基于GIS与RUSLE的武陵山区小流域土壤侵蚀评价研究

以长江中下游武陵山区女儿寨小流域为研究区，基于数据观测积累及实地调查采样等方法，计算了研究区降雨侵蚀力、土壤可蚀性等因子，运用GIS与RUSLE评价了流域土壤侵蚀强度并分析了其与土地利用方式、海拔高度的关系。结果表明，流域平均土壤侵蚀强度为78844 t/（km2·a），属微度侵蚀，流域面积9518%的范围发生轻度以下的侵蚀，强烈以上侵蚀仅占1.19%。从土地利用类型来看，耕地、果园侵蚀强度较大，均达到中度侵蚀，有林地除竹林地为轻度侵蚀外均属微度侵蚀，耕地、果园、竹林地是今后水土流失防治的主要地类。不同海拔高度中，低海拔（200～400 m）区域侵蚀量占到流域侵蚀总量的6442%，是水土流失防治的重点地带。研究为应用修正通用土壤流失方程在武陵山区进行土壤侵蚀评价提供范例，为研究区防治土壤侵蚀和流域管理规划决策提供相应参考     

基于土壤侵蚀模型的滑波临界雨量估算探讨

针对滑坡临界雨量确定目前存在的问题,提出一种基于土壤侵蚀模型的滑坡临界雨量估算的新方法。该方法基本思路是：降雨引起土壤侵蚀,当土壤侵蚀达到一定强度时可诱发滑坡,因此利用土壤侵蚀模型可以推算滑坡临界雨量。以湖北省秭归县为例进行试验,从降雨-土壤侵蚀-滑坡的成灾机理入手,利用卫星资料、地理信息资料及降雨资料,计算降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形（坡长、坡度）、植被覆盖和土地利用类型等因子,基于USLE土壤侵蚀模型,计算滑坡发生时土壤侵蚀强度,通过分析多个滑坡个例,确定滑坡临界土壤侵蚀强度,再根据降雨侵蚀力与降雨量之间的关系,推算不同预警点滑坡临界雨量。相比以往仅仅分析灾情与降雨之间关系的传统方法,该方法有较为清晰的物理意义,实际业务中也易于实现,在滑坡预警预报中有较高实用价值     

基于InVEST模型的太行山淇河流域土壤侵蚀特征研究

基于土地利用数据、数字高程模型数据(DEM)、土壤类型数据、降雨数据、植被覆盖指数(NDVI),结合地理信息系统(GIS)和遥感,计算降雨侵蚀力因子(R)、土壤可蚀性因子(K)、植被覆盖因子(C)、水土保护措施因子(P),借助InVEST模型对淇河流域2015年山地生态系统的土壤侵蚀进行研究。结果表明:(1)淇河流域微度侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强烈侵蚀、极强烈侵蚀和剧烈侵蚀面积分别为932. 80、617. 13、282. 46、159. 58、141. 64和93. 84 km~2;土壤侵蚀总量为7 225 839. 54 t,平均土壤侵蚀模数为32. 45 t/(hm~2·a);(2)在各土地利用类型中,土壤侵蚀主要发生在林地、草地和耕地。草地和林地多分布在地形起伏度较大的高海拔区,潜在的土壤侵蚀量较大,土壤侵蚀强度也较大。虽然未利用地占流域总面积很小,但侵蚀模数最大;(3)淇河流域土壤侵蚀与坡度、海拔和地形起伏度等地形因子具有密切关系,土壤侵蚀模数随着海拔的升高先增大后降低,海拔在1 200 m处达到峰值,土壤侵蚀模数随着坡度和地形起伏度的增加而不断增大。坡度和起伏度越大,坡面土壤的不稳定性愈大,在外力作用下发生下移的可能性就愈大。海拔600～1 200 m、坡度大于15°、地形起伏度70～500 m的区域土壤侵蚀状况严重,是土壤侵蚀防治的重点区。土壤侵蚀是山地生态脆弱性响应的重要指标,山地流域的土壤侵蚀研究对评估区域生态环境质量有重要意义。     

