区域土壤侵蚀遥感抽样调查方法

土壤侵蚀是全球性环境问题,土壤侵蚀调查是水土保持规划和生态文明建设的科学基础。为了完善土壤侵蚀抽样调查方法,快速、精准地估算土壤侵蚀实际速率,对基于高分辨率遥感影像进行目视解译,提取高精度土地利用和水土保持措施信息的方法进行了研究。基于现代地理信息科学,充分利用虚拟地球及其提供的公开高分辨率遥感数据资源,考虑土壤侵蚀及其治理的时空特征,采用分层不等概系统空间抽样方法布设抽样单元,通过对公开高分辨率遥感影像的目视解译,完成泛第三极地区土地利用和水保措施的遥感抽样调查。研究实现了2万个抽样调查单元的解译,提取了土地利用和水土保持措施信息;基于CSLE模型完成了典型抽样调查单元的土壤流失速率计算,并对解译结果进行了精度和实用性分析。结果表明:基于公开高分辨率遥感影像、利用分层不等概系统空间抽样方法,可快速提取土地利用和水土保持措施信息,完成区域土壤侵蚀抽样调查。     

适用于测钎法的土壤侵蚀最低模数阈值探讨

测钎法具有布设简单、实施灵活、选材方便、成本低廉的优点,在土壤侵蚀监测,特别是生产建设项目土壤侵蚀监测工作中应用广泛,但在实际使用中具有局限性.根据测纤法可测量的精度及其测定原理,从理论上推算适用测钎法的土壤侵蚀模数最低阈值,对提高土壤侵蚀监测精度具有现实意义.结果表明:使用测纤法进行土壤侵蚀监测,月度、季度和年度的监测值可适用的土壤侵蚀模数最低阈值分别为1 452、484和121 t/(km2 ·a),低于该阈值,监测数据精度不能保证.根据研究结果,建议在土壤侵蚀监测中,土壤侵蚀强度低于此阈值的地区或时段,宜采用其他监测方法,以确保土壤侵蚀监测结果的精确性.     

关于水土保持监测中测钎应用的思考

简易观测场坡面布设测钎观测土壤侵蚀量,在水土保持监测中已有广泛应用,总体上比较适合于以水蚀为主的土壤侵蚀观测。现阶段水土保持监测方法中,简易水土流失观测场测钎的布设、尺寸选择以及数据采集方法的欠合理,存在测量精度低、外业工作量大等缺陷,并且在读数过程中易遭到干扰。针对上述问题,对现有测钎应用中存在的不足提出了解决方案。     

黄土高原水蚀风蚀交错带坡面土壤侵蚀特征及其影响因素

水蚀与风蚀的交错作用大大加剧了黄土高原水蚀风蚀交错带的土壤侵蚀强度,造就了复杂的侵蚀环境。通过在水蚀风蚀交错带的典型区域——神木六道沟流域,选择沿本地盛行风向(NW)到最弱风向(E)方向的坡面布设采样断面,探究土壤粒径和土壤侵蚀速率的空间分布特征,分析其影响因素。结果表明:土壤粒径和侵蚀速率均表现出明显的波动变化和显著的坡面变异(p0.05)。其坡面分异受坡面部位、坡度、植被、土壤类型、土地利用类型和侵蚀动力(风力和降雨)的共同影响。侵蚀动力之外的因素对土壤侵蚀速率的坡面变异累积解释69.6%~82.1%。土壤侵蚀速率与坡面部位、坡度、植被、土壤类型和土地利用类型的线性回归分析显示,土壤侵蚀的动力因素也十分重要。然而,要揭示坡面土壤侵蚀空间分布的一般规律,定量区分水蚀和风蚀对坡面侵蚀的贡献,需进一步研究。     

