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。     

红壤坡地不同生态模式水土流失规律的研究

在 8～ 15°的红壤坡地上 ,对水土流失作了 14年的定位观察。结果表明 :水土流失与土壤坡度和植被覆盖度密切相关。红壤坡地一经开发利用 ,径流量就成倍地减少 ;而侵蚀量在开始的头 2年成倍增加 ,第 3年后趋于稳定。土壤侵蚀量与坡度呈极显著的对数正相关 ,坡度每增加 1°,土壤侵蚀量递增约 12 0 t/ (km2·a) ;土壤侵蚀量与植被覆盖度呈显著的负指数相关 ,当植被覆盖度 >6 0 %时 ,土壤侵蚀量在 2 0 0 t/ (km2 · a)以下 ;土壤侵蚀量与耕种方式密切相关 ,等高耕种的侵蚀量仅为顺坡耕种的 1/ 6。应用土壤肥力平衡观点 ,提出了 Q2 红色粘土母质发育的红壤侵蚀允许指标为 <30 0 t/ (km2· a) ,为红壤坡地水土流失的防治和农业可持续发展提供了理论依据     

黄土高原典型地区不同植被覆盖下坡面土壤侵蚀阈值研究

为了分析植被覆盖对黄土高原坡面水土流失的影响，量化土壤侵蚀的植被覆盖阈值，基于模拟降雨数据分析了植被覆盖对土壤侵蚀的作用机制，利用绥德、西峰、天水等黄土高原高原典型地区的野外径流小区定位观测资料，探讨了不同覆被类型下植被覆盖控制径流和土壤侵蚀的有效性，确定了不同覆被类型下植被覆盖调控径流和防治土壤侵蚀的植被覆盖下限阈值和上限阈值。结果表明：(1)植被覆盖度的提高增加了土壤入渗、减少了径流量、延缓了径流流速、增加了土壤抵抗侵蚀的能力。(2)坡面径流量随植被覆盖度呈幂函数或指数函数下降，土壤侵蚀量随植被覆盖度呈指数函数、幂函数或者对数函数下降。(3)总体而言，不同地区植被控制土壤侵蚀的下限阈值在20%～30%,上限阈值在50%～70%。(4)土壤质地、植被类型、甚至植被的根系特征对植被控制径流和土壤侵蚀的效益有重要影响。研究结果为黄土高原水土保持工作提供研究依据。     

南方红壤区植被覆盖因子估算模型构建与验证

研究红壤区植被覆盖因子变化规律、构建植被覆盖因子计算模型可为该区域水土流失防治及动态监测提供科学依据。该研究基于广东省五华县水土保持试验推广站200余场降雨试验观测数据,分析了影响水土流失的各关键因子与次降雨土壤侵蚀模数(Individual Rainfall Event Soil Erosion Modulus,ISEM)间定量关系,基于中国土壤流失方程计算了系列次降雨事件不同植被覆盖度对应植被覆盖因子值,构建了植被覆盖因子值与植被覆盖度间数学模型,从点、面2个尺度对模型计算精度进行了验证。结果表明:1)ISEM随植被覆盖度增加而降低;ISEM与雨前土壤表层含水率间存在显著正相关对数关系;ISEM随坡度增加呈先增后减的变化规律;ISEM随次降雨量、次降雨侵蚀力和次降雨径流深呈显著正相关线性变化关系。2)构建了植被覆盖因子值与植被覆盖度间二阶指数衰减模型,该模型决定系数和纳什系数分别达0.947和0.876。点尺度验证结果表明90%样本模型计算值与观测值相对误差均小于0.30;面尺度验证结果表明,70%～80%的植被覆盖因子计算值相对误差不超过0.1。总体而言,该模型计算精度较为理想,但由于研究对象典型的时空尺度特征,仍需要更多观测数据对该模型进行完善和验证。研究成果可为深入理解红壤区土壤侵蚀规律、水土流失动态监测提供有益参考。     

