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     

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。     

辉发河流域景观格局与土壤侵蚀的关系研究

为分析景观格局对流域土壤侵蚀的影响,本文应用基于GIS的修订通用土壤流失方程(RUSLE),计算了吉林省中低山水蚀区辉发河流域的土壤侵蚀量。选择聚集度、Shannon多样性等6个景观指数,在RS、GIS和Fragstats软件平台下得到两个尺度的土地利用数据和二级土地利用类型的景观指数数据。以流域内29个子流域为样本,用SPSS软件计算侵蚀模数和景观指数的相关性。把29个子流域分为低强度侵蚀区和高强度侵蚀区,分别探讨景观格局对低、高强度侵蚀区土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)辉发河流域的土壤侵蚀主要为微度侵蚀和轻度侵蚀,占流域总面积的90.27%。流域平均侵蚀模数为13.89 t/hm~2·a.为轻度侵蚀,但远超过土壤容许流失量。(2)在各种植被类型区中,草地的侵蚀较为强烈,平均侵蚀模数为31.28 t/hm~2·a,高出流域平均侵蚀模数125%,侵蚀贡献水平达到1.74.成为辉发河流域土壤侵蚀的风险区。(3)6个景观指数与侵蚀模数间均存在显著的相关性,除斑块密度外,均与土壤侵蚀模数高度相关。其中聚集度与侵蚀模数的相关性最大,相关系数为—0.602,聚集度和侵蚀模数间有较强的非线性关系。(4)研究区低、高强度侵蚀区的景观格局对土壤侵蚀的影响不同,在低强度侵蚀区的影响更为显著。     

基于景观破碎化的三峡库区（重庆）土壤侵蚀评价

以三峡库区重庆段为研究区域,以景观生态学原理为基础,将地理信息系统技术与传统的数量生态学方法(双向指标种分析与除趋势典范对应分析)相结合,对研究区的土壤侵蚀组成、强度、空间格局进行分析;对22个区县进行土地利用景观破碎化分类;对土壤侵蚀与土地利用景观破碎化的内在联系进行了评价。主要结果如下:(1)三峡库区(重庆)以微度侵蚀和中度侵蚀为主;耕地上的土壤侵蚀强度最高,林地、水体和未利用地上侵蚀强度较低;研究区下游和近中游地区土壤侵蚀明显高于上游地区。(2)根据其空间位置,22个区县从东往西划分为农草破碎区、林地破碎区和建水破碎区3个土地利用景观高破碎区域,且土壤侵蚀等级从东向西依次减弱。(3)较强的土壤侵蚀等级能够增加土地利用景观破碎化,但是其加剧土地利用景观破碎化的强度同土壤侵蚀等级呈相反趋势(如:强度侵蚀最高,极强度侵蚀其次,剧烈侵蚀低于前两者)。     

河西走廊荒漠化地区景观格局的动态变化

 根据1996年沙漠化普查资料,结合TM影像数据和各县、市1:10万的土地利用现状图,采用景观指数对河西走廊荒漠化地区景观格局动态变化进行研究。结果表明:戈壁、暂难利用地、流动沙地和半固定沙地等嵌块体面积与人类活动强度成正相关;林地、固定沙地、水域和耕地等嵌块体的平均斑块面积与人类活动强度成反相关;全区景观多样性指数和均匀性指数呈增加态势,而景观优势度指数则呈减小态势;景观斑块破碎化指数与最小斑块面积有关;在各类型斑块中,耕地、潜在沙漠化土地、流动沙地、半固定沙地和戈壁的景观分离度有减小态势,而林地、水域的景观分离度有增加态势。     

耦合RUSLE和景观阻力的北部湾流域土壤侵蚀风险评价

以北部湾流域为研究区,考虑景观阻滞作用进行土壤侵蚀风险评估,采用遥感影像等基础数据,结合RUSLE模型,计算得到北部湾流域的土壤侵蚀模数,利用土壤侵蚀影响强度和土壤侵蚀风险指数分别表示土壤侵蚀对目标水体的泥沙输移风险和土壤流失风险。结果显示:在北仑河流域的西北部、东南部地区,防城江流域的西北部地区和南流江流域的局部地区现状土壤侵蚀较严重;土壤流失风险高的地方位于南流江流域(六万大山和大容山交界的局部区域)和铁山港滨海平原盆地的西南部地区。     

