植被的景观格局与土壤侵蚀控制作用

人工建造与自然恢复植被,是控制土壤侵蚀的重要措施。根据前人的研究成果,从斑块尺度、坡面尺度和区域尺度上,综述了国内外植被与土壤侵蚀关系研究现状,提出了需要深入研究的问题。     

土壤侵蚀预测建模研究进展

 通过对土壤侵蚀预测及其模型的评述,提出了土壤侵蚀预测建模中存在的问题及对策。从目前已经建立的坡面、小流域和区域不同空间尺度上的土壤侵蚀预测模型可知,各空间尺度上指标的选择和模型的建立,均是独立进行的,相互之间缺乏有机的联系,不同空间尺度模型无法进行有效的信息交换。随着水土流失的治理已由点、小流域治理,进入了大规模连片集中治理的阶段,土壤侵蚀预测建模研究的重点,应转向不同空间尺度土壤侵蚀预测模型之间的关系与转换上来。通过建立不同空间尺度间土壤侵蚀预测转换模型,利用小尺度上实用的土壤侵蚀预测模型和数据,对区域水土流失进行定量预测与评价,具有重要的理论与实践意义。     

基于GIS的土壤侵蚀预测与评价研究进展

地理信息系统(GIS)以其在数据管理、空间分析及结果可视化等方面的优势,被广泛应用于不同空间尺度土壤侵蚀预测与评价。分别对GIS在小流域和区域尺度的土壤侵蚀预测与评价研究进行了评述,在土壤侵蚀预测与评价中,应建立一体化的GIS土壤侵蚀定量模型,并加强GIS在土壤侵蚀多空间尺度转换研究中的应用。     

区域土壤侵蚀普查方法的初步讨论

区域土壤侵蚀调查制图和动态分析,是国家和省区编制土壤侵蚀宏观规划的数据基础,也是一个重大前沿性研究命题。在综述国内外区域土壤侵蚀调查制图、区域土壤侵蚀因子、土壤侵蚀尺度效应和土壤侵蚀模型等研究现状的基础上,对即将开展的全国土壤侵蚀普查工作提出以下建议：土壤侵蚀普查需要充分利用我国土壤侵蚀模型研究的最新成果,采用模拟计算方法实现对土壤侵蚀强度的定量估算;调查内容应包括区域土壤侵蚀因子、土壤侵蚀类型与强度、水土保持措施、典型区域抽样调查等;对土壤侵蚀尺度效应、区域土壤侵蚀模型应用示范和区域土壤侵蚀数据库建设方法等关键技术展开攻关研究。     

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。     

北京市土壤侵蚀监测方法探讨

 为了科学定量评价北京市土壤侵蚀状况,通过北京市地面水土流失监测网络,开展水土流失定点观测,研究北京市土壤侵蚀监测的评价方法。结果表明：利用大量实测资料,基于美国通用土壤流失方程建立的北京土壤流失方程,可以作为北京市土壤侵蚀调查的模型工具;基T GIS和降雨侵蚀力模型的年度土壤侵蚀量推算方法,可作为从小区尺度转换到区域尺度的一种方法;由于网格法没有考虑水土保持措施因子,调查得到的土壤侵蚀量结果比采用抽样调查法得到的结果偏大。北京市土壤侵蚀监测方法的研究可为区域水土流失定量评价和动态监测提供借鉴作用。     

土壤侵蚀监测点布局的空间尺度分析

土壤侵蚀是一个多尺度的时空过程,不同尺度的土壤侵蚀具有不同的主制过程及主导因素,监测点的布局应考虑土壤侵蚀的空间尺度效应.提出三级控制的分层抽样监测点布局方案,即采用土壤侵蚀类型分区作为区域尺度上的一级控制因素;采用降雨量、沟壑密度、植被类型、土壤类型、土地利用结构作为小流域尺度上的二级控制因素,筛选典型小流域;采用坡度、植被盖度、土壤类型、土地利用作为坡面尺度上的三级控制因素,筛选典型坡面地块单元.逐层筛选监测点位置,在典型小流域出口处布设控制站,在典型坡面地块内布设径流小区.基于空间尺度效应的分层抽样监测点布局方法以GIS为主要技术手段,以RS为主要数据源,充分结合水土保持工作现状,能提高监测点布局的合理性和高效性.     

