基于GIS与RUSLE模型的喀斯特地区土壤侵蚀研究——以贵州省为例

[目的]对贵州省土壤侵蚀进行快速定量研究,为土壤侵蚀治理工作和土地利用决策提供科学依据。[方法]在GIS技术的支持下,利用日降雨量、土壤类型、土地利用、DEM,MODIS-NDVI等数据,结合RUSLE模型估算研究区土壤侵蚀量。[结果]研究区的2010年年均土壤侵蚀模数为880.81t/(km~2·a),属轻度侵蚀。大部分区域主要以小于500t/(km~2·a)的微度侵蚀为主,占研究区总面积的59.60%。土壤侵蚀面积(轻度侵蚀以上)达71 164.14km~2,占总面积的40.40%。强度以上土壤侵蚀面积达10 431.60km~2,占总面积的5.91%,主要分布在研究区西北部和东北部,以及北部大楼山、武陵山、东南部苗岭以及西部乌蒙山等地势较高以及中东部乌江,西南部北盘江等河流流域。[结论]林地、耕地和草地以及海拔在600~1 600m之间的区域是今后水土流失防治的重点区域。     

依据水土流失分布特点制定防治对策

辽宁省现有土壤侵蚀面积46 341.3 km2,占全省土地总面积的31.7%。其中:水力侵蚀为40 429.1km2,风力侵蚀3 318 km2,人为侵蚀2 593.3 km2。全省年土壤侵蚀总量为1.31亿t,水土流失区平均土壤侵蚀模数为2 834 t/(km2.a)。地域分布主要在辽西4市及辽东32个县(市、区)。地类分布:林草地中共有水土流失面积2 551.3 km2,占全省总侵蚀面积的55%。旱作坡耕地侵蚀面积18 131.3 km2,占全省侵蚀总面积的39.1%,主要发生在3°~5°坡耕地上,占耕地侵蚀面积的71.8%。防治对策:认清形势,继续加大治理力度,改善林草地环境质量,发挥植被防御功能;加强坡耕地治理,改变小地形及退耕还林;沟壑治理必须防御性治理与开发性治理相结合。建立监测预警机制,控制水土流失。     

沂蒙山区土壤侵蚀强度的垂直动态变化研究

以具北方土石山区的典型特征的沂蒙山区为研究区,以TM影像和地形图为源数据,借助GIS和RS技术,根据全国土壤侵蚀分类分级标准,获取1986和2004年2期土壤侵蚀强度数据,在垂直分布上分析了土壤侵蚀强度等级间转化的分布特征。结果表明,1986—2004年期间,土壤侵蚀强度转化以向微度和相邻级别转化为主;土壤侵蚀强度加剧的面积为810.7km2,占总面积7.15%,侵蚀强度减缓的面积为1913.8km2,占总面积16.88%,在海拔150～400m间土壤侵蚀加剧和减缓的面积分别占其总变化面积的81.51%和73.43%。各等级土壤侵蚀强度面积随高程均呈现先增大后减小趋势,且其峰值出现的高程随着侵蚀强度级别的增加而升高。微度、轻度和中度等级发生变化的高程范围随着转向侵蚀级别的增大呈升高趋势;强度、极强度和剧烈转向微度等级的高程范围位置相对较低,极强度和剧烈等级转向轻度和中度侵蚀的高程范围位置相对较高。     

江淮丘陵区土壤侵蚀分布与环境因子的关系

[目的]掌握江淮丘陵区土壤侵蚀分布及其与土地利用类型、坡度、植被、土壤类型等环境因子的关系,为确定水土保持重点区域,开展水土保持规划、制定有针对性的水土流失防治措施提供依据。[方法]以淮河流域江淮丘陵区为研究区,以2015年15m分辨率的Landsat 8影像为基础信息源,基于"3S"技术平台,采用综合评判法和实地调查验证相结合的研究方法,开展土壤侵蚀空间分布及其与土地利用类型、植被、坡度、土壤类型等环境因子关系的研究。[结果](1)江淮丘陵区水土流失面积为1 409.60km2,约占总面积的10.20%,侵蚀强度以轻度侵蚀为主,局部以中度侵蚀为主。(2)不同土地利用类型下,土壤侵蚀主要发生在下垫面起伏度较大、条件较为恶劣的坡耕地,以及坡度相对较大、植被盖度较差的林地和荒草坡中;不同坡度下,主要发生在5°~15°的山区与平原的交界带;不同植被覆盖度下,主要发生在45%~75%的地区;不同土壤类型下,主要发生在暗色土、水稻土以及黄棕壤等土壤类型中。[结论]土地利用类型、坡度、植被、土壤类型等环境因子与淮河流域江淮丘陵区土壤侵蚀分布关系紧密,坡耕地、坡度起伏较大、植被覆盖较低、土壤抗蚀性较差等下垫面更容易发生土壤侵蚀。     

