赣江流域土地利用结构及社会经济对河流可溶性重金属含量的影响

基于以2014年Landsat 8卫星影像以及2014年1月和6月野外采样数据并结合GIS技术与统计方法,分析赣江流域土地利用格局与河流水体可溶性重金属分布的关系.结果表明:赣江流域土地利用类型与可溶性重金属含量具有显著相关性,其中城镇建设用地与赣江可溶性重金属含量关系最为密切.林地与草地的面积比例与可溶性重金属呈现显著的负相关,但这种负相关仅存在于河流下游的较低坡度区域.整个子流域、河流缓冲区及坡度3个尺度上土地利用结构与河流可溶性重金属含量的关系,具有很大的差异,不同坡度大小上土地利用结构能较好地反映人类活动强度.低坡度区域由于人类活动强度较大,因此低坡度区域内土地利用结构对河流可溶性重金属含量具有更大的影响.社会经济要素和河流可溶性重金属含量的关系密切,工农业活动的强弱与赣江可溶性重金属含量的高低存在明显的对应关系.赣江流域土地利用结构与河流可溶性重金属含量间的关系存在季节的差异,总体上,丰水期与土地利用结构关系更显著.     

入湖河流水质对土地利用时空格局的响应研究:以洱海北部流域为例

揭示土地利用与入湖河流水质的内在联系是非点源研究的重要内容,以洱海北部流域为研究对象,从土地利用类型组成和空间格局入手,综合空间分析和统计分析方法对两者响应关系进行研究.结果表明,研究区平均坡度(SLOPE)、植被区面积百分比(VEG)作为表征土地利用类型组成的指标,与入湖河流TN和TP的关系显著,斑块密度(PD)、农业用地斑块密度(PDagr)、水体形状指数(LSIwat)作为表征土地利用空间格局的指标,与TP和NH+4-N的关系显著;类型水平下,入湖河流水质对土地利用空间格局的响应关系较景观水平强,水质响应指标为雨季TP和旱季NH+4-N,回归调整系数R2分别为0.761和0.978;旱季,入湖河流水质对土地利用的响应关系强于雨季,水质响应指标为TN、TP和NH+4-N.因此,进行洱海北部流域非点源污染治理时可考虑提高植被覆盖率和农业用地集约化程度,尽量避免旱季对自然水体的人为干扰,后续进行土地利用空间格局与入湖河流水质关系研究建议选类型水平.     

坡度和植被盖度对河岸坡面侵蚀产沙特征的影响

坡度和植被盖度是影响坡面土壤侵蚀的重要因子,探讨坡面土壤侵蚀产沙对坡度和植被盖度的响应,对坡面土壤侵蚀产沙的预测和调控具有重要意义。研究基于野外模拟径流冲刷试验,分析了不同坡度（5°、10°、15°、20°）和植被盖度（0、15%、30%）条件下坡面径流系数、泥沙量、时段径流含沙量和侵蚀泥沙粒径组成的变化过程,并运用双因素方差分析和相对贡献指数阐明黄河下游河岸坡面侵蚀产沙特征对坡度和植被盖度交互作用的响应。结果表明：不同植被盖度下坡面径流系数随冲刷历时增加而增加,在冲刷历时前5 min增幅较快,之后增幅变慢并趋于平缓;坡面径流含沙量随冲刷历时呈逐渐下降趋势,随后趋于平缓。坡度小于15°时,不同植被盖度之间的径流系数和时段径流含沙量差异较为明显,坡度大于15°后差异减小。侵蚀产生的泥沙量随冲刷历时和坡度的增加而增加;在同一坡度上,植被覆盖越低,侵蚀产生泥沙量越大。侵蚀泥沙的主要富集粒级中,Dx(10)以粉粒为主,Dx(50)以粗粉粒和极细砂粒为主,Dx(90)以极细砂粒和细砂粒为主。双因素方差分析表明,坡度对河岸坡面侵蚀产生的径流系数、产沙量和径流含沙量均有极显著影响（P<0.001）,植被盖度对产沙量和径流系数有极显著影响（P<0.001）,而坡度和植被盖度的交互作用仅对径流系数有显著影响（P<0.01）,同时相对贡献指数表明,在坡度和植被盖度对坡面侵蚀产沙的交互作用中,植被盖度的作用随坡度的增加逐渐减弱,而坡度的作用逐渐增强,并成为影响坡面水土流失的主导因素。     