基于无人机影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法

[目的]探究无人机高清影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法,为无长期地形监测地区的土壤侵蚀强度估算提供了新方法。[方法]通过无人机和RTK-GPS分别获取研究区影像及地面控制点坐标,利用Agisoft PhotoScan Professional 1.1.2软件生成研究区空间点云,利用ArcGIS 10.3生成高精度DEM,通过目视遥感解译和现场调查,快速估算研究区土壤侵蚀速率。[结果]本研究区排土场边坡土壤流失面积11 052.53m2,土壤侵蚀总体积835.41m3,土壤侵蚀速率为4 043.82t/(km2·a)。使用普通克里金法插值生成DEM数据精度为0.26m。[结论]通过本研究方法计算出的排土场土壤侵蚀强度属于中度侵蚀,土壤侵蚀速率较为符合实际情况,精度也满足了本研究的需要,同时,在高密度点存在的情况下,各种插值方法生成DEM数据误差相差不大,使用普通克里金法能够使结果最优。     

利用REE示踪技术研究土壤侵蚀的进展

REE示踪技术作为一种新手段,在土壤侵蚀研究中得到广泛的应用。本文介绍了国内外利用REE示踪技术研究土壤侵蚀的进展及示踪元素的布设方法,并在此基础上,对REE示踪技术及示踪元素布设方法进行了探讨。旨在为今后的研究工作提供参考。     

基于CSLE的泛第三极地区土壤侵蚀强度空间分布特征

[目的]定量评估泛第三极地区的土壤侵蚀状况,明确土壤侵蚀的分布特征,以期为土壤侵蚀的科学防治提供依据。[方法]基于分层不等概系统抽样方法,共布设31 406个调查单元。利用中国土壤流失方程CSLE计算泛第三极地区土壤侵蚀速率,并利用莫兰指数(I)探讨其分布特征。[结果](1)泛第三极地区平均土壤侵蚀速率为162.73 t/(km²·a),水土流失面积比例为7.75%,土壤侵蚀速率超过500 t/(km²·a)的地区主要位于西亚、东亚和南亚;(2)土壤侵蚀存在明显的空间聚集性(I=0.920 9),以高高型和低低型聚集为主,高高型聚集主要分布在西亚北部、南亚北部和西南部以及中国的东北、黄土高原和西藏南部;(3)草地、灌丛和耕地是土壤侵蚀较严重的土地利用类型,其中>1 000 m的草地、>500 m的灌丛和耕地的土壤侵蚀更严重,超过25%的土地都发生了水土流失,平均土壤侵蚀速率变化于426.85～683.72 t/(km²·a)。[结论]海拔介于1 000～6 000 m的草地、500～4 000 m的灌丛以及1...     

土壤侵蚀预报研究的新进展

土壤侵蚀预报研究的新进展陈奇伯，费希亮（甘肃省水土保持研究所，兰州７３００２１）对土壤侵蚀进行科学研究始于１９世纪后期。１９１５年美国林业局在犹他州布设第一个定量试验点，标志着土壤侵蚀定量化研究的开始［１］。对土壤侵蚀进行预报的研究起始于２０世纪６０...     

137Cs在黄土高原地区土壤侵蚀示踪中的应用研究

利用137Cs示踪法详细研究了黄土高原地区南沟小流域的土壤侵蚀状况。结果表明: 黄土高原地区不同利用方式下的土壤侵蚀速率都较大,耕作土壤与非耕作土壤相比由于大部分是坡地种植而具有较高的侵蚀速率。土壤侵蚀速率的空间变异较大且较为复杂。通过对土壤侵蚀类型分类可知,研究区域大部分属于极强度侵蚀。     

不同质地重塑土坡面水沙定量关系研究

为确定不同质地重塑土坡面水力学参数与土壤侵蚀速率间的定量关系,采用模拟径流冲刷动床试验的方法,对不同质地坡面的土壤侵蚀速率进行了研究,建立了土壤侵蚀速率与水力学参数、土壤性质间的定量关系。结果表明:(1)土壤侵蚀速率与坡度和流量关系密切,且坡度对土壤侵蚀速率的影响更大;土壤质地对土壤侵蚀速率具有明显的影响,相同试验条件下使土壤侵蚀速率呈现"单峰状"分布,在50%含沙量的坡面最大;(2)细沟平均沟深、断面宽深比与土壤侵蚀速率之间具有极显著的相关关系(r=–0.865,P0.01),可以作为反映坡面侵蚀产沙程度的指标;(3)单位水流功率是描述土壤侵蚀速率的最佳水力学参数(r=0.911,P0.01),幂函数可以很好地表达两者之间的定量关系(D_r=49.96Pr~(2.07),R~2=0.795);(4)考虑到土壤性质对坡面侵蚀的影响,在单位水流功率与土壤侵蚀速率的定量关系中引入了土壤黏聚力,进一步提高了定量关系的可靠性(D_r=165.22Pr~(2.36)C~(–0.44),R~2=0.816),由于方程中参数获取的相对简便,在实际应用中具有更广的适应范围与现实价值。     

