基于GIS和RUSLE的高山峡谷区土壤侵蚀研究——以云南省泸水县为例

[目的]研究区域土壤侵蚀,揭示水土流失的空间分异规律,为区域水土保持和生态农业建设提供理论指导依据。[方法]应用GIS和RUSLE模型对云南省泸水县的土壤侵蚀进行研究。RUSLE模型中的因子包括降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度坡长因子、植被覆盖和水土保持措施因子,运用GIS空间分析模块,获取泸水县土壤侵蚀模数空间分布图,根据SL 190-2007的分级标准进行土壤侵蚀强度分级,并分析该区土壤侵蚀强度空间分布格局。[结果](1)从各强度侵蚀面积上看,泸水县2014年土壤侵蚀以微度侵蚀为主,占总面积的86.86%,但从平均土壤侵蚀模数看,土壤侵蚀量为4.24×10~6 t,平均侵蚀模数为1 373.1t/(km~2·a),土壤侵蚀强度属于轻度侵蚀;(2)土壤侵蚀较严重区与未利用地、耕地空间分布基本一致,在坡度25°~50°的范围内,侵蚀面积占总侵蚀面积的75%,并且在该坡度段上的耕地面积占总耕地的63%,剧烈侵蚀集中分布在未利用地上,中度以上剧烈以下强度侵蚀集中分布在该坡度段上的耕地上,说明该坡耕地、未利用地对土壤侵蚀的贡献最大,要加强对未利用地的生态治理。[结论]坡度大,陡坡垦殖和未利用地的不合理利用是该区土壤侵蚀加重的主要原因,坡度在25°以上的地区不适宜耕种,应优化农业产业结构如实施退耕还林还草等措施,才能有效的保持水土。     

基于BP-ANN模型的农村土地生态安全评价及影响因素分析——以重庆市丰都县为例

针对重庆市丰都县土地生态敏感特性和区域实际情况,将土地生态安全评价指标值作为输入,土地生态安全评价得分作为输出,基于多层反向传播人工神经网络（BP-ANN）构建了具有15个隐含层神经元的3层土地生态安全评价模型,通过Matlab R2012b随机选取2013年317个总样本中的200个样本,将其中的70%,30%分别作为网络的训练样本和检验样本用于训练及检验BP-ANN,将剩余117个样本测试网络,再将2014年317个村的相关指标值代入人工神经网络通过模式识别进行评价;在此基础上分析丰都县农村土地生态安全状况的空间分异现象,并使用因子分析法结合多元线性回归分析法研究影响丰都县农村土地生态安全的因素。结果表明:（1） 117个测试样本中相对误差小于5%的样本占98.21%,BP-ANN模型精度良好;（2） 2014年丰都县各村土地生态安全评分为40.47~55.73,平均得分49.19,土地生态安全状况处于中等偏下水平,空间上土地生态安全评分全局Morans’I指数为0.34,空间呈自相关性,县域内西北部的农村土地生态状况较好;（3） 影响丰都县农村土地生态安全的因素按照影响程度大小依次为:植被生物条件、土壤条件、景观多样性、生态建设与发展协调程度、降水条件、水域条件。BP-ANN模型一定程度上克服了传统评价过程中主观因素导致的误差,精确的评价结果对区域土地生态保护提供指导。     