基于地形位置指数的赤水河流域植被时空变化研究

地形因子和植被覆盖是区域灾害评价的关键指标,也是山区型村镇建设生态安全评估的重要内容.为探析山区型村镇建设的生态约束条件,以赤水河流域为研究对象,基于1998—2018年SPOT_VGT NDVI数据,利用地形位置指数（Topographic Position Index,TPI）和坡度位置指数方法,研究了赤水河流域植被生长季NDVI时空变化及地形分异特征.结果表明:①赤水河流域内,1998—2018年植被生长季平均NDVI呈缓慢上升趋势,斜率为0.004 7;NDVI>0.60的集中连片区域主要分布在古蔺县北部、赤水市大部和习水县西北部,占赤水河流域总面积的8.42%;Sen's slope在0.009~0.015区间时,赤水河流域植被生长增强趋势最明显,主要集中分布在赤水河中上游、二道河以及下游的大同河干流地区.②TPI在-39.4~34.3区间的面积最多,为6 221.63 km2,占赤水河流域总面积的34.05%;将赤水河流域坡度类型划分为山脊、上坡、中坡、平坡、下坡、山谷6个坡度位置类型,其中,中坡面积（7 792.02 km2）最大,占流域总面积的42.64%,表明TPI数值较小且坡度大于5°的区域是赤水河流域地形主体.③赤水河流域植被在山脊的平均NDVI最高,为0.747,且山脊平均Sen's slope最高,为0.007 2;山谷平均NDVI最低,为0.709.研究显示,赤水河流域植被分布在118.5~486.9的TPI区间或分布在山脊处时整体生长较好,且生长增强趋势最明显.      

盘龙河流域空间信息分析

利用2008年SPOT卫星影像结合野外调查,运用3S技术对盘龙河流域的植被、土地利用和环境质量情况进行调查。结果表明,流域内的土地资源内部结构不合理,与自然环境不协调,其环境质量以中等偏上为主,差的质量面积较大。提出了对盘龙河流域加强法制建设,提高森林覆盖率,做好土地利用总体规划,优化农业产业结构的生态保护对策建议。     

盘龙河流域空间信息分析

利用2008年SPOT卫星影像结合野外调查,运用3S技术对盘龙河流域的植被、土地利用和环境质量情况进行调查。结果表明,流域内的土地资源内部结构不合理,与自然环境不协调,其环境质量以中等偏上为主,差的质量面积较大。提出了对盘龙河流域加强法制建设,提高森林覆盖率,做好土地利用总体规划,优化农业产业结构的生态保护对策建议。     

近50a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对碳储量的影响

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范--玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962-2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×10⁵ t,土壤碳储量增加3.14×10⁶ t,总碳储量增加3.77×10⁶ t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。     

伊犁河流域最大植被覆盖度的时空动态变化

伊犁河是中哈两国重要的跨境河流,近年来,伊犁河流域的生态环境变化引起中哈两国高度关注。文章基于MODIS数据,采用像元二分模型,分析了2000-2014年伊犁河流域最大植被覆盖度的动态变化,以间接反映其生态环境变化过程。结果表明:(1)伊犁河流域植被覆盖度呈现从西到东逐渐增加的趋势,该流域最大植被覆盖度年际间有波动,且波动幅度较大。(2)以最大植被覆盖度的变化率作为生态环境质量变化趋势监测的参考指标,结果显示15 a间该流域的植被覆盖经历了"先衰退后缓慢恢复"的过程,且2010年以后基本趋于稳定。(3)空间分布上表现为该流域植被覆盖较少的区域有变好的趋势,植被覆盖较好的区域反而表现出恶化的趋势,这可能与区域气候变化以及人类活动有关。此外,伊犁河流域三角洲地区、伊犁河谷地及其中上游等地区植被覆盖出现恶化趋势,应引起足够重视。     

