Integration of biophysical and socio‐economic factors to assess soil erosion hazard in the Upper Kaligarang Watershed,Indonesia

Soil erosion is one form of land degradation, which is caused by the interacting effects of numerous factors such as biophysical characteristics and socio‐economic condition of a particular watershed. Previous erosion studies focused on the use of soil erosion models (e.g. USLE, EUROSEM, SLEMSA etc.), which have been developed under local conditions (e.g. United States, Europe, Africa, etc) and mostly use only biophysical factors as inputs to the models. In this study, a methodology that integrates both biophysical and socio‐economic aspects into a framework for soil erosion hazard assessment using principal component analysis (PCA) is described. The analysis is done at the land unit level. With the particular conditions of the study area that is characterized by Inceptisols and Alfisols soil types, nine different land uses with mixed vegetation and forest area dominant in the steep slope, high annual rainfall (>2500 mm), high population with mostly low income and low education, were considered. These were used in formulating a soil erosion hazard index (EHI) equation which relates a number of key factors consisting of biophysical and socio‐economic variables, namely soil texture, slope steepness, land cover, soil conservation practices, income and farmers' knowledge. Weighting and scoring of these key factors were used to develop the EHI equation and to calculate an index value of erosion hazard for every land unit. Results indicate that more than 60% of the area has erosion hazard ranging from moderate to very severe, and most of the land units with high erosion hazard were found at the mountain areas. It was also found that erosion hazard was severe in areas with high silt content, followed by high rainfall and steep slope, low crop cover without any soil conservation practices coupled with lack of awareness on soil erosion and low income. The key factors identified and level of erosion hazard obtained can be used to formulate conservation measures in critical areas which are prone to soil erosion. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土高原坡耕地的细沟侵蚀及其防治途径

陕北典型黄土丘陵沟壑区的定位观测、野外调查和室内一系列人工降雨试验资料,表明了细沟侵蚀量占坡面侵蚀量的70%。而细沟侵蚀的发生是在坡面股流的流程上,当径流侵蚀力增大到足以冲刷土块,形成小跌水,进而演化为细沟下切沟头时,细沟侵蚀就开始发生了。下切沟头的下切侵蚀和下切沟头间径流对沟底的冲刷、沟头的溯源侵蚀、沟壁的崩塌形成了断续细沟,而位于一条股流流程上多个断续沟头溯源侵蚀的连接就形成了连续细沟。在这个过程中。由于降雨径流侵蚀力和土壤抗侵蚀力在时空上的强弱对比关系,出现了细沟的分叉、合并及连通现象。所有这些过程不但促进了细沟的发展,而且也造成了严重的细沟侵蚀。降雨径流侵蚀力。土壤抗侵蚀性能,坡度、坡长、坡形和土地管理因素是影响细沟侵蚀的主要因素。因此。防治细沟侵蚀的关键是削弱降雨径流侵蚀力和提高土壤的抗侵蚀性能。而免耕留茬、覆盖、草粮带状间作、水平沟种植及土地的合理利用是防治细沟侵蚀行之有效的措施。     

晋北侵蚀区土壤侵蚀潜在危险度评价研究

选取人口环境容量失衡度、年降水量、植被覆盖度、土层厚度、地形坡度、土壤可蚀性、岩性和坡耕地占坡地面积比例等八个因素,作为评价晋北侵蚀区土壤侵蚀潜在危险度的主要因素,利用特尔斐法(Delphi)和层次分析法(AHP)确定8个因子的权重,运用数学模型计算,对晋北侵蚀区土壤潜在危险度进行了评价。     

基于GIS的广东省水土流失潜在危险度评价

以GIS为支撑,选取整个广东省为研究区域,基于对自然界潜在水土流失强度的客观认识,综合考虑区域内坡度、坡长、土壤、降雨及地质等因子,通过空间叠加分析,对区域水土流失潜在危险度进行了度量和评价,生成了广东省水土流失潜在危险度分布图。分析结果表明,广东省水土流失潜在危险分布区以无险、轻险型区为主,其面积占全省面积的80%以上,主要分布在平原区;重险型区域面积占该省面积的18.3%,主要分布在东部、南部、北部地势较高,降雨量较大的山丘区,区内植被一旦遭到破坏,极易发生流失,是水土保持工作中的重点预防保护区域。     

