喀斯特高原峡谷与高原盆地区石漠化及变化特征对比

以贵州典型喀斯特峡谷和高原盆地区为研究对象,以5期卫星遥感影像为数据源,综合运用“3S”技术,辅以其他参考图件获得研究区不同时段石漠化图,通过对研究区石漠化状况及工程治理后动态变化特征作对比分析,探讨不同地貌类型区石漠化及其变化特征的差异性。研究表明：石漠化发生与演变和地貌类型存在一定相关性,花江喀斯特峡谷区和清镇喀斯特高原盆地区石漠化发生率分别为67.4％和31.6％,花江喀斯特峡谷区石漠化面积、石漠化发生率、石漠化强度明显地高于清镇高原盆地区。2000―2010年,花江喀斯特高原峡谷区和清镇喀斯特高原盆地区石漠化面积分别减少2.79和5.04 km²,石漠化年变化率分别为-0.91%和-2.78%,清镇喀斯特高原盆地区石漠化减少更明显。在监测时段内,花江喀斯特高原峡谷区石漠化年变化率先增加后逐渐减少,而清镇喀斯特高原盆地区则一直保持较高的石漠化年变化率,这在一定程度上说明石漠化越严重,治理越难,治理成效越不明显。当前开展的石漠化治理专项工程应根据不同地貌类型差异合理布设治理工程,先易后难,重点做好轻、中度石漠化地区的石漠化治理工作。     

基于遥感和GIS的黄土高原中阳县土壤侵蚀评价

黄土高原地区是我国水土流失最严重的地区,定量评价土壤侵蚀量、土壤侵蚀强度及其空间分布特征,可以为水土流失防治措施的制定提供依据.基于遥感和GIS,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对山西中阳县土壤侵蚀进行评价.结果表明,中阳县平均土壤侵蚀模数为2 874.25t/(km2·a),属于中度侵蚀地区,年平均土壤侵蚀量408.78×104 t.发生中度以上土壤侵蚀面积占总面积的29.95％,土壤侵蚀量占总侵蚀量的85.61％,这部分土地是土壤侵蚀防治的主要区域.黄土区发生轻度以上土壤侵蚀面积大,所占比例多,侵蚀程度严重.微度土壤侵蚀面积以有林地为主,轻度和中度土壤侵蚀面积主要是未成林造林地和灌木林地,发生强烈以上土壤侵蚀面积主要是疏林地、未利用地、灌木林地和农田,土地类型、植被覆盖与土壤侵蚀有着密切关系,林业生态工程建设对于中阳县控制水土流失和改善生态环境有着重要作用.     

喀斯特树轮记录的土壤侵蚀历史研究

在贵州中部典型喀斯特石漠化区选择2个试验样地进行树轮地貌学研究,通过对样地内计22对裸露和非裸露树根进行野外测定并取样进行室内测试,表明：喀斯特裸露根系记录了土壤侵蚀结果,裸露树根解剖结构显示土壤侵蚀发生时树根细胞生长发生明显变化,显示出年轮突然变窄、细胞明显减小、或者早材细胞数量减少等,同时,纤维面积、导管管胞面积也发生显著下降,多达70.66%,少则39.20%,而这种变化仅只与土壤侵蚀有关,结合树根年龄测定,得到土壤侵蚀发生的准确时间,并据此计算出样地尺度土壤侵蚀的动态过程,其中普定土壤侵蚀量发生在2002-2007年之间,平均侵蚀速率为每年0.484 t;贞丰土壤侵蚀发生在2005-2007年之间,平均侵蚀速率为每年0.051 t。树轮记录的土壤侵蚀不仅可以同一个物种进行测定,还可以多物种共同记录,这为以多物种阔叶混交林为主要植被的喀斯特土壤侵蚀记录的研究提供了强有力的方法;而树轮记录的土壤侵蚀量大大大于径流场监测的流失量,显示喀斯特地下流失为主,流失量占总土壤侵蚀量的2/3。     

