壤抗旱性能降低。紫色土坡耕地土壤入渗速率随着土壤侵蚀程度加剧,0～10 cm层土壤入渗速率逐渐降低,同时随着土壤侵蚀程度加剧,不同垂直深度上各个土层土壤入渗速率差异逐渐减小。（2）不同侵蚀程度坡耕地土壤水库特征差异显著,紫色土坡耕地土壤总库容随着土壤侵蚀程度加剧先呈现上升趋势,土壤总库容的大小表现为S-10（422.7 t?hm-2）>S-5（413.1 t?hm-2）>S-15（408.2 t?hm-2）>S-0（404.9 t?hm-2）>S-20（403.5 t?hm-2）。随着侵蚀程度加剧紫色土坡耕地土壤水库无效水分有着不同程度的增加,土壤侵蚀可以减小水库持水效率,但侵蚀程度对水库持水效率影响不大。（3）不同侵蚀坡耕地0～40 cm层土壤的各贮水特征之间差异不大,同一土层深度不同侵蚀程度坡耕地最大吸持贮水量占饱和贮水量的75 %左右。随侵蚀程度加剧坡耕地土壤抗旱性变差,相同吸力下,不同侵蚀程度坡耕地耕层土壤累计损失水百分率随侵蚀程度加剧呈现不同程度的增加。研究结果可为地块尺度上紫色土坡耕地土壤水分和抗旱性能调控提供技术参数。     

基于CSLE-TLSD耦合模型的近40年洞庭湖流域土壤侵蚀时空分异及归因分析

为了精确模拟洞庭湖流域土壤侵蚀动态过程并定量评估其影响因素贡献,在中国水土流失方程(CSLE)的基础上耦合泥沙输送限制模型(TLSD),实现对土壤分离-搬运-沉积全动态过程分析。在此基础上,采用趋势分析和地理探测器方法探究洞庭湖流域1980-2020年土壤侵蚀时空分异特征与影响机制。结果表明:(1)CSLE-TLSD耦合模型在各水文站的年输沙量模拟值和实测值拟合结果较好(R²=0.56);(2)1980-2020年洞庭湖流域年均土壤侵蚀模数为5.09 t/(hm²·a),侵蚀模数和面积在整体上均呈下降趋势,其中侵蚀显著改善区域占流域总面积的22.60%,而显著加剧区域仅占2.69%;(3)年侵蚀总量以2005年为突变点,呈现出先下降后上升的趋势;(4)2005年前后导致土壤侵蚀变化的主导因子从地类变化转变为年降雨量变化。综上,洞庭湖流域土壤侵蚀总体呈现侵蚀面积收缩、局地恶化的趋势,其中极端降雨事件和经果林开发是侵蚀加剧的主要原因。     

基于矢量和栅格数据结构的土壤侵蚀强度判别方法研究

在利用RS & GIS(Remote Sensing and Geographic Information System,遥感和地理信息系统)技术,进行区域土壤侵蚀调查和编制土壤侵蚀图时,可以采用矢量和栅格两种数据结构.分析了基于矢量和栅格两种数据结构进行侵蚀强度判别时的有关技术和方法,包括侵蚀图斑的确定、侵蚀因子值的提取以及侵蚀强度判别的方法等,并举例分析了两种方法在反映区域土壤侵蚀强度分布上的差异.结果认为这两种方法均可应用于土壤侵蚀强度判别,但基于栅格数据结构的判别方法能够更精细地反映土壤侵蚀在微域上的差异,而基于矢量数据结构的判别方法更能够反映不同强度等级侵蚀的总体分布.从动态监测和趋势预测角度分析,采用栅格数据结构的判别方法更方便、更有利于快速提取侵蚀因子和进行土壤侵蚀动态分析和预报.     

