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。     

基于GIS与RUSLE的榆林市土壤侵蚀空间分布研究

利用3S技术,采用美国通用的水土流失方程(RUSLE),对榆林市2001和2010年的土壤侵蚀状况及其空间分布特征进行了计算分析。结果表明,榆林市2001年平均土壤侵蚀模数为4411 t/(km²·a),年均侵蚀总量为1.93×10⁸t;2010年的平均土壤侵蚀模数为6237 t/(km²·a),年均侵蚀总量为2.72×10⁸t。2001-2010年榆林市各区县的土壤侵蚀变化状况有着明显的空间差异,府谷、神木、榆阳、横山、靖边、佳县和子洲7个区县的土壤侵蚀类型发生了由中强度向高强度侵蚀的转化,土壤状况不断恶化。而定边、米脂、吴堡、绥德和清涧5县的土壤侵蚀类型由高强度向低强度侵蚀转变,水土流失状况得到有效遏制。     

喀斯特高原山地贵阳市2008-2018年土壤侵蚀时空特征与侵蚀热点变化分析

土壤侵蚀/石漠化是喀斯特地区的首要生态问题，是生态文明建设的最大障碍和威胁。研究以典型喀斯特高原山地贵阳市为对象，运用RUSLE模型，采用探索性空间数据分析（ESDA—GIS）的空间自相关和Getis—Ord G_i^*冷热点分析方法，评价了贵阳市2008年、2013年和2018年土壤侵蚀状况，揭示了10年间贵阳市土壤侵蚀空间演变规律和侵蚀热点的分布特征，探析了植被覆盖因子和降雨因子对土壤侵蚀变化的影响。结果表明：（1）2008—2018年贵阳市土壤侵蚀状况得到有效控制，平均土壤侵蚀模数从2008年的819.11 t/（km²·a）降至2018年的70.14 t/（km²·a），现阶段土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主，但2013—2018年土壤侵蚀有恶化趋势；（2）贵阳市土壤侵蚀的空间分布与演化具有明显的空间聚集效应，全局Moran’s I指数介于0.125~0.280，但聚集趋势呈"总体减弱、小幅扩散"的特征；侵蚀热点区主要集中分布在清镇市、花溪区、开阳县和修文县等县区，以及海拔1 200~1 300 m或坡度8°~15°的区域。（3）植被覆盖因子对贵阳市近10年土壤侵蚀面积变化的贡献约74%~92%，是土壤侵蚀变化的主导和控制因子；而降雨侵蚀力因子的贡献仅约为7.5%~26.0%。研究结果可为新时期贵阳市土壤侵蚀/石漠化综合治理、国土空间优化和生态文明城市建设提供重要的科学依据。     

基于USLE的广东省山区土壤侵蚀量估算及特征分析

基于通用土壤流失方程(universal soil loss equation,USLE)、遥感和ArcGIS空间分析技术,通过合理选择USLE模型中各土壤侵蚀因子的计算方法,对广东省山区土壤侵蚀量进行了估算,并对山区土壤侵蚀随土地利用类型、土壤类型、坡度及海拔高度的分布特征进行了分析。结果表明,广东省山区2000年土壤侵蚀总量为1.23×10⁸ t,年均侵蚀模数为1 080t/(km²·a),侵蚀强度为轻度。不同土地利用类型中,旱地的侵蚀强度最高,达2 055t/(km²·a),林地和草地的侵蚀模数较小,分别为908和932t/(km²·a)。不同坡度等级的土壤侵蚀特征表现为坡度越陡,侵蚀强度越大。不同海拔高度的侵蚀特征表现为在0~1 600m高度,侵蚀强度随海拔高度的升高而增大;海拔高于1 600m时,侵蚀强度随海拔高度的升高而下降。     