胶东半岛省级重点预防区水土流失动态变化特征研究

基于RS、GIS技术开展监测,采用定性和定量相结合的综合评判法评估福山区2016—2017年的水土流失分布特征、面积和强度。研究结果为:与2016年相比,2017年全区土地利用类型以耕地、园地向其他用地变化为主;植被覆盖度发生变化的面积为2.480 km~2,占全区土地总面积的0.51%;水土流失面积减少了0.48 km~2,水土流失总体呈减少趋势;侵蚀强度以轻度侵蚀为主,轻度侵蚀主要分布在植被覆盖度较高但地表植被少、坡度较大的丘陵区园地。     

植被叶面积指数与覆盖度定量表征红壤区土壤侵蚀关系的对比研究

选择较合理的植被指标,对提高植被水土保持效益评价精度具有重要理论与现实意义。本研究基于福建省长汀县河田镇12个土壤侵蚀试验小区2007年和2008年2 a的降雨、径流、泥沙数据及各小区的植被叶面积指数(LAI)、植被覆盖度(VFC)资料,利用对比与统计分析方法,研究了2种植被覆盖类型(纯马尾松林、马尾松林草)和不同覆盖度(80%、60%、45%、30%、15%和5%)的红壤水土流失特点,探讨了LAI与VFC定量表征水土流失关系的稳定性和可靠性。结果表明,与裸地小区比较,马尾松纯林覆盖一定程度上降低了土壤侵蚀模数,对径流的减少作用并不明显;而马尾松林草覆盖可显著减少25%左右的径流,土壤侵蚀模数减少也在90%以上,林草结合的植被覆盖结构具有更强的水土保持功能。以LAI表征2种植被覆盖类型的土壤侵蚀模数,均能达到显著水平(p0.05);而以VFC来表征土壤侵蚀模数,仅马尾松林草覆盖类型达到了显著水平。选择LAI表征土壤侵蚀模数来评价植被水土保持效益,将更为稳定和可靠。     

基于RS和GIS的退耕还林生态建设工程成效监测

在GIS技术的支持下,利用SPOT VEGETATION数据从宏观上反映近年来植被覆盖所发生的变化;利用TM遥感影像解译土地利用状况、植被覆盖度,与DEM数据叠加分析计算坡耕地面积、土壤侵蚀强度,研究退耕还林前后的土地利用、植被覆盖度、坡耕地面积和土壤侵蚀强度的变化,较细致地揭示陕西省吴起县退耕还林生态建设工程的所取得的实效。结果表明,随着退耕还林工程的实施,吴起县域版图在遥感影像逐渐显现、越来越清晰,植被覆盖增加极为显著,高覆盖植被面积在逐年增加,低覆盖植被面积在逐年减少,植被恢复情况明显好于周围区域。与1997年相比,到2007年该县有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%;大于25°的坡耕地80%～90%实现了退耕;土壤侵蚀强度总体上降低,极强度、剧烈的高等级土壤侵蚀面积由1997年占国土总面积的42.52%下降到2007年的17.35%,但形势仍然严峻,需继续改善。     

大别山区板栗林地水土流失特性研究

[目的]研究大别山区板栗林地水土流失特性,为该区水土流失综合防治和生态安全保障工作提供科学支持。[方法]以“全国板栗第一县”湖北省罗田县为典型,通过对10°,15°,20°共3种坡度板栗林及对照10°,15°撂荒小区2014—2018年的降雨、径流、泥沙、植被覆盖度进行观测分析,研究大别山区板栗林下水土流失特性。[结果](1)在同等坡度和降雨条件下,虽然板栗林植被覆盖度更高,但其土壤侵蚀程度较撂荒地更加严重,说明板栗林存在较明显的林下水土流失;(2)植被覆盖度越低土壤侵蚀越严重,但植被覆盖度最高时土壤侵蚀程度并不一定最弱,说明由于林分结构的复杂性,即使在相同降雨、土壤、坡度条件下,植被覆盖度也不能作为反映土壤侵蚀程度的唯一指标;(3)板栗林水土流失程度并非随坡度的增大而增大,其侵蚀峰值(临界坡度)在15°左右。[结论]大别山区板栗分布广泛,其林下水土流失现象需要引起科研和管理部门的进一步关注。     

