祁连山南坡土壤侵蚀时空变化及迁移特征分析

土壤侵蚀是威胁人类生态环境及社会经济的重要因子。为实现土地资源更加有效的保护与治理,基于RUSLE模型和GIS/RS空间信息技术,分析和讨论了祁连山南坡2000—2019年土壤侵蚀时空变化及土壤侵蚀重心迁移特征。结果表明:祁连山南坡土壤侵蚀模数在空间变化上整体呈现出由西北向东南递减的趋势,土壤侵蚀模数平均值由2000年的1 966.63 t/(km²·a)增加至2005年的3 228.51 t/(km²·a),最后下降至2019年的2 299.06 t/(km²·a); 草地土壤侵蚀量最大,为2.65×10⁷～4.25×10⁷ t/a,虽侵蚀较为严重,但土壤侵蚀重心并未发生较大的迁移,五县中祁连县土壤侵蚀最为严重且重心迁移距离最大,侵蚀量为3.01×10⁷～4.83×10⁷ t/a,共迁移351.89 m,迁移速率为17.59 m/a,说明祁连县土壤侵蚀不稳定,土壤低级侵蚀更容易向高级侵蚀转化; 土地利用类型中冰川迁移最大为367.78 m,迁移速率为18.39 m/a。综合得出,对于土壤侵蚀较轻且重心迁移不大的区域可以采取定点治理,对于祁连县应长时间监测,全力推进祁连县水土保持综合治理工程,缓解水土流失; 相较于其他生态系统,对于草地与林地应加强治理。     

基于InVEST模型的青弋江流域土壤侵蚀与影响因素研究

为探究安徽省青弋江流域土壤侵蚀的演变规律和驱动因素，采用InVEST模型对该流域2000—2018年的土壤侵蚀特征开展了研究，量化了不同土地利用类型、海拔、坡度下土壤侵蚀状况，并借助地理探测器对流域土壤侵蚀影响因素进行分析。结果表明：(1)2000年、2010年、2018年该流域平均土壤侵蚀模数分别为15.29,14.14,10.74 t/(hm²·a),侵蚀总量分别为1.08×10⁷,1.00×10⁷,0.76×10⁷ t,呈现逐渐减小特征；(2)流域内土壤侵蚀空间差异显著，呈现“北低南高”的分布格局；(3)不同土地利用类型土壤侵蚀模数大小表现为裸地>草地>林地>耕地>建设用地>水体，全流域林地侵蚀量最大，占总侵蚀量的73.71%;(4)地形因子对流域内土壤侵蚀存在显著影响，坡度是青弋江流域土壤侵蚀主导因子，因子间交互作用对土壤侵蚀的解释力均大于单因子，其中坡度与年降水量和土地利用的协同作用解释力最强，分别达22.93%和22.29%;(5)坡地坡度降缓及增加草地和林...     

辽西北地区防风固沙辐射效应空间差异研究

为提高风域生态系统上风向与下风向区生态服务功能的协调与修复能力,基于修正风蚀方程(RWEQ)与GIS技术,并结合辽西北风域生态系统的风向、风速与土壤尘粒组成,评估分析了辽西北地区二期治沙工程后防风固沙功能的辐射效应。结果表明:受到气候、植被盖度、土壤类型、人类活动等诸多因素的影响,辽西北生态系统防风固沙功能具有空间地域差异性,整体呈现南北较强、中部较弱的空间分布格局。研究区防风固沙量为3.754×10⁷ t,防风固沙能力为824.35 t/km²,产生辐射效应影响到的最远距离为1 250 km,辐射区总面积37.26 km²,是研究区自身面积的8.18倍。减少下风向区域的风沙量为1.877×10⁷ t,其中延边朝鲜族自治州享受到的辐射效应最大,减少沙尘量为2.03×10⁶ t,占总效应的10.82%; 伊春市享受的辐射效应最小,沙尘量减少1.1×10³ t,占总效应的0.005%。总而言之,辽西北地区防风固沙功能空间分布差异性明显,风域生态系统防风固沙功能具有很强的辐射效应。     

