基于RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究

以RS、GIS和RUSLE模型为主要技术,选取典型的土壤侵蚀区福建省长汀县河田盆地区为研究区,通过对模型因子的合理选择,估算了该地区1988年、1998年和2010年的土壤侵蚀量,实现土壤侵蚀状况的定量评价和动态监测.结果表明:在1988年至2010年期间,研究区土壤侵蚀状况得到明显改善,平均土壤侵蚀模数由4259.11 t·km-2·a-1下降为1280.09 t·km-2·a-1,年侵蚀量由252.42万t下降至75.87万t;中度及其以上侵蚀面积由176 km2减少至62.69 km2,微度侵蚀面积由225.85 km2增加至358.9 km2.研究结果说明近22年来针对长汀河田盆地区土壤侵蚀的治理所采取的措施是卓有成效的.长汀河田盆地区水土流失进一步重点治理的区域应集中在盆地中心及其西北部等地区的高程低于400 m、植被覆盖度为20％-50％的地区.     

基于RUSLE模型的珊溪水库流域土壤侵蚀定量估算

土壤侵蚀是当今世界面临的主要问题之一,其中水库流域的土壤侵蚀将会直接影响水库库容和水环境安全。本文以温州珊溪水库流域为研究区域,基于美国农业部开发的修正通用土壤流失方程(RUSLE),并结合地理信息系统(GIS)和遥感技术,评估研究区流域土壤侵蚀现状,并借助GIS空间叠加分析功能,定量分析流域土地利用类型、坡度与土壤侵蚀强度之间的关系。结果表明:该流域年均土壤侵蚀模数为3085.76 t·km-2·a-1,属于中度侵蚀;在土壤侵蚀强度上,微度侵蚀区域面积占流域面积的49.42%,极强度侵蚀和剧烈侵蚀区域面积占流域面积的10.93%。在土壤侵蚀量上,微度侵蚀区域侵蚀量仅占流域侵蚀总量的0.8%,极强度侵蚀和剧烈侵蚀区域侵蚀量占流域侵蚀总量的62.15%;林地面积最大,占流域面积70.21%,且林地的土壤侵蚀量占流域侵蚀量的70.92%,是研究区土壤侵蚀量的主要来源;将研究区划分为7个坡度带,其中[15!,25!)和[25!,35!)坡度带侵蚀面积和侵蚀量达55.12%和61.35%;研究还发现,土壤侵蚀强度与滑坡的发生存在一定的相关性,土壤侵蚀强度大的地方发生滑坡的可能性越大。因此,针对该研究区侵蚀强度较大的小面积区域,加强水土保持力度能有效改善整个研究区域的土壤侵蚀现状。     

京津水源区小流域土壤侵蚀空间模拟

针对京津水源区生态环境脆弱、水土流失空间分异大、突发性强等问题,以河北省平泉县东北沟典型小流域为例,采用GIS技术与CSLE模型对其土壤侵蚀进行二维空间模拟及侵蚀规律研究,并对模型模拟精度进行验证.结果表明:模型确定性系数>0.85,模拟结果可信度高;小流域侵蚀模数为2359.24t·km-2·a-1,属于轻度侵蚀,侵蚀主要源于15°以上坡面,占侵蚀总量的92.1%;土壤侵蚀模数随坡度先逐渐增加,当坡度>45°时,土壤侵蚀模数有减小的趋势;土壤侵蚀模数空间异质性显著,坡耕地侵蚀模数最大,为6112.90tkm-2·a-1;荒草地占总面积33.2%,侵蚀量却达总量的74.9% ;59.3%的侵蚀来自阳坡和半阳坡,而阴坡半阴坡仅占流域侵蚀量的16.2%.研究为利用CSLE模型对小流域土壤侵蚀进行空间模拟提供技术范例,为京津水源区土壤侵蚀规律研究及水土保持生态建设提供科学参考.     

南方山区典型小流域桉树人工林种植对水土流失的影响

南方山区人工林的不合理开发导致严重的水土流失。典型人工林小流域土壤侵蚀时空变化研究对于人工林种植和山区生态环境可持续发展具有重要意义。本研究利用地理信息系统结合修正通用土壤流失方程，分析了粤西山区大顶山小流域土壤侵蚀的时空变化及关键驱动机制。结果表明：大顶山小流域侵蚀模数为1948.1 t·km^-2·a^-1,属于轻度侵蚀，但空间变异十分剧烈，变异系数为5.12,最大值可达191127 t·km^-2·a^-1。微度侵蚀(<500 t·km^-2·a^-1)面积占流域总面积的80.6%,中度及以上侵蚀(>2500 t·km^-2·a^-1)主要分布在植被覆盖度小于30%的桉树人工林幼林区，贡献了流域总侵蚀量的75.7%。2014—2019年间，大顶山小流域平均侵蚀年际变化不大，但土壤侵蚀空间分布变化较大，植被覆盖度、坡度和降雨是关键影响因素。桉树人工林种植导致自然植被破坏是引发造林区土壤侵蚀的首要原因。幼林区土壤侵...     