基于日降雨数据的辽宁省降雨侵蚀力初步分析

为了对降雨引起的土壤侵蚀力的潜在能力进行评估,在收集整理了辽宁省及周边22个气象台1965—2016年的逐日降雨量数据的基础之上,通过构建日降雨侵蚀力模型对研究区域的多年降雨侵蚀力进行计算和分析,并初步探讨了降雨侵蚀力在时空上的分布变化规律。研究表明:辽宁省降雨侵蚀力在空间上整体表现出由东南向西北方向逐级递减的趋势;降雨量与降雨侵蚀力的分布特征表现出明显一致性,且在年际变化上均呈现出不明显的上升趋势;年内降雨侵蚀力主要集中于每年的6~9月,并占全年的78.51%。研究成果可为辽宁省水土流失的准确预测并采取有效的关键性水土保持治理措施提供一定的参考依据和数据支撑。     

基于地形梯度的典型退耕区土壤侵蚀时空分异特征研究

[目的]研究典型退耕区退耕前后地形分异条件下的土壤侵蚀时空动态变化特征,为巩固退耕还林(草)成果提供科学支撑。[方法]采用RUSLE模型定量分析了延安市1989—2019年土壤侵蚀强度时空演变特征,结合地形因子探究了土壤侵蚀在各高程、坡度上的分异规律,通过LMDI模型了解影响土壤侵蚀模数变化的降雨因子、植被因子与水土保持因子,并分析了其贡献值,利用CA-Markov模型预测了延安市2029年土壤侵蚀状况。[结果]1989年、1999年、2009年、2019年延安市平均土壤侵蚀模数分别为12 554.80 t/(km²·a),8 237.17 t/(km²·a),5 936.57 t/(km²·a),4 473.02 t/(km²·a),侵蚀类型整体以微度侵蚀为主,在空间上呈现北高南低的分异特征;侵蚀强度总体随高程的升高而降低,但在五级高程上侵蚀加剧;侵蚀强度与坡度存在一致性,坡度增加,侵蚀加剧;近年来,植被因子和水土保持因子对土壤侵蚀的抑制作用增加;2029年延安市土壤侵蚀状况总体好转。[结论]延安...     

基于景观破碎化的三峡库区（重庆）土壤侵蚀评价

以三峡库区重庆段为研究区域,以景观生态学原理为基础,将地理信息系统技术与传统的数量生态学方法(双向指标种分析与除趋势典范对应分析)相结合,对研究区的土壤侵蚀组成、强度、空间格局进行分析;对22个区县进行土地利用景观破碎化分类;对土壤侵蚀与土地利用景观破碎化的内在联系进行了评价。主要结果如下:(1)三峡库区(重庆)以微度侵蚀和中度侵蚀为主;耕地上的土壤侵蚀强度最高,林地、水体和未利用地上侵蚀强度较低;研究区下游和近中游地区土壤侵蚀明显高于上游地区。(2)根据其空间位置,22个区县从东往西划分为农草破碎区、林地破碎区和建水破碎区3个土地利用景观高破碎区域,且土壤侵蚀等级从东向西依次减弱。(3)较强的土壤侵蚀等级能够增加土地利用景观破碎化,但是其加剧土地利用景观破碎化的强度同土壤侵蚀等级呈相反趋势(如:强度侵蚀最高,极强度侵蚀其次,剧烈侵蚀低于前两者)。     

汾河源头地区土壤侵蚀时空变化及其空间自相关分析

[目的]汾河源头地区是山西省重要的水源涵养地和供水区,土壤流失严重。研究该区域土壤侵蚀时空变化的目的在于为该流域的水土保持工作提出科学依据。[方法]采用2004和2009年9月的SPOT影像作为数据源,将GIS和USLE结合对汾河源头地区土壤侵蚀的时空变化进行研究,并借助GeoDa软件分析了研究区2009年土壤侵蚀的空间自相关性。[结果](1)从时间变化来看,2009年汾河源头地区土壤侵蚀模数较2004年有所增加,中度以上侵蚀的面积占总侵蚀面积的比例也相应增大,且以极强度侵蚀和剧烈侵蚀增加为主;(2)从空间上看,土壤侵蚀程度高的区域分布在流域的东南部,土壤侵蚀程度低的区域分布在流域的西北部;(3)降雨和植被覆盖是影响汾河源头地区土壤侵蚀的2个主要因子;(4)除了微度侵蚀和剧烈侵蚀外,其他侵蚀强度类型向更高程度的侵蚀强度类型转移的面积都远大于向低程度的侵蚀强度类型转移的面积;(5)空间自相关分析表明,研究区土壤侵蚀存在一定的正相关和空间集聚,主要表现为高值与高值集聚,低值与低值集聚。[结论]研究区内土壤侵蚀现象不断加剧,应加强土壤侵蚀治理力度。     

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.     