东南丘陵地区土壤侵蚀时空变化及其驱动因素——以湖南省张家界市为例

[目的] 探究东南丘陵地区土壤侵蚀状况和其空间分布,为当地的水土流失和水土保持提供理论依据。[方法] 基于修正版通用流失方程(RUSLE)和地理探测器,选取中国东南丘陵地区的湖南省张家界市为研究区域,探究其土壤侵蚀的时空特征变化,并对土壤侵蚀的驱动力因子进行分析。[结果] ①张家界市2000,2010,2020年平均土壤侵蚀量为1.03×10⁷,2.05×10⁷,6.74×10⁶ t/a,20 a平均土壤侵蚀量呈先增加后减少趋势。②土壤侵蚀以林地侵蚀为主,其他地物类型呈不同程度的侵蚀,其中侵蚀主要集中于8°~35°坡度区域,侵蚀强度随坡度增加而增加。③研究区内土壤侵蚀由植被覆盖度、坡度、土壤属性和高程等共同作用,特别是植被覆盖度的驱动作用最明显,各因子产生交互关系时,以坡度和植被覆盖度交互时影响力最强。[结论] 张家界土壤侵蚀分布具有明显的时空差异,后续需要在保障生态安全的前提下,合理开展水土保持工作。     

黄河上游生态脆弱区绿洲开发模式下生态系统服务价值损益分析——以宁夏红寺堡区为例

为了探究黄河上游绿洲灌溉区的开发模式对生态系统服务价值(ESV)的影响,选取宁夏红寺堡区为研究区域,基于Landsat TM和GF-2遥感影像数据源,通过修订生态系统服务当量因子,对其生态系统服务价值损益进行了定量分析。结果表明:(1)自1998年底第一批宁夏南部山区的移民迁入红寺堡区开启绿洲开发模式以来,红寺堡灌区面积持续扩张,至2018年已达5.17×10⁴ hm²,形成了“蝴蝶型”的荒漠绿洲分布格局。(2)绿洲开发使得红寺堡区的土地利用结构发生显著变化,旱地、其他草地和未利用地大幅减少,水浇地、林地和建设用地大幅增加,基本形成以绿洲为主的生活空间和生产空间、周边为生态空间的“三生”空间格局。(3)1990—2018年红寺堡区的ESV由1.151×10⁹元提升为2.267×10⁹元,这主要得益于林草地、水体等生态用地的扩张,各单项服务价值呈上升趋势,生态建设成效显著。(4)红寺堡区的ESV总量变化呈现明显的阶段性特征,其中,1990—2000年轻度降低,此后持续增长。1990—2000年,旱地扩张,导致林草地失衡,生态退化,ESV损失2.9×10⁷元; 2000—2018年ESV增加1.116×10⁹元,其中,城镇建设用地快速扩张是ESV损失的主因,林草地和水域的扩张是ESV增加的主因。综上,红寺堡区在绿洲开发进程中生态建设成效显著,但也存在因为开发导致ESV损失的情况。今后发展中,需要进一步提升社会-经济-生态三者的协同发展能力。     

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。     

青藏高原冻融荒漠化退化区分布及影响因素

[目的]青藏高原由于其高海拔、气温低、冻融侵蚀强烈的特点,是冻融荒漠化的主要发生区。探究青藏高原冻融退化区分布及其原因,对该区水土保持工作和生态环境保护具有重要参考意义。[方法]选择植被覆盖度、冻融循环次数、土壤温度日较差、土壤含水量、年降水量和坡度作为冻融侵蚀因子,对2000—2019年青藏高原冻融侵蚀敏感性进行了评价,结合研究期内青藏高原荒漠化趋势,构建了一种判定冻融荒漠化退化区域的方法。[结果]2000—2019年青藏高原冻融侵蚀区总面积为1.531×10⁶ km²,中度及以上敏感性区域面积为9.131×10⁵ km²,占青藏高原总面积的35.92%。青藏高原冻融荒漠化退化区域面积约为1.113×10⁵ km²,主要分布于高原西南部,退化程度以中度退化为主,面积占比为44.35%。[结论]气温上升、湿润指数下降和净太阳辐射增强是青藏高原冻融荒漠化发生的主要自然驱动因素,高原南部部分地区由于气候条件的差异,三者发挥了相反的作用。     