长白山北坡森林土壤汞的含量和形态分布

分别于2009年4月和9月对长白山北坡的土壤样品进行了采集,研究北方森林地区不同海拔土壤样品中的总汞和甲基汞的分布情况.长白山土壤THg和MeHg含量分别为0.08～0.73 mg·kg-1和0.05～0.56 μg·kg-1,库存量分别为97 kg·km-2和128 g·km-2,高于吉林省背景值,MeHg的最高含量...     

基于RUSLE-SMA的黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀评价及景观格局分析——以庆城县蔡家庙流域为例

以甘肃省庆城县蔡家庙小流域为例,运用混合光谱线性分解(SMA)从Landsat遥感影像提取植被覆盖度,获取流域的植被覆盖因子,借助通用土壤侵蚀方程RUSLE计算了2003和2010年土壤侵蚀量,分析了土壤侵蚀与土地利用和地形因子之间的关系,并对流域土壤侵蚀景观格局变化进行了研究.结果表明:7年间,蔡家庙小流域土壤侵蚀量由3.61×106 t·a-1增加到4.48×106 t·a-1,增加了24％;平均侵蚀强度由8590.23 t·km-2增加到10652.01 t·km-2.不同土地利用类型的侵蚀状况差异较大,未利用地、草地、园地的侵蚀状况严重;坡度大于15°、高程低于1395 m以及坡向朝西的区域,土壤侵蚀较严重.研究区整体侵蚀景观高度破碎,斑块总数减少,破碎度变小,景观异质性减小,整体形状趋于规则;除微度侵蚀景观外,其余景观类型趋于简单化.     

基于遥感和GIS的水土流失动态监测——以河北省赤城县为例

以遥感和GIS技术为支撑,利用修正后的通用土壤流失方程RUSLE为评价模型,对河北省赤城县1990、2000年的土壤侵蚀量进行了计算,并结合水土流失强度分级标准,生成了赤城县水土流失强度分布图.在此基础上,对赤城县2000年的水土流失现状、空间分布及1990-2000年水土流失的变化及原因进行了分析.结果表明:赤城县2000年平均土壤侵蚀模数为17.64 t·hm-2·a-1,属于轻度侵蚀,水土流失区域主要集中在灌草地与旱地这两种土地利用类型;与1990年相比,赤城县2000年水土流失面积明显减少,减少面积达839.81 km2.由此可见,赤城县在1990-2000年期间水土流失治理效果显著.     

生态安全条件下土地利用格局优化——以皇甫川流域为例

在人类活动导致的生态环境问题中,土地利用格局变化对区域生态安全起着决定性作用。选择我国乃至在世界上都罕见的多沙、粗沙、强烈水土流失的黄河皇甫川流域作为研究区域,针对土壤侵蚀和生态用水这两大影响流域生态安全的关键问题,开展土地利用变化模拟、土壤侵蚀3S监测、适宜植被盖度估算、土壤侵蚀情景模拟、土地利用格局优化等方面的综合研究。结果表明:(1)土地利用格局变化是导致土壤侵蚀变化的重要因素。从1987年到2015年,建筑用地、林地和灌丛面积增加,水域、沙地和裸砒砂岩面积减少,导致流域年平均土壤侵蚀模数由16160.72 t km-2a-1降至9710.72 t km-2a-1。(2)土地利用类型与土壤侵蚀模数密切相关并存在一定规律。6种不同土地利用类型多年平均土壤侵蚀模数的大小顺序为:裸砒砂岩沙地耕地草地林地灌丛,表明灌、林措施是流域植被恢复和土壤侵蚀减少的首选。(3)土地利用结构和空间格局优化有助于提升区域生态安全水平。在优化格局下,2007年和2015年土壤侵蚀模数比优化前分别减少5469.57 t km-2a-1和5432.77 t km-2a-1,优化后2015年土壤侵蚀模数仅为4277.95 t km-2a-1,低于流域自然侵蚀临界值或允许土壤侵蚀模数5300 t km-2a-1,优化土地利用格局成为加强流域生态环境建设的重要途径。     

