基于USLE的广东省山区土壤侵蚀量估算及特征分析

基于通用土壤流失方程(universal soil loss equation,USLE)、遥感和ArcGIS空间分析技术,通过合理选择USLE模型中各土壤侵蚀因子的计算方法,对广东省山区土壤侵蚀量进行了估算,并对山区土壤侵蚀随土地利用类型、土壤类型、坡度及海拔高度的分布特征进行了分析。结果表明,广东省山区2000年土壤侵蚀总量为1.23×10⁸ t,年均侵蚀模数为1 080t/(km²·a),侵蚀强度为轻度。不同土地利用类型中,旱地的侵蚀强度最高,达2 055t/(km²·a),林地和草地的侵蚀模数较小,分别为908和932t/(km²·a)。不同坡度等级的土壤侵蚀特征表现为坡度越陡,侵蚀强度越大。不同海拔高度的侵蚀特征表现为在0~1 600m高度,侵蚀强度随海拔高度的升高而增大;海拔高于1 600m时,侵蚀强度随海拔高度的升高而下降。     

基于GIS与RUSLE的榆林市土壤侵蚀空间分布研究

利用3S技术,采用美国通用的水土流失方程(RUSLE),对榆林市2001和2010年的土壤侵蚀状况及其空间分布特征进行了计算分析。结果表明,榆林市2001年平均土壤侵蚀模数为4411 t/(km²·a),年均侵蚀总量为1.93×10⁸t;2010年的平均土壤侵蚀模数为6237 t/(km²·a),年均侵蚀总量为2.72×10⁸t。2001-2010年榆林市各区县的土壤侵蚀变化状况有着明显的空间差异,府谷、神木、榆阳、横山、靖边、佳县和子洲7个区县的土壤侵蚀类型发生了由中强度向高强度侵蚀的转化,土壤状况不断恶化。而定边、米脂、吴堡、绥德和清涧5县的土壤侵蚀类型由高强度向低强度侵蚀转变,水土流失状况得到有效遏制。     

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。     

1980—2010年间安徽省土壤侵蚀动态演变及预测

基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS技术,定量分析了1980年、2000年、2010年安徽省土壤侵蚀空间分布及动态变化特征,并利用马尔柯夫模型预测了未来30年土壤侵蚀变化趋势。利用GIS空间分析方法进一步探讨了土壤侵蚀强度空间变化与高程、坡度等地形因子间的关系。结果表明：(1)1980—2010年安徽省土壤侵蚀状况明显改善,平均土壤侵蚀模数由1980年的461.09 t/(km₂ a)减少为2010年的245.26 t/(km₂ a);相应的侵蚀总量由6 199.92万t/a减少为3 297.84万t/a。全省微度侵蚀面积增加了8 188.65 km₂;强度以上侵蚀面积减少了1 576.93 km₂。(2)安徽省三个时期的土壤侵蚀强度空间分布规律一致,侵蚀强度由北向南逐渐加剧。淮北与沿淮平原、江淮丘陵岗地以微度土壤侵蚀为主,皖南丘陵山区和皖西大别山区以强度侵蚀为主。(3)1980—2010年全省土壤侵蚀等级减弱面积达11 762.83 km₂,侵蚀等级加剧面积仅811.21 km₂。土壤侵蚀等级空间变化主要分布在200—500 m和15°—25°区域。土壤侵蚀等级转化逐级进行,主要以向侵蚀程度较弱等级转化为主,仅有少量微度侵蚀向侵蚀强度较强等级转化。(4)根据马尔柯夫方法预测,未来30年安徽省土壤侵蚀状况逐渐减轻,微度土壤侵蚀面积逐渐增加,其他侵蚀等级的面积持续减少。     