模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。     

基于GIS和USLE的小流域土壤侵蚀定量评价

通过气象数据分析、实地调查、野外采样及室内分析、DEM计算、遥感解译等,建立了南水北调中线水源地丹江口水库区典型小流域地理数据库,确定了计算USLE因子指标的方法。在ArcGIS支持下,模拟了小流域土壤侵蚀强度的空间分布。将模拟结果分为微度、低度、中度、强度、剧烈侵蚀5级,建立土壤侵蚀与土地利用/土地覆盖类型及坡度之间的关系。结果表明：研究区年均土壤侵蚀量2414 t/hm2,远超该地区容许土壤流失量5 t/（hm2·a）。96%的侵蚀区及95%的土壤侵蚀总量位于<25°区域。就土地利用/土地覆盖类型而言,陡坡耕作区是主要的土壤流失区。研究结果为水源区的土壤侵蚀治理提供参考意见,同时为USLE在无土壤类型图地区的应用提供一种方法借鉴     

基于数量化理论Ⅱ的鄂西北山区坡面土壤侵蚀强度评价

水土流失既是资源问题，又是生态环境问题。土壤侵蚀对人类生存和发展构成了严重威胁，成为制约可持续发展的障碍因素。以鄂西北丹江口库区郧西县坡面径流小区为试验点，通过分析小区的实地观测数据，建立坡面土壤侵蚀定性评价指标体系，并将数量化理论II作为有效的数学方法，建立郧西县坡面径流小区土壤侵蚀强度评价模型，对参与建立模型的样本进行回归分析，其准判率达到800%以上，并且利用该模型对其他年份坡面土壤侵蚀强度实测数据进行对比验证，得到土壤侵蚀强度分级的精度较高。研究表明，建立的郧西县坡面径流小区土壤侵蚀强度评价模型有较好的适用性与可靠性，可为郧西县及类似自然地理环境的其他区域水保工作起到一定指导意义     

三峡库区王家桥小流域土壤侵蚀因子初步研究

通过对王家桥小流域土壤，降雨，植被和地形等因子的分析，探讨了土壤抗侵蚀性能，分析了坡面侵蚀与各影响因子间的关系，建立了基于降雨基础上的全流域输沙幂函数回归方程。结果表明，本地区土壤因具有较强的渗透性，抗冲，抗蚀和抗剪切破坏的能力，而使其保持较小的可侵蚀性；坡面侵蚀中的主要影响因素是雨强和径流量（或降雨量）的大小；流域内土壤侵蚀的形式主要表现为暴雨作用下的重力侵蚀，在影响土壤侵蚀的诸多因子中降雨是关键性的，它的强度和年分布对年侵蚀模数的大小具有决定性作用。同时，通过分析各种雨强（平均雨强，最大雨强，最大15分钟雨强，最大30分钟雨强，最大60分钟雨强）对土壤侵蚀量的影响，结果表明，虽然最大60分钟雨强具有最优相关性，但在多元回归方程中，采用最大30分钟雨强回归效果最佳。     

红壤坡面细沟横断面形态及水动力学特性研究

细沟是坡面侵蚀泥沙和养分流失的重要方式及输移通道，研究红壤坡面细沟形态和水流动力学特性对深入认识红壤坡面侵蚀规律和防治水土流失具有重要现实意义。以第四纪粘土发育红壤为研究对象，通过人工模拟降雨和放水冲刷相结合的室内试验，初步探讨了红壤坡面细沟横断面形态特征及其水动力学特性变化规律。结果表明：细沟横断面主要呈“V形”和“U形”，少数横断面侧壁呈向左或向右凹陷形态。细沟横断面宽深比在0.93～3.52，形态指数在0.30～0.60，且对同一细沟而言上坡位宽深比基本大于下坡位，而形态指数随坡长无明显变化。不同坡位的细沟流平均流速表现为：下坡>中坡>上坡，雷诺数和弗洛德数随坡长变化规律与流速基本一致。此外，细沟流平均流速和雷诺数仅与单宽流量呈极显著正相关（p<0.01），而细沟流从上坡至下坡的流速和雷诺数增幅则分别与雨强和横断面宽深比呈极显著正相关（p<0.01）。结果为进一步研究红壤坡面细沟侵蚀奠定一定的理论基础。     

