甘肃白龙江流域土壤有机碳与全氮储量的空间格局特征

土壤有机碳与全氮储量的空间格局特征不仅可为土壤质量管理提供科学依据,也可为流域生态系统管理及人类活动管控提供参考。基于GIS软件平台,统计分析了甘肃白龙江流域土壤有机碳与全氮储量及碳氮比的空间格局特征,并探讨了海拔、坡度、坡向和植被覆被类型对土壤有机碳、全氮储量空间分布的影响。结果表明:甘肃白龙江流域平均土壤有机碳、全氮储量分别约为87.94×10~3 kg hm~(-2)和7.02×10~3 kg hm~(-2),两者在空间上均呈现西北向东南逐级递减的态势;流域土壤有机碳储量随海拔和坡度的增加呈先增后减的变化趋势,其高值区主要分布在2053~3779 m和20°~35°区段;土壤全氮储量随海拔上升而增加,随坡度增加呈先减再增后减的趋势,其高值区主要分布在20°~35°区段;坡向对流域土壤有机碳、全氮储量空间分布的影响相对较小;常绿针叶林、常绿阔叶林和落叶针叶林是流域土壤有机碳、全氮储量的高值区,低值区集中在耕地。     

伊洛河流域土壤保持生态服务功能动态变化

[目的]分析河南省伊洛河流域土壤保持生态服务功能的动态变化特征,为流域水土保持和生态管理建设提供参考。[方法]采用修正通用水土流失方程(RUSLE)和统计学方法,分析2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能时空变化特征以及影响因素。[结果](1)2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能呈递减趋势;空间分布基本一致,整体呈西南高,东北低的分布格局。(2)不同生态系统类型的土壤保持功能差异较大,2010—2020年森林和灌丛生态系统土壤保持总量较高,农田生态系统面积最大,但土壤保持功能较弱。(3)不同海拔和坡度的土壤保持功能随海拔和坡度的增加不断加强。(4)2010—2020年伊洛河流域土壤保持功能空间差异性主要受地形因素的控制,时间变化主要受降雨侵蚀力的影响。[结论]应注重和维护土壤保持功能较强的森林和灌丛生态系统,增强农田生态系统的水土保持措施,从而提高流域土壤保持功能,有助于提升伊洛河流域的生态安全。     

延河流域典型治理阶段的土壤保持功能时空变化及驱动因素分析

[目的]探究黄土高原所进行的退耕还林(草)及治沟造地等典型治理工程的生态系统水土保持功能时空变化及其驱动因素,对于黄土高原进一步发展具有重要指导作用。[方法]通过构建延河流域InVEST生态服务功能模型和地理探测器的方法,在验证的基础上,研究了典型治理阶段流域的生态系统土壤保持功能。[结果](1)在时间变化上,与退耕还林前(1990—2000)相比,退耕还林期(2000—2010)和退耕还林+治沟造地期(2010—2017)的多年平均土壤保持量分别增加了32.29%,55.61%,年均增加4.92×10⁶ t;(2)在空间分布上,林草地和治沟造地的面积增加区域与土壤保持量增加区域具有一致性,治沟造地工程使得延河流域耕地整体的土壤保持能力提高,单位造地面积的土壤保持量增加7 t/hm²。土壤保持量随坡度、高程的增加呈现先增加后减少的趋势,在海拔1 200～1 500 m,坡度15°～25°范围内土壤保持总量占年总土壤保持量比例较高。[结论]土地利用类型的变化是影响土壤保持空间分布格局的主要驱动因子。延河流域土壤保持功能时空变化的驱动因素分析为黄...     

赣南地区土壤保持功能的时空变化特征

[目的] 分析赣南地区土壤保持功能时空特征,为提升该区土壤保持能力和维护南方丘陵生态安全屏障提供科学依据。[方法] 利用InVEST模型,计算2000,2010,2018年赣南地区不同土地利用类型、不同高程、不同坡度、不同县域的土壤保持强度,分析土壤保持强度与NDVI空间相关性和赣南地区土壤保持功能时空特征。[结果] ①2000—2018年,研究区耕地、灌林地、水域和未利用土地面积都处于减少趋势,城镇用地和农村居民地面积都有较大的增长。②土壤保持强度由189.93 t/（hm²·a）上升为190.50 t/（hm²·a）,其中有林地土壤保持强度最高,并由259.85 t/（hm²·a）上升为262.03 t/（hm²·a）。③赣南地区土壤保持强度呈现四周高、中部低的分布格局,随海拔升高先升高再降低,随坡度升高而升高。④土壤保持强度与NDVI在双变量局部空间自相关分析中呈现显著正相关（p<0.01）,高高集聚区在赣南地区北部、西部及南部;高低集聚区为中部地区（于都县）;低低集聚区为高经济发展地区（章贡区、赣县区、南康区）。[结论] 赣南地区土壤保持强度与土地利用类型、高程、坡度、NDVI、经济发展水平有着密切关系。为保证土壤保持强度与土壤保持量的稳步提升,应增加低海拔低坡度地区土壤保护措施,并提高中低山区土地利用类型的空间变异性,缓解赣南地区水土流失状况。     

