气候变化和人类活动对吴起土壤侵蚀的影响

通过分析GIMMS和SPOT VEGETATION的NDVI数据,1997年和2007年TM卫星数据,以及吴起降水、径流、输沙量等资料,利用相关分析,回归分析,并建立数学模型,得出结论。发现吴起1999-2007年9 a中NDVI增加了24.4%,退耕前后NDVI比较,冬季的变化较小,植被生长季节的4-10月NDVI有明显的差值,平均相差0.039,9月相差最为明显,达到0.062,其次是5月、10月和8月。与1997年相比,到2007年吴起县有75.15%耕地不再耕种,退出的耕地主要变为草地、林地和果园;林草覆盖率增加显著,由1997年的37.06%提高到2007年的80.60%;高坡度耕地绝大部分实现退耕,>25°的坡耕地80%～90%实现了退耕;低植被覆盖度的土地面积在大幅度减少,相反高植被覆盖度的土地面积在大幅度增加,退耕还林（草）的成绩是显著的,生态环境有了明显的改善。模型计算表明,退耕还林工程产生了较明显的水土保持效益,平均减水效益32%,减沙效益53.6%,土壤侵蚀明显降低。人类活动因素的贡献率远大于降水因素。     

退耕还林(草)以来陕北白于山区植被覆盖与土壤侵蚀强度变化

为了研究白于山区土壤侵蚀特征,基于MODIS-NDVI和Landsat影像、DEM和土地利用数据,分析了白于山区2000—2018年植被盖度时空变化规律,并结合坡度和土地利用资料评估了退耕还林(草)工程以来的土壤侵蚀强度变化状况。结果表明:(1)白于山区植被覆盖呈显著增加趋势,年均NDVI增幅为0.065/10 a(p0.01);(2)白于山区NDVI具有明显的空间分异性,高植被覆盖区主要集中在吴起县,低植被覆盖区主要集中在定边县西部和靖边县中部;受到地形因子的影响,NDVI分别在海拔1 250～1 400 m,坡度50°～56°范围内达到最大值,且阴坡植被覆盖大于阳坡;(3)白于山区植被盖度整体呈显著增加趋势,植被退化面积与恢复面积分别占研究区面积的3.18%,64.20%;(4)白于山区轻度侵蚀和中度侵蚀的面积减少,但强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积增加;(5)土壤侵蚀强度减弱的面积占总面积的51.30%,主要集中在吴起县,农耕地面积的减少是土壤侵蚀改善的主要原因。     

桐柏大别山区土壤侵蚀特征分析

基于遥感影像,结合野外实地调查,分析桐柏大别山区土壤侵蚀变化规律,探讨侵蚀因子对土壤侵蚀的影响,并预测土壤侵蚀变化趋势。结果表明,2007年桐柏大别山区土壤侵蚀面积占土地总面积23.44%,侵蚀强度以轻度为主,主要分布在金寨县、霍山县、信阳市辖区、桐柏县、商城县、新县等南部山区;20a间土壤侵蚀面积先增加后减小总体减少,区域增减变化差异明显;强度先增强后减弱,总体由高强度向低强度转变,但局部地区强烈、极强烈面积增加,水土流失与生态退化加剧。降雨、土壤、坡度、植被、土地利用、人类活动等不同程度地影响着土壤侵蚀,既有促进水土保持的一面,也有加速土壤侵蚀的一面,土壤侵蚀主要发生在坡耕地、经济林地和疏幼林地等植被覆盖较少、坡度较大的地区。如果继续保持现有变化速度,未来20a土壤侵蚀面积将呈逐年减少的趋势。     

基于均匀抽样调查的半干旱黄土区土壤侵蚀动态研究

为评估近年来植被恢复对土壤侵蚀强度动态变化的影响,按照1%的均匀抽样比例分别于2009和2011年调查了陕北吴起县39个小流域的土壤侵蚀影响因子,结合2009年SPOT多光谱影像遥感解译的土地利用结果,分析了抽样方法的精度和吴起县土壤侵蚀动态变化及其影响因素。结果表明:(1)1%的抽样比例能够很好地代表吴起县整体土壤侵蚀状况;(2)2009-2011年吴起县微度侵蚀等级面积比例显著增加,中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀等级比例均有不同程度的减少,强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积比例都减少了5%以上,但不同小流域的土壤侵蚀变化差异较大;(3)土壤侵蚀变化的原因主要是2011年降雨侵蚀力低于2009年;与2009年相比,2011年灌木林面积减少,而草地和林地面积增加,但各种类型植被的覆盖度都有增加,因此,植被因子明显减小。其他因子变化不大。     

