基于GIS和RUSLE的三峡库区小流域土壤侵蚀量估算研究

本研究以三峡库区菱角塘小流域为研究对象,在GIS技术的支持下,通过遥感技术和野外调查进行信息采集,对修正的通用土壤流失方程(RUSLE)各因子进行量化分析,从而对三峡库区菱角塘小流域土壤侵蚀量进行定量评价,并对土壤侵蚀强度进行分级;在此基础上分析不同坡度和土地利用类型的土壤侵蚀空间分布特征。结果表明,菱角塘小流域年土壤侵蚀量为208.32t/a,土壤侵蚀模数为1 987.75t/(km2·a),属于轻度侵蚀。28.62%的区域为中度、强度或极强度侵蚀,但是其侵蚀量却占总侵蚀量的82.36%,是预防和加强水土流失治理的重点区域。土壤侵蚀主要发生在坡度为15°~35°的区域,其中15°~25°的坡度土壤侵蚀属于中度侵蚀;坡耕地侵蚀最为严重,15°~25°的坡耕地侵蚀量占总侵蚀量的57.15%,表明坡耕地是该小流域水土流失的主要策源地。同时用137 Cs核素示踪技术测定的坡耕地和林地土壤侵蚀模数证实了RUSLE模型具有较高的准确性和可靠性,该模型在库区地块尺度具有一定的推广价值。     

江西九连山区常绿阔叶林林冠截留量的估算

为了研究常绿阔叶林小流域的水分平衡,我们在江西九连山区进行了３ａ林外雨量、林内雨量和树干流量的观测,并据此进行了年林冠截留量的估算。观测结果表明,林冠截留率由一次降雨量为０．４～１ｍｍ的７８．１％逐步降低到一次降雨量为６０ｍｍ的３．４％～３．６％。一次降雨量大于６０ｍｍ时,林冠截留率基本稳定在这一百分数。１９８８、１９８９和１９９０年３ａ的年降水量在１７１８．５～２１１６．５ｍｍ之间。估算结果表明,年林冠截留量在３００～３４０ｍｍ之间,约为年降水量的１６％～１７．５％。     

基于GIS和USLE的朱溪河小流域土壤侵蚀量估算

本文在地理信息系统的支持下,结合通用水土流失方程,选取合理的因子算法,对福建省朱溪河小流域的土壤侵蚀量进行了估算,结果表明朱溪河小流域的年均土壤侵蚀模数为1 023.26 t/km<'2>,属于轻度侵蚀,中度以上侵蚀区域是预防和加强侵蚀治理的重点区域,并分析了朱溪河小流域土壤侵蚀强度空间分布格局和不同土地利用类型的土壤...     

黄土高原植被重建对小流域水循环的影响

在黄土高原,植被重建是减少水土流失改善区域生态环境的有效措施,因而植被重建对水分循环的影响成为黄土高原地区生态环境问题研究的核心。论文利用流域对比分析法,以位于甘肃省西峰市南小河沟流域的一条森林小流域和一条荒坡草地小流域为对象,通过对1956～2000年水文要素的监测和分析,得出:44年内森林植被累积减少地表径流37％;前15-20年内植被减流作用随树龄的增长而增加,后24～30年植被的减流作用几乎保持不变;月径流量的减少主要集中在6-9月份;森林小流域相对于对比小流域,44年内土壤含水量累积减少约222mm,平均每年减少5mm;而蒸散量相对荒坡草地流域累积增加了620mm,平均每年多蒸散14mm。     

三峡库区典型紫色土小流域径流及氮磷流失特征

为了解三峡库区典型紫色土小流域径流污染特征,对新政小流域典型土地利用类型下降雨-径流时间过程和小流域集水区出口径流中氮磷浓度进行动态监测,监测分析库区小流域氮磷在降雨径流中的流失规律.结果表明,小流域径流氮磷损失量分别为13. 69 kg·(hm~2·a)-1和1. 50 kg·(hm~2·a)-1.农肥所含氮磷及降雨冲刷是小流域径流污染的主要原因.小流域的总氮(TN)和总磷(TP)平均浓度达10. 05 mg·L~(-1)和1. 10 mg·L~(-1),远超过富营养化发生标准,须引起关注.本研究观测的两场降雨中,8月15日降雨中硝态氮(NN)和颗粒态磷(PP)分别为69. 47 kg和6. 83 kg,分别占TN和TP的53. 91%和53. 78%; 8月26日降雨中NN、氨氮(AN)和PP分别为6. 68、5. 61和1. 36 kg,分别占TN和TP的37. 74%、31. 69%和57. 63%,表明氮素流失主要通过可溶态的方式,而磷素迁移则以颗粒态为主.小流域强降雨对于氮磷流失的影响显著.这与紫色土土层薄、耕作频繁、土壤相对疏松等性质有关.     

