中尺度流域土地利用变化对土壤侵蚀的影响——以孤山川流域为例

[目的]探究中尺度孤山川流域土地利用/覆盖变化对土壤侵蚀的影响,为认识理解黄河泥沙变化,完善土壤侵蚀模型提供理论支持。[方法]根据TM影像及中国土壤流失方程(CSLE)获取流域土地利用/覆盖数据与表征土壤侵蚀的植被作用因子,通过土地利用变化转移矩阵,重点分析流域土地利用/覆盖变化引起的植被作用因子的变化。[结果]1975—1997年间,孤山川流域植被作用因子随着草地减少,耕地增加和植被覆盖度降低而增大,而在1997—2012年间,流域植被作用因子随着草地增加,耕地减少和植被覆盖度升高而增大。[结论]林地和草地是重要的林草措施,因此增加林草种植面积,对于减少土壤侵蚀具有重要意义。     

内蒙古十大孔兑西柳沟流域土壤侵蚀及水土保持措施调查

[目的]内蒙古十大孔兑地区属黄河中上游多沙粗沙区和生态脆弱区,对该区典型流域西柳沟的土壤侵蚀进行实地调查,分析流域土壤侵蚀特征及成因,为该区水土流失防治提供科学依据。[方法]于2022年9月19—26日和2023年6月21—26日沿X640解柴线(解家营—柴沟堡)和G109京拉线(北京—拉萨)2条公路分别布设15个调查点和14个集水区,对调查点及集水区植被、土壤、土壤侵蚀特征和水土保持措施等进行调查。[结果]流域内草地片蚀较为严重,耕地侵蚀不严重,沟谷内裸地风蚀较为严重。上游黄土高原丘陵区沟蚀严重,且溯源侵蚀、下切侵蚀及沟岸扩张未停止,伴随较为严重的重力侵蚀。中游风沙区以风水复合侵蚀为主,大幅增加了流域的产沙总量。流域内道路建设及边坡开挖等人为扰动进一步加剧了侵蚀风险。径流泥沙含量测定结果验证了流域泥沙的主要来源为上游地区。流域内水土保持措施以植被措施及工程措施为主,虽已起到一定水土保持作用,但由于形式单一而未能发挥理想效果。[结论]西柳沟短历时高强度的降雨特点叠加下层砒砂岩土壤条件共同加剧了该区土壤侵蚀,经济发展压力下的人类活动扰动加剧了生态风险,当地政府亟需持续增加水土保持投入,提...     

试验研究中尺度流域土地利用变化对土壤侵蚀的影响——以孤山川流域为例

[目的]探究中尺度孤山川流域土地利用／覆盖变化对土壤侵蚀的影响,为认识理解黄河泥沙变化,完善土壤侵蚀模型提供理论支持.[方法]根据TM影像及中国土壤流失方程(CSLE)获取流域土地利用／覆盖数据与表征土壤侵蚀的植被作用因子,通过土地利用变化转移矩阵,重点分析流域土地利用／覆盖变化引起的植被作用因子的变化.[结果] 1975-1997年间,孤山川流域植被作用因子随着草地减少,耕地增加和植被覆盖度降低而增大,而在1997-2012年间,流域植被作用因子随着草地增加,耕地减少和植被覆盖度升高而增大.[结论]林地和草地是重要的林草措施,因此增加林草种植面积,对于减少土壤侵蚀具有重要意义.     

十大孔兑流域水土流失分布特征及防治对策

[目的] 通过分析十大孔兑水土流失面积、强度及水土流失动态变化,为流域综合治理提供参考依据。[方法] 基于全国土壤侵蚀遥感调查结果和全国水土流失动态监测成果,对比分析流域水土流失及其分布、动态变化。[结果] 十大孔兑流域植被面积占流域面积的63.97%,以中低覆盖和低覆盖为主,分别占植被覆盖面积的48.85%和36.54%。2021年水土流失面积为4374.98 km²,占流域面积的40.63%;与2020年、1999年和1985年相比,2021年水土流失分别减少46.32,3 664.50,4 958.03 km²,水土流失主要分布在草地、林地、耕地和其他土地4个地类上,占水土流失总面积的96.69%。[结论] 十大孔兑依然是黄河流域水土流失治理的难点地区,高强度侵蚀减少与年度监测成果未考虑沟道侵蚀有关;该区应坚持以“以沙棘种植为主的植被建设,以淤地坝建设为重点的工程布局,以锁边固沙为前提的治沙方针,大力推进拦沙换水试点工程”的流域综合治理策略。     

