湖北省土壤侵蚀景观信息结构模型

地理环境的异质性决定了土壤侵蚀景观信息具有水平异质性和垂直异质性特点。景观信息异质性的成因类型有人类活动、地质体结构差异、高程带。根据湖北省土壤侵蚀景观结构的具体特点,建立了土壤加速侵蚀的斑-廊-基模型、土壤背景侵蚀的环-斑模型和综合性垂直分异3类土壤侵蚀景观信息结构模型。模型科学地揭示了不同强度的土壤侵蚀发生区位、致灾因子和土壤侵蚀景观的空间结构特征,通过该模型可以预测土壤侵蚀的发生、发展态势,明确水土保持治理工程区位及区位内的首要治理因子。     

GIS支持下的土壤侵蚀强度景观空间结构研究

从土壤侵蚀角度看,自然生态系统景观由微度土壤侵蚀和其它等级土壤侵蚀强度的地域组成 ,其景观基本元素有斑、廊、基.在GIS支持下研究了宜昌地区土壤侵蚀强度景观的面积对比、多样性指数、优势度指数和多度等参数.通过RS-GIS一体化的土壤侵蚀遥感调查,认为宜昌地区中观尺度的土壤侵蚀强度景观结构类型有散置斑块景观、指状交错景观、网络景观.     

典型流域土壤侵蚀演变的高程、坡度空间差异比较

三峡库区腹地作为生态环境脆弱和土壤侵蚀敏感地区,其土壤侵蚀研究对库区生态建设具有重要意义。选取大宁河和梅溪河流域,借助GIS和RS技术,以1988,2000,2010,2015年遥感影像为数据源,结合实地调查,提取土壤侵蚀数据,通过土壤侵蚀强度综合指数、景观格局指数等研究方法,分析其不同高程、坡度带土壤侵蚀演变空间差异,探究土壤侵蚀防控的措施。结果表明:(1)从土壤侵蚀严重程度来看,2个流域最严重土壤侵蚀带及其演变趋势均具有较大的差异性。大宁河流域1 000~1 200m范围内的25°~35°坡度带最为严重,梅溪河流域则以800~1 000m范围内的25°~35°坡度带最为严重;(2)从土壤侵蚀演变程度来看,两流域土壤侵蚀演变程度快慢存在一定的差异性。大宁河流域以2 000 m高程带和35°坡度带演变最明显,200m和5°坡度带最不明显;梅溪河流域则以1 000~1 200m高程带和25°~35°坡度带演变速度最快,200m和5°坡度带最不明显;(3)从土壤侵蚀景观格局演变特征来看,在800~1 200m高程带和25°~35°坡度带,大宁河流域土壤侵蚀剧烈程度可能性大于梅溪河流域。以上研究结果,为后续对两流域800~1 200m高程带不同坡度、25°~35°坡度带不同高程的土壤侵蚀空间分布规律以及主控自然因子与土壤侵蚀的相互关系等科学问题的研究奠定了基础。     

清镇市土壤侵蚀强度景观空间格局分析

以清镇市1∶10 000土壤侵蚀实地调查图件为数据基础,在ArcGIS软件和Patch Analysis for ArcGIS景观分析模块的支持下,从景观总体特征、斑块比例、斑块平均大小、斑块面积标准差、分维数、斑块密度、分离度以及Shannon均匀度指数角度进行了土壤侵蚀强度景观空间格局分析。结果表明:清镇市总体上表现出土壤侵蚀面积大、以微度侵蚀和中度侵蚀为主、土壤侵蚀程度不严重的特征;在土壤侵蚀空间分布上,以南部地区的乡镇土壤侵蚀程度最轻,其次为中部地区的乡镇,而土壤侵蚀最严重的则分布在东西部及北部地区的乡镇。清镇市的景观基质为微度侵蚀景观,该景观类型的斑块较为集中,但各斑块间差异大,斑块形状最为复杂,异质性特征明显。剧烈侵蚀与极强烈侵蚀景观均是典型的人为干扰后的景观。整体而言,各土壤侵蚀景观的斑块在面积上的分布较为均匀,且各景观类型的平均斑块面积普遍较小,斑块内土壤流动较易发生。     

