丹江口库区土地利用结构与格局优化

丹江口库区作为南水北调中线工程的水源区,其生态环境状况和水质安全不仅关系到库区的社会经济和环境保护的协调发展,也决定着调水工程的成败。科学量化评价丹江口库区土地利用结构并进行格局优化,对于库区可持续发展有着重要的意义。利用丹江口库区1990年、2000年、2007年TM遥感数据,在RS和GIS技术的支持下,在综合使用马尔柯夫预测模型和元胞自动机方法的基础上,建立了土地利用格局优化模拟模型,进行了丹江口库区生态安全条件下的土地利用格局优化模拟研究。通过马尔柯夫预测模型得出各土地利用总量预测结果,以宏观用地总量需求和微观土地供给相平衡为原则,利用具有复杂空间演变能力的元胞自动机完成土地空间分配。结果表明:1990—2007年期间,丹江口库区土地利用类型的面积发生了很大变化,其中主要以农田面积大幅度减少和林地、灌丛以及居民地面积的大幅度增加为主。在未来的2020年,经格局优化,农田、未利用地面积显著减少,林地、园地面积相应增加,生态环境状况良性发展。结果显示使用CA-Markov模型进行土地利用变化预测,充分利用CA模型模拟复杂系统空间变化的能力和Markov模型长期预测的优势,对于揭示土地利用变化的动态机制具有一定意义。     

丹江口库区土地利用及其生态系统服务价值情景模拟

丹江口库区是南水北调中线工程的水源地,2015年大坝加高正常蓄水后不仅将新增淹没面积,也会引起土地利用的变化。本文以灰色预测为基础,设计了生态安全、经济发展和综合发展3种目标情景,并借助于CLUE-S模型对库区土地利用及其生态系统服务价值进行时空模拟,结果表明：水位提高前后土地利用变化引起各生态系统类型、面积及空间分布格局的变化,直接影响生态系统所提供服务的种类和强度。生态安全目标情景的总价值最大,水位提高前后分别为161.9和167.2亿元;经济发展目标情景的总价值最小,水位提高前后分别为153.73和159.03亿元。在各情景模式下,库区生态系统服务总价值均有所提高,灰色预测结果提高5.25亿元,生态安全和经济发展目标情景均提高5.3亿元,综合发展目标情景提高5.42亿元。     

黄土高原典型流域土壤侵蚀对退耕还林土地利用变化的响应

黄土高原土壤侵蚀严重,为此中国从1999年起实施了大规模的退耕还林工程。为了分析退耕还林土地利用变化对土壤侵蚀的影响,该研究以黄土高原清水河流域为研究区域,将2000—2020年流域退耕还林工程的实施依据主要措施的不同划分为4个阶段,应用RUSLE（revised universal soil loss equation）模型分析土壤侵蚀强度的变化特征,采用情景模拟方法提出一个区分土地利用变化和降雨变化对土壤侵蚀影响程度的算法,判别土地利用变化对土壤侵蚀的影响程度,将土地利用变化分解为土地利用转换和改造2种形式,在剔除降雨变化影响的基础上分析土地利用变化对土壤侵蚀的影响过程。结果表明：1）2000、2005、2011、2014和2020年流域平均侵蚀模数分别为36.21、41.02、24.93、23.72和8.24 t/(hm²·a),土壤侵蚀强度明显下降;土地利用变化和降雨变化对土壤侵蚀的阶段平均影响程度分别为75.23%和24.77%,土地利用变化在流域土壤侵蚀的变化中起了主导作用。2）流域土地利用转换区侵蚀强度的变化直接受转换过程中地类类别变更及所实施主要相关措施差异的影响,改造区侵蚀强度的变化直接受改造过程中所实施主要相关措施的影响。剔除降雨变化的影响后：改造区的阶段平均起始侵蚀模数较转换区高43.47%,其水土流失综合治理的难度总体上大于转换区;转换区侵蚀模数的阶段平均下降量较改造区高50.80%,改造区侵蚀量的阶段合计减少量占流域阶段合计减少量的71.16%,土地利用转换在降低其实施地区土壤侵蚀强度方面发挥了重要作用,而土地利用改造因实施面积较大在减少流域土壤侵蚀总量方面发挥了重要作用。3）剔除降雨变化的影响后,草地侵蚀量的阶段合计变化量占流域阶段合计变化量的70.51%,且草地阶段合计变化量中改造区占67.41%,其变化特别是其改造对流域土壤侵蚀的影响最大。该研究在分析土地利用变化对土壤侵蚀的影响程度和过程方面作了一些尝试,研究结果可为黄土高原退耕还林成果巩固及高质量发展有效措施的制定提供科学依据。     