基于地形梯度的湘西地区生态系统服务价值时空变化

为探究土地利用和生态系统服务价值（ecosystem service value,ESV）随不同地形因子变化的情况,本文利用湘西地区1990年、1995年、2000年、2005年、2010年及2015年6期遥感数据、野外调研数据和统计数据,分析了湘西不同土地利用类型在不同地形梯度上的变化、生态系统服务价值的时空变化及土地利用格局与ESV的相关性。研究结果表明：1）受人类活动影响较大的土地利用类型如耕地和建设用地主要分布在较低高度及坡度梯度上,山体南面和东面方向各类型土地面积较大。林地在不同地形梯度上均为最主要的土地利用类型。建设用地面积在不同地形梯度上随时间均明显呈增加趋势。2） ESV在海拔梯度上表现为先减少后增加,且海拔越高,ESV随时间变化的增长幅度越小;ESV随坡度增大而增大,且25年间最小坡度梯度上增长量最多;ESV随着地形位指数上升而增大;坡向变化中,东南方向出现ESV最低值,西北方向出现ESV最高值,东和西北方向ESV随时间增长量最大。3）相关性分析表明,林地、草地在坡度和地形位梯度上的变化与ESV变化呈正相关。湘西地区土地利用变化及生态系统服务价值随地形变化的差异明显。本研究为合理布局和保护我国南方丘陵山地区域的生态用地,发挥湘西地区的生态屏障作用提供了理论依据和决策支持。     

基于GIS和USLE的钦江流域土壤侵蚀评估

在GIS和RS技术支持下,基于USLE模型对钦江流域土壤侵蚀进行了定量评估,并分析了不同海拔、不同坡度、不同土地利用类型下土壤侵蚀强度特征和规律。结果表明:（1） 钦江流域年均土壤侵蚀模数为2 608.87 t/（km² ·a）,属中度侵蚀,远大于水利部规定的南方红壤丘陵区土壤允许流失量500 t/（km²·a）的标准;（2） 随高程升高,土壤侵蚀强度呈递减趋势。0～240 m高程带是土壤侵蚀防治的重点区域。（3） 随坡度增大,土壤侵蚀强度呈递减趋势。15°以下坡度带是钦江流域土壤侵蚀重点预防和治理区域。（4） 不同土地利用类型的土壤侵蚀强度差异显著,旱地、草地和未利用地大部分处于强度侵蚀以上,是控制流域整体土壤侵蚀状况的关键土地利用类型。     

紫色土区小流域土壤保持服务功能的空间分布特征

[目的]分析不同坡度、土壤类型、土地利用下的土壤保持服务功能分布,为减少土壤流失和改进土地利用规划提供科学依据。[方法]结合修正通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS技术,以曲水河小流域为典型研究区,基于DEM、土壤、土地利用等基础数据,分析了研究区土壤保持服务功能的分布现状及影响因素。[结果](1)该流域土壤保持总量为1.10×107 t/a,单位面积土壤保持量为384.74t/(hm2·a),具有较高的生态系统服务功能重要性;(2)土壤保持服务功能总体呈现从河谷阶地逐渐向周边丘陵坡地递增的空间分布特征;(3)强烈及以上侵蚀强度区、8°~25°的坡度区、耕地、钙质紫泥田区和红棕紫泥土区应为土壤保持工作的热点区域。[结论]不同坡度、土壤类型、土地利用类型下土壤保持服务功能差异显著,可以通过改良土壤、提高植被覆盖和采取土壤侵蚀防治措施提高土壤保持服务功能水平。     

黄土高原典型流域不同土地利用类型土壤物理性质分析

以黄土高原第三副区典型流域甘肃天水罗玉沟流域为研究区,对其农田、果园、林地和草地4种主要土地利用方式的土壤物理性质进行了分析。结果表明:（1）流域土壤平均含水量为（15.76±0.34）%,各土地利用类型之间存在差异,表现为农田>林地>果园>草地;（2）各土壤平均容重为（1.421±0.034）g/cm³,且均随土层增加而逐渐增加,总体为林地>农田>果园>草地,与含水量有类似分布规律;（3）各土地利用类型土壤孔隙度与其容重呈负相关关系,且总孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度均呈现林地>农田>草地>果园的特征;（4）4种土地利用类型土壤贮水能力存在差异,林地和农田较优,高于果园和草地。值得注意的是,近些年流域大规模坡耕地改水平梯田的生产活动,对农田土壤蓄水保土功能产生较大影响,结果表明农田也具有较高土壤含水量及贮水能力。     