退耕还林还草工程实施对洛河流域土壤侵蚀的影响

退耕还林还草工程是中国实施的重要生态环境建设与保护工程,对区域植被覆盖及土壤侵蚀产生重要影响。以洛河流域（陕北黄土高原部分）为研究对象,利用流域通用土壤侵蚀方程（RUSLE）,结合流域降雨、土壤类型、DEM、植被覆盖等数据,定量分析了2000—2010年退耕还林还草工程实施对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:（1）洛河流域2000—2010年耕地面积减少,林地、草地面积增加,土地利用变化主要发生在2000—2005年;（2）洛河流域2000—2010年土地利用变化导致植被NDVI平均值增大,耕地变化区域植被NDVI值增加幅度高于耕地未变化区域,表明耕地变化区域植被NDVI增加对耕地区域总体植被NDVI值增加贡献较大;（3）降雨侵蚀力和退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀具有明显的影响。受降雨侵蚀力增大影响,2000—2010年洛河流域土壤侵蚀呈增加趋势;不考虑降雨侵蚀力变化情况下,洛河流域土壤侵蚀呈减少趋势,反映出退耕还林还草工程实施对土壤侵蚀的减缓作用。     

基于遥感技术的苕溪流域水土流失动态监测研究

以多源遥感影像为信息源，基于ArcGIS平台的空间分析与数据管理等功能，获取苕溪流域土地利用、植被覆盖、水土保持措施等数据，对降雨、土壤、地形、植被、水土保持措施等数据进行处理，提取各土壤侵蚀因子，应用中国土壤流失方程(CSLE)计算土壤侵蚀模数，得到苕溪流域水土流失动态监测成果。监测结果表明，2020年苕溪流域土地利用以林地、建设用地和耕地为主；耕地主要分布在≤2°坡度级；植被覆盖状况良好，九成以上的园、林、草地植被覆盖度大于60%;流域水土流失总面积304.45 km~2,侵蚀强度以轻度侵蚀为主；水土流失主要分布在茶园、人为扰动用地、其他林地及旱地，其中极强烈及以上侵蚀主要分布在人为扰动用地、茶园和坡耕地；整体来看，土壤侵蚀强度改善的区域面积大于加剧的区域面积。     

吴起县退耕还林工程实施前后土地利用/覆盖变化

以陕西省吴起县1998、2007年2景遥感影像为基础,以NDVI值、土地利用图和地面调查数据为依据,在GIS空间数据平台的支持下,采用空间分析和统计方法,对其近10年来的土地利用/覆盖变化情况进行了分析:1998—2007年,耕地面积占土地总面积的比例从19.68%减少到6.79%,林地面积从12.50%增加到38.43%,高覆盖度草地从14.44%增加到20.62%,中覆盖度草地从30.03%减少到20.07%,居民及建设用地比例呈稳定增加趋势。研究结果表明,吴起县退耕还林(草)等生态环境工程的实施,使当地的土地利用结构逐渐趋向合理,有效地提高了植被覆盖率,生态环境得到明显改善。     

基于亚米级遥感影像的土壤侵蚀治理成效监测评估——以福建长汀县朱溪小流域为例

以福建长汀县朱溪小流域为示范区,选取2011年和2014年两期亚米级高分辨率遥感影像为主要数据源,辅助降雨数据、1∶1万DEM、土壤数据等开展土壤侵蚀治理成效监测评估。通过高分辨遥感影像有效提取了小流域梯田、植被覆盖度、详细土地利用分布等结果,最后利用CSLE模型对朱溪小流域土壤侵蚀变化进行了定量评价。结果表明:朱溪小流域强度到剧烈土壤侵蚀面积从2011年的4.55%减少到2014年的1.93%。其中剧烈侵蚀从占流域面积0.44%减少到2014年的0.15%。2011—2014年3年间强度以上土壤侵蚀明显减少,土壤侵蚀治理措施取得了明显成效。研究认为,亚米级高分辨率遥感影像是土壤侵蚀治理成效监测评估的有效手段。     

