赤水河流域不同土地利用类型土壤侵蚀的137Cs法研究

本研究采用137Cs法对赤水河流域不同土地利用类型土壤侵蚀强度展开调查研究,以期为赤水河流域生态环境保护和实现流域的可持续发展提供基础数据。通过对赤水河中上游地区4种土地利用类型土壤剖面中137Cs含量的测定和分析,结果表明:坡耕地以侵蚀为主,平均坡度在11°~19°之间时,侵蚀模数介于3630~6776 t/(km2·a),其中,习水和叙永研究区坡耕地平均坡度均大于15°,土壤侵蚀强烈,侵蚀模数在6050~6776 t/(km2·a)之间;草地平均侵蚀模数为4235 t/(km2·a);(2)林地有微弱堆积,堆积模数为1331 t/(km2·a);水稻田堆积模数为3872 t/(km2·a)。可见,当平均坡度大于15°时,坡耕地土侵蚀强度较大,因地制宜的采取相应的水保措施是有效遏制水土流失的关键。     

基于RUSLE模型的延河流域2001-2010年土壤侵蚀动态变化

以黄土高原典型丘陵沟壑区--延河流域为研究区, 基于GIS和RS技术, 利用2001-2010年延河流域水文站月降雨量数据、MODIS NDVI数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定了修正的通用土壤流失方程(RUSLE)的相关参数,计算了研究区2001-2010年逐年的土壤侵蚀模数, 利用杏河水文站实测的泥沙数据, 验证了模型的有效性,分析了延河流域土壤侵蚀强度的时空变化特征。结果表明,2001年到2010年延河流域土壤侵蚀模数呈减小趋势,2001年土壤侵蚀模数最大,为6 596.72 t/(km²·a),2008年土壤侵蚀模数最小,减小到2 485.46 t/(km²·a),降低62.32%;2009年由于暴雨冲刷,土壤侵蚀模数显著增大;2010年土壤侵蚀模数和2006、2007年相差不多;土壤侵蚀强度分布比例变化明显,土壤侵蚀强度为强度、极强、剧烈的面积比分别由16.21%、21.93%和12.36%降低为10.85%、4.58%和0.39%。土壤侵蚀强度等级转移矩阵表明大部分地区的土壤侵蚀强度向低一级转移,2001-2005年31.68%的面积土壤侵蚀强度降低一级,2005-2010年42.13%的面积土壤侵蚀强度降低一级。     

基于USLE的东江流域土壤侵蚀量估算

基于通用土壤流失方程(USLE),运用遥感和地理信息技术,对东江流域年均土壤侵蚀量进行估算。结果表明:东江流域年均土壤侵蚀总量为16.2×108t,土壤侵蚀模数为18.73t/(hm2.a),侵蚀强度属轻度。占流域面积94.62%的区域土壤侵蚀强度在中度以下,对流域土壤侵蚀量的贡献率为9.94%,而占流域面积仅5.38%的中度以上侵蚀区域对流域土壤侵蚀量的贡献率达90.06%。流域土壤侵蚀空间差异性大,分析土壤侵蚀与土地利用类型和坡度之间的关系表明:裸地和灌草地为区内主要侵蚀地带,土壤侵蚀模数随着坡度的递增呈先增加后减小的趋势,5°~25°为区内主要土壤侵蚀坡度段。通过以上研究分析以期为构建东江流域水生态功能分区指标体系提供科学依据。     

基于遥感和GIS的桑干河流域土壤侵蚀评价

以桑干河流域Landsat 5 TM 和DEM为数据源,依据水利部颁布的<土壤侵蚀分类分级标准>(SL 190-96),采用第二次全国土壤侵蚀遥感调查中的多因素综合法,选取土地利用类型、植被覆盖度和坡度3个因子,对桑干河流域土壤侵蚀强度进行了评价,发现桑干河流域平均侵蚀模数约为1 655 t/km2·a,总体上属轻度侵蚀,但侵蚀强度较高的斑块破碎化程度高,不利于集中治理,土壤侵蚀的防治有一定难度.     