退耕还林工程建设对土壤侵蚀的影响——以安塞县为例

以黄土丘陵区退耕还林典型县——安塞县为研究对象,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,从县域尺度上分析评价了黄土高原区退耕还林前后土壤侵蚀变化。研究结果表明:与退耕前1999年相比较,2010年土壤侵蚀强度在空间上发生明显改变,总体上,土壤侵蚀强度有明显减小的趋势。极强烈侵蚀下降幅度最大(下降13.73%),主要向强烈转移,占10.45%;中度侵蚀由35.92%增加到59.98%,主要由强烈侵蚀转移而来,占27.08%;微度和轻度变化较小。土壤侵蚀既有增强区域也有减弱区域,总体趋势以减弱为主。侵蚀加强区域主要是由中度和强烈向强烈、极强烈和剧烈转移,转移面积较小;发生增强的区域主要是以草地覆盖为主;其次是原耕地,退耕还林后转化为林地和草地,部分地区出现裸露斑块,呈现部分小面积土壤侵蚀加剧。土壤侵蚀减弱区域主要是极强烈、剧烈向中度、强烈等转移;转移面积主要发生区域沟壑区低盖度草地、沟道以及河道边缘裸地。随着退耕还林还草工程的实施,荒山林草覆盖度增加,林草植被对降水进行截留下渗,缓减洪峰流量,减少降雨洪峰对沟道和河道侧冲刷,降低土壤侵蚀强度。安塞县实施退耕还林11年后,土壤侵蚀以强度侵蚀为主(46.47%)转中度侵蚀为主(59.98%),全县平均土壤侵蚀由1998年的9 780t/(km~2·a)转为2010年的5 460t/(km~2·a),每年约减少土壤侵蚀量1 274万t。退耕还林工程建设对于安塞县控制水土流失和改善生态环境有着重要作用。研究结果将对该区域水土流失治理提供参考依据。     

怀来县土地利用/覆被变化及生态系统服务价值时空演变

为了揭示土地利用与生态环境之间的关系,指导区域土地合理利用,以怀来县为研究区,通过对1992年、2002年、2012年的Landsat TM遥感影像数据进行处理,利用土地利用变化强度指数分析怀来县近20年的土地利用类型间的变化强度,构建了生态系统服务价值的动态测算模型,引入动态度与相对变化率指数,对县域内近20年各地类以及各乡镇的生态系统服务价值的变化进行时空分异特征进行分析。结果表明:近20年怀来县土地利用整体呈现"三增两减"的趋势,即园地、林地、建设用地面积增长,分别增长了19.98%,5.66%,90.76%;水域、耕地面积减少,分别减少68.90%,23.27%。建设用地、耕地在近20年生态系统服务价值变化最大,即变化最剧烈,林地、园地变化相对较小;北部山地丘陵区与南部低山丘陵区的生态系统服务价值变化率较高,中部平原区变化率较小。     

苍南沿浦湾滩涂重金属污染现状评价

以温州苍南县沿浦湾滩涂土壤中的重金属含量为指标,采用环境污染指数、地累积指数和潜在生态危害指数综合评价重金属的含量水平及对生态环境的潜在影响。结果表明:沿浦湾滩涂土壤中重金属含量较低,均符合土壤环境质量二级标准。除了元素砷和汞,铜、铅、铬、锌、镉5种重金属的含量均为高潮带和中潮带高于低潮带。潜在生态危害系数和地累积指数的顺序均为砷(As)铜(Cu)铅(Pb)铬(Cr)锌(Zn)汞(Hg)镉(Cd);不同重金属的地累积指数的污染等级顺序为砷(As)铜(Cu)铅(Pb)=铬(Cr)=锌(Zn)=汞(Hg)=镉(Cd),砷(As)是主要生态风险因子;总的潜在生态风险指数为中潮带低潮带高潮带。综合三种评价方法,除砷在地累积指数评价中等级为无污染到中级污染,其余重金属现状评价结果均为轻微或低污染。     

武功县耕地质量空间变异分析

为了弄清楚武功县耕地质量空间变异规律,应用地统计学方法,分别针对武功县耕地自然质量等指数、利用等指数和经济等指数各选取1000个分等单元样点,在保证样点为正态分布的前提下,应用GS+9.0软件进行对武功县耕地自然质量等指数、利用等指数和经济等指数的空间变异进行定量分析。结果表明:武功县耕地质量的空间变异是以结构性因素引起的为主,自然质量的空间变异在3270 m以内,利用质量的空间变异在11310 m以内,而经济质量的空间变异在14970 m以内。自然质量以南北方向和西北东南方向变异大,而东西方向变异小。利用质量和经济质量则以南北方向和西南东北方向变异大,东西方向变异最小。地统计学方法是定量研究耕地质量空间变异的有效方法,利用地统计学方法对耕地质量空间变异研究有利于认识耕地质量空间分异规律,也有利于有效选择耕地质量监测样点。     

