祁连山南坡土壤侵蚀时空变化及迁移特征分析

土壤侵蚀是威胁人类生态环境及社会经济的重要因子。为实现土地资源更加有效的保护与治理,基于RUSLE模型和GIS/RS空间信息技术,分析和讨论了祁连山南坡2000—2019年土壤侵蚀时空变化及土壤侵蚀重心迁移特征。结果表明:祁连山南坡土壤侵蚀模数在空间变化上整体呈现出由西北向东南递减的趋势,土壤侵蚀模数平均值由2000年的1 966.63 t/(km²·a)增加至2005年的3 228.51 t/(km²·a),最后下降至2019年的2 299.06 t/(km²·a); 草地土壤侵蚀量最大,为2.65×10⁷～4.25×10⁷ t/a,虽侵蚀较为严重,但土壤侵蚀重心并未发生较大的迁移,五县中祁连县土壤侵蚀最为严重且重心迁移距离最大,侵蚀量为3.01×10⁷～4.83×10⁷ t/a,共迁移351.89 m,迁移速率为17.59 m/a,说明祁连县土壤侵蚀不稳定,土壤低级侵蚀更容易向高级侵蚀转化; 土地利用类型中冰川迁移最大为367.78 m,迁移速率为18.39 m/a。综合得出,对于土壤侵蚀较轻且重心迁移不大的区域可以采取定点治理,对于祁连县应长时间监测,全力推进祁连县水土保持综合治理工程,缓解水土流失; 相较于其他生态系统,对于草地与林地应加强治理。     

河北省山区土壤侵蚀动态变化趋势研究

对比分析两次土壤侵蚀遥感调查结果显示:河北省山区极强度和强度土壤侵蚀得到了有效遏止,极强度侵蚀面积减少了818.22 km²,强度侵蚀面积减少了4 293.38 km²;中度和轻度土壤侵蚀面积呈增加趋势,中度土壤侵蚀面积增加3 314.86 km²,轻度土壤侵蚀面积增加6 153.9 km²;河北省山区土壤侵蚀总面积增加,轻度以上的土壤侵蚀面积增加4 357.16 km²。张家口市土壤侵蚀变化比较明显,极强度和强度土壤侵蚀面积明显减少,减少了3 646.46 km²,而中度和轻度侵蚀面积大幅度增加,增加了9 599.69 km²,轻度以上的土壤侵蚀面积增加了5 953.23 km²。     

辽西北地区防风固沙辐射效应空间差异研究

为提高风域生态系统上风向与下风向区生态服务功能的协调与修复能力,基于修正风蚀方程(RWEQ)与GIS技术,并结合辽西北风域生态系统的风向、风速与土壤尘粒组成,评估分析了辽西北地区二期治沙工程后防风固沙功能的辐射效应。结果表明:受到气候、植被盖度、土壤类型、人类活动等诸多因素的影响,辽西北生态系统防风固沙功能具有空间地域差异性,整体呈现南北较强、中部较弱的空间分布格局。研究区防风固沙量为3.754×10⁷ t,防风固沙能力为824.35 t/km²,产生辐射效应影响到的最远距离为1 250 km,辐射区总面积37.26 km²,是研究区自身面积的8.18倍。减少下风向区域的风沙量为1.877×10⁷ t,其中延边朝鲜族自治州享受到的辐射效应最大,减少沙尘量为2.03×10⁶ t,占总效应的10.82%; 伊春市享受的辐射效应最小,沙尘量减少1.1×10³ t,占总效应的0.005%。总而言之,辽西北地区防风固沙功能空间分布差异性明显,风域生态系统防风固沙功能具有很强的辐射效应。     