基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图研究

[目的] 开展水土流失调查,提取和制作必需的数据、图件及相关资料,实现水土流失调查对县域水土保持规划的全面支撑。[方法] 基于黑龙江省齐齐哈尔市拜泉县小流域划分,开展土壤侵蚀严重指数图、土壤侵蚀强度图和水土流失面积比例图的对比分析。[结果] 基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀图具有明显的比较优势：①该图能够综合反映县域水土流失的面积、强度和分布,并定量、精准地落实到水蚀单元——小流域上;②基于该图,能够直接生成规划必需的水土流失重点防治区分布图、水土流失防治格局图和重点项目分布图;③基于该图,结合小流域土壤侵蚀强度图,可为小流域尺度上、治理模式层面的措施典型设计及其配置提供落实到地块的基础数据。[结论] 从开展水土流失调查,划定水土流失重点预防区和重点治理区、全面支撑水土保持规划的全流程角度分析,基于小流域土壤侵蚀严重指数的县域土壤侵蚀制图具有更好的比较优势。     

延河流域水土保持措施减蚀效应分析

 利用延河流域35个雨量站50多年的日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图、水土保持措施调查数据,结合黄土高原的区域特征,运用CSLE,在ArcGIS的支持下分别计算研究区1986、1997和2006年土壤侵蚀量,以1986年的水土保持措施实施情况作为基期水平,模拟1997、2006年在水土保持基期水平情景下的土壤侵蚀量,对比分析水土保持措施变化对土壤侵蚀量的影响。结果表明:以1986年作为基期,新增水土保持措施在1997年减少土壤侵蚀量96万t,在2006年减少土壤侵蚀量628万t;考虑2006年降雨特征不同于研究区多年降雨特征,按照2006年降雨特征计算,则新增水土保持措施在2006年减少土壤侵蚀量140万t。研究结果可为延河流域水土保持效益评价、水土流失治理和生态建设提供参考。     

湖北省水土保持监测站点的空间优化布局

[目的]对湖北省水土保持监测站点空间优化布局进行探究,为该区水土保持监测系统的完善、水土保持科学管理与决策提供支撑。[方法]收集湖北省土壤侵蚀相关资料,利用GIS空间分析功能开展湖北省土壤侵蚀强度分级评价,在此基础上应用尺度理论对监测站点进行空间优化布局,并对优化结果进行分析验证。[结果]经过优化研究,湖北省共需布设86个监测点,其中一级尺度12个监测点,二级尺度26个监测点,三级尺度布设48个监测点。经泰森多边形验证,优化后的站点布设合理,控制突出,层次分明。[结论]湖北省丹江口水库周边山地丘陵水质维护保土区、南阳盆地及大洪山丘陵保土农田防护区和鄂渝山地水源涵养保土区水土流失严重,需要在现有基础上进一步增加水土保持监测站点密度;江汉平原及周边丘陵农田防护人居环境维护区等地区水土流失轻微,可适当减少水土流失监测站点数量。     

黄土高原水土保持工作70年回顾与启示

[目的]总结新中国成立70 a(1949—2019年)黄土高原水土保持工作的经验,为该区生态环境保护和高质量发展提供借鉴。[方法]在长期的野外考察和科学研究基础上,研究了大量有关黄土高原水土保持工作的文献资料。[结果]按照水土保持的主要目标和措施,将过去70 a黄土高原的水土保持工作概括为因害设防阶段(1949—1980)、综合治理阶段(1980—2000)和生态修复阶段(2000以后)。建议新时期的水土保持工作应该重视以下4个方面。①科学理性认识黄土高原水土流失治理现实状况;②坚持努力提高水土流失区社会经济实力和生产水平,改善群众生活条件。③关注大规模水土保持措施和水土流失治理工程的环境效应。④研发应对在治理度较高条件下出现的新问题、新技术。[结论]经过70 a的水土流失治理,黄土高原在植被恢复重建、水土保持基础设施建设、坡面土壤侵蚀控制、减少入黄泥沙等方面取得了举世瞩目的成就。但是必须清醒地看到该区水土资源保护和水土流失防治的任务仍然十分艰巨。水土保持工作必须持之以恒地致力于提高黄土高原水土流失治理和社会经济发展速度与质量,为全面实现黄河流域生态保护和高质量发展国家战略目标作出贡献。     