土壤侵蚀信息熵:单元地表可蚀性的综合度量指标

提出了土壤侵蚀信息熵 (侵蚀熵 )的概念 ,并以公式 H=- cΣni=1 ωiaijlog(ωiaij)来表达。当把侵蚀过程的影响因子分为外部的降雨因子和内部的下垫面因子时 ,侵蚀熵在本质上反映的是土壤侵蚀下垫面可侵蚀性的综合信息。侵蚀熵模型可用于土壤侵蚀过程的空间数字模拟 ,预测水土保持措施的客观效果。侵蚀熵模型与降雨侵蚀力 R(R=EI30 )的乘积γHR(γ为因次换算系数 ) ,可真实描述地表土壤侵蚀量及其空间分布     

东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特征与多营力复合侵蚀的研究重点

[目的]分析东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特征,为该区复合土壤侵蚀研究及其有效防治提供重要科学依据。[方法]基于大量野外调查和理论研究以及文献资料,概述了复合土壤侵蚀的研究现状,分析了东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特征。[结果]东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特点主要为:多营力复合侵蚀的季节更替和空间叠加作用,农田沟蚀严重,坡面汇流引起的土壤侵蚀更加突出,雨滴打击作用和壤中流形成是坡面土壤侵蚀的主要驱动力。当前复合土壤侵蚀研究的主要内容为:冻融作用对风蚀和水蚀的影响,风水复合侵蚀,东北黑土区多外营力复合侵蚀研究。[结论]复合土壤侵蚀的研究重点为:①多种外营力相互作用的坡面复合侵蚀过程机制;②冻融作用对土壤抗侵蚀能力的影响机制;③量化冻融作用、融雪、降雨径流和风力侵蚀对坡面侵蚀和沟蚀的贡献;④多外营力作用的流域尺度泥沙来源诊断;⑤复合土壤侵蚀预报模型研发;⑥复合土壤侵蚀防治措施的有效性评价;⑦东北黑土区复合土壤侵蚀防治分区。     

基于USLE模型的重庆生态涵养发展区土壤侵蚀量估算

利用USLE模型估算渝东北生态涵养发展区土壤侵蚀量,并对研究区土壤侵蚀强度进行分级,以此为基础进一步分析不同降雨侵蚀力、坡度、土壤类型下的土壤侵蚀强度分布特征。结果表明:本研究区土壤侵蚀量大致呈东北向西南递减的趋势,东部山地土壤受侵蚀最严重,西部山间丘陵地带土壤侵蚀量相对较小,研究区平均土壤侵蚀模数为30.15t/(hm~2·a),土壤侵蚀量为10 220.85万t/a。研究区各区县土壤侵蚀分布情况可划分为三类:(1)重点预防保护区。土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主,林草覆盖度较高,但有水土流失加剧的危险,代表区县是忠县、梁平、垫江;(2)重点监督区。土壤侵蚀以中度和强度侵蚀为主,土壤侵蚀相对严重,代表区县为云阳、万州、巫山、奉节、丰都;(3)重点治理区。土壤侵蚀以极强度和剧烈侵蚀为主,土壤侵蚀最严重,代表区县为巫溪、开县、城口。降雨侵蚀力为3 000~4 000(MJ·mm)/(hm~2·h·a),坡度在25°以上,土壤为石灰土、紫色土或黄褐土的地区,土壤侵蚀以强度、极强度和剧烈侵蚀为主,是水土流失治理的重点。     