丹江口库区及上游小流域水土流失治理成效评价

选以丹江口库区及上游治理的38条小流域为研究对象,以2007与2010年ALOS遥感影像为信息源,借助遥感和地理信息系统技术,解译出与土壤侵蚀密切相关的土地利用类型、植被覆盖度,同时根据数字高程模型(DEM)提取坡度,将这3个因子在Arc GIS中进行叠加和统计分析,生成每条小流域的土壤侵蚀强度分级图并统计出各等级所占的面积。把各条小流域分析结果汇总,利用2007(治理前)、2010年(治理后)坡度、土地利用、植被覆盖度、土壤侵蚀的汇总结果来评价水土流失治理工程的总体成效。结果表明:治理区地形以陡坡、急坡、险坡为主,三者占治理土地总面积的74.52%;经过三年治理,林地、园地、交通用地分别增加了326.05 km2、0.54 km2和6.32 km2,耕地、草灌、城镇工矿用地分别减少了113.44 km2、206.65 km2和3.47 km2;低覆盖度、中低覆盖度、中等覆盖度、中高覆盖度林草面积均在减少,高覆盖度林草面积大幅增加,增加了451.88 km2;在各土壤侵蚀强度等级中,中等强度侵蚀减幅最大,减少了173.60 km2,2007~2010年水土流失总面积减少了339.24 km2。     

浙江省低丘红壤区土壤侵蚀评价研究

本文以浙江省低丘红壤区为研究对象,利用卫星遥感影像构造削弱阴影等干扰的FCD模型,和混合像元法计算植被覆盖度的方法,进行水土流失研究。根据水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》,结合植被覆盖度、坡度、利用现状等因子进行土壤侵蚀强度评价。研究结果表明目前红壤区内植被覆盖情况良好,覆盖度基本在30%以上;整体水土流失程度较轻,但是耕地等农用地的侵蚀情况较为严重,特别是红壤区内耕地的强度侵蚀的面积占其总面积的17.65%。另外,耕作侵蚀也是土壤侵蚀非常重要的因素,在估算土壤侵蚀强度的时候也应重视。目前浙江省需要补充大量耕地以满足社会发展的需要,鉴于红壤水土流失易发的特点,在低丘红壤开发时要重视水土流失的预防和控制。     

东大河小流域林地土壤侵蚀及养分特征研究

为探究滇池流域自实施退耕还林工程以来的林地土壤侵蚀及养分流失特征,本研究以滇池西南部东大河小流域为研究靶区,利用放射性核素¹³⁷Cs示踪技术,对该区域内林地的土壤侵蚀模数进行估算,分析养分含量变化,并主要探讨了坡度、植被覆盖率及土壤颗粒组成对土壤侵蚀的影响。结果表明,林地土壤剖面中的¹³⁷Cs比活度呈指数下降趋势,以自然侵蚀为主。流域林地总侵蚀量为69.28×10³ t·a^-1, 侵蚀强度以轻度侵蚀为主,侵蚀模数介于1 039.40~2 402.12 t·km^-2·a^-1。东大河流域林地总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)总流失量分别为1 963.5、209.1、98.94 t·a^-1,土壤TOC、TN含量与¹³⁷Cs比活度呈极显著正相关关系,物理迁移特征相似。土壤养分流失与土壤侵蚀规律较为一致。土壤侵蚀强度以及养分流失空间差异性较大。土壤黏粒含量与土壤侵蚀呈极显著负相关关系,坡度及植被覆盖率在一定范围内对土壤侵蚀的影响明显,坡度为10~25°以及植被覆盖率小于40%的林地中侵蚀状况相对严峻,平均侵蚀量约为1 709.85 t·km^-2·a^-1,需加强10~25°山地植被保护。本研究为减少当地水土流失,恢复生态以及继续推动退耕还林工程,保证退耕还林工程的效益提供了参考依据。     

