基于RUSLE的贵州省红枫湖流域土壤侵蚀时空变化特征

以贵州省红枫湖流域为研究对象,运用GIS和RUSLE模型分析了该流域1960～1986年、1987～1997年、1998～2004年三个时段内的年平均土壤侵蚀量和土壤侵蚀强度,并探讨了40多年来流域土壤侵蚀变化的时空变化特征。结果表明,过去40多年来,流域的土壤侵蚀经历了一个先增强再减弱的过程,土壤侵蚀强度空间分布呈西强东弱的格局,且流域西部呈明显先增强再减弱的特征,东部变化相对较小。     

桂江流域岩溶碳汇特征

为研究岩溶区碳汇动态变化特征,使用德国Merck公司生产的碱度计每月定期对桂江流域14个岩溶大泉和16条地下河出口水中HCO3-含量进行了现场测定。结果表明桂江流域枯水期(11月至次年2月)地下水中HCO3-含量平均为223.62mg/L,平水期(3月、9月)为222.11mg/L,丰水期(4月至8月)为210.19mg/L,枯水期和平水期的HCO3-平均含量比丰水期高13.43mg/L和11.92mg/L。尽管丰水期的HCO3-平均含量不及枯水期和平水期,但其平均流量最大,是平水期的2倍,枯水期的2.8倍,因此其岩溶碳汇量也最大,是平水期的4.7倍,是枯水期的2.7倍。在碳汇构成上,丰水期的岩溶碳汇量占年总碳汇量的63.13%,而平水期和枯水期只分别占年总碳汇量的13.35%和23.51%。      

桂江流域河流水化学特征及影响因素

2012年4月9-16日在桂江流域采集河流水样15个进行分析测试。研究结果表明:(1)桂江河水样品pH值介于6.36~8.46,平均值为7.58;EC范围为18~316μs/cm,平均值为175μs/cm;流域河水SIc平均值为-0.7,其变化受流域碳酸盐岩的分布控制。(2)桂江的水为HCO3-Ca型水,HCO3-和Ca2+平均分别占阴、阳离子的76%和77%,主要来自岩石风化。(3)中游部分河水NO3-和SO42-较高,可能是受工农业等人类活动的影响引起,此外硫酸参与了碳酸盐矿物的溶解。(4)Ca2+、Mg2+和HCO3-总体呈现中游高,上游和下游较低;SO42-和NO3-仅在中游部分受到人类活动影响较多的支流偏高,上下游相对较低且相差不大;Cl-、Na+和K+则呈现出中下游较高,上游较低的特征。      

桂江流域河流有机碳特征

通过对桂江流域内植物、土壤碳同位素、河流有机碳含量及同位素进行系统取样测试分析发现,桂江流域C3植物的δ13C范围为-37.89‰~-23.27‰,C4植物δ13 C范围为-14.49‰~-12.00‰。土壤碳库的δ13 C范围为-30.43‰~-11.56‰,平均值为-24.32‰。土壤碳库主要受C3途径植物控制,C4途径植物对土壤碳库的δ13 C影响有限,植物残体转化成土壤有机质的过程中产生有机碳同位素分馏效应,造成土壤有机碳同位素比植物碳库偏重4.42‰。桂江河流DOC分布范围0.68~2.16mg/L,平均值为1.39mg/L。ρ(POC)分布范围0.11~1.14mg/L,平均值为0.37mg/L,DOC/POC的范围1.31~9.04,ρ(DOC)ρ(POC),成为水体有机碳的主要形式。流域水体中δ13CDOC值的范围为-29.682‰~-15.377‰,平均值为-24.810‰;δ13CPOC值的范围为-27.886‰~-24.271‰,平均值为-25.868‰;两者均位于土壤有机碳库同位素范围内,说明河流有机碳主要来源于土壤的机械侵蚀和土壤有机质的降解,受人类生产生活有机废弃物和河流自生浮游植物的代谢分泌物影响小。     

