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。     

黄土高原丘陵沟壑区土壤侵蚀遥感定量与信息系统研究——以陕西米脂县为例

本文在调查了米脂县土壤侵蚀现状和土地利用现状的基础上,对目前由于不合理的土地利用结构和耕作方式而造成人为加速侵蚀的问题作了分析,并认为土壤侵蚀是制约黄土高原丘陵沟壑区农业经济发展的根本原因。构成黄土高原丘陵沟壑区的基本地貌组合单元是小流域,它几乎包括了该区域的所有土地类型、地貌要素以及土壤侵蚀类型。因此以小流域为侵蚀系统的研究边界,分别对峁边线以上的面蚀、细沟侵蚀区和峁边线以下的沟蚀、重力侵蚀区进行土壤侵蚀的遥感定量分析,建立相应的侵蚀定量模型。在此基础上,探讨了为土壤侵蚀动态监测、水土保持和土地资源合理利用决策服务的土壤侵蚀信息系统的设计思想。该系统以小流域为基本设计单元,侵蚀定量模型为专业接口,重点考虑了系统的地学分析和专业数学模型的建立与应用功能。     

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。     

鄱阳湖生态经济区小流域土壤侵蚀模拟

在Arc Gis 10.0平台下,构建了鄱阳湖生态经济区小流域土壤侵蚀SWAT模型。利用潭口和渡峰坑水文站的逐日径流、泥沙实测数据对模型进行了校准及验证,并分析了土壤侵蚀的时空分布特征。模型适用性评价结果(月径流:0.886 2≤R2≤0.967 6,0.81≤NSE≤0.87;月泥沙:0.837 4≤R2≤0.911,0.68≤NSE≤0.76)显示了良好的精度,表明建立的Arc SWAT2009模型适宜研究区的土壤侵蚀模拟。土壤侵蚀时空分布特征显示,1983-2012年汛期(4-8月)土壤侵蚀为全年的83.2%,说明强降雨是形成土壤侵蚀的主要原因;其中,87.3%的研究区面积处于微度或轻度侵蚀级别;且农业发达和城镇密集的地区土壤侵蚀强度较高,其侵蚀模数居前两位,表明人为活动可能是土壤侵蚀的重要因子之一。     

气候变化与土壤侵蚀相互作用研究进展

气候变化和土壤侵蚀是当前全球变化研究重点关注的两个自然过程,二者之间的相互作用是地表过程的重要研究内容之一。本文从土壤侵蚀对气候变化的响应、碳循环过程对土壤侵蚀的反馈两个方面综述了气候变化与土壤侵蚀相互作用研究进展。分析认为：理想的地质载体是深刻理解地质历史时期土壤侵蚀对气候变化响应特征的关键;土壤侵蚀预测模型的适用条件和范围以及降雨侵蚀力估算方法缺乏标准化是造成土壤侵蚀量估算结果存在差异的主要因素;侵蚀作用下土壤有机碳矿化的生物学过程与机制是科学评估土壤侵蚀是碳源或碳汇的关键环节。建议未来在以下三个方向开展工作：（1）以湖泊沉积物为地质载体研究历史时期气候变化与土壤侵蚀有着巨大发展和应用潜力,建议利用AMS 14C、137Cs和210Pb等多种定年手段,使用环境指示意义明确的代用指标,建立近千年高分辨率流域气候与侵蚀序列,研究十年至百年尺度气候变化与土壤侵蚀之间的关系;（2）流域版水蚀预报模型（WEPP）可能更适合小流域预测研究,在其实践应用过程中除规范标准小区的坡度和坡长之外,还应通过长期观测和试验确定不同气候区侵蚀性降雨阙值以计算降雨侵蚀力;（3）可以尝试采用定量稳定同位素探针技...     