基于多源地空耦合数据的青藏高原冻融侵蚀强度评价

[目的]分析和探讨青藏高原冻融侵蚀成因及其空间分布格局,为研究区水土保持研究和生态环境保护提供数据支撑和决策参考。[方法]引入冻融侵蚀动力因子(冻融期降雨侵蚀力和冻融期风场强度)和冻融期降水量(表征冻融期土壤相变水量)构建冻融侵蚀评价模型,进而对青藏高原冻融侵蚀状况开展了定量评价和空间格局分析。[结果]构建的冻融侵蚀评价模型在青藏高原地区具有较高的适用性,总体评价精度为92%;青藏高原冻融侵蚀面积分布广泛,占总面积的63.68%,而非冻融侵蚀区则主要分布于柴达木盆地、雅鲁藏布江流域下游以及横断山区;冻融侵蚀强度随着坡度的上升而增加,15°~24°和≥24°坡度带上冻融侵蚀剧烈,而≤3°坡度带冻融侵蚀强度相对较小;不同植被类型区的冻融侵蚀强度空间分布格局差异显著,其中草甸的冻融侵蚀强度最小。[结论]青藏高原冻融侵蚀状况总体上属于中度侵蚀,其空间分布格局受地形、植被类型和气候影响显著。     

环鄱阳湖城市群生态保护重要性评价及其空间格局

[目的]分析环鄱阳湖城市群生态保护重要区域的空间变化特征和空间聚集特征,为区域划定“三区三线”、合理规划国土空间提供基础依据,为促进大湖流域地区经济高质量发展和生态保护之间的协同发展提供理论参考。[方法]以环鄱阳湖城市群为例,2000,2010,2020年土地利用数据为基础,借助InVEST模型、修正的通用土壤流失方程(RUSLE)和GIS空间分析方法,选取水源涵养、土壤保持、生物多样性和水质净化等生态服务类型以及水土流失敏感性和水环境敏感性识别研究区生态保护重要区域,分析其空间变化特征。[结果](1)2000,2010,2020年,研究区生态保护重要区域面积分别为6.34×10⁴,6.35×10⁴,6.28×10⁴ km²,地类以林地和水域为主,呈现“两边高,中间低”分布特征;(2)在2 km×2 km格网尺度下,环鄱阳湖城市群生态保护重要性在空间上显著聚集,高高聚集区主要分布在东西部山区等人为活动较少、生态保护良好的区域;低低聚集区主要分布在环鄱阳湖平原区,该区人类活动密集,经济发展的同时生态系...     

高原鼠兔干扰与高寒草甸退化的时空耦合关系

[目的]高原鼠兔是青藏高原高寒草甸生态系统的关键物种。分析鼠兔活动与草甸退化之间的耦合关系,为进一步完善高原鼠兔干扰强度观测体系,提供更加全面、科学的鼠兔活动调查数据。[方法]本研究利用无人机对地观测与深度学习构建了一种鼠兔干扰强度观测与分级方法,并利用景观指数和耦合度模型开展了时空变化分析。[结果](1)ResNet-101残差网络模型提取鼠丘秃斑的精度可达92.7%。2019年研究区鼠兔干扰微度和轻度面积占总面积的82.0%,2021年中度及以上干扰强度占62.5%。2019—2021年鼠兔干扰明显、显著和极度增强的面积占43.0%。(2)2019,2021年高寒草甸植被均以中度退化为主,2019—2021年中度退化转变为重度退化的面积占30.2%,植被覆盖度出现显著降低的面积占7.7%。(3)研究区景观以单一方向变化为秃斑,景观类型向更加聚集、规则、单一化的方向转变,秃斑景观的优势度显著上升。(4)2019—2021年研究区大部分区域的耦合度增加,鼠兔干扰与高寒草甸间的相互作用增强。[结论]研究区高原鼠兔干扰强度显著变大,植被覆盖度降低,景观逐步向秃斑类型转变,高寒草甸在高原鼠兔...     

基于SWAT模型的清水河流域年径流侵蚀功率空间分布

为了从能量学的角度解释流域水力侵蚀的空间分布情况,选取可以更好表示流域下垫面条件、降雨及其产生的径流对水力侵蚀综合作用的径流侵蚀功率,以宁夏回族自治区水土流失严重的清水河流域为研究对象,基于SWAT模型模拟研究了清水河流域年径流侵蚀功率的空间分布特征及其空间尺度效应。结果表明:(1)清水河流域多年平均径流侵蚀功率在流域内呈现“支流大,干流小; 东部大,西部小”的空间分布规律;(2)当子流域出口断面控制面积小于4 000 km²时,子流域多年平均径流侵蚀功率与子流域出口断面集水面积间呈显著的幂函数关系; 当子流域出口断面集水面积大于4 000 km²时,子流域多年平均径流侵蚀功率稳定在1.56×10^-5 m⁴/(s·km²)左右;(3)优先选择处于清水河上中游区域且出口断面集水面积小于84.85 km²的小流域进行生态治理,可取得良好的水土流失治理效果。因此径流侵蚀功率具有一定空间分布规律且与流域集水面积间具有显著相关关系,掌握这一规律和相关关系可为流域生态治理提供理论支持。     

