南方沿海地区城市水土流失类型及特征——以珠海市三灶区为例

通过野外实地考察结合遥感技术手段开展珠海市三灶区城市水土流失重点调查。三灶区水土流失类型以人为侵蚀为主 ,主要是由于开发平台建设、取土采石和修筑公路造成 ,侵蚀类型复杂多样 ,多沿交通道路两侧以及城市建成区周遍地带分布 ,侵蚀模数相差很大 ,最大侵蚀模数和最小侵蚀模数之间相差 3个数量级 ,充分反映了城市水土流失的特点。     

南方沿海地区城市水土流失类型及特征—以珠海市三灶区为例

通过野外实地考察结合遥感技术手段开展珠海市三灶区城市水土流失重点调查。三灶区水土流失类型以人为侵蚀为主,主要是由开发平台建设、取土采石和修筑公路造成,侵蚀类型复杂多样,多沿交通道路两侧以及城市建成区周遍地带分布,侵蚀模数相差很大,最大侵蚀模数和最小侵蚀模数之间相差3个数量级,充分反映了城市水土流失的特点。     

东北黑土区小流域农业景观结构与土壤侵蚀的关系

以黑土侵蚀区的拜泉县双阳河流域为案例,提取地形和土壤类型相对接近的30个上游子流域作为分析样本。以遥感、GIS和FRAGSTATS软件为平台获得景观格局指数,运用基于GIS的RUSLE模拟土壤侵蚀,通过相关性分析和多元回归研究景观指数与侵蚀模数的呼应关系。从而探讨土地利用调整和流域综合治理下的景观结构特征对土壤侵蚀的影响,为当地或同类地区土地利用规划和侵蚀治理提供科学参考。结果表明：顺坡垄农田面积百分比、景观聚集度与土壤侵蚀模数显著正相关,灌木林地、草地面积百分比、香农多样性指数与土壤侵蚀模数显著负相关。9个结构因子与土壤侵蚀模数的复相关系数（R=0．931）大于单因子相关系数,多个景观结构因子综合地影响了土壤侵蚀,且达到高度相关。研究区侵蚀强度较轻,但大于东北黑土区土壤容许流失量标准。农田是土壤水蚀的主要景观要素,同时也是水土保持的主战场。增加灌草地斑块、实施农田保护性耕作等将是该流域继续控制土壤侵蚀的有效办法之一。     

子午岭林区浅层滑坡侵蚀与植被的关系——以富县“7·21”特大暴雨为例

以2013年陕北富县"7·21"特大暴雨滑坡侵蚀灾害为对象,通过调查暴雨侵蚀区典型小流域植被条件及滑坡特征,测定滑坡壁不同土层的根系重量、土壤孔隙度、土壤容重等指标,研究子午岭林区暴雨滑坡侵蚀与植被根系的关系。根据不同类型植被根系深度和滑坡侵蚀特征(侵蚀深度、滑动面宽度及长度,滑坡体体积、滑动距离等),可将林区暴雨滑坡侵蚀划分为三类:以草本植被为主的A类滑坡,以灌丛植被为主的B类滑坡,以乔本植被为主的C类滑坡。结果表明,三类滑坡侵蚀的侵蚀深度与其对应植被类型的根系深度相近,且植被及其根系会加剧滑坡侵蚀的发生。在此次暴雨滑坡侵蚀中,滑坡侵蚀强度受植物根系重量、土壤孔隙度、土壤容重等因素的共同影响,但根系重量对滑坡侵蚀强度的影响占主导作用,通过建立二者之间的关系式发现,根系对滑坡侵蚀的贡献率超过80%。不同植被类型的滑坡侵蚀深度不同,且滑坡侵蚀强度也存在差异,表明植被根系不仅具有塑造滑坡侵蚀特征的作用,而且会影响滑坡侵蚀的强弱程度。在强降水基础上,特别是当降水量达到诱发滑坡灾害发生的临界值时,植被及其根系会加剧滑坡侵蚀的发生。在今后工作中,要因地制宜合理配置各类植被,同时结合其它措施,以便提高植被防治水土流失的作用,更好地发挥植被的水土保持效益。     