太湖洑东流域陆地侵蚀与入湖物质通量的定量关系研究

在太湖流域选择了一个典型的半封闭洑东小流域，通过对该流域及入湖口区域沉积物的元素和同位素地球化学研究，建立了反映流域陆地侵蚀与入湖物质输入量之间的定量关系模型。研究结果表明:近40 a来洑东流域的入湖物质通量约为6074 t/a，与实际监测结果一致。根据流域土地利用类型和土壤侵蚀速率的分布，估算出流域土壤侵蚀总量为25670 t/a，说明侵蚀总量的237%进入湖泊，其余在河道或土地内部沉积下来。近40 a来太湖宜溧河湖交界区入湖物质通量〖WTBX〗（Q）与流域土壤侵蚀速率（E）和流域面积（A）的数学关系为：E=422Q/A。〖WTBZ〗结合湖泊沉积物来源分析结果，计算出流域内不同土地利用类型的平均土壤侵蚀速率，林地、茶园和水田的土壤侵蚀速率分别为1266、58355和17293 t/（km2·a）。该结果与¹³⁷Cs示踪法计算结果基本一致，表明利用湖泊沉积记录可以较好地反演流域不同土地类型土壤侵蚀量及其入湖营养通量的变化。     

土壤侵蚀对土地利用和降雨变化响应和空间分布特征——以金沙江一级支流小江流域为例

全球变化引起了一系列环境效应，土壤侵蚀是全球变化最为敏感环境效应之一。选择生态极其脆弱区小江流域作为研究对象，通过遥感影像和雨量站点获取3期土地利用和降雨变化信息，结合区域基础地理信息数据，利用通用土壤流失方程（USLE模型）对该区域土壤侵蚀对土地利用和降雨变化的响应进行了分析。研究表明：（1）降雨量在1981~1990年为降雨量较小年份，1991~2000年为降雨量较大时间段，2001~2005年降雨量开始急剧减少；（2）1987、1995和2005年的平均侵蚀量分别为：7058、8008和7981 t/（hm2〖DK1〗·a)，中度侵蚀以上面积分别占总面积的2992%、3383%和3318%，其中极强度侵蚀分别占915%、1281%和1263%；（3）在分布特征上，强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在小江流域的中下游地段。极强度侵蚀主要分布在中海拔区域（1 600~2 800 m），所占的比例呈持续下降的趋势，但在高海拔区域，极强度侵蚀呈增加趋势；同时，极强度侵蚀集中分布在高坡度段（>35°）上，占其面积的85%以上，且呈持续增加趋势，在中坡度段（15°~35°）上，极强度侵蚀呈现明显的减少趋势。USLE模型可以较好的反映出全球变化条件下土壤侵蚀效应，为合理开发土地资源和人类经济活动提供科学依据     

三峡库区坡耕地利用与水土保持种植制

三峡库区耕地资源十分有限,且坡耕地占有相当大的比重,陡坡地多,在不良的耕作方式下肥力低下,水土流失十分严重在分析三峡库区自然条件与坡耕地资源特点的基础上,讨论了坡耕地种植制度与土壤侵蚀的关系,提出通过合理搭配作物种类进行多熟制间套作,一年生农作物与多年生经饲作物间作及农作物与木本植物等高间作等手段来建立坡耕地水土保持种植制,从而达到减轻土 蚀之目的。     

