利用复合指纹法分析剑川双河水库泥沙来源

[目的]定量研究水库沉积泥沙的具体来源,为中国滇西北水土流失区域泥沙来源研究和流域综合治理提供科学依据。[方法]以滇西北剑川县双河水库流域作为研究区,选取林地、草地、耕地及采矿用地4种土地利用类型作为潜在泥沙源头,利用复合指纹法分析双河水库沉积泥沙潜在来源及其贡献百分比。选择27个地球化学因子,通过守恒性检验与Kruskal-Walls H检验并利用逐步判别分析确定最佳指纹因子组合,运用多元线性混合模型计算各泥沙源地贡献百分比。[结果]①共有8个指纹因子(S,Ca,Sr,TP,Cr,Ba,K,Mg)被确认为最佳指纹因子组合,累计贡献率达89.60%;②总体上,泥沙贡献百分比平均值从大到小为:草地(37.28%)耕地(34.62%)林地(27.86%)采矿用地(0.24%);③单位面积上泥沙贡献百分比为:耕地(9.55%)草地(3.78%)采矿用地(1.24%)林地(0.38%)。[结论]复合指纹法适用于双河水库流域泥沙来源判别,耕地仍是土壤侵蚀最为严重的土地利用类型,而草地因面积较大、地表覆盖度较低,也是泥沙贡献较多的土地利用类型。     

自然生长和人为影响下土壤碳氮含量差异及影响因素

[目的]深入探讨环青海湖区近30年未变动放牧草地和耕地土壤碳氮含量影响因素,以期为该区土地利用优化管理提供参考。[方法]基于有幸在该区找到未变动放牧草地和耕地,采用前期研究工作中的多个指标,利用一元和多元回归模型进一步分析土壤碳氮含量主导因素。[结果]该区草地和耕地土壤理化指标基本以30 cm土层深度为界发生明显变化; 从回归模型中可以看出,由于受到人类活动影响,耕地土壤碳氮含量受土壤理化指标影响较小,而草地土壤作为未扰动土壤,在自然发育背景下土壤碳氮主导因素明显多于耕地。[结论]土地利用变化显著影响了土壤性状,在该区减少土地扰动能有效减缓土地荒漠化进程。     

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。     

阴山北麓地区土壤侵蚀的时空变化及驱动力

[目的] 分析2000—2020年阴山北麓地区土壤侵蚀时空变化及其影响因素,为该区土壤侵蚀治理与国土空间规划提供科学指导。[方法] 基于降水、土地利用、土壤和遥感影像等数据,采用GIS技术和RUSLE模型开展研究。[结果] ①2000—2020年阴山北麓地区土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,高等级侵蚀面积不断增加,阴山北麓地区土壤侵蚀状况十分严峻; ②阴山北麓地区土壤侵蚀严重区主要分布在阴山山脉沿线和内蒙古多伦县大部分地区; ③土地利用类型是阴山北麓地区土壤侵蚀主要影响因子,各因子解释力大小依次为：土地利用类型>植被覆盖度>降雨>坡度。土地利用类型为耕地,植被覆盖度小于0.3,坡度在15°～20°和降雨量在365～413 mm之间的地区为高风险侵蚀区域。[结论] 阴山北麓地区土壤侵蚀程度整体偏高。植被覆盖度低的耕地和草地应为阴山北麓地区土壤侵蚀治理重点区域,应采取植树造林种草,扩大林草覆盖面,改善植被覆盖率,降低地表径流速率,提高下渗能力,来控制土壤侵蚀发生。     