喀斯特峰丛洼地泥沙堆积的137Cs示踪研究——以丫吉试验场为例

西南喀斯特地区是我国生态环境最脆弱的地区之一,土壤侵蚀及其造成的石漠化已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。但是该区的侵蚀泥沙研究基础薄弱,利用核素示踪法研究侵蚀泥沙的报道较少。本文以桂林丫吉试验场的峰丛洼地小流域为研究对象,运用137Cs示踪技术定量研究了洼地泥沙堆积速率,确定了该洼地小流域1963年以来的泥沙堆积速率。初步研究结果表明,1963~2008年的45年间,丫吉1号洼地的泥沙堆积速率和堆积模数分别为0.104cm·a-1和13.68 t·km-2·a-1。讨论了研究小流域泥沙堆积与地面土壤流失的关系,认为研究区域近几十年以来的地面水土流失相当轻微,地面土壤流失速率仅为10余t·km-2·a-1。     

典型小流域水土流失观测及土壤侵蚀模数背景值--滇池流域台地区呈贡大渔乡综合示范区

旨在介绍典型小流域水土流失观测方法及土壤侵蚀模数背境值状况,目的是客观评价滇池流域台地区水土和氮磷流失控制工程实施效果和提供本区域土壤侵蚀模数背境值。     

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CA-Markov模型的土壤侵蚀预测分析——以宜昌市为例

本研究介绍了CA-Markov模型预测土地侵蚀的方法,分析了宜昌市2000年、2010年和2020年三期的土壤侵蚀强度空间分布数据,提出以这三期数据作为预测基准年,利用CA-Markov模型进行精度验证后来预测宜昌市2030年土壤侵蚀情况,并在此基础上分析宜昌市2030年土壤侵蚀强度空间分布及土壤侵蚀发展趋势。结果表明：宜昌市2030年土壤侵蚀情势总体向好发展,水土流失面积与强度呈现“双下降”态势,水土流失面积下降至2493.6km²;秭归县、当阳市、兴山县等区域土壤侵蚀情势仍然不容乐观,高强度侵蚀面积出现净增长,仍是未来水土保持的工作重点。     

基于RS和GIS的西藏察雅县土壤侵蚀动态监测与分析

西藏土壤侵蚀类型多样,且以水力侵蚀和冻融侵蚀为主,其动态监测属于难点问题。研究基于水力侵蚀和冻融侵蚀各自的基本特点,综合运用TM影像、土地利用图、地形图(DEM)和植被覆盖度图,构建了基于RS和GIS的藏东横断山区土壤侵蚀分类分级动态监测方法,并借助ENVI和ArcGIS软件,分析了察雅县1995年到2000年的土壤侵蚀动态变化情况。结果表明:察雅县土壤侵蚀以微度、轻度和中度侵蚀为主,其中冻融侵蚀主要分布在西部的高山峡谷区,所占比重为2.06%;在人类的土地开发活动和温度、降水变化等自然因素的综合作用下,察雅县土壤侵蚀加剧,东部大面积的轻度侵蚀区转化为中度侵蚀区。     

基于GIS和RUSLE模型的山地环境水土流失空间特征定量分析——以四川泸定县为例

本文以地处川西高原生态环境脆弱区的泸定县为研究区域,利用GIS技术和水土流失修正方程(RUSLE)相结合的方法定量计算研究区的土壤侵蚀量,根据水土流失强度分级标准,生成水土流失强度分布图。运用GIS空间分析和数理统计方法,分析水土流失在地理空间上的分布特征,揭示区内水土流失地理空间分异规律。研究结果表明:(1)坡度是引起水土流失的重要因子,水土流失主要分布在坡度>15°的区域,且易于发生极强度和剧烈水土流失。(2)水土流失垂直分带特征明显,海拔1000~1700 m的河谷地区和海拔大于3500 m的山地易于发生水土流失,海拔1700~3500 m地区由于林地分布广泛,水土流失分布面积小。(3)水土流失主要发生在人类负向干扰活动比较强烈的旱地、园地、灌木林地、其他林地和裸地,其面积达到区内水土流失总面积的92.73%。     

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.      