陕北典型流域退耕后土壤侵蚀及空间分布初步调查研究

黄土丘陵沟壑区水土流失非常严重.近年来退耕还林政策的实施对土壤侵蚀及水土流失有根本的影响.为了解该区水土流失情况,以陕北安塞县马家沟流域为例,以2008年土地利用实地调查及数据为基础,采用水利部颁<土壤侵蚀分类分级标准>(SL190-96),计算流域土壤侵蚀模数并分析其空间分布.研究结果表明:在2008年土地利用和土地覆被条件下,马家沟流域土壤侵蚀模数估箅值为5 700 t/(km2·a).各侵蚀级别面积占流域分布比例呈正态分布,中度侵蚀级别占流域面积的53.65%,然后是强度、轻度级别,为17.23%、14.64%,极强度、微度和剧烈侵蚀面积较少,为9.2%、4.16%和1.12%.流域上、中、下游侵蚀级别的分布格局受流域地形地貌特征影响很大.上中游各侵蚀级别分布格局与全流域非常相似.下游则呈现微度、强度侵蚀集中,轻度、剧烈侵蚀较少的格局.     

退耕还林(草)以来陕北白于山区植被覆盖与土壤侵蚀强度变化

为了研究白于山区土壤侵蚀特征,基于MODIS-NDVI和Landsat影像、DEM和土地利用数据,分析了白于山区2000—2018年植被盖度时空变化规律,并结合坡度和土地利用资料评估了退耕还林(草)工程以来的土壤侵蚀强度变化状况。结果表明:(1)白于山区植被覆盖呈显著增加趋势,年均NDVI增幅为0.065/10 a(p0.01);(2)白于山区NDVI具有明显的空间分异性,高植被覆盖区主要集中在吴起县,低植被覆盖区主要集中在定边县西部和靖边县中部;受到地形因子的影响,NDVI分别在海拔1 250～1 400 m,坡度50°～56°范围内达到最大值,且阴坡植被覆盖大于阳坡;(3)白于山区植被盖度整体呈显著增加趋势,植被退化面积与恢复面积分别占研究区面积的3.18%,64.20%;(4)白于山区轻度侵蚀和中度侵蚀的面积减少,但强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积增加;(5)土壤侵蚀强度减弱的面积占总面积的51.30%,主要集中在吴起县,农耕地面积的减少是土壤侵蚀改善的主要原因。     

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。     

京津水源区小流域土壤侵蚀及其空间分异

针对京津水源区生态环境脆弱,水土流失空间分异大,突发性强等问题,选择河北省滦平县西北沟小流域为研究对象,利用气候、土壤、地形、土地利用及植被盖度等数据,运用GIS和RUSLE的方法对小流域土壤侵蚀强度及其空间分异特征进行了研究。结果表明,流域多年平均侵蚀模数为3 816.835t/(km2.a),属中度侵蚀;潜在侵蚀模数为31 583.150t/(km2.a),是现实侵蚀模数的8.28倍;不同土地利用方式中,零星分布的大坡度坡耕地侵蚀强度最大,其次为高度风化,坡度较大的退化荒草地,退化荒草地面积占流域总面积的59.38%,侵蚀量占总量的88.48%,是最主要的泥沙来源地;不同坡度土壤侵蚀强度随坡度加大而显著增加,流域坡度>25°的面积约占流域总面积的1/3,侵蚀量约占2/3;不同坡向的土壤侵蚀空间分异也十分明显,表现为正阳坡>半阳坡>半阴坡>正阴坡>平地。     