湖北武当山区土壤侵蚀景观成因机理研究

尽管"长治工程"在丹江口市有较大的投入,从多时相的遥感影像上发现,武当山区土壤侵蚀景观结构为斑散布型,斑的分布具有明显的空间地带性,斑与基间进行了强烈的土壤流交换,局部地区水土流失仍在加强。人类活动与水土流失间的关系复杂,具体表现为缓变性与突变性、可避防性。人类活动是影响武当山区水土流失的主要因子。     

大理河流域土壤侵蚀空间格局分形特征研究

土壤侵蚀空间格局作为流域地貌表面形态与生态景观特征的重要反映,一直为土壤侵蚀与水土保持学界研究的热点。从土壤侵蚀的角度来看,不同强度等级土壤侵蚀的图斑可以视为景观的一种元素[1],这样就可以利用景观生态学理论对不同等级土壤侵蚀所组成的景观进行研究。国内外学者对此进行了大量研究。De Cola[2]、Lam[3]等利用分形维数指标对区域景观复杂性和人类扰动强度进行了研究;张志等[4]在GIS支持下研究了宜昌地区土壤侵蚀强度景观的面积对比、多样性指数、优势度指数和多度等参数;田光进等[5]利用生态环境综合指数和土壤侵蚀强度指数研究了中国耕地土壤侵蚀空间分布特征及生态背景;王库等[1]通过FRAGS     

水蚀风蚀交错区典型流域景观格局变化对土壤侵蚀过程的影响

流域土壤侵蚀过程与景观格局的关系是评价流域景观格局合理性的关键问题。以GIS软件为分析平台,以最新提出的"源""汇"景观理论为基础,以水蚀风蚀交错区典型流域——六道沟流域1995,2010年土地利用/覆被格局为分析对象,以淤地坝淤积量作为土壤侵蚀监测信息,利用景观空间负荷对比指数分别分析了这2个时期各景观类型随空间要素配置、贡献权重和组成比例对土壤侵蚀过程的影响,最后对该指数的变化与土壤侵蚀模数的变化进行相关性分析。结果表明:2010年与1995年相比,六道沟流域各集水区的相对高度、坡度、投影距离、运移距离负荷对比指数均呈减小趋势,景观格局分布更加合理,水土流失危险性降低,与同期土壤侵蚀模数变化趋势相同。坡度负荷对比指数增量与土壤侵蚀模数增量相关性较弱,相对高度、投影距离、运移距离负荷对比指数增量与土壤侵蚀模数增量呈显著正相关,运移距离负荷对比指数反映土壤侵蚀过程对景观格局变化响应的效果最好。景观格局负荷对比指数与土壤侵蚀实测值之间均存在较大差异,应进一步改进模拟方法以达到准确量化的目标。坡度负荷对比指数不能很好地解释景观格局对土壤侵蚀过程的影响,需要在坡度取值方式上加以改进。     

近30年皖西大别山土壤侵蚀时空变化及其对景观格局的响应

[目的] 为明确安徽省内长江流域和淮河流域重要的生态过渡区皖西大别山区的景观格局与土壤侵蚀及其关系,为该区域的景观格局调控和水土流失治理提供参考。[方法] 借助RULSE模型计算皖西大别山区近30年土壤侵蚀模数,借助景观指数对其景观格局的变化进行描述,并使用偏最小二乘回归(PLSR)探究该区域景观指数对土壤侵蚀的影响关系。[结果] 近30年,土壤侵蚀模数呈先减少后增加趋势;土壤侵蚀较严重地区主要集中在中西部和南部山区;大部分地区土壤侵蚀强度主要为微度和轻度,且各类土地利用类型的侵蚀强度有明显差别,表现为草地＞耕地＞林地;土地利用类型及景观格局总体较稳定,景观格局变化主要表现为景观破碎化的降低、景观异质性和连接性的提高;香农多样性指数(SHDI)、边界密度指数(ED)、相似邻近百分比(PLADJ)、景观形状指数(LSI)对皖西大别山区具有显著解释意义,且表现为SHDI、ED、LSI对土壤侵蚀起显著正向作用,PLADJ对土壤侵蚀起显著负向作用。[结论] 在皖西大别山区,景观破碎化的提高和景观连通度的降低显著促进土壤侵蚀。     

