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。     

裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素

[目的] 研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素,为科学指导植被建设,减轻入黄泥沙提供理论指导。[方法] 以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用地统计学和灰色关联理论相结合的方法,研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素。[结果] ①研究流域土壤侵蚀模数具有显著的空间自相关性（Z值为136.87）,侵蚀强度高值聚集区主要位于基岩大幅出露的区域,低值聚集区主要分布在坡面。②以鲍家沟小流域为代表的裸露砒砂岩区典型流域,流域内的优势景观为裸露基岩景观,其次为大面积的沙棘林景观。③高值聚集区与斑块面积分形维数的关联系数最高（为0.774）,低值聚集区与坡度关联程度最高。[结论] 地形是导致植被景观破碎化并决定水力侵蚀强度的主要因素,而在地形平缓的地带,植被景观的联通程度则是限制水力侵蚀发生发展的主要因素。     

基于CSLE模型的天山北坡西白杨沟流域土壤侵蚀定量评价

[目的]定量评价天山北坡西白杨沟流域水土流失土壤侵蚀状况,分析其分布特征,为区域水土保持以及生态环境建设提供科学依据。[方法]以新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县西白杨沟流域为研究区,采用样地调查与地理信息系统(GIS)、遥感(RS)技术相结合方法和CSLE模型,对西白杨沟流域进行土壤水力侵蚀评价及侵蚀强度空间分布分析。[结果]天山北坡西白杨沟流域平均土壤侵蚀模数748.91 t/(km~2·a)。地形对土壤侵蚀强度影响明显,在坡度20°～40°区域,土壤侵蚀模数最高,为1 127.22～1 229.62 t/(km~2·a)。缓坡(20°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈正效应,而在陡坡(40°～70°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈负效应。土壤侵蚀主要发生在南坡、东南坡和东坡;不同土地利用方式对土壤水力侵蚀程度影响不同,表现为:呈灌木林地[1 709.80 t/(km~2·a)]有林地[1 389.40 t/(km~2·a)]天然牧草地[605.20 t/(km~2·a)]人工牧草地[334.71 t/(km~2·a)]水浇地[113.69 t/(km~2·a)]的趋势。[结论]土壤侵蚀强度总体以微度和轻度为主,强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀主要分布在流域的中下游和下游;天山北坡西白杨沟流域侵蚀强度的空间分布与地形、土地利用、土壤性质联系紧密。     

城市河道生态护坡综合评价指标体系研究

以贵州省猫跳河流域为案例区,运用RUSLE模型对流域1973,1990,2007年土壤侵蚀空间格局进行了模拟。分析了该流域土壤侵蚀动态变化规律,为流域土壤侵蚀的有效防治提供了科学依据。结果表明,(1)流域下游以及上游西部溶蚀丘陵谷地土壤侵蚀较严重,土壤侵蚀量主要来源于强烈、极强烈及剧烈侵蚀区域,旱地和灌草地是流域发生土壤侵蚀的主要用地类型。(2)近30a来,流域土壤侵蚀经历了趋向严重—减轻的变化过程。1973—1990年低强度土壤侵蚀面积在减少,而高强度侵蚀面积在增加。1990—2007年,除了微度侵蚀面积大幅度增加外,其余侵蚀等级面积均在大幅度减少。6°～25°坡度带是发生土壤侵蚀的主要区域,也是水土流失防治及治理的重点区域。     

基于GIS和RUSLE的高山峡谷区土壤侵蚀研究——以云南省泸水县为例

[目的]研究区域土壤侵蚀,揭示水土流失的空间分异规律,为区域水土保持和生态农业建设提供理论指导依据。[方法]应用GIS和RUSLE模型对云南省泸水县的土壤侵蚀进行研究。RUSLE模型中的因子包括降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长因子、植被覆盖和水土保持措施因子,运用GIS空间分析模块,获取泸水县土壤侵蚀模数空间分布图,根据SL 190-2007的分级标准进行土壤侵蚀强度分级,并分析该区土壤侵蚀强度空间分布格局。[结果](1)从各强度侵蚀面积上看,泸水县2014年土壤侵蚀以微度侵蚀为主,占总面积的86.86%,但从平均土壤侵蚀模数看,土壤侵蚀量为4.24×10~6 t,平均侵蚀模数为1 373.1t/(km~2·a),土壤侵蚀强度属于轻度侵蚀;(2)土壤侵蚀较严重区与未利用地、耕地空间分布基本一致,在坡度25°~50°的范围内,侵蚀面积占总侵蚀面积的75%,并且在该坡度段上的耕地面积占总耕地的63%,剧烈侵蚀集中分布在未利用地上,中度以上剧烈以下强度侵蚀集中分布在该坡度段上的耕地上,说明该坡耕地、未利用地对土壤侵蚀的贡献最大,要加强对未利用地的生态治理。[结论]坡度大,陡坡垦殖和未利用地的不合理利用是该区土壤侵蚀加重的主要原因,坡度在25°以上的地区不适宜耕种,应优化农业产业结构如实施退耕还林还草等措施,才能有效的保持水土。     

