基于GIS重庆土壤侵蚀及土壤保持分析

土壤侵蚀作为一个重大的全球环境问题,严重地威胁着区域生态环境质量和社会经济。在考虑植被覆盖度与土壤侵蚀关系的前提下,通过查表法,构建不同土地覆盖类型和不同植被覆盖度下的C值图层,并基于地理信息技术(GIS)和通用土壤侵蚀方程(USLE)估算了重庆地区土壤侵蚀量,土壤保持量和土壤保持价值。结果表明:重庆地区2010年土壤侵蚀量约为2.23亿t/a;土壤保持量约为14.69亿t/a。利用市场价值法,机会成本法和影子工程法评价了各类生态系统土壤保持的生态价值。研究区2010年土壤保持价值相对于2006年有所提升,2010年生态系统因防止土壤侵蚀而产生的土壤保持总价值约为6.18×105万元,其中保持土壤养分的价值为5.44×105万元;减少废弃地的价值为2.65×104万元;减轻泥沙淤积灾害的价值为4.78×104万元。各生态系统类型中,森林生态系统土壤保持价值量最大,单位面积价值最高。     

基于GIS和RUSLE模型道路对土壤侵蚀格局的影响研究——以浙江省杭金衢高速诸暨段为例

以浙江省诸暨市为研究区域,以杭金衢高速公路诸暨段为研究对象,以研究区的DEM、降雨、土壤类型、遥感图、道路图等数据为基础,运用GIS和RUSLE模型分析了该公路建设前后诸暨市的土壤侵蚀风险分布格局。此外,采用缓冲区分析的方法,对比高速公路周围的土壤侵蚀风险等级的变化情况,以此分析在高速公路影响域内土壤侵蚀等级分布规律,并进一步探求高速公路对土壤侵蚀的影响范围,在此基础上提出具有针对性的土壤侵蚀防治措施。其主要结果如下:(1)根据RUSLE模型计算获得诸暨市土壤侵蚀模数A的取值,1999年诸暨市的土壤侵蚀量模数在0—380.02 t hm-2a-1之间;2003年诸暨市的土壤侵蚀量模数在0—572.94 t hm-2a-1之间,2003年诸暨市的土壤侵蚀量以及土壤侵蚀风险等级均高于1999年。(2)通过缓冲区分析,年际间变化表明高速公路建设增加了土壤侵蚀量,加剧了高速公路附近的土壤侵蚀风险,极强度侵蚀和剧烈侵蚀等级的响应最强烈,而高速公路单侧660m的范围则是剧烈侵蚀的影响范围,以此视为防治重点区域。(3)通过成因分析可知,由公路建设导致的景观破碎化加剧和建设用地比例增加是引起剧烈侵蚀增加的重要原因,因此高速公路的水土保持需要重点从这两方面入手,采取相应措施。     

基于GIS和CASA的滇南山区植被NPP时空分异及其影响因素——以云南省元阳县为例

为了探明云南省元阳县植被净初级生产力(NPP)的变化特征及其驱动机制,本研究基于光能利用率模型(CASA)和MODIS传感器获得的NDVI数据,模拟了元阳县2005—2015年植被NPP的时空分布,并分析了NPP与气候、土地覆盖等影响因子的相关性。结果表明:2005—2015年元阳县NPP空间分布差异明显,基本特点是南高北低、西高东低,沿东北向西南逐渐递增,年均值约380.57 g C·m-2·a-1,不同土地覆盖类型的植被NPP也分异明显;元阳县NPP月际及年际变化特征显著,年内太阳辐射的分布不均较之于降水的分布不均对NPP的影响更大,年际间NPP总体呈现小幅波动增长趋势,波动幅度为0~37 g C·m-2·a-1,年净初级生产量整体小幅增加,年增速为29600 kg C·a~(-1),随着退耕还林和退耕还草工程的实施,导致NPP在200~300 g C·m-2·a-1的耕地区域面积呈减小趋势,在300~400 g C·m-2·a-1的林地、草地区域面积呈增加趋势;元阳县不同区域的NPP变化趋势可分为显著增加(P0.01)、轻度增加(P0.05)、无明显变化(P≥0.05),其中29.5%的区域显著增加,16.3%的区域轻度增加,不同植被分区的NPP增加趋势不尽相同,各植被区NPP显著增加的面积比例依次为58.1%(林地)、19.2%(草地)、17.4%(耕地)、11.4%(建筑用地)、8%(园地);通过NPP与气候、土地覆盖等影响因子的相关性分析,发现县域NPP的变化受自然和人为因素共同影响。各气候因子中,温度和太阳辐射与NPP的相关性高于降水,NPP的大范围显著增长是热量及能量耦合作用的结果;受元阳县林区植被特性及退耕还林还草等人为活动的综合影响,林地植被NPP季节波动性幅度最高,是元阳县NPP变化显著的主要土地覆盖类型。本研究可为该区域合理的土地利用、资源管理及生态环境建设提供参考。     

