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。     

基于RUSLE模型的孙水河流域土壤侵蚀空间分异特征

土壤侵蚀一直是我国开展区域生态环境治理所关注的热点问题之一。在RS和GIS技术支持下,基于RUSLE模型分析了凉山州孙水河流域不同土地利用类型、海拔和坡度条件下土壤侵蚀强度的特征,定量评价了研究区土壤侵蚀空间特征。结果表明:孙水河流域平均土壤侵蚀模数为1 954.32 t/(km~2·a),土壤侵蚀严重区域主要集中于孙水河干流及其支流沿岸;坡耕地和中覆盖草地是流域内主要侵蚀土地利用类型;海拔2 000～3 000 m流域土壤侵蚀较为严重,平均土壤侵蚀模数超过2 000 t/(km~2·a);当坡度低于25°时,土壤侵蚀模数随着坡度的增加而增大,15°～25°是该流域侵蚀最为严重的地带。研究成果可服务于凉山州孙水河流域水土保持治理工作,为实现乡村振兴提供一定理论支持。     

基于RUSLE的北洛河上游流域侵蚀产沙模拟研究

以RS、GIS和RUSLE模型结合SEDD模型,分析了退耕还林前后北洛河上游流域1990年、2000年和2010年土壤侵蚀强度和产沙量的时空变化特征。结果表明:3个时期年平均土壤侵蚀模数分别为18189.72,7 408.93,2 857.76t/(km~2·a),年均输沙模数分别为14 093.31,5 997.65,2 394.37t/(km~2·a),均呈减小趋势。3个时期的土壤侵蚀量在地形上的分布表现出趋同性,即高程上均在1 475~1 575m内平均侵蚀模数和侵蚀量表现出最大值。随着坡度增加,平均侵蚀模数增加,流域内75%以上的侵蚀量均来自于坡度15°区域。3个时期平均侵蚀模数均遵循阳坡半阳坡半阴坡阴坡的规律。研究为该区域生态环境建设效益评价及水土资源合理利用提供有益信息。     

基于随机森林算法的土壤侵蚀影响因子研究——以赣江上游流域为例

[目的]分析影响赣江上游流域土壤侵蚀的主要因素,为该区水土流失治理与科学管理提供科学依据。[方法]基于2015年Landsat 8遥感影像、MODIS NDVI数据、数字高程模型(DEM)、土壤类型和降雨数据,采用RUSLE模型和随机森林算法对赣江上游流域土壤侵蚀及其影响因子进行定量化分析。[结果] 2015年赣江上游流域土壤侵蚀强度由东南向西北逐渐加剧,总体上处于轻度侵蚀水平,土壤侵蚀总量为3.45×10~7 t/a,平均土壤侵蚀模数为1 046.38 t/(km~2·a),比南方红壤丘陵区土壤允许流失量[500 t/(km~2·a)]高出2倍之多;子流域9,11,15平均土壤侵蚀模数分别为1 672.66,1 715.83和1 565.36 t/(km~2·a),处于中度侵蚀级别,为研究区重点防治区域;其余子流域均为轻度侵蚀级别。[结论]各子流域的土壤侵蚀受植被覆盖与管理因子(C)和坡长坡度因子(LS)影响较大,两者重要程度分别在30%和20%以上,土壤可蚀性因子(K)和降雨侵蚀力因子(R)的重要程度偏低,均未超过10%。其中子流域9,11,21主要受LS因子影响,其余子流域均受C因子主控。     

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。     

苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失特征

[目的]定量分析苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失特征,为巢湖上游小流域水土保持工作提供科学依据。[方法]基于遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS),利用修正通用土壤流失方程(RUSLE)定量评估研究区土壤侵蚀及其养分流失状况,分析土壤侵蚀强度与坡度、高程和土地利用等因子的关系。[结果]①2018年研究区平均土壤侵蚀模数为394.45 t/(km~2·a),主要为微度和轻度侵蚀。②土壤侵蚀强度与坡度呈明显的正相关,且随着坡度增加,强度及以上侵蚀的面积比例逐渐增加。同一高程范围内不同土地利用对土壤侵蚀程度影响不同,以各土地利用的平均土壤侵蚀模数表示为:未利用地[1 022.55 t/(km~2·a)]林地[655.04 t/(km~2·a)]旱地[285.78 t/(km~2·a)]水田[139.80 t/(km~2·a)]。③土壤养分流失与土壤侵蚀的空间分布趋势一致,土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)平均流失量分别为3.66,0.27,0.07 t/(km~2·a)。[结论]苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失受地形地貌影响显著,南高北低,南部丘陵水土流失较为严重,山林地和坡耕地是该地区水土保持工作的重点区域。     