桂江流域地下水污染途径及防控措施研究

对桂江流域开展岩溶地下水污染调查发现:流域内地下水污染源分为“三氮”污染源、重金属污染源、有机污染源三类;“三氮”污染源主要包括工业、养殖和生活三类污水、生活垃圾渗滤液、农业施用氮肥等;重金属污染主要来自工矿企业;有机污染来自工业、养殖业。污染途径主要有孤峰平原的分散入渗式、孤峰平原的脚洞灌入式、峰丛洼地的消水洞灌入式、溶丘谷地的入渗式和峰丛峰林谷地的天窗灌入式等五类。并对88组地下水样品测试结果进行多指标地下水污染综合评价,结果表明36.5%的水点为“三氮”污染,多以分散入渗进入地下水,其污染形态呈面状分布;15.3%的水点为重金属污染,主要通过峰丛洼地消水洞灌入式补给和溶丘谷地入渗补给两种途径,呈点状分布于污染场地附近;3.49%的水点为有机污染,主要为分散入渗补给途径,污染呈短线状或点状分布。      

流域不同地质生态环境中水体碳酸酐酶活性特征——以桂江流域为例

在对桂江流域进行考察时,选取了流域地质类型不同、人类活动程度不一的6条支流以及干流的水体为研究对象,研究比较了流域不同生态环境下水体中的碳酸酐酶(CA)活性、游离CO2浓度和HCO3-浓度,并对比了流域内部分区域的归一化植被指数(NDVI)数据,获得如下结果:(1)证实水体中具有CA活性,且其活性与游离CO2浓度呈负相关,与HCO3-浓度呈正相关;(2)大量的人类活动加剧流域生态环境恶化,造成植被覆盖率降低,使河流水体中的CA活性降低,HCO3-浓度降低,表明CA对岩溶作用具有不可忽视的影响;(3)流域地质类型会影响水体中CA活性,在人类活动程度相似的情况下,岩溶区水体中的CA活性高于非岩溶区。总之,在进行流域碳汇潜力调查研究时,必须综合考虑人类活动、生态环境和地质类型等因素的影响,进行科学分段调查研究与计算。CA所引起的生物岩溶作用不容忽视,其对流域碳汇的潜在贡献值得深入研究。      

基于RUSLE模型的安徽郎溪县土壤侵蚀时空变化及其影响因素分析

为配合正在安徽省郎溪县开展的1∶50 000土地质量地球化学调查评价项目,给郎溪县土地质量地球化学调查与评价提供丰富的遥感层面数据,同时为地方政府对土地利用规划、农作物种植、农业林业生产管理、地质灾害治理和生态环境保护等方面提供数据支撑,本文基于RUSLE模型、GIS与RS技术获取了郎溪县2010年、2020年土壤侵蚀空间分布及2011—2020年的平均土壤侵蚀空间分布,探究在强降水事件及长时序、常态化下郎溪县土壤侵蚀的时空变化及其主要影响因素。结果表明：郎溪县土壤侵蚀等级较高区域主要集中于东北侧和西南侧丘陵山区,2010年平均土壤侵蚀模数为549.148 t/(km²·a),2020年为704.924 t/(km²·a),土壤侵蚀减弱区域占全县面积的9.3%,土壤侵蚀增加区域占全县面积的44.0%,因此,2020年强降水事件对郎溪县土壤侵蚀影响显著,且土壤侵蚀加剧的主要影响范围集中于微度侵蚀和轻度侵蚀层面,并多发于高植被覆盖且低地势耕地区域。2011—2020年间的平均土壤侵蚀模数为443.923 t/(km²·a),...     

滇池流域石漠化特征分析

位于云南省会昆明盆地内的滇池流域是滇中岩溶和石漠化较为发育的地区,石漠化总面积225.56 km2,占流域总面积的7.71%,占岩溶总面积32.69%。石漠化主要分布在望海山、大板桥—呈贡、黑林铺、海口、梁王山、上蒜片区,其中又以北东部的大板桥片区石漠化最为严重。石漠化已造成流域内水土流失加剧、可耕地面积减少、土壤涵养水源能力降低及生态环境恶化等危害。通过地面调查和ETM遥感解译,查清了流域内石漠化的发育分布与碳酸盐岩的岩性及其组合、岩溶作用、地形地貌、气象等自然因素、人为因素和工业污染关系密切。针对石漠化的形成原因,提出了生态修复、农田基本建设、水资源开发利用、农村能源建设、小集镇建设、土地合理利用等治理措施。     