Design of diverter berms for soil erosion control and biorestoration along pipeline rights-of-way

Abstract Diverter berms are used to control soil erosion along restored pipeline corridors between the time the pipe is installed and the establishment of a vegetation cover. Current practice, based on standard design procedures, is often inadequate in areas of steep slopes and erosive rainfall because the resulting berm channels are too steeply graded and too widely spaced, and insufficient attention is given to their outlets. The Universal Soil Loss Equation provides a more flexible procedure for determining the spacing required to achieve a specified erosion target for given conditions of rainfall, soils and slopes. Where the required spacings are not feasible because they are too close, spacings should be based on ensuring that flow velocity does not exceed 80% of the maximum non-eroding velocity, and additional supporting erosion-control measures should be provided. Channels should be graded at 0.4% and the grade should never exceed 2%. The choice of type of outlet should be determined by the erodibility of the soil, the steepness of the slope, vegetation cover and whether the outlet slope is on undisturbed or made-up ground. Broad-based berms should be used as an alternative to narrow-based ones where there is a risk of damage from vehicles.     

Soil erosion risk assessment using GIS and CORINE model: a case study from western Shiraz,Iran

This study employs the Coordination of Information on the Environment (CORINE) model with geographic information system to assess soil erosion risk for restoring and protecting areas within the Bonrod Zangane watershed, western Shiraz, Iran. Actual soil erosion risk was determined by combining two main parameters including potential soil erosion risk and vegetation cover. The potential soil erosion risk was generated by integrating soil erodibility, erosivity and slope parameters. Soil texture, depth and stoniness layers were overlaid to form a soil erodibility map. Modified Fournier index and Bagnouls–Gaussen aridity index were integrated to generate the erosivity layer. The slope classes also were generated from digital elevation model. In order to estimate vegetative land cover, the normalized difference vegetation index (NDVI) was used. The raster-based layers were then integrated to produce erosion risk map. The results showed that 34.7% of the study area has high and only 31.4% of the study area has low soil erosion risk. It is concluded that CORINE model can be used to delineate the soil erosion risk and also to discriminate the potential soil erosion risk areas.     

典型黑土区村级尺度侵蚀沟演变

侵蚀沟的演变是东北水土流失过程的重要方面.利用1968和2009年亚米级遥感影像,获取典型黑土区村级尺度的侵蚀沟分布、耕地垄向和土地利用数据,基于1∶1万地形图获取等高线、坡度、坡长和垄向坡度数据,在地理信息系统和遥感技术的支持下,分析典型黑土区41 a村级尺度侵蚀沟的动态变化及其影响因素.结果表明:1)41 a间,典型黑土区侵蚀沟密度有明显增加的趋势,基于分辨率为亚米级遥感影像解译的侵蚀沟密度较以往研究结果大幅增加;2)自然坡度0.25°～1.5°范围内为该区域侵蚀沟密度变化最大的区域,8°以上区域由于实施退耕还林措施,侵蚀沟密度降低;3)300～500 m坡长区域侵蚀沟密度出现极值;4)由于实施改垄措施,41 a后垄向坡度在0～0.25°范围内耕地面积增加,大于0.25°范围内耕地面积均减少.     