基于RUSLE的引黄入晋北干线沿线地区土壤侵蚀定量研究

[目的]分析引黄入晋北干线沿线地区土壤侵蚀时空分布特征及其主控因子,为当地水土保持和生态环境建设提供科学的理论依据。[方法]以引黄入晋北干线沿线地区为研究区,基于GIS和RS技术,利用2005,2010,2015年3期Landsat遥感影像,DEM,LUCC,月降水资料,计算土壤侵蚀模数,并分析研究区土壤侵蚀强度的时空变化特征及与主控因子间的关系。[结果]2005,2015年为轻度侵蚀,2010年为中度侵蚀,从2005—2010年土壤侵蚀模数增长80.91%,2010—2015年土壤侵蚀模数降低47.87%,呈先增后减,总体减小的趋势;以北干线为界,界线两侧土壤侵蚀差异显著,朔州市辖区的土壤侵蚀面积和土壤侵蚀量最大。R因子与土壤侵蚀呈正相关,当土壤类型为栗褐土,坡度为8°~15°,土地利用类型为耕地时土壤侵蚀面积最大,当坡度大于25°,土地利用类型为草地和林地时土壤侵蚀量最高。[结论]引黄入晋北干线的施工加剧了沿线地区土壤侵蚀,降雨、土壤类型、坡度、土地利用类型作为主控因子与该地的土壤侵蚀分布联系紧密。因此应确定水土保持重点区域,有针对性地制定水土流失防治措施,改善生态环境。     

基于地理探测器的江苏省沿江地区土壤侵蚀定量分析

[目的]研究江苏省沿海地区土壤侵蚀空间分布特征,识别主要影响因素并开展驱动力因子定量归因,为该区域水土流失防治与生态环境建设提供科学指导。[方法]以江苏沿江地区为对象,基于高分辨率遥感影像、数字高程模型和长系列降雨等数据,采用中国土壤流失方程、地理探测器等方法,探索土壤侵蚀空间分异性的主导影响因子及其交互作用影响程度,识别土壤侵蚀高风险区域。[结果](1)平原区与山丘区土壤侵蚀均以坡度与土地利用类型为主导因素。茶园的土壤侵蚀以植被覆盖度为主导,其他类型土地的土壤侵蚀均以坡度为主导因子。(2)土壤侵蚀的主导交互作用为坡度叠加土地利用类型。茶园与草地主导交互作用因子为坡度叠加植被覆盖度,其他类型土地的土壤侵蚀主导交互作用因子为坡度叠加降雨量。(3)果园、茶园、林地与生产建设活动扰动地的土壤侵蚀高风险区域位于坡度>20°,降雨量1 300～1 400 mm,植被高覆盖度的丘陵山区。[结论]地理探测器操作简便,结果包括单因子影响、两因子交互作用及风险区域分析。江苏省生产建设活动扰动地、园地的水土流失问题应引起密切关注。     

基于土地利用变化的河北省坝上地区景观生态风险评价

[目的]对河北省坝上地区近40 a来的土地利用动态变化和生态风险进行分析评价并对未来趋势作出预测,为该地区生态建设和治理、可持续发展提供科学依据。[方法]基于坝上地区1980—2018年5期土地利用数据以及通过土地转移矩阵、空间相关性分析等方法揭示和预测该区1980—2026年的土地利用变化特征并评估该区生态风险水平。[结果](1)整个研究期间,坝上地区土地利用类型以耕地为主,所占比例近50%,其中,1980—2018年,耕地、林地扩张面积均超过300 km~2,草地减少近616.60 km~2,水域面积缩减36.04%,其中耕地、林地、草地之间的互相流转程度较为剧烈,空间变化上表现为各地类的重心在2000—2010年明显迁移。(2)1980—2026年,坝上地区6个时期内生态风险值全局空间自相关Moran’s I指数均在0.500左右,其空间分布表现出较高的趋同集聚性。(3)近40 a来,坝上生态风险水平升至为高风险级,其区域增加了123.22 km~2,较高风险区域分布在城镇地区,据CA-Markov模型预测,未来坝上地区中等及中等以上风险区域持续扩张,丰宁县和围场县将分别出现小规模高风险区和较高风险区。[结论](1)近40 a来坝上地区草地退化严重,水域面积显著减少,原因系安固里淖干涸所致。(2)该区生态风险水平与土地格局分布具有较强相关性,且在未来会继续升高。     