喀斯特树轮记录的土壤侵蚀历史研究（英文）

在贵州中部典型喀斯特石漠化区选择2个试验样地进行树轮地貌学研究,通过对样地内计22对裸露和非裸露树根进行野外测定并取样进行室内测试,表明:喀斯特裸露根系记录了土壤侵蚀结果,裸露树根解剖结构显示土壤侵蚀发生时树根细胞生长发生明显变化,显示出年轮突然变窄、细胞明显减小、或者早材细胞数量减少等,同时,纤维面积、导管管胞面积也发生显著下降,多达70.66%,少则39.20%,而这种变化仅只与土壤侵蚀有关,结合树根年龄测定,得到土壤侵蚀发生的准确时间,并据此计算出样地尺度土壤侵蚀的动态过程,其中普定土壤侵蚀量发生在2002-2007年之间,平均侵蚀速率为每年0.484 t;贞丰土壤侵蚀发生在2005-2007年之间,平均侵蚀速率为每年0.051 t。树轮记录的土壤侵蚀不仅可以同一个物种进行测定,还可以多物种共同记录,这为以多物种阔叶混交林为主要植被的喀斯特土壤侵蚀记录的研究提供了强有力的方法;而树轮记录的土壤侵蚀量大大大于径流场监测的流失量,显示喀斯特地下流失为主,流失量占总土壤侵蚀量的2/3。     

全国水土流失180万平方公里

水利部部长陈雷近日强调,目前全国有180多万平方公里水土流失面积亟待治理,多年平均年土壤侵蚀量高达45亿吨左右,有3.6亿亩坡耕地和44.2万条侵蚀沟亟待治理,东北黑土区的保护和西南石漠化地区耕地资源的抢救     

广西喀斯特山区土地石漠化与扶贫开发探析

石漠化是喀斯特脆弱生态环境和不合理人类活动的共同产物。石漠化地区人口-资源-环境的矛盾非常突出,生态恶化与贫困化的双重压力严重制约区域可持续发展。广西石漠化面积达2.93×104hm2,占石山面积的30%,且以每年1.03%的速度发展,这已经成为影响当地社会经济、资源与环境协调持续发展的关键因素。在分析广西喀斯特山区石漠化及其环境影响效应基础上,对土地石漠化的时空特征、区域环境进行了阐述,认为自然生态环境脆弱、人口素质低和外部基础条件差是广西石漠化治理的难点所在。结合广西喀斯特山区的自然、社会、经济发展实际情况,以适生适种、生态补偿、综合开发为准则,因地制宜地制定广西喀斯特山区石漠化治理与扶贫开发的模式及策略。     

贵州花江喀斯特峡谷水土流失状态分析

选取能较好反映喀斯特峡特征的花江峡谷作为研究对象，采用埋桩、修建沉沙及充分利用当地沟谷谷坊等手段相结合的方法，集中讨论了花江喀斯特峡谷水土流失的现状和特点。一方面，研究区的土壤侵蚀量远小于大多数非喀斯特地区，但并不是说喀斯特峡谷地区的水土流失不严重，相反，这正是水土流失发展到极其严重地步的必然现象，另一方面，流域的土壤侵蚀强度还受其内部岩性结构的影响碎屑岩的比重越大，土壤侵蚀模数也越大。同时，对不同天然植被条件下的土壤侵蚀监测发现，通过种草来减轻峡谷地区的土壤侵蚀是一条十分有效的途径。     

基于GIS和RUSLE模型的台湾石门水库集水区的水土侵蚀监测

以台湾石门水库集水区为研究对象,基于GIS空间分析方法,根据实况重新选取RUSLE模型中最具该区域代表性的各因子参数,对研究区内1988、1998、2009和2015年土壤侵蚀量进行监测。结果表明:近30年间研究区内土壤侵蚀总体状况明显改善,虽然多年平均土壤侵蚀模数属于强烈侵蚀等级,但年平均侵蚀模数却几乎降低一半,相应地,土壤年侵蚀总量也大幅减少,强烈侵蚀等级主要分布于250 m以下的高程带,高程带1 250 m以上有加重趋势。研究结果可为当地进行水土流失规划与治理提供科学参考依据。     

黔西南脆弱喀斯特生态环境空间格局分析

西南喀斯特地区是我国四大生态脆弱带之一。黔西南具有典型的喀斯特生态环境,是西部大开发中生态环境的重点治理区。长期以来,由于人类不合理的开发利用使得喀斯特地区出现了严重的土地石漠化、土壤侵蚀以及森林生态系统退化等生态问题,制约着地区生态-经济的持续发展。本文根据已有的研究成果,在GIS技术的支持下,分析了研究区内主要生态退化问题的现状和空间格局及其影响因素,运用空间叠加分析功能,构建了生态脆弱度指标,并将研究区分为四个亚区,为生态环境治理提供科学依据。     