Rainfall erosion of some Alberta soils A laboratory simulation study

This laboratory rainfall simulation study investigates the effects of soil properties, slope steepness, and cover density on rainfall erosion potential of 153 soil samples collected in Southern Alberta, Canada. Simulated rainfall amount was held constant for these tests Of all the factors examined, simulated vegetative cover was found to be most significant. When cover was held constant, soil aggregate stability is the best predictor of variations of soil erodibility. Organic carbon content, texture and runoff amount (infiltration capacity) are other significant variables Slope was found to be significantly related to wash loss but not splash loss Two factors were proposed to explain the lack of relationship between splash loss and slope: (a) the proportion of splashed particles collected outside the sample plan may vary with the size of the pan; (b) soil transportability by splash increases only slightly with slope angle and therefore splash loss is only marginally related to slope steepness     

全球土壤可蚀性因子砾石效应的影响因素研究

为了全面认识土壤中的砾石对土壤可蚀性因子(K)的影响,即砾石效应(stoniness effect on erodibility,SE_K),利用全球范围的砾石覆盖影响(S_t),剖面砾石影响(K_cf)、砾石覆盖和剖面砾石综合影响(K_f-cs)以及高程、坡度、坡向、植被覆盖、土地利用类型、多年平均降雨量、多年平均气温等环境要素数据,通过相关性分析、格局分析以及随机森林回归分析,探索了SE_K的空间格局以及影响SE_K的主控因素。结果表明:(1)高程和坡度与SE_K呈正相关; 植被覆盖度、降雨量和温度与S_t和K_f-cs呈负相关; 降雨量与K_cf呈负相关; 温度与K_cf呈正相关; 阳坡的砾石效应大于阴坡; 耕地和林地的砾石效应较小,草地、荒漠和裸地的砾石效应较大。(2)S_t和K_f-cs的主控因子为高程和坡度,降雨量和温度是K_cf的主控因子。因此,在大区域土壤侵蚀评价中,对于砾石含量较大、高程较高、坡度较大的区域,均应给予特别关注,如果不加考虑,则有可能使土壤侵蚀评价结果出现偏差。     

基于CSLE模型的巴基斯坦土壤侵蚀评价

通过制作土壤侵蚀图,分析土壤侵蚀主控因子,为巴基斯坦水土流失与保护提供合理的科学依据及治理参考。以土壤侵蚀抽样调查单元数据和土壤侵蚀因子数据为数据源,基于CSLE模型分别以空间插值法和地图代数法定量计算巴基斯坦水蚀区土壤侵蚀图,以空间插值结果为参照对地图代数计算结果做直方图匹配得到巴基斯坦水蚀速率图;采用水利部SL 190—2007标准对巴基斯坦风蚀强度进行了定性评价;使用分类决策树分析土壤侵蚀的主控因子。结果表明,空间插值法制图具有空间预测的准确性,地图代数法制图可以表现良好的局地变异特征;直方图匹配土壤侵蚀图兼具这2种方法的优点,土壤水蚀速率平均值为972.9 t/(km²·a),水蚀区土壤侵蚀比较严重,风蚀区以剧烈风蚀和极强烈风蚀为主,大部分地区生物措施因子是影响土壤侵蚀的主控因子,耕作区和山区的主控因子分别是R因子和LS因子。     

典型黑土区陡坡植草水土流失防治效果研究

[目的]研究陡坡生物防治与影响因素的变化关系,为侵蚀沟治理、水土保持植被措施配置等决策提供科学依据。[方法]设置2个坡度,7种草本植被配置模式,于2018年6—9月开展了自然小区水土流失监测。[结果] 1∶1.5和1∶1.2坡比边坡草本建植当年分别较裸地平均减流27%和26%,减沙52%和21%,坡度由34°增加到40°,地表径流虽未增加,但土壤侵蚀量明显增加;影响产流产沙的降雨因子主要有雨量,I_(30),E,EI_(30),坡度变陡,相关性增强;建植草无芒雀麦和紫花苜蓿混播减流减沙效果最好,紫花苜蓿、无芒雀麦、早熟禾3种草种混播减流效果优于单播;1∶1.2坡比边坡随着植被盖度的增加减沙效果逐渐增强,且在植被盖度大于50%时减沙效果接近1∶1.5坡比边坡。[结论]在无芒雀麦和紫花苜蓿混播草本配置下,1∶1.2坡比削坡在侵蚀沟治理时可采用,能减少20%的削坡占地面积。     

