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。     

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GIS和RUSLE的拉萨河流域土壤侵蚀研究

通过识别土壤侵蚀关键区域,为开展拉萨河流域生态治理与水土保持提供依据。研究将修正通用土壤侵蚀方程(RUSLE)与空间信息技术(GIS和RS)相结合,以2010年TM遥感影像为数据源,得到拉萨河流域土地利用图,结合流域数字高程模型、土壤类型分布、归一化植被指数和多年降雨数据,计算得到RUSLE模型中各因子值的空间分布数据,利用地理信息系统软件ArcGIS栅格计算功能得到研究区土壤侵蚀强度空间分布情况。对拉萨河流域土壤侵蚀特征进行分析,结果表明,流域年土壤侵蚀量为10 006.2万t/a,平均土壤侵蚀模数为3 076.6t/(km2·a),中度侵蚀面积比例达59.0%,强烈以上侵蚀面积很小,但侵蚀量占比为14.3%,呈大部分区域中度侵蚀、局部区域强烈和轻度侵蚀的特征,中度以上侵蚀分别有24.2%,20.5%和16.8%分布在墨竹工卡县、林周县和嘉黎县。研究区土壤侵蚀强度与地形、土地利用和植被覆盖表现出很大的相关性,坡度每增加1个等级,土壤侵蚀模数平均增加861.6t/(km2·a),土壤侵蚀面积最大的为坡度15°~25°,其次为25°~35°;裸地、稀疏植被、旱地和草地的土壤侵蚀模数分别为7 949,5 621,2 816,2 505t/(km2·a),中度以上侵蚀面积比例超过50%,其中稀疏植被和裸地均大于70%;植被覆盖度低于10%和10%~30%时,中度以上侵蚀面积比例分别为76.8%和90.5%,植被覆盖度高于60%时,中度以上侵蚀面积比例降低到28.3%。流域水土保持本底较好,但土壤侵蚀现状仍不容忽视,应对15°~25°坡度地区重点防治,同时防范陡坡地发生高强度侵蚀;对土壤侵蚀模数高的用地类型采取封育措施,促进自然修复,坡耕地采取增加地表覆盖、保护性耕作和间作套种等措施以提高水土保持功能;防止植被退化,结合综合运用林草措施和农业耕作措施提高植被覆盖度,达到防治土壤侵蚀目的。     

基于RUSLE模型的秦岭—大巴山地土壤侵蚀时空特征分析

[目的]秦岭—大巴山地(秦巴山地)是我国重要的南北地理—生态过渡带主体,对秦巴山地的土壤侵蚀研究将有助于该区域的生态保护和水土资源管理。[方法]基于RUSLE模型计算秦巴山地的土壤侵蚀模数,并量化分析了该区域的土壤侵蚀的时空分布格局。[结果](1)2000—2020年秦巴山地的微度侵蚀面积呈上升趋势,轻度侵蚀及其以上等级的土壤侵蚀面积均呈下降趋势;从空间来看,秦巴山地东北和西南部的土壤侵蚀等级较高,中间较低;(2)秦巴山地的土壤侵蚀相对集中在500～1 500 m、坡度15°～25°区域内;(3)秦巴山地发生土壤侵蚀最主要的土地利用类型为林地,耕地、林地的微度侵蚀以及草地的微度、剧烈侵蚀面积呈上升趋势;(4)秦巴山地土壤侵蚀主要分布在陕西、四川和甘肃,且甘肃和四川的剧烈侵蚀呈上升趋势。[结论] 2000—2020年秦巴山地的侵蚀面积和强度呈“双下降”的态势,其整体侵蚀状况好转,但侵蚀分布存在明显空间差异。     