丹江口库区2010-2020年土壤保持功能时空特征及其影响因素

[目的] 评估丹江口流域土壤保持功能时空变化及其影响因素,为南水北调中线工程水源地水土流失治理模式的确立以及流域水土保持与生态系统安全管理提供科学依据。[方法] 采用InVEST模型和地理探测器方法分别对丹江口库区2010,2015和2020年土壤保持功能时空变化特征及其影响因素进行定量分析。[结果] ①丹江口库区2010—2020年实际土壤侵蚀量呈递减趋势,土壤侵蚀等级逐渐向微度侵蚀转变,且各年间空间分布趋势基本一致。②丹江口库区2010,2015和2020年土壤保持量分别为6.25×10⁹ t,6.62×10⁹ t和7.12×10⁹ t,呈逐步上升的趋势,表明库区土壤保持功能不断增强。③不同海拔范围土壤保持功能具有差异,较高海拔地区土壤保持量较高（如东北部伏牛山、西部秦岭、西南部武当山）,低海拔区土壤保持量较低（如丹江口水库周边地区）。不同土地利用类型土壤保持能力亦差异较大,以林地最高,其次为灌草地、园地和耕地。④地理探测器分析结果显示,丹江口库区土壤保持功能变化主要受地形因子的影响。[结论] 近年来丹江口库区土壤保持功能总体趋势持续好转,部分区域土壤保持量仍较低,未来应继续推进退耕还林（草）工程建设,重视和保护土壤保持能力较强的林地和灌草地,从而增强库区土壤保持功能。     

基于土地利用变化的怀柔水库流域生态服务价值研究

研究土地利用变化对区域生态系统服务价值的影响具有重要的意义。该文以怀柔水库流域5期土地利用数据为基础,探讨了流域内1990-2008年间土地利用变化及其所引起的生态系统服务价值的变化。结果表明:该流域林地是主要的土地利用类型,林地和水域面积呈逐期增加趋势,农田面积基本保持不变,而未利用地面积逐渐减少;研究期内生态系统服务价值总体呈上升趋势,与1990年相比,1995、2000、2005、和2008年生态服务总价值分别增加0.57%、1.58%、2.46%和2.88%。林地和水域是生态系统服务价值构成中贡献最大的土地类型,占到总生态系统服务价值的80%以上;各单项生态服务价值大小依次为:维持生物多样性>水文调节>气体调节>气候调节>土壤形成与保持>提供美学景观>原材料生产>废物处理和食物生产。     

基于InVEST模型的门头沟区生态系统土壤保持功能研究

人类不合理的土地资源开发所导致的土壤侵蚀成为山区生态系统关注的热点和焦点问题。选择生态涵养与土壤侵蚀并存的北京市纯山区门头沟区为研究区域,在分析2005—2013年门头沟区土地利用与土地覆被变化的时空差异的基础上,采用了InVEST模型对区内生态系统的土壤保持功能进行了定量分析和动态评估。研究表明:（1）2005—2013年,门头沟区耕地、林地和水域、未利用地面积减少,园地、草地、建设用地增加;耕地和园地变化显著,耕地主要转为园地、林地和建设用地;园地主要由耕地和林地转化而来。（2）2005—2013年,门头沟区土壤保持能力和保持量均呈增加趋势,单位面积土壤保持能力由87.41 t/（hm²·a）增加到113.56 t/（hm²·a）,土壤保持量增加了377.38万t,土壤侵蚀量减少了23.42万t;受土地利用与土地覆被变化、降雨侵蚀力以及植被覆盖度影响,西北、东北地区土壤保持功能增强,西南地区减弱,东部地区基本不变。（3）不同土地利用与土地覆被类型的土壤保持能力排序为:林地 > 草地 > 未利用地 > 建设用地 > 耕地 > 园地 > 水域;2005—2013年,不同土地利用/覆被类型的单位面积土壤保持能力均呈增加趋势;除耕地外,其他地类的土壤保持总量均呈增加趋势。     