基于多源数据的土壤侵蚀时空变化分析——以安徽省宿松县为例

基于地理信息系统(GIS)技术和土壤流失方程(RUSLE)模型,文章分析宿松县2015—2019年土壤侵蚀时空变化特征,探讨土壤侵蚀影响因子。结果表明:1研究区2015年土壤侵蚀强度为612.53 t/(km2·a),土壤侵蚀总量为1 339 078.87 t/a,土壤侵蚀整体呈现出西北强、中部及南部弱的空间分布格局;2土壤侵蚀随坡度变化并不明显,大多集中在0~15°坡度带,以微度、轻度和中度为主,东坡侵蚀面积最大,其次为西坡;3在不同土壤类型中,侵蚀面积最大的为棕红壤,其次为灰潮土;在不同土地利用类型中,土壤侵蚀面积最大的为耕地,其次为水域,再次为林地;42015—2016年,侵蚀总量增加,土壤侵蚀强度不断提高,中度以上侵蚀占比较大,2017年之后,土壤侵蚀总量逐年减少,剧烈侵蚀和极强度侵蚀区域逐渐向中度侵蚀和轻度侵蚀转变。研究表明,降水、植被覆盖、地形和人类活动的干扰均对土壤侵蚀变化造成影响。     

黑河流域地表反照率估算及其时空特征分析

基于不同空间尺度、长时间序列的地表反照率产品探究黑河流域2000—2012年的反照率时空变化特征。首先基于角度格网化(AB)算法对黑河流域30 m环境卫星一号HJ-1/CCD大气层顶方向反射率进行了地表反照率估算,作为高空间分辨率的地表反照率产品;选择同种算法计算的1 km空间分辨率的Global LAnd Surface Satellite(GLASS)反照率产品作为低空间分辨率反照率产品。结果表明:1利用AB算法反演的HJ卫星反照率具有较高精度,满足流域尺度反照率时空特征分析的精度要求;2黑河流域地表反照率空间分布差异显著,流域上游植被覆盖区域反照率较低,中下游荒漠地表反照率较高;3流域地表反照率的年内变化与季节性降雪和作物物候周期性变化一致。从季节变化角度,黑河流域反照率月平均值的年变化呈"U"字型,其中,冬季反照率最高,春季和秋季次之,夏季最低。从年际变化角度,黑河下游反照率呈上升趋势,上游和整个流域呈下降趋势。     

Using GIS-based distributed soil loss modeling and morphometric analysis to prioritize watershed for soil conservation in Bago river basin of Lower Myanmar

Bago River is an important river in Myanmar. Although shorter than other rivers, it has its own river system, and people along the river rely heavily on it for their daily lives. The upper part of the watershed has changed rapidly from closed forest to open forest land in the 1990s. Since the recent degradation of the forest environment, annual flooding has become worse during the rainy season in Bago City. This paper aims at determining soil conservation prioritization of watershed based on soil loss due to erosion and morphometric analysis in the Bago Watershed by integrating remote sensing and geographic information system (GIS) techniques. In this study, soil erosion of the Bago watershed was determined using the Universal Soil Loss Equation. Such factormaps as rainfall, soil erodibility, slope length gradient, and crop management were compiled as input parameters for the modeling; and the soil loss from 26 sub-watersheds were estimated. Then, the soil erosion maps of the Bago watershed for 2005 were developed. The resulting Soil Loss Tolerance Map could be utilized in developing watershed management planning, forestry management planning, etc.     

Assessment of soil erosion in a tropical mountain river basin of the southern Western Ghats,India using RUSLE and GIS