基于MODIS和Landsat数据的湟水河流域土壤侵蚀时空变化研究

[目的]明确湟水河流域土壤侵蚀时空分布与变化特征,为黄河上游地区的水土保持与防治工作提供数据基础与决策依据。[方法]基于湟水河流域2000年和2018年的MODIS,Landsat,降雨、人口密度、经济等数据,利用低空无人机遥感、RUSLE模型和地统计等方法,开展湟水河流域土壤侵蚀模型计算、验证与时空变化分析。[结果](1)2000年湟水河流域土壤侵蚀模数均值为477.81 t/(km²·a),微度侵蚀面积比例为72.06%,中度、强烈和剧烈侵蚀面积比例合计为3.46%,轻度、中度侵蚀主要分布在北部祁连山、中部达坂山及南部拉脊山海拔较高、植被覆盖少的山地、荒地;(2)2018年湟水河流域土壤侵蚀模数均值为1 625.30 t/(km²·a),微度侵蚀面积比例为55.38%,中度、强烈和剧烈侵蚀面积比例合计为21.26%。中度侵蚀主要分布在研究区东南部城镇居民聚集地带与河流滩地;强烈侵蚀和极强烈侵蚀零散分布于祁连山、达坂山等高山、秃岭裸地区域;(3)2000—2018年,微度侵蚀面积比例减少16.68%,中度侵蚀面积比例增加8.15%,强烈侵蚀...     

风化花岗岩强度侵蚀区土壤侵蚀治理探讨——伏岭试验区土壤侵蚀治理评析

对1985～1991年间伏岭试区综合治理的成效进行了总结。林地面积由690hm²增加到1444hm²,植被覆盖度由43% 提高到80.5%,中度侵蚀面积由18km²减少到2.3km²,并且提高了土壤水分和养分的保蓄和累积能力,取得了显着的经济和社会效益。     

基于地形梯度的典型退耕区土壤侵蚀时空分异特征研究

[目的]研究典型退耕区退耕前后地形分异条件下的土壤侵蚀时空动态变化特征,为巩固退耕还林(草)成果提供科学支撑。[方法]采用RUSLE模型定量分析了延安市1989—2019年土壤侵蚀强度时空演变特征,结合地形因子探究了土壤侵蚀在各高程、坡度上的分异规律,通过LMDI模型了解影响土壤侵蚀模数变化的降雨因子、植被因子与水土保持因子,并分析了其贡献值,利用CA-Markov模型预测了延安市2029年土壤侵蚀状况。[结果]1989年、1999年、2009年、2019年延安市平均土壤侵蚀模数分别为12 554.80 t/(km²·a),8 237.17 t/(km²·a),5 936.57 t/(km²·a),4 473.02 t/(km²·a),侵蚀类型整体以微度侵蚀为主,在空间上呈现北高南低的分异特征;侵蚀强度总体随高程的升高而降低,但在五级高程上侵蚀加剧;侵蚀强度与坡度存在一致性,坡度增加,侵蚀加剧;近年来,植被因子和水土保持因子对土壤侵蚀的抑制作用增加;2029年延安市土壤侵蚀状况总体好转。[结论]延安...     

