基于GIS和RUSLE的甘南州土壤侵蚀时空演变

[目的]探究甘南州草场退化带来的侵蚀问题,可以把握当地水土流失情况,有利于建设青藏高原生态安全屏障。[方法]通过修正的通用土壤流失方程(RUSLE模型)研究2000年、2010年和2019年甘南州土壤侵蚀时空变化,并基于地理探测器模型分析侵蚀的影响因素。[结果]甘南州侵蚀程度较轻,以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,强烈、极强烈、剧烈侵蚀区面积占比虽然较小,但呈现面积扩大、强度增强的趋势。甘南州土壤侵蚀空间差异性较为明显,西部地区土壤侵蚀强度低于东部地区,中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀区域的分布较为相似,呈现出较为明显的聚集状态,卓尼县、迭部县、舟曲县土壤侵蚀强度较高。2000—2019年甘南州87.14%的地区侵蚀等级未发生明显变化,发生转移的区域主要为微度侵蚀和轻度侵蚀,侵蚀等级升高的区域面积高于降低的区域,升高的区域主要分布在玛曲县、碌曲县、夏河县、卓尼县以及迭部县。对甘南州侵蚀空间分异性解释力较强的是土地利用和地形起伏度。退耕还林(草)工程、农牧业活动、城市化推进以及甘南州复杂的地形均对侵蚀有较大的影响,人口密度、坡度、高程、年均降雨量、植被覆盖度与土地利用交互作用时对侵蚀的解释力均呈现明显增强。[结论]甘南州总体侵蚀较轻但局部较强烈且随时间呈现增强的趋势,土地利用变化和地形因素对其影响较大,未来甘南州应重点关注土地利用变化和草场退化问题,做好保护和修复工作,警惕地形复杂的生态风险区的侵蚀恶化风险。     

基于GIS与RUSLE模型的喀斯特地区土壤侵蚀研究——以贵州省为例

[目的]对贵州省土壤侵蚀进行快速定量研究,为土壤侵蚀治理工作和土地利用决策提供科学依据。[方法]在GIS技术的支持下,利用日降雨量、土壤类型、土地利用、DEM,MODIS-NDVI等数据,结合RUSLE模型估算研究区土壤侵蚀量。[结果]研究区的2010年年均土壤侵蚀模数为880.81t/(km~2·a),属轻度侵蚀。大部分区域主要以小于500t/(km~2·a)的微度侵蚀为主,占研究区总面积的59.60%。土壤侵蚀面积(轻度侵蚀以上)达71 164.14km~2,占总面积的40.40%。强度以上土壤侵蚀面积达10 431.60km~2,占总面积的5.91%,主要分布在研究区西北部和东北部,以及北部大楼山、武陵山、东南部苗岭以及西部乌蒙山等地势较高以及中东部乌江,西南部北盘江等河流流域。[结论]林地、耕地和草地以及海拔在600~1 600m之间的区域是今后水土流失防治的重点区域。     

沱江流域土壤侵蚀动态变化及驱动力分析

为了解沱江流域土壤侵蚀的动态演变规律及驱动机制,以沱江流域为研究区,基于GIS和RS技术,运用RUSLE模型测评流域2000—2018年的土壤侵蚀,对其时空动态演变规律进行了探索分析,并结合海拔、坡度、植被覆盖度、地形地貌、土地、降雨、GDP、人口等影响因子,借助地理探测器对其土壤侵蚀进行了定量归因研究。结果表明:(1)沱江流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主,主要分布于低矮的平原和坡耕地地区;2000—2018年,微度侵蚀等级比例随时间在逐渐增大,2018年相比2000年增加了7.03%,剧烈侵蚀等级比例随时间在逐渐减小,2018年相比2000年减小了2.00%。(2)以2010年为分界点,2000—2010年和2010—2018年土壤侵蚀等级微度的变化稳定率都大于75%,两个时间段内土壤侵蚀强度等级降低的范围均大于侵蚀等级升高的范围。(3)地理探测器结果表明,不同影响因子对土壤侵蚀的解释力具有差异性,解释力最强的为坡度,达到48.32%,因子间交互作用均能增强对土壤侵蚀的解释力,坡度与土地利用、坡度与降雨量的交互最为显著,交互作用解释力分别达到61.58%,52.32%,风险探测表明坡度大于...     