泰国北部山区土壤侵蚀调查报告

[目的]在泰国北部山区开展实地调查,研究该区土壤侵蚀特征,旨在为泛第三极暖湿区的土壤侵蚀预报和水土流失治理提供依据。[方法]以位于北部山区的清莱府为泰国土壤侵蚀典型区域的代表区域,选取18个调查单元(小流域/矩形区),于2018年11月22—29日调查了该区土壤侵蚀的类型与特征、土地利用类型及其空间分布、植被类型及盖度、耕地状况和作物类型、水土保持措施等。[结果]土壤侵蚀主要发生在道路、田地边坡、坡耕地(尤其是新耕种的坡地)和建设用地边坡,部分林下也可见侵蚀沟发育。未经硬化的土路大多存在不同程度的侵蚀,部分道路形成严重的侵蚀沟。坡耕地的侵蚀在新耕种的田块及其边坡处尤为严重,田块内部主要表现为细沟和浅沟侵蚀,以新近种植的菠萝地最为严重。林下土壤侵蚀主要出现在林下裸露的橡胶纯林内,甚至有浅沟和切沟出现。18个调查单元的平均土壤侵蚀模数介于480.9～3 565.3t/(km~2·a)之间,总体平均为1 767.9t/(km~2·a)。该区域土壤侵蚀模数及其空间变异的主控因素是地形因子。[结论]泰国北部山区虽有大面积的森林覆盖,但采用的水土保持措施相对简单,对开垦坡地的不合理利用引起了严重的人为加速侵蚀,加之该区地形复杂,导致土壤侵蚀严重威胁生态安全和粮食安全。同时,该区的土壤侵蚀基础观测资料缺乏,迫切需要加强土壤侵蚀的基础研究和基础数据的采集,提升对该区域土壤侵蚀过程与机理的认识,注重水土保持措施的综合运用,同时加强土壤培肥、污染防治和土壤保育等措施,保障泰国农业的可持续健康发展。     

黄土高原地区水土保持科学研究的重点领域

针对黄土高原地区生态建设的需求与水土保持科学研究现状,分析了黄土高原水土保持科学研究的成就与发展趋势,提出该区未来需加强土壤侵蚀过程、机制及侵蚀模型、植被恢复的潜力及调控、大尺度土壤侵蚀及水土保持的格局与规律、水土流失及治理的环境效应评价理论与模型、水土流失治理的生态服务功能评价和不同尺度水土保持与生态建设模式研究等重点研究领域。     

水土流失综合治理优先小流域识别的空间尺度效应

[目的]探讨水土流失综合治理优先小流域识别的空间尺度效应,为小流域水土流失综合治理规划与实施提供科学依据。[方法]以重庆市合川区为例,利用小流域水土流失面积比例,不同土地利用类型比例和流域平均坡度计算了综合指标,用以识别5种流域空间尺度[Ⅰ(流域面积范围50～300 km~2),Ⅱ(10～50 km~2),Ⅲ(1～10 km~2),Ⅳ(0.1～1 km~2)和Ⅴ级(0.01～0.1 km~2)]的水土流失综合治理优先小流域。[结果]流域空间尺度对优先小流域的识别有显著影响。基于Ⅳ和Ⅴ级流域确定的优先小流域在空间分布上与基于栅格土壤侵蚀强度图得到的区域水土流失面积空间分布更为吻合。[结论]综合考虑优先小流域的条数,基于Ⅳ级流域得到的优先小流域条数更少,更便于进行水土保持综合治理规划和管理,是识别优先小流域的最优流域尺度。     