贵州省乌江流域土地利用与土壤侵蚀关系研究

根据贵州省乌江流域20世纪80年代初和2000年左右的15幅Landsat MSS/ETM遥感影像数据、2000年土壤侵蚀调查数据和GIMMS/AVHRR NDVI数据,利用遥感、GIS技术和数理统计方法,系统分析了1980-2000年贵州省乌江流域土地利用/覆被变化的时空特征,探讨了不同土地利用方式对土壤侵蚀的影响.研究表明:乌江流域土地利用类型以林地、耕地和草地为主.1980-2000年的20 a间,流域内土地利用/土地覆被数量结构变化明显,呈好转趋势.不同土地利用类型下的土壤侵蚀强度大小为:裸岩石砾地＜其他林地＜建设用地＜有林地＜水域＜水田＜低覆盖度草地＜灌木林地＜高覆盖度草地＜疏林地＜中覆盖度草地＜旱地.旱地、中覆盖度草地和疏林地是流域内土壤侵蚀发生的主要土地利用类型.从不同侵蚀等级的发生区域来看,各强度类型侵蚀都集中分布在植被覆盖度为50％～60％的地区,侵蚀存在50％～60％的植被覆盖度临界值,这与非喀斯特地区随着植被盖度降低,侵蚀强度逐渐增大的规律不同.     

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。     

基于WEPP模型的水土保持措施因子与侵蚀量关系研究

水土保持措施能够有效减少水土流失,是土壤侵蚀过程中的一个重要影响因子。以北京市延庆县水土保持科技示范园的径流小区观测数据为基础,利用WEPP模型模拟了坡面不同水土保持措施下的侵蚀量,结果表明:(1)植被盖度与侵蚀量呈负相关关系,植被盖度越高侵蚀量越少,当盖度50%时侵蚀量会显著减少,且植被有效盖度的阈值为70%;(2)梯田的土壤侵蚀过程主要发生在田坎处,水平田面几乎没有水土流失,侵蚀量与田坎高成正比,与田面宽成反比。在北方土石山区,水平梯田田坎高度不宜超过2.5 m,田面宽不宜小于5 m;(3)粮—草间作能有效减少土壤侵蚀量,且草带所占比例越大减蚀效益越好。在水土保持为主的坡耕地上适合推广粮:草比为2:4的间作配置模式。研究结果对于北方土石山区的土壤侵蚀研究以及水土保持措施的配置具有一定参考意义。     

红壤丘陵区不同植被覆盖阈值小流域时空分布规律

植被覆盖度是反映土壤侵蚀状况的关键指标,实施植被恢复是防治小流域土壤侵蚀的重要措施,但小流域植被覆盖度到底恢复到多少才能有效控制土壤侵蚀尚不清楚。基于土壤侵蚀治理的小流域植被覆盖度阈值效应,对红壤丘陵区33 157个小流域2000—2015年植被覆盖度的时空变化进行了分析,评估不同植被覆盖阈值小流域时空分布规律与格局,以期精准制定小流域土壤侵蚀治理方式与对策。结果表明：(1) 2000—2015年,84%的小流域植被覆盖呈不断增加趋势,植被覆盖下降的小流域占15%,植被覆盖度基本不变的小流域仅有1%;(2)植被覆盖小于40%(低阈值带)的小流域占比小且相对稳定(3%～7%),说明大规模人工治理小流域土壤侵蚀的局面已扭转,但耕地依然是重点关注的对象;(3)植被覆盖位于40%～80%(过渡带)的小流域占比一直最高(超过83%),应采取以“自然恢复为主,人工修复为辅”的治理方式,重点关注土地利用结构和植被结构的优化配置;(4)植被覆盖大于80%(高阈值带)的小流域占比从2010年前的1%～2%上升到2015年的14%,可见具有自我修复植被覆盖条件的小流域显著增加,实施自然恢复(如封禁)是高阈...     