内蒙古生态环境敏感性综合评价

针对内蒙古土地沙化、土壤侵蚀、土壤盐渍化和生物多样性减少等区域自然环境演变过程中出现的生态问题,采用遥感和地理信息系统技术,构建敏感性评价指标体系与评价模型,对内蒙古生态环境敏感性进行综合研究,定量揭示研究区生态环境敏感性程度和空间分布特征.结果表明:土地沙化不敏感区、极敏感区分别占研究区面积35.9%和10.1%;土地沙化敏感性等级高的区域集中分布在内蒙古辖区内主要沙漠边缘和沙地;土壤基质多为沙粒、冬春季节多大风且植被覆盖度较低是土地容易发生沙化的主要原因.土壤侵蚀轻度、中度和高度敏感区分别占研究区面积的43.9%、30.2%和19.2%;受降水空间差异影响,土壤侵蚀敏感性等级自东南向西北呈逐步下降趋势.土壤盐渍化不敏感区、极敏感区分别占研究区面积的57.6%和14.6%,盐渍化明显地区主要分布在内蒙古西北部和东部;蒸发量远大于降水量,人类活动影响较明显,是土壤盐渍化高发的主要原因.生境不敏感、高度和极敏感区分别占研究区面积的30.5%、25.1%和10.6%,敏感性等级高的区域主要分布在大小兴安岭地区;这些区域水热条件相对较好,植被覆盖度高,物种数量较为丰富,是生物多样性重点保护区域.综合生态环境高度和极敏感区分别占研究区面积的27.9%和9.6%;敏感性等级高的区域位于内蒙古中北部,等级较低的区域位于内蒙古西北、东北和东南部.     

中国生态环境敏感区评价

采用遥感和GIS技术,针对区域自然环境演变过程中出现的土地沙化、土壤侵蚀和石漠化等典型生态环境问题,建立敏感性评价指标体系及评价模型,开展生态环境敏感性综合评价,定量揭示中国生态环境敏感性程度及地域空间差异,划定生态环境敏感区的红线控制区域。研究结果表明：① 土地沙化以轻度敏感为主,敏感性程度高的区域主要位于西北和北方地区的主要沙漠边缘和沙地;土壤基质多为沙粒、冬春季节多大风且植被覆盖率较低是土地容易发生沙化的主要原因。② 土壤侵蚀以轻度敏感和不敏感为主,受降雨强度和地质条件空间差异影响,敏感性等级高的区域集中分布在西南、东南湿润地区和黄土高原丘陵沟壑区。③ 石漠化以不敏感为主,受岩溶地质条件影响,石漠化易发生区域集中分布在西南喀斯特地区。④ 综合生态环境敏感性以轻度敏感、不敏感和中度敏感为主,综合敏感性程度高的区域主要分布在北方干旱半干旱地区、西南湿润地区、东南湿润地区以及黄土高原丘陵沟壑区。⑤ 基于生态环境敏感性综合评价结果,将极敏感区划为生态红线区,在全国尺度上初步划定3大类和23个重点生态红线区域,约占国土面积的12.86%。     

贵州省水土流失时空变化特征

查明贵州省水土流失的时空变化特征,对指导水土保持和生态环境建设具有重要意义。基于贵州省2000、2010、2015年3期水土流失数据,采用水土流失比率和水土流失综合指数方法,探讨了贵州省水土流失时空变化规律。研究表明:(1)2000～2015年贵州省水土流失得到了明显改善,不同分区水土流失呈现西部重、东部轻、北部重、南部轻的空间格局;(2)黔西分区以轻度、中度、强度侵蚀为主,黔西南、黔北、黔中分区以轻度、中度侵蚀为主,黔南、黔东分区以轻度侵蚀为主,呈现"阶梯状"区域性特征;(3)各分区水土流失总体呈下降趋势,黔东、黔西南、黔西分区仍是水土流失重点关注区域。本研究揭示了贵州省水土流失总体呈好转趋势,水土流失的扩张趋势得到了初步遏制,潜在水土流失风险逐渐降低。     