Revised Universal Soil Loss Equation(RUSLE) model coupled with transport limited sediment delivery(TLSD) function was used to predict the longtime average annual soil loss, and to identify the critical erosion-/deposition-prone areas in a tropical mountain river basin, viz., Muthirapuzha River Basin(MRB; area=271.75 km~2), in the southern Western Ghats, India. Mean gross soil erosion in MRB is 14.36 t ha~(-1) yr~(-1), whereas mean net soil erosion(i.e., gross erosion-deposition) is only 3.60 t ha~(-1) yr~(-1)(i.e., roughly 25% of the gross erosion). Majority of the basin area(~86%) experiences only slight erosion(5 t ha~(-1) yr~(-1)), and nearly 3% of the area functions as depositional environment for the eroded sediments(e.g., the terraces of stream reaches, the gentle plains as well as the foot slopes of the plateau scarps and the terrain with concordant summits). Although mean gross soil erosion rates in the natural vegetation belts are relatively higher, compared to agriculture, settlement/built-up areas and tea plantation, the sediment transport efficiency in agricultural areas and tea plantation is significantly high,reflecting the role of human activities on accelerated soil erosion. In MRB, on a mean basis, 0.42 t of soil organic carbon(SOC) content is being eroded per hectare annually, and SOC loss from the 4th order subbasins shows considerable differences, mainly due to the spatial variability in the gross soil erosion rates among the sub-basins. The quantitative results, on soil erosion and deposition, modelled using RUSLE and TLSD, are expected to be beneficial while formulating comprehensive land management strategies for reducing the extent of soil degradation in tropical mountain river basins.     

Soil erosion assessment and its verification using the Universal Soil Loss Equation and Geographic Information System: a case study at Boun,Korea

This study is aimed at the evaluation of the hazard of soil erosion and its verification at Boun, Korea, using a Geographic Information System (GIS) and remote sensing. Precipitation, topographic, soil, and land use data were collected, processed, and constructed into a spatial database using GIS and remote sensing data. Areas that had suffered soil erosion were analysed and mapped using the Universal Soil Loss Equation (USLE). The factors that influence soil erosion are rainfall erosivitiy (R) from the precipitation database, soil erodibility (K) from the soil database, slope length and steepness (LS) from the topographic database, and crop and management (C) and conservation supporting practices (P) from the land use database. Land use was classified from Landsat Thematic Mapper satellite images. The soil erosion map verified use of the landslide location data. Landslide locations were identified in the Boun area from interpretation of aerial photographs and field surveys.     

基于RS和GIS的南汀河流域石漠化评价

以南汀河流域ETM、DEM和地质岩性数据为基础数据,应用遥感和地理信息技术提取了石漠化评价因子,构建石漠化评价指标并对石漠化强度进行评价。运用空间叠加分析和统计分析方法对石漠化信息进行分析,得到流域岩溶区石漠化强度分级特征,利用土地利用数据及石漠化信息与土地利用/覆盖类型的相关关系以分析土地利用方式对石漠化的影响。结果表明（1）研究区石漠化强度为:中度石漠化>轻度石漠化>潜在石漠化>强度石漠化>无石漠化>极强度石漠化。（2）强度石漠化区和极强度石漠化区主要分布在以耕地和疏林地为主要覆盖类型的区域。说明了造成石漠化的因素除裸岩率、植被、坡度、岩性等主要影响因子外,人们利用土地的方式对石漠化也具有很大促进作用。      

西南岩溶区水土流失与石漠化的变化关系研究——以重庆南川岩溶区为例

以重庆南川区为例,利用TM遥感影像、Arcgis和Erdas软件,运用地图代数原理,采用图像数据转移矩阵计算,结果表明从1988年到2000年水土流失增强面积为9 605.89 hm2,减弱面积为79 947.85 hm2;石漠化强度增强面积为15 078.92 hm2,减弱面积为12 492.53 hm2。石漠化是水土流失长期作用的结果,水土流失是石漠化形成过程的阶段性表现,二者在成因上存在因果关系,但在生态治理恢复的过程中,水土流失减弱面积与石漠化减弱面积的变化不同步,在时间上存在滞后关系。造成这种滞后的现象,原因是石漠化土地生态的恢复过程较水土流失土地的长。      

