国内外应用“3S”技术开展水土流失监测的发展状况

"3S"技术正处在日新月异的发展阶段。"3S"技术于20世纪70年代引入我国后,在土壤侵蚀研究应用方面取得了长足进展,目前在水土流失动态监测、水土保持管理信息化建设等方面应用已经十分普遍。通过对我国与世界其他国家在"3S"技术应用发展状况、土壤侵蚀及水土流失因子研究、"3S"技术应用于水土流失监测等方面的研究,分析了我国将"3S"技术应用于土壤侵蚀与水土保持的情况,并对今后进一步的应用与发展进行了展望。     

基于Google Earth的GIS专题制图技术研究与应用--以陕西省土壤分类信息系统开发为例

以陕西省土壤分类信息系统中的土类数据制图为例,分析了基于Google Earth（GE）的专题地图的制图原理与技术,提出了一套基于GE的一般地理专题图的制图技术流程,并讨论了其关键技术。指出了GE制图工具目前存在的两个缺陷,提出了相应的解决方法,并介绍了陕西省土壤分类信息系统中GE制图结果和应用方案。     

基于GIS的土壤风蚀模型软件构建

针对当前土壤风蚀监测的实际需求,提出基于GIS技术构建土壤风蚀模型软件的思路和方法。该软件基于DTGIS核心服务平台,以C#为主开发语言,Silverlight为界面开发工具,采用轻型数据库SQLite进行数据存储;该软件可为用户提供GIS查询功能、站点数据管理、风力因子计算、土壤侵蚀模数计算、土壤侵蚀强度分级、时间分析、空间分析等功能服务,支持远程客户端连接和多点同时上传数据;同时,该软件将风蚀模型与GIS系统有机地集成到一起,不仅支持风蚀运算过程的交互,而且可以直接将模型运行结果显示在软件中;软件亦可以制作土壤侵蚀模数专题图、土壤侵蚀强度分级专题图、时空分析图,实现土壤风蚀数据系统化管理和数据可视化管理,为评价土壤风蚀的危害提供科学依据。     

冻融作用对典型黑土土壤风蚀的影响

东北黑土区农田晚春冻融作用通过改变土壤物理性质而对风蚀作用有重要影响。基于室内冻融模拟试验与风洞试验,分析了东北典型黑土区前期冻融作用对土壤风蚀的影响。试验处理包括3个土壤含水量(16.5%,24.8%,33.0%)、3个风速(9,12,15 m/s)、1次冻融循环。试验过程是先将装有不同含水量土壤的试验土槽进行冻融循环模拟,然后将冻融后的土壤在室温下自然风干(至其土壤含水量为6.0%～7.0%)后进行风洞试验。结果表明:前期土壤冻融作用显著增加了风蚀量和输沙量,试验条件下前期土壤冻融作用使风蚀强度增加23.5%～404.2%,使平均输沙率增加59.1%～305.3%,其增加幅度受土壤含水量和风速影响。同时有、无前期冻融作用处理下,风蚀强度和风蚀输沙率皆随风速的增加而显著增加,且风蚀强度随风速的变化遵循幂函数关系。在冻融作用下,不同土壤冻结含水量下土壤风蚀强度和输沙率的增幅排序皆为16.5%33.0%24.8%。风蚀输沙率随地表高度的增加呈指数递减,风蚀输沙主要集中在距地表40 cm的范围内,且冻融作用使风蚀输沙高度增加。     

基于样点的数字土壤属性制图方法及样点设计综述

土壤剖面数据与土壤类型图按照某种原则进行连接是目前获取土壤属性空间分布信息的主要方法,这种传统的土壤属性制图方法以土壤专家的“经验”和手工描绘为基础,耗费资本高、生产周期长.数字土壤制图通过借鉴先进的空间信息处理技术和高分辨率地形数据的优势,能够快速地获取高精度、高分辨率的土壤属性空间变化信息,是一种精细、高效、经济的土壤属性制图技术.本文详细介绍了基于样点进行数字土壤属性制图的3种方法:①基于空间自相关的方法:②基于空间自相关和土壤-环境关系混合相关的方法:③基于土壤-环境关系的方法.同时,为保证样点能够全面地捕捉到研究区内土壤属性空间变异特征,以上3种方法都对样点的数量、分布或典型性提出了较为严格的要求,即样点应具有全局代表性.因此,如何设计样点成为数字土壤属性制图中的一个重要问题.依据样点设计过程中是否能够整合已有样点,本文将样点设计方案分为采样设计方案和补样设计方案两种,并对其分别进行了详细的综述.     

