基于RS和GIS的阿克苏河流域土壤侵蚀研究

了解阿克苏河流域土壤侵蚀状况是维护流域生态安全的关键。文章基于Landsat TM卫星影像、土地利用数据、地形图和植被覆盖数据,借助ENVI和Arc GIS软件,针对阿克苏河流域土壤侵蚀展开分析,结果表明:阿克苏河流域土壤侵蚀强度上以轻度和中度侵蚀为主,分别占侵蚀总面积的27.77%、44.76%,侵蚀类型上以风力侵蚀为主;2005-2013年间流域侵蚀区土地好转面积1 381.2 km2,退化面积829.5 km2。阿克苏河流域内的土壤侵蚀情况总体在改善,但在局部地区,土壤侵蚀仍有加剧现象。     

东北林草交错区土壤侵蚀敏感性评价及关键因子识别

土壤侵蚀是造成东北林草交错区生态脆弱的重要原因。论文应用GIS技术,综合降水、地形、土壤可蚀性、植被覆盖等因子,分析和评价了1990—2005年研究区土壤侵蚀敏感性时空变化过程,并通过叠加排序方法定量识别关键因子。结果表明:研究区以中度敏感为主,其次是轻度和高度敏感;中度敏感地区以大兴安岭山地为主,轻度敏感地区分布在东、西部平原地区,高度敏感地区主要分布在燕山山地和大兴安岭南部山地的林草交错区;从时间变化过程看,轻度、中度敏感地区面积增加,高度敏感地区面积减少,生态环境状况总体好转;地形起伏度和植被覆盖作为研究区土壤侵蚀关键因子,起主导作用。     

基于GIS的高寒草原区土壤冻融侵蚀强度及空间分布特征

以位于青海南部高原高寒草原区的兴海盆地作为研究区,选取气温年较差、年降水量、植被盖度、坡度、坡向、海拔等因素作为冻融侵蚀强度评价指标,运用层次分析法计算各评价指标的权重,采取标准化值赋权重加权求和的方法计算冻融侵蚀强度指数,以等间隔方法对冻融侵蚀强度指数进行分级,获得了研究区冻融侵蚀强度等级类型,并利用Arc GIS的空间分析与统计分析功能对研究区冻融侵蚀的空间分布特征进行研究。结果表明:研究区冻融侵蚀发生的总面积是4784.34 km~2,其中,轻度侵蚀和中度侵蚀居多,分别占冻融侵蚀总面积的32.07%和40.06%;微度侵蚀、强烈侵蚀和极强烈侵蚀占少部分,分别占冻融侵蚀总面积的7.39%、16.08%和4.39%;冻融侵蚀主要分布在研究区的西部,不同的海拔与坡度等级下,4000—4800 m与5—35°冻融侵蚀最集中,其主要发生在高寒草甸、草原,低覆盖草地上冻融侵蚀尤为严重。研究区冻融侵蚀在各个坡向的波动较小,坡向对其影响亦较小。降水量330—455 mm和年较差24.85—26.04℃冻融侵蚀分布最集中。     

黑土区土壤侵蚀经济损失价值估算及其特征分析——以黑龙江克拜东部黑土区为例

论文在GIS技术支持下,依据环境经济学原理,利用2005年的坡面侵蚀和沟蚀数据,对黑龙江克拜东部黑土区由土壤侵蚀造成的直接经济损失进行了定量估算;在此基础上,将黑土区土壤侵蚀经济损失与西北黄土高原地区、北方土石山区、西南岩溶区进行了对比分析。结果表明：研究区2005年由土壤侵蚀所造成的直接经济损失总价值约为9414.20×10⁴元,占当地种植业总收入的17.19%,部分乡镇损失价值占种植业收入的1/4以上。将黑土区土壤侵蚀经济损失与我国其他水蚀区对比发现：东北黑土区虽以轻度侵蚀为主,土壤侵蚀量固然不能与黄土高原相提并论,但由于黑土腐殖质含量高、养分丰富,轻度侵蚀即可造成严重的养分流失,其单位面积土壤侵蚀直接经济损失价值是黄土高原的3～4倍。     