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...     

福贡县土壤侵蚀时空变化及其影响因素分析

开展福贡县土壤侵蚀时空动态变化分析,对当地的水土流失防治和国土空间规划具有重要意义。研究基于降雨、土地利用、土壤和植被覆盖度等数据,采用GIS技术和RUSLE模型分析了福贡县2002年、2010年和2018年的土壤侵蚀时空变化和影响因素。结果表明:(1)福贡县土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主; 2002—2010—2018年平均土壤侵蚀模数不断下降,微度侵蚀面积不断增加,福贡县土壤侵蚀状况呈现改善趋势;(2)福贡县土壤侵蚀严重区主要分布在怒江两岸,近16 a福贡县74.73%以上的区域土壤侵蚀强度未发生改变,整体好转,表明退耕还林等工程实施对抑制土壤侵蚀强度有一定效果;(3)土地利用类型是福贡县土壤侵蚀的主要影响因子; 各因子解释力的大小依次为:土地利用类型、植被覆盖度、年均降雨量、海拔、坡度。海拔1 005～1 523 m、坡度>35°、年均降雨量1 482～1 671 mm、植被覆盖度<0.3、土地利用类型为未利用地的区域被识别为高风险侵蚀区。结合福贡县实际,坡耕地应为福贡县土壤侵蚀治理的重点区域。     

基于地理探测器的岷江上游地区土壤侵蚀变化

为掌握岷江上游地区土壤侵蚀动态变化规律和驱动力,以修正的土壤侵蚀模型(RUSLE)为基础,实现该地区2000—2018年侵蚀定量评价,按照国家水力侵蚀分级标准将其分为6个等级,以斜率变化模型完成其动态变化规律的分析,借助地理探测器实现其变化驱动力的探索。结果表明:微度和轻度侵蚀占据全域总面积的70%以上;近20 a内,全域土壤侵蚀整体得到了有效遏制,整体发展态势相对良好;植被覆盖度、降水和高程是驱动土壤侵蚀强度空间分布格局形成和改变的主要因素,特别是植被度的驱动作用最明显;各因子间产生交互关系时,其协同作用均比单因子产生的驱动作用更明显。岷江上游地区土壤侵蚀强度分布格局差异显著,侵蚀总体得到有效遏制,植被覆盖是驱动该地区土壤侵蚀强度空间分布格局变化的主要因素。     

阴山北麓地区土壤侵蚀的时空变化及驱动力

[目的]分析2000—2020年阴山北麓地区土壤侵蚀时空变化及其影响因素,为该区土壤侵蚀治理与国土空间规划提供科学指导。[方法]基于降水、土地利用、土壤和遥感影像等数据,采用GIS技术和RUSLE模型开展研究。[结果](1)2000—2020年阴山北麓地区土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,高等级侵蚀面积不断增加,阴山北麓地区土壤侵蚀状况十分严峻;(2)阴山北麓地区土壤侵蚀严重区主要分布在阴山山脉沿线和内蒙古多伦县大部分地区;(3)土地利用类型是阴山北麓地区土壤侵蚀主要影响因子,各因子解释力大小依次为：土地利用类型>植被覆盖度>降雨>坡度。土地利用类型为耕地,植被覆盖度小于0.3,坡度在15°～20°和降雨量在365～413 mm之间的地区为高风险侵蚀区域。[结论]阴山北麓地区土壤侵蚀程度整体偏高。植被覆盖度低的耕地和草地应为阴山北麓地区土壤侵蚀治理重点区域,应采取植树造林种草,扩大林草覆盖面,改善植被覆盖率,降低地表径流速率,提高下渗能力,来控制土壤侵蚀发生。     