黄土丘陵区侵蚀坡面土壤微生物量碳时空动态及影响因素

以黄土丘陵区具有典型侵蚀和沉积部位的5个有机碳水平的侵蚀坡面为对象,通过对雨季土壤微生物量碳的研究,辨析了侵蚀-沉积条件下坡面土壤微生物量碳时空变化的影响因素及影响程度.结果表明：①土壤侵蚀导致坡面侵蚀-沉积区土壤温湿度、有机碳含量出现明显的时空分异,分异程度与土壤有机碳水平有关;②雨季末土壤微生物量碳相比雨季前显著增加,增幅可达91.08%~286.83%.坡面沉积区土壤微生物量碳含量大于侵蚀区,随着土壤有机碳水平升高,侵蚀-沉积区土壤微生物量碳含量差增大,空间分异加剧;③坡面侵蚀-沉积区土壤微生物量碳对土壤有机碳含量、温度、湿度等因素的敏感程度不同,雨季前土壤微生物量碳对土壤湿度变化最敏感,而雨季末沉积区土壤微生物量碳对土壤温度变化最敏感,在侵蚀区对土壤有机碳变化更为敏感.土壤侵蚀和季节变化是导致坡面土壤微生物量碳时空分布差异的重要原因,土壤微生物量碳对影响因素的敏感性差异主要是不同时空条件下限制性要素的转换所致.     

重庆市大气降水污染及其沉降特征

基于东亚酸沉降监测网（EANET）的湿沉降观测数据，针对2002~2016年重庆市的降水电导率、pH值和降水中水溶性离子浓度与沉降量进行了研究.结果表明，重庆市郊区站点的降水酸化问题较严重，而城市站点降水污染较严重.降水中水溶性离子平均浓度在城市和郊区站点分别达到627.00 μeq/L和480.14 μeq/L，其中城市站SO₄^2-、NH₄⁺和Ca²⁺的平均浓度为郊区站的1.21~1.47倍.由SO₄^2-与NO₃^-占比说明重庆市的降水类型由硫酸型向硫酸-硝酸混合型转变.城市站的主要离子沉降量较高，约为郊区站点的1.14倍.降水中的无机氮平均沉降量在17.59~47.31kg/（hm²·a）范围内浮动，并且主要以NH₄⁺-N为主，其平均沉降量为NO₃^--N的2倍左右，说明重庆市大气氨/铵污染比较严重.     

黄土丘陵区不同有机碳水平侵蚀坡面土壤微生物量碳的分布特征

通过分析5种不同有机碳水平侵蚀坡面上土壤微生物量碳的空间分布特征及其影响因素,探究了不同土壤有机碳水平下侵蚀和土壤微生物量碳的"压力-响应"关系.结果表明:10~20 cm土层土壤微生物量碳含量随土壤有机碳水平的增加而增加.0~10 cm土层土壤微生物量碳含量比10~20 cm土层更易受坡面有机碳背景的影响,且对侵蚀的响应较敏感;2土壤微生物碳含量随着土层深度的加深而减少,当坡面有机碳水平为5.68 g·kg-1时,土壤微生物量碳的剖面分布差异最大.土壤微生物量碳的水平分布表现为沉积区对照区侵蚀区,当坡面有机碳含量在4.92~5.65 g·kg-1范围内,其水平分布差异较大.即在中等有机碳水平的侵蚀坡面上,土壤微生物量碳的空间分布差异较大,对侵蚀的响应较敏感;3土壤微生物量碳的空间分布主要受坡面土壤有机碳水平的影响;其次受坡位、土壤平均含水量、土壤容重等的影响.     

