DEM在区域土壤侵蚀中的应用研究

利用研究区地形图制作数字高程模型(DEM)并由DEM派生出坡度、坡向图。通过DEM与坡度、坡向图的叠置分析，以确定徂徕山地形因子与侵蚀类型及侵蚀过程的关系．研究结果表明：徂徕山区域土壤侵蚀方式具有明显的垂直分带性。不同坡向的侵蚀强度有明显差异，同时坡度不同引起的主要土壤侵蚀类型存在差异。     

浅析水土流失情况普查技术与方法

水土流失普查包括土壤普查和侵蚀沟道普查两方面。主要任务是利用土壤侵蚀模型评价不同侵蚀类型的分布、面积和强度,利用遥感影像、数字高程模型等基础资料得到侵蚀沟道位置,通过野外调查和空间分析获取侵蚀沟道面积、数量与分布。     

内蒙古风蚀水蚀交错区土壤侵蚀的空间分布特征

为了研究风蚀水蚀交错区土壤侵蚀的地貌空间分布特征,选取内蒙古十大孔兑之一的东柳沟,利用地理信息系统和遥感技术,将流域土壤侵蚀强度空间分布数据与数字高程模型数据进行叠加,得到土壤侵蚀强度在坡度、坡向、起伏度、粗糙度等地貌因子上的分布特征。结果显示:东柳沟水土流失程度达77.54%,其中水力侵蚀占15.10%,风力侵蚀占62.44%),且风力侵蚀以中度以为主。流域风蚀和水蚀产生的水土流失面积比例最大的坡度、起伏度、地表粗糙度并不是土壤侵蚀综合指数最大值出现的区域。坡度、起伏度、粗糙度与不同等级的水力侵蚀面积比例呈现单峰趋势;而与不同等级的风力侵蚀面积比例具有非常好的一致性且随坡度、起伏度和地表粗糙度的增大而减小。水力侵蚀面积随坡度的增大先增大后减小,峰值集中在3°~6°范围内,而风力侵蚀面积主要集中在6°以下的区域;水力侵蚀主要集中在东北与西南2个坡向,而风力侵蚀在各个坡向变化趋势一致且东北坡向比例最大;风力侵蚀受地表起伏度和粗糙度影响大于水力侵蚀且呈现线性负相关性。该研究可为风蚀水蚀交错区水土保持治理提供理论支持。     

基于ArcGIS的红壤地区DEM生成与应用分析

数字高程模型是地理信息系统进行地形分析的基础数据,利用DEM可以提取地形因子,如坡度、坡向、高程信息、体积、水系、河网密度等.地形起伏度、地表切割深度、地表粗糙度等是反映地表起伏变化和侵蚀程度的指标.本文以浙江省低丘红壤区域为研究对象,在ArcGIS的支持下,利用1:10 000地形图的矢量化等高线对研究区域内DEM的生成进行了探索,实现了研究区域内的地形三维模拟;提取了坡度、坡向、坡长等地形特征因子,利用ArcGIS表面分析模块,结合通用水土流失方程,就地形变化对土壤侵蚀的影响进行了分析,为红壤地区水土流失的综合治理提供支持.     

面向地形类型区分的地表粗糙度算法比较研究

【目的】以地形类型辨识和区分为目的,对比分析不同粗糙度算法的优缺点,为定量描述地形形态、划分地形类型提供新思路。【方法】基于SRTM3高程数据,使用常见的11种地表粗糙度算法(坡度、局地高差、高程均方差、高程均方根偏差、均方根坡度、绝对坡度、坡度标准差、面积比、矢量离差、余弦特征值、二维变异性)提取研究区的地表粗糙度,从空间格局特征和统计分布特征两方面对提取结果进行对比,并利用典型断面和频率曲线分析方法探讨各算法区分研究区地形类型的能力。【结果】坡度、局地高差、高程均方差、高程均方根偏差、均方根坡度和绝对坡度6种算法所得地表粗糙度的空间格局特征与统计分布特征极其相似,且能有效区分研究区的地形类型。坡度标准差、面积比、矢量离差、余弦特征值和二维变异性5种算法难以表达研究区地表粗糙度的宏观变异,不能有效区分研究区的地形类型。【结论】基于高程空间变异的坡度、局地高差、高程均方差、高程均方根偏差、均方根坡度、绝对坡度6种算法是表达地表粗糙程度和区分地形类型的较佳算法。     