三峡水库消落带植被重建途径及其固土护岸效应

三峡水库蓄水运行后将出现一个落差达30 m的消落带,由于库水涨落和水文地质条件改变,导致其植被破坏,土壤裸露,在降水、库水位周期性地涨落和波浪的作用下,土壤侵蚀强烈,如何重建消落带植被成为广泛关注的热点问题。通过系统总结三峡水库消落带植被重建的科研实践及经验,提出了消落带植被重建的基本思路和途径,并利用侵蚀针定位观测方法,对比分析了不同植被重建途径下的固土护岸效应。结果表明,人工种植草地和自然恢复草地较其对照分别减少了土壤侵蚀74%和55%,显示出极显著的控制土壤侵蚀的效应。而表层土壤受人为扰动强烈的传统耕作耕地土壤侵蚀强度相较于对照高11%。     

近景摄影测量技术在坡耕地土壤侵蚀速率研究中的应用

以5°,10°,20°的紫色土坡耕地为研究对象,分别进行5,10,15次强度的模拟耕作试验,在此基础上采用60L/min的流量进行3轮放水冲刷试验,采用近景摄影测量技术监测试验前后紫色土坡耕地小区的地形变化,通过生成高精度DEM数据计算土壤流失体积,并采用插钎法测量土层深度变化,验证近景摄影测量技术测定地形变化的准确度,进而推算不同坡度条件下的紫色土坡耕地耕作侵蚀速率和水力侵蚀速率。结果表明:(1)采用近景摄影测量技术能够准确监测地形变化,其测算结果与插钎法的结果比较接近,且通过计算土壤流失体积推算土壤侵蚀速率的方法比较可靠,精度较高;(2)紫色土坡耕地在坡度为5°,10°,20°条件下平均耕作侵蚀速率分别为69.85,131.45,155.34t/(hm2·tillage pass),耕作侵蚀速率随坡度增加呈增加趋势,随着耕作次数增加则呈逐渐减小的趋势;(3)紫色土坡耕地在坡度为5°,10°,20°条件下平均水力侵蚀速率分别为1 892.52,2 961.76,4 405.93t/(hm2·h),水力侵蚀速率与坡度呈正相关关系,与此同时,随着耕作强度的增加,水力侵蚀也呈逐渐增大的趋势,表明耕作侵蚀对水力侵蚀有加速作用。该研究为紫色土坡耕地耕作侵蚀和水力侵蚀交互作用下的土壤侵蚀研究提供技术支撑和数据基础。     

黄土丘陵沟壑区退耕坡地不同植物群落的土壤侵蚀特征

黄土高原地区水土流失造成严重的农业和生态环境问题,而植被能从根本上控制黄土高原的水土流失.以安塞县典型退耕坡地不同植物群落为研究对象,采用侵蚀针法,结合2012-2015年降雨数据及不同植物群落特征的分析,研究不同植被恢复坡地的土壤侵蚀特征.结果表明:研究期间,不同年份植被群落土壤侵蚀强度为丰水年＞平水年＞枯水年.不同植被类型群落防治土壤侵蚀的能力不同,具体为自然恢复灌木群落＞自然恢复草本群落＞人工灌木群落＞人工乔木群落.灰色关联度显示,降雨量与坡度是影响植被群落土壤侵蚀最重要的因素,乔灌木群落坡度＞降雨量,草本群落降雨量＞坡度.自然恢复植被群落枯落物盖度＞植被盖度,人工植被群落植被盖度＞枯落物盖度;因此,在当前植被条件下,未受到扰动的群落可有效减少降雨对土壤侵蚀的影响;在进行植被恢复时,应优先进行植被自然修复,适时适地引入乔灌木进行植被恢复人工调控,尽早促进乔木群落的林下植被发育,保护其林下灌草层和枯落物层,同时减少人为干扰.     