USLE/RUSLE中植被覆盖与管理因子研究进展

通用土壤流失方程(USLE)及修正通用土壤流失方程(RUSLE)是世界范围内应用最广泛的土壤侵蚀预报模型,模型中C因子表示植被覆盖和管理措施对土壤侵蚀的作用,是人为控制土壤侵蚀的重要因子。回溯了C因子发展演变历程,依据国内外最新研究成果,系统阐述了不同尺度C因子估算方法。在小区、坡面、小流域尺度上,C因子确定主要依赖于野外实验观测,研究条件的一致性尤其是标准小区的统一是C因子值可比性的前提。流域、区域尺度C因子确定通常需要利用遥感影像,遥感技术的发展促进了流域、区域尺度C因子估算方法的进步,使提取的C因子图更加精细、准确,但是使用遥感数据全面刻画C因子含义仍然是一大挑战,因此仍需加强C因子相关研究。共归纳了10种确定C因子的方法,介绍了不同方法的优缺点及适用条件,提出了我国C因子研究应加强的工作,希望为相关领域研究者提供参考。     

黄丘区特色治理开发小流域土壤侵蚀变化对景观格局演变的响应

研究土壤侵蚀与景观格局变化的关系对小流域的治理开发具有重要的指导意义.本研究以实施退耕还林草、生态农业、生态旅游及科技示范的黄土高原安塞南沟特色治理小流域为研究对象,基于GIS平台和通用土壤流失方程,分析小流域1981-2018年景观格局和土壤侵蚀量的时空演化特征,并利用主成分回归法,从斑块类型水平和景观水平两个尺度分...     

基于RUSLE模型的四川省土壤侵蚀敏感性评价及时空演化分析

把握四川省土壤侵蚀敏感性的空间分异规律和演变趋势,可以为四川省科学防治水土流失工作提供有力的理论支持与决策依据。本文以降雨数据、高程数据、土壤数据和遥感影像数据为数据源,应用地理信息技术和遥感技术,结合改进的土壤侵蚀RUSLE模型,选取降雨、土壤、地形、植被覆盖4个因子建立土壤侵蚀敏感性评价体系,对四川省2005—2018年土壤侵蚀敏感性进行评价。结果表明:四川省土壤侵蚀敏感性主要以不敏感和轻度敏感为主。空间分布上,不敏感、轻度敏感区域主要分布在川西北北部、成都平原大部分地区和川东北。时空变化上, 2005—2018年期间四川省土壤侵蚀敏感性呈增强的趋势。不敏感区域面积减少26%,轻度敏感区域面积增加17.51%,增加面积主要来源于不敏感区域的转变,中度敏感区域面积增加8.08%,增加面积来源于轻度敏感区域的转变,高度敏感区域面积增加2.67%,主要来源于中度敏感区域的转变,转变区域主要分布在川西高原西北部、成都平原以及川西南山地的大部分区域,该变化主要由植被覆盖因子和降雨侵蚀力因子综合影响所致。在土壤侵蚀敏感性影响因子中,植被覆盖因子与土壤侵蚀敏感性具有最显著的正相关性。研究四川省土...     