基于GIS和RUSLE的滇南山区土壤侵蚀时空演变——以云南省元阳县为例

滇南山区土壤侵蚀时空演变研究对于水土保持规划及世界文化遗产区的生态保护具有重要意义。本研究基于RUSLE模型和GIS/RS空间信息技术,分析元阳县2005—2015年间土壤侵蚀状况的时空变化趋势,以及其侵蚀成因和影响机理。结果表明: 研究期间,元阳县土壤侵蚀空间分异显著,流失区主要集中于县域东南部、西南部,藤条江沿岸区域侵蚀广泛,极强度和剧烈侵蚀呈点状分布。元阳县2005—2015年平均土壤侵蚀模数为11.06 t·hm^-2·a^-1,微度和轻度侵蚀所占面积比例近80%,而轻度和中度侵蚀则构成了近50%的全年土壤侵蚀总量,是县域水土流失治理的重点侵蚀级别。研究期间,随着森林覆盖率的提高,县域水土流失有减缓趋势。元阳县地形复杂多变,土壤侵蚀分布与海拔、坡度有很大的相关性,这种分布格局的形成受自然和人为因素的共同影响,海拔500 m以下、1500 m以上且坡度25°～45°的山地区是水土防护治理的重点区域。     

红壤小流域不同利用方式氮磷流失特征研究

从红壤小流域坡地资源合理利用和保护的角度研究了不同利用方式土壤氮、磷流失的特征,结果表明：恢复保护性植被的试验区3,由于其水土流失量最低,氮、磷流失量最小。侵蚀严重的试验区5,由于水土失量最大,磷的流失量最大,但其有效磷、水溶性磷及氮素流失量低于不注重水土资源保持经营利用的试验区1、注重水土保持措施的试验区2和试验区4。由于采用了水土保持综合农林措施,有效地减轻了水土流失,试验区2和试验区4的土壤氮、磷流失量明显小于试验区1土壤氮、磷流失量,红壤小流域不同利用方式中水土保持综合措施能有效地控制土壤养分流失。2000年不同试验区土壤氮、磷的流失主要集中于5、6及8月份,其流失量占全年氮、磷流失量的90％以上,这与当地的降雨季节性分配特征有关。土壤氮、磷的坡面流失方式为推移质流失和径流流失,磷的流失形态主要为泥砂结合态,约占总磷流失量的70％以上。除试验区3以外,其它试验区泥沙结合态氮素的流失量大于水溶态氮素流失量。     

黄土丘陵小流域土地利用变化的土壤侵蚀效应: 基于137Cs示踪的定量评价

基于¹³⁷Cs示踪技术,结合土地利用变化数据,对黄土丘陵沟壑区羊圈沟小流域土壤侵蚀强度的演变过程进行了研究.结果表明：从20世纪80年代以来,该流域土地利用强度逐渐减弱;1980—2006年间,研究区坡耕地面积急剧下降,从94.9 hm²下降到0.2 hm²,乔木林地面积由0增加到51.1 hm²,灌木林地面积由0增加到19.2 hm²,果园林地面积由0增加到18.0 hm²,荒草地面积趋于稳定,由76.9 hm²增加到80.1 hm².研究期间,不同土地利用类型的土壤侵蚀强度依次为:坡耕地>灌木林地>果园林地>荒草地>乔木林地;1980、1984、1996和2006年流域土壤侵蚀强度分别为6408.9、5362.4、4903.9和3641.4 t·km^-2·a^-1,侵蚀程度由强度变为中度.土壤侵蚀强度降低的主要原因是该区的水保措施和植被恢复措施.     

基于模拟降雨试验的喀斯特坡耕地土壤侵蚀特征

探索喀斯特坡耕地土壤侵蚀过程及机理对该区水土流失及石漠化治理具有重要的现实和指导意义.本文采用人工模拟降雨的试验方法,探索喀斯特坡耕地土壤侵蚀过程及特征.结果表明: 降雨强度较小时(30、50 mm·h^-1),水土流失以地下孔(裂)隙流失为主,当降雨强度较大时(80 mm·h^-1),土壤侵蚀以地表流失为主;地表径流模数和输沙率均随坡度的增加而增大,随孔(裂)隙度的增加而减小.地下径流模数在0.37～0.52 L·m^-2·min^-1,地下输沙率在0.81～1.93 g·min^-1,二者均随坡度的增加而减小,随降雨强度的增加呈先增大后减小的变化趋势.     