退耕还林工程建设对吴起县土地利用/覆被变化及其土壤侵蚀的影响

为研究退耕还林工程建设对吴起县土地利用/覆被变化及其土壤侵蚀的影响,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,分析评价了该县退耕还林前后土地利用/覆被、土壤侵蚀的时空变化。结果表明:吴起县实施退耕还林后10 a来,各种土地利用类型之间发生了较为复杂的转化,耕地面积比退耕前减少66.51%,林地面积比退耕前增加了212.61%;水土流失控制效果明显,全县平均土壤侵蚀模数由退耕还林前的9 779 t/（km²·a）减少为退耕还林后的5 285 t/（km²·a）,减少了45.96%,退耕还林后全县每年可减少土壤侵蚀量约1 704万t;土壤侵蚀与土地利用类型关系密切,未利用地的侵蚀最严重,其平均土壤侵蚀模数为19 513 t/（km²·a）,为林地土壤侵蚀模数平均值856 t/（km²·a）的22.79倍;研究结果将对该区域水土流失控制及其土地资源的合理利用提供参考依据。     

基于遥感数据改进修正通用土壤流失方程的广州市土壤侵蚀定量研究

【目的】针对以往土壤侵蚀研究中空间连续性降水量数据获取困难以及高植被覆盖区植被覆盖管理因子估算精度不高的问题，本研究尝试引入多源遥感数据进行空间尺度的土壤侵蚀评价。【方法】基于GPM＿3IMERGM、LANDSAT8影像数据获取的降雨侵蚀量因子(R)和植被覆盖管理因子(C)改进了修正土壤流失模型(RUSLE)，并利用改进的RUSLE模型完成研究区土壤侵蚀状况遥感制图。【结果】研究区土壤侵蚀总量为5.12×10⁷ t a^-1，平均土壤侵蚀模数为7.38 t hm^-2 a^-1，受土壤侵蚀影响的总面积为1841.86 km²，占土地总面积的24.77%。从土壤侵蚀等级来看，侵蚀强度总体表现为微度和轻度，水土保护情况整体良好。空间分布上，不同侵蚀等级的布局呈现出片状分布与点块状分布相结合的特点；广州市中部和南部的行政区较市区外围和北部的行政区而言，侵蚀状况更轻微。【结论】GPM卫星数据和EVI指数的引入显著提高了RUSLE模型中两个关键因子和土壤侵蚀强度的估算精度，其成果可为广州市区域...     

东露天煤矿区采矿对土地利用和土壤侵蚀的影响预测

黄土区大型露天矿区是一种剧烈的人工扰动区域，采矿活动对土地资源和生态与环境破坏非常严重，正确预测人工开采引发的人为加速土壤侵蚀与土地利用变化，可为生态脆弱煤矿区的生态恢复和重建提供依据。该文采用RS、GIS技术、统计分析、类比和趋势外推相结合的方法，对东露天矿区2005～2080年的土地利用变化和水土流失进行了预测性研究。结果表明：75年间，在没有采取生态重建的措施下，农用地减少3666.07 hm²，未利用地减少1402.13 hm²，居民点用地减少121.80 hm²，全部变为独立工矿用地。土地利用结构和类型由多样性向单一类型的裸露的独立工矿用地发展，水土流失量由54.50万t/a变为77.85万t/a。     

近20年黄土高原土地利用/植被覆盖变化特征及其成因

近20年来黄土高原土地利用结构发生了显著变化,生态环境取得举世瞩目的成效,揭示黄土高原土地利用/植被覆盖的变化特征及成因是促进区域土地利用空间格局优化的关键环节。运用GIS技术,对黄土高原2000年、2010年、2017年的遥感数据进行转移矩阵,系统研究了黄土高原地区、各省份和生态分区的变化特征并定性分析了造成土地利用变化的主要驱动力。结果表明:(1)黄土高原的土地利用类型主要以耕地、林地和草地为主。2000—2017年,耕地、草地和水域都呈减少趋势,分别减少了19 860 km²,42 410 km²和5 630 km²,而林地、建设用地和未利用地面积有所增加,分别增加30 650 km²,9 840 km²和27 410 km²; 草地为主要的转入与转出地类。(2)黄土高原7个省域主要土地类型与区域变化规律基本一致,草地退化现象在甘肃与宁夏的不同时间段较为严重,具体表现为甘肃省在2000—2010年有7 830 km²草地转移为未利用地,而宁夏在2010—2017年有8 900 km²草地转入未利用地。(3)黄土高塬沟壑区、丘陵沟壑区、风沙区和土石山区及河谷平原区水域面积持续减少,且主要向耕地发生转移,同时生态区土地利用主要发生耕地与草地的动态转移。(4)黄土高原土地利用/植被覆盖变化的主要驱动力是社会因子,其中国家政策的实施起到了主要的推动和促进作用,而人类活动等的影响相对小一些。研究结果可为黄土高原土地利用规划提供科学支撑,也为该区生态保护和高质量发展服务。     

