半干旱地区矿区生态系统土壤保持功能评价——以神府—东胜矿区为例

[目的] 评价2000—2020年神府—东胜矿区生态系统土壤保持功能变化情况,探讨矿区生态系统功能现状和存在问题,总结半干旱地区生产建设项目集中区生态功能提升途径,为半干旱地区生产建设项目区生态和经济协调发展提供借鉴。[方法] 采用中国土壤流失方程(CSLE)和风力侵蚀模型,基于栅格像元计算不同时期(2000,2010和2020年)神府—东胜矿区土壤保持量,评价不同土地利用类型、不同植被覆盖度、不同矿井土壤保持量的时空变化。[结果] ①神府—东胜矿区潜在土壤侵蚀量为3.76×10⁶ t/a,矿区生态系统土壤保持量由2000年的2.30×10⁶ t增长到2010年的3.17×10⁶ t,矿区生态系统减少风蚀量作用显著增加。②2000—2020年,矿区耕地、沙地和裸土地面积持续减少,园林草地面积持续增加。园林草地土壤保持量由1.18×10⁶ t/a增加到2.78×10⁶ t/a。③矿区植被由低覆盖度向中高覆盖度转变。2020年,中覆盖度和中高覆盖度林地土壤保持量占矿区生态系统土壤保持总量的67.12%。④治理程度不同的矿井土壤保持量均明显提高。[结论] 2000—2020年,神府—东胜矿区土壤保持功能显著提升。半干旱地区生产建设项目可以通过实施有效的生态措施,改善生产、生活环境,探索生态经济实现路径,实现经济发展和生态改善双赢。     

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。     

定西市安家沟流域水土保持生态服务价值对土地利用方式变化的响应

[目的] 定量评价黄河流域丘陵沟壑区的甘肃省定西市安家沟流域2005—2020年不同土地利用方式的生态系统服务价值情况,分析其时空变化规律,为优化该区土地利用结构以及土地资源的可持续利用提供科学参考。[方法] 采用机会成本法和影子工程法,定量分析黄河流域丘陵沟壑区安家沟流域2005—2020年不同土地利用方式的水土保持生态系统服务价值,利用方式包括人工草地、小麦地、沙棘地、油松地、封禁和撂荒地。[结果] ①除小麦地之外,安家沟流域水土保持生态服务价值在2005—2020年呈现持续增加的态势; ②人工草地水土保持生态服务价值平均为58.2万元/(km²·a),小麦地44.9万元/(km²·a),沙棘地69.9万元/(km²·a),油松地67.3万元/(km²·a),封禁地53.4万元/(km²·a),撂荒地46.8万元/(km²·a),其排列顺序为：沙棘地＞油松地＞人工草地＞封禁＞撂荒地＞小麦地,且不同土地利用方式间差异显著; ③水土保持生态服务价值年均增幅最高的是人工草地,为9.82%,其次是封禁和撂荒地,分别为8.52%和6.84%,最低的是油松林地,为2.12%,而小麦地的水土保持生态服务价值随年限的变化无明显趋势。[结论] 水土保持生态服务价值贡献值较高的是沙棘地和油松林地,分别为21%和20%,其次是人工草地,为17%,最低的是小麦地,为13%,封禁地和撂荒地居中,分别为15%和14%。可见,黄河流域丘陵沟壑区治理水土流失问题的关键在于保持和提高林草地的质量。     

晋陕蒙接壤区1990-2020年水土流失动态变化

[目的] 分析晋陕蒙接壤区1990—2020年水土流失年际动态变化情况及其原因,为该区水土保持工作的有效开展提供科学支撑。[方法] 利用1999,2018,2019和2020年水土流失监测数据,获得4 a晋陕蒙接壤区水土流失动态监测成果,分析研究区水土流失年际间动态变化情况。并通过2020与1999年监测成果对比,进行动态变化及其原因分析。[结果] 得力于国家和地方政府层面水土保持方针、政策、措施以及相关监管部门工作的有效落实,1999—2020年晋陕蒙接壤地区水土流失面积由4.71×10⁴ km²减少至2.45×10⁴ km²,减幅达47.98%。[结论] 研究区1990—2020年水土流失强度明显减弱,由以强烈及以上侵蚀强度为主转变为以轻中度为主,生态环境显著改善。今后应根据区域水土流失特点,进一步加大投入和实施更有效的水土保持措施。     

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7 042.4 t/（km²·a），2015年土壤侵蚀模数为6 375.3 t/（km²·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。     