基于MODIS和Landsat数据的湟水河流域土壤侵蚀时空变化研究

[目的] 明确湟水河流域土壤侵蚀时空分布与变化特征,为黄河上游地区的水土保持与防治工作提供数据基础与决策依据。[方法] 基于湟水河流域2000年和2018年的MODIS,Landsat,降雨、人口密度、经济等数据,利用低空无人机遥感、RUSLE模型和地统计等方法,开展湟水河流域土壤侵蚀模型计算、验证与时空变化分析。[结果] ①2000年湟水河流域土壤侵蚀模数均值为477.81 t/（km²·a）,微度侵蚀面积比例为72.06%,中度、强烈和剧烈侵蚀面积比例合计为3.46%,轻度、中度侵蚀主要分布在北部祁连山、中部达坂山及南部拉脊山海拔较高、植被覆盖少的山地、荒地;②2018年湟水河流域土壤侵蚀模数均值为1 625.30 t/（km²·a）,微度侵蚀面积比例为55.38%,中度、强烈和剧烈侵蚀面积比例合计为21.26%。中度侵蚀主要分布在研究区东南部城镇居民聚集地带与河流滩地;强烈侵蚀和极强烈侵蚀零散分布于祁连山、达坂山等高山、秃岭裸地区域;③2000—2018年,微度侵蚀面积比例减少16.68%,中度侵蚀面积比例增加8.15%,强烈侵蚀面积比例增加5.60%,剧烈侵蚀面积比例增加4.05%,而侵蚀面积增加的区域主要分布在高山裸地和城镇地区。[结论] 低空无人机遥感技术能够有效地验证区域土壤侵蚀模型计算结果,湟水河流域土壤侵蚀整体趋于严重且存在空间差异性。在祁连山、达坂山、沿湟水河干流等地区,土壤侵蚀强度存在从微度、轻度向中度侵蚀演变的趋势,而这种演变过程与气候暖湿化、人类活动强度增加存在一定的关系。     

基于CSLE的湖北省土壤侵蚀时空变化特征

以湖北省为研究区,利用CSLE模型计算1990—2015年的土壤侵蚀模数,借助GIS空间分析方法揭示多时期土壤侵蚀的时空变化特征。结果表明：（1）湖北省主要为微度侵蚀,其次为轻度侵蚀,中度侵蚀及以上等级侵蚀所占面积较小,轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积25年间分别减少11 267.0,497.6,176.9,307.7,313.7 km²,减幅分别为27.39%,13.85%,11.79%,24.88%和56.04%。（2）总侵蚀面积先减再增后持续减少,其中极剧烈和剧烈侵蚀面积下降明显。侵蚀强度在不同时期的变化呈现空间异质性。1990—1995年、2000—2005年和2010—2015年土壤侵蚀以好转为主,土壤侵蚀强度降低区域1990—1995年集中在恩施、咸宁,1995—2000年集中在恩施、十堰,2000—2005年集中在神农架林区、宜昌市和秭归县周边,2005—2010年集中在黄冈和黄石市,2010—2015年集中在神农架林区和宜昌市;其中旱地与裸地好转情况最为明显。在1995—2000年和2005—2010年土壤侵蚀加剧,土壤侵蚀强度加剧区域1990—2000年集中在神农架局部地区,2000—2005年集中在十堰市,2005—2010年集中在竹溪县;2010—2015年集中在恩施市、宣恩县和鹤峰县,其中林地与旱地表现最为明显。土壤侵蚀主要变化区域表现在25年间,坡度<8°区域轻度以上等级侵蚀面积逐年增加,这与人类活动对地表负面扰动（生产建设项目、坡耕地农业生产、其他人类活动导致的土地利用类型转换）等主要集中在地形较为平缓的区域有很大关系。坡度在8°~35°区域轻度以上等级侵蚀面积明显减少,主要表现在退耕还林和水保工程治理的实施取得成效明显。     

2007—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀时空变化

[目的] 研究四川省都江堰市白沙河流域地震前后土壤水力侵蚀时空变化规律,为地震灾区水源地保护和土壤侵蚀防治工作提供科学参考。[方法] 利用中国土壤流失方程CSLE (chinese soil loss equation)定量分析了2007—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀面积、强度、空间分布特征。[结果] ①地震后流域水力侵蚀强度等级整体呈现先升高再降低的趋势,2007,2008,2013,2018,2020年土壤侵蚀模数分别为817.51,3 000.11,5 828.89,1 549.76,1 558.37 t/(km²·a),2020年土壤侵蚀强度下降到以轻度侵蚀为主,平均土壤侵蚀模数相比2008年降低了48.1%。②坡度35°以上和海拔2 000 m以上区域贡献的土壤侵蚀量分别占2020年总量的85.44%,68.20%,平均土壤侵蚀模数超过5 000 t/(km²·a)的强烈及以上强度侵蚀主要发生在海拔4 000 m以上的地区。③震后10 a来,虽然白沙河流域平均植被覆盖度在60%～74%之间,但中度及以上强度侵蚀面积相较于地震前仍呈现较高比例,2020年中度及以上强度侵蚀面积比例是地震前2007年的4.13倍。[结论] 随着自然恢复年限的增加,2013—2020年白沙河流域土壤水力侵蚀状况得到有效改善,但流域中上游局部地区仍存在强烈及以上强度侵蚀,地形条件和降雨侵蚀力对其变化影响作用明显。     