鄂尔多斯市1988-2000年土壤水力侵蚀与土地利用时空变化关系

土地利用是引起土壤侵蚀的重要驱动过程。基于1988年和2000年TM影像数据和气候、土壤、植被及DEM等数据,运用通用的土壤流失预报方程（RUSLE）,对鄂尔多斯市1988-2000年间的土壤水力侵蚀进行定量估算,揭示期间水力侵蚀的时空变化特点,并对土地利用类型与土壤侵蚀的关系进行分析。结果显示：1988-2000年间,研究区土壤水力侵蚀时空变化较为明显。时间变化上侵蚀强度明显减弱,除了微度侵蚀从53.16%剧增至81.24%以外,中度、强度、极强度和剧烈侵蚀类型均有较大幅度的下降;空间变化亦很明显,2000年与1988年相比,剧烈侵蚀只有准格尔旗东南部还有少量分布,强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在准格尔旗境内。土地利用方式对土壤侵蚀有明显的影响,高覆盖草地和水域的土壤侵蚀强度较小。此外,不同土地利用类型的平均土壤侵蚀模数和土壤强度指数均有大幅度的下降。其中未利用地的下降幅度最大（68.14%）,其次为低覆盖度草地（64.09%）,耕地的下降幅度最小（49.62%）。研究结果表明,鄂尔多斯土壤水力侵蚀治理的重点区域是东北部,改变土地利用方式,增加水土保持工程措施,加强采矿迹地的修复重建等是有效防治土壤水力侵蚀的重要措施。     

基于RS和GIS的拜城县土壤侵蚀动态监测与分析

为及时掌握地形复杂的拜城县土壤侵蚀情况,本文综合运用遥感影像、土地利用数据、地形图(DEM)和植被覆盖度指数,构建了基于RS和GIS的拜城县土壤侵蚀分类分级监测方法,并借助ENVI和Arc GIS软件,分析了该区2000年至2013年的土壤侵蚀动态变化情况。结果表明:拜城县土壤侵蚀以微度和中度为主,13年间土地好转面积远高于退化面积。2000—2013年拜城县土壤侵蚀情况总体在改善。     

基于RS/GIS技术的南四湖流域典型市域生态敏感性评价——以济宁市为例

基于RS和GIS技术,利用多源数据,从土壤侵蚀、土壤盐渍化、景观以及采矿塌陷4个方面对研究区的生态敏感性进行了评价,研究了空间分布差异及规律。结果表明:土壤侵蚀敏感性以轻度和中度为主,由东北和西南向中心递减趋势;土壤盐渍化除西部平原区盐渍化高风险突出外,敏感性普遍较低,由西向东递减;景观稳定性主要表现为轻度敏感,由四周向中心递减;采矿塌陷敏感性指标由于受人类活动影响呈现极端分布,高敏感区主要分布在研究区中部地区;研究综合生态敏感性分布空间差异显著,以不敏感区为主,整体上呈由西向东递减的趋势。     

黄土高原丘陵沟壑区土壤侵蚀遥感定量与信息系统研究——以陕西米脂县为例

本文在调查了米脂县土壤侵蚀现状和土地利用现状的基础上,对目前由于不合理的土地利用结构和耕作方式而造成人为加速侵蚀的问题作了分析,并认为土壤侵蚀是制约黄土高原丘陵沟壑区农业经济发展的根本原因。构成黄土高原丘陵沟壑区的基本地貌组合单元是小流域,它几乎包括了该区域的所有土地类型、地貌要素以及土壤侵蚀类型。因此以小流域为侵蚀系统的研究边界,分别对峁边线以上的面蚀、细沟侵蚀区和峁边线以下的沟蚀、重力侵蚀区进行土壤侵蚀的遥感定量分析,建立相应的侵蚀定量模型。在此基础上,探讨了为土壤侵蚀动态监测、水土保持和土地资源合理利用决策服务的土壤侵蚀信息系统的设计思想。该系统以小流域为基本设计单元,侵蚀定量模型为专业接口,重点考虑了系统的地学分析和专业数学模型的建立与应用功能。     