贵州省喀斯特石漠化历史演变过程研究及其意义

针对贵州省喀斯特石漠化历史演变过程研究不足的现状,从人口数量、粮食需求、坡耕地开垦、石漠化发生发展的角度,并结合石漠化发生的地质背景等因素,对其历史时期人地关系、人地矛盾和喀斯特石漠化历史演变过程进行了研究.结果表明,贵州省石漠化发生发展经历了一个长期的、渐进、从量变到质变的过程,人口数量增长是这一过程的关键控制因素;其实质是人口与土地资源之间承载能力的不协调.同时,其演变同生产方式的转变和生产关系的变化是密切联系的;而国家对该区的宏观战略定位也间接影响了贵州省的生态环境质量.严控人口数量和提高人口素质、提高农业生产力、调整产业布局和政策是解决石漠化问题的基本途径,而建立和实行区域间的生态补偿制度对该问题的解决大有裨益.     

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。     

东南丘陵地区土壤侵蚀时空变化及其驱动因素——以湖南省张家界市为例

[目的] 探究东南丘陵地区土壤侵蚀状况和其空间分布,为当地的水土流失和水土保持提供理论依据。[方法] 基于修正版通用流失方程(RUSLE)和地理探测器,选取中国东南丘陵地区的湖南省张家界市为研究区域,探究其土壤侵蚀的时空特征变化,并对土壤侵蚀的驱动力因子进行分析。[结果] ①张家界市2000,2010,2020年平均土壤侵蚀量为1.03×10⁷,2.05×10⁷,6.74×10⁶ t/a,20 a平均土壤侵蚀量呈先增加后减少趋势。②土壤侵蚀以林地侵蚀为主,其他地物类型呈不同程度的侵蚀,其中侵蚀主要集中于8°~35°坡度区域,侵蚀强度随坡度增加而增加。③研究区内土壤侵蚀由植被覆盖度、坡度、土壤属性和高程等共同作用,特别是植被覆盖度的驱动作用最明显,各因子产生交互关系时,以坡度和植被覆盖度交互时影响力最强。[结论] 张家界土壤侵蚀分布具有明显的时空差异,后续需要在保障生态安全的前提下,合理开展水土保持工作。     

喀斯特石漠化皆伐迹地不同微地形和小生境下的土壤侵蚀差异

[目的]探讨喀斯特山区皆伐迹地不同微地形、小生境下土壤侵蚀的差异,为喀斯特皆伐迹地生态修复及防治提供依据。[方法]研究区采用铁栏围成封闭区域,用测钎法以1m×1m的距离布设测钎,对山地不同微地形、小生境的土壤侵蚀进行原位年监测,用箱图比较其土壤侵蚀深度差异,并作显著性分析。[结果]研究区不同微地形、不同小生境在土壤侵蚀程度上差异明显,微地形土壤侵蚀深度总体呈现为:凸形平直形凹形,微地形与土壤侵蚀呈显著相关。小生境土壤侵蚀平均深度表现为:石沟石土面石侧土面石缝,组间小生境与土壤侵蚀无明显相关,但石沟与土面呈现显著相关。[结论]岩溶区山地皆伐迹地应据微地形、小生境不同,实施差异化生态修复及防治工作,凸形微地形和石沟、石土面小生境是防治的关键。     

贵州省喀斯特石漠化与水土流失空间相关分析

喀斯特地区石漠化现象的产生与水土流失之间存在不可分割的关系。为进一步分析石漠化与水土流失之间的关系,以贵州省2010年的水土流失及石漠化解译数据为基础,运用地图代数原理,通过水土流失与石漠化转移矩阵的计算,从而得出不同水土流失等级的石漠化分布以及不同石漠化等级的水土流失分布情况。结果表明:贵州省石漠化主要发生在水土流失轻度侵蚀与中度侵蚀区,其发生率分别为24.31%,24.09%,而水土流失主要发生在轻度石漠化与潜在石漠化区,其发生率分别为35.70%,34.16%;水土流失或石漠化等级的变化并不一定呈现相应等级的石漠化或水土流失等级的变化,石漠化的发生与生态恢复存在滞后性。     