基于GIS和RUSLE的滇池流域土壤侵蚀敏感性评价及其空间格局演变

土壤侵蚀是滇池流域重要的生态问题之一,掌握滇池流域土壤侵蚀敏感性的时空变化特征有助于水土保持工作的实施和改进。以降雨量、DEM、土壤类型和Landsat影像为数据源,选择降雨、土壤、坡度坡长、植被覆盖4个因子建立土壤侵蚀敏感性评价体系,对滇池流域进行土壤侵蚀敏感性评价。结果表明:滇池流域土壤侵蚀敏感性以轻度敏感和中度敏感为主。空间分布上,轻度敏感区主要分布在滇池周边。中度敏感区主要分布在滇池流域山地区域,地形陡峭。时间变化上,1999—2014年滇池流域土壤侵蚀敏感程度呈下降趋势。轻度敏感区域面积增加20.18%,中度敏感区域面积减少20.31%,轻度敏感区的增加来源于中度敏感区的转变,转变区域分布于滇池流域西北部和东南部。在土壤侵蚀敏感性影响因子中,降雨是影响滇池流域土壤侵蚀敏感性的关键因子。研究滇池流域土壤敏感性时空变化,识别滇池流域易发生土壤侵蚀的区域,有助于该区域水土保持措施实施、生态治理和土地利用优化。     

黄土高原刺槐林地根系与枯落物对土壤侵蚀的影响

为探讨自然条件下黄土高原地区刺槐林地枯落物和根系对土壤侵蚀的影响。采用5个坡度(8.7%,17.6%,26.8%,36.4%和46.6%)及3种流量(0.5,1.0,2.0 L/s)分别在有枯落物覆盖、去除枯落物的植被和裸坡样地进行试验,探讨刺槐林地枯落物和根系对土壤侵蚀的影响。结果表明,枯落物和根系对土壤侵蚀有显著影响,当枯落物厚度超过3 cm、根系密度>0.5 kg/m³时,土壤侵蚀量减小程度趋于稳定。与裸坡相比,刺槐林地土壤侵蚀量减少约55%,且根系和枯落物对土壤侵蚀量减少的贡献率分别为66%和34%。此外,枯落物与根系可降低土壤可蚀性,增加土壤剪切力,进而增强土壤的抗蚀能力。与裸坡相比,有枯落物覆盖和去除枯落物覆盖的植被样地土壤可蚀性分别降低80%和66%,土壤剪切力分别提高285%和237%。研究结果为揭示森林植被的土壤侵蚀机制提供新的思路,对改善黄土高原的植被建设具有一定的指导意义。     

青岛市土壤侵蚀潜在危险度评价研究

把降雨侵蚀力、植被覆盖度、土层厚度、坡度、土壤可蚀性、岩性、人口环境容量失衡度、坡耕地占坡地面积比例8个因子作为评价土壤侵蚀潜在危险度的主要因素 ,利用层次分析法确定 8个因子的权重 ,使用ARCGIS软件对青岛市土壤侵蚀潜在危险度进行了分级评价 ,结果是 :青岛市土壤侵蚀潜在危险度以无险型、轻险型和危险型为主 ,土壤侵蚀潜在危险度在危险型以上的面积为 63 6 5 5km2 ,仅占青岛市面积的 5 74%,生态环境比较良好     

粤西坡地土壤侵蚀特征及退化分析——以广东省郁南县大湾镇为例

坡地是广东省重要的土地资源,也是水土流失的策源地。研究坡地的土壤侵蚀及退化问题,对于坡地的可持续利用具有重要的意义。本文以广东省郁南县大湾镇为例,探讨了粤西典型坡地不同侵蚀区的侵蚀形态特征,以及土壤侵蚀所导致的坡地退化,分析了影响土壤退化的原因,并提出了退化坡地的整治措施。研究区以花岗岩发育的弱侵蚀强度为主,占总侵蚀面...     

