基于USLE模型的滹沱河上游黄土区土壤侵蚀空间特征研究

滹沱河是山西省面积较大的支流之一,研究滹沱河上游的土壤侵蚀对于建立山西省生态修复体系具有重要意义。以忻州市滹沱河上游为研究区,以遥感影像数据、数字高程模型数据、降雨数据、土壤类型数据为基础,利用GIS、RS技术,结合美国通用水土流失方程(USLE)估算滹沱河上游流域的土壤侵蚀模数。结果表明：（1）2015年滹沱河上游的土壤平均侵蚀模数为2538.9 t/(km ²·a),整体属于中等侵蚀水平。土壤侵蚀类型主要为微度侵蚀、极强烈和剧烈侵蚀;（2）随着高程海拔的升高,土壤侵蚀强度加大,土壤侵蚀面积减少,高程与土壤侵蚀强度呈正相关关系,与侵蚀面积呈负相关关系。剧烈侵蚀在各个高程带均有分布,在[500,1000)高程带中,微度侵蚀的面积范围最大;（3）研究区在0—5°带的土壤侵蚀面积分布最大;（4）牧草地的土壤侵蚀分布范围最广,其次分别为耕地>林地>园地>城镇村及工矿用地>水域及水利设施用地>其他土地。研究结论可为政府制定土壤侵蚀治理的技术方法、治理方案以及治理工程类型、规模及布局等提出科学依据。     

黄前流域土壤侵蚀特征及其与环境影响因子关系

以黄前流域为研究对象,以减少水土流失为目的,运用3S软件和水土保持相关理论,通过对2008年ALOS影像解译,研究黄前流域内土地利用、坡度、高程和植被盖度因子对土壤侵蚀的影响。结果表明：流域内土壤侵蚀强度类型以轻度侵蚀和中度侵蚀为主;侵蚀主要发生在坡度为5°~35°、高程200~800 m、植被盖度45%~75%的林地和园地。水土流失区域主要发生在人类活动剧烈的园地,说明人类活动对流域的土壤侵蚀有很大的影响。     

基于RS/GIS的中尺度地区退耕变化及其坡度分异研究

应用遥感和地理信息系统相结合的办法,提取了黄土高原中尺度地区（延安示范区）2000—2003年间各土地利用数字图,进行动态监测,并与坡度图结合,对其土地利用及退耕合理性进行分析。结果表明,3a前后,坡耕地、疏林地、造林地、草地类间发生了用地调整。坡耕地面积大幅度减少,减少幅度为35.9%;园地增加比重达28.1%;造林地面积增大到了3a前的2.03倍;研究区生态环境质量得到改善。研究区坡度分异表明,沟沿线上以8~15°、15~25°的缓坡和稍陡坡地居多,沟沿线下以>35°的陡沟坡和<3°的平地比例居多。2003年的各利用类型中,70.73%的基本农田面积<15°,63.61%的园地集中在<25°,78.18%的乔灌林地分布在>25°,草地则集中在>25°的陡坡地,比重达75.49%,在地形上的分异比较合理。但是2000年坡耕地仍有64%未退耕,32.75%的面积大于侵蚀临界角25°,形成水土流失隐患。依据地形自然分异判定其合理性,加强科学规划和科技支撑是未来退耕中必需要解决的首要关键问题。     

退耕政策对延安地区土壤侵蚀影响

陕北黄土高原是中国土壤侵蚀最为严重及退耕政策实施的重要区域,经过10多年退耕还林还草政策实施,区域生态环境明显改善。科学评价政策实施对土壤侵蚀的影响,有助于政策的调整及完善。以延安地区为例,基于该区域土地利用、植被覆盖、DEM及降水等数据,评价退耕政策实施对区域内土壤侵蚀的影响。结果表明：（1）受退耕政策影响,2000—2010年延安地区及＞25°区域耕地面积大幅减少,主要转化为草地和林地,转化比例分别超过80%和15%;（2）＞25°区域耕地面积减少207.8km2,减少47.50%,但仅占延安地区退耕面积的8.8%,由于＞25°区域耕地对土壤侵蚀影响较大,完全可以全部实施退耕;（3）退耕政策实施提高了植被平均NDVI值,延安地区及＞25°区域,耕地减少区域的植被平均NDVI值在2000—2010年间分别增加53.76%和55.29%;（4）计算表明,2000—2010年间耕地面积减少并未抵消降雨侵蚀力增大对土壤侵蚀的影响,若按2000年降雨侵蚀力不变计算,退耕政策确实起到了减少土壤侵蚀的作用。由于土壤侵蚀的减少是一个长期过程,所以退耕政策实施成果的维护、植被覆盖的改善和恢复需要持续进行。     