基于WaTEM/SEDEM模型的洮河源区土壤侵蚀产沙模拟及其空间驱动力分析

[目的]全面认识长时间尺度的土壤侵蚀时空变化及其影响因素对土壤侵蚀治理具有重要意义。探究流域1998—2018年土壤侵蚀和产沙时空变化特征及其空间驱动力因子,为洮河源区流域的水土治理提供科学理论依据。[方法]以洮河源区流域为研究区,基于碌曲站实测输沙数据以及植被NDVI数据,通过WaTEM/SEDEM模型结合重心模型分析流域侵蚀产沙时空变化特征,进一步采用地理探测器方法探究其空间驱动力因子。[结果]洮河源区的土壤产沙模数由1998年的33.81 t/(hm²·a)增加至2018年的48.59 t/(hm²·a);土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀为主,其次是极强侵蚀和轻度侵蚀,剧烈、强烈和中度侵蚀占比最小。侵蚀较强区域分布在高山地带;侵蚀较微弱的区域分布在中部的河谷地区和海拔较低的区域。流域内地形等级和植被覆盖度对土壤侵蚀影响最大,q值分别为0.359,0.183,流域侵蚀模数随地形位等级增大而增大,随植被覆盖度的增大而减少。1998—2003年和2008—2013年这两个时段,土壤侵蚀重心向东南方向移动,2003—2008年侵蚀重心向西北方向移动,...     

基于RUSLE模型的雅鲁藏布江流域土壤侵蚀评价

[目的]研究雅鲁藏布江流域土壤侵蚀时空变化特征,并分析气候和植被覆盖变化对土壤侵蚀的影响,以期为高寒区土壤侵蚀防治、生态系统保护和水土资源开发利用提供理论支撑。[方法]以雅鲁藏布江流域为研究区,采用RUSLE模型定量评估了1980—2017年流域土壤侵蚀的时空变化特征。[结果]1980—2017年,雅江流域土壤侵蚀强度整体呈现先减小后增加的趋势,1980—1999年年均土壤侵蚀模数波动下降,2000—2017年年均土壤侵蚀模数则呈现不显著上升趋势;流域中上游地区土壤侵蚀变化较为显著,下游地区侵蚀强度先增加后减小。年均土壤侵蚀模数与降雨侵蚀力呈显著正相关关系,Pearson相关系数为0.92,而与NDVI关系不显著。不同土地利用类型中,土壤侵蚀最强烈的是未利用地,其次是稀疏草地,由于其面积占比最高,对流域总侵蚀量的贡献比超过54%。[结论]降雨是影响雅江流域土壤侵蚀强度变化的主要因素,未来土壤侵蚀防治的重点区域应为流域东部下游降雨量较大的地区,重点防范极端降雨造成的水土流失。     

漓江流域2000—2020年土地利用和覆被变化时空分异特征

[目的]分析2000—2020年漓江流域土地利用和覆被变化时空分异规律,为协同人类活动及生态安全提供空间治理依据。[方法]基于遥感信息识别和GIS空间分析平台,应用扩张强度、转移矩阵及时空统计、空间自组织分析等方法,从多维时空尺度研究流域土地利用及景观结构变化规律。[结果](1)漓江流域以林地、耕地为主体景观,合占景观面积的比例超过90%,2000—2020年其面积变率小于0.37%,扩张强度小于年均3.59%,表明流域具有高质量的景观生态资源和建成国际旅游中心的生态资本,景观结构稳定,水生态良好;(2)建设用地增长最快,扩张显著,2000—2020年其面积增长了163.41%,其中临桂新区年均扩张37.79%,城镇化是流域景观类型及结构变化的主要驱动;(3)流域景观类型多样性丰富、分布均衡,多样性和均匀度指数在城镇及旅游中心形成高值中心,山地区则为低值连片;连通性或延展性较好,山区为高值中心,城镇为低值中心,人类活动对草地形态及城镇周边(中值区)的扰动较显著。[结论]流域景观指数结构受相似的发生环境和分异因素影响而具有空间集聚性分布特征,城镇扩张及旅游活动是漓江流域景观格局分异的主要...     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