基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价

[目的]探究土地类型变化背景下土壤侵蚀和生态承载力的时空演变及相关关系,对提高生态承载力水平、优化土地利用结构和水土保持措施配置具有重要意义。[方法]以江西省宁都县为研究区域,基于自然资源和社会经济数据,运用InVEST模型与空间主成分方法,分析了土壤侵蚀变化对生态承载力的影响。[结果](1)宁都县主要土地利用类型为林地、耕地和草地,9年来土壤侵蚀程度2010年>2015年>2018年,分别为597.42,591.29,583.51 t/(km²·a),侵蚀类型以微度为主,在中部、西北部和东南部等地区,建设用地和耕地土壤侵蚀程度严重。(2)宁都县生态承载力西南低、东北高,9年来生态承载力整体上略有好转;三期土壤侵蚀程度严重的区域,生态承载力水平低。(3) 2010—2018年,宁都县开展规模化整地,使林地、荒地(未利用地)转为园地、耕地,增加了土地覆被度,加之降雨量减小,径流冲刷减弱,侵蚀模数大幅降低,分别减少了178.19,876.32,2 205.07 t/(km²·a),其他土地利用类型侵蚀模数变化较小,总体来看土壤侵蚀模数...     

基于InVEST模型的门头沟区生态系统土壤保持功能研究

人类不合理的土地资源开发所导致的土壤侵蚀成为山区生态系统关注的热点和焦点问题。选择生态涵养与土壤侵蚀并存的北京市纯山区门头沟区为研究区域,在分析2005—2013年门头沟区土地利用与土地覆被变化的时空差异的基础上,采用了InVEST模型对区内生态系统的土壤保持功能进行了定量分析和动态评估。研究表明:（1）2005—2013年,门头沟区耕地、林地和水域、未利用地面积减少,园地、草地、建设用地增加;耕地和园地变化显著,耕地主要转为园地、林地和建设用地;园地主要由耕地和林地转化而来。（2）2005—2013年,门头沟区土壤保持能力和保持量均呈增加趋势,单位面积土壤保持能力由87.41 t/（hm²·a）增加到113.56 t/（hm²·a）,土壤保持量增加了377.38万t,土壤侵蚀量减少了23.42万t;受土地利用与土地覆被变化、降雨侵蚀力以及植被覆盖度影响,西北、东北地区土壤保持功能增强,西南地区减弱,东部地区基本不变。（3）不同土地利用与土地覆被类型的土壤保持能力排序为:林地 > 草地 > 未利用地 > 建设用地 > 耕地 > 园地 > 水域;2005—2013年,不同土地利用/覆被类型的单位面积土壤保持能力均呈增加趋势;除耕地外,其他地类的土壤保持总量均呈增加趋势。     

嘉陵江流域输沙时空变化及归因分析

河流输沙过程变化对河流系统的功能发挥具有重要意义,因此探究嘉陵江流域输沙时空变化及其驱动因素,对嘉陵江流域进一步治理具有重要指导作用。基于嘉陵江流域实测降雨输沙资料,采用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验分析输沙时空变化特征,采用双累积曲线法定量分析了典型区间内水文站点气候变化与人类活动对输沙变化贡献率。结果表明：嘉陵江流域各子流域年代输沙模数整体呈减少趋势,2007—2015年,仅武都—碧口区间输沙模数高达3 323.48 t/(km²·a)。典型区间内北碚、武胜、罗渡溪、小河坝4站1960—2015年输沙量呈极显著下降趋势,分别以3.40×10⁶,1.80×10⁶,4.0×10⁵,3.40×10⁵t/a的速率下降,以水土保持与水利工程措施为主的人类活动减沙贡献率为75.93%～96.43%,其输沙序列分别于1990年、1990年、1988年、1984年发生极显著突变。嘉陵江流域各子流域年代输沙模数整体呈减少趋势,干流修建多座大型控制性水库对河道输沙的影...