基于RS和GIS的伊河流域土壤侵蚀研究

为了有效地评价由土壤侵蚀引起的伊河流域的面源污染状况,依据水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190-2007),应用通用土壤侵蚀方程,借助遥感和GIS技术精确计算模型各参数因子,对伊河流域区域土壤侵蚀强度进行评价,揭示土壤侵蚀在空间分布上的差异,并简要地分析植物覆盖度对土壤侵蚀的影响。结果表明,伊河流域微度侵蚀面积占整个流域的90.1%;在影响土壤侵蚀的几个因子中,地形因子的影响最大,在山区植被覆盖度高的地方,土壤的侵蚀模数较小。     

西藏尼洋河中上游流域不同土地利用方式土壤养分含量差异分析

为研究西藏尼洋河中上游流域不同土地利用方式土壤养分含量变化特征,以尼洋河中上游流域耕地、草地和林地为研究对象,采用标准取样法分层采集土壤样品216份(0~10、10~20、20~30 cm),并测定土壤全氮、碱解氮、全钾、速效钾、全磷、速效磷和有机质。结果表明,西藏尼洋河中上游流域土壤有机质、全氮、碱解氮含量,林地>草地>耕地,且三者之间均表现出显著差异(P<0.05)。草地和林地的全钾含量相差不大,速效钾含量林地>草地>耕地。在不同土地利用方式下土壤全量养分和速效养分的分布均表现出一定的表聚性,0~10 cm深度土壤全量养分和速效养分的含量明显高于10~20 cm和20~30 cm,且三者之间表现出显著差异(P<0.05)。研究区3种土地利用方式下林地土壤中的碱解氮平均含量最大,耕地的含量最小。耕地的土壤速效磷平均含量(19.47 mg/kg)显著大于草地(5.73 mg/kg)和林地(5.19 mg/kg)平均含量。上述结果说明长期开展植被恢复能够提升尼洋河中上游流域流域的土壤质量。研究结果为改良该区域的土壤效应提供了基础支撑。     

流域内不同土壤类型下土地利用方式的空间关系

以朱溪流域为例,将地理信息系统、景观生态学分析方法相结合,运用ArcGIS以及Fragstats软件,探讨红壤地区不同土壤类型的空间分布,以及土地利用方式的空间分布。结果表明：1)酸性岩侵蚀红壤是朱溪流域的主要土壤类型,其他类型的土壤拥有的面积相对较少,而且分布得比较零散。2)流域西部多是耕地、居民点及工矿用地、交通用地等人文景观;而东部多为林地;未利用地面积小;整个流域呈现“西农东林”的景象。3)朱溪流域土壤景观的斑块密度小,边界密度变幅大,且斑块形状复杂。4)随着人类干扰的增加,流域内土地利用景观的斑块密度有增加的趋势,边界密度从耕地到园地、林地、草地、居民点及工矿用地、交通用地、水域、未利用地逐渐减小,边界形状亦趋于规则,且土地利用景观形状复杂多样。     

侵蚀及土地利用管理方式改变对土壤有机碳的影响

土壤侵蚀是重要的环境公害,侵蚀造成土壤有机碳的大量迁移、转化和流失,产生严重的环境问题,相关机理研究尚不清楚。本文阐述了水蚀和风蚀两种主要方式对土壤有机碳库的影响,侵蚀和二氧化碳温室气体排放的关系。介绍了林地转为农田、草地以及草地转为农田等土地利用方式的改变对土壤有机碳库的影响,免耕提高土壤固碳能力。提出了控制侵蚀,减少土壤碳流失的措施。     