中国水土流失研究热点区的空间分布制图

中国是世界上水土流失最为严重的国家之一。准确掌握既有水土流失研究的空间分布格局是一项基础性工作。以中国知网学术期刊数据库作为数据源,应用自然语言处理方法,对1980—2017年中国水土流失研究地区进行了地名信息提取及研究热点建模;继而应用RUSLE模型模拟,得到全国土壤侵蚀强度的空间分布;在上述研究基础上,对研究热点地区与侵蚀强度之间的空间耦合关系进行了对比分析。结果表明:(1)1980年以来,中国水土流失研究热点区主要分布在黄土高原及贵州高原,涉及陕西、宁夏、内蒙古、甘肃、贵州以及黑龙江等省区;中等及以上热度的县(区、市)共171个,占全国国土总面积的5.33%。(2)RUSLE模型模拟表明,严重的土壤侵蚀主要分布在黄土高原及云贵高原,涉及陕西、宁夏、甘肃、山西、贵州、云南、四川等省区;侵蚀模数大于20 t hm~(-2) a~(-1)的县(区、市)共251个,占全国国土总面积的7.04%。(3)研究热点地图与水土流失强度模型模拟地图之间存在空间差异。对特定空间耦合模式的分析有助于判断科研资源配置的合理性。     

基于RS/GIS公路路域水土流失动态变化的研究——以榆靖高速公路为例

基于RS数据源,利用ERDAS和ArcGIS软件技术,对榆靖高速公路两侧300m范围水土流失动态变化开展研究。通过遥感图像数字处理方法,提取对水土流失起主导作用的植被覆盖度、土地利用类型、沟谷密度等因子;在矢量化等高线数据的基础上生成数字高程模型(DEM),提取地形坡度因子,将这4个因子在GIS中进行空间叠加分析。参照《土壤侵蚀分级标准》,生成研究区不同时段水土流失强度等级图,利用GIS属性统计功能对公路沿线各等级水土流失区面积进行统计,参照研究区不同侵蚀类型的土壤侵蚀模数,得出1996年和2006年公路沿线各流失区的水土流失量,并对公路沿线水土流失动态变化进行分析。结果表明：榆靖高速公路修建后沿线600m范围水土流失总量减少19.26万t/a,水土流失呈减弱趋势。公路施工期导致水土流失增强的各种因素随着营运期固化路面的形成而逐渐消失,防沙固沙和生态恢复等措施有效改善了公路路域生态环境,对公路沿线水土流失防治起到了积极作用。     

黄土丘陵沟壑区景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响——斑块类型水平

在黄土丘陵沟壑区,景观格局对侵蚀产沙过程有着复杂的影响,且与尺度密切相关。选取河口-龙门区间内42个水文站控制流域为研究对象,以侵蚀模数、输沙模数和泥沙输移比作为表征各流域单元内土壤侵蚀、产沙及泥沙输移过程的特征指标,运用景观指数和CCA排序,系统分析了斑块类型水平上景观格局对流域侵蚀产沙过程的影响。结果表明:流域侵蚀产沙及泥沙输移过程中,空间分异特征随景观类型不同而异;对于不同用地类型,影响"过程"空间分异的景观格局指标不同,显著影响流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的景观指数有草地平均斑块面积(AREA_MN3)、居民建设用地景观面积百分比(PLAND5)、居民建设用地和其它类型用地景观的斑块密度(PD5和PD6),其中斑块密度(PD)是影响流域侵蚀产沙及泥沙输移过程的共性指标;草地、居民建设用地、其它类型用地的景观格局特征对"过程"变化的解释程度要高于其它景观类型。开展景观格局与生态过程关系研究时,不仅需要考虑景观格局的整体效应,更应关注单一景观类型及其格局特征对一些生态过程的指示意义。     