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。     

基于风蚀模型的河北省土壤风蚀风险评价

[目的]对河北省空间范围开展土壤风蚀风险评价研究,以期为研究区基于土壤风蚀的土地退化和大气污染防治提供科学依据。[方法]在遥感和地理信息系统技术的支持下,采用第一次全国水力普查中推荐的风蚀模型,对研究区2009年的土壤风蚀风险进行评价。[结果]河北省土壤微度侵蚀面积所占比例最大,约占河北省总面积的65.36%,主要分布在河北平原、太行山地和冀北山地;其次为轻度侵蚀,约占河北省总面积的12.46%,主要分布在坝上高原和冀西北间山盆地;中强度侵蚀的风蚀面积最小,合计不足河北省总面积的0.1%,主要为分布在研究区北部的沙地类型;极强侵蚀和剧烈侵蚀没有分布。[结论]河北省土壤风蚀强度呈现出明显的空间差异性,干燥,风速大,植被覆盖度低的冀西北地区风蚀强度最大,湿润、风速小、植被覆盖度高的冀东北地区风蚀强度最小,南部平原和太行山区风蚀强度中等。     

基于N-SPECT模型的胶东半岛土壤侵蚀及泥沙入海通量研究

[目的]探讨土壤侵蚀与土地利用的关系,为胶东半岛海岸带水环境保护和治理以及流域综合管理提供必要的技术支持和参考依据。[方法]在RS-GIS技术支持下,基于N-SPECT模型,对胶东半岛2006—2010年土壤侵蚀量及泥沙入海通量进行模拟。[结果]土壤侵蚀高值区集中于半岛东部和南部,低值区主要分布于半岛中部和中南部。大沽河流域、五龙河流域和大沽夹河流域3大流域对整个胶东半岛的土壤侵蚀贡献最大。针对3大流域之外的其他半岛区域,按照汇水区划分岸段,各岸段单位长度泥沙入海通量的空间差异显著,青岛市城阳区海岸、青岛南端(胶南)海岸、莱州湾东部海岸和威海西南端海岸泥沙通量最大。[结论]土壤侵蚀和产沙与源区土地利用结构密切相关。总体而言,耕地主导型区域是土壤侵蚀严重的区域,而林地和草地具有减轻土壤侵蚀的作用。     

汾河水库周边土壤氮流失风险评价

[目的]对汾河水库周边土壤氮流失风险进行评价,为汾河水库周边的环境管理与污染控制提供依据。[方法]在对汾河水库周边土壤采样、全氮含量测定的基础上,结合研究区地形、降雨、土地利用类型、径流、化肥施用、人口、潜在污染源距离等因子,采用通用水土流失方程和氮指数评价法进行评价。[结果]从研究区整体来看,土壤氮流失风险水平并不高,风险评价等级为低、中、高、极高程度的面积分别占研究区总面积的78.04%,2.72%,9.31%和9.93%;从空间上来看,氮流失风险较高的区域主要集中分布在研究区的西南和东北部,土地利用类型主要是地势平坦的耕地。中等流失风险程度的区域大部分位于沿河山地地区,土地利用类型为林地、草地及耕地。低风险程度的区域主要位于河谷地区较为平坦的地区,土地利用类型以草地和耕地为主。[结论]采用的氮指数评价法综合考虑了土壤氮流失的源因子和迁移因子,可以科学有效地反映研究区土壤氮流失风险的水平及空间分布。     

南汀河流域土壤侵蚀的时空分异

[目的]分析南汀河流域坡面土壤侵蚀的时空分异特征,为流域水土保持和边疆生态环境建设提供科学参考。[方法]基于通用土壤流失方程(USLE),运用RS和GIS技术计算南汀河流域1990,2000及2010年3个时段的土壤侵蚀模数。[结果]3个时段内研究区侵蚀模数呈现先升后降的趋势,年均侵蚀模数从24.75t/(hm2·a)升到30.05t/(hm2·a),然后降为25.87t/(hm2·a)。3个时段内,流域内强烈侵蚀及其以上的侵蚀面积仅占总侵蚀面积的19.94%,但对流域总侵蚀量的贡献高达73.56%。1990—2000年,强烈及强烈以下侵蚀面积减少了1 059.85km2,强烈侵蚀以上的侵蚀面积则增加了112.29km2;2000—2010年,微度侵蚀面积有小幅增加,其余侵蚀等级的侵蚀面积都有所下降。当坡度小于20°时,侵蚀模数随着坡度的增加而增加,坡度超过20°后,侵蚀模数有降低的趋势;从海拔上看,高侵蚀模数区域主要位于海拔500~2 000m范围。[结论]流域内的土壤侵蚀治理已初见成效,但在局部地区,土壤侵蚀仍有加剧现象。     