AnnAGNPS模型在潋水河流域产水、产沙的模拟评价

日益严重的土壤侵蚀造成了土地退化、水体污染等一系列的环境和生态问题,利用基于过程的数学模型已成为流域土壤侵蚀状况定量评价和控制的有效方法.利用美国农业部开发的流域尺度AnnAGNPS模型,设计了基于地形特征的cell离散方案,在多种地理数据采集和参数化的基础上,对江西兴国潋水河流域1991～2005年的径流、产沙过程进行了分布式计算机模拟.在对产水量进行径流滤波分析的基础上,分别对模型模拟的地表径流和产沙量进行了校正和验证.地表径流模拟结果多年平均相对误差为11.8%,确定性系数R2为0.94,产沙量模拟结果的多年平均相对误差为19.71%,确定性系数R2为0.77.表明AnnAGNPS能较好地模拟潋水流域年、月尺度的地表径流和产沙过程.地下径流模拟结果误差较大,其原因和地下径流模拟模块在潋水流域的适用性有待进一步研究检验.对潋水流域土壤侵蚀定量分析表明,潋水流域的年平均侵蚀模数为1 150.29.t(km2.a)-1,属于轻度侵蚀等级,流域内侵蚀较严重的区域集中分布于居民地附近和公路沿线,其水土流失与人类活动有很大关系.     

基于RUSLE模型的东江源区土壤侵蚀时空变化分析

研究东江源区土壤侵蚀对于加强东江流域的生态环境保护和建设，提高粤港地区的用水安全，保证粤港地区的繁荣、稳定发展意义重大。基于1995—2020年的降雨数据、土壤数据、DEM数据和Landsat影像数据，采用RS、GIS技术以及RUSLE模型定量分析东江源区土壤侵蚀时空特征。结果表明：（1）东江源区土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主，严重侵蚀区域主要分布在源区东南部，果园和矿区等的开发使得局部区域侵蚀加剧。（2）1995—2020年，土壤侵蚀程度总体有所下降，微度以上侵蚀面积共减少了10.19%，土壤侵蚀模数下降了57.75%。其中2008年土壤侵蚀模数最大，达到2397.13 t· (km²·a) ^?1，2020年土壤侵蚀模数最小，为669.47 t (km²·a) ^?1。（3）近26 a以来，东江源区土壤侵蚀改善区域的面积达到16.52%，侵蚀加剧区为4.28%，以矿区侵蚀加剧情况最为明显。（4）源区内土壤侵蚀较严重区域主要发生在矿区、裸地、耕地和果园区，矿产资源的过度开采、不合理的农业耕作方式以及大面积的果树种植等引发更为严重的土壤侵蚀。     

陕北无定河流域土壤侵蚀时空演变

为了深入认识陕北无定河流域土壤侵蚀时空演变过程及其与降雨和植被NDVI变化的关系,采用基于RUSLE(修正通用土壤流失方程)的土壤侵蚀评估方法,开展流域土壤侵蚀时空分布及其与降雨、植被NDVI的关系研究.结果表明:① 2000—2014年无定河流域多年均土壤侵蚀模数为457.90 t/(km2·a),呈波动增加过程.流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主,占流域总面积的88.35%,其他土壤侵蚀等级面积比例随等级升高而减少.研究时段内除微度侵蚀面积比例减少外,其他土壤侵蚀等级面积比例均呈增加过程,并且侵蚀面积年变化速率也由微度侵蚀的0.52%降至剧烈侵蚀的0.01%. ② 无定河流域西北部土壤侵蚀程度最低,西南部其次,东南部最高,与其地貌类型及降水量沿东南—西北方向递减有关,但均反映出流域2000—2014年土壤侵蚀的增加过程.研究时段内流域不同土壤侵蚀等级间面积及比例转移主要由低等级土壤侵蚀类型转为相邻高等级土壤侵蚀类型. ③ 无定河流域土壤侵蚀与降水量、侵蚀性降雨量、降雨侵蚀力呈显著正相关(P < 0.01),相关系数分别为0.90、0.95和0.98,而与植被NDVI的关系不显著.研究显示,降雨变化尤其是侵蚀性降雨(≥12 mm/d)增加是陕北无定河流域土壤侵蚀增强的主要原因.      