模拟降雨条件下坡度对东北黑土区坡面侵蚀过程的影响

利用野外模拟降雨实验,分析了不同坡度(3°,5°,7°,9°,12°,15°)、不同降雨强度(70,100,120mm/h)条件下,黑土坡地产流和产沙特性随坡度和降雨强度的变化规律。研究结果表明:降雨强度小,产流时间长且坡度对产流时间影响小。降雨强度大,产流时间短且坡度对产流时间的影响明显;在坡度较小的条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较小,较大坡度条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较大;在同一降雨强度下随坡度的增加,侵蚀产沙率基本呈现增大的趋势;坡度对侵蚀产沙率的影响程度与降雨强度有一定关系;在12°~15°之间存在本试验条件下的临界坡度,超过临界坡度12°后侵蚀产沙率和总产沙量都大幅度下降。     

基于MUSLE模型的阿什河流域农业非点源污染风险评估

系统评价与分析流域农业非点源污染风险,对其防控治理具有重要的指导作用。本研究以遥感影像数据、数字高程模型(DEM)、土壤图件和相关文本资料为基本信息源,基于遥感和地理信息系统技术,采用修正通用土壤流失方程(MUSLE),结合各乡镇等标污染负荷大小,对阿什河流域农业非点源污染风险进行评估分析。结果表明:1)流域地表潜在侵蚀风险存在明显的空间地域分布规律,东南部地区风险整体偏高,而西北部和中部平原地带多为中等和低侵蚀风险区;乡镇尺度上,小岭乡、玉泉镇、交界镇、红星乡和大岭乡潜在侵蚀最为严重。2)流域山地丘陵区林地面积大,侵蚀风险最高,其平均值为0.037,风险贡献率为61.88%;农业用地风险贡献率仅次于林业用地,达到20.50%;坡度上,微坡36.26%的风险贡献率在所有坡型中最高。3)乡镇侵蚀风险分布与对应非点源污染风险不能完全重叠,位于平原地带的杨树乡和双丰镇侵蚀风险良好,其单位面积污染风险值远高于乡镇平均值,应重度防控,大岭乡、小岭乡和玉泉镇侵蚀风险严重,污染防控等级为适度。     

基于GIS的富屯溪流域土壤侵蚀因子分析

以富屯溪流域为研究对象,运用GIS软件的空间分析功能提取流域的高程、坡度、基础设施缓冲区、居民点缓冲区等水土侵蚀影响因子的数字格式,分别与流域土壤侵蚀图进行叠加分析,比较各侵蚀因子对侵蚀的影响关系.结果显示,高程和坡度与土壤侵蚀程度呈正相关关系;在人为因素的干扰下,土壤侵蚀主要发生在距离居民点1000 m及距离基础设施500m之内.     

典型黑土区小流域土壤侵蚀的地貌分布特征

以哈尔滨市宾县东山沟小流域为研究对象,利用通用土壤流失方程(USLE)模型和地理信息系统(GIS)技术相结合的方法对研究流域土壤侵蚀进行估算,并分析其在坡度、高程、坡向地貌因子的分布特征。研究结果表明:东山沟小流域土壤侵蚀以轻度侵蚀为主,且流域年均土壤侵蚀速率呈现上游最大,中游次之,下游最小的特征;研究流域轻度侵蚀主要分布在坡度为1.5°⁸°的地区,中度侵蚀主要分布在坡度为8°8°的地区,中度侵蚀主要分布在坡度为8°¹5°的地区,强度侵蚀主要分布在坡度大于15°的地区;各坡向土壤侵蚀均以轻Ι型侵蚀为主;16015°的地区,强度侵蚀主要分布在坡度大于15°的地区;各坡向土壤侵蚀均以轻Ι型侵蚀为主;160¹70 m和210170 m和210²20 m高程上主要是微度侵蚀,170220 m高程上主要是微度侵蚀,170¹80、180180、180¹90和190190和190²00 m主要是轻Ι型侵蚀;土壤侵蚀综合指数随着坡度的增大而增大,随着高程的增加,先增大后减少,最大值分布在高程为190200 m主要是轻Ι型侵蚀;土壤侵蚀综合指数随着坡度的增大而增大,随着高程的增加,先增大后减少,最大值分布在高程为190²00 m的地区。     