景观格局类型对土壤侵蚀的影响

在景观格局特征尺度上讨论景观格局类型与土壤侵蚀的关系,为具有减缓土壤侵蚀效果的景观格局提出优化的方向。以挠力河流域为研究区,利用3S技术、USLE模型、移动窗口法与半变异函数、有序多元logistic回归等方法,从特征尺度上量化了分析景观格局类型对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)2010—2018年研究区景观格局破碎化程度增加,景观格局类型有向散布型转化的趋势。(2)2010年、2018年研究区的景观格局特征尺度分别为4 500 m,4 250 m,后者景观格局更为丰富。(3)2010—2018年研究区土壤侵蚀总量增加。(4)研究区土壤侵蚀强度主要取决于现状土地利用斑块特征,在景观格局特征尺度下网状型景观格局类型对土壤侵蚀的缓解效果最好,网状型、指状型和棋盘型与散布型景观格局类型相比,土壤侵蚀强度至少高一个等级的概率分别为0.53,0.74,0.88。研究结果可为景观格局优化和水土保持管理提供参考。     

土壤侵蚀区位论研究

应用区位论的理论结合土壤侵蚀基本原理,提出了“土壤侵蚀区位论”概念及其理论体系。土壤侵蚀区位论将土壤侵蚀的自然影响因素与人为因素有机地结合在一起,从三维空间出发研究了在社会、经济、文化及自然等因素作用下,区域土壤侵蚀的点－轴－面式发生、发展的演变规律,为进一步揭示土壤侵蚀的过程机理,有效地进行侵蚀控制,提供了有效的理论基础。     

南阳市丹江口库区及上游水土保持生态建设剖析

南阳市丹江口库区及上游流域水土流失严重,水环境条件恶化,其水土保持在采取工程措施治理的同时,充分依靠大自然的力量开展生态的自我修复工作,促进人与自然的和谐,加快水土流失的防治步伐,从而实现该地区的经济可持续发展和环境保护的可持续发展,确保丹江口库区的长久治安,保证水源区长期稳定达到南水北调中线工程水源地水质保护要求。     

丹江口库区土壤侵蚀对土地利用变化的响应

[目的]探讨土壤侵蚀对土地利用变化的响应,为库区土壤侵蚀的防治提供借鉴性意见,从而为制定保障丹江口水质安全的措施提供科学支持。[方法]利用遥感影像解译的土地利用类型(2002—2013年),分析丹江口库区土地利用变化,同时利用修正的土壤流失模型RUSLE对土壤侵蚀量进行模拟分析,探讨土壤侵蚀对土地利用变化的响应。[结果]丹江口库区在2002—2013年期间主要的土地利用变化集中在林地、耕地、灌草地之间的转移以及建设用地的扩张,具体表现为林地面积扩大了13.72%,耕地面积小幅增加了5.76%,而灌草地面积大幅减少了37.61%,建设用地增长了2.40倍。丹江口库区2002,2008,2013年均以微度侵蚀占主导。库区土壤的整体侵蚀强度减轻,但土壤侵蚀在城市扩张地区增加明显。[结论]丹江口库区的土地利用变化及土壤侵蚀强度的改变主要受退耕还林、天然林保护等政策措施和城市扩张的影响。库区的土壤侵蚀程度在总体上具有降低的趋势,但在城镇化区域,土壤侵蚀状况急剧恶化。     