福贡县土壤侵蚀时空变化及其影响因素分析

开展福贡县土壤侵蚀时空动态变化分析,对当地的水土流失防治和国土空间规划具有重要意义。研究基于降雨、土地利用、土壤和植被覆盖度等数据,采用GIS技术和RUSLE模型分析了福贡县2002年、2010年和2018年的土壤侵蚀时空变化和影响因素。结果表明:(1)福贡县土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主; 2002—2010—2018年平均土壤侵蚀模数不断下降,微度侵蚀面积不断增加,福贡县土壤侵蚀状况呈现改善趋势;(2)福贡县土壤侵蚀严重区主要分布在怒江两岸,近16 a福贡县74.73%以上的区域土壤侵蚀强度未发生改变,整体好转,表明退耕还林等工程实施对抑制土壤侵蚀强度有一定效果;(3)土地利用类型是福贡县土壤侵蚀的主要影响因子; 各因子解释力的大小依次为:土地利用类型、植被覆盖度、年均降雨量、海拔、坡度。海拔1 005～1 523 m、坡度>35°、年均降雨量1 482～1 671 mm、植被覆盖度<0.3、土地利用类型为未利用地的区域被识别为高风险侵蚀区。结合福贡县实际,坡耕地应为福贡县土壤侵蚀治理的重点区域。     

基于地理探测器的岷江上游地区土壤侵蚀变化

为掌握岷江上游地区土壤侵蚀动态变化规律和驱动力,以修正的土壤侵蚀模型(RUSLE)为基础,实现该地区2000—2018年侵蚀定量评价,按照国家水力侵蚀分级标准将其分为6个等级,以斜率变化模型完成其动态变化规律的分析,借助地理探测器实现其变化驱动力的探索。结果表明:微度和轻度侵蚀占据全域总面积的70%以上;近20 a内,全域土壤侵蚀整体得到了有效遏制,整体发展态势相对良好;植被覆盖度、降水和高程是驱动土壤侵蚀强度空间分布格局形成和改变的主要因素,特别是植被度的驱动作用最明显;各因子间产生交互关系时,其协同作用均比单因子产生的驱动作用更明显。岷江上游地区土壤侵蚀强度分布格局差异显著,侵蚀总体得到有效遏制,植被覆盖是驱动该地区土壤侵蚀强度空间分布格局变化的主要因素。     

黄河小浪底库区土壤侵蚀驱动因子定量归因分析

为评价小浪底库区30年来土壤侵蚀特征及其影响因素,基于RUSLE模型,估算小浪底库区1990—2020年土壤侵蚀模数,分析土壤侵蚀时空变化特征,并结合地理探测器定量分析植被覆盖度、土地利用类型、海拔、坡度和降雨量等影响因子对土壤侵蚀格局的影响。结果表明：(1)小浪底库区土壤侵蚀模数从1990年的3 150 t/(km²·a)下降至2020年的1 554 t/(km²·a),土壤流失总量减少50.00%。高等级土壤侵蚀持续向低等级侵蚀转变,从1990—2020年,剧烈、极强烈、强烈、中度和轻度侵蚀面积分别下降53.92%,64.51%,55.65%,39.68%和3.28%,而微度侵蚀面积则上升41.13%。现阶段土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主,其次是轻度侵蚀,两者分别占总侵蚀面积的60.02%和24.08%。(2)小浪底库区严重的土壤侵蚀主要分布在库区西南部(平陆县、陕州区)、东南部(济源市、孟津县)和中部(垣曲县)等人类活动集中的部分地区,但在时空上呈收缩聚集的特征。(3)植被覆盖度与土地利用类型对小浪底库区土壤侵蚀强度的解释力高于其他因子,植...     

准东地区土壤风蚀影响因子分析与风蚀量估算

为阐明准东地区土壤风蚀现状及影响因子,通过实地采样,结合气象、土地利用数据、DEM、遥感影像,从气候因子、地形因子、土壤因子以及植被盖度4个方面进行分析,利用GIS平台结合WEQ经验模型对各因子叠加计算的土壤风蚀状况进行分级,并对各侵蚀等级进行评价分析。结果表明:气候、土壤及植被盖度共同影响该区域的土壤风蚀状况。受各因子的影响,准东地区风蚀分级状况比较明显,侵蚀强度由南向北呈增强趋势,主要表现为重度侵蚀,占研究区面积的43.02%。该区域平均侵蚀模数为4 470.64t/(km2·a),风蚀量达9 969.53万t。为验证模型的准确性,利用137 Cs示踪法推算的风蚀模数与模型值进行对比,结果表明模型计算值与137 Cs示踪法估算值间的平均相对误差7.78%,证明该模型在研究区具有很好的适用性。     