地表糙度的量测方法及对坡面径流和侵蚀的影响

通过室内试验及野外量测,提出了野外实用可靠的地表糙度量测方法,通过室内对不同糙度下地表径流及侵蚀过程的观测,研究了糙度对坡面径流的水流形态、流速、径流量及侵蚀量的影响规律,从而得出,糙度对侵蚀过程的影响较大,尤以对径流量及侵蚀量影响为甚,是土壤侵蚀预报中一个不容忽视的因子,将其引入有利于提高预报精度。     

侵蚀红壤植被恢复过程中土壤呼吸与土壤性质的关系

土壤性质是影响土壤呼吸的重要因素。研究了植被恢复对红壤侵蚀裸地土壤呼吸的影响,并探讨了土壤呼吸速率与土壤性质的关系。红壤侵蚀裸地土壤呼吸年平均速率仅0.43μmo.lm-.2s-1,恢复为百喜草地、板栗园和马尾松林后土壤呼吸速率增加了3.3-6.1倍,但仍显著低于次生林的土壤呼吸速率。土壤呼吸速率与土壤表层0-20 cm内有机C、全N、有效性N、C/N均有显著的正相关关系,但除C/N外,其相关性均随取样深度增加而下降。而土壤呼吸速率与土壤全P、有效P、全K、速效K没有显著相关关系,与土壤容重和土壤表层团聚体破坏率则呈显著负相关。因此,在红壤严重侵蚀地恢复过程中,土壤性质的恢复尤其是C、N和表层土壤结构是决定土壤呼吸速率大小的重要因素。     

土面处理对魔芋生长及产量的影响

为了探明魔芋无害化高产栽培技术,以本地花魔芋为试材,采取随机区组试验,研究土面覆草及其过火焚烧对魔芋植株生长及球茎产量的影响。结果表明:火烧土面覆草后再覆草处理魔芋的生长量极显著高于其他各处理,其球茎产量达2 138.26kg/667m~2,较仅火烧覆草(1 461.99kg/667m~2)和仅覆草(1 449.39kg/667m~2)分别增产46.26%和47.53%,比不覆草(835.01kg/667m~2)增产156.08%,差异达极显著;且仅火烧覆草和仅覆草的比不覆草的分别增产75.07%和73.38%,差异达极显著。魔芋栽培土面覆草,火烧土面覆草后再覆草可减少农药用量,有利于生产优质和绿色生态的魔芋产品,是魔芋无公害栽培的有效增产措施,可在魔芋早播以及山草资源丰富的地区推广应用。     

黄麻土工布控制红壤坡面侵蚀的研究

采用长期室外径流观测和人工模拟降雨的方法,在第四纪红色粘土母质发育的红壤上进行黄麻土工布保持水土的研究,结果表明：黄麻土工布具有很好的水土保持效果,能推迟初始产流时间,减少径流,防止沟蚀产生,与裸地相比,保水效益高达７５％,保土效益达９９％。黄麻土工布覆盖并结合营造植物,可更提高水土保持的持续效果。     

黔南喀斯特地区不同土地利用方式下大型土壤动物功能类群研究

对黔南喀斯特石灰岩地区不同土地利用方式(农田、草本、灌丛)下的大型土壤动物群落进行研究。结果表明,共捕获大型土壤动物1 556只,分别隶属3门8纲16类;不同土地利用方式下大型土壤动物群落个体数和类群数存在差异;大型土壤动物个体数在垂直分布上表聚现象明显,其中杂食性和捕食性动物个体数的表聚性非常明显;类群数分布稍微不均匀,杂食性和捕食性动物之间相互竞争食物和空间资源,导致土壤动物类群数不完全递减;大型土壤动物在食物网的功能不同,对土壤的贡献也不同。如,一方面蚯蚓提高了土壤通气透水性,一方面则对有机物质进行粉碎,蚂蚁则参与对枯枝落叶的分解和改善土壤的物理性质;蚂蚁可以用来评价土壤生态质量。     