基于GIS的城乡交错带土壤养分时空变化及格局分析——以北京市大兴区为例

通过GPS定位采取土样,标准方法的土样化验、借助GIS技术,应用Kriging插值方法,分析研究了城乡交错带土壤肥力水平变化及其空间分布。研究结果表明,由于近20a土地集约化利用和采用秸秆还田等土壤培肥技术,土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷含量都增加了,而速效钾含量因为作物产量增加而施用钾肥不足,含量却下降了。各肥力因素情况如下：1982年土壤有机质含量及其空间分布情况是：6～10g／kg之间的,占总面积的61．23％;10～12g／kg之间的,占总面积的35．17％;12～15g／kg,占总面积的3．6％;2000年土壤有机质含量及其空间分布情况是：6～10g／kg之间的,占总面积的14．35％;10～12g／kg之间的,占总面积的33％;12～15g／kg之间的,占总面积的32．43％;15～20g／kg之间的,占总面积的12．91％;20g／kg以上,占总面积的7．31％。1982年土壤全氮含量及其空间分布情况是：小于0．5g／kg的,占总面积的28．72％;0．5～0．8g／kg的,占总面积的60．81％;2000年土壤全氮含量及其空间分布情况是,在0．8～1．0g／kg之间的,占总面积的48．57％;含量在1．0～1．2g／kg之间的,占总面积的28．87％;含量在0．5～0．8g／kg之间的,占总面积的20．67％。1982年土壤碱解氮含量及其空间分布情况是：45～60mg／kg之间的,占总面积的44．1l％;60～75mg／kg之间的,占总面积的28．89％;30～45mg／kg之间的,占总面积的26．35％;2000年土壤碱解氮含量及其空间分布情况是：在60～75mg／kg之间的,占总面积的57．08％,75～90mg／kg之间的,占总面积的33．4％。1982年速效磷含量及其空间分布比较简单,主要分布在5～10mg／kg之间,占总面积的82．34％;2000年速效磷含量及其空间分布主要是在20～30mg／kg之间,占总面积的55．16％;15～20mg／kg之间,占总面积的28．89％。1982年土壤速效钾含量及其空间分布主要是在75～100mg／kg之间,占总面积的52．69％;含量在50～75mg／kg之间,占总面积的36．82％;2000年土壤速效钾含量及其空间分布主要是在50～75mg／kg之间,占总面积的49．98％,含量在75～100mg／kg之间,占总面积的35．85％。     

基于GIS的沿海地区生态安全时空测度与演变——以大连市瓦房店为例

以大连瓦房店市2000年、2005年和2010年Landsat TM遥感影像(轨道号为120/32,120/33)作为数据源,在景观格局分析的基础上,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建沿海地区生态安全评价体系,在GIS格网技术下量化多源数据,创建区域生态安全格网数据库,采用加权-模糊隶属度评价方法进行生态安全状态评价,并通过空间统计学方法对研究区生态安全格局时空演变进行分析,揭示沿海地区生态安全时空演变特点。结果表明:12000—2010年瓦房店市生态安全指数平均值分别为0.4636、0.3878和0.3980,说明研究区生态安全恶化后又有缓升趋势,但西部沿海地区生态安全依然需要重视。2Moran's I从2000年到2010年分别为0.9015、0.8738和0.8703,表明瓦房店市生态安全指数在空间上存在较强的正相关关系,生态安全格局表现为高值区域倾向于与生态安全程度高的区域相毗邻,而生态安全程度低的区域倾向于与生态安全程度低的区域毗邻,2000—2005年表现极为明显。32000—2010年瓦房店市生态安全指数的块金值分别为0.0030、0.0007和0.0009,表明非结构因素对研究区生态安全空间分布影响效应逐渐增强,这与10年来瓦房店城市建设用地扩张、人类活动频繁的实际情况相符。CO/(CO+C)值也是先增加后减少,表明非结构因素对研究区生态安全空间分异的影响效应先增强后减弱,2005年以来随着大连市土地政策的实施与管理,城镇建设、人类活动等非结构因素对生态安全演变影响有所消减。     