喀斯特地区县域土壤侵蚀估算及其对土地利用变化的响应

喀斯特地区土层浅薄,不合理的土地利用导致严重的水土流失,加剧石漠化程度.为定量分析生态工程实施前后土壤侵蚀状况及其对土地利用变化的响应,基于GIS技术和RMMF模型,对环江县1991、2000和2010年土壤侵蚀进行模拟,并采用邻近水文站和径流小区泥沙监测数据进行验证.结果表明:1991、2000和2010年研究区土壤侵蚀模数分别为76.36、76.46和49.60t/(km2·a),与相关监测数据比较一致;土壤侵蚀总量分别为34.76万、34.80万和22.58万t,主要来源于非喀斯特区(均约占全县侵蚀总量的94％).研究区微度侵蚀面积占90％以上,轻度及以上等级所占比例较小.对比不同土地利用类型的土壤侵蚀模数,旱地远大于其他类型,其次是中覆盖度草地和其他林地.相同降雨条件下,由于旱地面积减少,2010年土壤侵蚀量较1991年减少4.21万t;2010年喀斯特区、非喀斯特区土壤侵蚀量较2000年分别减少了4.21％和8.76％.这预示生态工程实施后,环江县耕地减少、林地增加,土壤侵蚀减少.本研究为评估喀斯特地区土壤侵蚀现状以及退耕还林的水土保持效应提供参考依据.     

黄河小浪底库区土壤侵蚀驱动因子定量归因分析

为评价小浪底库区30年来土壤侵蚀特征及其影响因素,基于RUSLE模型,估算小浪底库区1990—2020年土壤侵蚀模数,分析土壤侵蚀时空变化特征,并结合地理探测器定量分析植被覆盖度、土地利用类型、海拔、坡度和降雨量等影响因子对土壤侵蚀格局的影响。结果表明：(1)小浪底库区土壤侵蚀模数从1990年的3 150 t/(km²·a)下降至2020年的1 554 t/(km²·a),土壤流失总量减少50.00%。高等级土壤侵蚀持续向低等级侵蚀转变,从1990—2020年,剧烈、极强烈、强烈、中度和轻度侵蚀面积分别下降53.92%,64.51%,55.65%,39.68%和3.28%,而微度侵蚀面积则上升41.13%。现阶段土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主,其次是轻度侵蚀,两者分别占总侵蚀面积的60.02%和24.08%。(2)小浪底库区严重的土壤侵蚀主要分布在库区西南部(平陆县、陕州区)、东南部(济源市、孟津县)和中部(垣曲县)等人类活动集中的部分地区,但在时空上呈收缩聚集的特征。(3)植被覆盖度与土地利用类型对小浪底库区土壤侵蚀强度的解释力高于其他因子,植...     

黄河上游西柳沟流域土壤侵蚀对土地利用变化响应

为科学认识土地利用变化对流域土壤侵蚀的影响,研究基于黄河上游西柳沟流域1980年、2015年两期土地利用变化和相应的土壤侵蚀强度变化,研究了土地利用变化对流域土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)西柳沟流域草地、林地和耕地3种主要的土地利用类型转出面积大小为草地>林地>耕地,耕地主要转化为草地,林地大部分转为未利用土地,草地大部分转为耕地和未利用土地;(2)西柳沟流域1980年、2015年平均土壤侵蚀模数分别为1946.56,1 873.55 t/(km²·a),其中草地土壤侵蚀模数最大,其次为林地,土壤侵蚀量主要来自于草地;(3)西柳沟流域35年间微度侵蚀和轻度侵蚀占主导,土壤侵蚀程度总体上呈降低的趋势,具体表现为草地的部分面积向林地和耕地分别转化了4.47,17.54 km²,说明土地利用结构的改变是影响流域土壤侵蚀变化的关键因素。研究成果以期为黄河上游小流域水土流失治理提供参考。     