地表微地形测量及定量化方法研究综述

地表微地形测量是地表粗糙度定量化的基础,对地表形态动态监测、水文过程模拟以及土壤侵蚀过程模型的构建具有重要意义。目前,微地形测量方法主要分为接触式和非接触式2大类,前者包括测针法、链条法、差分GPS法等,后者包括超声波测距法、红外线传感器法、结构光激光扫描法、激光测距扫描法、三维激光扫描仪法、近景摄影测量法等。在全面回顾各方法原理、优缺点及其应用的基础上,分析地表粗糙度定量化常用方法：统计方法指数、地统计学指数和分形及多重分形模型。认为：1）差分GPS法、结构光激光扫描法、三维激光扫描仪法和近景摄影测量法将在亚毫米一,厘米级地表微地形测量及地表粗糙度多尺度特征研究中发挥重要作用,同时简单、方便的测针法可能在野外测量中依然占据主导地位;2）以地表微地形测量技术为基础,在土壤侵蚀过程模型中亟需形成一套完整的“测量一定量化一模型应用”范式,同时应加强对地表微地形空间异质性和各向异性的研究,发展新的统一的地表粗糙度定量化方法。     

黄河流域生态保护和高质量发展规划区水土流失特征与防治对策

[目的] 研究黄河流域生态保护和高质量发展规划区水土流失特征及其防治对策,为该区水土流失综合治理、生态环境建设和流域高质量发展提供科学参考。[方法] 基于2020年全国水土流失动态监测成果,分析水土流失面积、分布、特点等,提出水土流失综合防治对策。[结果] 规划区水土流失面积占土地总面积的33.97%,水土流失分布主要集中在黄河中游多沙区、腾格里—阴山北麓沙漠草原风沙区、湟水洮河黄土丘陵区和黄河源高地草原区等区域,沙地、旱地（6°以上）、天然牧草地和其他草地为水土流失重点发生地类,水土流失呈现面广量大、分布集中、侵蚀类型多样、高侵蚀强度面积较大等特点。[结论] 水土流失依然是黄河流域生态保护和高质量发展规划区面临的主要生态问题之一,水土流失防治应结合区域水土流失特点,科学布局,精细配置各类措施,推进规划区水土流失治理绿色发展。     

基于GIS的慈溪市土壤侵蚀敏感性评价

[目的]对影响浙江省慈溪市土壤侵蚀敏感性的各因素进行评价,为该市进行环境功能区划和各项水土保持措施工程的布局调整提供参考。[方法]借鉴土壤侵蚀流失USLE模型,选取降雨侵蚀力、土壤质地、植被覆盖和地形起伏度4因子构建土壤侵蚀敏感性评价体系,并运用GIS进行土壤侵蚀敏感性分析。[结果]慈溪市土壤侵蚀敏感性在空间格局上呈半圆环状结构分布,并且轻度敏感区面积为733.05km2,占比高达75.70%,广泛分布于平原乡镇地区;不敏感区主要分布于近海滩涂区域,极敏感、高度敏感及中度敏感区则位于南部的丘陵、山地地区。[结论]慈溪市土壤侵蚀敏感性评价结果与水土流失现状空间分布走势大致相符,为此应重视和预防水土保持工作。     

农牧交错带土地利用类型对土壤风蚀的影响

[目的]研究农牧交错带不同土地利用类型对土壤风蚀的影响,为干旱沙区土地资源的合理利用及经营耕作提供科学依据。[方法]通过气象资料和野外风蚀试验,分析该区不同土地利用方式下的土壤风蚀状况。[结果]不同土地利用类型对土壤风蚀的影响显著,在不同利用类型的人工草地中羊草地较苜蓿地减蚀效果显著,天然草地中滨草地减蚀效果优于蒿草地,人工草地较天然草地显著降低土壤风蚀量。农田用地中耕翻地土壤风蚀量最高,未留茬免耕玉米地较耕翻地风蚀量减少46.7%~48.6%;作物留茬地土壤减蚀效果显著,且留茬作物不同,减蚀效果差异明显,玉米留茬较耕翻地风蚀量减少了58.1%~63.5%,荞麦留茬较耕翻地减蚀率为50.5%~54.6%。在不同地形坡地中迎风坡风蚀量高于背风坡3.12~3.73倍。[结论]应在该地区适宜增加人工草地种植面积,减少冬春季节耕翻地面积,减少迎风坡土地的开垦利用,在冬春季节采取地表覆盖或者作物收获后留茬的保护措施,以降低土壤风蚀程度。     