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。     

基于RS和GIS的阿克苏河流域土壤侵蚀研究

了解阿克苏河流域土壤侵蚀状况是维护流域生态安全的关键。文章基于Landsat TM卫星影像、土地利用数据、地形图和植被覆盖数据,借助ENVI和Arc GIS软件,针对阿克苏河流域土壤侵蚀展开分析,结果表明:阿克苏河流域土壤侵蚀强度上以轻度和中度侵蚀为主,分别占侵蚀总面积的27.77%、44.76%,侵蚀类型上以风力侵蚀为主;2005-2013年间流域侵蚀区土地好转面积1 381.2 km2,退化面积829.5 km2。阿克苏河流域内的土壤侵蚀情况总体在改善,但在局部地区,土壤侵蚀仍有加剧现象。     

基于网格单元的碧流河流域土壤侵蚀吸附态氮污染负荷研究

在ENVI、ArcGIS系统的支持下,集成土壤侵蚀模型、泥沙输移模型和污染物富集模型,建立了基于网格单元非点源吸附态氮污染负荷的通用计算方法。以碧流河流域为例,利用调查、收集的数据资料确定了模型中各计算因子,估算了流域土壤流失量、输沙量和吸附态氮负荷。结果表明:2012年,碧流河流域平均土壤侵蚀模数为1137 t/（km2·a）,平均输沙模数为295 t/（km2·a）,吸附态氮流失模数为326 kg/（km2·a）,吸附态氮流失总量为878 t,其中林地562 t、耕地285 t,分别占吸附态氮流失总量的64%和32%。为减小碧流河流域土壤侵蚀吸附态氮的流失,应进一步提高流域内林地、草地质量,在水土保持功能弱的林草地上实施工程措施。     

近30a江西省农田土壤pH时空变化及其与酸雨和施肥量间关系

论文以1979—1986年(以下简称1980S)江西省第二次土壤普查时期和2005—2012年(以下简称2010S)江西省测土配方施肥阶段这两个时期的pH数据成果为基础,运用ArcGIS对比分析30 a间江西省农田土壤pH的时空变化。结果表明:江西省农田土壤pH总体呈酸化趋势,2010S江西省农田土壤pH平均值为5.24,较30 a前的5.77下降了0.53;全省酸化趋向西南,其中酸化最突出的地区为赣州市,其次是鄱阳湖周边,特别是南昌市、鹰潭市,pH降幅较大;赣北局部地区农田土壤pH有所上升。定量分析氮施用量与酸雨对农田土壤酸化的影响,结果显示:氮施用量、酸雨强度的差异和农田土壤酸化程度在空间上存在一定的相关性,长期过量施用氮肥是江西省农田土壤酸化的主要原因,地区土壤pH酸化程度同氮肥施用量呈显著正相关,且在30 a间,施肥量每增加50 kg/hm~2,农田土壤pH下降0.26个单位;地区土壤pH酸化程度同酸雨pH值呈显著负相关,且随着酸雨pH值越低,农田土壤酸化速率越快。     

南方红壤区不同侵蚀程度下土壤有机质空间变异的影响因素研究

研究不同侵蚀程度下土壤有机质空间变异的影响因素对指导耕地利用和水土保持工作的开展具有重要意义。论文以江西省兴国县耕地土壤有机质为研究对象,分析了不同侵蚀程度下土壤有机质的空间变异及其影响因素。结果表明：随着侵蚀程度的加深,兴国县土壤有机质含量呈下降趋势。不同侵蚀程度下土壤有机质含量差异显著（P<0.001）,等级均为四级。变异系数由大到小依次为中度侵蚀（43.70%）>剧烈侵蚀（37.78%）>重度侵蚀（34.88%）>极强度侵蚀（34.44%）>无明显侵蚀（34.38%）>轻微侵蚀（28.91%）。在无明显侵蚀和轻微侵蚀时,高程和剖面构型是影响土壤有机质空间变异的主要因子。在中度侵蚀和重度侵蚀时,主要影响因素变为坡度。但在极强度侵蚀和剧烈侵蚀时,高程、坡度、坡向、成土母质和剖面构型对土壤有机质含量都影响显著（P<0.05）。因此,不同侵蚀程度下土壤有机质空间变异影响因素不尽相同。在不同侵蚀程度下合理开展耕地利用和水土保持工作有利于最大限度地节约资源。     

Effect of land use and land cover change on soil erosion and the spatio-temporal variation in Liupan Mountain Region, southern Ningxia, China

