基于Landsat数据的中国西北干旱半干旱地区土壤风蚀时空分布——以武川县为例

风蚀是导致中国西北的干旱、半干旱地区土壤退化的主要原因之一。本文以武川县为例,基于第一次全国水力普查中风蚀预报经验模型,通过GIS平台,基于Landsat8数据计算2018年和2019年武川县的土壤风蚀模数,获取风蚀因子,并在空间分布特征以及土地利用方式、地形地貌和植被覆盖情况进行对比分析,结果表明,虽然草地面积增加,但随着耕地和林地面积减少,武川县的风蚀情况从以微度侵蚀和轻度侵蚀为主发展为以微度和强烈侵蚀为主,且耕地的土壤风蚀情况最为严重,草地次之,林地的风蚀程度最低。由此可见,除土壤水分、风速等因素外,土地利用方式、地形地貌和植被覆盖度也对土壤风蚀的程度有很大影响。     

1990—2015年内蒙古高原土壤风蚀时空差异特征

基于RWEQ模型定量反演了1990-2015年内蒙古高原不同季节土壤风蚀模数,分析不同季节土壤风蚀差异,揭示植被覆盖对土壤风蚀的响应阈值。结果表明:不同季节土壤风蚀量差异较大,春季、夏季、秋季、冬季土壤风蚀量比例为5.42∶1.00∶1.36∶3.00;土地利用/覆盖状况对土壤风蚀具有重要的影响,不同季节有明显差异,植被覆盖退化后土壤风蚀模数增大,反之降低了土壤风蚀模数,尤其春季中、低覆盖度草地相互转化对土壤风蚀的作用明显;植被覆盖达到75%时可有效抑制土壤风蚀,春季与冬季低覆盖度植被对抑制土壤风蚀作用敏感于高覆盖度植被,当植被覆盖度达20%~25%时可迅速降低土壤风蚀模数。     

基于最大熵理论的黑土地土壤风蚀主导因子概率密度函数

土壤风蚀是一个复杂的过程,影响因素众多。严重的土壤风蚀会引起土壤质地变粗,结构变坏,土壤肥力下降,可持续生产能力降低,尤其东北黑土地耕作土壤疏松,抗蚀能力弱,水土流失日趋严重。众多因子对风蚀结果的影响是一个随机连续的概率事件,最终结果反映在风蚀量上。一次土壤风蚀可看作各变量随机组合作用于地表土的连续分布事件。为了将事件明了化,引入最大熵原理对风蚀变量寻找其熵概率密度函数,而目前运用最大熵原理来研究土壤风蚀的相关成果甚少。该方法对风蚀建模的筛选模型变量具有重要意义。     

土壤风蚀影响因子分布规律研究的最大熵方法

土壤风蚀是一个综合的自然地理过程,包括气候、植被、土壤、地形地貌等多种因子。作为随机变量的风蚀因子,其分布规律直接或间接地影响着风沙的运动规律,一方面导致土壤风蚀程度及方向的变化,另一方面变量之间的非线性相互作用的结果导致风沙流的混沌特性。为此把影响风沙运动规律的各因子作为研究对象,应用最大熵原理与遗传算法相结合的方法,建立了风蚀影响因子概率密度函数模型,采用Matlab语言编制了相应的计算程序,并以阴山北部农牧交错带为例对所建模型的合理性和可行性进行了验证。结果表明,风蚀影响因子的熵概率密度函数不仅合理可行而且具有较高的精度。     

典型农牧交错区土地利用变化对土壤风蚀的影响——以内蒙古四子王旗为例

[目的]干旱半干旱地区的土地利用方式直接影响着土壤风蚀的强度,研究不同时期土地利用方式对土壤风蚀的影响,为新时期国土空间格局合理布局和祖国北疆生态屏障建设提供科学依据.[方法]以地处干旱半干旱区典型农牧交错区的内蒙古四子王旗为例,基于RWEQ模型定量模拟1990-2015年研究区不同时期土壤风蚀模数,分析研究区土壤风蚀...     