基于USLE模型的大小凉山地区土壤侵蚀定量研究

[目的]对四川省凉山地区土壤水力侵蚀状况进行定量研究,为该区水土流失调查提供数据支持。[方法]利用四川省地理国情普查数据,基于对USLE模型的本土化研究成果进行分析和研究。[结果]凉山彝族自治州平均土壤侵蚀模数为1 207.67t/(km2·a),土壤侵蚀面积为15 221km2,占该区土地总面积的25.19%。从空间分布上看其中金沙江沿岸是凉山彝族自治州土壤侵蚀最为严重的地区,其次是安宁河流域和黑水河流域。[结论]凉山州目前水土流失面积较大,水土流失治理的形势依然严峻。     

密云水库上游不同土地利用方式下的土壤侵蚀特征

[目的]为了合理配置北京密云水库水土流失重点治理区的水土保持综合措施。[方法]基于石匣小流域坡面径流小区定位观测资料,分析了不同土地利用方式及水土保持措施的坡面土壤侵蚀特征。[结果](1)5种土地利用方式的土壤侵蚀量差异明显,与裸地相比较,耕地、人工草地、封禁荒草地和林地的减沙率达63.88%~99.63%;(2)梯田比坡耕地措施小区的土壤侵蚀量减少了95.62%,起到了显著的水土保持作用;(3)采用水平条和鱼鳞坑措施林地小区的减沙率分别为83.56%和96.53%,具有十分明显的减蚀作用;(4)与人工草地相比较,封禁荒草地的侵蚀产沙量减少了98.25%,可以有效地控制水土流失。[结论]增加地表植被覆盖,减少人为干扰以及合适地配置梯田、鱼鳞坑和水平条等水土保持工程措施具有良好的水土保持作用。     

岷江上游景观格局与土壤侵蚀变化——以杂古脑流域为例

[目的]探索不同景观格局对流域土壤侵蚀过程的影响及动态变化,为岷江上游的生态保护和恢复工作提供依据。[方法]应用景观生态学理论与通用土壤流失方程(USLE)分析岷江上游杂古脑流域1990年和2015年的景观格局变化与土壤侵蚀变化。[结果]杂谷脑流域景观类型动态主要表现为草地面积由70 125hm~2增加到82 568hm~2,林地和耕地面积少量增加,未利用的其他地类面积减少了12 542hm~2。该区域25a来植被覆盖度显著提高,土壤侵蚀程度显著下降;2015年中度侵蚀强度以上的土壤侵蚀发生面积均出现下降,极强度侵蚀活动的发生面积下降了36 102.69hm~2。[结论]25a间杂古脑流域以草地为主的植被恢复和景观格局变化,有效降低了该区域的土壤侵蚀强度,减少了水土流失。     

卢旺达共和国山地丘陵区土壤侵蚀调查报告

[目的]在卢旺达山地丘陵区开展土壤侵蚀调查,分析该区土壤侵蚀特征及成因,为尼罗河上游山地丘陵区土壤侵蚀预报和水土流失防治提供科学依据。[方法]在卢旺达布设4条调查路线并选择调查点,于2019年10月17—22日对调查点土壤侵蚀特征、成因及水土保持措施等进行了调查。[结果]卢旺达多山地且以农牧业为主,土壤侵蚀主要发生在坡耕地、损毁林地、建设用地等。坡耕地以片蚀和细沟侵蚀为主。损毁林地以片蚀和细沟侵蚀为主,部分出现沟蚀;当裸露地表形成草地或幼林后均较少发生土壤侵蚀。公路边坡、开挖边坡、土路路面及边坡等在降雨及径流的作用下产生沟蚀,部分路段偶有勤侵蚀发生。梯田是该国最主要的水土保持措施,具有较好的生态和经济效益。[结论]卢旺达土壤侵蚀主要以水力侵蚀为主,重力侵蚀次之。不合理的开垦坡地、毁林,加之多山的地形,导致侵蚀较为严重,威胁当地的生态安全及粮食安全。该区缺乏水土流失监测资料,需要重视水土保持基础理论研究,加强水土流失基础数据的监测和采集,同时需要加强其水土保持措施及土地管理工作,保障卢旺达农业的可持续绿色发展。     