福建省永定县的水土流失动态变化

[目的]研究永定县近10a来水土流失动态变化,为该区后期进行水土流失的治理提供科学依据。[方法]应用2000,2010年的Landsat TM影像数据,结合1∶10 000数字地形图对永定县的水土流失进行了动态监测研究。[结果]永定县水土流失分布主要集中于东北部、东南部两大区域;水土流失强度主要以轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀为主,极强烈、剧烈侵蚀只在区域内呈点状、少量分布;水土流失主要集中分布在300~800m的低山丘陵地带;近10a来,永定县水土流失呈现面积减小、侵蚀强度下降的趋势。[结论]永定县水土流失范围较广,强度较大,治理时间长,因此近10a来的水土流失的动态变化在南方红壤区具有较强的代表性;目前该区水土流失严重的区域也是开发建设项目和人口活动密集的区域,因此应该加强对开发建设项目水土保持的监测和治理,减少人类活动对水土流失的影响。     

基于GIS的东北黑土区土壤侵蚀模数计算

为了监测及评估我国东北黑土区土壤侵蚀现状,在地理信息系统技术的支持下,应用CSLE模型,结合0.5 m分辨率的World View遥感影像,定量估算黑龙江省克山县古城小流域的土壤侵蚀量。结果表明:1)研究区的土壤侵蚀强度为轻度侵蚀,侵蚀区主要集中在该区的西北、东北和中南部地区;2)当坡度<20°时,土壤侵蚀程度较低,当坡度>20°时,土壤侵蚀较严重,此外坡度还能通过影响耕作措施的方式对土壤侵蚀强度产生间接作用,而水土保持措施因子和生物措施因子同样对土壤侵蚀区的分布范围及强度影响较大。研究结果对我国东北地区防治水土流失、减少河流泥沙、改善和恢复黑土肥力具有重要意义。     

基于SWOT分析模型的农村居民点整理分区研究

农村居民点整理是农村土地整理的重要内容,也是统筹城乡发展和缓解人地矛盾的重要途径。文章以湖北省郧县为例,引入SWOT战略分析模型,形成农村居民点整理分区矩阵,并深入分析农村居民点整理的优势、劣势、机遇和威胁,基于以上4个方面构建农村居民点整理分区评价指标体系,最后根据各乡镇的农村居民点整理分区四边形重心分布来确定农村居民点整理分区和整理策略。结果表明:Ⅰ级整理区应注重城乡一体化,加快城乡统筹发展;Ⅱ级整理区应积极筹措整理资金,注重中心村规划与建设;Ⅲ级整理区应重点对农村居民点内部结构进行优化,提高土地利用率;Ⅳ级整理区不宜进行大规模整理,只需有步骤地对闲散土地进行整理。该研究为农村居民点整理规划以及整理项目的实施提供了一定科学依据。     

退耕还林对皖西金寨县森林景观格局演变的影响

以1986,1996,2011年的TM影像为数据源,利用基于GIS和遥感技术的景观指数分析法研究皖西退耕还林重点地区--金寨县的森林景观格局演变特征及其内在驱动机制。结果表明,25 a间,金寨县林地面积持续增加,耕地面积不断减少,其他景观类型面积的增减幅度不同。1986-1996年,斑块密度、分形维数、香农均匀度等指标发生负向变化,景观异质性速度加快,景观格局复杂化和破碎化形势严峻;1996-2011年,退耕还林工程实施后,各项指标发生正向变化,景观格局破碎化形势得到有效遏制,景观格局向规则化和均衡化转变,景观结构明显优化。自然地理环境和退耕还林工程的实施是该县森林景观格局演变特征形成的主要驱动力。