阴山北部土地荒漠化与气候特征分析

内蒙古阴山北部地区地处农牧交错带,是土壤风蚀、土地荒漠化和区域环境恶化最严重的地区之一,低丘陵区平均土壤侵蚀面积占土地总面积的52.65%,高平原区平均土壤侵蚀面积占土地总面积的93.13%。影响土地荒漠化的因子很多,自然气候是很重要的影响因子,分析自然气候对土地荒漠化的影响十分有意义。以阴山北部7个旗县多年降水量、地温、风速、观测和对沙尘暴日数的记录资料为重要参考,以武川县、四子王旗地表土壤风蚀试验数据为基本依据,短尺度分析自然气候对土壤风蚀影响的结果表明,土壤风蚀具有十分明显的季节性特征,即冬、春季是土壤风蚀的重要时期,尤其春季是土地荒漠化的最强烈时期。得出阴山北部地区风蚀平均侵蚀模数与风速、沙尘暴日数呈正相关,与地温呈负相关,与降水量的关系较复杂。阴山北部轻度风蚀地区的自然气候变化有增强风蚀作用的趋势,需多加关注;而风蚀作用强烈地区,地温的升高有增强风蚀作用的趋势,但年降水量的增加,年平均风速的减小,有减弱风蚀作用的趋势,并且沙尘暴日数有下降的趋势,土地荒漠化有减缓的趋势。     

彰武县境内柳河所辖小流域土壤风蚀时空动态变化特征

利用彰武县境内柳河所辖小流域2000年及2004年土壤风蚀遥感解译数据,分析了该区域土壤风蚀空间分布及时间变化特征。结果表明：2000年及2004年共有13条小流域土壤风蚀面积比例大于50%;2000年及2004年分别有17条小流域风蚀类型全部为轻度,其余为轻度与中度各占一定比例;总体上该区域风蚀面积比例呈下降趋势,风蚀程度呈减轻趋势。     

基于灰色关联分析松嫩平原耕作草甸区大型土壤动物与土壤因子的关系

运用灰色关联分析探讨黑龙江松嫩平原耕作草甸区大型土壤动物与土壤因子的关系。结果表明,含水量、地温对土壤动物的影响最大,土壤pH值的影响次之;全磷含量对大型土壤动物多样性指数影响最大;含水量、纬度是松嫩平原耕作草甸区大型土壤动物空间分布的限制性因子。     

基于RWEQ的三江源地区防风固沙与NPP研究

分别基于RWEQ模型和改进的CASA模型对2015年三江源地区的防风固沙量和NPP进行评估,并利用格网法探究两者之间的关系。结果表明,该地区的潜在风蚀和实际风蚀程度整体上都表现为西高东低,固沙量呈现出中部高、西部和东部较低的空间分布特征,平均固沙量为29.51 kg/m~2,土壤风蚀处于中等水平;与土壤风蚀相反的是NPP呈现出东高西低的空间分布特征;该地区潜在风蚀量与NPP存在着一定程度的线性关系(R~2=0.47),而实际风蚀量与NPP表现为显著的指数关系(R~2=0.91)。此外,固沙量随着NPP的增加先增加后减少,固沙量达到最值时,NPP约为300 gC/m~2。     

野外土壤风蚀定量观测方法的研究

[目的]介绍野外土壤风蚀定量观测的新方法。[方法]在综合分析土壤风蚀量评估主要方法和手段优缺点的基础上,提出一种野外土壤风蚀量定量观测的新方法———风蚀圈法。[结果]风蚀圈的最大优点是简单实用、容易携带,可长期放置在野外,实现土壤风蚀的定量观测;其镶嵌在土壤中,表面基本与地面持平,可防止局部微地形对风蚀过程的影响;底部尼龙布透水通气性好,可保持风蚀圈内土样与周围土壤状态一致,观测数据接近实际;最大弊端是放、取土时部分土样容易跑出圈外,影响观测值的准确性。[结论]风蚀圈法是野外观测比较实用的方法,可用于测定单位面积的土壤风蚀量,实现风沙区风蚀季节的定量连续监测。     