丹江流域陕西片土地利用空间分异性特征研究

应用遥感与地理信息系统技术,通过矢量数据和栅格数据的转换和数据叠加方法,研究了丹江流域陕西片不同高程、坡度、坡向及起伏度4种地形因子下的土地利用/覆盖特征及其多样化指数。结果表明,丹江流域土地利用类型以草地为主;除水域外各种土地利用类型随高程分布特征均呈现明显的峰值特征,其中耕地、林地以及草地在海拔800～1 200m内面积比重较大;15°～25°坡度上各土地利用面积比重最大;坡向对土地利用类型分布的影响较小;海拔200～300m是林地和草地2种地类共同的起伏度临界区间。研究结果反映了土地利用变化过程及其自然驱动力影响特征,为进一步研究丹江流域土地利用结构调整和水土保持措施规划提供了科学依据与理论支持。     

北京市森林生态系统土壤保持能力的综合评价

为客观认识北京市森林生态系统的土壤保持功能,选用植被覆盖度、枯枝落叶厚度、林分类型、郁闭度和群落结构等5项指标,综合评价了北京市森林土壤保持能力的相对大小.结果表明:北京市森林生态系统的土壤保持能力较高,其中65.7%的森林保持土壤能力为中等以上,16.8%的森林保持土壤能力较低;不同区县森林的保土能力存在差异,其中石景山区的森林保土能力最高,其次为延庆县、密云县和门头沟区,而大兴区森林的保土能力最低;随着海拔高度增加,森林保持土壤的能力升高,即中山区(海拔＞800 m)森林的保持土壤能力最大,而平原区(海拔＜100 m)森林保持土壤能力较低;地形坡度增大,森林保持土壤能力也增加,不过坡度25°以上森林的保土能力接近;林地土壤类型不同,森林保持土壤能力也不同.其中土壤类型为山地棕壤、山地草甸土和褐土的森林保土能力较高,而为水稻土、潮土、风砂土和草甸沼泽土的森林保土能力较低.     

甘肃省白龙江流域生态承载力的时空变化

[目的]从土地利用角度开展甘肃省白龙江流域生态承载力时空变化研究,为该流域生态环境治理和可持续发展提供科学依据。[方法]基于生态足迹理论,利用1990,2002,2010,2014年4期土地利用数据与GIS空间分析技术,对近25a来该流域生态承载力时空变化进行空间可视化表达和定量分析。[结果](1)时间尺度上,25a来流域生态承载力呈现"降—升—降"的波动变化趋势,各地类生态承载力变化趋势不同。(2)空间尺度上,流域生态承载力总体呈现西北与西南部高,东北部低,随海拔和坡度增加而递增的不均匀分布格局;随时间推移,流域不同区域和坡度范围的生态承载力变化趋势各异。(3)1990—2002年,2002—2010年,2010—2014年间流域各地类生态承载力转换频繁,转变趋势明显,导致近25a来流域生态承载力及其内部组成变化较大。[结论]近25a来流域生态承载力在波动中上升,流域生态质量有所改善;受地形地貌和土地利用/覆被变化的影响,流域生态承载力具有明显的空间异质性。退耕还林还草政策是流域生态承载力变化的主要影响因素之一。     

子午岭地区土壤保持服务时空变化及其影响因素

土壤保持是黄土高原首要的生态系统服务功能,对于黄土高原地区生态经济可持续发展至关重要,开展该区域的土壤保持变化和影响因素研究十分必要。基于退耕还林还草背景,综合使用InVEST泥沙输移比模块、空间自相关、地理探测器等方法模型对2000—2017年子午岭地区土壤保持服务时空变化及影响因素进行了分析。结果表明:2000—2017年,子午岭地区大量耕地转为林地和草地,土壤保持服务有所增强,其中林地的单位面积土壤保持量最高;土壤保持随海拔呈先增后减趋势,随坡度的增大而增大,区内西坡和东坡处土壤保持量最高;子午岭地区土壤保持变化的空间自相关程度高,空间聚集类型主要有高高型和低低型,高高聚集区位于东北部,低低聚集区主要分布在西北部。地理探测结果显示,因子变化对土壤保持变化均起交互增强作用,高高聚集区受NDVI变化的作用最大;低低聚集区主要受降水和土地利用强度变化的影响,不显著区域受各因子的影响微弱,整个子午岭地区土壤保持变化主要受降水、GDP密度、还有人口密度和NDVI变化的影响。     