辽北低山丘陵区坡耕地土壤侵蚀作用效果研究

本文研究不同坡度、降雨量、耕作方式对辽北低山丘陵区坡耕地土壤侵蚀作用的影响。研究结果表明：降雨量（x）与土壤流失量（y）之间遵守y=aebx的指数曲线变化规律,且有a〉0,b〉0的回归特征,说明土壤流失量随降雨量的增加而加剧;在相同降雨条件下,土壤流失量随坡度的增加而加剧,顺坡垄农田的侵蚀量＞等高垄农田的侵蚀量;流失量（y）和降雨量（x1）、坡度（x2）的回归方程为：Y=2.49-1.83 X1+ 2.13 X2+ 0.02 X1X1-0.162 X2X2 + 0.13 X1X2,降雨对流失量的影响要大于坡度对流失量的影响。     

基于Voronoi图、GIS的三峡库区农村居民点空间机理研究

利用GIS分析技术、Voronoi图Cv值综合分析,探讨重庆市忠县农村居民点的空间机理,找出其分布的趋势性和规律性,为县、镇级土地规划和土地整治提供直观指导。根据聚落地理学的研究方法,建立Voronoi图、高程、坡度、坡向、道路、水系因子,通过空间分析法和定性定量分析法相结合的方法进行研究。结果表明忠县整体Cv值为85.52%,为集群分布,农村居民点在高程上主要分布在400~700 m;在7°—15°内分布最多,达到32.50%;在坡向影响下西北坡分布最多,达到14.95%;在道路因子下,农村居民点在50~100 m缓冲区内密度最高,达到64.38个/km2;农村居民点主要靠近在距离水源100~200 m。     

松嫩高平原黑土区耕地土壤生态环境质量特征及空间分布规律

准确掌握黑土区典型区域耕地土壤生态环境质量特征及其空间分布规律对促进农业的可持续发展具有重要的参考价值。以松嫩高平原黑土区的典型区域——黑龙江省巴彦县为研究区,运用通用流失方程(USLE)、内梅罗综合污染指数法、潜在生态危害指数法及多因素综合评价模型,从土壤侵蚀和土壤重金属污染两方面评价研究区2009年耕地土壤生态环境质量,分析其特征及空间分布规律。结果表明：研究区耕地土壤生态环境质量总体特征为一等地所占比重最高,依次向二、三、四、五等地递减,质量较差的耕地土壤主要受重金属污染的影响;耕地土壤生态环境质量等级的高低主要与土壤类型、坡度坡长及Cd、Hg两种重金属元素污染存在密切的关系,呈现出明显的地域分布规律;18个乡镇耕地土壤生态环境质量等级差别较大,万发镇、富江乡和德祥乡的耕地土壤生态环境质量最好,巴彦镇和兴隆镇的部分耕地因受到Hg元素的污染,红光乡的部分耕地因受到Cd元素的污染,导致其耕地土壤生态环境质量较差。     

不同土地利用方式对高寒地区水土流失的影响

通过对青藏高原边缘祁连山东段天祝金强河河谷不同土地利用方式下土壤的理化性质和水土流失状况的定点观测,分析了不同土地利用方式下的水土流失特征,探讨了不同土地利用方式对高寒地区水土流失的影响。结果表明：研究区的降雨量分布不均匀,不同土地利用方式下的径流量、泥沙量随降雨量变化存在显著差异(P＜0.05),径流量大小依次为：坡耕地(4199.96 mL)>退耕自然恢复地(3614.28 mL)>天然草地(1190.3 mL);泥沙流失量由大到小为：坡耕地(0.329 t/hm2)>退耕自然恢复地(0.256 t/hm2)>天然草地(0.087 t/hm2)。坡耕地和退耕自然恢复地径流量和泥沙流失量较大,水土流失较严重,天然草地在自然环境综合因素下进行更新,有利于防止土壤侵蚀,水土流失量比坡耕地和退耕自然恢复地小,水土保持效果较好。     

太行山低山丘陵区不同土地利用条件下土壤容重空间变化特征

通过对太行山低山丘陵区人工立体石榴林工程的调查,结果表明：不同土地利用类型土壤容重值大小依次为：坡谷石榴地（1.16 g/cm3）﹤中坡石榴地（1.27 g/cm3）﹤坡谷台田（1.30 g/cm3）﹤中坡草地（1.32 g/cm3）;中坡位土壤容重值大于坡谷;耕作层（0～20㎝）土壤容重在台田和草地之间以及石榴地之间没有明显差异,坡谷石榴地的土壤容重值最低（1.32 g/cm3 ）,中坡草地的土壤容重最高（1.56 g/cm3）,深层土壤（40～60㎝）的土壤容重在相同坡位没有明显差异。土壤容重随着采样深度增加的总趋势,但坡谷台田和中坡草地土壤容重在10～20㎝土层最低;统计表明0～5cm、10～20cm土壤容重属于中等变异性,其余土层土壤容重属于弱变异性。本文从土地利用类型和坡位来分析土壤容重空间变化特征,对于其它影响因子的影响有待于进一步的研究。     