北京市密云水库上游坡地水土流失监测系统的建立及应用

以北京市密云水库上游为示范监测区,利用遥感及地理信息系统,通过坡度、土地利用和植被覆盖度专题图形制作、交叉分析和土壤侵蚀强度判别,进行流域自然状况及水土流失面积调查;根据坡地土壤侵蚀区分布及坡地水土保持治理情况布设坡地径流小区,观测各类型区水土流失量及污染物流失量;分析计算全流域的水土流失量、污染物流失量及治理措施的水土保持效益。     

降雨和植被因子对延河流域土壤侵蚀影响的定量评估

[目的] 进一步明确降雨和植被因子在土壤侵蚀过程中的作用,为水土保持措施的制定和生态工程的成效评价提供科学依据。[方法] 基于气候数据、Landsat遥感影像和DEM数据,通过设置“自然状态”、“降雨因子（降雨侵蚀力R）固定—植被因子（植被覆盖管理因子C）变化”和“C固定-R变化”3种情景,利用修正通用土壤侵蚀方程（RUSLE）分析2000—2018年延河流域土壤侵蚀强度时空动态,并定量评估降雨和植被因子对土壤侵蚀的相对贡献。[结果] ①在自然状态和R固定-C变化的情况下,2000—2018年延河流域土壤侵蚀模数均呈现下降的趋势,而在C固定-R变化的情况下,土壤侵蚀模数呈现上升的趋势;②2000—2018年,在自然状态和R固定-C变化的情景中,延河流域强烈、极强烈和剧烈土壤侵蚀的面积均呈现下降的趋势,主要分布在延河的中、下游地区;③在2000—2018年,植被因子有效地抑制了土壤侵蚀强度的增加,其正向贡献率为77.20%,而降雨因子则对控制土壤侵蚀起负作用,贡献率为22.80%。[结论] 植被因子是延河流域土壤侵蚀量下降的主导和控制因子,上游地区土壤侵蚀强度仍较高,未来应加强水土保持措施,合理配置植被资源。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

砚瓦川流域水沙演变特征及其驱动因素分析

为了探究降水变化和水土保持措施对黄土高原地区产流产沙的影响,选择我国水土流失最为严重的区域——甘肃省庆阳市的砚瓦川流域为研究区,对该流域1981—2012年的年降水量、年径流量和年输沙量进行趋势分析及突变检验,分析黄土高原沟壑区水土流失治理背景下流域水沙的演变规律,定量评价降水和水土保持措施对流域水沙变化的贡献程度。结果表明:在1981—2012年期间年降水量和年径流量均没有发生显著变化,而年输沙量呈现显著减少趋势,年径流量和年输沙量的突变时间分别在1996和1997年,具有很好的同步性。与基准期(1981—1996年)相比,变化期(1997—2012年)的年径流量和年输沙量分别减少了17.0%和76.0%,分析径流和输沙历时曲线发现流域丰水期和平水期的径流量逐时段减少,而枯水期径流量却持续增加,输沙量在整个时段则大幅度减少。该流域降水和水土保持措施对年径流减少的贡献率分别为-37.9%和137.9%,而对年输沙量减少的贡献率为-35.0%和135.0%,因此,水土保持措施的实施是该流域年径流量和年输沙量减少的主要原因。其中,植被措施(林地和草地)对径流影响显著,占径流减少总量的61.04%;工程措施(梯田和坝地)对产沙影响显著,占产沙减少总量的102.84%。研究结果表明,黄土高原地区水土流失治理已在区域尺度上表现出一定程度上削洪补枯和减少侵蚀产沙的水文效应特征。同时在水土保持措施建设过程中,合理配置植被措施和工程措施比例,充分发挥各项水土保持措施的优势,是开展适应性流域管理的关键。     

川北紫色土区典型小流域径流特征分析

针对日益加剧的四川紫色土地区水土流失情况,选取四川省南部县鹤鸣观小流域为研究区,对其径流特征进行探讨分析。结果表明,该流域径流季节变化与年际变化都较大,降雨量与径流量、土壤侵蚀模数与径流之间相关性与流域水土保持措施的实施与否关系密切,水保措施起到了很好的减水减沙效果。本研究为该区水资源合理利用与川北紫色土区流域水土流失机理分析以及区域水土保持治理提供了一定的科学依据。