基于土壤侵蚀预测模型对石城县域低效林的判别及研究

基于遥感影像数据、地形数据和小班调查数据,采用修正通用土壤流失方程和三因子法相结合的土壤侵蚀预测模型,对石城县域林地土壤侵蚀模数进行等级划分,建立低质低效林的评价体系,并进行空间分布和土地利用特征研究。结果表明:低质低效林主要分布在研究区东北和东南区域,占整个研究区内林地面积的31.48%,属于劣质立地条件下的低质低效林;研究区内微度侵蚀面积占比最大,接近总面积的93%,另外强烈侵蚀以上等级的侵蚀面积为5.56 km~2,占整个研究区总面积的0.351%;土壤侵蚀总量方面,稀疏林地以2.92%的侵蚀面积对研究区总侵蚀量的贡献率达到了4.80%,总侵蚀量占比几乎是侵蚀面积占比的2倍。研究结果旨在丰富低质低效林判别理论,同时为低效林改造提供科学依据。     

沙棘造林对吴起县土壤水蚀的影响

为定量评价沙棘造林后的水土保持效益,文章以沙棘造林的典型县域为研究对象,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,分析评价了该县沙棘造林前后土壤侵蚀的时空变化。结果表明:吴起县实施沙棘造林后10年来,水土流失明显减少,较高强度土壤侵蚀的土地面积大幅度减少。①沙棘造林后土壤侵蚀分布以中度侵蚀最多,其面积占吴起县国土总面积的43.62%,而沙棘造林前土壤侵蚀以极强烈侵蚀为主,占吴起县国土总面积的42.76%。②沙棘造林后全县平均土壤侵蚀模数为5285t/km2.a,属于强度侵蚀,其沙棘造林前平均土壤侵蚀模数为9779t/km2.a,属于极强烈侵蚀,为沙棘造林后的1.85倍,沙棘造林后全县每年可减少土壤侵蚀量1402万t。     

利用“3S”技术进行区域土壤侵蚀研究——以四川省泸定县冷碛镇为例

为解决当前区域土壤侵蚀量快速调查的问题,以四川省泸定县冷碛镇为研究区,直接引入修正土壤流失方程(RUSLE),利用遥感影像和其他非遥感数据,选取了合适的影响因子,快速地获取了该区域的土壤侵蚀状况,并研究了土壤侵蚀与土地利用的相互关系。研究结果表明:冷碛镇大部分土地属于微度和中度侵蚀,少量土地属于极强烈和剧烈侵蚀;侵蚀强度大的区域多为植被覆盖度低得区域,如:未利用土地和部分无作物覆盖耕地。该研究为冷碛镇的土地利用和水保决策提供了依据。     

安徽省土壤侵蚀区域分布研究

选用SLEMSA土壤侵蚀修正模型,在安徽省选择129个代表站点,分别计算了土壤流失比率、裸地土壤流失量、地形因子,得出安徽省土壤侵蚀量为7 683万t/a。分析发现,安徽省每年63.2%的土壤侵蚀分布在大别山区(占全省年土壤侵蚀总量的30.2%)和皖南山区(33%),提出这2个区域应作为安徽省水土保持综合防治工作的重点。     

基于RS与RUSLE的新疆铁米尔苏河梯级水电站水土流失预测研究

新疆铁米尔苏河具有典型的温带大陆性半干旱气候特征,拟建的铁米尔苏河梯级水电站是阿克苏地区最大的水电站,其水土保持对地区生态环境有重要的影响。基于多源遥感数据,获取植被和土地利用信息,并收集降雨资料与土壤数据,再利用修正通用土壤流失方程(RUSLE),对拟建铁米尔苏河梯级水电站土壤流失进行了定量估算,结果表明:一级水电站土壤侵蚀模数为1 769.105 9~1 776.397 1t/(km2·a),属于轻度侵蚀区;二级水电站土壤侵蚀模数为2 469.181~2 479.535t/(km2·a),属于轻度侵蚀区;三级水电站土壤侵蚀模数为4 360.132 7~4 378.535 7t/(km2·a),属于中度侵蚀区。研究结果具有一定的可靠性,可为拟建的铁米尔苏河梯级水电站工程区水土流失治理提供科学依据。     