西南喀斯特石漠化与水土流失研究进展

日趋严重的西南喀斯特石漠化问题,已严重威胁该地区的生态环境安全、人民生活和社会经济发展。系统综述了喀斯特石漠化的研究进展,主要针对石漠化概念、石漠化类型界定标准、成因等进行了论述。同时,针对喀斯特地区水土流失的研究动态进行了总结,阐述了石漠化与水土流失的相互关系,重点揭示了当前喀斯特地区地下水土流失研究存在的问题与不足。进而根据当前研究热点和不足进行了展望,提出下阶段的研究重点,即:根据当前工作重心重新制定石漠化类型界定标准,从研究方法和技术上革新,推进喀斯特地下水土流失机理及量化研究,重视喀斯特坡地地下水污染问题,研发科学、有效的地表—地下水土流失防治措施。     

贵州省喀斯特山区不同石漠化等级土壤粒级特征研究

对贵州喀斯特山区不同石漠化等级土壤粒级进行了研究。结果表明,在贵州省喀斯特山区不同石漠化等级土壤垂直断面(A—B—C)<0.001mm黏粒增加;0.01～0.05mm,0.05～0.25mm细砂粒和0.25～1mm粗砂粒减少。随着石漠化程度增强土壤表层(0—20mm)黏粒含量减少,砂粒增加。在贵州省西部地区,<0.005mm的土粒随着石漠化程度的加剧含量减少。不同石漠化等级中<0.005mm土粒与有机质成极显著正相关关系,相关系数为0.95;0.05～1mm土粒与有机质成显著负相关关系,相关系数为0.63。     

喀斯特石漠化区治理措施对土壤质量演变的影响

为进一步探明喀斯特石漠化综合治理区不同治理措施对土壤质量演变的影响,选取3种治理措施:封山育林、人工造林和坡改梯,并以撂荒地为对照,通过长期定点监测,探索了治理措施与时间对土壤理化性质、土壤质量演变的影响特征。结果表明:治理措施和治理时间对土壤理化性质有明显的影响。封山育林、人工造林和坡改梯均能显著改善土壤理化性质,提高土壤肥力质量。随着时间的推移,土壤养分含量和土壤质量指数亦得到显著的改善。封山育林和人工造林对土壤质量的改善效果总体上优于坡改梯。此外,封山育林和人工造林能够明显优化土壤碳氮比例。但是这两种措施中土壤碳磷比(C/P)相对较高,且土壤碳磷比(C/P)随时间的推移逐渐增大,这反映出封山育林和人工造林的土壤面临土壤磷素缺乏的风险。石漠化综合治理措施中封山育林和人工造林对土壤质量的改善效果最佳。但是随着时间的推移,这两种措施可能会因土壤磷素缺乏导致植被恢复效果不佳。石漠化治理是一个漫长的过程,在其过程中需要通过人工干预以实现石漠化治理的可持续发展。     