基于改进DRASTIC模型评价拉林河流域地下水脆弱性研究

以拉林河流域作为研究区,结合研究区实际条件对传统DRASTIC模型进行改进,利用层次分析法获得各指标的权重值,并应用ARCGIS的空间分析技术获取研究区地下水脆弱性分区,同时根据单参数敏感性分析方法对评价结果进行验证.结果表明,流域地下水以中等脆弱性和较高脆弱性为主,约占流域面积的85%.在选取的六个评价指标中,土地利用类型、地下水位埋深以及地形坡度这三个指标对流域地下水脆弱性影响最大.研究结果为拉林河流域地下水资源管理和污染防治提供理论依据.     

锡林河流域草原植被退化空间格局分析

利用TM遥感影像,结合地面植被调查,基于典型草原退化演替模式,绘制锡林河流域植被现状图,在地理信息系统支持下,研究了锡林河流域草原植被退化空间格局特征,得出全流域、上中下游及流域内不同地貌类型上不同草原退化等级的面积。全流域1999年放牧退化草原植被面积为7689.3km₂,占总流域面积的71.86%。根据草原退化指数计算得出全流域总草原退化指数为10901.8km₂草原退化单位,同时还计算了流域上中下游区域和流域内不同地貌类型的草原退化指数值。通过网格取样,绘制锡林河流域草原退化指数空间图,应用空间趋势面分析法绘制草原植被退化指数等值线图。结果表明:锡林河流域草原退化的空间格局较为复杂,首先与流域上中下游及不同地貌类型上人类放牧利用强度的差异相关,具体表现在流域中下游及河谷阶地、平原和丘陵区草原植被退化较为明显,其次,全流域有多个较为明显的草原植被严重退化中心区,均与人类高强度放牧利用有关。     

西南喀斯特流域泥沙来源、输移、平衡的思考——基于坡地土壤与洼地、塘库沉积物~(137)Cs含量的对比

汇总了西南喀斯特地区坡地土壤和洼地、塘库沉积泥沙的~(137)Cs比活度资料,并进行了对比,分析流域泥沙来源。坡地地面流失轻微的,汇水面积小于0.5 km~2的微小流域,流域产沙主要源于地下流失(裂隙土)和沟岸侵蚀(沟壁土);坡地地面流失强烈的,主要源于坡地地面流失(坡地表层土壤)。地下流失和沟岸侵蚀是小流域和较大流域的主要产沙方式,且有随着流域面积增大,产沙贡献率越高的趋势。由于裂隙土和沟壁土都基本不含~(137)Cs,~(137)Cs单一示踪法不能区分这两种源地土体的产沙贡献率。建议采用多元示踪法,研究流域的泥沙来源。区分裂隙土和沟壁土的产沙贡献率,可考虑尝试磁性法和孢粉法。通过沉积物~(137)Cs断代等方法确定洼地、河流滩地和塘库泥沙淤积量,结合径流小区和水文站输沙量资料,分析不同类型洼地、河流滩地和塘库的泥沙截留率,分析河流泥沙输移比。在查明泥沙来源,泥沙输移比和输沙量(或产沙量)的基础上,确定流域泥沙平衡,结合径流研究成果,建立喀斯特流域产沙模型。     

Persistent organochlorine residues in sediments of the Haihe River and Dagu Drainage River in Tianjin, China

Persistent organochlorine compounds were analyzed by means of GC-ECD in surface sediment samples from two selected rivers in Tianjin, Haihe River and Dagu Drainage River. A total of 16 surface sediment sites were selected along the both rivers. The frequency of detection of T-HCH and T-DDT in sediment samples both was up to 100%, which illustrated that the contamination of HCH and DDT was widespread in Haihe and Dagu Drainage Rivers. Results indicated that the concentrations of various pesticides in sediments from Haihe River were in the range of 3.30-75.96 ng/g dw for T-HCH and 1.57-211.57 ng/g dw for T-DDT. Compared with Haihe River, Dagu Drainage River was contaminated by HCHs and DDTs along the all locations and the values of T-HCH and T-DDT residues in sediments ranged from 2.30 to 124.61 ng/g dw and from 11.28 to 237.30 ng/g dw, respectively, The possible pollution sources were analyzed through monitoring results of organochlorine pesticides（OCPs） residues in sediments from the two rivers. The investigation also indicated that HCH was still used as pesticide in Tianjin partial area.     