施肥和土壤调理剂对酸性旱地红壤的修复效应

采用连续4年盆栽试验,研究了无机和有机肥及土壤调理剂对强侵蚀红壤的培肥效应。结果表明,施氮磷钾化肥(NPK)、NPK+有机肥(NPKM)、NPK+土壤调理剂1(NPKR1)和NPK+土壤调理剂2(NPKR2)施肥处理与不施肥对照(CK)比较均可提高土壤养分含量,其中,NPKM处理显著提高土壤有机质和碱解氮含量,NPKR2处理显著提高土壤有效磷和速效钾含量。各施肥处理均可提高土壤阳离子交换量(CEC)和有效阳离子交换量(ECEC),以NPKR2和NPKM处理提高土壤ECEC效果最显著。各施肥处理均明显提高土壤酸碱缓冲容量,以NPKR1和NPKR2处理效果最佳。各施肥处理的大豆和油菜生物产量均明显高于CK处理,且NPKM处理的作物生物量极显著高于对照(CK)和其他3种施肥处理,但不同季别的作物产量不稳定。说明施肥与土壤调理剂在短期内难以使退化红壤达到作物高产的理想修复效果。     

不同土地利用方式对城市土壤理化性质及其肥力的影响——以保定市为例

以保定市为例,采集了6种不同土地利用方式下城市表层土壤(0~20 cm),测定其理化性质,并采用修正内梅罗综合指数法对其进行土壤肥力综合评价。结果表明:不同的利用方式对城市土壤的理化性质影响有显著差异,与自然土壤相比,城市土壤普遍存在压实现象,pH值呈中性和微碱性,有机质和速效氮含量偏低,速效磷和速效钾含量较高。土壤肥力由高及低为:农田>林地>交通区>居住区>建筑区>商业区。在城市不同的功能区进行农业生产或城市绿化时,针对土壤质量限制因素,提出了相应的改良措施。     

中山市不同土地利用方式下土壤肥力特性的剖面分布特征

了解不同利用方式下土壤肥力状况,揭示影响土壤肥力的障碍因子,对区域土壤资源管理及合理施肥具有重要意义.调查了中山市不同土地利用类型(水田、菜地、林地)土壤,测定了不同发生层次土壤的颗粒组成、pH值、有机质、氮、磷、钾、阳离子交换量等特性,分析了土壤肥力特性的剖面特征,评价了耕层(表层)土壤肥力状况.结果表明:供试的水田、菜地土壤黏粒、粉粒含量高,林地土壤以砂粒、黏粒为主,土壤颗粒组成与成土母质类别密切相关.菜地、水田土壤耕层呈现酸化特征,具有含硫层的土壤酸性极强.林地土壤CEC最低,水田和菜地土壤CEC较高,人为管理和成土母质类型影响土壤CEC.土壤有机质、氮、磷含量随土层深度的增加而降低,菜地耕层土壤有效磷极为丰富,林地土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量最低.土地利用方式深刻影响耕层(表层)土壤有机质、氮、磷的积累,钾含量主要受成土母质的影响.针对中山市土壤肥力特性,提出了合理管理土壤的建议.     

砖红壤区WEPP模型土壤参数的率定

通过砖红壤坡面室内模拟降雨试验测得径流产沙资料,由径流产沙资料率定土壤参数有效水力传导率、细沟可蚀性参数和土壤临界剪切力.结果表明,有效水力传导率值为16.7 mm/h,细沟可蚀性参数为0.005 s/m,土壤剪切力为4.0 Pa.根据Nash-Sutcliffe有效性进行有效性检验,结果表明砖红壤区土壤参数的率定结果合理,可应用率定的土壤参数进行砖红壤区WEPP模型的模拟.     