基于RUSLE的黑土区典型县域土壤侵蚀时空变化特征研究

[目的] 明确土壤侵蚀时空变化特征,为土壤侵蚀防治与水土保持效益评估提供参考依据。[方法] 基于RUSLE土壤侵蚀方程,在RS和GIS技术支持下,分析2000—2020年典型黑土区黑龙江省宾县土壤侵蚀时空演变特征,并探究地形因子及土地利用对土壤侵蚀的影响。[结果] ①2000,2010,2020年宾县平均土壤侵蚀模数分别为893.02,499.84,1 561.02 t/(km²·a),土壤侵蚀强度整体以微度和轻度为主。②低强度侵蚀全区域均有分布,高强度侵蚀主要分布在南部山区; ③100～200 m是侵蚀分布的主要高程带;土壤侵蚀面积与坡度成反比,0°～5°是主要侵蚀坡度带;偏北坡方向的土壤侵蚀面积大于偏南坡方向; ④研究区坡耕地土壤侵蚀模数和侵蚀面积较大,是宾县土壤侵蚀治理的重点区域。[结论] 2000—2020年宾县平均土壤侵蚀模数呈现先增加后减少的趋势,具有显著的时空分异特征,地形因子和土地利用变化对该区土壤侵蚀驱动作用明显。可以作为黑土区土壤侵蚀防治和水土保持效益评估的参考依据。     

山丘区输变电工程侵蚀环境及水土流失特征

输变电工程在施工过程中扰动地面,造成土壤侵蚀,而山丘区自然条件复杂水土流失尤为严重。为明确山丘区水土流失特征,以山丘区输变电工程为研究对象,通过资料收集整理与实地勘测,探讨了其侵蚀环境、不同建设阶段、不同侵蚀单元水土流失特征及其影响因素。结果表明:在侵蚀动力系统中,输变电工程以人为扰动为主,塔基区和站区、施工道路及弃土(渣)场是输变电工程的主要侵蚀单元; 施工期的水土流失量可达自然恢复期的1.3～16.1倍,施工期的侵蚀模数是自然恢复期的1.5～25.3倍; 站区和塔基区施工期的水土流失量占比均高于其他侵蚀单元,山丘区土壤侵蚀模数均大于平原区域,是平原区的1.2～1.9倍; 在众多建设区域中以变电站建设、塔基开挖、线路施工临时道路为重点,着重山丘区输变电工程水土流失的防治。山丘区输变电工程不同建设期、不同侵蚀单元水土流失特征差异显著,进行水土保持措施配置时应工程措施、植物措施、临时措施有机结合。     

2007—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀时空变化

[目的] 研究四川省都江堰市白沙河流域地震前后土壤水力侵蚀时空变化规律,为地震灾区水源地保护和土壤侵蚀防治工作提供科学参考。[方法] 利用中国土壤流失方程CSLE (chinese soil loss equation)定量分析了2007—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀面积、强度、空间分布特征。[结果] ①地震后流域水力侵蚀强度等级整体呈现先升高再降低的趋势,2007,2008,2013,2018,2020年土壤侵蚀模数分别为817.51,3 000.11,5 828.89,1 549.76,1 558.37 t/(km²·a),2020年土壤侵蚀强度下降到以轻度侵蚀为主,平均土壤侵蚀模数相比2008年降低了48.1%。②坡度35°以上和海拔2 000 m以上区域贡献的土壤侵蚀量分别占2020年总量的85.44%,68.20%,平均土壤侵蚀模数超过5 000 t/(km²·a)的强烈及以上强度侵蚀主要发生在海拔4 000 m以上的地区。③震后10 a来,虽然白沙河流域平均植被覆盖度在60%～74%之间,但中度及以上强度侵蚀面积相较于地震前仍呈现较高比例,2020年中度及以上强度侵蚀面积比例是地震前2007年的4.13倍。[结论] 随着自然恢复年限的增加,2013—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀状况得到有效改善,但流域中上游局部地区仍存在强烈及以上强度侵蚀,地形条件和降雨侵蚀力对其变化影响作用明显。     

陕北—湖北±800kV输电线路工程水土流失特征及其综合治理

输电线路作为路径长、跨度大的典型线型工程,在生态环境脆弱的丘陵地貌、山地地貌等山丘区进行建设,会破坏该区环境,加剧水土流失。为顺应当前国家生态文明建设新形势,以沿线涉及黄土丘陵地貌、山地地貌和平原地貌的陕北—湖北±800 kV特高压输电线路工程为例,通过野外调查和测钎法监测水土流失,对其水土流失特征、强度及其治理体系进行探讨。结果表明:(1)特高压输电线路工程水土流失具有点状线型分布特征; 其工程空间跨度大,侵蚀环境差异显著,侵蚀类型多且复杂。(2)输电线路工程在黄土丘陵地貌的土壤侵蚀模数〔12 000～25 000 t/(km²·a)〕明显高于山地地貌〔3 600～9 500 t/(km²·a)〕和平原地貌〔950～2 000 t/(km²·a)〕,是该工程重点土壤侵蚀防治区。(3)站区和塔基区是输电线工程造成最大土壤侵蚀量的水土流失单元,其土壤侵蚀量分别为27 267 t和37 478 t,应为水土流失重点防治单元。(4)在水土流失治理的工程措施基础上,融入近自然治理思想,优先选择乡土草、灌、树种,以此集成针对山丘典型生态环境脆弱区的输电线路水土流失综合治理体系。研究结果可为输电线路工程水土流失防治提供理论依据和决策支持。     