喀斯特坡地土壤流失监测结果简报

在贵州普定岩溶地质与生态研究综合试验站陈旗小流域内,采用全坡面大型径流场的方法,对6种不同土地利用条件下喀斯特坡地径流场次降雨地表径流量和土壤流失进行了监测。2007年7月到2008年12月期间的监测结果表明:6个径流场土壤流失量均非常小,年土壤流失量和年悬沙产沙量变化范围分别为0.05~62.25 t/km2和0.03~8.68 t/km2,最大的为中度石漠化的稀疏灌丛径流场。喀斯特坡地土壤流失集中发生在降雨量超过60mm的降雨事件中,不同类型坡地间次降雨土壤流失量差异显著,最主要控制因素为地表径流量,同时也受到降雨特征和植被状况的影响。此外,前期降雨对坡地产流和土壤流失的影响也是客观存在的。前期降雨丰沛的条件下,坡耕地、稀疏灌丛径流场的地表径流量、次降雨土壤流失量相对复合植被、火烧迹地、灌草和幼林径流场均出现明显增长。     

典型黄土塬区不同植物措施水土保持效应分析

基于黄土高原典型黄土塬区2014-2016年的自然降雨数据及5种植被措施（乔木、灌木、撂荒、人工种草、耕地）下的坡面产流、产沙情况的观测数据,系统分析了不同植被覆盖措施下的黄土坡地水土流失对不同类型侵蚀性降雨的响应机制,结果表明：（1）降水集中于4-10月份,其中引发水土流失的侵蚀性降雨集中于7月、8月。（2）根据最大30分钟降雨强度I₃₀及降雨总量可将侵蚀性降雨分为5种类型,其中小雨量、小雨强类型的降雨是当地发生频率最多的侵蚀性降雨类型;降雨强度最大的Ⅴ雨型降雨侵蚀力最大,降雨量最大的Ⅰ雨型降雨侵蚀力次之,而Ⅱ雨型降雨侵蚀力最低;Ⅴ雨型在观测期内产流产沙量最大。（3）5种植被措施在不同降雨类型下均有明显的水土保持效应,在不同类型降雨下不同植物措施减沙率和减流率变化规律不同。研究结果对于黄土高原地区水土保持及资源可持续利用具有重要的指导意义。     

黄土高原清水河流域土地利用/覆盖和降雨变化对侵蚀产沙的影响

近50 a来,在气候变化和生态恢复与治理工程实施的背景下,黄土高原的侵蚀产沙特征发生了明显的变化。以黄土高原典型中尺度流域清水河流域(面积436 km2)为研究对象,利用1959、1986、2007年的土地利用解译结果和1960—2005年该流域实测输沙和降水资料,采用非参数Mann-Kendall趋势分析法和滑动t检验法研究了该流域年输沙量、降雨量的变化趋势和突变点,并与通用土壤流失方程相结合分析了该流域土地利用和降雨变化对输沙量变化的贡献率。结果表明:该流域年输沙量47 a间有显著的下降趋势,突变点位于1980年;降雨量没有明显的趋势性变化,极端降雨指数下降。降雨因素对输沙量减少的贡献率为9.89%,土地利用的贡献率为90.11%,土地利用变化中工程措施淤地坝的贡献率为5.56%,植被变化的贡献率为84.55%。该流域47 a间乔木林地面积增加了944.27%,灌木林地增加了19.33%,表明清水河流域林地面积增加是导致输沙量减少的主要原因。     

黄河中游水保措施对入黄干支流泥沙特性的影响:Ⅱ.减沙效益分析

应用文献［１］关于不同地貌类型及不同水保措施条件下黄河干支流中泥沙粒径分布的研究结果,可以对相应条件下的减沙效益进行有效的分析。利用文献［１］模型,本文不仅探讨了在给定地貌类型条件下各类水保措施实施前后流域汇入黄河干支流的泥沙总量的变化,而且还在扣除降雨变化的影响之后,预测了各类组合条件下非均匀泥沙中减沙效果最佳的粒径级和相应粒径级泥沙的减沙量,预测结果得到了黄河干支流各站所有实测资料的验证。文中还简要讨论了人类活动（主要是开矿）对减沙效益的影响。     