基于GIS的慈溪市土壤侵蚀敏感性评价

[目的]对影响浙江省慈溪市土壤侵蚀敏感性的各因素进行评价,为该市进行环境功能区划和各项水土保持措施工程的布局调整提供参考。[方法]借鉴土壤侵蚀流失USLE模型,选取降雨侵蚀力、土壤质地、植被覆盖和地形起伏度4因子构建土壤侵蚀敏感性评价体系,并运用GIS进行土壤侵蚀敏感性分析。[结果]慈溪市土壤侵蚀敏感性在空间格局上呈半圆环状结构分布,并且轻度敏感区面积为733.05km2,占比高达75.70%,广泛分布于平原乡镇地区;不敏感区主要分布于近海滩涂区域,极敏感、高度敏感及中度敏感区则位于南部的丘陵、山地地区。[结论]慈溪市土壤侵蚀敏感性评价结果与水土流失现状空间分布走势大致相符,为此应重视和预防水土保持工作。     

基于RUSLE的线状开发建设项目区土壤侵蚀动态监测——以浙江省宁波市北环快速路工程为例

[目的]全面调查浙江省宁波市北环快速路施工前后及施工过程中土壤侵蚀时空变化状况,为今后线状生产建设项目水土保持遥感监测提供参考。[方法]分别利用2010年宁波市土地利用/覆盖类型图、道路图及调查数据,结合项目区地形图和实测高程点生成的数字高程模型(DEM)、实测土壤属性数据、水文站降雨数据等资料分别获取RUSLE模型中各因子值的空间分布,然后通过RUSLE模型计算项目区3个不同阶段的土壤侵蚀量,最后进行分类统计。[结果]项目施工前期和自然恢复期的土壤侵蚀均以微度侵蚀为主,所占项目面积比例分别为98.53%和99.73%;而施工期的土壤侵蚀等级以轻度和微度侵蚀为主,两者分别占项目区面积的52.5%和35.4%;项目施工期的平均土壤侵蚀模数为1 380.9t/(km2·a),远高于施工前及施工期后的251.3,155.4t/(km2·a)。[结论]项目施工期土壤侵蚀区域主要分布在临时堆土区,进一步分析发现坡度因素对土壤侵蚀空间分布具有重要影响。     

基于均匀抽样调查的半干旱黄土区土壤侵蚀动态研究

为评估近年来植被恢复对土壤侵蚀强度动态变化的影响,按照1%的均匀抽样比例分别于2009和2011年调查了陕北吴起县39个小流域的土壤侵蚀影响因子,结合2009年SPOT多光谱影像遥感解译的土地利用结果,分析了抽样方法的精度和吴起县土壤侵蚀动态变化及其影响因素。结果表明:(1)1%的抽样比例能够很好地代表吴起县整体土壤侵蚀状况;(2)2009-2011年吴起县微度侵蚀等级面积比例显著增加,中度、强烈、极强烈和剧烈侵蚀等级比例均有不同程度的减少,强烈侵蚀和剧烈侵蚀的面积比例都减少了5%以上,但不同小流域的土壤侵蚀变化差异较大;(3)土壤侵蚀变化的原因主要是2011年降雨侵蚀力低于2009年;与2009年相比,2011年灌木林面积减少,而草地和林地面积增加,但各种类型植被的覆盖度都有增加,因此,植被因子明显减小。其他因子变化不大。     

三峡库区野外模拟降雨条件下弃渣场土壤侵蚀特性

[目的]揭示三峡库区弃渣场土壤侵蚀规律,为该地区弃渣场的土壤侵蚀治理提供依据。[方法]通过现场搭建径流小区并采用人工模拟降雨的方法进行研究。[结果]降雨量同侵蚀量存在极显著的线性关系;降雨强度同渣场产流时间呈极显著的幂函数关系,同径流含沙率呈极显著的指数函数关系;渣场表层较高的细砾石含量,一定程度上可以减少溅蚀与面蚀量,但在强降雨或持续降雨条件下会促进坡面沟蚀的发育;渣场侵蚀具有一定季节分布,非雨季时,渣场侵蚀以面蚀与轻微沟蚀为主,坡面主要发育为细沟与浅沟,侵蚀量较少;雨季时,渣场坡面浅沟迅速转化为切沟,泥沙流失严重。[结论]研究区渣场侵蚀具有一定的季节性,渣场施工时应根据气候特征适当调配,主动避开雨季,并在雨季前完成渣场的水土保护设置;采取相应防护措施抑制或减缓雨季沟蚀的发育是研究区渣场水土保持防护的重点。