三峡库区不同土地利用背景下的土壤侵蚀时空变化及其分布规律

土壤侵蚀是影响三峡库区土壤养分流失、河道淤积等一系列生态环境问题的重要原因,本文基于GIS技术,采用通用土壤流失方程,对三峡库区1990、1995、2000、2005和2010年的土壤侵蚀进行计算,并对研究区1990-2010年不同土地利用背景下土壤侵蚀强度的时空变化和分布规律进行定量分析.结果表明:1990-2010年,三峡库区平均土壤侵蚀模数与土壤侵蚀量呈减少的趋势,多年平均土壤侵蚀量为18 356.450 7万t,属于中度侵蚀;从空间上看,研究区微度、轻度侵蚀等级分布面积最广.在同一年分内,6种不同土地利用下土壤侵蚀模数依次为:旱地＞草地＞林地＞未利用地＞水田＞建设用地;不同土地利用下的土壤侵蚀差异显著,不同土地利用对土壤侵蚀的贡献率相差很大;各土地利用类型中,微度侵蚀的面积逐渐增加,中度侵蚀及以上侵蚀等级的侵蚀面积,都不同程度的向低等级转移;随着退耕还林还草及大量农村劳动力的外出,库区的土壤侵蚀总体上呈现转好的趋势,但是局部地区的治理工作仍需加强.     

土地利用变化与土壤侵蚀关系的研究进展

土地利用变化是全球环境变化研究的核心领域,不合理的土地利用加速了土壤侵蚀.本文从土地利用的方式、数量、质量和空间结构等方面概述了国内外关于土地利用变化与土壤侵蚀关系的研究进展,重点介绍了与土地利用和经营有关的土壤侵蚀预报预测模型.     

基于RUSLE模型的重庆土地利用变化及土壤侵蚀特征分析

基于修正后的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS空间分析法,定量分析重庆市市域和县域尺度土壤侵蚀特征,结果表明：(1)重庆市土壤侵蚀面积81 019.79 km²,土壤侵蚀总量20 052.48万t/a,年平均土壤侵蚀模数2 475.01 t/(km²·a);微度侵蚀面积占比最大,其次是轻度侵蚀和中度侵蚀。(2)酉阳、奉节、巫溪、彭水等区(县)侵蚀面积较大,分别为5 009.11、4 030.92、3 972.35和3 838.89 km²,各区(县)微度和轻度流失面积比例最大,均超过56%。(3)土地利用类型以林地为主,其次是旱地,林地和旱地侵蚀面积占比分别为40.56%和31.98%;水域、建设用地和未利用地三者以微度侵蚀为主,林地、旱地和水田是重庆市侵蚀产沙主要来源。研究结果可为重庆市开展水土保持工作提供参考。     

1986-2013年南京市土地利用变化对土壤侵蚀的影响

为了了解南京市土地利用变化对土壤侵蚀的响应,基于气象、土壤、地形、遥感等多源数据,运用GIS和统计方法分析了南京市1986—2013年的土地利用/覆被时空动态变化特征,并运用RUSLE模型定量评估了南京市的土壤侵蚀时空变化特征。结果表明:(1)全市土壤侵蚀呈现先增加后减少的趋势:1986—1996年南京市土壤侵蚀面积增加了132.95 km²,由324.11 km²增加到457.06 km²; 1996—2013年土壤侵蚀面积比从7.46%减少到2.45%,由457.06 km²减少到150.11 km²。空间分布结果表明南京市土壤侵蚀主要发生在生产建设活动较为频繁的丘陵山区。(2)全市不同等级侵蚀面积与对应的侵蚀量呈明显的倒挂现象,较高等级侵蚀区应当是重点治理区域。(3)土地利用类型是影响南京市土壤侵蚀的因素之一,87%以上的土壤侵蚀量动态变化集中在林地和耕地。值得注意的是,水域、居民点及建设用地和其他用地变化对土壤侵蚀无明显影响,而耕地变化对土壤侵蚀具有明显的负面影响,林地和草地变化对土壤侵蚀既具有负影响也具有正影响,以正面影响为主,主要是因为林地既转变成耕地也转变成居民点及建设用地和水域,不同时期其主要影响也不同。综上,该研究结果可为南京市土地资源配置及水土流失防治提供科学参考和理论依据。     