基于GIS/RS和USLE鄱阳湖流域土壤侵蚀变化

将空间信息技术（RS和GIS）和通用土壤流失方程（USLE）相结合对鄱阳湖流域土壤侵蚀量进行计算。分别利用1990年和2000年TM/ETM+影像分类得到两期土地利用/覆盖类型图,结合鄱阳湖流域数字高程模型（DEM）、土壤类型分布图和流域降雨资料分别获取USLE模型中各因子值的空间分布,最后计算流域2个年份的土壤侵蚀空间分布图。研究表明：鄱阳湖流域土壤侵蚀区域主要分布在赣江上游,信江上游,抚河上中游和修水上游地区;鄱阳湖流域1990年和2000年大范围土地经受着Ⅰ级微度与Ⅱ级轻度侵蚀,其侵蚀面积之和分别占流域面积的97.38%和97.30%;而流域产沙主要来源于Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀,所占土壤侵蚀总量分别为58.16%和51.20%,其中中度以上等级的侵蚀对产沙量的贡献是不可忽视的;从1990年到2000年土壤侵蚀等级变化呈现了由中等级侵蚀（Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀）向低等级（Ⅰ级微度侵蚀）和高等级侵蚀（Ⅴ级极强度和Ⅵ级剧烈侵蚀）的2个极端演化的趋势。鄱阳湖流域土壤侵蚀量从1990年到2000年增长幅度达6.3%;土壤平均侵蚀模数都约为1 100 t/(km2·a),属于Ⅱ级轻度侵蚀。分析2个年份的土地利用/覆盖变化,发现鄱阳湖流域湿地和农田面积减少,建筑用地增加均是造成土壤侵蚀量增加的因素,而降雨侵蚀力因子空间格局也对土壤侵蚀空间分布具有重要影响,最后提出了鄱阳湖流域水土保持规划措施。     

1980—2010年间安徽省土壤侵蚀动态演变及预测

基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS技术,定量分析了1980年、2000年、2010年安徽省土壤侵蚀空间分布及动态变化特征,并利用马尔柯夫模型预测了未来30年土壤侵蚀变化趋势。利用GIS空间分析方法进一步探讨了土壤侵蚀强度空间变化与高程、坡度等地形因子间的关系。结果表明：(1)1980—2010年安徽省土壤侵蚀状况明显改善,平均土壤侵蚀模数由1980年的461.09 t/(km₂ a)减少为2010年的245.26 t/(km₂ a);相应的侵蚀总量由6 199.92万t/a减少为3 297.84万t/a。全省微度侵蚀面积增加了8 188.65 km₂;强度以上侵蚀面积减少了1 576.93 km₂。(2)安徽省三个时期的土壤侵蚀强度空间分布规律一致,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。(3)1980—2010年全省土壤侵蚀等级减弱面积达11 762.83 km₂,侵蚀等级加剧面积仅811.21 km₂。土壤侵蚀等级空间变化主要分布在200—500 m和15°—25°区域。土壤侵蚀等级转化逐级进行,主要以向侵蚀程度较弱等级转化为主,仅有少量微度侵蚀向侵蚀强度较强等级转化。(4)根据马尔柯夫方法预测,未来30年安徽省土壤侵蚀状况逐渐减轻,微度土壤侵蚀面积逐渐增加,其他侵蚀等级的面积持续减少。     

基于马尔科夫模型土壤侵蚀动态变化研究——以西安都市圈为例

以西安都市圈为研究区域,采用遥感影像、DEM和经济社会统计数据等基础数据,通过RS和GIS技术,结合通用水土流失方程（RUSLE）,对2000年、2005年和2010年西安都市圈土壤侵蚀动态变化情况做定量估算分析。在定量计算的基础上,应用马尔科夫模型预测2015年、2020年、2025年的土壤侵蚀演变情况。结果表明:（1）2000—2010年,从时间特征上来看,西安都市圈土壤侵蚀呈减小趋势;从空间特征来看,北部和南部区域土壤侵蚀比较严重,中心区域相对较轻。（2）2000—2010年,各类土壤侵蚀类型面积主要趋于由较高转向较低等级侵蚀类型,说明西安都市圈土壤侵蚀强度呈减小趋势。（3）从预测结果可以看出,2015—2025年,微度侵蚀面积在逐年增加,轻度及以上类型的面积逐年减少,整体呈良性发展趋势。     