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USLE的伊犁河谷土壤侵蚀敏感性评价

伊犁河谷是新疆重要的农牧业生产基地,水土流失是该地区最为严重的生态环境问题之一。本文以通用土壤流失方程USLE为计算模型,借助Arc GIS空间分析功能,选取降雨、植被、土壤、地形因子,并对方程中的可变因子降雨、植被进行季节区分,对伊犁河谷土壤侵蚀敏感性进行综合评价。受可变因子的影响,研究区土壤侵蚀敏感性在季节尺度上差异显著,主要表现为:伊犁河谷土壤侵蚀春季最敏感,秋季次之,夏季土壤侵蚀以轻度敏感为主;土壤侵蚀高敏感地区所占面积随季节推进逐渐缩减,春季、夏季、秋季,所占面积比例分别为32.2%、6.1%、6.0%;空间上,土壤侵蚀轻度敏感地区主要分布在河谷盆地及平原地区,中度、高度敏感地区集中分布在山前坡地,以及海拔1500 m以上、坡度20°左右的山区;在可变因子中,植被因子对土壤侵蚀敏感性的影响程度大于降雨因子。     

基于RUSLE模型的中国土壤水蚀时空规律研究

RUSLE模型是计算土壤水蚀的经典模型,在大尺度研究时参数率定比较困难。基于气候、土地覆盖、地形特征等空间分异特征,对RUSLE模型的降雨侵蚀力(R)、植被覆盖与管理因子(C)、水土保持措施因子(P)进行了率定,估算了2000、2005、2010、2015年的中国的土壤侵蚀量。结果表明:(1)土壤侵蚀强度较大的地区集中在中国长江中下游平原区、云贵高原、黄土高原区、昆仑山山麓区域,占统计总面积的9.65%。(2)土壤侵蚀明显增大的区域面积达10.36×10⁴km²,分布于新疆农田区、四川盆地、云贵高原东南部、长江中下游平原和东北平原。(3)土壤侵蚀显著改善的区域分布于黄土高原南部、秦岭地区和东南沿海地区,面积约13.6×10⁴km²。通过对RUSLE模型参数的率定,阐明了全国尺度土壤水蚀的时空分异规律,可对不同地区制定相应的土壤修复措施提供依据。     

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.     

Spatial-based assessment of land use,soil erosion,and water protection in the Jeneberang valley,Indonesia

Soil erosion by water is considered as one of the most significant forms of land degradation that affects sustained productivity of agricultural land use and water quality. It is influenced by a considerable number of factors (including climate, soil, topography, land use and types of land management), so that the information on the spatial distribution of soil erosion rate and its related effects can be effectively employed as a baseline data for land use development and water protection. The principal aim of this study is three-fold: (i) to map existing land use; (ii) to assess and map the spatial distribution of average annual rate of soil losses in the study area; (iii) to evaluate spatial matching between existing and proposed land use including a distance analysis from the water body (the Bili-Bili Dam). An analytical procedures used, respectively, include supervised classification of satellite imagery, application of RUSLE (Revised USLE), and overlay analysis in a raster GIS environment, utilising available information in the region covering some parts of Jeneberang catchment, South Sulawesi, Indonesia. The results suggest that the outputs of this study can be used for the identification of land units on a cell-basis with different land use types, rate of soil loss, inconsistency between proposed and planned land use, as well as the threat of land degradation to the main river and the dam. The analytical procedures developed in this research may be useful in other areas, particularly in the studies related to the assessment and mapping of land use and erosion for the importance of sustainable land use at a relatively large area.     

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。     

南方红壤水土流失区土地利用动态变化——以长汀河田盆地区为例

福建省长汀县曾是我国南方红壤地区水土流失最严重的县份之一,经过20多年的艰辛努力,长汀已成为中国水土流失治理的典范.采用遥感技术和景观格局分析技术,基于1988、1998、2004、2009和2011年的遥感影像,对长汀县水土流失最为严重的河田盆地区进行土地利用动态变化检测与景观格局变化分析.结果表明,研究区在这23a间的土地利用发生了很大变化,其中最主要的特征就是以针叶林为主的林地面积的快速增长和地表裸土面积的大幅下降.景观分析表明,水土流失治理新增的小块林地正逐渐形成连片分布,而裸土面积在大幅减少的同时,其斑块也趋于破碎.总的看来,这23a间的水土流失治理已使得研究区的生态明显趋于好转.     