黔中水利枢纽不同土地利用类型土壤养分淋溶特征

土壤氮磷流失与土地利用类型有着密切的关系,作为水源地工程的黔中水利枢纽保护区内主要以旱坡耕地为主,氮磷素更易流失。选取黔中水利枢纽具有代表性的3种土地利用类型(耕地、林地、荒地)土壤,采用土柱模拟淋溶试验,对氮磷淋溶流失进行分析,研究面源污染可能对水质产生的影响。结果表明:不同土地利用类型土壤的氮磷素淋溶浓度与淋溶量均随着淋溶次数的增加而减少,并逐步趋于稳定;氮素淋溶流失的主要形式有硝态氮、氨氮、有机态氮和亚硝态氮,其中,有机态氮所占比例最大,在荒地、林地、耕地中所占的比例分别为58.75%,51.09%,57.07%,其次为硝态氮,且3种土地利用类型土壤硝态氮淋溶流失均大于氨氮;磷素淋溶流失的主要形式为颗粒态磷和溶解态磷,颗粒态磷为磷流失的主要形式,在荒地、林地和耕地中所占比例分别为84.73%,75.56%和78.54%;氮磷素淋溶流失在3种土地利用类型中的流失规律各不相同。因此,在不同土地利用类型的土壤中,耕地的氮素淋溶流失,荒地的磷素淋溶流失较为严重,应采取相应的措施防止对水体造成污染。     

新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤养分及活性有机碳组分研究

土壤有机碳及其组分是土壤质量的重要指标,在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。通过对我国内陆荒漠自然生态系统中新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用类型土壤养分及有机碳组分。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用类型土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用类型对土壤养分具有较大影响,土壤有机碳、全氮、全磷和全钾均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,而不同土地利用类型土壤全磷差异并不显著(p0.05)。不同土地利用类型土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)、土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)均呈现出一致性规律,大致表现为林地耕地草地未利用地。林地和草地EOC/SOC比例显著低于耕地和未利用地,说明林地和草地转变成耕地降低了土壤有机碳的稳定性;微生物商(MBC/SOC)基本表现为耕地林地草地未利用地,其中耕地和林地土壤MBC/SOC比例差异不显著(p0.05)。相关性分析表明,土壤活性有机碳各组分与SOC,TN,TK均具有极显著相关性关系,并且不同土地利用类型土壤EOC,POC,LFOC,WSOC和MBC含量之间均具有极显著相关性(p0.05),说明土壤活性有机碳很大程度上依赖于有机碳含量,活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC,TN和TK是不同土地利用类型土壤活性有机碳变化的重要影响因子。     

汾河源头地区土壤侵蚀时空变化及其空间自相关分析

[目的]汾河源头地区是山西省重要的水源涵养地和供水区,土壤流失严重。研究该区域土壤侵蚀时空变化的目的在于为该流域的水土保持工作提出科学依据。[方法]采用2004和2009年9月的SPOT影像作为数据源,将GIS和USLE结合对汾河源头地区土壤侵蚀的时空变化进行研究,并借助GeoDa软件分析了研究区2009年土壤侵蚀的空间自相关性。[结果](1)从时间变化来看,2009年汾河源头地区土壤侵蚀模数较2004年有所增加,中度以上侵蚀的面积占总侵蚀面积的比例也相应增大,且以极强度侵蚀和剧烈侵蚀增加为主;(2)从空间上看,土壤侵蚀程度高的区域分布在流域的东南部,土壤侵蚀程度低的区域分布在流域的西北部;(3)降雨和植被覆盖是影响汾河源头地区土壤侵蚀的2个主要因子;(4)除了微度侵蚀和剧烈侵蚀外,其他侵蚀强度类型向更高程度的侵蚀强度类型转移的面积都远大于向低程度的侵蚀强度类型转移的面积;(5)空间自相关分析表明,研究区土壤侵蚀存在一定的正相关和空间集聚,主要表现为高值与高值集聚,低值与低值集聚。[结论]研究区内土壤侵蚀现象不断加剧,应加强土壤侵蚀治理力度。     

江苏省平原区河岸边坡利用方式和特征分析

河岸边坡是平原区水土流失的主要策源地,土地利用方式是影响边坡水土流失的重要外在因素,对河岸边坡利用类型的调查研究可为区域范围内边坡水土流失治理提供基础数据.基于42条河段的无人机航拍影像和野外实地调查数据,统计了江苏省4类河道不同利用方式下的河岸边坡面积,并分析了沙土区、非沙土区,以及不同水土保持区划的边坡利用特征.结...     