2009—2019年湖北省土壤侵蚀时空变化分析

湖北省是我国土壤侵蚀严重的省份之一,开展湖北省土壤侵蚀动态变化研究具有重要意义。利用RUSLE模型,计算湖北省2009、2019年土壤侵蚀模数,分析湖北省土壤侵蚀的时空变化特征,结果表明:湖北省整体土壤侵蚀属中度侵蚀,土壤侵蚀状况较为严重,但2009—2019年侵蚀强度呈下降趋势;平均土壤侵蚀模数从各分区看,桐柏大别山山地丘陵水源涵养保土区(Ⅰ区)、幕阜山九岭山山地丘陵保土生态维护区(Ⅴ区)呈上升趋势,南阳盆地及大洪山丘陵保土农田防护区(Ⅱ区)、江汉平原及周边丘陵农田防护人居环境维护区(Ⅲ区)、三峡库区丘陵平原农田防护水质维护区(Ⅳ区)、丹江口水库周边山地丘陵水质维护保土区(Ⅵ区)、大巴山山地保土生态维护区(Ⅶ区)和鄂西南武夷山水源涵养保土区(Ⅷ区)呈下降趋势;土壤侵蚀空间上总体呈现东部高(增加),中部不变,西部低(减少)的格局;土壤侵蚀状况以高等级向低等级转移为主,变差的区域明显少于改善的区域,湖北省土壤侵蚀状况整体趋好。     

基于GIS的黑龙江省拉林河流域土壤侵蚀空间特征分析

以黑龙江省拉林河流域为研究区,利用USLE计算土壤侵蚀模数,并建立了基于GIS的空间栅格数据库。采用地统计分析方法,进行研究区的土壤侵蚀模数空间特征分析。对比现行两种土壤侵蚀强度分级标准,分析确定适用的土壤侵蚀强度分级标准。采用空间和趋势分析方法,进行研究区的土壤侵蚀强度空间分布特征分析。结果表明:（1）研究区的土壤侵蚀模数分布具有强烈的空间相关性,自西向东、由北至南呈线型增大的分布趋势;（2）《黑土区水土流失综合防治技术标准标准》中规定的土壤侵蚀强度分级标准适用性更强;（3）研究区的土壤侵蚀面积占总面积的94%,强烈、轻度和中度水力侵蚀为主要的侵蚀强度类型;强烈水力侵蚀主要分布于西部的洪积台地,轻度水力侵蚀主要分布于东部的低山丘陵宽谷,中度水力侵蚀主要分布于中部的地貌过渡带,极强烈和剧烈水力侵蚀主要呈零散状分布于东部的低山丘陵沟壑,中部和西部也有零星分布;随植被覆盖度的降低,土壤侵蚀强度等级自东向西呈增大趋势。     

基于USLE模型的2001—2015年江西省土壤侵蚀变化研究

[目的]准确估算区域土壤侵蚀量并掌握其动态变化,指导区域水土保持规划。[方法]基于通用土壤流失方程(USLE)模型,利用遥感数据、气象数据、DEM等数据测算2001,2015年的土壤侵蚀模数,分析2001—2015年江西省土壤侵蚀强度的动态变化特征。[结果]江西省土壤侵蚀状况在2001—2015年得到一定程度的改善,2001年土壤侵蚀模数为7 042.4t/(km^2·a),2015年土壤侵蚀模数为6 375.3t/(km^2·a),降低了约9.5%;全省大部分地市的土壤侵蚀强度降低,其中抚州市、宜春市、赣州市、萍乡市等4市的平均土壤侵蚀模数下降幅度最为显著;但也有少量地市的土壤侵蚀呈进一步扩大趋势,主要有九江市、南昌市、新余市;土壤侵蚀强度转移矩阵表明江西省大部分区域侵蚀强度等级不变,部分地区侵蚀强度等级向低一级转移;2001—2015年52.7%的面积土壤侵蚀强度等级不变,25.8%的面积土壤侵蚀强度等级降低一级。[结论]江西省土壤侵蚀状况总体上有所好转,但部分地市的土壤侵蚀进一步扩大,水土流失的形势依然十分严峻。     