东北黑土区冻融、风力、水力交互作用对坡面侵蚀的影响

多种外营力作用的复合侵蚀是东北黑土区坡耕地的主要侵蚀特征,但目前缺乏冻融、风力、水力之间相互作用对复合侵蚀影响的量化研究。基于此,采用室内冻融模拟、风洞试验和降雨模拟试验相结合的研究方法,分析了前期土壤冻融作用对土壤风蚀以及前期土壤冻融和风力叠加作用对后期坡面水蚀的影响。结果表明,前期土壤冻融作用显著增加了后期坡面的风蚀量(P<0.01),在9,15 m/s风速试验条件下,前期土壤冻融作用使土壤风蚀量分别增加1.02,1.44倍;也显著增加了距地表不同高度的风蚀输沙总量(P<0.01),在9,15 m/s风速下前期土壤冻融作用使风蚀输沙率分别增加1.71,1.04倍;前期土壤冻融作用对土壤风蚀的贡献率在2个试验风速下分别为100.0%和140.0%。前期土壤冻融与风蚀叠加作用明显增加了坡面水蚀量。其中,在3°和7°条件下,前期土壤冻融和风蚀叠加作用试验处理的坡面水蚀量较之无前期冻融也无风蚀作用的试验处理分别增加11.9%和20.6%;且在2个坡度条件下前期土壤冻融和风蚀叠加作用对坡面水蚀的贡献率分别为11.9%和20.6%。前期土壤冻融作用减弱了土壤抗侵蚀能力,其中土壤容重减小3.42%,<0.25 mm的风干团聚体增加14.1%,而>1.0 mm的风干团聚体减少15.1%;同时,前期风蚀作用使地表产生了凹痕和条纹等微地形,进一步增加坡面降雨侵蚀和径流侵蚀能力,从而导致前期冻融作用和风蚀共同作用增加坡面土壤侵蚀的严重性。研究结果可为黑土区多营力复合侵蚀防治提供重要科学依据。     

道路和居民点对锡林郭勒草地风蚀参数的影响

土壤风蚀是锡林郭勒草地主要的生态环境问题之一,区域内道路和居民点对草地风蚀有重要影响而尚未受到足够的关注与研究。将遥感影像目视解译提取的道路和居民点信息,与表征土壤性质、地表植被覆盖等方面的8个风蚀参数进行空间叠加,采用掩膜处理等GIS方法分析各参数的空间变化特征,以探究道路和居民点对风蚀地表参数的影响。结果表明:距道路和居民点越近,植被覆盖率、高度均减小,表层土壤砂粒含量增加,土壤容重变大;居民点对风蚀参数影响的最大距离为2 000 m,道路为400 m;在影响距离内,植被覆盖各参数变化幅度大于土壤性质各参数,居民点对风蚀参数的影响大于道路;道路和居民点明显增加了周边区域的风蚀危险性,因此进行风蚀评价与估算时,应在相关指标体系与模型中考虑道路和居民点这两个影响因子。该研究可以为草原风蚀机理研究、风蚀治理提供科学参考。     

黑龙江省土壤风蚀研究现状与方向

从20世纪80年代开始,针对日益严重的土壤风蚀问题,黑龙江省加强了对土壤风蚀规律和防治技术的研究,取得了很多有价值的研究成果。总结了黑龙江省土壤风蚀研究现状,从风蚀区域特征、风蚀程度划分、风蚀影响因子、植被演替、风蚀防治与开发等方面介绍了风蚀研究的主要成果,并针对当前风蚀区治理存在的问题,提出了土壤风蚀防治的建议。     

河西绿洲灌区保护性耕作防风蚀效应的风洞试验研究

通过对河西地区民勤县绿洲春小麦生产田实施保护性耕作,采用风洞试验,以传统耕作为对照,从风蚀量、风速廓线、风蚀速率和地表粗糙度等方面比较分析了不同保护性耕作措施(免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖、残茬压倒处理)的防风蚀效应。结果表明:与传统耕作相比,保护性耕作土壤风蚀量减少,地表风速减小,土壤风蚀速率降低,地表粗糙度增大,土壤风蚀速率与地表粗糙度呈负相关关系。不同保护性耕作措施抑制风蚀的程度不同,4种耕作方式的风蚀速率从大到小依次为传统耕作、残茬压倒、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖,其中免耕秸秆覆盖处理的防风蚀效应最佳。     