冒山小流域不同地形和土地利用下的土壤养分空间变异特征

土壤养分是植物生长的物质保障,地形及人类活动均会影响土壤性状的空间分布。以东北黑土区冒山小流域为例,将GIS技术与地统计学方法相结合,对土壤养分的空间分布特征进行分析,并探讨了地形因子、土地利用方式及其交互作用对土壤养分空间变异的影响。结果表明：①冒山小流域土壤养分分布符合正态分布,土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾变异系数为1734%～4081%。②土壤养分空间分布总体呈现由西北向东南递增,在流域中间位置较东西两侧含量偏高。③海拔因子和坡度因子均与土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾呈显著负相关,坡向因子与表层土壤养分含量不存在显著相关关系。④海拔因子与土地利用的交互作用对表层土壤养分含量影响显著,坡度因子和坡向因子与土地利用交互作用对表层土壤养分没有显著影响。     

县域农田土壤铜、锌、铬含量空间变异特征及其影响因子分析

【目的】研究县域农田土壤重金属空间变异特征及影响因子,可为保护农田环境质量提供有效信息。【方法】本研究利用地统计学和GIS相结合的方法,对四川省双流县623个土样铜、锌、铬含量空间结构、分布特征进行分析,并在此基础上对其影响因子进行了探讨。【结果】(1)农田土壤铜、锌、铬含量属于中等变异强度,其最大值与最小值之间的差异明显;(2)土壤铜、锌、铬含量的空间相关距离分别为28281、45613、45892m,且具有中等程度的空间自相关性,其空间变异受结构性和随机性因子的共同影响。【结论】普通Kriging插值表明,土壤铜、锌、铬含量的空间分布趋势较为接近,高值区主要集中在县境内西北部。影响因子分析表明,土壤铜含量在不同地形条件下呈极显著差异;成土母质对铜和锌含量空间变异有重要影响;有机肥使用量是影响土壤铜、锌、铬含量空间变异的重要因子;社会经济条件中,农业基础条件和化肥使用量对土壤铜、锌、铬含量空间变异的影响程度最高。     

新疆卡拉贝利工程区不同地表风蚀特征

为研究干旱地区因开发建设项目区而产生较为强烈的以风蚀为主水土流失风蚀特征,选取新疆卡拉贝利工程区作为研究地点,以原始地表和破坏地表作为研究对象,采用集沙仪和风速仪进行风沙的收集和风速的监测,利用土壤筛和天平进行风蚀物粒径分级测量,并利用Spss进行数据统计分析,最终得到了该地区近地表不同下垫面风蚀规律特征。研究表明:破坏地表不同程度地增加了土壤风蚀的可能性,反复碾压地表和弃土场是该地区破坏地表的主要风蚀源;该地区风沙主要集中在距地表高度30cm内,主要土壤风蚀粒径0~500μm;输沙量和风蚀物粒径均随着高度的增加而减小,且输沙量沿高度呈指数函数递减;下垫面性质的不同直接影响了近地表土壤风蚀特征,破坏地表对输沙量的影响主要在近地表30cm内,反复碾压地表对风蚀物粒径的影响主要集中在距地表50cm内,弃土场对风蚀物粒径的影响则超过55cm。新疆卡拉贝利工程区不同下垫面地表在土壤可侵蚀性、土壤风沙流结构方面均表现出不同的特征。     

北京市大兴区南部土壤有机质空间变异及其影响因素

以北京市大兴区南部平原为研究区,基于2 272个农用地土壤样点,采用地统计方法揭示表层土壤有机质空间分布特征,并利用方差分析法和缓冲区分析法探讨其影响因素。结果表明：研究区土壤有机质含量为（11.25±3.68） g·kg-1,变异系数为32.71%;基于指数模型的空间变异拟合效果最佳,变程为7.1 km,块金效应为7.02,存在中等强度的空间相关性,由结构因素引起的变异程度略强于随机因素。土壤有机质空间分布总体呈斑块状,高值区主要分布在中轻壤质上,低值区主要分布在砂质土。除居民点外,土壤质地、土壤类型、土地利用方式、设施农业用地和畜禽养殖等因子对研究区土壤有机质空间分布均具有显著影响,黏质、耕作强度大、蔬菜用地、距设施农业用地1 km以内和距畜禽养殖地1.4 km以内的土壤易于积累有机质。上述结果可为相似区域土壤有机质空间变异特征及其影响因子研究提供参考。     

河北坝上农田时空变化特征对土壤风蚀的影响

以土地沙漠化迅速发展的河北坝上康保县为研究区域,选取典型的风蚀农田小麦留茬地、莜麦留茬地及翻耕地作为样地,采用野外实地调查和遥感影像解译,总结康保县20余年土地利用空间分布特征,分析风蚀农田分布空间格局动态变化规律.研究表明,旱作风蚀农田主要分布在南部波状平原区和东部缓坡丘陵区,面积降幅较为明显;同时分析地表空气动力学粗糙度及风蚀强度对风蚀的影响,风蚀季节多发在农作物收获后至来年春季播种前.由于耕地不断减少,康保县主要风蚀农田作物小麦和莜麦的种植面积呈减少趋势.     