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。     

半干旱草原潜在土壤风力侵蚀空间格局研究

中国绝大多数的干旱半干旱地区遭受着严重的风力侵蚀。风蚀可导致土壤流失、肥力下降,最终导致土地荒漠化。半干旱草原区的荒漠化问题日益突出,由此带来的沙尘暴等灾害天气增多,给人们的生产生活带来诸多不便。从影响土壤风力侵蚀的风速、干燥度、植被盖度、地形起伏度、土壤可蚀性以及放牧压力6个方面出发,借助GIS技术,通过主成分分析研究半干旱草原区达茂旗土壤风力侵蚀的空间分布格局。结果表明:达茂旗潜在土壤风力侵蚀指数由南向北呈高—低—高趋势。达茂旗北部地区土壤风蚀主要受风速、干燥度和植被指数影响;中部地区风力侵蚀主要受地形起伏度的影响,地形起伏对风的消减作用增强,使得风力降低,加之该地区土壤可蚀性和干燥度相对较低,风力侵蚀指数低;南部土壤风力侵蚀主要受放牧压力影响,春季正是牧草返青季节,植被盖度低,且牲畜密度相对较大,放牧对草场的压力大,土壤风力侵蚀严重。风力侵蚀各影响因子的时空异质性是导致半干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要原因。干旱草原风力侵蚀空间异质性的主要影响因素是风速、干燥度和植被指数,其次受地形和土壤可蚀性的影响,而放牧压力是半干旱草原区土壤风力侵蚀的主要人为因素之一。     

我国南方亚热带丘陵山地土地退化研究

我国南方土地退化的形成是由其生态环境的脆弱性决定的。土地退化不仅表现为土壤退化,还表现为植被退化和土地状况恶化,具有明显的坡面分带性。从50年代到80年代,不同人类活动地区土地退化变化的特点不同。土地退化的动态变化主要是由于土地的开垦及人类活动对植被的破坏。土地退化严重的地区既不是人口较少和经济落后的基岩山区,也不是人口较密、经济发达的低丘岗地区,而是人口增长较快、经济较落后的低山丘陵区。     

基于实地和遥感调查的离子型轻稀土尾砂土壤侵蚀对植被修复措施响应

稀土开采产生大量尾砂,导致严重土壤侵蚀,伴生水质和地质灾害,评价植被修复措施对稀土尾砂土壤侵蚀治理效果可为措施优选提供理论依据。以寻乌县离子型轻稀土尾砂区为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI 3 g、DEM等遥感和尾砂理化性状现场调查数据,采用空间代时间方法,结合RUSLE模型及其全微分公式探究不同修复年限土壤侵蚀量对植被修复措施的响应机理。结果表明:1982—2015年研究区土壤侵蚀模数显著下降,倾向率为-60 t/(km~2·10a),突变年份为2008年;在植被修复措施实施年(2008年)前后,多年平均土壤侵蚀量减幅超过60%;土壤侵蚀模数呈现上升、平稳、上升、平稳、上升和下降的阶段性变化,与NDVI时程变化呈负相关;水土保持措施、植被覆盖、土壤可蚀性和降雨变化对土壤侵蚀量减小的贡献率分别为33.18%,32.19%,19.95%,13.19%。植被修复过程中,矿区土壤侵蚀量减少的主要影响因子为水土保持措施因子和植被覆盖因子。     

基于GIS和RS的巢湖流域水土流失评估

基于地理信息系统(GIS)和遥感技术(RS),提取了巢湖流域地表覆盖、水土保持措施、坡度坡长、土壤可蚀性、降雨侵蚀力5个主要影响水土流失的因子,并运用修正的通用土壤侵蚀模型(revised univer-sal soil loss equation,RUSLE)估算土壤侵蚀量,生成水土流失等级分布图,从而完成对巢湖流域水土流失现状和空间分布特征的评估分析.结果表明,巢湖流域水土流失主要为微度侵蚀和轻度侵蚀,分别占流域总面积的93.87％和6.04％.此外,坡度和植被覆盖是影响流域土壤侵蚀的主要因素.研究结果可为巢湖流域水土流失治理及决策提供科学参考.