基于RUSLE的环杭州湾地区土壤侵蚀敏感性评价及关键敏感因子识别

基于修正的通用土壤流失方程（RUSLE）以及GIS和RS技术,以环杭州湾地区为例,分别计算了影响土壤侵蚀敏感性的降雨侵蚀因子、土壤可蚀性因子、植被与经营管理因子以及坡长与坡度因子,综合评价了土壤侵蚀敏感性,分析降雨、土壤质地、坡度和高程4个自然因子对土壤侵蚀敏感性的影响,并用叠加排序法对给定敏感区的关键影响因子进行识别.结果表明：环杭州湾地区的土壤侵蚀以不敏感和轻度敏感为主;不同影响因子在不同变化范围内,各土壤侵蚀敏感性等级的面积百分比不同,土壤侵蚀敏感性随降雨量、坡度的增加而增高,而在海拔200～500 m,高敏感等级的土壤侵蚀敏感性的面积百分比最大.叠加排序方法是识别给定敏感区关键影响因子的有效方法,有助于理解土壤侵蚀形成的机制.     

南方红壤侵蚀区土壤肥力质量的突变——以福建省长汀县为例

以南方红壤侵蚀区典型区域福建省长汀县为研究区,将土壤肥力质量10个因子作为内部因子,坡度、植被覆盖度、水土流失强度等作为外部因子,构建土壤肥力质量演变的尖点突变模型,并分析土壤肥力质量演变分别与土壤肥力质量等级、水土流失强度、坡度和植被覆盖度的关系.研究结果表明:1)90个样点中,突变的样点共27个,占30％,稳定的样点共63个,占70％;2)突变样点主要对应于土壤肥力质量等级1和等级2(分别占突变样点总数的48.15％和33.33％)、水土流失微度和轻度(分别占37.04％和44.44％)、坡度5-10.和10-15.(分别占37.04％和40.74％)、植被覆盖度＞0.4和0.3-0.4(分别占48.15％和37.04％);分叉集△与土壤肥力质量等级、水土流失强度、坡度和植被覆盖度都呈极显著(P＜0.01)相关关系,皮尔逊相关系数绝对值的大小顺序为:水土流失强度＞植被覆盖度＞土壤肥力质量等级＞坡度;突变主要发生于土壤肥力质量等级较高、水土流失强度较轻、坡度中等、植被覆盖较好的地点;3)土壤肥力质量演变时间相对较长,应根据中间过渡状态来判断是否产生突变;土壤肥力质量处于突变状态时可用较小投入产生较大效益,在关注严重水土流失区生态恢复与重建的同时,不应忽视突变区的治理.     

陕北水蚀风蚀交错区两种生物结皮对土壤理化性质的影响

以黄土高原陕北水蚀风蚀交错区六道沟小流域为例,研究了该区以苔藓为主要成分的沙土和黄土两种生物结皮对土壤理化性质的影响。结果显示:(1)两种生物结皮均能显著增加土壤饱和含水量和田间持水量,降低容重和饱和导水率,其中沙土生物结皮还可明显粘化0～25cm土壤质地;(2)两种生物结皮均能不同程度的增加土壤全量养分、速效养分以及有机质含量,降低pH值,但其影响多数集中在表层或结皮层;(3)土壤化学性质中,全氮、速效磷和有机质受生物结皮影响程度较大,而全氮、速效钾和有机质受生物结皮影响土层较深;(4)沙土生物结皮对土壤理化性质的影响程度大于黄土生物结皮。两种类型生物结皮对所研究土壤理化性质的影响总体有利于该区生态环境的改善,且沙土生物结皮较黄土生物结皮具有更为重要的生态功能。