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。     

牛心朴子的光谱差异特征参量分析

牛心朴子(Cynanchum komarovii)是分布在西北干旱半干旱荒漠草原的主要毒害草之一。近年来,牛心朴子快速蔓延对当地畜牧业发展和草原生产力的影响日益严重。采用内蒙古阿拉善左旗典型样区内牛心朴子和其它沙地植物的野外实测光谱,通过叶片光谱、冠层光谱及群落样方光谱的对比分析,探讨牛心朴子与其它沙地植物的光谱差异性。结果表明,在350-2 500nm波段,牛心朴子叶片的光谱反射率均高于花的反射率,花的反射光谱未出现明显的蓝谷和绿峰。沙地背景对牛心朴子冠层光谱的影响强烈,冠层光谱是沙地与牛心朴子叶片光谱的综合表征。最大的红边斜率以及800-1 300nm明显的高反射率是牛心朴子与其它沙地植物冠层光谱的主要差异特征。根据不同盖度牛心朴子群落样方光谱的变化规律,选取4个特征参量与群落盖度进行线性回归分析表明:利用红边斜率进行群落盖度反演的效果最好,R~2为0.781 5。本研究可为牛心朴子分布遥感监测及其盖度定量反演提供科学依据。     

陕西省水蚀土壤因子指标插值方法比较研究

基于地统计学原理和半变异理论,采用地理信息系统技术定量研究了陕西省水蚀土壤因子指标的空间变异特征.分析比较了反距离权重法、样条函数法与普通克吕格法对陕西省土壤因子指标空间插值的精度.结果表明,研究区土壤抗冲系数具有中等强度的空间相关性,块金系数为32.29%,而稳渗速率、崩解速率、抗剪强度均表现为强烈的空间相关性,块金系数分别为13.19%,11.61%和12.98%.综合考虑平均相对误差、均方差及插值效果,认为普通克吕格法最好,更能反映土壤参数的空间特征并符合区域水土流失模型对数据的要求.对于普通克吕格法,稳渗速率的Lag步长为30 000 m,半方差理论模型为指数模型;抗冲系数、崩解速率、抗剪强度的Lag步长为55 000,半方差理论模型均为高斯模型.在空间分布上,各指标随土壤类型由北到南呈现明显的地带性规律.     

黄土丘陵沟壑区枯枝落叶层和土壤的光谱差异特征分析

枯枝落叶层在植被防止土壤侵蚀的功效中发挥着主导作用,枯落层的光谱特征分析将为遥感估算枯落层盖度提供重要依据。该文利用陕北延河流域典型植被群落土壤和枯落层样本的光谱测试数据,分析土壤和枯落层在在可见光-近红外波段(400~1 100 nm)和短波红外波段(1 100~2 500μm)的光谱差异特征及主要影响因素,并进一步评价归一化植被指数(NDVI,normalized difference vegetation index)和归一化衰败植被指数(NDSVI,normalized difference senescent vegetation index)、归一化差值耕作指数(NDTI,normalized difference tillage index)、纤维素吸收指数(CAI,cellulose absorption index)等植被指数区分土壤和枯落层的有效性。结果表明,在可见光-近红外波段土壤和枯落层的反射光谱特征相似,两者难以区分,但在短波红外波段的1 700和2 100 nm处因枯落层具有纤维素吸收特征而与土壤存在差异。含水量对土壤和枯落层反射光谱特征的影响强烈,水分的存在降低了土壤和枯落层在整个光谱范围的差异性。光谱空间中枯落线和土壤线的关系表明,NDVI指数难以反映土壤和枯落层的光谱差异特征;由于宽波段的影响,利用多光谱指数NDSVI和NDTI表征枯落层信息具有一定的局限性;高光谱指数CAI利用了枯落层与土壤在2 100 nm处的差异特征,能够较好地区分出土壤与枯落层,该研究为利用遥感技术有效提取枯落层等衰败植被信息提供了新的途径。     