土地利用与地形因子关系研究——以砖窑沟流域为例

以黄土丘陵沟壑区的砖窑沟流域为例,依据2003年和2008年两期土地利用现状图,采用地理信息系统(GIS)软件和统计分析(SPSS)软件,进行了基于10m×10m栅格单元的土地利用与地形因子关系的研究,探讨了土地利用格局的演变及其驱动力。结果表明:基于栅格的土地利用类型与坡度、坡向和海拔关系的综合分析是从数量上准确剖析土地利用空间分布特征及其演化规律的有效方法;砖窑沟流域的海拔、坡度、坡向的平均值分别为1069m、19.24°和279°(西坡);采用各种土地利用类型的sin(坡向)和cos(坡向)平均值绘制坡向分布图,可直观地显示各种土地利用类型坡向分布特征。分析表明,农田和宜林荒山共占流域总面积的80%左右,二者的分布和变化控制着整个流域土地利用的地形分布格局。农田主要以坡地和梯田的形式分布于坡上、峁顶和梁顶,坡度较低,而海拔较高,与坡度呈显著负相关,与海拔呈显著正相关;而宜林荒山往往分布于坡度较大而海拔较低的位置,与坡度呈显著正相关,而与海拔呈显著负相关。研究结果反映了黄土丘陵沟壑区土地利用的地形地貌特征。生态建设项目的实施可在短时间使土地利用的空间分布发生较大变化。     

丹江典型小流域土壤有效铜分布规律

[目的]研究丹江中游典型小流域土壤有效铜在不同土层深度、土地利用类型以及地形地貌因子下的分布规律,以期为该流域土地管理提供科学依据。[方法]应用地统计学和空间分析的方法对流域野外采样数据进行分析。[结果](1)取样区土壤有效铜均值为0.743mg/kg,土壤有效铜含量随土层深度的增加而降低;(2)不同土地利用类型下土壤有效铜含量在0.289~2.043mg/kg之间且土壤有效铜含量总体处于较低范围;(3)不同土壤深度下土壤有效铜含量均与海拔呈负相关,而与坡度无相关性。[结论]结构性因素导致土壤有效铜分布呈现出强的空间依赖性;而施肥状况、耕作措施、种植制度等各类人为活动的影响又使得随机性因素增加,最终使得研究区域内土壤有效铜含量总体上呈带状分布格局。     

大理河流域退耕还林工程对生态系统服务功能的影响

以大理河流域为研究区,应用InVEST生态系统服务功能评估模型,结合1980年、1985年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年该流域的土地利用/土地覆被资料,定量评价了退耕还林工程对碳储量、土壤保持和水源涵养生态服务功能的影响。结果表明:(1)研究区30年间土地利用/土地覆被情况变化显著,其中林地和建设用地面积分别增加了31.52,0.65km~2,耕地、草地和水域的面积分别减少了2.49,27.32,2.36km~2;(2)研究区30年间碳储量值略有增加,不同土地利用类型碳储存能力从大到小的排序分别为林地草地耕地;(3)研究区30年间土壤保持量整体上以增加为主,耕地土壤保持能力明显低于林地和草地;(4)研究区30年间水源涵养量略有减少,不同土地利用/土地覆被类型的水源涵养量各有不同,且与当年降雨量关系密切。本研究通过对大理河流域生态系统服务功能进行评估,获得了研究区退耕还林工程的生态效果,可以为日后生态规划提供科学依据。     

渭河干流沿岸土壤有机质空间分布特征及其影响因素

通过野外实地调查,系统采集了渭河干流区域土壤表层及深层样品,利用方差分析、缓冲区分析等分析方法,研究了土地利用类型、海拔、坡度、坡向以及距离河岸的距离因素对土壤有机质空间分布的影响。结果表明,渭河流域沿岸区域土壤有机质含量总体偏低,分布不均,变异性较大,随着土层深度增加有机质含量逐渐降低。土地利用类型、海拔、坡度、坡向以及距离河流的距离因素只在20 cm以上土层具有显著影响。不同用地类型有机质含量的顺序是:农田> 林地> 果园> 荒滩草地。随着海拔升高,有机质含量逐渐增加。阴坡和半阴坡的有机质含量明显高于阳坡。离河岸越远有机质含量越高,随深度增加这种趋势逐渐减弱。     

福建沙县东溪流域土地退化特征初步研究

综合运用^137Cs,土壤磁测等新技术手段,结合土壤结构水稳性,CEC等部分土壤理化指标,对闽西沙县东溪流献殷勤 地不同部位的土地退化特征进行初步的定量研究,结果表明：（1）土壤中^137Cs含量与坡度呈很强的对数关系（R＝－0．83）,表明土地退化随坡度的增加而加剧,（2）土壤表层磁化率富集系数与坡度呈较强的对数关系（R＝－0．63）,表明土地退化随坡度的增加而加剧;（3）不同地貌部位以及不同的土地利用类型之间,其土壤部分理化指标,在不同的显性水平上,呈现一定的退化特征。