RS和GIS支持下的土壤系统分类制图方法研究──以贵州省贵阳市为例

在对贵州省贵阳市地区进行深入细致的土壤分类工作基础上，分析了土壤类型与发生条件的关系，建立了二者间的判别模式，应用RS和GIS技术提取和输入土壤类型的发生条件信息，对它们进行矢量叠加运算，最后通过土壤类型与发生条件的判别模式进行归并，完成土壤系统分类制图。通过野外实地验证，在以TM影像为信息源的基础上，该制图方法完全达到110万土壤制图的要求。     

基于GIS的榆林市土壤风蚀危险度评价

土壤风蚀是土地沙漠化过程的重要组成部分和首要环节,对其危险度评价的最终目的在于有效地控制土壤风蚀.选取风力、植被、气温、降水、地形、土壤等因子,在ArcGIS 9.3平台支持下,建立土壤风蚀环境因子数据库,采用层次分析法(AHP)构建土壤风蚀危险度评价模型,对榆林市土壤风蚀危险度进行评价.结果表明:(1)基于GIS技术的土壤风蚀危险度评价可宏观地揭示该区域土壤风蚀危险度空间格局特征.(2)风力、植被、气温、降水、地形、土壤等因素控制着土壤风蚀空间分异格局.(3)榆林市土壤风蚀危险度空间分异格局呈带状分布,表现为危险度从西北向东南逐渐降低.     

数字土壤制图技术研究进展与展望

土壤调查与制图是获取土壤信息的基本手段,在土壤科学发展中发挥了至关重要的作用,采用新方法开展数字土壤制图是土壤学科新兴的研究方向。本文全面回顾总结了近年来国内外数字土壤制图工作开展情况、方法的发展和应用,分析了当前在数字土壤制图研究中存在的主要问题,并且对数字土壤制图研究的发展趋势进行了展望,提出了今后一段时间我国开展这方面工作的建议,可以为数字土壤制图研究工作提供参考。     

风蚀预报系统(WEPS)介绍

风蚀预报系统是美国农业部组织多学科科学家开发的、目前最完整、手段最先进的土壤风蚀预报模型，成为风蚀定量评价、指导风蚀防治实践以及环境规划与评价的重要技术工具。对风蚀预报系统的设计、结构、模拟过程及模拟技术等做了简要介绍。     

河西绿洲灌区春小麦留茬免耕的防风蚀效应研究

通过风洞模拟试验,对不同留茬高度(20 cm和40 cm)和不同留茬方式(立秆留茬和留茬收后压倒)下的土壤风蚀量和不同处理在25～250 mm高度内的风速廓线进行定量测定,并分析土壤风蚀速率与风速的关系.结果表明,高立秆留茬免耕处理在吹蚀风速20m˙s-1以下时对土壤的防风蚀作用存在显著影响.立秆留茬40 cm的风蚀速率比传统耕作降低87.84%,比相同留茬量的压倒留茬处理降低5.89%,表现为最小风蚀速率,且对吹蚀风速的减弱作用最强,防风蚀效果最好.进一步研究表明,传统耕作的土壤风蚀速率(Q)与风速(V)呈幂函数关系,而免耕处理的土壤风蚀速率(Q)与风速(V)遵循二次函数关系.     

古尔班通古特沙漠南缘土壤风蚀与其抑制因子的空间变异性

对面积约0.15 km2的古尔班通古特沙漠南缘土壤风蚀强度与其抑制因子进行取样检测,应用地统计学方法对取得数据进行了半方差函数分析.结果表明:该研究区土壤风蚀强度与其抑制因子(植被盖度、土壤含水量)的实测数据均服从正态分布,其中植被盖度变异函数曲线的理论模型符合指数模型,而土壤含水量和土壤风蚀强度指数变异函数曲线的理论模型符合球状模型.通过对2009年5月监测资料的分析,得出试验区植被盖度、土壤含水量、土壤风蚀强度指数在空间上存在显著的变异性,土壤风蚀强度与其抑制因子之间存在着较强的负相关性.即土壤风蚀强度指数随着植被盖度和土壤含水量的增大(或减小)有减小(或增大)的趋势,因此土壤风蚀强度对植被盖度和土壤含水量具有较强的空间依赖性.在风力空间差异不大的小尺度范围内,干旱区土壤风蚀强度的大小主要取决于植被盖度和土壤含水量的大小.植被盖度与土壤湿度则是抑制土壤风蚀的主要因子,也是保持古尔班通古特沙漠南缘沙面稳定的主导因子.     