国家重点生态功能区土壤保持（英文）

土壤侵蚀是生态环境恶化的重要因素,土壤保持是国家重点生态功能区的一项重要生态服务功能。本研究基于气候、地形、土壤和植被覆盖等空间数据,利用土壤通用流失方程,借助Arc GIS分析了我国25个国家重点生态功能区2010年的土壤侵蚀和土壤保持状况。结果表明:由重点生态功能区内植被覆盖和水土保持而产生的土壤保持效果显著,与潜在土壤侵蚀相比,现实土壤侵蚀的微度和轻度侵蚀区域面积增加了26.2%,强度到剧烈侵蚀区域面积减少了25.1%,且藏东南高原边缘森林生态功能区、川滇森林及生物多样性生态功能区、三峡库区水土保持生态功能区、海南岛中部山区热带雨林生态功能区和秦巴生物多样性生态功能区等南方生态功能区的土壤保持量最高;重点生态功能区内土壤各养分元素保持量与土壤保持量和土壤自身各养分元素含量有关,各土壤养分保持量由高到底的顺序为:土壤有机碳、土壤全钾、土壤全氮和土壤全磷,且以藏东南高原边缘森林生态功能区和川滇森林及生物多样性生态功能区各类土壤养分元素保持量最高。建议加强单位面积现实土壤侵蚀量较高区域的植被保护和管理,提高植被覆盖度和增强水土保持措施,从而增强土壤保持功能,减少土壤养分流失;同时巩固潜在土壤侵蚀量较高区域的植被保护和水土保持措施,防止土壤侵蚀恶化。     

基于岩溶生态系统特性的水土流失敏感性评价

在岩溶地区大范围内进行土壤侵蚀风险评价需要寻求新的简单有效的方法,建立适合岩溶地区特点的评估模型,才能避免水土流失治理规划的失误。考虑岩溶地区碳酸盐岩成土速率低、存在石漠化等特点,选取土壤允许流失量和退化岩溶生态系统的基岩裸露率,结合年平均降水、坡度、植被指数,在生成各单因素评价图的基础上,在Arcview中完成单因素图的叠加分析,得到贵州省岩溶地区水土流失敏感性综合评价图,并将其划分为不敏感、轻度敏感、中度敏感和强度敏感四级。在此基础上,探讨了贵州省水土流失敏感性的空间分异规律,提出水土流失预防治理的优先区。     

中国南方岩溶区土地石漠化的成因与过程

中国南方岩溶区是石漠化广为发展的脆弱生态区域。南方岩溶区土地石漠化的起因既有自然因素,也有人为因素。在地质历史时期其自身环境孕育和存在着自然石漠化过程,在历史时期—现代自然石漠化过程又叠加了人为石漠化过程,人为活动加速、加剧了石漠化的发展。清朝初、中期是人为活动影响石漠化的重要转折时期,此后人为因素作用比重逐渐超过自然因素的作用比重。岩溶区土地石漠化过程是由植被退化丧失过程、土壤侵蚀过程、地表水流失过程、基岩溶蚀侵蚀过程、土地生物生产力退化过程合成的地表生态过程,其实质是形成石质荒漠的土地退化过程。     