基于3S的玉溪市土壤侵蚀敏感性评价研究

以玉溪市为研究区域，运用GIS软件对影响土壤侵蚀的因子进行叠加分析，获取玉溪市土壤侵蚀敏感性等级分布图，并与土壤侵蚀现状图加以对比，结果显示：发生土壤侵蚀的地区一定是土壤侵蚀的敏感地区，但土壤侵蚀的敏感地区不一定发生土壤侵蚀：森林覆盖量、质量和人为活动是影响土壤侵蚀的主要原因。     

中国自然资源生态服务重要性评价与空间格局分析

自然资源是保障经济社会发展的重要物质基础,同时又发挥了重要的生态服务功能。选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护和产品提供五类生态服务,采用NPP定量指标法识别中国自然资源生态服务的重要区域,并进一步分析空间格局特征。结果表明：中国自然资源生态服务极重要和高度重要区约占总面积的1/4,以东北山地、江南地区、西南地区和青藏高原东部等水源涵养能力强、水土保持较好、防风固沙水平高、生物多样性较丰富的地区为主;不同类型自然资源的生态服务重要性差异显著,耕地资源的产品提供服务重要性显著,林地和草地资源的水源涵养、水土保持、防风固沙及生物多样性维护服务重要性均较显著,水域主要提供水源涵养服务;各生态服务重要性在空间上均显著集聚,自然资源综合生态服务的热点区主要分布在大兴安岭、长白山、浙闽山地、武夷山、南岭山地、秦岭山地、滇西南地区和藏东南山地等;自然资源综合生态服务重要性的空间分布与农业自然带/亚带呈现较高的一致性,热带和温带地区的重要性级别较高。研究结果可为区域自然资源管理及生态保护修复提供决策依据。     

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。     

贵州省碳酸盐岩地区土壤允许流失量的空间分布

根据决定上覆土层厚度的碳酸盐岩建造中的泥质含量,贵州碳酸盐岩地区的岩石组合类型可分为连续性碳酸盐岩组合、碳酸盐岩夹碎屑岩组合、碳酸盐岩与碎屑岩互层组合,按贵州碳酸盐岩的风化溶蚀速率平均值49.67 mm/ka计算了碳酸盐岩不同岩石组合类型的成土速率,并以此作为相应岩石类型地区的土壤允许流失量。连续性碳酸盐岩组合地区土壤允许流失量小于6.84 t/(km2.a),为土壤侵蚀极度敏感区;碳酸盐岩夹碎屑岩组合地区土壤允许流失量小于45.53 t/(km2.a),为土壤侵蚀重度敏感区;碳酸盐岩与碎屑岩互层组合地区土壤允许流失量小于103.46 t/(km2.a),为土壤侵蚀中度敏感区。说明贵州碳酸盐岩地区的土壤侵蚀分级标准存在空间分异。强度石漠化主要分布在土壤允许流失量小于6.84 t/(km2.a)的连续性碳酸盐岩地区,尤其是连续性石灰岩地区分布最广。     

东北林草交错区土壤侵蚀敏感性评价及关键因子识别

土壤侵蚀是造成东北林草交错区生态脆弱的重要原因。论文应用GIS技术,综合降水、地形、土壤可蚀性、植被覆盖等因子,分析和评价了1990—2005年研究区土壤侵蚀敏感性时空变化过程,并通过叠加排序方法定量识别关键因子。结果表明:研究区以中度敏感为主,其次是轻度和高度敏感;中度敏感地区以大兴安岭山地为主,轻度敏感地区分布在东、西部平原地区,高度敏感地区主要分布在燕山山地和大兴安岭南部山地的林草交错区;从时间变化过程看,轻度、中度敏感地区面积增加,高度敏感地区面积减少,生态环境状况总体好转;地形起伏度和植被覆盖作为研究区土壤侵蚀关键因子,起主导作用。