渭河源区坡耕地时空变化及其土壤保持效应

[目的] 分析渭河源区不同等级坡耕地的时空变化,揭示不同坡耕地类型的土壤保持效应,探讨退耕还林还草工程对渭河源区坡耕地及土壤保持的影响,为完善不同坡耕地资源合理规划利用提供科学依据。[方法] 利用1990,2000,2010和2020年4期渭河源区土地利用和地形数据,通过叠加分析、耕地动态度、土地利用转移矩阵和中国土壤流失方程等方法进行分析。[结果] ①1990—2020年耕地呈先缓慢增加后急剧减少再缓慢减少的趋势,面积净减少321.03 km²,其中陡坡耕地和缓坡耕地是耕地变化主要类型。②近30 a来,耕地的时空变化主要表现为1990—2000年耕地少量转入,主要分布在漳县和岷县;随着退耕还林还草工程的实施,有279.80 km²的坡耕地转变为林草地,其中耕地转换为草地主要分布在通渭和陇西县,而耕地转换为林地主要分布在陇西和岷县。③1990—2000年渭河源区林草地开垦导致土壤保持量减少5.52×10⁴ t,而2000—2020年退耕还林还草导致土壤保持量增加2.21×10⁶ t,其中大于15°的坡耕地的转变对土壤保持量变化影响更大。[结论] 渭河源区退耕还林还草工程成效显著,其中2000—2010年陡坡耕地的退耕面积最大,陡坡耕地退耕地土壤保持总体效应最大,但峭坡耕地退耕地单位效应最大。峭坡耕地仍有较大退耕空间,依旧是新一轮退耕任务的主要目标。     

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。     

中国东北漫川漫岗典型黑土区沟道侵蚀特征

[目的] 通过对450 km²黑土区进行实测调查，旨在评估研究区沟道侵蚀现状。[方法] 选取沟道侵蚀严重的450 km²的漫川漫岗黑土区为调查区域，首先在谷歌卫星影像上进行侵蚀沟识别和定位，再对侵蚀沟立体形态进行实地测量。[结果] ①研究区土地利用以耕地为主，耕地、建设用地、林地、草地分别占研究区总面积的85%，8%，6%，1%。②研究区坡耕地占86%，坡度0.25°~3.0°占64%，大于5°的占12%。③共有侵蚀沟1 049条，其中耕地中侵蚀沟577条，占总侵蚀沟条数的55%；沟壑密度1.2 km/km²，按沟壑密度衡量沟蚀强度为中度；沟壑面积比例为2.89%，以此界定沟蚀强度为剧烈。④研究区侵蚀沟平均长度、宽度、深度和面积分别为996，13.1，2.7 m和2.4 hm²。[结论] 漫川漫岗黑土区沟道侵蚀严重，主要危害坡耕地，但侵蚀沟相对较小，易于治理。     

南方红壤丘陵区退耕还林还草工程土壤保持效应评估

以南方红壤丘陵区为研究对象，应用修正通用土壤流失方程，根据2000年、2005年、2010年、2015年土地利用数据，识别出了近15年南方红壤丘陵区退耕还林还草的空间范围，并估算了退耕还林还草实际发生区的土壤保持效应。结果表明，2000—2015年，南方红壤丘陵区退耕还林还草面积约2 052.61 km²。期间土壤保持量增加9.18×10⁸ t，单位面积土壤保持量变化量为447 327.54 t/km²，土壤保持效应整体显著提升，但仍有部分区域出现负效益。此外，对提升土壤保持功能而言，将裸地转换为林地是效果最显著的土地利用变化方式。退耕还林还草的实施提高了区域的土壤保持功能。研究结果对南方红壤丘陵区退耕还林还草工程的实施及管理具有指导意义。     

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。     

基于RUSLE模型的山西省生态系统土壤保持功能重要性评估

[目的]分析山西省生态系统土壤保持服务功能的空间分布格局,识别山西省土壤保持功能保护的重点区域,为生态保护红线划定和国土空间规划提供参考。[方法]采用修正通用水土流失方程(RUSLE)开展山西省土壤保持功能重要性评估。[结果]山西省土壤保持总量为6.52×10~9 t/a,单位面积土壤保持强度平均为416.10 t/(hm~2·a)。土壤保持功能总体呈现"西北低、东南高,盆地低,丘陵和山地高"的空间分布格局,极重要区、重要区和一般重要区的面积分别占山西省国土面积的23.10%,28.33%和48.57%。[结论]山西省土壤保持功能极重要区主要分布在太行山、吕梁山、恒山、五台山、太岳山、中条山等组成的"多"字形山地地区,在晋西黄土丘陵沟壑区也有一定分布。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

福建省水土流失现状分析

[目的]运用遥感技术监测福建省水土流失状况,为研究区的水土保持工作提供一定的科学依据。[方法]利用2014年Landsat-8OLI等遥感数据,基于通用土壤流失方程(USLE)定量计算得到研究区的土壤侵蚀量,并运用GIS空间分析和数理统计的方法分析水土流失在地理空间上分布特征。[结果]福建省2014年的水土流失总面积为10 939.8km2,总流失率为8.93%,其中以轻度流失为主,占总流失面积的82.3%,境内流失等级为强度及以上的区域主要集中在北部的宁德和南平、南部的漳州和西部的龙岩一带;其中22个水土流失重点县流失面积为4 786.65km2,占全省流失总面积的43.76%,平均流失率为10.54%。[结论]水土流失主要发生在海拔高程为200~1 000m的区域,流失面积有8 954.35km2,占流失总面积的81.85%;坡度与水土流失关系密切,水土流失主要发生在坡度为8°~25°的区域,流失面积有69 871.71km2,占总流失面积的57.23%;容易发生水土流失的土地利用类型是裸地和林地,流失比例分别达到30.99%和9.47%。