Soil nutrient changes due to land use changes in Northern China: a case study in Zunhua County, Hebei Province

Abstract. Since the 1980s, land use in rural areas of China has changed greatly as the result of political initiatives. These changes have caused soil nutrient changes which are examined in this paper for Zunhua County, northern China from 1980 to 1999. The areas of farmland, grassland, and paddy decreased greatly and were replaced by increases in forest and residential land. The soils under forest in 1999 transformed from farmland in 1980 increased in organic matter by 21%, total nitrogen by 18%, available nitrogen by 65%, available phosphorus by 17% and available potassium by 17%. Similarly, in the area which was converted from farmland in 1980 to grassland in 1999, soil organic matter, total nitrogen, available nitrogen, available phosphorus, and available potassium increased by 38%, 37%, 71%, 2% and 28%, respectively. Changes from farmland to forest and grassland not only changed land cover but also improved soil fertility and probably reduced soil nutrient losses.     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

基于N-SPECT模型的胶东半岛土壤侵蚀及泥沙入海通量研究

[目的]探讨土壤侵蚀与土地利用的关系,为胶东半岛海岸带水环境保护和治理以及流域综合管理提供必要的技术支持和参考依据。[方法]在RS-GIS技术支持下,基于N-SPECT模型,对胶东半岛2006—2010年土壤侵蚀量及泥沙入海通量进行模拟。[结果]土壤侵蚀高值区集中于半岛东部和南部,低值区主要分布于半岛中部和中南部。大沽河流域、五龙河流域和大沽夹河流域3大流域对整个胶东半岛的土壤侵蚀贡献最大。针对3大流域之外的其他半岛区域,按照汇水区划分岸段,各岸段单位长度泥沙入海通量的空间差异显著,青岛市城阳区海岸、青岛南端(胶南)海岸、莱州湾东部海岸和威海西南端海岸泥沙通量最大。[结论]土壤侵蚀和产沙与源区土地利用结构密切相关。总体而言,耕地主导型区域是土壤侵蚀严重的区域,而林地和草地具有减轻土壤侵蚀的作用。     

丹江口水库水环境变化特点及其改善对策

[目的]探讨南水北调中线工程运行后丹江口库区水环境变化影响因素及其防控对策,为削弱库区污染负荷,确保库区水质安全提供参考。[方法]以丹江口水库周围及上游流域为研究区域,采用前后对比分析法,分析水环境变化特征及其主要影响因素,从而提出保护改善水环境的对策。[结果]水库大坝蓄水后丹江库区水质总体良好但空间差异显著,部分入库支流和库湾局部污染较为严重,氮、磷和重金属元素含量较高。[结论]丹江口库周局部地区水土流失、农村点源污染、农业面源污染及人类活动是影响库区水质的主要原因。针对库区存在的生态环境问题,提出了继续稳定实施退耕还林/还草政策,优化农村产业结构,加强工矿企业排污监管,优化监控站点并加强居民环保意识的保护对策和建议。     

三峡库区湖北段非点源污染氮磷排放时空分布特征

[目的]了解三峡库区湖北段非点源污染情况,找到主要污染源和重点控制区,为该区生态环境的建设和治理提供科学支持。[方法]运用输出系数模型结合降雨侵蚀力影响系数和入河系数模拟计算研究区1990,2000,2005和2010年的非点源污染氮磷排放总量、各污染源氮磷污染排放量及贡献率以及各地区氮磷排放的时空分布特征。[结果]三峡库区湖北段1990,2000,2005和2010年的TN排放量在2 500t以上、TP排放量在250t以上,2000年达到最高,TN,TP年均排放量分别为3 612.78和393.75t/a,年均排放强度为3.10和0.34kg/(hm~2·a),研究区非点源污染以氮污染为主。水田和旱地是造成氮污染的主要原因,其次是农村人口;水田和旱地也是磷污染排放的主要贡献源,其次是猪的养殖。[结论]研究区非点源污染总体呈现两侧高中间低的区域性分布。巴东县为氮磷排放的重点控制区域。     