基于GIS和RUSLE模型的万州区土壤保持服务功能空间分布特征

土壤保持服务是重要的生态系统服务之一,代表生态系统对土壤侵蚀所起到的削减和改善作用。以万州为研究区,基于GIS平台和修正通用土壤流失方程(RUSLE),运用降雨、DEM等数据建模,探讨万州区土壤保持服务功能的空间分布特征并分析其影响因素。结果显示:(1)万州区土壤保持总量为1 435.84×10~5t/a,单位面积年均土壤保持量为417.91 t/(hm~2·a),具有较高的土壤保持服务功能重要性;(2)土壤保持服务空间分布受地形和人类活动等的显著影响,东南部山地区域较高,而铁峰山与方斗山之间的长江河谷较低,其空间分布特征与土壤侵蚀的分布状况大致相反;(3)坡度角度,15°~25°坡度区产沙量最大占全区的41.56%,8°~15°区域次之,这两个坡度区人地矛盾最为集中;土地利用类型中,旱地侵蚀最为强烈,而林地侵蚀微弱并表现出很高的土壤保持服务功能。研究结果对万州乃至整个三峡库区的水土保持工作有借鉴意义。     

运用生物埂治理三峡库区坡耕地水土流失技术研究

阐述了三峡库区耕地构成和开展针对性研究的目的与意义，三峡库区水土流失的严重危害。试图通过种植不同的生物篱笆，探求治理三峡库区水土流失的有效途径。选择了7种不同的生物篱笆，设立小区试验研究生物埂对治理坡耕地水土流失的机理，分析其水土流失构成机理与成因，提出了三峡库区减少水土流失，防止农业面源污染的对策与措施。通过试验得出以下结论：应用生物埂技术可以保持水土，主要是减少土壤中养分的主要载体<\{0.02 mm\}大小的泥砂颗粒的流失，从而有效地保护了生态环境，增大库区环境容量。实施生物埂技术可以创建缓坡梯田，金荞麦、百喜草等是适合库区实际的生物埂植物。     

城乡交错带土地利用方式对土壤理化性质的影响

以长沙市南郊山地丘陵区为研究对象，选择7种不同土地利用方式（次生林地、经济林地、杉木人工林、采伐迹地、撂荒地、苗圃地、坡耕地）研究了城乡交错带不同土地利用方式对土壤理化性质的影响。结果表明：7种土地利用方式下，土壤颗粒组成主要集中在1～0.05 mm和＜0.001 mm两个粒级范围内，土壤质地以重壤土和轻粘土为主。随着人为干扰程度的减弱，土壤砂粒（1.0～0.05 mm）、土壤粉粒（0.05～0.01 mm）百分率逐渐下降，＜0.01 mm的土壤物理性粘粒百分率增加。自然、半自然状态利用方式的林地（次生林地、经济林地、杉木人工林地）土壤总孔隙度、含水量普遍较高，土壤密度低于坡耕地、苗圃地、撂荒地、采伐迹地，而土壤pH值、有机质含量及氮、磷、钾含量普遍高于坡耕地、苗圃地、撂荒地、采伐迹地     

三峡库区不同退耕还林模式水土流失特征及其影响因子

三峡库区为国家水土保持重点防治区，土地利用/覆盖变化（LUCC）与水土流失的关系已成为水土流失治理研究的关注重点之一，退耕还林工程的水土保持效益对于库区生态环境的建设具有重要意义。通过对库区典型退耕还林模式的水土流失的监测，分析其不同降雨条件下水土流失特征及影响因子，结果标明：（1）退耕还林后库区的水土流失问题得到了有效控制，退耕还林后各土地利用类型的年地表径流量下降了70%~95%，泥沙流失量则比农田降低了97%以上，其中乔木林和竹林对水土保持的效果最为理想；（2）退耕还林后各土地利用类型年地表径流量与降雨量呈较好的指数关系，随着降雨量的增加而增加。除农田和板栗林外，各土地利用类型年地表径流量与雨强关系不显著；（3）泥沙流失量与降雨量和降雨强度的关系均不显著；（4）各土地利用类型地表径流的80%以上，泥沙流失量的95%以上都是发生在暴雨条件下，暴雨事件成为库区水土流失的主要气候影响因素；（5）凋落物层盖度是控制退耕还林各模式地表径流的主要因素，各土地利用类型的年地表径流量均随着凋落物层盖度的增加而显著降低     