不同植被盖度下的黄土高原土壤侵蚀特征分析

利用地理信息系统(GIS)技术对黄土高原土壤侵蚀空间数据和植被盖度等级数据进行了空间叠加,研究不同盖度的植被对土壤侵蚀的影响。结果表明:植被盖度等级为1时,黄土高原土壤侵蚀全部为水蚀,占整个土壤侵蚀的100%;植被盖度等级为2时,土壤侵蚀主要以水蚀为主,占整个土壤侵蚀的95.61%;植被盖度等级为3、4、5时,土壤侵蚀仍主要以水蚀为主,分别占整个土壤侵蚀的74.90%、66.68%和58.19%。冻融侵蚀出现在植被盖度等级为4和5时,占整个土壤侵蚀的比例均不大。随着植被盖度的增加水蚀所占比重逐渐减小,而风蚀、水?风混合侵蚀和冻融侵蚀所占比重逐渐加大。植被盖度等级为5时,水蚀、风蚀和水-风混合侵蚀的土壤侵蚀指数均比其他植被盖度等级的土壤侵蚀指数大,分别为657.56、796.68和596.79,土壤侵蚀最严重。黄土高原植被盖度变化对土壤侵蚀状况影响显著。     

基于CSLE模型和抽样单元法的县域土壤侵蚀估算方法对比

为提高县域尺度地块(栅格)土壤侵蚀模数估算的准确性,以河北省怀来县为例,基于CSLE模型,分别采用全域覆盖计算和4%密度抽样单元推算方法对全县土壤侵蚀进行计算和对比分析。结果表明:全域覆盖计算比4%抽样单元推算水土流失面积大59.0 km~2,相对差异达12.94%。全域覆盖计算可实现空间全覆盖,更准确地反映县域水土流失空间分布特点,适用于中、小尺度土壤侵蚀定量计算,但需要较高精度和全面的数据源保证;抽样单元推算适用于流域、区域等大尺度土壤侵蚀估算,但结果受抽样方法、抽样密度、外推或插值方法等因素影响较大。应进一步加强遥感解译准确性、侵蚀因子精度等对CSLE全域覆盖计算结果影响的研究,完善模型参数数据库,率定因子值,实现参数本地化。     

佳芦河流域水土保持监测及土壤侵蚀评价

以佳芦河流域分辨率为0.38 m的航摄影像和5 m的DEM等为信息源,基于ArcGIS平台,获取了流域水土保持措施、土地利用、植被覆盖度、坡度、沟壑烈度等土壤侵蚀影响因子,依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007),对各因子进行叠加分析,对水蚀、风蚀区等不同侵蚀类型的土壤侵蚀强度进行了分析评价。结果表明,截至2012年9月,佳芦河流域有水土流失面积1068.89 km 2,占流域面积的94.26%,其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别为118.69、206.35、126.29、75.08、542.48 km 2;强烈及以上侵蚀面积占到水土流失面积的69.59%,其中强烈和极强烈侵蚀多发生在风蚀区,而剧烈侵蚀主要发生在水蚀区的沟道中。     

基于GIS的黑龙江省拉林河流域土壤侵蚀空间特征分析

以黑龙江省拉林河流域为研究区,利用USLE计算土壤侵蚀模数,并建立了基于GIS的空间栅格数据库。采用地统计分析方法,进行研究区的土壤侵蚀模数空间特征分析。对比现行两种土壤侵蚀强度分级标准,分析确定适用的土壤侵蚀强度分级标准。采用空间和趋势分析方法,进行研究区的土壤侵蚀强度空间分布特征分析。结果表明:（1）研究区的土壤侵蚀模数分布具有强烈的空间相关性,自西向东、由北至南呈线型增大的分布趋势;（2）《黑土区水土流失综合防治技术标准标准》中规定的土壤侵蚀强度分级标准适用性更强;（3）研究区的土壤侵蚀面积占总面积的94%,强烈、轻度和中度水力侵蚀为主要的侵蚀强度类型;强烈水力侵蚀主要分布于西部的洪积台地,轻度水力侵蚀主要分布于东部的低山丘陵宽谷,中度水力侵蚀主要分布于中部的地貌过渡带,极强烈和剧烈水力侵蚀主要呈零散状分布于东部的低山丘陵沟壑,中部和西部也有零星分布;随植被覆盖度的降低,土壤侵蚀强度等级自东向西呈增大趋势。