植被覆盖和降雨因子变化及对东北黑土区土壤侵蚀的影响

[目的] 研究东北黑土区植被覆盖和降雨侵蚀力因子对土壤侵蚀时空变化的影响程度,为该区水土流失治理和可持续发展提供科学依据。[方法] 运用修正后的通用土壤流失方程（RUSLE）得到了2000—2018年东北黑土区土壤侵蚀分布特征,并探究土壤侵蚀模数与因子时空分布变化规律,得出侵蚀模数对于植被覆盖和降雨侵蚀力因子变化的敏感性。[结果] 黑土区土壤侵蚀变化与植被覆盖与管理因子和降雨侵蚀力因子的变化相关。研究期间侵蚀模数从1 175.20 t/（km²·a）下降至822.07 t/（km²·a）,并且全区主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,空间上呈现西南向东北逐渐降低的空间分布特点。[结论] 东北黑土区东南部和西南部的植被覆盖与管理因子（C）敏感系数分别为0.95和1.00,是强度敏感区域,提高植被覆盖度将成为有效治理手段;西北与西南降雨侵蚀力因子（R）敏感系数分别为0.45和1.00,为中度敏感和强度敏感的区域,降低降雨的影响对治理侵蚀最为有效。     

安徽省岳西县土壤侵蚀时空演变特征及趋势预测

利用ArcView 3.3软件,对岳西县1958年、1983年、1992年的土壤侵蚀动态监测图进行屏幕数字化,得到三期土壤侵蚀强度矢量图;利用2004年TM影像,通过目视解译的方法,得到2004年土壤侵蚀强度矢量图。利用Arc-GIS软件,对不同时段土壤侵蚀图进行叠加分析,研究了不同时段不同土壤侵蚀强度面积数量的相互转化及土壤侵蚀程度的变化;运用马尔柯夫模型,预测岳西县土壤侵蚀动态演变趋势。主要结论如下:(1)岳西县土壤侵蚀状况1958-2004年经历了急剧恶化到逐渐恢复的过程。1958-1983年土壤侵蚀不断加剧;1983-1992年土壤侵蚀逐渐恢复;1992-2004年土壤侵蚀进入全面恢复期。(2)相邻时段的土壤侵蚀图叠加结果分析表明,不同时期土壤侵蚀各等级是相互转化的。(3)1958-2004年岳西县土壤侵蚀程度无变化的面积经历了先下降后上升的过程,土壤侵蚀程度等级增加的面积先显著扩大再逐步下降,而土壤侵蚀程度等级下降的面积先减少后增加。(4)马尔柯夫模型预测结果表明,到2016年微度侵蚀土壤面积增加到64 221hm2,中度侵蚀类型面积明显下降;强烈侵蚀与极强烈侵蚀土壤在局部地区有所增加,但这种变化不明显。堆积类型面积呈显著下降趋势,水域面积有所减少。从总体趋势看土壤侵蚀状况向良性循环方向发展。     

岷江流域土壤侵蚀变化与治理对策研究

以1995年、2000年遥感土壤侵蚀调查(RS)资料为基础,结合2005年实地调查资料,研究岷江流域土壤侵蚀的演变规律,应用马尔柯夫模型对流域土壤侵蚀的发展趋势进行预测,同时探讨岷江流域水土流失治理分区与对策。结果表明:(1)岷江流域土壤侵蚀现状表现为:侵蚀总面积19 907.7 km2,占幅员面积的43.77%;侵蚀类型以水蚀为主,占侵蚀面积的88.24%;侵蚀等级以中度侵蚀为主,占侵蚀面积的44.07%。与1995年相比,土壤侵蚀面积减少369.6 km2,减少比例为0.81%。计算表明岷江流域2000年土壤侵蚀量为8.94×107t,平均侵蚀模数1 966 t/(km2.a)。(2)应用Markov模型对2005-2025年岷江流域土壤侵蚀面积的预测结果显示:岷江流域土壤侵蚀面积将呈逐年减少趋势。到2025年,土壤侵蚀面积将比2000年减少1 452.87 km2;未来20年内土壤侵蚀量每5 a以3.17×107t的速度减少。(3)岷江流域水土流失治理应在以全流域综合治理为目标,在科学规划基础上,选择优先治理区和重点治理区,以不同类型的治理工程为主要途径,推动岷江流域水土流失的有效治理。     