中亚热带红壤丘陵集水区不同开发利用模式

以湖南省桃源县3个地貌完整且地理条件基本一致的集水区为代表,设置耕地集约型、土地半集约型和土地全面集约型3种垦殖模式。11年的定位观测与研究表明：（1）3种模式耕地的产、投水平基本相同,但非耕地的产、投差异甚大,形成了显著不同的土壤肥力演变特点、生物产量和经济效益,即土地集约经营的集水区,土壤侵蚀模数已接近或低于土壤允许流失值（500 t/km\+2·a）,土壤有机质、N等的养分含量稳步提高（增幅＞10%）,坡地和旱地的土壤贮水量在少雨季节增加20%以上,农作物大幅增产（增幅＞20%）,林、果、茶、鱼等的产量以及土地生产率成倍增长;（2）不同垦殖模式代表了红壤丘陵集水区开发利用的三个发展阶段,即集水区的开发利用将由耕地集约型向土地半集约型、土地全面集约型方向发展,发展进程的快慢主要取决于主导产业或项目的生产要素容量大小、比较利益高低以及科技进步推动等的作用机制;（3）集水区土地开发利用的潜力是水面 ＞坡地 ＞旱地 ＞ 稻田,合理开发与利用非耕地土地资源的效益巨大。     

Effects of landforms on the erosion rate in a small watershed by the Cs tracing method

It's very important to analyze and evaluate quantitatively the effects of landforms on soil erosion for the prevention and treatment of soil loss in a small watershed. The objective of this study was to evaluate the effects of landform factors on erosion rate by the ¹³⁷Cs tracing method in a small watershed in the Purple Hilly Area of China. The erosion rates under different slope lengths, slope gradients and slope aspects were estimated in Xiangshuitan watershed in the Purple Hilly Area in Sichuan Basin by the ¹³⁷Cs tracing method. The results showed that the erosion rate decreased exponentially with downslope distance, and it increased with increasing slope gradient during the scope of 5°-16°. The slope aspect had great impact on the erosion rate, and the hillside on the sunny slope had larger erosion rate than that on the shady slope, particularly for the farmland.     

苏南地区耕地质量评价与分区保护研究

耕地质量监测与评估研究是我国耕地保护工作的重要支撑。针对苏南地区耕地保护面临的新问题,整合农用地分等定级、多目标地球化学调查和土壤侵蚀等相关研究资料,重构耕地综合质量评估指标体系,综合运用空间分析、加权综合和聚类分析方法,根据耕地基础地力、耕地健康和耕地外部环境的空间分异和组合特征,识别优先保护、地力提升、污染治理和水土保持等耕地类型,分类讨论耕地保护与整治路径。分析表明:苏南地区现状耕地中,优质耕地占比不足65%,近30%的耕地基础地力较差,超过5%的耕地受到水土流失、重金属污染威胁。其中,优质耕地集中于茅山以东的太湖平原和沿江平原地区,茅山以西地区基础地力相对较差,宁镇沿江、太湖东北岸部分地区土壤重金属污染和水土流失风险较高,需要因地制宜开展地力提升、土壤修复、水土保持和农业结构调整等治理措施,以增强地产农产品质量安全。     

四川水土资源可持续利用与生态保护

保护好四川水土资源和生态环境,对保障全国粮食安全,对全国的生态保护与建设和长江中下游地区的经济发展均有十分重要的意义。系统分析研究了四川水土资源与生态保护现状,针对水土流失面广强度大、土地沙化、退化和荒漠化严重、人地矛盾日益尖锐、粮食安全保障问题日益凸显、水资源利用率低、旱灾严重等问题,提出了切实保护耕地资源,确保基本农田保护面积总量不减少、质量不降低;合理确定退耕还林规模,稳定和保护现有耕地面积;加大中低产田土改造力度,节约集约利用有限的土地资源;节约用水,加强水利工程建设,提高水资源利用率和供水能力;加强对水土流失的综合治理等5条水土资源可持续利用与生态环境保护的相应对策与措施。