橡胶人工林养分循环通量及特征

对不同树龄的PR107无性系橡胶人工林N、P、K 3种元素的养分循环通量及特征进行了研究.结果表明:(1)橡胶林生态系统养分循环通量中养分总吸收量为315.28～949.13 kg/hm2,总存留量为282.78～714.51 kg/hm2,总归还量为32.50～205.74 kg/hm2,胶乳总损失量为10.18～37.73 kg/hm2,土壤中养分总输入量为111.73～652.79 kg/hm2,总输出量为315.28～949.13 kg/hm2,平均亏损量为-249.94 kg/hm2,各循环通量都随着树龄的增加而增大,其中3种养分元素的大小顺序均为N>K>P;(2)胶林生态系统养分循环特征参数中吸收系数随林分生长呈凸抛物线变化(先增大后减小),归还系数逐渐上升,存留系数不断下降,周转时间加快,而6a后,胶林的枯落物养分平衡指数与土壤养分平衡指数开始下降,胶园土壤养分收支失衡,另外,产胶对养分的利用效率在14a前后表现为先升高后降低;(3)不同元素循环特征参数有差异.吸收系数、归还系数中的大小顺序为N>P>K,存留系数为K>P>N,枯落物养分平衡指数为K>N>P,土壤养分平衡指数为P>N>K,养分利用率为P>K>N,表明N的流动性大,故循环速率最快,循环水平最高,其次是K,而P的循环速率最慢,水平最低.     

黑土坡耕地有机碳及其组分累积-损耗格局对耕作侵蚀与水蚀的响应

耕作与水蚀是黑土区坡耕地碳库退化的主导因素,为进一步探究土壤有机碳(SOC)及其组分对不同侵蚀驱动力(耕作、水力)的响应格局,基于该区耕作侵蚀与水蚀模型,在定量表达耕作侵蚀-沉积量与水蚀量的基础上,利用地统计学的方法,分析了东北黑土区典型漫岗地形坡面尺度SOC及其3种组分的空间分布特征.结果表明: 耕作侵蚀与沉积速率分别表现为坡上>坡下>坡中>坡脚和坡脚>坡下>坡中>坡上;水蚀速率表现为坡下>坡脚>坡中>坡上;坡下陡坡位置耕作侵蚀与水蚀协同引起严重的土壤流失.虽然耕作侵蚀速率(0.02～7.02 t·hm^-2·a^-1)远小于水蚀速率(5.96～101.17 t·hm^-2·a^-1),但耕作侵蚀在全坡面范围均可对SOC产生不同程度的影响,而水蚀则主要在坡下径流汇集区显著影响SOC的累积-损耗.受水蚀与耕作侵蚀-沉积作用影响,SOC、颗粒有机碳、水溶性有机碳在侵蚀点含量低于沉积点,而微生物生物量碳变化趋势相反;耕作侵蚀通过影响颗粒有机碳参与SOC的积累-损耗过程.     

榆神府矿区典型小流域侵蚀产沙对退耕还林(草)及煤矿开采的响应

在脆弱的自然环境和强烈的煤矿开采活动共同影响下,黄土高原以榆神府矿区为核心的生态脆弱带土壤侵蚀极其严重。虽然退耕还林(草)工程的持续实施有效缓解甚至遏制了土壤侵蚀,煤矿开采却引发了新的问题,改变了小流域侵蚀产沙特征。本研究在该区域选择代表性坝控小流域——老爷满小流域,运用复合指纹识别法判别淤地坝沉积泥沙来源,旨在揭示退耕还林(草)和煤矿开采对榆神府矿区典型小流域侵蚀产沙特征的影响;从已建立的坝地运行期间的沉积旋回时间序列中选取退耕还林(草)之前10年(1990—1999年)和之后10年(2000—2010年),对比分析源地对坝地沉积泥沙的贡献差异及其变化特征。结果表明: 2000—2010年沉积旋回的年均厚度由1990—1999年的(42.7±29.9) cm减小到(16.6±13.7) cm,坝地采样点单位面积年均沉积量由579.9 kg·m^-2减少到245.8 kg·m^-2。研究期间小流域首要泥沙源地均为沟壁(平均贡献为79.2%±10.1%),但与1990—1999年相比,2000—2010年间受退耕还林(草)工程影响较大的坡面对坝地沉积泥沙的贡献率呈现增加趋势,年均贡献增加7.4%。结合区域的降雨和煤矿开采情况,上述现象表明在退耕还林(草)和降雨侵蚀力减小的共同影响下,流域的侵蚀产沙强度总体明显减弱;煤矿开采对坡面侵蚀产沙有重要的影响,导致退耕还林(草)对坡面水土流失的防治效果受到明显的影响。由此可见,煤矿开采增加了坡面的侵蚀产沙风险,受煤矿开采影响的区域是坡面水土流失治理的重点区域。     