基于GIS和RUSLE的甘南州土壤侵蚀时空演变

[目的]探究甘南州草场退化带来的侵蚀问题,可以把握当地水土流失情况,有利于建设青藏高原生态安全屏障。[方法]通过修正的通用土壤流失方程(RUSLE模型)研究2000年、2010年和2019年甘南州土壤侵蚀时空变化,并基于地理探测器模型分析侵蚀的影响因素。[结果]甘南州侵蚀程度较轻,以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,强烈、极强烈、剧烈侵蚀区面积占比虽然较小,但呈现面积扩大、强度增强的趋势。甘南州土壤侵蚀空间差异性较为明显,西部地区土壤侵蚀强度低于东部地区,中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀区域的分布较为相似,呈现出较为明显的聚集状态,卓尼县、迭部县、舟曲县土壤侵蚀强度较高。2000—2019年甘南州87.14%的地区侵蚀等级未发生明显变化,发生转移的区域主要为微度侵蚀和轻度侵蚀,侵蚀等级升高的区域面积高于降低的区域,升高的区域主要分布在玛曲县、碌曲县、夏河县、卓尼县以及迭部县。对甘南州侵蚀空间分异性解释力较强的是土地利用和地形起伏度。退耕还林(草)工程、农牧业活动、城市化推进以及甘南州复杂的地形均对侵蚀有较大的影响,人口密度、坡度、高程、年均降雨量、植被覆盖度与土地利用交互作用时对侵蚀的解释力均呈现明显增强。[结论]甘南州总体侵蚀较轻但局部较强烈且随时间呈现增强的趋势,土地利用变化和地形因素对其影响较大,未来甘南州应重点关注土地利用变化和草场退化问题,做好保护和修复工作,警惕地形复杂的生态风险区的侵蚀恶化风险。     

崇礼清水河流域土壤侵蚀空间格局及其影响因素研究

基于DEM数字高程模型并结合RUSLE模型应用GIS、GeoDa、GS+等软件分析了河北省张家口市崇礼区25年间土壤侵蚀空间格局演变及影响因素。结果表明:(1)1990—2015年,研究区中部、西部和西南部土壤侵蚀较严重,土壤侵蚀强度以轻度、中度为主,土壤侵蚀量呈先减少后增加的趋势。(2)1990—2000年,土壤侵蚀强度转变以轻度侵蚀转入为主,土壤侵蚀状况减轻;2000—2010年,土壤侵蚀由微度侵蚀转为高级别侵蚀,侵蚀程度呈严重趋势;2010—2015年,总体表现为微度侵蚀、轻度侵蚀转向高级别侵蚀,但侵蚀增加面积有所减少,侵蚀状况稍有改善。(3)土壤侵蚀Moran’s I0,空间分布呈正相关性,表现为聚集状态,以高高型聚集为主,主要集中在崇礼区中西部和西南部。土壤侵蚀模数符合指数模型和球状模型,R2为0.943~0.979。变程A先由3 870m减小到860m再增加至1 470m,表明1990—2015年土壤侵蚀变化先快后慢,空间相关性分布范围由小变大,空间异质性呈先增强后减弱趋势。分形维数(FD)介于1.922~1.971,在区域较小空间尺度下,土壤侵蚀空间异质性主要是由植被覆盖、土地利用类型、水土保持措施等随机因子引起的。(4)土壤侵蚀影响因子中前3个主成分贡献率占到89.215 0%。在第1主成分载荷中,植被覆盖因子向量投影长度最大,为0.976 4。在第2,3主成分载荷中,水土保持措施因子、土壤可蚀性因子向量投影长度较大。因此,崇礼区土壤侵蚀影响因素大小依次为植被覆盖因子(C)、水土保持措施因子(P)、土壤可蚀性因子(K)、降雨侵蚀力因子(R)、坡长坡度因子(LS)。研究结果可为崇礼区清水河流域水土综合治理和可持续发展提供理论依据。     

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。