黄土高原公路弃土场侵蚀规律及其模拟研究

公路弃土场是道路侵蚀的重要单元之一,对其土壤侵蚀机理的研究与模拟是完善道路侵蚀模型、准确预测流域产沙量的基础。通过不同雨强(0.6~2.79 mm/min)的人工降雨实验对不同坡度(19.4%~78.1%)的弃土场坡面及坡度为30.6%的弃土场施工道路的土壤侵蚀规律进行了研究,并提出了弃土场土壤侵蚀预报方法。结果表明:弃土场土壤侵蚀速率与雨强呈较好的幂函数关系;小雨强下容重与侵蚀速率呈正相关,大雨强下容重与侵蚀速率呈负相关;弃土场坡面侵蚀量与坡度呈正相关,但侵蚀量随坡度的变化趋势与陡坡耕地有较大差异;使用EI30、容重及坡度等因子可以较好地预测弃土场土壤侵蚀量。     

基于RUSLE模型的秦岭—大巴山地土壤侵蚀时空特征分析

[目的]秦岭—大巴山地(秦巴山地)是我国重要的南北地理—生态过渡带主体,对秦巴山地的土壤侵蚀研究将有助于该区域的生态保护和水土资源管理。[方法]基于RUSLE模型计算秦巴山地的土壤侵蚀模数,并量化分析了该区域的土壤侵蚀的时空分布格局。[结果](1)2000—2020年秦巴山地的微度侵蚀面积呈上升趋势,轻度侵蚀及其以上等级的土壤侵蚀面积均呈下降趋势;从空间来看,秦巴山地东北和西南部的土壤侵蚀等级较高,中间较低;(2)秦巴山地的土壤侵蚀相对集中在500～1 500 m、坡度15°～25°区域内;(3)秦巴山地发生土壤侵蚀最主要的土地利用类型为林地,耕地、林地的微度侵蚀以及草地的微度、剧烈侵蚀面积呈上升趋势;(4)秦巴山地土壤侵蚀主要分布在陕西、四川和甘肃,且甘肃和四川的剧烈侵蚀呈上升趋势。[结论] 2000—2020年秦巴山地的侵蚀面积和强度呈“双下降”的态势,其整体侵蚀状况好转,但侵蚀分布存在明显空间差异。     

南汀河流域土壤侵蚀的时空分异

[目的]分析南汀河流域坡面土壤侵蚀的时空分异特征,为流域水土保持和边疆生态环境建设提供科学参考。[方法]基于通用土壤流失方程(USLE),运用RS和GIS技术计算南汀河流域1990,2000及2010年3个时段的土壤侵蚀模数。[结果]3个时段内研究区侵蚀模数呈现先升后降的趋势,年均侵蚀模数从24.75t/(hm2·a)升到30.05t/(hm2·a),然后降为25.87t/(hm2·a)。3个时段内,流域内强烈侵蚀及其以上的侵蚀面积仅占总侵蚀面积的19.94%,但对流域总侵蚀量的贡献高达73.56%。1990—2000年,强烈及强烈以下侵蚀面积减少了1 059.85km2,强烈侵蚀以上的侵蚀面积则增加了112.29km2;2000—2010年,微度侵蚀面积有小幅增加,其余侵蚀等级的侵蚀面积都有所下降。当坡度小于20°时,侵蚀模数随着坡度的增加而增加,坡度超过20°后,侵蚀模数有降低的趋势;从海拔上看,高侵蚀模数区域主要位于海拔500~2 000m范围。[结论]流域内的土壤侵蚀治理已初见成效,但在局部地区,土壤侵蚀仍有加剧现象。     

黑土坡耕地土壤侵蚀对土壤性状的影响

黑土作为东北地区主要的耕作土壤,其结构性状对土地生产力影响极大。土壤侵蚀使肥沃的黑土层减薄,土壤理化性状不同程度地受到破坏和影响。根据黑土侵蚀现状,对不同侵蚀程度黑土坡耕地的养分状况、土壤田间持水量和渗透速度、抗蚀抗冲性能指标的测定分析发现,黑土侵蚀程度由轻度到重度,土壤有机质等养分含量越来越低;土壤蓄渗水能力逐渐减小;土壤抗蚀抗冲性能亦逐渐降低。黑土坡耕地土壤侵蚀程度的加剧,使得土壤有机质含量减少,保肥供肥能力降低,土壤黏度加重,结构变劣,保水能力减弱,影响农作物的生长发育,势必对我国东北黑土区商品粮基地的重要地位构成严重威胁。