基于RUSLE模型的东江源区土壤侵蚀时空变化分析

研究东江源区土壤侵蚀对于加强东江流域的生态环境保护和建设，提高粤港地区的用水安全，保证粤港地区的繁荣、稳定发展意义重大。基于1995—2020年的降雨数据、土壤数据、DEM数据和Landsat影像数据，采用RS、GIS技术以及RUSLE模型定量分析东江源区土壤侵蚀时空特征。结果表明：（1）东江源区土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀为主，严重侵蚀区域主要分布在源区东南部，果园和矿区等的开发使得局部区域侵蚀加剧。（2）1995—2020年，土壤侵蚀程度总体有所下降，微度以上侵蚀面积共减少了10.19%，土壤侵蚀模数下降了57.75%。其中2008年土壤侵蚀模数最大，达到2397.13 t· (km²·a) ^?1，2020年土壤侵蚀模数最小，为669.47 t (km²·a) ^?1。（3）近26 a以来，东江源区土壤侵蚀改善区域的面积达到16.52%，侵蚀加剧区为4.28%，以矿区侵蚀加剧情况最为明显。（4）源区内土壤侵蚀较严重区域主要发生在矿区、裸地、耕地和果园区，矿产资源的过度开采、不合理的农业耕作方式以及大面积的果树种植等引发更为严重的土壤侵蚀。     

基于USLE的东江流域土壤侵蚀量估算

基于通用土壤流失方程(USLE),运用遥感和地理信息技术,对东江流域年均土壤侵蚀量进行估算。结果表明:东江流域年均土壤侵蚀总量为16.2×108t,土壤侵蚀模数为18.73t/(hm2.a),侵蚀强度属轻度。占流域面积94.62%的区域土壤侵蚀强度在中度以下,对流域土壤侵蚀量的贡献率为9.94%,而占流域面积仅5.38%的中度以上侵蚀区域对流域土壤侵蚀量的贡献率达90.06%。流域土壤侵蚀空间差异性大,分析土壤侵蚀与土地利用类型和坡度之间的关系表明:裸地和灌草地为区内主要侵蚀地带,土壤侵蚀模数随着坡度的递增呈先增加后减小的趋势,5°~25°为区内主要土壤侵蚀坡度段。通过以上研究分析以期为构建东江流域水生态功能分区指标体系提供科学依据。     

西藏高原生态系统服务时空格局及其变化特征

西藏高原是我国国家生态安全格局中至关重要的区域,维护提升其生态屏障功能是该区生态保护的核心目标。论文分析了1990—2010年西藏高原生态系统类型及其服务能力的时空变化格局,开展近20 a生态屏障功能的综合评估。结果表明：1）近20 a,西藏高原生态系统宏观格局稳定少动,森林、水体与湿地面积略有增加,草地、荒漠面积减少;2）森林、草地、湿地生态系统水源涵养量为895.19×10⁸ m³,平均单位面积水源涵养量为744.48 m³/hm²,近20 a水源涵养服务在波动中有所提升;3）水蚀区土壤水蚀模数为3 876 t/km²,土壤水蚀量为10.31×10⁸ t,生态系统土壤保持服务保有率为66.3%,近20 a土壤侵蚀量下降,而土壤保持服务保有率呈持续上升趋势;4）土壤风蚀模数为1 581.2 t/km²,土壤风蚀量为18.99×10⁸ t,防风固沙服务保有率为66.5%,近20 a由于风场强度减弱与植被覆盖度增加,土壤风蚀量下降,而生态系统防风固沙服务保有率持续提升;5）森林、草地、湿地碳固定服务量为1.95 Pg C,从前10 a略有下降态势转变为后10 a轻微上升趋势。     

垃圾填埋场生态覆盖系统研究

为了探索生态覆盖系统的合理设计,利用非压实覆盖土层储蓄降水、依靠植物的蒸腾和土壤蒸发消耗土壤水从而控制渗沥污染,在武汉大学灌溉排水与水环境综合试验场开展了不同组合覆盖形式的渗沥控制试验,并对生态覆盖系统进行非饱和水运动数值模拟和水量平衡分析,结果表明,适合于生态覆盖的土壤类型为壤土和粘壤土,覆盖土层填筑密度宜在1.1-...     