基于RS/GIS的布哈河流域土壤侵蚀现状研究

利用遥感和GIS的方法获得了流域内年降水量、年均气温、地形、土壤类型和土地覆被类型等5种评价因子数据,在GIS中通过建模及空间分析,获得了布哈河流域土壤侵蚀强度等级类型及空间分布信息。结果表明,研究区土壤侵蚀总面积是14 337km2,其中轻度侵蚀和中度侵蚀面积居多,分别占土壤侵蚀总面积的54.88%和20.51%;剧烈侵蚀面积占土壤侵蚀总面积的0.63%。     

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CSLE模型的天山北坡西白杨沟流域土壤侵蚀定量评价

[目的]定量评价天山北坡西白杨沟流域水土流失土壤侵蚀状况,分析其分布特征,为区域水土保持以及生态环境建设提供科学依据。[方法]以新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县西白杨沟流域为研究区,采用样地调查与地理信息系统(GIS)、遥感(RS)技术相结合方法和CSLE模型,对西白杨沟流域进行土壤水力侵蚀评价及侵蚀强度空间分布分析。[结果]天山北坡西白杨沟流域平均土壤侵蚀模数748.91 t/(km~2·a)。地形对土壤侵蚀强度影响明显,在坡度20°～40°区域,土壤侵蚀模数最高,为1 127.22～1 229.62 t/(km~2·a)。缓坡(20°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈正效应,而在陡坡(40°～70°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈负效应。土壤侵蚀主要发生在南坡、东南坡和东坡;不同土地利用方式对土壤水力侵蚀程度影响不同,表现为:呈灌木林地[1 709.80 t/(km~2·a)]有林地[1 389.40 t/(km~2·a)]天然牧草地[605.20 t/(km~2·a)]人工牧草地[334.71 t/(km~2·a)]水浇地[113.69 t/(km~2·a)]的趋势。[结论]土壤侵蚀强度总体以微度和轻度为主,强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀主要分布在流域的中下游和下游;天山北坡西白杨沟流域侵蚀强度的空间分布与地形、土地利用、土壤性质联系紧密。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

应用遥感技术对中国亚热带地区坡地利用及土壤侵蚀的研究

This paper introduces briefly two remote sensing case studies on land use in the subtropic region of China. One is on slope land use in the Yangtze River Three Gorges area. This is a large area of 60497 km². First of all, geometric correction and supervised classification were conducted for ten scenes of Landsat-5 TM or MSS images. The resolution of the processed images is 50 m × 50 m on ground. By the classification the land use/cover categories in this area were discriminated. Then the croplands including rice fields and upland fields were extracted from the land use/cover maps. Simultaneously the slope grade maps were prepared based on the topographic maps. Overlaying the slope grade maps and the cropland maps, the area and percentage of the croplands in different slope grades were determined. This case study indicated that 71.5% of the uplands was situated on the slope above 150 and 25% on the slope above 250 in this area. It is dangerous, and urgent cultivation or engineering measures should be taken. Another case study is on soil erosion in Linshan County of Guangxi Province. Airphoto interpretation and supervised classification of a Landsat TM image were carried out for discriminating land cover/use categories in an area of 3 557.8 km². And the soil erosion intensity grades were determined according to the land cover/use maps and slope maps. It wad discovered that the land suffering soil erosion accounted for 2404.0 km², 67.6% of the total area of the county. Necessary measures to control soil erosion should be taken also.     

基于转移矩阵的准格尔旗土地利用变化分析

[目的]土地利用是影响水土流失变化的重要因子,通过分析准格尔旗土地利用类型动态变化情况,掌握该区各土地利用类型变化去向,为分析该区水土流失状况提供依据。[方法]采用土地利用转移矩阵方法研究准格尔旗土地利用变化特征。[结果]2014—2016年,准格尔旗各土地利用类型变化不显著,表现为林地、草地、水域及水利设施用地占地面积分别减少16.02,12.66和2.48km^2,居民点及工矿交通用地、其他土地、耕地的占地面积分别增加18.63,10.53和1.72km^2;该区水土流失面积增加70.8km^2。[结论]准格尔旗减少的林地和草地主要转变为居民点及工矿交通用地和其他土地。结合水土流失数据分析表明,该区域水土流失面积的增加与林地和草地面积减少,以及林地和草地植被覆盖度的变化有关。     