农牧交错带土地利用类型对土壤风蚀的影响

[目的]研究农牧交错带不同土地利用类型对土壤风蚀的影响,为干旱沙区土地资源的合理利用及经营耕作提供科学依据。[方法]通过气象资料和野外风蚀试验,分析该区不同土地利用方式下的土壤风蚀状况。[结果]不同土地利用类型对土壤风蚀的影响显著,在不同利用类型的人工草地中羊草地较苜蓿地减蚀效果显著,天然草地中滨草地减蚀效果优于蒿草地,人工草地较天然草地显著降低土壤风蚀量。农田用地中耕翻地土壤风蚀量最高,未留茬免耕玉米地较耕翻地风蚀量减少46.7%~48.6%;作物留茬地土壤减蚀效果显著,且留茬作物不同,减蚀效果差异明显,玉米留茬较耕翻地风蚀量减少了58.1%~63.5%,荞麦留茬较耕翻地减蚀率为50.5%~54.6%。在不同地形坡地中迎风坡风蚀量高于背风坡3.12~3.73倍。[结论]应在该地区适宜增加人工草地种植面积,减少冬春季节耕翻地面积,减少迎风坡土地的开垦利用,在冬春季节采取地表覆盖或者作物收获后留茬的保护措施,以降低土壤风蚀程度。     

高寒地区不同土地利用方式对土壤抗风蚀能力的影响

采用风洞实验对祁连山东段天祝高寒地区天然放牧草地、退耕自然恢复草地、翻耕地、免耕留茬地和人工种植多年生草地5种土地利用方式下的原状土抗风蚀能力进行了研究。结果表明,多年生草地的临界侵蚀风速最大,免耕留茬地和天然草地次之,翻耕地和退耕自然恢复地最小;风蚀速率与风速变化成正相关,随着风速增大,风蚀速率相应增加;风蚀速率和风速变化服从幂函数变化关系。在近地表0-20cm范围内,降尘量总量依次为退耕自然恢复地翻耕地天然放牧草地多年生草地免耕留茬地;土壤抗风蚀能力表现为退耕自然恢复地天然放牧草地多年生草地免耕留茬地翻耕地。     

黄土高原南部土地利用/覆被变化的土壤侵蚀效应

基于3S技术对黄土高原南部地区土地利用/覆被变化及空间分布格局进行了综合测评,同时应用通用土壤流失方程(USLE)定量研究了不同土地利用方式下的土壤侵蚀效应.研究表明,研究区1980-2005年共有1 123.80 km2耕地被用为城镇建设用地,建设用地面积净增了1 238.29 km2,林地、草地面积总量变化小,但局部地区流转特征显著;与此同时,该区土壤侵蚀模数从11.54 t/(hm2·a)增至13.81t/(hm2·a),1980和2005年黄土沟壑区侵蚀模数的峰值分别为1 708.52和1 584.69 t/(hm2·a).该区域土壤侵蚀效应与土地利用空间格局耦合性较强,林地、草地由于分布区域海拔高,坡度陡,侵蚀强烈,而地势低洼、平坦地区(建设用地、耕地、未利用地)的土壤侵蚀强度小.林地、草地的土壤侵蚀效应由于受到地形因素的影响,对降雨侵蚀因子增强的响应尤其明显.2005年该区林地和草地的平均侵蚀模数分别增加了2.34和7.32 t/(hm2·a),并且微度以上侵蚀等级的面积有所增加.     

黔西北喀斯特区域土地利用/覆盖变化对土壤侵蚀的影响

利用黔西北地区1974,1992和2008年共3期遥感影像解译的土地利用图,结合修正的通用土壤流失方程,分析和模拟了该区土地利用/覆盖变化前后的土壤侵蚀状况,以及主要地类转化类型的土壤侵蚀效应。结果表明,黔西北地区土地利用结构变化显著,1974—2008年灌木林和旱地面积变化剧烈,且呈现相反的变化趋势。1974—1992年,随旱地面积的显著增加,灌木林的显著减少,黔西北土壤侵蚀模数由29.55t/(hm2.a)上升到37.76t/(hm2.a),随旱地面积的显著减少,灌木林、有林地的显著增多,2008年下降到30.39t/(hm2.a);旱地和其他地类发生土壤侵蚀最为剧烈,大面积的灌木林转为旱地是1992年土壤侵蚀加剧的主要原因,而大面积的旱地转为灌木林和有林地使2008年土壤侵蚀状况显著改善,灌木林转为旱地仍是近期土壤侵蚀加剧的主要原因,应加强对灌木林的使用管理。     