西藏公路建设工程土壤侵蚀预测研究

西藏地区公路建设过程中的水土保持一直以来是必须面对的机遇与挑战。文章以国道318线通麦段公路改建项目为例,对工程施工造成的土壤侵蚀类型和强度进行了预测分析。根据实地调查,项目区可划分为主线防治区、病害整治防治区、施工场地、取料场、弃渣场5个区域,文章分别对其扰动地表而可能产生的水土流失量进行了预测。结果显示预测期内工程水土流失总量约10 990 t,其中弃渣场、路基边坡流失量较大,应属于水土流失的重点防治区。     

中国自然资源生态服务重要性评价与空间格局分析

自然资源是保障经济社会发展的重要物质基础,同时又发挥了重要的生态服务功能。选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护和产品提供五类生态服务,采用NPP定量指标法识别中国自然资源生态服务的重要区域,并进一步分析空间格局特征。结果表明：中国自然资源生态服务极重要和高度重要区约占总面积的1/4,以东北山地、江南地区、西南地区和青藏高原东部等水源涵养能力强、水土保持较好、防风固沙水平高、生物多样性较丰富的地区为主;不同类型自然资源的生态服务重要性差异显著,耕地资源的产品提供服务重要性显著,林地和草地资源的水源涵养、水土保持、防风固沙及生物多样性维护服务重要性均较显著,水域主要提供水源涵养服务;各生态服务重要性在空间上均显著集聚,自然资源综合生态服务的热点区主要分布在大兴安岭、长白山、浙闽山地、武夷山、南岭山地、秦岭山地、滇西南地区和藏东南山地等;自然资源综合生态服务重要性的空间分布与农业自然带/亚带呈现较高的一致性,热带和温带地区的重要性级别较高。研究结果可为区域自然资源管理及生态保护修复提供决策依据。     

西藏生态安全屏障保护与建设工程的宏观生态效应

西藏高原是我国重要的生态屏障、江河源区与生物物种基因库,为了保障其生态功能的持续有效发挥,2008年开始实施西藏高原生态安全屏障保护与建设工程。论文基于工程规划目标,通过对比监测2000—2008年与2008—2015年西藏高原生态系统及其关键服务的时空变化,科学地评估西藏高原生态工程的生态效应。结果表明：工程实施前、后8 a相比,1）西藏高原生态系统格局稳定少动,生态系统宏观状况趋向良性发展。森林面积持续增加,荒漠面积显著减少,水体与湿地面积从减少转变为增加。2）草地退化趋势明显减弱、草地恢复态势显著,退化草地占比下降了19.9%,恢复草地占比增加了33%。植被覆盖度增加趋势明显,平均提高了1.9%,特别是高寒草甸类。草地载畜压力明显减少,牧草供给能力提升,草畜矛盾有所缓解。3）生态系统水源涵养能力增加,碳汇总量略有提高,防风固沙服务能力稳步上升。然而,降雨量增加导致降雨侵蚀力增强,植被覆盖度增加但植被根系土壤层无法短时期内恢复,从而导致土壤保持服务能力有所下降。4）西藏高原的暖湿化气候有利于减缓荒漠化进程并促进生态系统恢复,而生态安全屏障保护与建设工程的实施对西藏高原生态系统服务能力的提升特别是工程区局部生态恢复具有一定的正面作用。     