综合生态防护工程技术在改善城市地景中的应用

城市地景建设是改善城市人居环境和防治水土流失的重要内容。深圳市近年来开展了开发区大面积水土流失治理、裸露山体缺口的综合整治和水源保护林工程建设3个阶段的生态景观恢复工作。对各阶段城市地景生态防护工程技术进行了研究,并总结出生物砖排水沟、直接喷播绿化、喷混植生、人工植生盆(槽)、挂笼砖、景观再造法、生态袋护岸和水库消落带生态防护等关键地景生态防护工程技术,以达到城市地景生态近自然恢复的目的。     

湖北省土壤侵蚀景观信息定量研究

在土壤侵蚀领域内首次提出土壤侵蚀景观的概念。在ARC/INFO软件平台的支持下 ,采用遥感—地理信息系统一体化的土壤侵蚀强度等级制图方法 ,获取了土壤侵蚀的图形数字信息 ,运用图形数字信息对土壤侵蚀景观结构进行了计算。区位商法是城市经济基础理论的代表性方法之一 ,引用该方法可以定量评价某一土壤生态区的土壤侵蚀水平与大区域的水平间的差异性。基于上述 3个基本事实 ,对湖北省土壤侵蚀景观的图形信息进行了数据挖掘 ,对其“多样性”和“区位商”进行计算。结果表明不同的土壤生态区其值相差较大。该定量计算方法的理论意义在于为土壤侵蚀领域的定量研究提供了新方法 ,其实际意义是可以实现土壤侵蚀分区和治理规划定量化。     

基于GIS的重要水源地东圳库区土壤侵蚀与景观格局分析

以重要水源地东圳库区的法国SPOT-5影像图和土壤侵蚀强度图为源数据,运用GIS的信息管理、空间数据处理分析功能,以土地利用景观为研究对象,提取景观空间格局特征信息,选取景观格局分析指标,对土地利用景观空间格局进行定量化研究,寻求一定的规律,探讨景观格局和水土流失过程之间的关系以及人类活动对景观格局和生态过程的影响。研究表明：库区景观类型和生态系统分布不均;随着侵蚀级别的增加,多样性指数减小,优势明显,均匀度降低;库区的园地和耕地景观破碎程度较大,是造成水土流失的主要原因。     

丹江口库区坡耕地不同轮作模式作物生产力及农田养分流失比较

在丹江口库区习惯施肥条件下,比较坡耕地不同轮作系统的作物生产力及农田水土和养分流失的差异。结果表明,在5种轮作模式中,作物生产力水平以＂小麦-玉米＂轮作最高,生产效益以＂油菜-玉米＂轮作最高;农田产流量、土壤侵蚀量和磷钾养分流失量均以＂小麦-玉米＂轮作最小,＂小麦-芝麻＂轮作最大;而氮流失量以＂油菜-玉米＂轮作最小,以＂小麦-芝麻＂轮作最大。因此,＂小麦-玉米＂轮作为丹江口库区坡耕地适宜的环保型作物复种模式。     

雨强和土地利用方式对豫西南山区有机质流失的影响

[目的]研究丹江口水库水源区不同降雨强度和土地利用方式对土壤中有机质流失的影响,为该区域的面源污染和水土流失防治提供依据。[方法]通过人工模拟降雨试验,以豫西南山区5种常见土地类型的表层土壤为研究对象,应用双因素方差分析,研究雨强和土地利用方式对土壤中有机质的影响。[结果]雨强对径流中有机质的流失影响显著,雨强越大流失量也越大,而土地类型对其影响不大;泥沙中的有机质流失量受雨强和土地类型的影响均显著,随雨强增加而增大;农用地(梯田和坡耕地)中随泥沙流失的有机质含量较高,林草地则低;分别对径流和流失泥沙中的有机质含量与雨强作回归分析,均显示出多项式拟合效果最好(除灌草地的泥沙拟合外)。[结论]梯田作为一种水保措施,能够保持养分和水土流失,因此其土壤中富集的养分也最多;林草地土壤结构较好,能够减缓土壤侵蚀,因而流失的养分也较少。