Effects of land-use pattern change on rainfall-runoff and runoff-sediment relations: a case study in Zichang watershed of the Loess Plateau of China

The purpose of this article is to identify the effect of land-use pattern on rainfall-runoff and runoff-sediment relations in Zichang Watershed of the Loess Plateau. From 1986 to 1997, many farmlands changed into grassland or woodland, especially the farmland in steep slope positions or far away from the river. The change of land-use pattern altered the rainfall-runoff and runoff-sediment relationships, and led to higher slope of trend curves(STCs) of annual rainfall-runoff mass curve and runoff-sediment mass curve in 1990s than that in 1980s. It is implied that more soil and water loss yielded in 1990s. In order to reduce soil loss, more attentions should be paid to land-use pattern and some grass or other herbaceous filter strips should be built along rivers.     

黄河中游水保措施对入黄干支流泥沙特性的影响:Ⅰ. 泥沙粒径变化

过去关于水土保持措施影响的研究多侧重于减水减沙的影响,对泥沙组成影响的研究则相对较少。本文以大量的实测资料为依据,以河口至龙门间区域自然与水土保持条件为背景,将水保措施类型、河道水流泥沙条件与流域地貌条件结合考虑,借助统计分析方法对采用水保措施前后该区域（尤其是与黄河中游水土流失密切相关的黄土高原与沙砾丘陵区域）的泥沙粒径分布变化进行了探讨。分析表明,泥沙粒径分布变化极其复杂,对应于不同地貌类型条件的泥沙组成遵循不同的分布规律。黄土丘陵区河流中的悬移质泥沙级配服从正态分布规律,而沙砾丘陵区河流中的泥沙级配则服从皮Ⅲ型分布规律。当分布函数的类型确定后,泥沙粒径分布由该分布函数的几个参数共同决定,这些参数分别反映了泥沙从流域表层搬运到对应级别河流的过程中地貌形态及水土保持措施的影响。文中由多学科综合研究得到的结论,对黄河中游水土保持效益研究具有重要意义。     

黄土丘陵区典型植被枯落物坡面分布及混入土壤对土壤性状的影响

黄土丘陵区植被的恢复可能影响枯落物分布特征,进而对土壤性状产生影响。论文选取刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林、柠条（Caragana intermedia）人工林、铁杆蒿（Artemisia gmelini）群落和白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落4种典型植被样地,研究其枯落物坡面（坡长40~80 m）分布特征及自然条件混入土壤中对土壤理化性状的影响。结果表明：1）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量（143.89~833.04 g/m²）、盖度（0.36~0.63）和厚度（0.77~2.03 cm）均表现为刺槐人工林>柠条人工林>铁杆蒿群落>白羊草群落;土壤中枯落物混入量（178.80~657.21 g/m²）和混入深度（1.33~2.29 cm）均表现为刺槐人工林>铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落;土壤中枯落物混入量占枯落物总蓄积量的比例（45.91%~74.02%）表现为铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落>刺槐人工林。2）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量和土壤中枯落物混入量均为坡下高于坡上,受径流冲刷和泥沙分离—输移—沉积过程的影响,枯落物地表蓄积量和土壤混入量在坡中波动较大;随枯落物地表盖度的增加,地表枯落物蓄积量呈指数函数增加（P<0.01）,且随地表枯落物蓄积量的增加,土壤中枯落物混入量呈对数函数增加（P<0.01）。3）土壤容重、粘结力和水稳性团聚体几何平均直径（WAS-GMD）随土壤中枯落物混入量的增大而线性降低（P<0.01）,土壤有机碳和全氮含量在铁杆蒿群落和白羊草群落中均随土壤中枯落物混入量的增大而线性增加（P<0.05）。该研究将为评价黄土高原退耕还林还（草）工程生态成效、修正土壤侵蚀预报模型提供重要依据。