高寒草地土壤保持功能的风洞模拟及其定量评估

青藏高原高寒草地的土壤保持功能对于保护生态环境具有重要的作用。为了研究人类活动不同干扰方式对高寒草地土壤保持功能的影响,利用大型风洞,对不同干扰方式下高寒草甸、草原化草甸和高寒草原3个类型的土壤保持功能定量评估,以侵蚀率作为土壤保持功能的测度指标。实验结果表明,随着风速的增大,3个样品的土壤侵蚀率均呈现增大趋势,但不同处理下侵蚀率的增幅不同。当植被根系破坏后,土壤侵蚀率大小为高寒草甸<草原化草甸<高寒草原,说明,高寒草甸土壤的可蚀性低,高寒草原土壤的可蚀性高,极易遭到破坏。从总体来看,土壤保持功能的强弱依次为高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。风蚀前后土壤中有机质和养分含量的变化分析表明,土壤有机质和养分含量显著下降,其中速效K2O的养分含量下降幅度最大。对3个草地类型单位面积土壤保持经济价值进行计算,计算主要包括保持有机碳、保持养分和减少土壤流失对河流湖泊淤积3个方面的价值。结果表明,高寒草原化草甸单位面积的土壤保持价值最高,其次为高寒草甸,高寒草原单位面积土壤保持价值最低。     

隆昌市土壤侵蚀敏感性定量分析研究

以降雨侵蚀力、地形起伏度、土壤质地、植被覆盖度等自然因素及土壤侵蚀敏感性综合指数作为评价指标,利用GIS与RS技术,对隆昌市土壤侵蚀敏感性进行定量分析,并研究其分布特征,为地区水土保持工作提供科学依据.研究表明:隆昌市土壤侵蚀敏感性整体以轻度敏感为主,降雨及土壤质地对土壤侵蚀影响较大,桂花井镇、金鹅镇、李市镇、圣灯镇、石燕桥镇、渔箭镇土壤侵蚀相对较为敏感,是今后水土保持的重点区域.     

世界三大黑土区水土流失与防治比较分析

论文首先明晰了黑土及黑土区的概念与范围界定,将中国东北黑土区分为典型黑土区与黑土区两个层次。在此基础上对世界三大黑土区在成土条件,开发利用过程、水土流失及水土流失防治模式方面进行了对比分析。通过比较分析认为:在自然条件上虽然三大黑土区具有一定的相似性,但我国东北黑土区由于地势起伏相对较大,更易遭受水土流失的危害;国外两大黑土区大规模的开发利用比我国黑土区相对早一些,大规模的农业开垦与不合理的耕作方式是世界三大黑土区水土流失与土地退化的主要原因;国外两大黑土区主要以风蚀为主,我国东北黑土区则是以水蚀为主,但风蚀面积也较大;国外两大黑土区在耕作制度、土地使用政策、水土保持资金投入、水土保持宣传教育及科学试验等方面已经采取了相对有效的措施,我国在这些方面还相对滞后。通过对国外黑土区水土流失治理的借鉴与思考,提出了我国东北黑土区在水土流失防治方面亟待解决的几个问题。     

基于土地利用与植被恢复情景的土壤侵蚀演变特征

基于土地利用与植被恢复情景,使用USLE和土壤风蚀方程对坝上地区水蚀和风蚀强度进行估算。结果表明：（1）2015年坝上地区风蚀、水蚀和总侵蚀强度均值分别为8.83±5.15 t·ha^-1·a^-1、4.37±6.62 t·ha^-1·a^-1和13.22±8.18 t·ha^-1·a^-1;风蚀占总侵蚀67%,水蚀占33%。（2）土地利用调整情景下,风蚀、水蚀和总侵蚀强度分别减少4.9%~9.9%、2.9%~8.3%和4.3%~9.3%;土地利用+植被恢复情景下,风蚀、水蚀和总侵蚀强度则分别减少6.3%~13.8%、5.2%~16.2%和5.9%~14.3%。（3）土地调整面积与风蚀强度减少率呈对数关系,与水蚀强度减少率呈指数关系,与总侵蚀强度减少率呈线性关系（P<0.01）。本文结果可以为土壤侵蚀方程计算及区域土壤侵蚀防治提供数据参考。