基于GIS和USLE的龙墩水库小流域土壤侵蚀评估研究

本研究以南京市高淳区龙墩水库流域为研究对象,利用通用土壤流失方程(USLE)模型与地理信息系统(GIS)技术结合的方法对流域土壤侵蚀进行模拟预测。结果表明:整个流域年均土壤侵蚀模数为4 343.46 t/km~2,属中度侵蚀。整个流域微度和轻度侵蚀所占面积比例相对较大,两者所占面积比例之和超过了63%,极强度和剧烈侵蚀虽然所占面积较小,但却产生了超过了70%的侵蚀量。不同土地利用类型中土壤侵蚀强度差异较大,年均侵蚀模数旱田草地水田林地,侵蚀量旱田水田草地林地。通过GIS将整个流域划分为13个子流域,子流域4、5、10由于区域内大部分是旱田,土壤侵蚀模数较大,为流域内土壤侵蚀的关键源区,子流域10侵蚀模数和侵蚀量都比较大,应该重点关注;而子流域1、9和12由于侵蚀总量较大,也应该保持一定的关注。所有子流域土壤侵蚀量都主要来自高强度侵蚀等级,其中以剧烈侵蚀为主。因此,控制土壤侵蚀应该优先考虑高强度侵蚀等级区域。     

基于WEPP模型的水土保持措施因子与侵蚀量关系研究

水土保持措施能够有效减少水土流失,是土壤侵蚀过程中的一个重要影响因子。以北京市延庆县水土保持科技示范园的径流小区观测数据为基础,利用WEPP模型模拟了坡面不同水土保持措施下的侵蚀量,结果表明:(1)植被盖度与侵蚀量呈负相关关系,植被盖度越高侵蚀量越少,当盖度50%时侵蚀量会显著减少,且植被有效盖度的阈值为70%;(2)梯田的土壤侵蚀过程主要发生在田坎处,水平田面几乎没有水土流失,侵蚀量与田坎高成正比,与田面宽成反比。在北方土石山区,水平梯田田坎高度不宜超过2.5 m,田面宽不宜小于5 m;(3)粮—草间作能有效减少土壤侵蚀量,且草带所占比例越大减蚀效益越好。在水土保持为主的坡耕地上适合推广粮:草比为2:4的间作配置模式。研究结果对于北方土石山区的土壤侵蚀研究以及水土保持措施的配置具有一定参考意义。     

山丘区输电线路工程水土流失特征及治理技术对比研究

山丘区输电线路工程对原地貌扰动造成大量水土流失,直接影响周围环境安全及资源安全。为研究山丘区输电线路工程水土流失特征及治理技术,通过资料收集整理与野外实地调查,对不同侵蚀类型区典型山丘区输电线路工程水土流失及其治理措施进行了分析。结果表明：(1)输电线路工程塔基和施工便道占地类型复杂,黄土丘陵区占地类型最多(5种),以耕地和草地为主,分别为49%和28%;红壤丘陵区以林地为主,占比为69%;黑土低山丘陵区占地主要为耕地、林地,分别为42%,40%;青藏高原占地主要为草地,占比达78%;新疆山地则主要是以裸地为主,占比高达98%。(2)输电线路工程不同水土流失地貌单元水土流失量差异显著,表现为塔基区和施工便道水土流失量较大,其次是牵张场,跨越施工场地水土流失量最小;塔基区土壤侵蚀模数表现为黄土丘陵区最大,是红壤丘陵区的2倍,黑土低山和漫岗丘陵区的5倍。塔基边坡的修复应该依靠自然与人工相结合方式,施工便道注意排水沟布设,牵张场土地恢复过程中应先进行深松翻处理。(3)对山丘区输电工程形成的各侵蚀单元进行近自然的生态系统恢复和重建,采取临时措施、工程措施和植物措施等组合。综上,研究结果可为山丘...