典型红壤侵蚀景观的时空变化——以福建长汀为例

基于典型红壤侵蚀区——福建长汀县1988、2000和2007年遥感影像和数字高程模型,获取侵蚀景观类型数据,并利用空间数学模型分析了1988—2007年研究区侵蚀景观格局的变化.结果表明:1988—2007年,研究区不同强度的侵蚀景观类型具有互相转移的特点,主要表现为由侵蚀强度较重的景观向侵蚀强度较轻的景观转移,同时存在少量侵蚀强度较轻景观向侵蚀强度较重景观转移的情形,研究区侵蚀景观空间质心的变化不大,河田镇一直是研究区侵蚀核心区域;研究期间,景观水平的景观格局指数变化反映出研究区景观的低异质性、低破碎化和规则化趋势;斑块水平的景观格局指数变化反映出低侵蚀强度、易治理的斑块整体好转,且合并变大,而高侵蚀强度、难治理的斑块则局部好转而破碎化.     

基于2009-2018年径流小区观测数据的武汉市土壤侵蚀因子定量评价

武汉市位于桐柏山大别山国家级水土流失预防区与幕阜山省级水土流失治理区之间,其土壤侵蚀问题对长江中游生态安全具有重要影响。基于2009-2018年武汉市蔡店、磨盘山、西湖流域、燕子山等4个水土保持监测站35个径流小区的观测数据（139组）,定量分析了坡度、侵蚀性降水量、土地利用和水土保持措施对土壤侵蚀的影响,并借鉴USLE模型识别土壤侵蚀主导因子。结果表明,裸地小区的平均土壤侵蚀模数最高（2597.57 t km^-2 a^-1）,其次是经济林、草地和耕地小区且三者的侵蚀模数相差不大,土壤侵蚀模数与侵蚀性降雨量、坡度之间呈显著二元线性或幂函数关系;与天然植被小区相比,植物篱（草带、茶树、紫穗槐）及石坎梯田措施均显著降低了土壤侵蚀模数,其中植物篱措施的效果更优,且草带植物篱小区的侵蚀模数最低（46.13 t km^-2 a^-1）;3个坡度等级（0-10°、10-20°、20-25°）小区平均侵蚀模数分别为892.07、911.15、2087.60 t km^-2 a^-1,表明坡度超过20°后土壤侵蚀严重加剧;武汉市土壤侵蚀的主导因子为水土保持措施、植被覆盖与管理因子。研究结果可为武汉市水土保持措施合理布设及侵蚀预报模型的完善提供依据,基于径流小区长期观测数据的土壤侵蚀定量研究值得进一步深入。     

喀斯特槽谷区土壤侵蚀时空演变及未来情景模拟

以中国南方喀斯特槽谷区为研究对象,基于改进的喀斯特地区土壤侵蚀算法,定量分析了槽谷区土壤侵蚀时空演变特征,并利用CA-Markov模型对土壤侵蚀状况的未来情景进行预测。结果表明:(1)喀斯特槽谷区2000—2015年土壤侵蚀总量由61.86×10~7 t/a减少至2.97×10~7 t/a,区域年平均侵蚀模数由21.61 t hm~(-2) a~(-1)降低至1.04 t hm~(-2) a~(-1),轻度及轻度以下侵蚀等级的面积增加了76.13×10~5 hm~2,重度及重度以上侵蚀面积减少了46.90×10~5 hm~2,侵蚀状况明显减轻;(2)不同地貌类型之间的土壤侵蚀状况存在一定差异,平原地区侵蚀模数最小,盆地地区侵蚀模数最大,达到平原地区侵蚀模数的近4倍;(3) 2000—2015年间,槽谷区轻度及轻度以上侵蚀等级都逐渐向微度侵蚀等级转移,土壤侵蚀等级由高等级向低等级转移率达到了98%以上,总体呈现出好转的趋势;(4)基于CA-Markov模型模拟槽谷区2020年土壤侵蚀等级的未来演变趋势,其总体Kappa系数达到了0.9788,一致性最佳;(5)到2020年,槽谷区土壤侵蚀等级基本为微度和轻度侵蚀,土壤侵蚀状况将进一步改善。本研究的结果可为喀斯特槽谷区当前土壤侵蚀治理成效的评价以及未来的防治提供理论和数据方面的参考。     