水蚀风蚀交错区流域景观格局变化及水沙响应关系

为揭示土壤侵蚀最为剧烈的水蚀风蚀交错区下垫面景观格局变化对流域降雨产流、侵蚀产沙的影响程度,以水蚀风蚀交错区典型流域西柳沟为研究对象,根据Landsat TM影像数据和流域长系列水沙实测数据资料,借助GIS和Fragstats平台,分析流域景观格局和水沙变化特征,探讨景观指数与径流输沙的关系.结果表明:1)流域优势景观类型为草地,从斑块数量和面积变化率来分析,1985-2010年间耕地、林地和建设用地稳定性最高,其次为未利用土地.未利用土地、草地和耕地的转化最为剧烈,受人类活动影响最大.2)流域年径流量和年输沙量的年际差异显著;同年输沙量相比,径流量的减小趋势变化更为明显;径流泥沙相关关系显著,相关系数为0.67.3)景观指数与径流量、泥沙量呈显著线性相关,其中径流量与最大斑块指数、斑块结合度、聚集度指标和蔓延度指数均呈负相关,而与景观形态指数、景观分割度呈正相关;而泥沙仅与蔓延度指数、聚集度指标和斑块结合度成负相关,与其他景观指数呈正相关.研究结果表明,随着景观最大斑块指数、斑块结合度以及聚集度指数的提高,流域降雨入渗量明显增加,土壤侵蚀量明显减少;因此,提高流域景观最大斑块指数、斑块结合度以及聚集度指数可以增强水蚀风蚀交错区内流域的蓄水保土功能及生态优化作用,研究结果可为流域生态环境建设和水土资源综合利用提供理论支撑.     

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。     

基于景观格局和土壤侵蚀敏感性的兰州市生态脆弱性评价

以兰州市为研究对象,选取分离度、分维倒数、破碎度3个景观格局指标和土壤侵蚀敏感性指数,构建景观类型脆弱度和区域生态脆弱度模型,利用连续覆盖全市的格网进行空间系统采样,生成生态脆弱度空间分布图,将景观格局与生态系统敏感性相结合并利用GIS技术对兰州的生态环境进行综合定量的分析和评价.结果表明:研究区草地的景观类型脆弱度最大,耕地次之,水域最小;相关分析显示,景观类型脆弱度与破碎度和土壤侵蚀敏感性之间存在着显著的正相关关系,能较好反映区域生态环境问题;区域生态环境脆弱性分区的空间分布与客观实际吻合良好.研究结果可为区域生态环境的建设提供科学依据和有益的实践指导.     

三峡库区重庆段不同土壤类型土壤侵蚀景观异质性分析

以三峡库区(重庆)为研究区域,以景观生态学原理为基础,借助GIS技术,重点探讨了研究区不同土壤类型的土壤侵蚀景观异质性.结果表明:(1)紫色土、黄壤、水稻土和石灰(岩)土是研究区的主要土壤类型,在空间上呈差异性分布.棕壤、黄壤和黄棕壤受脆弱的岩溶地理条件影响强烈,斑块形状相对复杂.紫色土更多受人为干扰的影响.(2)微度侵蚀、中度侵蚀、轻度侵蚀景观占有较大的优势.侵蚀等级较高,景观破碎化较严重:粗骨土中强度侵蚀的景观破碎化最强;黄褐土中为剧烈侵蚀;极强度侵蚀在其他各类土壤中均明显破碎,是影响景观破碎化的一个主要因素.(3)景观水平上,粗骨土、石灰(岩)上的土壤侵蚀景观异质性最高,土壤侵蚀景观最为稳定;棕壤、黄褐土上的土壤侵蚀景观异质性最低,土壤侵蚀景观稳定性最低.     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

降雨对地表糙度影响的研究

通过野外模拟降雨实验,研究了降雨对地表糙度的影响规律,经过降雨作用后,随机糙度的地表,变化呈增加趋势,而有向糙度的地表,则呈减小趋势;随着降雨组合因子增加,随机糙度的变化量呈增加的趋势,而有向糙度则呈幂函数递减。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

农膜污染的防治对策

论述了我国残膜污染的原因、现状及残膜给环境和农业带来的危害 ,并针对目前存在的问题提出了治理对策。     

不同基因型大豆氮效率的研究

通过对不同基因型大豆新大豆1号和黑农40的试验研究,结果表明,施氮对新大豆1号的增产作用不明显,但对黑农40有较好的增产作用;花期黑农40和新大豆1号上、中、下层叶片氮含量都随着施氮量的增加而增加,黑农40叶片氮含量与施氮量的相关系数都达到极显著相关,但新大豆1号没有达到显著水平;施氮对新大豆1号的生物固氮抑制程度高于黑农40,使新大豆1号生物固氮降低36. 3% ~85. 2%。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。