基于RUSLE的藉河示范区土壤侵蚀时空动态特征研究

探究区域土壤侵蚀变化特征,为区域水土保持效益评价、土壤侵蚀防治提供依据。基于GIS和RS技术,采用降雨数据、DEM数据、土壤数据以及遥感影像等数据,运用RUSLE模型,定量分析了藉河示范区1997-2015年土壤侵蚀时空动态特征。结果表明:4个时期土壤侵蚀模数分别为1 326.18、2 790.39、2 025.23和1 366.32 t/(km~2·a),呈现先加剧后改善的趋势。土壤侵蚀以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,在2005年之前,土壤侵蚀以向更高侵蚀等级转移为主,2005年之后以向更低侵蚀等级转移为主。不同坡度等级上,出现随坡度增加,土壤侵蚀先趋于严重后缓和的特征,15°～45°的坡度上是研究区土壤侵蚀主要分布坡段。不同海拔等级上,土壤侵蚀随海拔升高呈现先增加后降低的趋势,在中海拔区(1 562～1 782 m)和中低海拔区(1 335～1 562 m)土壤侵蚀分布面积最广、强度最大,此类区域是藉河示范区土壤侵蚀防治的重点区域。     

基于Hadoop的区域土壤侵蚀强度计算GIS设计与实验

在开源分布式计算框架Hadoop的基础上,选择大凌河流域为研究区,构建降雨侵蚀力、土壤可侵蚀性、坡长等土壤侵蚀因子栅格数据分布式存储策略,利用MapReduce编程模式设计实现通用水土流失方程RUSLE的算法程序进行土壤侵蚀强度计算,并扩展Geoserver的栅格文件读取功能,增大对HDFS栅格文件的读取支持,实现土壤侵蚀强度计算结果的快速发布。结果表明,该系统可实现大数据量、高分辨率土壤侵蚀因子栅格数据的区域土壤侵蚀强度快速计算,可较好满足区域土壤侵蚀预测预报的时效性要求;程序运行过程中计算任务本地化效果明显,显著降低了计算过程中的网络传输压力,网络使用率约22%,且系统性能可通过增加计算节点进一步提升。本研究可为大数据量、高分辨率栅格数据下区域土壤侵蚀强度计算及发布GIS设计开发提供指导,为大凌河流域土壤侵蚀监测提供科学依据。     

三峡水库蓄水前后点源污染物的排放比较及预测

为探明三峡库区点源污染排放情况,分析1997～2010年三峡库区排放的点源营养盐变化规律,建立三峡库区点源营养盐排放模型,并预测2020年三峡库区点源氮、磷排放情况。结果表明：蓄水后三峡库区污废水排放量大幅增加,其中2008年生活污水排量是2003年水库蓄水之初的2.39倍;污废水中生活污水比例由2003年40.54 %增加到2010年的66.58 %,工业废水所占比例相应降低。点源营养盐排放模型拟合结果显示,在 99%的置信度上,氮、磷模型的R2值分别达到0.832及0.82,以此模型预测 2020年三峡库区点源氮、磷排放量分别达63244.49 t和10436.2 t。分析结果进一步发现,库区内点源污染治理的重点区域是重庆主城区,点源污染控制目标是库区城市污水排放。     

紫色土小流域三种土地利用类型土壤颗粒特征

在三峡库区忠县虾子岭小流域选择林地、旱地、水田3种土地利用类型采集了63个土样,利用分形维数研究了不同土层深度的土壤颗粒特征。结果表明,紫色土剖面土壤颗粒体积分形维数在2.406~2.551之间,不同土地利用类型分形维数随土壤深度增加变化的趋势不同;土壤颗粒体积分形维数与土粒结构组成存在较强的相关性,受黏粒量影响最为显著,即土壤黏粒量(≤0.002mm)越高,分形维数越大;3种土地利用类型下,土壤颗粒体积分形维数平均值表现为水田林地旱地。3种土地利用类型之间,除0~20cm土层外其余各层土壤颗粒体积分形维数差异不显著。     