四川盆地桢楠和马尾松人工林土壤磷截留及淋溶流失特征

为理解人工林土壤磷截留与淋溶流失特征随降水格局的变化,研究了2013年12月至2014年12月期间,四川盆地桢楠和马尾松人工林土壤磷元素在旱季早期、旱季末期、雨季早期、雨季中期和雨季末期5个关键时期的输入、淋溶输出和截留过程.通过连续采样,分析了水溶性全磷(TDP)、水溶性有机磷(DOP)和溶解性反应磷(DRP).研究结果表明,桢楠和马尾松林土壤对TDP的截留量别为2.65和0.84 kg·hm-2·a-1,土壤TDP淋溶输出量分别为1.10和3.23 kg·hm-2·a-1,其中,截留和淋失的土壤DOP占TDP的84%以上.桢楠和马尾松林土壤的磷截留和淋溶输出过程主要集中于旱季早期、旱季末期和雨季早期,并且两地土壤DOP和TDP的淋溶输出量及桢楠林土壤DOP和DRP的截留量都随这3个时期呈显著增加趋势,马尾松林土壤DRP的截留量随5个时期呈递减趋势,且雨季早期的土壤DOP的截留量为-0.46 kg·hm-2,表现为净流失.桢楠人工林土壤在雨季中期和雨季末期的DRP也表现为净流失.桢楠林土壤DRP的输入量和截留量与降水量呈显著正相关(p0.01),其输出量与降水量不相关.马尾松林土壤DOP和DRP的输入量、土壤DOP的截留量和土壤DRP的输出量与降水量显著正相关(p0.01).此外,桢楠和马尾松林土壤磷的淋溶输出和截留量与对应磷组分的输入量呈显著正相关(p0.01),但马尾松林土壤DOP的截留量与DOP的输入量不相关.由此可见,桢楠和马尾松人工林土壤磷的淋溶输出形式以DOP为主,主要发生在旱季和雨季早期.     

黄土丘陵沟壑区狼牙刺灌木林地的土壤水分动态

在陕北黄土区安塞县纸坊沟小流域,选择不同林龄的狼牙刺地块,对其土壤水分作了动态观测,并以柠条地和撂荒地为对照。分析研究得出如下结论:①在土层足够深的地块上,天然灌木狼牙刺年蒸散量约为590mm,单株平均耗水量约85mm。强烈耗水期是5月中旬至7月底,8月底土壤水分达到最低值,9月份以后开始恢复;②狼牙刺地土壤水分活跃层在0-2.5m之间,土壤水分的消耗强度随深度的增加而下降;③狼牙刺地干层超过10m,比同龄的柠条土壤干层(8m)深,在两个生长季中,干层没有进一步发展。     

怀柔山地油松林氮、磷、硫生物--地球化学循环的研究

海河流域怀柔山地油松林生态系统N,P,S元素生物地球化学循环研究结果表明,生态系统氮素输入输出基本平衡。氮素、磷素在未来一段时间内将在植物凋落层中累积,硫则在凋落物层、土壤中累积。这种情况形成了城市郊区森林生态系统元素循环的独特特性。     

云南哀牢山大气降雨过程中养分输入及输出变化的初步研究

本文以滇西南中山湿性常绿阔叶林为研究对象,分析了大气降雨对该森林生态系统养分输入和输出的影响。结果表明,该地区在大气降雨过程中养分输入：Ｎ以大气降雨为主；Ｐ、Ｋ、Ｍｇ以穿透雨为主,它们分别占总输入量的６９．８５％、７７．３３％、９８．１９％和８０．４０％；Ｃａ养分输入,大气降雨和穿透雨约各占总输入量的一半,分别是４５．３５％和５４．３８％。养分输出以地下土壤渗漏为主,Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ分别占总输出量的９６．５２％、８６．７９％、６９．１３％、９８．１７％和９７．２１％。在养分循环中Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ分别增加了１５．９４１ｋｇ／ｈａ．ａ、０．３５３ｋｇ／ｈａ,ａ、３．８３ｋｇ／ｈａ．ａ和１．２６４ｋｇ／ｈａ．ａ．,而Ｍｇ则减少了０．６５４ｋｇ／ｈａ．ａ。     