组件式GIS技术构建的多尺度土壤侵蚀评价模块

土壤侵蚀评价模型与GIS的集成一直是目前研究的热点问题.研究基于ArcGISEngine开发包和组件技术,在VisualBasic中调用ArcObjects组件,通过创建ActiveDLL工程,构建了基于RUSLE和土壤侵蚀评价指数模型的GIS内嵌模块.该模块包括:土壤侵蚀量计算、流域尺度土壤侵蚀评价、小流域尺度土壤侵蚀评价和坡面尺度土壤侵蚀评价四个子模块.研究表明基于ArcGISEngine,以二进制的动态链接库(DLL)表现,开发土壤侵蚀评价模块,能够简化土壤侵蚀评价的计算逻辑,提高工作效率,具有良好的扩充性、灵活性和可操作性,模块化的土壤侵蚀评价指数能更好地应用于土地利用与土壤侵蚀评价相关研究.     

基于GIS和CSLE的陕西省土壤侵蚀定量评价方法研究

通过对陕西省土壤侵蚀的定量评估,探索省域尺度上土壤侵蚀定量评价制图方法,以期为第四次全国土壤侵蚀普查提供技术支撑.利用陕西省日降雨数据、土壤类型图、土地利用图、DEM、植被覆盖图,选择CSLE模型.在ArcGIS平台上计算研究区2006年土壤侵蚀量,并与水利部标准评价结果进行对比分析.探索了坡度坡长变换对土壤侵蚀的影响.定量化的评价结果能较好的反映气候,土壤及水保措施对土壤侵蚀的影响,比水利部标准评价结果更能反映实际侵蚀.坡度坡长变换后对土壤侵蚀有明显影响.在GIS支持下,通过土壤侵蚀模型进行定量评价,可高效、客观反映土壤侵蚀情况及其主要影响因子,对区域治理和有关决策有极其重要参考价值.为了准确真实的反映土壤侵蚀程度,必须进行坡度坡长变换.     

基于DEM和GIS的修正通用土壤流失方程地形因子值的提取

 地形是影响土壤侵蚀的重要因子。以修正通用土壤流失方程中的地形因子为研究对象,以黄土高原延河流域县南沟5m分辨率的DEM为数据源,在ArcGIS软件平台下,实现对地形因子LS值的提取。对提取后的LS值和LS值分布进行检验分析,结果表明:以5m分辨率的DEM为数据源,采用适合该地区的修正后的LS值的算法,在ArcGIS支持下,可以获得较准确的LS值。研究结果可以为区域土壤侵蚀的地形因子研究提供数据支持,为更大区域尺度转换提供数据匹配基础,同时,为土壤侵蚀在区域尺度上进行预测评价提供方法引导和技术支持。     

基于模糊神经系统与GIS的区域土壤侵蚀快速评价

土壤侵蚀调查与评价是水土保持工作的重要组成部分。该文对区域土壤侵蚀评价进行了尝试性研究,提出一种基于模糊神经系统和GIS技术的快速评价方法。研究中利用模糊神经系统技术从地面监测调查数据中提取土壤侵蚀强度的评价规则,建立能够全面、客观地反映特定区域范围内土壤侵蚀自然特征及规律的评价标准,在此基础之上结合GIS技术以实现对整个地区的快速评价。采用该方法进行湖北省土壤侵蚀普查,结果表明全省侵蚀面积约占国土总面积的30.1%。其中,鄂西南、鄂西北高山区土壤侵蚀情况最严重,鄂东南、鄂东北低山丘陵区次之,鄂北岗地中度侵蚀面积较大,而江汉平原基本无明显侵蚀。经验证评价结果与实际情况具有较好的一致性。     

Study on a soil erosion sampling survey in the Pan-Third Pole region based on higher-resolution images