基于地理探测器的喀斯特不同地貌形态类型区土壤侵蚀定量归因

土壤侵蚀形成机制与影响因素识别是当前研究的核心与前沿议题,然而从多因素综合作用的角度进行定量归因仍需加强。以喀斯特典型峰丛洼地流域为研究区,基于GIS手段和RUSLE模型模拟土壤侵蚀,综合土地利用、坡度、降雨、高程、岩性、植被覆盖度等影响因子,应用地理探测器方法针对喀斯特不同地貌形态类型区进行土壤侵蚀的定量归因研究。结果表明,各影响因子对土壤侵蚀的解释力及因子间耦合作用程度在不同地貌形态类型区差异显著,其中土地利用和坡度是决定土壤侵蚀空间异质的主导因子,但在山地丘陵区,随着地形起伏度的升高,坡度的控制作用下降,即地理探测器q值表现为中海拔丘陵>小起伏中山>中起伏中山;生态探测器显示土地利用对土壤侵蚀的影响相比于其他因子有显著差异;双因子交互作用有助于增强对土壤侵蚀的解释力,土地利用与坡度的协同作用对土壤侵蚀的解释力达到70%以上;对于土壤侵蚀空间分布的差异性检验,风险探测器显示在小起伏中山、中起伏中山等地貌形态类型中,具有显著差异的影响因子分层组合数占比至少55%。因而,喀斯特地区土壤侵蚀的治理应综合考虑不同地貌形态类型区土壤侵蚀影响机制的空间异质性。     

基于允许流失量和正负地形源汇理论的喀斯特关键带土壤侵蚀研究

喀斯特地区下垫面的特殊复杂性使得地表发生显著坡面径流需要达到更大的降水累积阈值,碳酸盐岩岩石成土速率的缓慢和空间异质性导致喀斯特地区的土壤存量被严重高估和均一化等,因此,传统经典的土壤侵蚀模型在喀斯特地区难以适用。本文依据喀斯特关键带岩性的差异,确定其有效降水侵蚀阈值,并对降雨侵蚀力进行重新测算;根据碳酸盐岩化学成分的差异,计算其成土速率并作为土壤允许流失量;通过地貌—水文分析法提取喀斯特洼地空间分布信息,对喀斯特关键带土壤侵蚀算法进行多次改进和创新。结果显示：① 传统算法忽视了喀斯特关键带下垫面的特殊性,致使其平均降雨侵蚀力被高估47.35%,且喀斯特区域的平均降雨侵蚀力仅相当于非喀斯特区域的59.91%;② 传统算法可能将一些无土或少土可流区计算为土壤的高侵蚀量区,而连续性碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩与碎屑岩互层的土壤允许流失量仅分别为0.21 t ha^-1 yr^-1、1.2 t ha^-1 yr^-1、2.89 t ha^-1 yr^-1;③ 传统算法通常将有坡度和耕作的洼地视为土壤侵蚀的高发区,但其实际应是地表侵蚀的沉积区,喀斯特洼地在空间上的连续性与碳酸盐岩的分布区基本重合;④ 传统算法高估土壤侵蚀面积27.79%,土壤侵蚀量47.72%。总之,传统经典模型会大大高估喀斯特地区的土壤侵蚀量,因此,应该建立一种精确适用的模型。另外,由于喀斯特地区的成土速率慢而土层薄、总量少,土壤允许流失量远低于非喀斯特区域侵蚀标准,应制定适用于喀斯特地区的土壤侵蚀分类分级标准和风险评价方法。     

石漠化斑块动态行为特征与分类评价

对石漠化土地的特征进行全面深入的探讨,有助于石漠化土地分类治理和生态恢复重建。本文以SPOT5影像(分辨率2.5m)和航片(空间分辨率1m)为基本数据源,辅以实地踏勘和农户访问,通过跟踪每个石漠化斑块在2个时段的演变关系,研究了贵州清镇簸箩村1973-2005年石漠化斑块的新增(延展、新生)、消融和未变等动态变化特征。结果发现轻度石漠化土地斑块与其他石漠化类型在空间上存在着强烈的转换,相互之间的频繁转换使斑块具有不稳定性而处于一种波动状态。从各类石漠化斑块的来源看,存在一些斑块由无石漠化直接到极强度石漠化斑块之间的转换。根据石漠化斑块的动态演替行为认为,可将研究区2005年的石漠化分为未变石漠化、新生石漠化、延展石漠化,并据此提出石漠化强度指数和石漠化的治理对策。     

土壤可蚀性模拟研究中的坡长选定问题

土壤可蚀性是评价土壤对侵蚀敏感程度的重要指标,是土壤侵蚀预报的重要参数,准确评价土壤可蚀性、建立不同土壤类型的土壤可蚀性K值库具有重要意义。在总结前人研究成果的基础上,运用室内模拟试验、野外模拟降雨试验资料和野外观测小区资料,计算了不同坡长小区的K值,并对坡长对K值的影响加以分析研究。结果表明,坡长较短时,土壤可蚀性随坡长的增加而增大,且变化明显;坡长大于15 m时,K值相对趋于稳定,该结论为K值模拟研究中小区的坡长选择提供了一定的理论依据。     