六道沟流域不同坡位不同土地利用方式下 的土壤持水特征研究

为了恢复黄土高原典型水蚀风蚀交错带六道沟流域的脆弱的生态环境,本文对六道沟流域不同坡位不同土地利用方式的土壤进行采样调查,利用高速离心机测定土样的水分特征曲线,评价了该流域土壤的持水特征和水分有效性。结果表明：A值、S(C(θ)=10^-2)值及A*B值适合用于评价六道沟流域内的风沙土的土壤持水性能;在坡上位,土壤持水性能及水分有效性顺序为：农地＞柠条、沙蒿地＞杨树林地;在坡中位,农地的土壤持水性能与土壤水分有效性最高,杨树林地的最差;在坡下位,柠条地的持水性能及土壤水分有效性高于荒草地、杨树地和柠条、沙蒿地。本区域应选择土壤持水性能和水分有效性高的柠条、沙蒿灌木植物进行生态恢复。     

中梁山岩溶槽谷区不同土地类型土壤生态化学计量学特征

为阐明中梁山岩溶槽谷区不同土地类型土壤养分的空间分布特征及其影响因素，运用地统计学理论和实验室分析方法，以中梁山槽谷区典型耕地、荒草地和林地为研究对象，分析不同土地类型、不同土层深度(0~15、15~30、30~45 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)空间分布规律和生态化学计量学特征。结果表明：3种土地类型土壤SOC、TN和TP含量的平均值分别为20587.8、1472.8、598.9 mg/kg，SOC和TN空间变异性较大，TP变异性较小。土壤C、N、P含量随土层深度的增加而降低。SOC、TN含量为：林地＞荒草地＞耕地；TP 含量为：耕地＞荒草地＞林地。土壤C/N、C/P 和N/P 空间变异较大（变异系数CV＞28%），C/N值变化范围为5.04~41.2，平均值为14.1；C/P 值变化范围为11.02~105.42，平均值为37.28；N/P 值的变化范围为0.99~6.32，平均值为2.71。不同土地类型土壤C/N 差异不显著，C/P、N/P值差异显著。C/N 值为林地＞耕地＞荒草地，C/P、N/P 值为林地＞荒草地＞耕地。耕地土壤SOC、TN和TP之间有显著的相关关系(P＜0.01)，线性拟合度较高；荒草地和林地的TN与TP、SOC与TP相关性不太明显，线性拟合度较低。C、N、P 含量及其生态化学计量值受土壤理化性质、土地类型和人类活动等因子影响。通过对土壤理化性质分析表明：土壤TN、SOC和碱解氮是影响土壤C/N、C/P 和N/P 值的主要因素。中梁山岩溶槽谷区土壤C、N、P含量和C/N/P 值受土地类型、土壤理化性质、人类活动等因素影响较为明显，空间变异性较大。在实际土地利用过程中，要根据不同类型土壤养分状况，因地制宜、科学合理的利用土地，减少土壤养分流失。     

岷江上游聚落生态位内部土地利用变化特征

山区人类生产和生活对土地利用的影响主要集中在聚落生态位内,以山区聚落生态位为研究单元,可有效揭示山区微观尺度土地利用的动态变化过程和人地作用机制。利用遥感资料和GIS技术,研究1999—2009年岷江上游干旱河谷区聚落生态位内部土地利用时空分布及其变化特征,研究结果表明：（1）10年间聚落生态位内耕地显著减少,而草地和林地明显增加;（2）聚落生态位内土地利用在海拔2001~2900 m、坡度15°~35°分布最为集中,在坡向上呈现南坡高于北坡,东坡高于西坡的特征;（3）聚落生态位内高山区土地利用结构趋于有序,而低山区-高半山区土地利用结构趋于无序。岷江上游聚落生态位内部土地利用正处于快速调整阶段,耕地呈现出明显的非农化特征（耕地→草地、耕地→生态林、耕地→经果林）,这种土地利用变化主要是聚落人口空心化、生态保育政策和比较利益共同驱动作用的结果。