滇南热带季节雨林和橡胶林对降雨侵蚀力的减缓效应

降雨是影响土壤侵蚀的主要因素,降雨侵蚀力通常用降雨动能和一段时间的最大雨强的乘积表示,简化的计算也可用日降雨量估算。本文选取昆-曼国际大通道滇南段旷地4个气象站(勐腊、勐仑、景洪、思茅)以及1个人工林(橡胶林)和1个热带季节雨林的日降雨量资料,计算了降雨侵蚀力以及随季节变化的规律,比较了森林破坏对降雨侵蚀力的影响。结果表明,昆-曼国际大通道滇南段旷地的降雨侵蚀力干季均较小,雨季逐渐增大,在7、8月达最大;旷地的降雨侵蚀力明显大于橡胶林和热带季节雨林,其差值在干季较小,雨季显著;旷地的年降雨侵蚀力可达到橡胶林的1.8倍以上,是热带季节雨林的2.3倍以上;而月降雨侵蚀力差异最大可达6~7倍;此外橡胶林和热带季节雨林降雨侵蚀力干季相差不大,而雨季橡胶林降雨侵蚀力明显大于热带季节雨林。说明了水土保持效果橡胶林和热带季节雨林比旷地要好,而热带季节雨林的效果要比橡胶林好;森林破坏将极大地增加降雨侵蚀力,加速水土流失。     

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.     

自然侵蚀和人为加速侵蚀与生态环境演

黄土高原大部分地区因严重的土壤侵蚀,已丧失原有的自然景观,子午岭林区为追溯研究自然侵蚀和人为加速侵蚀与生态环境演变提供了研究基地。通过典型区考察和定位试验研究及实验室分析测试,分析研究了子午岭林区植被破坏与恢复对土壤侵蚀演变的影响;自然生态平衡下自然侵蚀和人为破坏植被耕垦的加速侵蚀特征及人为加速侵蚀与土壤退化过程等。     

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.     

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。     

珠海市土石场空间分布特征与景观生态影响评价

人为水土流失是一种人类干扰下的典型景观退化现象．将人为侵蚀在空间上的表现称之为人为侵蚀景观．在遥感和GIS技术支持下,结合大量的实地调查资料,对珠海最主要的人为侵蚀景观类型——土石场开展空间分布分析和景观生态影响评价．调查范围内珠海土石场有235个,其中三灶、井岸两镇(区)分布最为集中,分别为28、29个．缓冲区分析表明,土石场的分布与距交通道路的远近呈对数线性相关,其中在距交通道路100～200m距离范围内分布最为集中．设计景观生态影响度评价指数,对面积大于5000m^2的152个土石场进行景观生态影响度评价结果表明,对周边景观生态环境影响极强的土石场有9个,属于强一级的有17个,应首先对这些土石场开展景观生态恢复．     

成渝经济区土壤侵蚀的时空变化

土壤侵蚀是成渝经济区内生产性土地流失、养分损失、河道淤塞等生态环境问题的重要原因,制约着区域的可持续发展。本文基于GIS技术和RUSLE模型,对成渝经济区2000、2005和2010年的土壤侵蚀进行了计算,并对研究区土壤侵蚀强度的时空分布和变化特征进行了分析。结果表明,2000—2010年成渝经济区土壤平均侵蚀模数和土壤侵蚀量均呈增加趋势。从空间分布来看,研究区内微度侵蚀等级占绝对优势,超过全区土地面积的90%,表明总体上该区土壤侵蚀并不严重。但2005和2010年微度以上侵蚀等级的面积比例逐渐上升,表明研究区内由于快速的城镇化,造成了土地利用方式的不合理,从而加剧了土壤侵蚀恶化。2000—2010年微度侵蚀转化不明显,而其他土壤侵蚀强度类型的转化较为明显:2000—2005年轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀和极强烈侵蚀中超过50%转为低等级侵蚀强度类型,而在2005—2010年超过70%;2000—2005年轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀和极强烈侵蚀中转为高等级侵蚀强度类型的面积比例大约为30%,而在2005—2010年下降至20%,表明在实施退耕还林还草工程后,研究区内局部地区的水土保持工作取得一定成效。因此,要坚持以可持续发展的方式科学开发利用自然资源,建立完整的生态补偿机制,维护人与自然环境的供需平衡,加强水土保持综合治理,减少水土流失。     