格式栲天然林水源涵养功能的研究

本文通过对三明莘口格式栲天然林与人工林的林冠层,林木植被层和林褥层及林下土壤层的持水量,土壤渗透性能差异等的研究。结果表明:格式栲天然林林分持水总量比格式持和楠木人工林分别增加 225.131t/ha 和 296.558t/ha;土壤稳渗值高达 8.09 mm/min,分别是格式栲和楠木人工林的3.3倍和25.3倍。格式栲天然林具有良好的水源涵养功能。     

黄土高原沟壑区森林和草地小流域水文行为的比较研究

分析了黄土高原沟壑区森林小流域和自然草地小流域的水文效应,并利用实测资料和模型计算结果比较了两流域的水循环特点,结果发现在郁闭度相同的情况下,森林小流域较自然草地小流域有较小的径流量、较大的蒸散量和较低的３ｍ土层平均含水量,也就是说森林的覆盖增强了水分小循环,削弱了水文大循环,并导致土壤含水量降低。同时也发现森林的上述水文效应仅当其郁闭度达到一定程度时才能表现出来。通过比较两类生态系统植物生长的土壤水分环境条件和水分利用率,认为黄土高原沟壑区在大力发展林业时应以沟谷为主     

西吉县黄土丘陵沟壑区小流域土壤流失量预报方程

木文在实地测量水库、塘坝淤积量和全面调查影响因子的基础上,利用计算机对获得的大量资料进行了统计分析,建立了黄土丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀数学模型。研究结果表明:根据影响土壤侵蚀的主导因子建立的小流域年土壤流失量预报方程,具有较高的精度。预报方程比较客观地反映了各个影响因子对小流域土壤侵蚀的综合作用,它不仅能够根据给定的条件,估算流域内过去和现在的年土壤流失量,而且能够预报未来某一降雨水平的年土壤流失量,同时利用本方程对流域土壤流失量及其影响因子进行定量分析,这对于判定小流域治理总体规划、布设各项治理措施、进行流域管理以及有效地控制土壤侵蚀等提供了可靠依据。 本文研究的结果,已在西吉县防护林工程建设和全县水土流失综合治理中广泛应用,并被 WFP/FAO 中期评价组有关国外专家所采用。     

喀斯特常绿与落叶阔叶混交林过去50年来的碳循环模拟

通过对Forest-DNDC模型的植被和土壤参数本地化校准,以气象插值数据为输入,模拟了贵州省普定县高原型喀斯特次生常绿与落叶阔叶混交林1965~2014年的土壤、植被和生态系统碳循环特征。结果表明,与冷模拟和实测值相比,参数本地化校准后的模型能更准确地模拟春、秋、冬3个季节的土壤呼吸动态,而模拟的夏季土壤呼吸偏小;但统计检验指出,参数修订后的Forest-DNDC模型能够较好地模拟喀斯特森林土壤呼吸,降低了模拟误差,可用于喀斯特常绿与落叶阔叶混交林碳动态的模拟。进一步分析发现,1965~2014年喀斯特森林的碳通量除模拟早期的前3~4年急剧增加之外,随后总初级生产力(GPP)保持相对稳定,植物呼吸(Rplant)和生态系统呼吸(R_(ecosystem))随着森林发育而增加,土壤呼吸(R_(soil))减少,植被净初级生产力(NPP)呈迅速减小趋势;净生态系统碳交换量(NEE)亦较迅速下降,在2013年达到最低值-0.17 t C/ha,喀斯特森林由碳汇变为弱碳源。相关分析表明,年均温度和年降水对喀斯特常绿与落叶阔叶混交林的GPP和R_(soil)没有显著影响,但却显著影响NPP、R_(plant)、R_(ecosystem)和NEE。     

基于GIS的北京市妫水河流域水土流失的初步分析

基于ArcGIS空间分析平台和ERDAS空间建模平台,利用水土流失综合指数法,分别以坡度、植被覆盖度和土地利用类型为主要背景因子,分析了北京市妫水河流域水土流失的空间背景特征.结果表明,妫水河流域水土流失的空间背景特征是缓坡、低植被覆盖度和疏林灌草地,而这些特征正是妫水河流域山前洪冲积扇地区的主要特点,缓坡、低植被覆盖度(不考虑城市建成区)和疏林灌草地也主要集中在流域内山前洪冲积扇地区.并提出防治妫水河流域水土流失的有效措施.