基于无人机航摄的坡形对浅沟发育的影响

为探究坡形对浅沟发育的影响,以陕西省靖边县狼儿子沟无人机航摄影像为基础数据,通过目视解译得到浅沟（指瓦背状地形底部）225条,统计了浅沟条数、浅沟长度、沟头到分水岭的距离及浅沟密度等指标。利用浅沟地形分水线上的高程点进行插值得到原始坡面数字高程模型（digital elevation model,DEM）,以此DEM提取地形曲率以表征坡形,进而分析坡形与浅沟指标的关系。结果表明：（1）以浅沟地形分水线上的高程点插值后的DEM对浅沟进行了综合,能较好地表达浅沟发育之前原始坡面的地形特征。（2）从单一坡形来看,横向凹形坡的浅沟密度最大,纵向凹形坡的浅沟沟头到分水岭的平均距离最大;纵向凸形坡的浅沟条数以及浅沟平均长度均最大;从组合坡形来看,双凸形坡和凸凹形坡上的浅沟平均长度与沟头到分水岭的平均距离均大于双凸形坡和凹凸形坡。双凹形坡的浅沟长度与双凸形坡和凸凹形坡的浅沟长度具有显著性差异（p<0.05）;凹凸形坡的浅沟长度与双凸形坡和凸凹形坡的浅沟长度具有显著性差异（p<0.05）。凹凸形坡的浅沟沟头到分水岭的距离与凸凹形坡的浅沟沟头到分水岭的距离具有显著性差异（p<0.1）。（3）不同形态坡面浅沟发育的地形曲率分布特征具有明显差异。     

区域土壤侵蚀遥感抽样调查方法

土壤侵蚀是全球性环境问题,土壤侵蚀调查是水土保持规划和生态文明建设的科学基础。为了完善土壤侵蚀抽样调查方法,快速、精准地估算土壤侵蚀实际速率,对基于高分辨率遥感影像进行目视解译,提取高精度土地利用和水土保持措施信息的方法进行了研究。基于现代地理信息科学,充分利用虚拟地球及其提供的公开高分辨率遥感数据资源,考虑土壤侵蚀及其治理的时空特征,采用分层不等概系统空间抽样方法布设抽样单元,通过对公开高分辨率遥感影像的目视解译,完成泛第三极地区土地利用和水保措施的遥感抽样调查。研究实现了2万个抽样调查单元的解译,提取了土地利用和水土保持措施信息;基于CSLE模型完成了典型抽样调查单元的土壤流失速率计算,并对解译结果进行了精度和实用性分析。结果表明:基于公开高分辨率遥感影像、利用分层不等概系统空间抽样方法,可快速提取土地利用和水土保持措施信息,完成区域土壤侵蚀抽样调查。     

新疆天山东段南北坡土壤侵蚀调查

[目的]开展新疆维吾尔自治区天山南北坡土壤侵蚀调查,研究该区土壤侵蚀特征和影响因子,以期为该区域水土流失防治提供科学依据。[方法]在新疆天山东段南北坡选取了14个调查单元,于2019年6月25—30日,对调查单元内的土壤侵蚀类型与特征、土地利用类型和植被生长状况等进行了调查。[结果]天山南北坡土壤侵蚀主要发生在草地和开发建设项目区。草地整体退化严重,放牧导致鳞片状侵蚀和羊道侵蚀广泛存在,局部区域发生剥蚀、掏蚀和重力侵蚀。开发建设项目防护措施较少,侵蚀表现形式以堆积体沟蚀为主。[结论]过度放牧导致研究区草地生态系统恢复缓慢,开发建设项目对原生态系统的破坏,引起了严重的人为加速侵蚀,严重威胁天山区域的生态安全。在该区域迫切需要开展土壤侵蚀基础数据的监测与研究,加大水土保持工作力度,建立合理的放牧制度,加速生态系统恢复速度,减少水土流失,保障天山地区生态安全和健康发展。     

基于遥感影像研究极端暴雨条件下新成切沟发生发展规律

土壤侵蚀严重破坏土地资源，是全球性的环境问题，切沟侵蚀是土壤侵蚀的重要表现形式，近年来极端暴雨频发加剧了切沟侵蚀的发生和发展。为了研究气候变化条件下新成切沟的形成与发育规律，该研究以陕北子洲岔巴沟流域王武沟小流域为研究区，基于无人机航摄影像，以2017年陕北"7·26"暴雨新成切沟为研究对象，分析新成切沟发生规律，并探讨在之后的3 a中其发育特征、与原有切沟发育的差异性及其与地形参数的关系。结果表明：1）在"7·26"暴雨中，王武沟发育新成切沟45条，约101条/km2，可分为坡面切沟、梯田切沟、道路切沟和底部切沟四类，以坡面切沟最多，底部切沟和梯田切沟总体更宽、面积更大；生产道路、淤地坝和坡耕地在暴雨条件下是最容易发生切沟的地块；2） 新成切沟在形成之后的3 a内沟头发育较原有切沟更为迅速。34.48%的新成切沟沟头进一步前进，这一数值为原有切沟的1.32倍；新成切沟前进距离均值是原有切沟的3倍，达0.58 m/a；3）汇水面积增加可显著促进切沟沟头发育，是模拟切沟沟头前进速率的重要地形指标。可见，极端降雨条件下研究区土壤侵蚀严重，新成切沟发生之后的3 a内溯源尤为迅速，应给予特别关注，加强对这类切沟的预防与治理。