The Liupan Mountains are located in the southern Ningxia Hui Autonomous Region of China, that forms an important divide between landforms and biogeographic regions. The populated part of the Liupan Mountain Region has suffered tremendous ecological damage over time due to population pressure, excessive demand and inappropriate use of agricultural land resources. To present the relationship between land use/cover change and spatio-temporal variation of soil erosion, data sets of land use between the late 1980s and 2000 were obtained from Landsat Thematic Mapper (TM) imagery, and spatial models were used to characterize landscape and soil erosion conditions. Also, soil erosion in response to land use and land cover change were quantified and analyzed using data from geographical information systems and remote sensing. Soil erosion by water was the dominant mode of soil loss, while soil erosion by wind was only present on a relatively small area. The degree of soil erosion was classified into five severity classes: slight, light, moderate, severe, and very severe. Soil erosion in the Liupan Mountain Region increased between the late 1980s and 2000, both in terms of acreage and severity. Moderate, severe, and very severe eroded areas accounted for 54.86% of the total land area. The lightly eroded area decreased, while the moderately eroded area increased by 368817 ha (22%) followed by severe erosion with 146552 ha (8.8%), and very severe erosion by 97067.6 ha (5.8%). Soil loss on sloping cropland increased with slope gradients. About 90% of the cropland was located on slopes less than 15°. Most of the increase in soil erosion on cropland was due to conversion of steep slopes to cropland and degradation of grassland and increased activities. Soil erosion was severe on grassland with a moderate or low grass cover and on dry land. Human activities, cultivation on steep slopes, and overgrazing of pastures were the main reasons for the increase in erosion severity.     

江西省赣州市稀土矿开采导致的水土保持价值损失评估

稀土矿的无序开采既造成了稀土资源的浪费,也导致了水土流失和环境污染等一系列环境问题。论文基于通用土壤流失方程（USLE）,利用江西省赣州市的稀土矿调查点数据、遥感数据、气象数据和基础地理数据分别测算了基准参考区（未受稀土开采干扰的植被覆盖较好的区域）与稀土矿开采所导致的植被破坏区内的土壤侵蚀量,通过对二者的横向对比估算由稀土开采所导致的土壤侵蚀量,并进一步对稀土开采所导致的水土保持实物量及价值量损失进行了核算。结果表明：1）赣州市稀土开采所导致的土壤侵蚀极为严重,相较于基准参考区较低的土壤侵蚀模数 [平均为2 345.9 t/(km²·a)],矿区及其周边的平均土壤侵蚀模数达到了8 487.5 t/(km²·a),土壤侵蚀严重区甚至高达70 000 t/(km²·a)以上,总体上,赣州市2013年稀土矿开采所导致的土壤侵蚀量为646 917 t;2）赣州市稀土开采所导致的水土保持实物量及价值量损失巨大,2013年,赣州市稀土开采所导致的水土保持价值损失量为461 921.3万元,占到了其当年总产值的12.35%。论文构建的水土保持价值损失评估方法可为其他类似矿区的评估提供解决思路,研究结果可为稀土矿区生态评估、稀土资源定价以及矿区的生态环境管理提供依据。     

福建省水土流失地理国情监测研究与应用——以22个重点县为例

为掌握福建省境内个22重点县水土流失地理国情现状,利用高分辨率资源三号遥感卫星影像数据进行监测分析。以土壤侵蚀分类分级标准SL190-2007为依据,通过土地利用、植被覆盖度以及坡度等水土流失影响因子的信息提取,基于GIS软件平台上,建立符合福建省水土流失地理国情的遥感监测信息提取模型。经GPS进行野外调查、验证和修改,最终完成区域水土流失图斑的提取和建库工作,为科学规划与治理及其成效分析等提供科学依据。     

人工BSCs对稀土尾砂理化性质及抗蚀性的影响

以赣州市定南县岭北镇一座离子型稀土矿尾砂为研究对象,通过采集现场生物土壤结皮与尾砂,采用碎皮接种法在尾砂上培育人工生物土壤结皮(BSCs),以不接种BSCs的尾砂作为对照组,对比分析人工BSCs对离子型稀土矿尾砂的改良作用.在结皮发育300d后,分析了结皮下层尾砂的pH值,容重,有机质含量,全量和速效养分含量,机械组成等基本理化性质,以及土壤侵蚀,土壤径流,保水性能等水文性质.结果表明,碎皮接种法可在短期内快速培育出人工BSCs,且人工BSCs的发育对离子型稀土矿尾砂的理化和水文性质都具有积极影响,与对照相比pH值从5.88提高至6.28,提高了6.8%,土壤酸性减弱;容重降低了11.6%,有机质,全氮,速效氮,全磷,速效磷,全钾,速效钾分别提高了294%,21.6%,81.8%,100%,260%,8.9%和52.4%;粉粒和粘粒的组成有少量提高,土壤被粘化;土壤抗侵蚀能力和保水性能均有显著提高.研究表明适宜的人工生物土壤结皮技术是稀土矿山生态修复的有效选择之一.     