国外农田风蚀发生机理与防治技术的研究

土壤风蚀是全球性土地退化的主要原因之一，也是世界上许多国家和地区的主要环境问题之一。该文简要回顾了国外对土壤风蚀发生机理、防治理念和技术的研究，提出林业上植树造林，牧业上防止草原退化，农业上实行保护性耕作是人类可以用来治理和控制土壤风蚀的3个重要原则。我国土壤风蚀和土地退化问题日趋严重，应在全国进行大力宣传，转变土壤风蚀治理的观念，使人们从思想上认识风蚀防治要从植树、种草、农田保护3个方面综合进行。同时，国家要从政策上、资金上为农田保护性耕作的大规模实施提供保证，促进保护性耕作在全国范围内的推广应用。     

土壤风蚀预报简述

土壤风蚀是目前全球性土地退化的主要过程之一，土壤风蚀预报是在风沙物理学和各种风蚀因子研究的基础上于本世纪５０年代后发展起来的一门实用技术，用以指导土壤风蚀防治。经过科学家们４０多年的努力，目前已提出了风蚀方程、帕萨克模型、波查罗夫模型、德克萨斯侵蚀分析模型、风蚀评价模型、修正风蚀方程和风蚀预报系统等代表性的风蚀预报模型。我国的土壤风蚀问题日趋严重，亟待开展风蚀预报研究。     

接种根瘤菌和腐殖酸肥处理下的土壤风蚀效应分析

土壤风蚀是中国北方农牧交错带土地退化的主要原因之一。微生物和腐殖酸都能够改变土壤物理性质，可作为抗风蚀的材料有效利用，其抗风蚀效果和经济效果与其他方法有很大的不同。在此基础上通过风洞实验探讨微生物（接种根留菌）处理下和施用腐殖酸肥处理下抗风蚀效应，以及不同处理下的风蚀量对比。从结果分析得出，一方面，通过接种根瘤菌和施用腐殖酸肥料，改良土壤结构来抗风蚀，效果明显。技术易于推广．且成本较低（相对于PAM），另一方面它们能增加土壤肥力．带来经济效益。     

遥感技术在土壤侵蚀定量评价中的应用——以泰国巴萨克流域为例

本文以巴萨克流域为例,介绍了应用航空遥感技术和通用土壤流失方程式进行土壤侵蚀潜在危险定量评价的基本方法和步骤,主要包括:1.收集分析前人的基础研究资料;2.应用航片和野外调查方法,判读解译土壤侵蚀特征,确定制图单元;3.以制图单元为基本单位,应用土壤流失方程式,确定诸因子量值,并计算土壤侵蚀量;4.结果分析与方法评价。利用航空遥感技术和通用土壤流失方程式进行大比例尺土壤侵蚀调查,具有快速、准确、高效、简便易行和节约人力、物力等优点,成为土壤侵蚀研究工作的有效途径。本文结合笔者的工作实践,试对其实施步骤和应用效果作以分析介绍。     

吉林省西部沙地土壤风蚀机理分析

风蚀危害是吉林省西部沙地的主要自然灾害之一.通过典型样地调查和室内风洞试验,分析了该区沙地土壤风蚀机理.结果表明,土壤风蚀随地表粗糙度、土壤含水量和有机质含量的增加而减小,其风蚀量与地表粗糙度、土壤含水量近似地呈负指数关系,与土壤有机质含量呈负相关.风是吉林省西部沙地产生风蚀的主要源动力,当风速超过临界起沙风速时,土壤侵蚀量与风速的3次方成正比,其风蚀性气候因子为155.2,春季最大(76.2).在空间分布上,该区风蚀性气候因子和侵蚀性风能均自东向西递增,西北 部的通榆县为最大.