贵州省石漠化综合治理人工种草对土壤侵蚀的影响

采用野外调查和室内分析相结合的方法,对贵州省盘县哮天龙小流域和晴隆县孟寨小流域坡耕地、人工草地和天然草地3种土地利用方式下土壤理化性质、抗剪强度和崩解速率进行研究,以揭示石漠化综合治理工程草地建设对土壤侵蚀的影响程度.结果表明:(1)在坡耕地上实施人工种草可有效改善土壤容重,调节土壤孔隙度,增加土壤保水能力,0-10 cm,10-20 cm和20-30 cm土壤容重分别降低0.07％,17.83％和15.08％,土壤孔隙度分别增加0.01％,16.06％和13.26％,土壤含水量分别增加43.45％,43.61％和30.46％.(2)坡耕地实施人工种草措施后,土壤有机质含量相对增加77.24％,其中0-10 cm,10-20 cm和20-30 cm土层土壤有机质含量分别增加48.06％,85.58％和107.78％,土壤全氮含量相对增加42.64％,土壤全磷含量相对增加45.24％,土壤全钾含量相对降低43.28％.(3)人工草地和天然草地相对坡耕地表现出良好的土壤抗侵蚀性能,人工草地土壤抗剪强度是坡耕地的2.08倍,天然草地是坡耕地的2.06倍.坡耕地0-10 cm土层土壤表现出较高的崩解速率,随着土层深度的增加而减小.与此相反,人工草地和天然草地0-10 cm土层土壤表现出较低的崩解速率,但随着土层深度的增加崩解速率表现出逐渐增大的趋势.(4)人工草地土壤相对坡耕地具有较小的容重、较高的土壤孔隙度和较强的抗剪强度,土壤整体的抗侵蚀性能强于坡耕地,在坡耕地上实施人工种草,蓄水保土效益非常明显.     

贵州毕节地区不同石漠化程度土壤理化性质特征

为揭示喀斯特地区不同石漠化程度土壤理化性质特征及其影响机制,以贵州毕节石漠化地区土壤为研究对象,在雨季前、中、后对潜在、轻度、中度、强度石漠化程度的土壤进行了为期4年的监测,分析了不同石漠化程度土壤理化性质及其各项指标之间的相关性特征。结果表明:同一石漠化程度下,土壤有机质、全磷、有效磷、全氮和水解氮含量表现为雨季中雨季后雨季前。随着石漠化程度的加深,土壤田间持水量、毛管持水量、毛管孔隙度和总孔隙度升高,全磷、有效磷和有机质含量减少。与潜在石漠化程度相比,轻度、中度和强度石漠化程度的土壤全氮含量分别增加5.6%,20.9%,26.6%,水解氮含量分别增加3.5%,18.3%,36.2%,全钾含量分别增加15.8%,30%,46.3%,速效钾含量分别增加3.9%,11.3%,16.5%。相关性分析结果显示,土壤有机质、全磷、全氮含量、土壤容重、总孔隙度、毛管持水量之间相关性显著(p0.05),其中土壤有机质含量、全氮含量、容重、总孔隙度间相关性极显著(p0.01)。研究结果为石漠化综合治理工作提供理论与科学依据。     

降雨因子对喀斯特石漠化发生发展的影响研究

石漠化的形成有其深刻的自然背景与社会背景,研究石漠化发生发展的驱动机制是喀斯特脆弱生态系统恢复与重建的必要条件。为了定量研究气候要素对石漠化发生发展的影响,综合选取地理要素、气候要素、人口要素、社会经济要素、人地关系要素中对石漠化具有驱动作用的因子。用这些驱动因子与石漠化指数进行相关性分析,并选取显著相关的部分驱动因子进行偏最小二乘回归分析。利用变量投影重要性指标（VIP）来定量衡量各驱动因子对石漠化影响的重要性,从而定位气候要素对石漠化发生发展影响的作用。分析认为石漠化的发生发展主要是由自然地理因子决定的,自然气候要素特别是暴雨为石漠化的发生发展提供了直接的驱动力,并随着雨量级的增加其对石漠化的驱动作用越强。     

岩溶石漠化演替阶段土壤质量退化的预警指标评价

通过分析石漠化演替进程中土壤质量的变化特征，探讨土壤质量变化与石漠化之间的关系。结果表明：在石漠化的演替进程中，土壤有机质、氮、磷、钾、微生物量和腐殖质品质均有不同程度的下降，土壤质量的变化与石漠化的发展阶段具有方向一致性和阶段同步性的特点。运用聚类分析方法对岩溶石漠化进程中各演替阶段的土壤质量指标进行了较为全面的分析，并从中筛选出石漠化进程土壤质量退化的预警性指标。