137Cs示踪法测算江淮丘陵土壤侵蚀研究

核素示踪法作为一种新的土壤侵蚀研究方法,在土壤侵蚀的沉积、侵蚀、运移研究上得到很好的应用。采用放射性核素作为土壤示踪剂,可以进行流域尺度范围研究,且可靠性比较高、省时省力。选择位于江淮丘陵东部的明光市鸡心岗水库两侧山坡和位于江淮分水岭西部的六安市裕安区青山乡淠河西侧的山坡为典型剖面,取土样进行137 Cs分析,测算出当地土壤侵蚀模数分别是4 521.5t/(km2.a)和4 830.1t/(km2.a),与全国遥感普查结果基本一致,表明该研究方法可以很好地进行流域尺度的土壤侵蚀研究,在安徽省和全国其他类似地区具有很好的应用价值。     

新阶段重庆三峡库区扶贫开发思路的探索

三峡库区既是倍受全世界瞩目的移民生态开发区,又是全国集中连片重点贫困片区之一,其社会、经济的落后状态成为阻碍“东靠西移“战略实现的一个“断层“.在新阶段加大重庆三峡库区的扶贫开发,对重庆实施城乡统筹、构建和谐社会具有重大意义.     

三峡库区紫色土土壤水分入渗特性研究

利用室内环刀法对三峡库区紫色土土壤水分入渗特性进行了研究。结果表明,不同土地利用类型土壤稳定入渗率位于为0.0075~1.73 mm/min之间,大小依次为竹林地>榨菜地>柑桔地>荒草地;Horton入渗方程在紫色土不同土地利用类型上拟合的结果在α=0.01上达到了显著水平,可以作为表达三峡库区紫色土土壤水分入渗过程的模型。土壤稳定入渗率与土壤理化性质间存在一定相关关系,其中土壤稳定入渗率与砂粒含量之间呈幂函数关系,与容重呈指数函数关系,与非毛管孔隙度呈幂函数关系,与大于0.25 mm的水稳性团聚体含量之间呈指数函数关系。多元对数线性回归模型可作为紫色土土壤水分入渗特性参数预报模型。     

A comparison of WEPP and SWAT for modeling soil erosion of the Zhangjiachong Watershed in the Three Gorges Reservoir Area

Soil and water conservation is important for the Three Gorges Reservoir Area in China, and quantification of soil loss is a significant issue. In this study, two widely used models - the Water Erosion Prediction Project (WEPP) and the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) - were applied to simulate runoff and sediment yield for the Zhangjiachong Watershed in the Three Gorges Reservoir Area. The models were run and the simulated runoff and sediment yield values were compared with the measured runoff and sediment yield values. In the calibration period, the model efficiency (E_NS) values for the WEPP and SWAT were 0.864 and 0.711 for runoff, and 0.847 and 0.678 for sediment yield, respectively. In the validation period, the E_NS values for WEPP and SWAT were 0.835 and 0.690 for runoff, and 0.828 and 0.818 for sediment yield, respectively. The results of E_NS and the other criteria indicate that the results of both models were acceptable. WEPP simulations were better than SWAT in most cases, and could be used with a reasonable confidence for soil loss quantification in the Zhangjiachong Watershed.     

基于GIS/RS的不同土地利用类型重金属面源污染比较

针对不同土地利用类型,采样测定土壤重金属质量比背景值;基于DEM数据和遥感影像数据,结合空间信息技术（GIS/RS）,利用RUSLE模型和SCS-CN模型分别核算流域内不同土地利用类型的土壤流失量和地表径流量,在验证模型准确性的基础上,估算重金属非点源污染负荷。研究结果表明：研究区域不同土地利用类型的重金属质量比背景值差异较大,重金属Cu和Pb在工矿用地、草地和住宅用地的背景值较高,在有林地的背景值较低。综合估算随2种主要迁移途径输出的重金属面源污染负荷,重金属Cu总污染负荷量大约为651913kg/a,重金属Pb总污染负荷量大约为268004kg/a。不同土地利用类型中,随土壤侵蚀输出的重金属污染负荷,以疏林地和草地的贡献率最大,有林地和水浇地最小;随地表径流输出的重金属污染负荷,以草地和疏林地的贡献率最大,有林地和旱地最小。     