贵州省乌江流域土壤侵蚀模拟——基于GIS、RUSLE和ANN技术的研究

本研究在GIS技术支撑下选择RUSLE模型作为基础模型,估算乌江流域20世纪80年代和90年代年均土壤侵蚀量,结合ANN技术,预测2001—2010年乌江流域的土壤侵蚀量,分析了该流域近30年来土壤侵蚀动态变化规律,以期为研究区土壤侵蚀防治工作提供理论依据。研究结果表明:应用RUSLE模型计算乌江流域年均土壤侵蚀模数,计算结果和以往土壤侵蚀调查估计的结果比较吻合,但由于RUSLE模型不计算重力侵蚀,因此计算结果仍与实测输沙模数有所出入。90年代潜在土壤侵蚀模数比80年代高,流域潜在土壤侵蚀呈增加趋势,其中三岔河流域和马蹄河/印江河流域年均潜在土壤侵蚀模数最高。3种主要土地覆被类型中,林地的土壤保持量最大,耕地次之,草地最少,这与非喀斯特地区在水土保持效果上通常林地草地旱地的结论有所不同。通过构建BP神经网络,预测得到乌江流域2001—2010年土壤侵蚀模数,结果显示,21世纪前10年,流域土壤侵蚀模数大幅降低,流域年均土壤侵蚀模数由90年代的23.13 t/(hm2·a)降低为1.01 t/(hm2·a)。三岔河流域的水土流失得到了控制,黔西、金沙、息烽、修文、贵阳、平坝、思南、石阡、沿河和松桃等县市应是"十二五"期间的水土流失重点治理对象。     

桂林毛村岩溶地下河流域水土流失遥感动态监测研究

为了给西南岩溶地区石漠化发展演变的研究工作提供一定的科学依据和决策支持,选择桂林毛村岩溶地下河流域作为研究区,利用两期遥感影像对该区影响水土流失的三个主要自然要素,即地形坡度、植被覆盖度和土地利用方式进行信息提取,并以地理信息系统为分析平台,参考水土流失强度分级标准,对该区两个时期的水土流失状况进行对比分析。调查监测结果显示,研究区随着坡度的增大,水土越容易流失,而且水土流失强度级别增大;植被覆盖度对水土流失强度起着控制性作用,为抑制并缩减水土流失面积,应保护植被,退耕还林;研究区土地利用变化比较缓慢,导致水土流失面积变化幅度不大。上述结果表明,利用遥感技术手段,可为当地的经济发展和水土流失的监测、评价、预测及治理提供参考。      

基于RapidEye影像的蚂蝗田小流域土壤侵蚀与岩溶石漠化分析

依据《岩溶地区水土流失综合治理技术标准》(SL461-2009),以蚂蝗田岩溶小流域为研究对象,实地测量了22组典型地物光谱,发现岩石和土壤在红光-近红外二维光谱特征空间具有线性分布规律,由此推导出土壤—岩石指数方程,并构建了岩溶区土壤侵蚀与石漠化强度分析技术流程。在此基础上,利用研究区RapidEye卫星遥感影像,通过提取土地利用、植被覆盖度、基岩裸露率和坡度等指标因子信息,实现了土壤侵蚀与岩溶石漠化强度的分析评价。研究发现:岩溶区土壤侵蚀与植被覆盖度呈负相关性,与坡度和基岩裸露率无单向相关性;岩溶石漠化与植被覆盖度呈负相关性,与坡度呈正相关性,与基岩裸露率呈线性相关。      

西南喀斯特山地水土流失特点及有关石漠化的几个科学问题

由于特殊的岩土组构,喀斯特坡地的水土流失具有如下特点:地表和地下流失相互叠加;地表产流、产沙少;纯碳酸盐岩区地下流失比例大。论文区别了石漠化和石质化的科学内涵,指出了喀斯特山地石漠化的核心是土地的石质化,提出了按照地面物质组成与裸岩率叠加的石漠化分类系统。根据土壤中硅酸盐矿物的物质平衡,提出了不同碎屑岩含量碳酸盐岩区的土壤允许流失量介于5～500 t/(km2?a)之间。喀斯特坡地土壤虽然肥沃,但总量太少,矿质养分不足可能是石质坡地植物生产力低的重要原因。此外,根据农耕驱动土地石质化的机制,提出了相应的石漠化治理的对策建议,具体是:（1）不但要治标,提高植被覆盖率,更要治本,防止或减缓土地石质化,同时还要增加群众收入;（2）按照坡地岩土组成的垂直分带特点,因地（土）制宜,开展治理;（3）重视矿质肥料的施用;（4）在纯碳酸盐岩土石质和石质坡地农田的小型蓄水工程修建中,要加强集流面建设。