基于USLE和GIS的水土流失敏感性空间分析——以河北太行山区为例

以USLE方程为理论指导,遥感影像为主要数据源,基于ArcGIS 进行水土流失敏感性空间分析。选择降雨侵蚀力、土地利用类型、坡度、植被覆盖度等影响因子构建水土流失敏感性评价指标体系,在考虑不同因子影响作用大小的情况下,运用空间分析的方法按标准将水土流失敏感性分为五级;并以河北太行山区为例进行研究,利用危险性指数表征研究区水土流失敏感性大小,分析研究区在不同地理背景下的水土流失敏感区的空间分布特征。研究表明：河北太行山区的水土流失敏感性危险性指数为3.97;空间上水土流失敏感性分等级呈现明显的条带状分布;中度敏感区所占面积比例最大,为39.2%;整体水土流失敏感性中度偏重。     

黔中高原面石漠化演变典型案例研究——以普定后寨河地区为例

定量分析石漠化的演变过程,有助于客观认识石漠化、了解喀斯特石漠化的成因和开展石漠化的综合治理。选取位于黔中高原普定县境内的后寨河地区,基于1963年、1978年、2005年和2010年的高精度影像,研究了石漠化的演变过程和影响因素。结果发现,研究区1963年、1978年、2005年和2010年石漠化综合指数分别为1.5042、1.3311、1.2176和1.2376,说明研究区的退化石漠化总体上在恢复。1963-2010年,一直保持不变的石漠化占2010年石漠化的43.76%,15°~25°、>25°坡度范围内的强度石漠化比例基本保持不变,距聚落>900 m范围,强度石漠化的比例从1963年28.6%下降到2010年的10.6%。研究区石漠化广泛分布的中部10个村级单位不同土地利用类型的石漠化发生情况表明,各村陡坡耕地普遍发生严重的石漠化,较多坡耕地的存在仍是土地石漠化的驱动因素。     

Spatial Distribution Characteristics of Rocky Desertification in Qiandongnan Prefecture of Guizhou Province

Rocky desertification is a serious threat to socioeconomic development and the ecological security of karst areas. The control of rocky desertification has therefore become a major concern of both the Chinese government and local populations living in karst areas. In this paper, we used the national evaluation system for monitoring rocky desertification, and adjusted relevant indices. For example, we improved the system’s base rock exposure index with Normalized Difference Rock index (NDRI), substituted a soil erosion index for soil depth, and from these obtained the categories and spatial distribution of rocky desertification. We also studied the main factors and functional mechanisms of rocky desertification with consideration given to natural geographic conditions such as soil, physiognomy, elevation, slope and river network density, and, also human interference factors such as population density, GDP, population distribution, and from these got spatial distribution characteristics and influencing factors of rocky desertification in Qiandongnan prefecture. Results indicate that the primary soil types of rocky desertification in the research areas include yellow, limestone and paddy soils. These rocky desertification areas are more likely to contain limestone soil than purple soil, and least likely to contain paddy soil. The distribution of moderate or severe rocky desertification in areas with moderate to steep slope is 40%, where sloping agricultural land comprises a large proportion of the total. Rocky desertification is widely distributed in regions with precipitation between 1000-1200 mm, and this precipitation is the main factor causing greater soil erosion in limestone soil base and sloping agricultural areas. Moreover, desertification is closely related to the distribution of residential areas, population density, poverty and sloping agricultural land     

基于DEM的任意方向坡度计算方法

坡度是数字地形分析中重要的地形因子,在水文分析、土壤侵蚀模拟、地貌类型划分等地学分析及工程上均有广泛的应用。由于地形的各向异性,坡度在各个方向上并不相同。目前,基于DEM所提取的坡度,均是位于最陡方向上的坡度,而任意给定方向坡度计算是地学分析和工程应用中较为常见的问题。在对目前DEM坡度提取算法研究的基础上,通过数学分析,给出了格网DEM上任意方向格网点的坡度计算模型和计算流程,并给出了相应的计算实例,从而将坡度计算模型从特定方向推向任意方向,使DEM坡度计算更具普适性。