基于USLE模型的云南省坡耕地土壤侵蚀和养分流失评价

定量评估区域坡耕地土壤侵蚀分布规律,是科学制定坡耕地水土流失综合治理规划、开展坡耕地质量建设的基础,然而目前针对省域尺度坡耕地土壤侵蚀和养分流失规律的研究较少。该研究基于GIS空间分析技术和通用土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation,USLE）,在模型参数率定与计算精度验证基础上,定量评价云南省坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征。结果表明：1）云南省坡耕地土壤侵蚀面积为421.38万hm2,侵蚀总量为376.58×106 t/a,占全省侵蚀总量的63.02%,坡耕地是区域侵蚀产沙的主要策源地;坡耕地平均侵蚀模数为7 986.31 t/(km2.a),总体处于强烈侵蚀等级,剧烈侵蚀、极强烈侵蚀和强烈侵蚀是坡耕地侵蚀产沙的主要来源;不同分区坡耕地侵蚀模数和侵蚀量差异显著,滇西南区侵蚀强度最大,滇东南区侵蚀强度最小。2）随着坡度增加,坡耕地侵蚀面积比例、侵蚀强度、侵蚀量均呈较快增加趋势,土壤侵蚀主要来源于15～25°、>25°、>8～15°3个坡度级坡耕地。3）坡耕地流失土层厚度集中分布在0～12 mm/a之间,平均流失土层厚度为7.31 mm/a;耕层更新周期集中分布在20～200 a之间,均值为175.6 a,耕层更新周期-面积分布曲线呈先快速递增,并在某一峰值之后出现快速递减趋势。4）坡耕地养分流失空间分布存在差异性,土壤有机碳、全氮、速效钾、有效磷流失模数分别为223.60、23.94、1.59、0.15 t/（km2·a）,坡耕地养分流失是区域养分流失量的主要来源。研究可为区域坡耕地水土流失治理和坡耕地质量建设提供科学依据。     

雨强和植被覆盖度对红壤坡面产流产沙的影响

为探究雨强和植被覆盖度对花岗岩红壤坡面产流产沙的影响,通过室内人工模拟降雨试验,分析了不同雨强(0.5,1.0,1.5 mm/min)和植被覆盖度(0,20%,40%,60%)下坡面侵蚀的产流、产沙规律及相关关系。结果表明:(1)同一雨强下,初始产流时间随植被覆盖度增加而延迟,并随雨强增大而提前,雨强越大,产流时间提前越明显;(2)各坡面径流率、侵蚀率随植被覆盖度增加而减小,且植被覆盖度越高,径流率和侵蚀率波动范围越小,侵蚀过程越稳定;(3)有植被覆盖的坡面,产沙主要以0.25 mm的水稳性团聚体为主,侵蚀泥沙中0.25 mm水稳性团聚体比重随雨强增大而增加,且增加的幅度随覆盖度的提高而减小;(4)雨强、植被覆盖度均与产流时间、径流率、侵蚀率呈现极显著相关关系(P0.01),且坡面产流过程与雨强变化的相关性大于其与植被覆盖度变化的相关性,坡面产沙过程与植被覆盖度变化的相关性大于其与雨强变化的相关性,不同雨强下植被覆盖坡面累积径流量和累积产沙量关系符合幂函数模型(R~20.98)。研究结果可为南方红壤丘陵区水土流失治理与生态恢复提供科学参考。     

不同植被盖度对三峡库区边坡减蚀的室内模拟降雨研究

为探究气候和植被覆盖度变化对三峡库区消落带库岸边坡的影响,通过开展人工模拟降雨试验,分析不同雨强和植被覆盖度(0,30%,50%,70%,90%)下坡面侵蚀规律及变化特征。结果表明：(1)在不同雨强下,植被边坡侵蚀累计产沙量均随植被覆盖度的增加呈现下降趋势,整体下降演变的趋势可分为迅猛—平缓—稳定3个阶段,三峡库区消落带库岸边坡的临界盖度为50%～70%,维持植被覆盖度在此区间可以有效抑制坡面的泥沙损失。(2)同一植被覆盖度条件下地表径流相对系数与雨强呈正相关。同一雨强条件下地表径流相对系数与植被覆盖度呈负相关,说明坡面植被可以有效地阻滞地表径流,对水土流失具有一定的抑制作用。(3)选用Horton降雨入渗模型分析不同植被覆盖度对降雨入渗速率影响,发现不同植被覆盖下边坡降雨入渗大体分为降雨初期迅速减小,中期减小幅度变缓,后期逐渐趋于稳定3个阶段。植被覆盖度越大,稳定入渗率越高。研究成果可为三峡库区库岸边坡水土流失治理与推动长江生态环境保护修复提供理论参考。     