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。     

基于网格的中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算

[目的]估算网格化的中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷,以期准确分析中国畜禽养殖废弃物对环境的污染威胁。[方法]基于统计数据进行行政区域的畜禽养殖废弃物氮养分量的估算,并利用面积权重内插法和GIS空间分析技术进行中国耕地畜禽养殖废弃物氮负荷估算及网格化研究。[结果]网格化后的畜禽养殖废弃物耕地氮负荷基本保持了以各省区为单元数据的基本特征,不再是以行政边界为划分不同畜禽养殖废弃物氮养分负荷的依据,更接近于实际情况,并以河南省为例进行了验证。[结论]从整体空间分布角度看,2010年中国畜禽养殖废弃物氮负荷量空间分布其高值范围与低值范围的界线近似于中国400mm等降水量线。从各省域空间分布范围分析,氮负荷量高的主要集中在广东省、北京市、四川省及湖南省范围,而蒙古、新疆、西藏及青海这4个区域范围内的氮负荷量都较低。     

江苏省沿海地区土地利用变化及其生态效应

[目的]分析江苏沿海地区的土地利用类型和空间变化,探讨江苏沿海地区土地利用变化产生的生态效应,为土地利用规划提供理论支持。[方法]以江苏沿海地区1990,2000和2010年3期土地利用类型数据为基础,借助GIS技术和Costanza等的生态服务价值计算模型,求取土地利用动态度、综合程度指数、质心变化和生态服务价值量等,并进行剖析。[结果]1990—2010年,研究区内耕地、林地和草地的面积减少,水域、城乡建设用地和未利用地的面积增加。城乡建设用地的扩张占用了耕地,对耕地的补充主要是草地,草地、未利用地和城乡建设用地在空间位置上变化较大。耕地、林地和草地面积的减少使得研究区生态服务价值降低,而水域的面积的增加带来的生态效益弥补了因上述用地类型面积减少造成的损失。[结论]1990—2010年研究区生态服务价值增加了24.34亿元,但从空间上来看,生态增值区分布范围小,主要集中在盐城的东部沿海,而生态减值区分布范围较广且有扩大的趋势,有待通过规划等措施强化土地利用变化的综合调控。     

伊金霍洛旗不同土地利用方式下的土壤养分特征

为分析内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗在4类土地利用方式(灌木林地、采矿用地、天然牧草地和农地)下,土壤养分质量分数的差异性,运用野外采样和室内化验、分析相结合的方法,测定4种土地类型在0～30 cm土层的土壤有机质和全量氮磷钾质量分数及pH值.结果表明:1)4类土地在0～ 30 cm土层的土壤有机质和全氮质量分数存在显著差异,土壤全磷量和全钾量差异不显著(P＜0.05),土壤有机质质量分数依次为农地＞天然牧草地＞灌木林地＞采矿用地,土壤全量氮磷钾最大值分别为天然牧草地、天然牧草地和灌木林地,最小值分别为采矿用地、灌木林地和天然牧草地;2)在垂直剖面上,采矿用地和天然牧草地的有机质质量分数随着土层深度的增加逐渐减小,农地和灌木林地的有机质质量分数最大值出现在20～30 cm深度的土层,4类土地的土壤全氮量和全磷量均有随土层深度的增加而下降的趋势,全钾量随土层深度的变化不明显.4类土地的土壤全氮和全钾质量分数整体而言较为理想,全磷和有机质质量分数欠缺.农地全磷质量分数基本能满足主要作物的生长需求,有机质和全氮质量分数不能满足主要作物的生长需求.本研究可为内蒙古中部工矿开采区土地合理利用以及退化的生态环境恢复等提供科学依据.