基于染色图像变异性分析的优先流程度定量评价

应用统计学样本变异性分析方法,结合形态学图像处理技术,对田间尺度下土壤染色剖面优先流染色区的图像进行变异性分析,评价不同处理条件下农地土壤优先流的发育程度。结果表明:土壤湿润锋渗透速率和土壤染色图像指数(染色面积比、基质流深度、优先流比、长度指数)的变化均表征湿润农地的优先流程度高于干燥农地;将提出的优先流评价方法与土壤染色图像指数进行对比分析,所得结果相一致,表明所提方法可以准确评价土壤优先流发育程度。优先流区图像变异性分析方法简单易行,提高了直观评价染色图像的准确性,能够从统计学和形态学角度来量化分析土壤优先流的发育程度。     

三峡库区坡耕地有限顺坡耕作模式及减蚀效应

有限顺坡耕作坡耕地地块坡长因坡度而异,可依据细沟侵蚀发生临界确定,在野外调查和实验基础上提出了有限顺坡耕作地块坡长推荐值。研究表明,较无措施坡耕地而言,采取水平沟、埂坎和地埂植物篱等措施的坡耕地减蚀效益分别达到63%、77%和94%,具有显著的理水保土作用。同时,有限顺坡耕作模式具有成本低,高效实用,操作简单方便,农民易于接受等优点,适合在三峡库区推广。     

黑土区坡耕地施加生物炭对水土流失的影响

为了探索生物炭对黑土区坡耕地的水土保持作用效果,于2015年在东北黑土区典型黑土带上的黑龙江省北安市红星农场3°坡耕地上的径流小区内,开展了不同生物炭施用量(0、25、50、75、100 t/hm~2)对土壤结构、持水性能、径流泥沙控制等影响的试验研究。结果表明:生物炭可有效改善黑土区土壤结构,随着生物炭添加量的增加,土壤容重随之减小,而土壤孔隙度则会明显提高;土壤饱和含水率、田间持水量和土壤储水能力均随生物炭施用量的增加而增加;适当施加生物炭对黑土区坡耕地降雨径流及水土流失具有较好的控制作用,75 t/hm~2处理具有最好的径流泥沙控制效果,其中径流控制效果好于泥沙控制;施加生物炭还可以不同程度地减少黑土区坡耕地土壤养分流失,并可以改善养分的空间分布,4种生物炭用量处理的养分含量不仅在数量上高于对照处理,而且在均匀程度上有较大的改善,减缓了坡度对土壤养分造成的坡上与坡下的差异。研究结果为东北黑土区秸秆资源的高效、绿色、循环利用提供了一条新的途径,可为黑土区坡耕地水土流失防治提供理论依据和技术支撑,对该区农业可持续发展具有重要意义。     

基于CLUE-S模型的煤矿城市土地利用变化模拟

以淮南市为研究区,选择1985、1995、2005、2016年土地利用数据,在分析土地利用动态变化特征的基础上,利用CLUE-S模型模拟预测了未来土地利用格局。结果表明：1985—2016年,研究区耕地面积减少11.62%;建设用地和水体面积百分比分别增加7.98个百分点和4.29个百分点。2005—2016年是各地类变化最强烈的阶段,其综合土地利用动态度最大,为13.46%。建设用地变化速率最快,其土地利用动态度为5.19%。土地转移主要发生在耕地、水体和建设用地之间,以耕地向建设用地和水体的转换为主。耕地转为建设用地的面积达207.61 km²,新增水体集中分布在潘谢矿区。加入空间自相关性和土壤质量因子后,耕地和建设用地的Logistics回归效果显著改善,ROC分别增加0.201和0.133。年均降水量是影响耕地变化的主要驱动因子,与耕地分布概率呈负相关;而建设用地变化主要驱动因子为GDP。土地利用模拟的Kappa系数为0.74,CLUE-S模型在研究区域具有较好的模拟能力。运用CLUE-S模型预测了研究区2028、2034、2040年土地利用空间分布,未来...