基于RUSLE模型的安徽省土壤侵蚀及其养分流失评估

基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS空间分析技术,定量分析了安徽省土壤侵蚀及其养分流失的空间分布特征,探讨了土壤侵蚀强度与海拔、坡度等地形因子的关系。结果表明:2010年安徽省土壤侵蚀总量为3 454×104 t a-1,土壤侵蚀模数平均值为256.9 t km-2 a-1。全省以微度土壤侵蚀为主,侵蚀强度由北向南逐渐加剧。淮北与沿淮平原、江淮丘陵岗地以微度土壤侵蚀为主,皖南丘陵山区和皖西大别山区以强度侵蚀为主。海拔200~500 m和坡度15°~25°的区域土壤侵蚀量最大。不同土壤侵蚀强度在各高程、坡度带的面积分布比例规律相似,随着海拔和坡度的增加,土壤侵蚀强度逐渐加剧。微度侵蚀的面积比例逐渐减小,其他侵蚀强度的面积比例逐渐增加。全省因土壤侵蚀引起的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)等养分流失总量为106.6×104 t a-1,其中SOC、TN、TP和TK的平均流失量分别为3.57、0.37、0.10和3.90 t km-2 a-1。土壤养分流失量总体上由北向南逐渐增多,淮北与沿淮平原四种养分平均流失量和流失总量最小,皖南丘陵山区平均流失量和流失总量最大。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

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CSLE模型的天山北坡西白杨沟流域土壤侵蚀定量评价

[目的]定量评价天山北坡西白杨沟流域水土流失土壤侵蚀状况,分析其分布特征,为区域水土保持以及生态环境建设提供科学依据。[方法]以新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县西白杨沟流域为研究区,采用样地调查与地理信息系统(GIS)、遥感(RS)技术相结合方法和CSLE模型,对西白杨沟流域进行土壤水力侵蚀评价及侵蚀强度空间分布分析。[结果]天山北坡西白杨沟流域平均土壤侵蚀模数748.91 t/(km~2·a)。地形对土壤侵蚀强度影响明显,在坡度20°～40°区域,土壤侵蚀模数最高,为1 127.22～1 229.62 t/(km~2·a)。缓坡(20°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈正效应,而在陡坡(40°～70°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈负效应。土壤侵蚀主要发生在南坡、东南坡和东坡;不同土地利用方式对土壤水力侵蚀程度影响不同,表现为:呈灌木林地[1 709.80 t/(km~2·a)]有林地[1 389.40 t/(km~2·a)]天然牧草地[605.20 t/(km~2·a)]人工牧草地[334.71 t/(km~2·a)]水浇地[113.69 t/(km~2·a)]的趋势。[结论]土壤侵蚀强度总体以微度和轻度为主,强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀主要分布在流域的中下游和下游;天山北坡西白杨沟流域侵蚀强度的空间分布与地形、土地利用、土壤性质联系紧密。     

基于RS/GIS和RUSLE的华北平原土壤侵蚀现状分析

对华北平原的土壤侵蚀状况进行分析,可为粮食主产区的生态保护及土壤侵蚀防治提供重要依据。在GIS技术支持下,利用遥感影像解译资料、数字高程模型(DEM)及土壤、降雨等数据,对修正土壤流失方程(RUSLE)中的各因子进行了量化,实现了对华北平原土壤侵蚀量的估算,并对结果进行土壤侵蚀强度分级。分析结果表明,华北平原多年平均土壤侵蚀模数为2 674.26t/(km2.a),最大值可达8 302.11t/(km2.a),总体上属中度侵蚀。发生轻度以下侵蚀面积占总面积的82.94%,表明华北平原的水土流失在总体上得到了较好的控制。但仍有占总面积7.33%的区域属于较强以上的侵蚀等级,说明局部水土流失严重,尤以沿太行山、燕山、泰山和大别山的低山丘陵地带的土石山区最为严重,是华北平原土壤侵蚀治理的重点地区。     

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。