基于RUSLE的陕南地区土壤侵蚀时空变化特征

基于GIS和RS技术,采用遥感影像、DEM数据、土壤类型数据、降雨数据以及植被覆盖和土地利用等数据,运用RUSLE模型,计算并分析了陕南地区1995—2014年近20年土壤侵蚀强度的时空动态变化特征。结果表明:(1)5个时期土壤侵蚀模数分别为787.86t/(km~2·a),1 362.97t/(km~2·a),1 627.75t/(km~2·a),1 684.41t/(km~2·a),1 571.79t/(km~2·a),呈先快速增加后缓慢减小的趋势。土壤侵蚀类型整体上以微度和轻度侵蚀为主,随时间变化微度侵蚀呈降低趋势,其他5个等级侵蚀均呈波动增加趋势;(2)土壤侵蚀较严重的区域主要分布在中部和大巴山的北部,以紫阳县和镇巴县为主,两县平均土壤侵蚀强度分别为2 935.47t/(km~2·a),3 327.45t/(km~2·a),属于中度侵蚀;(3)不同海拔梯度上,土壤侵蚀随海拔升高整体呈先增加后降低的趋势,中山区(800~2 000m)分布面积最广,侵蚀强度大,其次是低山区(500~800m),丘陵和高山区分布面积均较少,侵蚀强度小;(4)不同坡度梯度上,表现出坡度越大,土壤侵蚀越严重的特征,且坡度25°的区域是研究区主要的土壤侵蚀坡度段,是陕南地区土壤侵蚀防治的主要区域。     

基于USLE的敖汉旗土壤侵蚀空间分异特征研究

基于DEM、降雨、土壤调查等基础数据,在GIS和RS技术的支持下,运用USLE模型估算敖汉旗的土壤侵蚀量,探讨了不同土地利用、坡度和坡向下的土壤侵蚀强度空间分布差异性。结果表明:敖汉旗土壤侵蚀面积占研究区总面积的31.86%,年土壤侵蚀量达183万t,土壤侵蚀模数为697 t/(km~2·a),属轻度侵蚀区。耕地土壤侵蚀模数最大,为820 t/(km~2·a),占侵蚀总面积83.00%的耕地对侵蚀总量的贡献率高达97.61%,是水土流失防治的重点;土壤侵蚀模数和侵蚀量随坡度的增大均呈现先增大后减小的趋势,二者最大值均出现在8°~15°;占研究区侵蚀总面积38.62%的坡度范围(5°~25°)对土壤侵蚀总量贡献率高达65.39%,是土壤侵蚀发生的主要坡度区域;阳坡土壤侵蚀较阴坡严重,二者对侵蚀量的贡献率分别为47.36%和45.59%,与土地利用、坡度相比,坡向对土壤侵蚀空间差异性的影响不显著。     

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模型的梅河口市土壤侵蚀动态分析

[目的]定量分析区域土壤侵蚀强度动态变化及其影响因素,为区域水土保持工作提供科学依据。[方法]基于3S技术,采用RUSLE模型计算吉林省梅河口市2010年和2017年的土壤侵蚀模数,并从土地利用类型、坡度和水土保持措施3个方面分析土壤侵蚀变化特征。[结果](1)梅河口市2010年、2017年的平均土壤侵蚀模数分别为698.75,678.25t/(km~2·a),土壤侵蚀状况有所改善。(2)梅河口市的土壤侵蚀与坡度和土地利用有关,95%的土壤侵蚀分布在坡度15°坡地,土地利用以耕地和林地为主的区域。(3)2010—2017年,水保项目实施区域的平均土壤侵蚀模数下降了154.08t/(km~2·a),土壤侵蚀量减少了2.65×10~4 t。[结论]水保项目的实施在改善水土保持功能上取得较大的成效,但治理后的区域仍存在一定强度的侵蚀,且土地利用的不利转变加重了区域土壤侵蚀。因此,区域水土流失治理工作需考虑多部门协同,从源头上遏制发生水土流失的不利因素。     

基于USLE模型的2001—2015年江西省土壤侵蚀变化研究

[目的]准确估算区域土壤侵蚀量并掌握其动态变化,指导区域水土保持规划。[方法]基于通用土壤流失方程(USLE)模型,利用遥感数据、气象数据、DEM等数据测算2001,2015年的土壤侵蚀模数,分析2001—2015年江西省土壤侵蚀强度的动态变化特征。[结果]江西省土壤侵蚀状况在2001—2015年得到一定程度的改善,2001年土壤侵蚀模数为7 042.4t/(km^2·a),2015年土壤侵蚀模数为6 375.3t/(km^2·a),降低了约9.5%;全省大部分地市的土壤侵蚀强度降低,其中抚州市、宜春市、赣州市、萍乡市等4市的平均土壤侵蚀模数下降幅度最为显著;但也有少量地市的土壤侵蚀呈进一步扩大趋势,主要有九江市、南昌市、新余市;土壤侵蚀强度转移矩阵表明江西省大部分区域侵蚀强度等级不变,部分地区侵蚀强度等级向低一级转移;2001—2015年52.7%的面积土壤侵蚀强度等级不变,25.8%的面积土壤侵蚀强度等级降低一级。[结论]江西省土壤侵蚀状况总体上有所好转,但部分地市的土壤侵蚀进一步扩大,水土流失的形势依然十分严峻。     