青藏高原土地退化类型及其退化程度评价

以基于县域为单位划分青藏高原的29个亚区为研究对象,通过计算土地退化度以及综合土地退化度,分析沙漠化、草地退化、土壤侵蚀、盐渍化和冻融5种退化类型及其综合土地退化程度在空间的分布特征。结果表明:冷湖亚区和祁连山北麓的沙漠化程度最严重;藏北高原东部亚区和甘南高原区的草地退化程度最严重;泽库沙区、平安亚区和湟源-湟中亚区的土壤侵蚀程度最严重;格尔木亚区和冷湖亚区盐渍化程度最严重;阿里高原北部亚区、藏北高原西部亚区和阿里高原南部亚区的冻融荒漠化最严重;土地综合退化程度最严重的区域是冷湖亚区、甘南高原和祁连山北麓区。     

基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价

[目的]探究土地类型变化背景下土壤侵蚀和生态承载力的时空演变及相关关系,对提高生态承载力水平、优化土地利用结构和水土保持措施配置具有重要意义。[方法]以江西省宁都县为研究区域,基于自然资源和社会经济数据,运用InVEST模型与空间主成分方法,分析了土壤侵蚀变化对生态承载力的影响。[结果](1)宁都县主要土地利用类型为林地、耕地和草地,9年来土壤侵蚀程度2010年>2015年>2018年,分别为597.42,591.29,583.51 t/(km²·a),侵蚀类型以微度为主,在中部、西北部和东南部等地区,建设用地和耕地土壤侵蚀程度严重。(2)宁都县生态承载力西南低、东北高,9年来生态承载力整体上略有好转;三期土壤侵蚀程度严重的区域,生态承载力水平低。(3) 2010—2018年,宁都县开展规模化整地,使林地、荒地(未利用地)转为园地、耕地,增加了土地覆被度,加之降雨量减小,径流冲刷减弱,侵蚀模数大幅降低,分别减少了178.19,876.32,2 205.07 t/(km²·a),其他土地利用类型侵蚀模数变化较小,总体来看土壤侵蚀模数...     

澜沧江中下游流域土壤侵蚀时空演变特征

为了探究土壤侵蚀演变机制,以澜沧江中下游流域为研究区域,利用改进的土壤流失方程(RUSLE)模型,开展流域内土壤侵蚀时空演变特征研究,引入随机森林算法探讨了流域内土壤侵蚀因子的相对重要程度。结果表明:澜沧江中下游流域2005—2015年土壤侵蚀量为0～1.89万t/(km²·a),平均土壤侵蚀模数为0.252万t/(km²·a),中下游子流域平均土壤侵蚀模数处于较低风险以上和中风险侵蚀以下级别。自2005年以后,澜沧江中下游流域土壤侵蚀空间分布特征呈现中度侵蚀风险区域扩张,高度和低度侵蚀风险收缩的趋势。随机森林算法结果发现植被覆盖管理因子和地形因子是影响澜沧江中下游流域土壤侵蚀的主要因素,土壤可蚀性因子、降雨侵蚀因子和水土保持措施因子的相对重要程度偏低,均未超过20%。可见,土壤侵蚀的时空异质性主要是由于植被覆盖和地形影响改变了局部气候而导致的。     

鄂西北山丘区水土流失时空格局及影响因子定量评价

[目的]揭示十堰市水土流失时空格局及影响因子,可对该区域水土保持及丹江口水库水质保护工作提供科学依据。[方法]基于2005—2020年十堰市水土流失动态监测数据及监测站点长时序观测数据,探究十堰市水土流失时空变化特征,并借鉴RUSLE模型定量评价其主要影响因子。[结果]十堰市水土流失在2005—2011年处于遏制阶段、2012—2020年处于相对稳定阶段;2020年十堰市中部地区水土流失呈现面积小、强度高的特点,南部三区呈现面积广、强度低的特点,而北部地区呈现面积广、强度高的特点。对于不同土地利用类型的径流小区,裸地小区平均土壤侵蚀模数最高[2 320 t/(km²·a)],随后依次为耕地、经济林和草地小区;3个坡度等级(0°～10°,10°～20°,20°～30°)小区平均土壤侵蚀模数分别为[616.73,1 226.65,2 080.26 t/(km²·a)],表明坡度超过10°后水土流失严重加剧;与天然植被覆盖小区相比,紫穗槐植物篱和土坎梯田小区的水土流失明显减弱,且紫穗槐植物篱的水土保持效果更优;不同土地利用类型小区的土壤侵蚀模数与坡...     