基于RS和GIS的陕北黄土高原退耕还林区土壤侵蚀定量评价

[目的]分析陕北黄土高原退耕还林区2000,2007和2012年土壤侵蚀量时空变化特征,为该地区开展退耕还林(还草)工程提供参考。[方法]在GIS和RS的技术支持下,以陕北黄土高原退耕还林区为研究区域,应用美国通用土壤流失预报方程(RUSLE模型)为评价模型,利用ArcGIS 9.2的栅格数据空间分析功能,对研究区域2000,2007和2012年土壤侵蚀强度进行了估算,在此基础上分析了其时空变化特征。[结果]陕北黄土高原退耕还林区2000—2012年土壤侵蚀量呈下降趋势,2012年较2000年下降了1 162t/(km2·a);以子长县为例,2000年土壤侵蚀模数在2 500t/(km2·a)以下的面积仅占区域总面积的0.1%,2012年上升为55.2%;2000年研究区主要土壤侵蚀强度为中度侵蚀,2012年为轻度侵蚀,变化剧烈的区域主要集中在黄土高原丘陵沟壑区的子长、安塞、志丹等县。[结论]植被覆盖因子是影响区域内土壤侵蚀的最主要因素,由此可见大力开展退耕还林(还草)工程可以有效抑制区域内土壤侵蚀状况。     

十大孔兑流域水土流失分布特征及防治对策

[目的] 通过分析十大孔兑水土流失面积、强度及水土流失动态变化,为流域综合治理提供参考依据。[方法] 基于全国土壤侵蚀遥感调查结果和全国水土流失动态监测成果,对比分析流域水土流失及其分布、动态变化。[结果] 十大孔兑流域植被面积占流域面积的63.97%,以中低覆盖和低覆盖为主,分别占植被覆盖面积的48.85%和36.54%。2021年水土流失面积为4374.98 km²,占流域面积的40.63%;与2020年、1999年和1985年相比,2021年水土流失分别减少46.32,3 664.50,4 958.03 km²,水土流失主要分布在草地、林地、耕地和其他土地4个地类上,占水土流失总面积的96.69%。[结论] 十大孔兑依然是黄河流域水土流失治理的难点地区,高强度侵蚀减少与年度监测成果未考虑沟道侵蚀有关;该区应坚持以“以沙棘种植为主的植被建设,以淤地坝建设为重点的工程布局,以锁边固沙为前提的治沙方针,大力推进拦沙换水试点工程”的流域综合治理策略。     

1999-2018年黄河源区水土流失动态变化

[目的] 研究1999—2018年黄河源区土壤侵蚀强度等级变化及空间分布情况，为该区生态环境建设和水土流失治理提供数据支撑。[方法] 利用1999，2011，2018年水土流失动态监测成果，开展黄河源区水土流失动态变化分析。[结果] 黄河源区水土流失面积表现为先增加后减少，与1999年相比，2011年水土流失面积增加1.89×10⁴ km²，增幅126%，2018年水土流失面积增加1.01×10⁴ km²，增幅67.33%。从空间数据来看，与1999年相比，77.97%的区域土壤侵蚀强度等级未发生变化，19.33%的区域土壤侵蚀强度等级降低，2.7%的区域土壤侵蚀强度等级增加。[结论] 水土流失面积增加主要与区域暖干化和人类活动引起的草场退化有关。应实施一批重大生态保护修复和建设工作，提升草场质量，改善区域生态环境。     

黑龙江省拜泉县水土保持新进展与效益评价

[目的]对黑龙江省拜泉县近年来的水土保持工程保土效益定量进行评价,为进一步的水土保持规划和生态环境建设提供科学参考。[方法]通过对拜泉县2008—2015年水土保持工程实施情况的调查分析,利用遥感影像解译土地利用,采用土壤侵蚀模型计算工程实施前后的土壤流失量评价拜泉县水土保持工程保土效益。[结果]2011—2015年该县土地利用变化不大,总体由耕地向居民点及工矿交通用地和林地流转,水土流失总面积减少193.8km^2,生态环境有所好转。2008—2015年,新增实施水土保持措施总面积103.49km^2,通过实施梯田、地埂植物带和改垄措施,共计保土507 338.86t,其中2008—2010年占总保土量的3.80%,2011—2015年保土量逐年递增,2015年占总保土量的34.04%。所有年份合计,梯田的保土量最多,占总保土量的40.21%,其次为改垄和地埂,分别为37.23%和22.56%。[结论]拜泉县水土流失综合防治工程效益显著,为进一步提高水土保持效益,应优化水土保持措施的分布,扩大梯田和地埂面积。