3种药用植物单/混播对沙化土壤碳、氮质量分数及酶活性的影响

  目的  探究3种药用植物单/混播对土壤品质的影响。  方法  以金银花Lonicera japonica (LJT)、杭白菊Chrysanthemum morifolium (CMR)、内蒙黄芪Astragalus membranaceus (AMB)为材料,以沙化裸地为对照(ck),在豫北地区连续4 a进行定位试验。分析单/混播种植模式对不同土层(0~40 cm)中有机碳、碱解氮和土壤酶活性的影响,并分析其相关性。  结果  杭白菊/内蒙黄芪(CMR/AMB)和金银花/内蒙黄芪(LJT/AMB)混播模式下土壤有机碳、碱解氮质量分数、土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性均显著高于杭白菊(CMR)和金银花(LJT)单播模式(P＜0.05)。CMR/AMB模式下土壤有机碳质量分数较ck、CMR和AMB分别提高了29.32%、20.16%和10.25%,碱解氮质量分数较ck和CMR分别提高了28.02%和13.24%;LJT/AMB模式下土壤有机碳质量分数较ck、LJT和AMB分别提高了25.46%、18.09%和6.96%,碱解氮质量分数较ck和LJT分别提高了25.56%和11.80%。土壤有机碳、碱解氮和4种土壤酶彼此之间均呈极显著相关(P＜0.01)。从土壤剖面看,不同种植模式下土壤有机碳、碱解氮含量及4种酶活性均呈表聚性特征。  结论  LJT/AMB和CMR/AMB混播模式能通过内蒙黄芪的生物固氮作用提高土壤养分有效性,是适合在当地推广的可持续发展的生态种植模式。图2表3参28      

轮耕对渭北旱塬麦田土壤有机质和全氮含量的影响

【目的】研究由秸秆覆盖免耕、秸秆覆盖深松和秸秆还田翻耕组成的不同保护性轮耕模式对渭北旱塬连作麦田土壤肥力的影响。【方法】2007-2014年在陕西合阳实施夏闲期免耕/深松轮耕（NT/ST）、深松/翻耕轮耕（ST/CT）、翻耕/免耕轮耕（CT/NT）、连续免耕（NT/NT）和连续翻耕（CT/CT） 5种不同耕作模式定位试验,测定并分析2011-2014年小麦收获后不同耕作处理下土壤有机质和全氮变化规律及产量差异。【结果】与连续翻耕相比,连续免耕有利于表层土壤有机质和全氮积累,而免耕、深松和翻耕组成的3种轮耕处理更有利于提高20-40和40-60 cm土层土壤有机质和全氮含量,其中随着耕作年限延长,连续免耕处理下土壤养分逐渐表现出“上层富集,下层贫化”的现象;而免耕/深松轮耕更有利于耕层及耕层以下土壤养分均匀分布。随着轮耕年限增加,各耕作处理0-60 cm土层土壤有机质含量和总量均呈现出整体增加趋势,其中以免耕/深松处理增加趋势比较明显。与2007年相比,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕3种轮耕处理的0-60 cm土层年平均有机质含量增加速率分别为4.53%、3.02%和2.26%,2014年土壤有机质总量分别增加了4.07、2.68和1.65 kg·m^-3。轮耕7年后,免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕轮耕处理较连续翻耕处理0-60 cm土层土壤有机质含量分别显著增加25.3%、15.2%和10.2%,有机质总量分别增加31.57%、21.45%和13.94%,其中免耕/深松处理较连续免耕有机质含量增加9.20%,总量增加3.84%。在2011-2014年期间,与连续翻耕相比,连续免耕和3种轮耕处理0-60 cm土层土壤全氮含量及总量均有不同程度增加。其中2014年免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕轮耕处理较连续翻耕处理0-60 cm土层土壤全氮含量分别增加17.3%、8.0%和6.4%,氮总量分别显著增加了0.21、0.13和0.09 kg·m^-3,其中,免耕/深松处理较连续免耕全氮含量增加了3.02%,总量减少了2.26%。2011-2014年冬小麦平均产量表现为深松/翻耕＞免耕/深松＞连续翻耕＞翻耕/免耕＞连续免耕,其中深松/翻耕和免耕/深松处理冬小麦平均产量接近,分别较连续翻耕处理显著增产10.36%和9.80%,较连续免耕处理显著增产17.84%和17.24%;翻耕/免耕较连续翻耕处理减产1.59%,较连续免耕处理增产5.08%,但差异不显著。不同保护性轮耕措施下,各土层土壤有机质含量与全氮含量间呈显著正相关;0-20 cm土层有机质含量与轮耕年限呈显著线性相关。【结论】3种轮耕模式较连续翻耕有利于提高0-60 cm土壤有机质和全氮总量,且较连续免耕有利于土壤养分含量在耕层及耕层以下土层均匀分布,其中以免耕/深松轮耕处理效果最优,且增产效应较佳,为渭北旱塬连作麦田较适宜的休闲轮耕模式。