Soil erosion is one of the most severe global environmental problems, and soil erosion surveys are the scientific basis for planning soil conservation and ecological development. To improve soil erosion sampling survey methods and accurately and rapidly estimate the actual rates of soil erosion, a Pan-Third Pole region was taken as an example to study a methodology of soil erosion sampling survey based on high-spatial-resolution remote sensing images. The sampling units were designed using a stratified variable probability systematic sampling method. The spatiotemporal characteristics of soil erosion and conservation were taken into account, and finer-resolution freely available and accessible images in Google Earth were used. Through the visual interpretation of the free high-resolution remote sensing images, detailed information on land use and soil conservation measures was obtained. Then, combined with the regional soil erosion factor data products, such as rainfall-runoff erosivity factor (R), soil erodibility factor (K), and slope length and steepness factor (LS), the soil loss rates of some sampling units were calculated. The results show that, based on these high-resolution remote sensing images, the land use and soil conservation measures of the sampling units can be quickly and accurately extracted. The interpretation accuracy in 4 typical cross sections was more than 80%, and sampling accuracy, described by histogram similarity in 11 large sampling sites, show that the landuse of sampling uints can represent the structural characteristics of regional land use. Based on the interpretation of data from the sample survey and the regional soil erosion factor data products, the calculation of the soil erosion rate can be completed quickly. The calculation results can reflect the actual conditions of soil erosion better than the potential soil erosion rates calculated by using the coarse-resolution remote sensing method.     

基于抽样调查资料估算区域土壤侵蚀量

区域土壤侵蚀量估算是土壤侵蚀调查的重点和难点,为了利用抽样调查数据定量估算区域土壤侵蚀状况,以2011年第1次全国水利普查中的水力侵蚀抽样调查资料为基础,利用中国土壤流失方程(CSLE),通过地理信息系统估算2011年辽宁省的降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形、水土保持措施等侵蚀因子及侵蚀量,在此基础上对全省的水力侵蚀强度进行分级和面积统计,并与抽样调查结果进行对比.结果显示:全省各土壤侵蚀因子的估算结果与抽样调查结果较为接近;土壤水蚀以微度和轻度侵蚀为主,每年全省约85％的土地处于微度侵蚀(＜1000t/km2),而强度侵蚀(＞5 000 t/km2)面积仅占2％;抽样调查得到的独立工矿用地、果园、旱地和其他土地的侵蚀模数较估算得出的侵蚀模数大,而在草地、其他林地等土地利用类型上抽样调查得到的侵蚀模数却较估算得出的侵蚀模数小,主要原因可能是省域和抽样单元计算地形因子的DEM数据精度不同.总体上,该研究为如何利用抽样调查数据估算全国土壤侵蚀状况提供参考.     

土壤侵蚀宏观监测

 土壤侵蚀宏观监测或区域土壤侵蚀监测,是区域水土保持战略决策和相关研究的最基本的数据基础。我国水土流失严重,监测在水土保持工作中具有重要的意义和地位。简要回顾我国土壤侵蚀宏观监测的历史和近期进展,讨论我国土壤侵蚀宏观监测在监测尺度、监测方法和管理体系等方面的特点。     

区域水土流失研究的科学体系

区域水土流失研究是土壤侵蚀水土保持学科的重要组成部分.在综述国内外研究的基础上,从研究对象、研究目标和主要研究内容等方面,对区域水土流失研究的学科体系进行了讨论.最后提出了区域水土流失研究的重点问题,包括:区域水土流失及动态分析与趋势预测,水土保持的区域环境效应研究,区域水土保持政策与决策,区域水土保持的基础信息设施研究等四个方面.     

土壤侵蚀与水土保持科学重点研究领域与问题

进入新世纪,我国土壤侵蚀与水土保持科学研究迎来了新的发展机遇和挑战。在分析我国土壤侵蚀与水土保持学科研究的社会需求、科学需求及其特殊性的基础上,指出了我国土壤侵蚀与水土保持科学研究中存在的主要问题,提出了该领域亟待解决的前沿科学问题,如土壤侵蚀过程与机理,土壤侵蚀预报模型,水土保持措施防蚀机理及其适用性,流域生态过程和水土保持措施配置,大尺度土壤侵蚀与水土保持的格局及其变化规律,土壤侵蚀与水土保持环境效应评价,土壤侵蚀研究新技术与方法等。