石渠丘状高原区土壤有机质的区域分布特征

根据60个土壤有机质含量的样点数据,在ArcGIS9.0平台上采用普通克里格插值法研究了石渠县丘状高原区土壤有机质的空间分布特征及其影响因素。结果表明,该区表层土壤有机质含量为(134.24±114.46)g/kg,远高于四川和全国土壤有机质的平均水平。土壤有机质的水平地理分布特征以红旗、格孟为高值中心(>200g/kg)分别向南、西和北3个方向呈环状或带状逐渐减少;在海拔<4000m、4000～4400m、4400～4800m和>4800m的不同海拔高度,土壤有机质含量分别为57.80g/kg、185.04g/kg、252.48g/kg和157.20g/kg;剖面发生层分布特征以土壤有机质随着土层加深而降低的表聚作用为主。不同成土母质形成的土壤有机质含量的高低是洪积物<残坡积物<新冲积物<坡积物<老冲积物,而植被、地形、坡度通过土壤的植被生物量、有机残体量、土壤侵蚀程度等影响土壤有机质区域分布特征。     

东北黑土区土壤风力侵蚀及发展趋势分析

分析了黑土区土壤风蚀区域及风蚀主要因子,并从黑土区所处的地理位置、区域近40年气候变化规律、东北沙地沙漠化对黑土区土壤风蚀的影响方面分析了东北黑土区土壤风蚀的发展趋势,为该区土壤风力侵蚀研究及防治提供依据。     

东北黑土区土壤风力侵蚀及发展趋势分析

分析东北黑土区土壤风蚀区域及风蚀主要因子,并从黑土区所处的地理位置、区域近40年气候变化规律、东北沙地沙漠化对黑土区土壤风蚀的影响方面分析了东北黑土区土壤风蚀的发展趋势,为该区土壤风力侵蚀研究及防治提供依据。     

基于RF-XGBoost的土壤镉污染影响因子及空间分布研究

为降低土壤重金属研究中人工采样成本,宏观掌握大尺度研究区内土壤重金属污染的空间分布特征,本研究以贵阳市、遵义市和毕节市为研究区,以镉(Cadmium,Cd)元素为研究对象,提出利用随机森林(Random Forest,RF)分析评估影响因子的贡献率,并根据贡献率进行影响因子筛选后构建极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)模型,即RF-XGBoost模型,用以预测研究区内土壤Cd污染的空间分布特征。结果表明：研究区内土壤Cd含量平均值仅比贵州省背景值高出0.02 mg·kg^-1,污染程度较低,变异系数为125.37%,属于强变异;研究区内对土壤Cd污染贡献率最高的影响因子为土壤侵蚀程度、高程和年平均气温,贡献率分别为0.100、0.088和0.084,说明在大尺度研究区中自然环境对土壤Cd富集影响最大;RF-XGBoost模型的精度和稳定性高于RF和XGBoost模型,准确率提升了0.039 3,Kappa系数分别提升了0.059 2、0.091 4,F1＿score分别提升了0.250 4、0.270 1;研究区内土壤C...     

河北坝上农田垄向对土壤风蚀的影响

在河北省坝上选择试验区 ,利用移动式风洞研究了农田起垄方向对土壤风蚀的影响。结果表明 ,农田起垄方向对土壤风蚀具有影响作用 :垄向与风向成 0°时风蚀量最大 ,90°时风蚀量最小 ;在 15m·s-1风速和 3cm表土含水率为 4 5 %的条件下 ,垄向与风向成 0°时的风蚀量为 90°时的 4 8倍。为减轻土壤风蚀危害 ,在河北坝上地区农田起垄的方向宜采用与自然风向NW (西北风向 ,315°)成 90°,即东北方向 4 5°。