关中地区小麦/玉米轮作农田硝态氮淋溶特点

通过田间原位淋溶装置研究了不同施氮量和秸秆覆盖对关中地区小麦/玉米轮作农田90cm深处硝态氮(NO3--N)淋溶量、0～1m土层硝态氮累积及作物产量和氮平衡的影响.试验设不施氮(N1,0kg·hm-2·a-1)、常规施氮(N2,471kg·hm-2·a-1)、推荐施氮(N3,330kg·hm-2·a-1)、减量施氮(N4,165kg·hm-2·a-1)、增量施氮(N5,495kg·hm-2·a-1)和推荐施氮+秸秆覆盖(N3+S)6个不同施肥处理.结果表明:NO3--N淋溶量随施氮量的增加而增大,氮肥的过量施用及秸秆覆盖易造成NO3--N淋溶.N3+S处理90cm处年NO3--N流失量最大,为22.32kg·hm-2,施肥造成的氮流失量为16.44kg·hm-2,比相同施氮量不覆盖处理(N3)高158.9%.NO3--N主要累积在20～60cm土层,年施氮量330kg·hm-2(N3)时,秸秆覆盖与否不影响NO3--N的剖面分布.各施肥处理对作物产量没有显著影响,但减量施氮处理(N4)有减少作物产量的趋势.在本试验条件下,推荐施肥量(小麦施氮150kg·hm-2,玉米施氮180kg·hm-2)在保证作物产量的同时,可减少土壤NO3--N的淋溶和累积.     

澜沧江流域生态系统土壤保持功能及其空间分布

基于改进的通用土壤流失方程对澜沧江流域生态系统的土壤保持功能及其空间分布特征进行分析.结果表明:澜沧江流域是我国生态系统土壤保持能力最高的区域之一,其年均土壤保持量为2.36×1010 t·a-1,单位面积土壤保持量为1453.72 t·hm-2;土壤N、P、K元素保持量分别为5.74×107、3.07×107和3.75×108 t·a-1,从上游至下游呈递增趋势.各类生态系统中,森林生态系统土壤保持能力最高,草地和农田其次,荒漠生态系统最差.不同生态系统的土壤保持能力均随植被盖度的增加呈线性增长.澜沧江流域生态系统的植被盖度每增加10％,其土壤保持能力平均增加35.3％.在对该区域生态系统进行保护的基础上,因地制宜地合理增加植被盖度对防治土壤侵蚀、保持土壤养分可以起到良好效果.     

不同岩性背景下土壤侵蚀与石漠化关联性分析

喀斯特地区土壤侵蚀与石漠化问题备受关注,为了定量分析不同岩性下土壤侵蚀与石漠化的关联性,为研究区优化生态环境提供决策依据,以贵州省沿河县为例,以Landsat遥感影像、1∶5000地形图、岩性和石漠化为基础数据,采用监督分类方法、表面分析和栅格计算,提取出土壤侵蚀的各项指标因子。对不同岩性背景下土壤侵蚀与石漠化关联性分析,结果显示:(1)沿河县石漠化面积为284.44 km2,占全县国土面积的11.52%。已发生石漠化等级以轻度、中度、强度较显著;土壤侵蚀面积为1838.97 km2,占全县总面积的74.48%,已经发生土壤侵蚀等级以轻度、中度、强度侵蚀为主。(2)灰岩与碎屑岩互层和连续性白云中,石漠化与土壤侵蚀发生面积较显著,分别占石漠化与土壤侵蚀面积的57.99%和50.45%。(3)非碳酸盐岩、灰岩夹碎屑岩、灰岩与白云岩混合、灰岩与碎屑岩互层、连续性白云岩和石灰岩上,石漠化等级与土壤侵蚀程度在潜在和轻度呈负相关、轻度和中度石漠化内呈正相关、中度和极重度石漠化内呈负相关,土壤侵蚀等级与石漠化在微度和轻度侵蚀内呈正相关,在轻度和剧烈侵蚀内呈负相关,其中灰岩与白云岩混合和连续性白云岩上,石漠化等级与土壤侵蚀存在单一的负相关。