秸秆还田对江西农田土壤固碳影响的模拟分析

秸秆还田等农田管理措施能有效地增加土壤碳储量,从而有利于减缓大气CO₂浓度的上升趋势。论文基于环境政策综合气候模型(EPIC),采用千烟洲生态试验站和鹰潭生态试验站农田监测场长期观测数据,验证和优化了EPIC模型参数,同时利用1990-2010年江西省气象资料以及土壤清查资料,模拟分析了4种秸秆还田(CR)比例情景下2010-2030年江西省水稻田土壤的固碳潜力。研究结果表明,无秸秆还田 (CR0%)和秸秆还田25%(CR25%)两种处理下耕作层土壤有机碳储量分别下降21.3%和6.5%,秸秆还田50%(CR50%)和100%(CR100%)处理下土壤有机碳储量分别增加5.4%和11.9%;相对CR0%情景而言,CR25%、CR50%、CR100% 情景下江西省水稻田土壤总固碳潜力分别为6.43、14.92和25.26 TgC(1 Tg = 10⁶ t)。研究结果表明,通过合理的调控措施,采用保护性耕作(秸秆还田)是提高水稻田土壤固碳能力的一种有效途径。     

1956-2010年三江源区水土流失状况演变

为研究三江源区水土流失状况变化及其可能成因,基于1956—2010年三江源区水文、气象观测资料以及遥感数据,借助Mann-Kendall趋势检验法分析了输沙量的年际变化,并采用双累积曲线、RUSLE（修正的通用土壤流失方程）分析了水土流失状况变化的可能成因.结果表明:① 三江源区输沙量表现为黄河源区>长江源区>澜沧江源区,输沙量最大值均出现在6—8月,最小值均出现在12月—翌年1月.② 各流域输沙量的年际变化较大,并且均以20世纪80年代为最大.2005—2010年黄河源区输沙量较多年平均值减少32.25%,而长江源区和澜沧江源区分别相应增加24.76%和41.86%.黄河源区土壤水蚀量增加明显,长江源区不同河段各有增减,澜沧江源区土壤水蚀强度降低.③ 引起水土流失状况变化的原因主要包括气候变化和生态工程两个方面.即① 降雨量的增加导致降雨侵蚀力和径流量增加,使得土壤水蚀量和河流输沙量有所增加;② 生态工程实施后,土壤中w（有机质）虽有所增加,但仍明显低于1980年的水平.尽管植被覆盖度有所提高,但对水土保持功能起重要作用的根系层恢复却较为缓慢,因此,土壤保持功能基本上未得到提高.      

地虫硫磷在土壤中的消解动态研究

采用气相色谱氮磷检测器对有机磷农药地虫硫磷在江西红壤和江苏黄棕壤中的消解动态分别进行试验,结果表明,地虫硫磷在土壤中的消解较慢,49d以后在这两种土壤中的消解率不到60%。在江西红壤中的消解速度要慢于在江苏黄棕壤中的消解,其半衰期分别为43.1d和37.5d。     

不同类型土壤对SO42-吸附特性的研究

为了进一步探讨我国酸沉降对水陆生态环境的影响以及典型地区生态系统对酸沉降的缓冲能力和临界负荷值,笔者对赣、鄂、湘３省具有代表性的土壤的ＳＯ吸附特性进行了研究。结果表明,红壤,待别是江西省的红壤,吸附ＳＯ的能力最强,最大吸附量达１１．５２ｍｇ／ｇ士;其余依次为黄壤、棕红壤、黄褐壤和黄红壤,最大吸附量分别为１１．１４,８．８３,６．８６和６．５３ｍｇ／ｇ土;红色石灰壤对ＳＯ的吸附能力最弱,最大吸附量仅３．５５ｍｇ／ｇ土,只及红壤的３０．８％。可以预计,就地区而言,以红壤为主的江西省是我国对酿沉降最敏感的地区之一。