普定岩溶区水土流失与土壤漏失模式研究

普定县是贵州省水土流失比较严重的地区之一,水土流失面积占全县总面积的60.8%,土壤年侵蚀模数高达4 422.3 t/(km2·a).通过现场调查,对该地区地形特征、岩性特点和水文条件进行综合分析.结果表明,岩溶裂隙、落水洞及地下暗河发育是造成水土流失的主要因素.对岩溶区水土流失与土壤漏失模式进行了概化,探讨了水土流失过程中雨滴溅蚀、坡面侵蚀、落水洞漏失及地下暗河运移之间的关系,从理论上分析了岩溶区水土流失的作用机理,对该地区水土流失防治具有一定的指导意义.     

基于RS和GIS的江苏省水土流失重点预防区和治理区定量监测

[目的]对江苏省水土流失重点治理区和预防区代表县进行水土流失定量监测,以掌握该区水土流失情况,为该区水土流失动态监测提供技术方法和理论支持。[方法]收集江苏省徐州市铜山区和连云港市赣榆区2015年度高分一号遥感影像、DEM和降雨量,以中国土壤流失方程(CSLE)为基本算法。[结果]铜山区水土流失面积1 917.82km~2,轻度以上流失面积175.76km~2,占总流失面积的9.16%;赣榆区水土流失面积1 511.2km~2,轻度以上流失面积131.95km~2,占总流失面积的8.73%。[结论]本研究方法模型参数真实、客观,不受人为因素干扰,适合多期、大尺度水土流失动态监测,能为江苏省水土流失动态监测提供高效可行的技术方法。     

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RUSLE的线状开发建设项目区土壤侵蚀动态监测——以浙江省宁波市北环快速路工程为例

[目的]全面调查浙江省宁波市北环快速路施工前后及施工过程中土壤侵蚀时空变化状况,为今后线状生产建设项目水土保持遥感监测提供参考。[方法]分别利用2010年宁波市土地利用/覆盖类型图、道路图及调查数据,结合项目区地形图和实测高程点生成的数字高程模型(DEM)、实测土壤属性数据、水文站降雨数据等资料分别获取RUSLE模型中各因子值的空间分布,然后通过RUSLE模型计算项目区3个不同阶段的土壤侵蚀量,最后进行分类统计。[结果]项目施工前期和自然恢复期的土壤侵蚀均以微度侵蚀为主,所占项目面积比例分别为98.53%和99.73%;而施工期的土壤侵蚀等级以轻度和微度侵蚀为主,两者分别占项目区面积的52.5%和35.4%;项目施工期的平均土壤侵蚀模数为1 380.9t/(km2·a),远高于施工前及施工期后的251.3,155.4t/(km2·a)。[结论]项目施工期土壤侵蚀区域主要分布在临时堆土区,进一步分析发现坡度因素对土壤侵蚀空间分布具有重要影响。     

沙棘林退化对土壤性质及水土流失的影响

辽宁省建平县有亚洲最大的人工沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)林,对防治当地水土流失具有重要的作用。然而由于多种原因,该区沙棘林呈现大面积死亡的现象。通过样地调查沙棘林的死亡程度,并进行土壤理化性质和水土流失的测定,研究了沙棘林退化对土壤性状和水土流失量的影响。结果表明,随着沙棘活立木数量的减少,土壤容重增加1.40%~7.31%,有机碳含量和全氮含量分别降低7.81%~21.89%和9.33%~27.65%,说明沙棘林退化对土壤结构和养分产生显著的破坏作用。人工模拟降雨试验表明,纯沙棘林地的水土流失较轻,侵蚀模数为539t/(a·km2)。随着沙棘死亡率的提高,水土流失逐步加剧,入侵树种榆树纯林(Vlmus pumila)地达到1 526t/(a·km2)。土壤性质的恶化和水土流失的加剧,会对土壤有机质和土壤结构进一步破坏,使沙棘死亡速度加快,从而形成恶性循环。     

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。