三峡库周区不同土地利用方式下土壤侵蚀变化特征——以重庆市璧山县为例

三峡工程水库淤积是影响三峡工程能否正常运行的一个关键问题,三峡库区周边地区的土壤侵蚀造成泥沙淤积问题对三峡工程的威胁较大;在遥感与GIS技术的支持下,通过遥感影像解译获取库周地区璧山县199年和2000年土地利用与土壤侵蚀数据,建立土地利用与土壤侵蚀的面积转移矩阵,采用景观格局指数探讨了两期土壤侵蚀的格局及变化特征.结果表明:不同的土地利用方式对土壤侵蚀有着不同的影响,土壤侵蚀的造成既与人类砍伐和开垦林地、坡耕地种植有关,也与山区的地形地貌有关;结合璧山县年来对土壤侵蚀治理的实际措施来证实选择合理的土地利用方式,以及实行天然林保护等工程对于高效利用土地资源,控制水土流失,实现区域经济的可持续发展具有重要意义;     

广西壮族自治区土地利用与土壤侵蚀的关系

[目的]对广西壮族自治区的土壤侵蚀现状进行定量分析,分析土地利用类型与土壤侵蚀的关系,为科学防治土壤侵蚀提供决策依据。[方法]以RUSLE模型为基础,引入喀斯特石漠化修正因子M,构建适合广西地区的土壤侵蚀模型。[结果](1)2015年,研究区土壤侵蚀模数为135.51t/(km~2·a),土壤侵蚀厚度达0.08mm/a,土壤侵蚀面积2.52×10~4 km~2,土壤侵蚀量3.21×10~7 t。其中,喀斯特地区土壤侵蚀面积1.86×10~4 km~2,占土壤侵蚀面积的73.81%,占总侵蚀量的31.01%。(2)土壤侵蚀量占总侵蚀量的大小顺序为:耕地(37.58%)林地(30.94%)草地(16.10%)园地(6.39%)工矿用地(4.09%)裸地(2.16%)。[结论]人类活动干扰强烈的土地利用影响全区土壤侵蚀空间分布格局。     

不同土地利用方式下赤红壤坡面土壤侵蚀特征

为探究降雨和土地利用对南方赤红壤坡面侵蚀特征的影响,通过天然降雨观测试验,定量分析不同土地利用方式(坡耕地、果园、人工草地和撂荒地)下坡面径流和侵蚀泥沙特征,探讨降雨类型及土地利用对坡面侵蚀产沙的影响以及降雨特征参数与坡面水沙指标间的关系。结果表明:(1)2018年研究区降雨主要集中在5—9月,且每月降雨量主要由一场或几场暴雨及大暴雨组成;(2)坡耕地坡面年径流量和年侵蚀量均最大,分别是果园、人工草地以及撂荒地处理下的3.4,8.0,6.0倍和340.5,1605.3,1720.3倍;(2)次降雨下,坡面径流量在年内表现为前期平稳,后期波动增加,侵蚀量表现为前期波动较大,后期变化相对平稳,且侵蚀产沙主要集中在前期;(3)不同土地利用方式下,暴雨及大暴雨产生的径流量均占年径流量的75%以上,坡耕地、果园、人工草地以及撂荒地处理下由暴雨和大暴雨产生的侵蚀量分别占年侵蚀量的99.1%,71.8%,52.3%和51.6%;(4)降雨量和最大30min降雨强度是影响赤红壤坡面侵蚀最重要的降雨特征参数,降雨历时和植被覆盖度均显著影响果园、人工草地及撂荒地坡面径流量。研究结果有助于明晰南方赤红壤区不同土地利用现状土壤侵蚀特征,为区域水土保持提供参考依据。     

不同土地利用类型土壤侵蚀量的坡度效应

 研究不同土地利用类型土壤侵蚀量的坡度效应,以便为退耕还林及坡耕地水保措施提供依据。根据上舍河小流域2000年55场有效降雨资料,对不同土地利用类型(坡耕地、杉木林地)次降雨地表径流量、径流侵蚀模数与坡度、降雨量、降雨强度、植被盖度等影响因子进行相关分析。结果表明:坡耕地、杉木林地的次降雨地表径流量、地表径流侵蚀模数与坡度、降雨量、降雨强度、植被盖度等相关显著。在一定坡度范围内,坡耕地的次降雨地表径流量和径流侵蚀模数,随着坡度的增大而增加,而杉木林分的次降雨地表径流量和径流侵蚀模数,随着坡度的增加而降低。