黄河上游西柳沟流域土壤侵蚀对土地利用变化响应

为科学认识土地利用变化对流域土壤侵蚀的影响,研究基于黄河上游西柳沟流域1980年、2015年两期土地利用变化和相应的土壤侵蚀强度变化,研究了土地利用变化对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)西柳沟流域草地、林地和耕地3种主要的土地利用类型转出面积大小为草地>林地>耕地,耕地主要转化为草地,林地大部分转为未利用土地,草地大部分转为耕地和未利用土地;(2)西柳沟流域1980年、2015年平均土壤侵蚀模数分别为1946.56,1 873.55 t/(km²·a),其中草地土壤侵蚀模数最大,其次为林地,土壤侵蚀量主要来自于草地;(3)西柳沟流域35年间微度侵蚀和轻度侵蚀占主导,土壤侵蚀程度总体上呈降低的趋势,具体表现为草地的部分面积向林地和耕地分别转化了4.47,17.54 km²,说明土地利用结构的改变是影响流域土壤侵蚀变化的关键因素。研究成果以期为黄河上游小流域水土流失治理提供参考。     

基于USLE的广东省山区土壤侵蚀量估算及特征分析

基于通用土壤流失方程(universal soil loss equation,USLE)、遥感和ArcGIS空间分析技术,通过合理选择USLE模型中各土壤侵蚀因子的计算方法,对广东省山区土壤侵蚀量进行了估算,并对山区土壤侵蚀随土地利用类型、土壤类型、坡度及海拔高度的分布特征进行了分析。结果表明,广东省山区2000年土壤侵蚀总量为1.23×10⁸ t,年均侵蚀模数为1 080t/(km²·a),侵蚀强度为轻度。不同土地利用类型中,旱地的侵蚀强度最高,达2 055t/(km²·a),林地和草地的侵蚀模数较小,分别为908和932t/(km²·a)。不同坡度等级的土壤侵蚀特征表现为坡度越陡,侵蚀强度越大。不同海拔高度的侵蚀特征表现为在0~1 600m高度,侵蚀强度随海拔高度的升高而增大;海拔高于1 600m时,侵蚀强度随海拔高度的升高而下降。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

典型黑土小流域侵蚀强度时空变化特征——以海伦市光荣小流域为例

为了系统反映黑土区典型水蚀小流域土壤侵蚀特征，基于连续的Landsat TM/OLI影像计算NDVI,并基于优化后的土壤和土地利用参数，结合实地调查，利用中国土壤流失方程(CSLE)、基于单位流量加权侵蚀沉积模型(USPED)分别模拟了海伦市光荣小流域2000—2021年间平均土壤侵蚀模数和侵蚀沉积分布格局，并通过融雪侵蚀模型(SHI)模拟了2017年春季融雪侵蚀空间分布，综合分析了小流域的侵蚀格局成因。结果表明：2000—2021年间CSLE模拟发现，小流域平均土壤侵蚀模数为5.57 t/(hm²·a),平均土壤流失量为0.55 mm/a,坡上侵蚀量较少[0～2 t/(hm²·a)],为微度侵蚀，坡中处于极强烈侵蚀和剧烈侵蚀等级，侵蚀贡献主要来自坡度2°～6°区域，占总侵蚀量的79.56%;USPED模拟发现，小流域78.11%面积发生侵蚀或沉积，其中侵蚀面积占流域面积24.89%,平均侵蚀模数为9.40 t/(hm²·a),且多集中在坡中和坡底侵蚀沟位置；沉积面积占流域面积的53.22%,平均沉积模数为-4.39 t...     

黄土高原南部土地利用/覆被变化的土壤侵蚀效应

基于3S技术对黄土高原南部地区土地利用/覆被变化及空间分布格局进行了综合测评,同时应用通用土壤流失方程(USLE)定量研究了不同土地利用方式下的土壤侵蚀效应.研究表明,研究区1980-2005年共有1 123.80 km2耕地被用为城镇建设用地,建设用地面积净增了1 238.29 km2,林地、草地面积总量变化小,但局部地区流转特征显著;与此同时,该区土壤侵蚀模数从11.54 t/(hm2·a)增至13.81t/(hm2·a),1980和2005年黄土沟壑区侵蚀模数的峰值分别为1 708.52和1 584.69 t/(hm2·a).该区域土壤侵蚀效应与土地利用空间格局耦合性较强,林地、草地由于分布区域海拔高,坡度陡,侵蚀强烈,而地势低洼、平坦地区(建设用地、耕地、未利用地)的土壤侵蚀强度小.林地、草地的土壤侵蚀效应由于受到地形因素的影响,对降雨侵蚀因子增强的响应尤其明显.2005年该区林地和草地的平均侵蚀模数分别增加了2.34和7.32 t/(hm2·a),并且微度以上侵蚀等级的面积有所增加.