广东小良水保站三种生态系统地表侵蚀的研究

在系统地研究了广东小良水保站的混交林,桉树林,裸地等三种生态系统类型的水文效益以后,本文着重探讨了它们的水土保持效益。结果表明裸地的降雨侵蚀率分别是桉树林的５．２倍,是混交林的２２８．１倍;径流侵蚀率裸地是桉树林的１１．３倍,是混交林的３１．９倍。从总体上来看,无论是降雨侵蚀率还是径流侵蚀率都是混交林的最小,而且从侵蚀物的组成来看,混交林地表径流中的悬浮物占较大的比重。侵蚀物与降雨量存在ｘ＝ｆ（ＰＡ）的相关关系,Ａ的大小反映了降雨对侵蚀的影响程度,不同的土壤是不同的,混交林Ａ＜１,桉树林Ａ＝１．４８,裸地Ａ＝１．８５,侵蚀率的年间变化以混交林的最大。用灰色系统的ＧＭ（２,１）模型,本文较为成功地预测了年际间的侵蚀率。     

黄土高原多沙粗沙区侵蚀产沙的多维临界

黄土高原多沙粗沙区侵蚀产沙受到自然要素和人文要素的综合作用。从该地区侵蚀产沙的自然和人文影响要素识别入手,比较系统地揭示了各主要影响因子侵蚀产沙过程的单维临界响应及其发生的内在机理,在此基础上建立了侵蚀产沙要素交互作用的多维临界综合集成模型,并依据该模型定量计算出目前该地区自然和人文要素及各主要影响因素分别对侵蚀产沙的贡献,最后提出了该地区水土流失治理的调控目标和现有治理措施的调整思路。研究结果表明:(1)由于该地区自然和人文要素的交互作用,使得各影响因素侵蚀产沙的单维临界响应发生位移和变化,达到复合临界极值的多维临界点趋于降低或基本保持不变。(2)该地区的侵蚀强度在自然和人文要素的交互作用下仍在加剧。其中,可分离的自然因素作用占80%左右,人为因素作用占20%左右。就自然因素而言,降水对产沙强度的贡献最大约为61%;(3)该地区水土流失的治理速度抵不上人为破坏速度;(4)在多沙粗沙区人为因素产沙贡献中,农业结构的贡献最大。这意味着该地区生态环境治理与建设首先要把农业结构调整和优化置于第一位。     

砒砂岩黄土区植被盖度对土壤侵蚀的影响

十大孔兑砒砂岩区为鄂尔多斯北部水土流失最为严重的地区之一,土壤侵蚀发生、发展极大影响了区域水、土资源开发利用。应用通用土壤侵蚀模型(Universal Soil Loss Equation, USLE)计算了区域土壤侵蚀模数,采用整体回归拟合和分段回归拟合的方法对研究区植被盖度和土壤侵蚀模数的关系进行了分析并识别土壤侵蚀模数阈值和对应植被盖度。结果表明:2000—2017年十大孔兑砒砂岩黄土区土壤侵蚀模数在时间尺度上呈现复杂的变化趋势,多年土壤侵蚀模数平均值为29.31 t hm~(-2) a~(-1);最大和最小值分别为65.6 t hm~(-2) a~(-1)和10.95 t hm~(-2) a~(-1)。从总体来看,土壤侵蚀模数随着植被盖度增加呈极显著抛物线型变化趋势(P0.001);在坡度级别分别为5°、5—10°和10°时,土壤侵蚀模数阈值(18.18 t hm~(-2) a~(-1)、34.29 t hm~(-2) a~(-1)和74.56 t hm~(-2) a~(-1))对应植被盖度分别为11.42%、16.51%和16.5%。结果解释了砒砂岩黄土区土壤侵蚀模数不仅受到了USLE模型中诸因子的影响,而且也受到了土壤可侵蚀量限制。此外,判断区域土壤侵蚀与植被盖度关系时应高度关注较大侵蚀量年份。