县域尺度风力侵蚀栅格计算结果落地研究

[目的]探讨基于栅格侵蚀数据确定风力侵蚀地块的状况,为县域尺度侵蚀计算和水土流失栅格计算结果落地等工作提供参考。[方法]以黄泛平原风沙区河南省兰考县为例,基于耕地风力侵蚀模型,采用栅格计算和软件判断方法,结合野外验证,探讨县域尺度风力侵蚀栅格计算结果落实到地块的状况。[结果](1)栅格计算的兰考县耕地风力侵蚀面积为125.91 km²,涉及1 259 128个栅格,侵蚀模数集中分布在200～400 t/(km²·a)。(2)软件判断法统计的耕地风力侵蚀面积为125.08 km²,涉及2 284个地块,侵蚀模数集中在200～400 t/(km²·a);超过50%流失比例的地块占风力侵蚀地块总数的96%,100%流失比例的地块面积分布在0.000 04～0.6 km²。(3)在面积相对误差上,软件判断法与栅格计算法相对误差为0.66%,城关镇最大,达136.50%,张君墓镇最小,为0.56%;在空间分布上,软件判断法比栅格计算法聚集度指数高、离散程度低,空间分布集中、连续性强。(4...     

基于RS和GIS的甘肃省冻融侵蚀敏感性评价

作为三大侵蚀类型之一的冻融侵蚀在高原地区作用明显,在破坏土壤性质威胁工程安全的同时,阻碍着区域经济社会的发展,但由于起步较晚相关研究很少。为了充实对冻融侵蚀强度与分布规律的研究,以甘肃省为研究对象,选取气温年较差（℃）、冻结期平均最低温度（℃）、解冻期平均降雨量（mm）、坡度、植被覆盖度（%）和年降水量（mm）作为冻融侵蚀影响因子分级评价指标,在RS和GIS技术支持下,采用综合评价指数与相对分级评价的方法,对研究区内的冻融侵蚀进行了侵蚀强度分级评价,同时利用多年实测气象数据对气温年较差进行多元线性回归分析,得出了更适用于甘肃地区的经验回归方程,并在此基础上完成了对甘肃地区冻融侵蚀区边界的界定和冻融侵蚀强度分布图,加深了对甘肃地区冻融侵蚀现状的认识。结果表明:甘肃地区冻融侵蚀敏感区主要集中在北部东南方向和南部的西南角,分别分布在酒泉东南部、嘉峪关、张掖西南部和甘南西部地区,全省冻融侵蚀面积为3.88万km²,占全省总面积的8.6%,省内冻融侵蚀下界海拔3 300～4 400 m,冻融侵蚀强度总体上从西南向东北逐步减弱。     

湖北省坡耕地现状分析及宜耕性评价

坡耕地是耕地资源的重要组成部分,也是土壤侵蚀的策源地和水土保持的重点区域。为探究湖北省坡耕地资源现状及其宜耕性,利用GIS技术,构建了湖北省坡耕地的坡度、土壤侵蚀、土壤剖面构型和理化特性等数据库,筛选耕地坡度、土层厚度、土壤质地、土壤pH值和土壤侵蚀程度5个代表性指标,采用“限制因子法”对湖北省全域坡耕地进行了宜耕性评价。结果表明：湖北省坡耕地总面积为9 438.64 km²,占总耕地面积的18.87%,不宜耕坡耕地总面积为2 178.36 km²,占现有坡耕地面积的23.08%;砾石含量和坡度过高是造成坡耕地不宜耕的主要因素,其中砾石含量>15%的坡耕地总面积为1 205.72 km²,坡度≥25°的坡耕地总面积为1 097.32 km²;其次不宜耕主导因素是土壤过酸,pH值≤4.5造成坡耕地不宜耕的面积为669.60 km²,土壤侵蚀严重(极强烈以上侵蚀强度)和土层浅薄(土层厚度<30 cm)造成的不宜耕坡耕地面积分别为336.48 km²...     

2018-2019年河南省兰考县土地利用变化对耕地风蚀的影响

[目的]探索淮河流域黄泛平原风沙预防区耕地风蚀现状、年度动态及其变化原因,为区域风蚀研究与治理提供科学依据.[方法]选取河南省兰考县为研究对象,通过高分辨率遥感影像解译2018,2019年土地利用信息,采用耕地风蚀模型计算风蚀模数,分析土地利用年度变化对耕地风蚀的影响.[结果]①2018-2019年,兰考县土地利用以水...