利用CSLE模型的东北漫川漫岗区土壤侵蚀评价

东北黑土区是中国重要的商品粮基地,土壤侵蚀正日益破坏着宝贵的黑土资源,严重威胁到中国粮食生产安全。土壤侵蚀评价是土壤侵蚀防治的依据和水土保持效益评估的重要途径。土壤侵蚀的多尺度特征及其影响因素的复杂性对土壤侵蚀评价提出更高的要求。为探讨土地利用和地形对土壤侵蚀的影响,以及更好地呈现土壤侵蚀评价的结果,该研究以位于东北漫川漫岗区的拜泉县为例,运用中国土壤流失方程(Chinese Soil Loss Equation,CSLE)定量评价了拜泉县的土壤侵蚀状况,分析了土地利用和地形因素对土壤侵蚀的影响,并提出了实现区域土壤侵蚀评价"落地"的方案。结果表明:拜泉县平均土壤侵蚀模数为6.77 t/(hm~2·a),土壤侵蚀面积比例为39.35%,极强烈和剧烈侵蚀的高侵蚀主要分布于拜泉县的东南部丘陵区和西北部的漫川漫岗区。坡度越大,土壤侵蚀模数越高。但随着坡长的变长,土壤侵蚀模数呈现出先增大后减小的变化趋势。对侵蚀量的贡献,来源于1～2°的坡度范围侵蚀量最大,其次为3～5°和2～3°。100～200 m的坡长对侵蚀的贡献最大,其次为200～400 m和50～100 m的坡长。坡耕地应该是土壤侵蚀防治的重点区域。在小流域的尺度上,选取土壤侵蚀面积比例进行土壤侵蚀评价,可以更好地服务于区域水土保持规划,是实现区域土壤侵蚀评价"落地"的有效途径。     

基于RS和GIS的陕北黄土高原退耕还林区土壤侵蚀定量评价

[目的]分析陕北黄土高原退耕还林区2000,2007和2012年土壤侵蚀量时空变化特征,为该地区开展退耕还林(还草)工程提供参考。[方法]在GIS和RS的技术支持下,以陕北黄土高原退耕还林区为研究区域,应用美国通用土壤流失预报方程(RUSLE模型)为评价模型,利用ArcGIS 9.2的栅格数据空间分析功能,对研究区域2000,2007和2012年土壤侵蚀强度进行了估算,在此基础上分析了其时空变化特征。[结果]陕北黄土高原退耕还林区2000—2012年土壤侵蚀量呈下降趋势,2012年较2000年下降了1 162t/(km2·a);以子长县为例,2000年土壤侵蚀模数在2 500t/(km2·a)以下的面积仅占区域总面积的0.1%,2012年上升为55.2%;2000年研究区主要土壤侵蚀强度为中度侵蚀,2012年为轻度侵蚀,变化剧烈的区域主要集中在黄土高原丘陵沟壑区的子长、安塞、志丹等县。[结论]植被覆盖因子是影响区域内土壤侵蚀的最主要因素,由此可见大力开展退耕还林(还草)工程可以有效抑制区域内土壤侵蚀状况。     

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。     

坡面产流产沙影响因素的灰色关联法分析

影响坡面径流的因素有降雨量、雨强、植被等诸多因子。在陕西省长武县王东沟小流域布设径流小区,采用灰色关联度的方法,对不同影响因子进行了对比分析,研究了降雨和植被对地表径流量和侵蚀量的影响。结果表明,降雨量与径流量、侵蚀量的关联度最大,各因子对径流量的影响系数排序为:降雨量>最大雨强>雨强>植被覆盖度,对侵蚀量的影响系数排序为:降雨量>雨强>最大雨强>植被覆盖度。植被覆盖度与径流量和侵蚀量的关系为:当覆盖度<25%时,径流量没有明显变化;当其>25%时,径流量随着覆盖度的增加减少;当覆盖度<50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势明显;当其>50%时,随着覆盖度的增加,侵蚀量下降趋势趋于平缓。